次函数的零点问题
专题：导数与三次函数问题
[真题1] （2009年安徽卷）设＜b,函数的图像可能是（ ）
[命题探究] 考题的命制，直接给出函数图像，然后设计了四个选项，意在通过对问题的判断， 直接考查三次函数的性质：单调区间和极值问题。这里，函数的化简、图像的观察等等，不仅
需要扎实的基本功，而且还需要熟练的解题技巧。 [知识链接]
1.三次函数32
()(0)f x ax bx cx d a =+++≠图象
2．函数()(0)f x ax bx cx d a =+++≠单调性、极值点个数情况。()f x =32ax bx c ++，
记?=2
2
4124(3)b ac b ac -=-，（其中x 1,x 2是方程'
()f x =0的根，且x 1 专题：三次函数的零点问题 1、(2006全国卷Ⅱ)设a 为实数,函数.)(2 3 a x x x x f +--= (Ⅰ)求)(x f 的极值. (Ⅱ)当a 在什么范围内取值时,曲线x x f y 与)(=轴仅有一个交点. 2、（2009江西卷文）（本小题满分12分） 设函数． （1）对于任意实数，恒成立，求的最大值； （2）若方程有且仅有一个实根，求的取值范围． 3、已知函数a ax x a x x f ---+= 232 131)(，x 其中a>0. （I ）求函数)(x f 的单调区间； （II ）若函数)(x f 在区间（-2，0）内恰有两个零点，求a 的取值范围； （III ）是否存在常数a ，使得函数)(x f 在区间（-2，0）内恰有一个零点，若存在，求a 的取值范围，若不存在，说明理由； 4、（2009陕西卷文）（本小题满分12分） 已知函数 求的单调区间； 若在处取得极值，直线y=m 与的图象有三个不同的交点，求m 的取值范围。 5、【2102高考福建文12】已知f （x ）=x3-6x2+9x-abc ，a ＜b ＜c ，且f （a ）=f （b ）=f （c ）=0.现给出如下结论： ①f （0）f （1）＞0；②f （0）f （1）＜0；③f （0）f （3）＞0；④f （0）f （3）＜0. 其中正确结论的序号是 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 6、（湖南21）已知函数43219 ()42 f x x x x cx =+-+有三个极值点。 （I ）证明：275c -<<； （II ）若存在实数c ，使函数)(x f 在区间[],2a a +上单调递减，求a 的取值范围。 7、（全国二理 22）已知函数3 ()f x x x =-． （1）求曲线()y f x =在点(())M t f t ，处的切线方程； （2）设0a >，如果过点()a b ，可作曲线()y f x =的三条切线，证明：()a b f a -<<． 零点问题的求解策略（讲课版） 2018.7.9 函数零点问题的定性判定： 1、二次函数零点：由二次函数的判别式来决定零点的个数；若是区间上的问题，还应考虑区间上的最值问题； 2、超越函数的零点问题：由于零点不能直接通过方程求出，从而采用一种“试根法”；即为《零点存在性定理》。 定理内容：（请填空） 已知函数()f x 在闭区间[],a b 上__________________，并且()f a 与()f b 中_____________，则在该区间内__________________个零点。 函数零点问题的定量问题： 1、二分法（此处不做介绍） 2、导数引入：超越函数较难解决方程的直接求解，那么不得不引入导函数这一个工具，，导数可以研究函数的_________________，_____________________。并且零点与上述两个因素密不可分。 3、优先考虑的方法：分离参数法，研究不带参数的函数，通过参数变化以及图像直接求解，但是计算较为繁杂； 4、分类讨论，讨论含有参数的函数。 【答案】单调性，最值与极值，/3、、判断零点个数，零点存在性定理与单调性的结合就体现了出来哦！下面一起来探究几个问题吧！ （1）()f x 是R 上的连续函数，且在[] ,a b 上单调，那么函数的零点个数为几个？ （2）若上述函数不单调，存在一个极值点，那么函数的零点个数如何判定？ （3）若函数存在两个极值点（三次函数为例，后期将专题讲解）则零点个数又该如何判定呢？ 通过上述的三个思考，如何深入这类问题？ 1、零点问题与函数的极值，最值，单调性有着密不可分的关系； 2、零点存在性定理与单调性结合形成既定性又定量的关系； 3、单调函数不一定有零点，取决于它的极限值。 4、（难点）超越函数的试根方法，涉及取点，隐零点，极限问题。那么如何取点，也是一个问题；隐零点又如何确定？（答：设而不求，过渡） 涉及的命题点： 1、函数的最值又是一个以参数为主元的函数，决定零点的个数，对含参数函数的研究； 2、求导数以后导函数是一个超越函数，不便于求零点，那么构造这个函数研究其零点问题； 3、涉及函数的极限问题，单调函数是否只有一个零点？它有没有渐近线？预测结果，可以 1、若关于x 的一元二次方程0)1(2=-+-m x m x 有两个不相等的实数根，求m 的取值范围. 小结：0>?，方程有2个实根；0=?，方程有1个实根；0x ，02 >x (两个正根)??? ?? ?? ???>=>-=+≥-=?0 0421212a c x x a b x x ac b 3、一元二次方程0332=-++k kx kx 的两根都是负数，求k 的取值范围。（5 12- ≤k 或k>3） 3、一元二次方程0234)1(22=-+++k kx x k 有两个负实根，求实数k 的取值范围. 3、一元二次方程06)63()2(2=++--k x k x k 有两个负根，求k 的取值范围 小结：01 第十二讲 二次函数的零点与最值 知识归纳和梳理： 1.一元二次方程的根即二次函数的零点也是二次函数的图象与x 轴交点的横坐标 2.解决二次函数零点问题的方法： （1）转化为???韦达定理判别式 （零点的正负问题） （2）结合二次函数的图象等价转化为??? ????特殊函数值符号判别式符号对称轴位置开口方向的不等式组 3.解二次函数的最值问题的方法: （1）分离参数转化为函数的值域 (2)讨论对称轴和区间的关系 4．恒成立问题的解决方法：)(x f a >恒成立max )(x f a >?（具体情况还要分析能否取”=”） )(x f a ≤恒成立min )(x f a ≤? 【典型例题】： 例1.已知方程023222 =---k x kx 有两个不相等的实根21x x 、 （1）若12,x x 都小于零，求k 的取值围； （2）若12,x x 都小于1，求k 的取值围； （3）若121x x <<，求k 的取值围； （4）若1220x x -<<、，求k 的取值围； （5）恰有一根在（1，2）区间，求k 的取值围。 例2. 若二次函数12 -+-=mx x y 的图像与两端点为A （0，3），B （3，0）的线段AB 有两个不同的交点，求m 的取值围。 经典练习1,2 1.若一元二次方程0332 =-++k kx kx 的两根都是负数，求k 的取值围。 2. 已知方程012)2(2=-+-+m x m x 有一实根在0和1之间，求m 的取值围。 3. 若方程0)2(2=-++k x k x 的两实根均在区间（-1、1），求k 的取值围。 4.设? ?????≤≤=121| x x A ，}0)1()12(|{2≤+++-=a a x a x x B ，若B A ?，数a 的取值围 例3..求函数2 2242)(a x x x f --=在区间]1,[+a a 上的最小值 例4．求函数1)(2+-=ax x x f 在区间]2,1[-上的最大值 经典练习3,4 1.函数1)(2+-=ax x x f 在区间]2,1[-上的最小值为-2求a 二次函数的零点：)0(2≠++=a c bx ax y 零点存在性的探索： ① 在区间]1,2[-上有零点______；=-)2(f _______，=)1(f _______, )2(-f ·)1(f _____0（＜或＞＝） ． ② 在区间]4,2[上有零点______；)2(f ·)4(f ____0（＜或＞＝）． （Ⅱ）观察下面函数)(x f y =的图象 例1.