2020年 高中数学 必修第一册 第四章 451 函数的零点与方程的解课件 (新人教A版).pptx

1、4 4.5 5.1 1函数的零点与方程的解函数的零点与方程的解2020第四章第四章 指数函数与对数函数指数函数与对数函数自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三一、函数的零点1.已知函数f(x)=2x+6.(1)求方程f(x)=0的解;提示:由2x+6=0,解得x=-3.(2)求函数f(x)的图象与x轴的交点坐标.提示:交点坐标A(-3,0).(3)方程的解与函数图象与x轴的交点的横坐标之间是怎样的关系?提示:相等.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三2.填空:函数的零点(1)定义:对于函数y=f(x),我们把使f

2、(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点.(2)几何意义:函数y=f(x)的图象与x轴交点的横坐标就是函数y=f(x)的零点.3.函数y=f(x)的零点是点吗?为什么?提示:不是.函数的零点的本质是方程f(x)=0的实数根,因此,函数的零点不是点,而是一个实数,当函数的自变量取这个实数时,函数值为零.4.你能说出函数y=lg x;y=lg(x+1);y=2x;y=2x-2的零点吗?提示:y=lg x的零点是x=1;y=lg(x+1)的零点是x=0;y=2x没有零点;y=2x-2的零点是x=1.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三5.做一做:函数f(x)=x2-1的零点是(

3、)A.(1,0)B.(1,0)C.0D.1解析:解方程f(x)=x2-1=0,得x=1,因此函数f(x)=x2-1的零点是1.答案:D自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三二、方程、函数、图象之间的关系1.考察下列一元二次方程与对应的二次函数:方程x2-2x-3=0与函数y=x2-2x-3;方程x2-2x+1=0与函数y=x2-2x+1;方程x2-2x+3=0与函数y=x2-2x+3.(1)你能够画出关于上述方程的根,函数图象与x轴的交点及函数的零点的表格吗?自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三提示:自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三 (2

4、)从你所列的表格中,你能得出什么结论?提示: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.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三三、函数零点存在性定理1.观察二次函数f(x)=x2-2x-3的图象,发现这个二次函数在区间-2,1上有零点x=-1,而f(-2)0,f(1)0,即f(-2)f(1)0.二次函数在区间2,4上有零点x=3,而f(2)0,即f(2)f(4)0.由以上两步探索,你可以得出什么样的结论?提示: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

5、.2.填空:函数零点存在性定理: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.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览一二三3.如果函数y=f(x)在区间a,b上的图象是间断的,上述定理成立吗?提示:不一定成立,由下图可知.4.反过来,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,函数y=f(x)在区间(a,b)上存在零点,f(a)f(b)0,则f(x)在区间(a,b)内没有零点.()答案:6.做一做:函数f(

6、x)=x3+2x+1的零点一定位于下列哪个区间上()A.-2,-1B.-1,0C.0,1D.1,2解析:因为f(-2)=-110,f(-1)=-20,f(1)=40,f(2)=130,所以f(-1)f(0)0.所以f(x)的零点在区间-1,0上.答案:B自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练求求函数的零点函数的零点例1 判断下列函数是否存在零点,如果存在,请求出零点.(1)f(x)=-8x2+7x+1;(2)f(x)=1+log3x;(3)f(x)=4x-16;分析:可通过解方程f(x)=0求得函数的零点.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习

7、概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练(3)令4x-16=0,即4x=42,解得x=2.所以函数的零点为2.反思感悟反思感悟 因为函数f(x)的零点就是方程f(x)=0的实数解,也是函数y=f(x)的图象与x轴公共点的横坐标,所以求函数的零点通常有两种方法:一是代数法,令f(x)=0,通过求方程f(x)=0的解求得函数的零点;二是几何法,画出函数y=f(x)的图象,图象与x轴公共点的横坐标即为函数的零点.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练变式训练1已知函数f(x)=x2+3(m+1)x+n的零点是1和2,求函数y=logn(mx+1)的零点.解:

8、由题意知函数f(x)=x2+3(m+1)x+n的零点为1和2,则1和2是方程x2+3(m+1)x+n=0的实根.所以函数y=logn(mx+1)的解析式为y=log2(-2x+1).令log2(-2x+1)=0,得x=0.所以函数y=log2(-2x+1)的零点为0.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练利用函数零点存在定理利用函数零点存在定理判断判断函数零点的个数函数零点的个数例2判断函数f(x)=2x+lg(x+1)-2的零点个数.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练解:(方法一)f(0)=1+0-2