求函数f(x)=㏑x ＋2x －6的零点个数。 例2．求函数y=x 3-x 2-x+2，并画出它的大致图象 二分法求零点： 对于在区间a [，]b 上连续不断，且满足)(a f ·)(b f 0<的函数)(x f y =，通过不断地把函数)(x f 的零点所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近零点，进而得到零点近似值的方法叫做二分法． 即若ε<-||b a ，则得到零点零点值a （或b ）；否则重复步骤2~4． 例1．求函数22)(3 --+=x x x x f 的一个正数零点（精确到1.0）． ○2 1.已知全集{}{}{}()====N M C ，N M U U 则3,2, 2.1,0,4,3,2,1,0 2. 函数2x y -=的单调递增区间为 3. 下列函数是偶函数的是 A. x y = B. 322-=x y C. 21 -=x y D. ]1,0[,2 ∈=x x y 4. 若函数 ()log (01)a f x x a =<<在区间[],2a a 上的最大值是最小值的2倍，则a 的值为（ ） 5.三个数3.0222,3.0log ,3.0===c b a 之间的大小关系是 A b c a <<. B. c b a << C. c a b << D.a c b << 6. 已知奇函数()f x 在0x ≥时的图象如图所示，则不等式()0xf x <的解集为 Ａ．(1,2) Ｂ．(2,1)-- Ｃ．(2,1)(1,2)-- Ｄ．(1,1)- 7.若幂函数y =()x f 的图象经过点（9, 13）, 则 8. 函数()()1log 1 43++--=x x x x f 的定义域是 9．幂函数y ＝x α(α是常数)的图象( ). A ．一定经过点(0，0) B ．一定经过点(1，1) C ．一定经过点(－1，1) D ．一定经过点(1，－1) 10．方程2x ＝2－x 的根所在区间是( ). A ．(－1，0) B ．(2，3) C ．(1，2) D ．(0，1) 11．若log 2 a ＜0，b ?? ? ??21＞1，则( ). A ．a ＞1，b ＞0 B ．a ＞1，b ＜0 C ．0＜a ＜1，b ＞0 D ．0＜a ＜1，b ＜0 11．函数y ＝x 416－的值域是( ). A ．[0，＋∞) B ．[0，4] C ．[0，4) D ．(0，4) 11．下列函数f (x )中，满足“对任意x 1，x 2∈(0，＋∞)，当x 1＜x 2时，都有f (x 1)＞f (x 2)的是( ). A ．f (x )＝x 1 B ．f (x )＝(x －1)2 C ．f (x )＝e x D ．f (x )＝ln (x ＋1) 12．奇函数f (x )在(－∞，0)上单调递增，若f (－1)＝0，则不等式f (x )＜0的解集是( ). 13．已知函数f (x )＝? ??0≤ 30log 2x x f x x )，＋(＞，，则f (－10)的值是( ). 19、已知函数 ()()()1,0,1log ≠>-=a a a x f x a 且， （1）求 ()x f 的定义域； （2）讨论函数()x f 的单调性。 20、已知()x f 是定义在R 上的奇函数，且当0x >时，f(x)=log 2x 求()x f 的解析式 三次函数零点存在性探讨 利用导数解决函数的单调性，最值，极值等问题是高考的一个难点同时也是热点，尤其是对于含参的未知函数的性质讨论更是每年各省高考必然涉及的问题。而三次函数的考查能够将导数的相关知识和二次函数的考点巧妙结合在一起，具有较强的综合性，在高考中颇受青睐，所以研究三次函数的图象和一些简单性质，让它们服务于高考解题势在必行。 本文从三次函数的图象入手，讨论三次函数的零点存在性条件，在此基础上节选近两年高考中涉及的三次函数的零点问题进行分析，并渗透等价转化与化归、数形结合等思想方法，旨在帮助学生站在一个高度审视三次函数的一些性质。 一?知识准备 三次函数f(x) ax3 bx2 ex d(a 0)的导函数f (x) 3ax2 2bx c，记 4b2 12ac，设f (x) 0的两根为捲必，则可以得出下面结论： 结合三次函数的图象，我们可以得出以下结论： 性质若三次曲线与x轴有三个交点，贝U 0且f(xj f(x2) 0 ； 若三次曲线与x轴有两个交点，则0且f(xj f(X2)0 ; 若三次曲线与x轴有一个交点，则0且f(xj f(x2) 0或0 二.链接咼考 题一(2014年高考课标1理科卷第11题) 已知函数f(x) ax 3 3x 2 1,若f(x)存在唯一的零点x o ，且x o 0,则a 的 取值范围是( ) 分析该题的核心条件是“在唯一的零点 x o ，且x o 0 ”，作以下分析： 第一步a 0时显然不符合题意； 第二步 a 0 时，求导 f (x) 3ax 2 6x ，令 f (x) 0，解得 X i 0,X 2 -。 a 由性质我们可以得出该三次函数有一个零点，即为 0且f(xj f(X 2)0，即 f(0) f(2) 0。结合该三次函数图象以及特殊点(0,1)分析可得a 0 ； a a 0 第三步解不等式组 2 可得 a 2，选C 。 f(0) f(-) 0 a 总结 本题的切入点即为三次函数有唯一零点，在具体的解题过程中，应该 充分把握函数的特殊点，并结合函数的图像加以分析，可以取得事半功倍的效果。 无独有偶，在2015年的江苏卷中，再次出现了三次函数的零点存在性问题，许 多考生在解题时束手无策，关键还是对三次函数的图象以及零点存在的条件把握 不到位。 题二(2015高考题江苏卷第19题) 已知函数 f (x) x ax b(a,b R). (1)试讨论f (x)的单调性； (2)若b c a (实数c 是与a 无关的常数)，当函数f (x)有三个不同的零点 时，a 的取值范围恰好是 ，3 (1,|) (|,)，求c 的值. 分析第(1)题是常规题，着重考虑求导以后对参数 a 的讨论。第(2)题 许多学生会感觉参数混乱，事实上把握住三次函数有三个零点的等价条件， 并将 其转化成关于a 的四次不等式问题，结合多项式不等式的解集与对应方程的解的 关系，整个题目就迎刃而解了。 递减; 简解 (1) f (x) 3x 2 当a 时，f x - 在 当 a 0时，f x 在 3x(x 却 上单调递增; 2a T ，0，上单调递增，在 2a 空,0上单调 3 2ax 一次函数、二次函数、函数的零点 （一）基本知识回顾及应用举例 1. 一次函数.当时，叫做正比例函数，其图象是直线.当时，直线上升，函数为增函数；当时，直线下降，函数为减函数 2. 二次函数的解析式的三种形式 （1）一般式； （2）顶点式； （3）零点式 3. 二次函数的图象是抛物线.当时，抛物线开口向上；当时，抛物线开口向下.抛物线的顶点坐标为，对称轴方程为.抛物线与轴的交点的 横坐标是方程的根，它在轴上截得的线段的长为=. 4. 二次方程实根的分布情况，常常根据二次函数的图象与轴的交点的位置来确定.当二次方程 在区间内只有一个实根时，有，或；有两个不等实 根时，有；在两个区间各有一个实根即时，， . 5. 二次函数与一元二次不等式有紧密的联系. 图1 图2 图3 6. 函数零点的概念：对于函数y＝f（x）（x∈D），把使f（x）＝0成立的实数x叫做函数y＝f（x）（x ∈D）的零点。 函数零点的意义：函数y＝f（x）的零点就是方程f（x）＝0的实数根，亦即函数y＝f（x）的图象与x 轴交点的横坐标。即方程f（x）＝0有实数根函数y＝f（x）的图象与x轴有交点函数y＝f（x）有零点。 例：问：二次函数f（x）=ax2＋bx＋c（a≠0）在什么条件下有两个零点？一个零点？没有零点？ 7. 例：观察下面函数f（x）＝0的图象（如图4）。 图4 ①在区间[a，b]上______（有/无）零点；f（a）·f（b）_____0（＜或＞＝。 ②在区间[b，c]上______（有/无）零点；f（b）·f（c）_____0（＜或＞＝。 ③在区间[c，d]上______（有/无）零点；f（c）·f（d）_____0（＜或＞＝。 如果函数y＝f（x）在区间[a，b]上的图象是连续不断的一条曲线并且有f（a）·f（b）<0，那么函数y＝f（x）在区间（a，b）内有零点，即存在c∈（a，b），使得f（c）=0，这个c也就是方程f（x）＝0的根。 如果函数y＝f（x）在区间[a，b]上的图象是连续不断的一条曲线，并且有f（a）·f（b）<0及函数 在区间[a，b]内单调递增则函数在这个区间内有且只有一个零点。（变号零点）例1. 求函数f（x）＝ln x＋2x－6的零点个数。 直接画图、两个函数求图象交点个数、利用函数单调性判断等三种方法 答案：1 8. 二分法的思想方法：先找到a、b，使f（a），f（b）异号，说明在区间（a，b）内一定有零点，然后求f[（a+b）/2]， 现在假设f（a）<0，f（b）>0，a0，同上 通过每次把f（x）的零点所在的小区间收缩一半的方法，使区间的两个端点逐步迫近函数的零点，以求得零点的近似值，这种方法叫做二分法。 例2. 若函数唯一的零点同时在区间内，那么下列命题正确的是 A. 函数在区间内有零点 B. 函数在区间或内有零点 C. 函数在区间上无零点 D. 函数在区间内无零点 本小题主要考查学生在掌握用二分法求相应方程的近似解的基础上，对二分法思想的理解。 答案：C 例3. 在26枚崭新的金币中，混入了一枚外表与它们完全相同的假币（重量不同），现在只有一台天平，请问：你最多称______次就可以发现这枚假币？ 本小题主要考查对二分法思想的理解和延伸。 答案：4 例4. （1）函数的图象与x轴有交点的充要条件是（） A. a=0且b≠0 B. a≠0 C. D. （2）已知函数的值恒小于零，那么（） A. m=9 B. C. D. m 答案：（1）D（2）D 例5. （1）二次函数的图象如下图所示 二次函数零点问题 【探究拓展】 探究1：设21,x x 分别是实系数一元二次方程02=++c bx ax 和02=++-c bx ax 的一个根，且,0,2121≠≠x x x x 求证：方程02 2=++c bx x a 有且仅有一根介于21,x x 之间. 变式1：已知函数f (x )＝ax 2＋4x ＋b (a <0，a 、b ∈R)，设关于x 的方程f (x ) ＝0的两实根为 x 1、x 2，方程f (x )＝x 的两实根为α、β. （1）若|α－β|＝1，求a 、b 的关系式； （2）若a 、b 均为负整数，且|α－β|＝1，求f (x )的解析式； （3）若α<1<β<2，求证：(x 1＋1)(x 2＋1)<7. 变式2：二次函数2()f x ax bx c =++满足0,0,0,a c a b c ><++=且方程()f x a =-有实根. （1）求证：函数()f x 在(0,)+∞上是增函数. （2）设函数()()g x f x bx =+的零点为1x 和2x ，求证：12||2x x -≥. 变式3：设函数f (x )＝ax 2 ＋bx ＋c ，且f (1)＝－a 2，3a >2c >2b ，求证： （1）a >0且－3 变式4：设函数2()(0)f x ax bx c a =++>且(1)2 a f =-. （1）求证：函数()f x 有两个零点； （2）设12,x x 是函数()f x 的两个零点，求12x x -的取值范围； （3）求证：函数()f x 的零点12,x x 至少有一个在区间()0,2内. 探究2：已知方程 x b x a bx =+-21 2有两个不相等的实数根. （1）求a b 的取值范围； （2）求证：函数1)(2++=bx ax x f 在区间()1,1-上是单调函数. 变式：已知二次函数1)(2++=bx ax x f 和b x a bx x g 21 )(2 +-= （1）若)(x f 为偶函数，试判断)(x g 的奇偶性； （2）若方程x x g =)(有两个不相等的实根，当0>a 时判断)(x f 在()1,1-上的单调性； （3）若方程x x g =)(的两个不相等的实根为21,x x ，0)(=x f 的两实根为43,x x ， 求使 得4213x x x x <<<成立的a 的取值范围. 探究3：二次函数2()f x x ax a =++，方程()0f x x -=的两根1x 和2x 满足1201x x <<<