9、=-10,f(x)在区间(0,2)内必定存在实数根.又f(x)=2x+lg(x+1)-2在区间(-1,+)上为增函数,故f(x)有且只有一个零点.(方法二)令h(x)=2-2x,g(x)=lg(x+1),在同一平面直角坐标系中作出h(x)与g(x)的图象如图所示.由图象知g(x)=lg(x+1)和h(x)=2-2x的图象有且只有一个公共点,即f(x)=2x+lg(x+1)-2有且只有一个零点.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练反思感悟 判断函数零点个数的常用方法1.解方程f(x)=0,方程f(x)=0解的个数就是函数f(x)零点的个数.2.直接作

10、出函数f(x)的图象,图象与x轴公共点的个数就是函数f(x)零点的个数.3.f(x)=g(x)-h(x)=0,得g(x)=h(x),在同一平面直角坐标系中作出y1=g(x)和y2=h(x)的图象,则两个图象公共点的个数就是函数y=f(x)零点的个数.4.若证明一个函数的零点唯一,也可先由零点存在定理判断出函数有零点,再证明该函数在定义域内单调.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练变式训练 2(1)若abc0,且b2=ac,则函数f(x)=ax2+bx+c的零点的个数是()A.0B.1C.2D.1或2(2)判断函数f(x)=x-3+ln x的零点个数

11、.(1)解析:b2=ac,方程ax2+bx+c=0的判别式=b2-4ac=b2-4b2=-3b2.abc0,b0.因此0,f(2)=-1+ln 2=ln 0,所以f(3)f(2)0,说明函数f(x)=x-3+ln x在区间(2,3)内有零点.又f(x)=x-3+ln x在区间(0,+)上是增函数,所以原函数只有一个零点.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练判断判断函数的零点所在的大致区间函数的零点所在的大致区间例3(1)方程log3x+x=3的解所在的区间为()A.(0,2)B.(1,2)C.(2,3)D.(3,4)(2)根据表格中的数据,可以判定

12、方程ex-x-2=0的一个实数解所在的区间为(k,k+1)(kN),则k的值为.分析:(1)构造函数f(x)=log3x+x-3,转化为确定函数f(x)的零点所在的区间;(2)构造与方程对应的函数,然后根据表格判断函数值的符号,从而确定零点所在的区间,再求k值.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练解析:(1)令f(x)=log3x+x-3,则f(1)=log31+1-3=-20,f(2)=log32+2-3=log3 0,f(4)=log34+4-3=log3120,则函数f(x)的零点所在的区间为(2,3),所以方程log3x+x=3的实数解所在

13、的区间为(2,3).(2)记f(x)=ex-x-2,则该函数的零点就是方程ex-x-2=0的实数解.由题表可知f(-1)=0.37-10,f(0)=1-20,f(1)=2.72-30,f(3)=20.09-50.由零点存在定理可得f(1)f(2)0,故函数的零点所在的区间为(1,2).所以k=1.答案:(1)C(2)1自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练反思反思感悟感悟 1.依据函数零点存在定理判断函数y=f(x)在区间(a,b)内是否有零点,关键看两点:一是曲线是否连续不断;二是f(a)与f(b)是否异号,就是说这种方法只能判断变号零点(即在零点

14、左右两侧附近函数值的符号发生改变的零点).2.判断函数零点所在区间的三个步骤:(1)代.将区间端点代入函数求出函数的值.(2)判.把所得函数值相乘,并进行符号判断.(3)结.若符号为正且函数在该区间内是单调函数,则函数在该区间内无零点,若符号为负且函数图象连续,则函数在该区间内至少有一个零点.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练答案:(1)B(2)A 自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练函数与方程思想在一元二次方程解的分布

15、问题中的应用典例 关于x的方程ax2-2(a+1)x+a-1=0,求a为何值时:(1)方程有一个正解和一个负解;(2)方程的两个解都大于1.【审题视角】题意画草图转换为数量关系求解自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练解:令f(x)=ax2-2(a+1)x+a-1.(1)当方程有一个正解和一个负解时,f(x)对应的草图可能如图,所示.解得0a1.所以当0a0时,方程的一个解大于1,一个解小于1.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练1.函数f(x)=log5(x-1)的零点是()A.0B.1C.2D.3解析

16、:令log5(x-1)=0,解得x=2,所以函数f(x)=log5(x-1)的零点是2,故选C.答案:C2.若x0是方程ln x+x=4的解,则x0所在的区间是()A.(0,1)B.(1,2)C.(2,3)D.(3,4)解析:设f(x)=ln x+x-4,则f(1)=-30,f(2)=ln 2-20,f(4)=ln 40,则x0(2,3).答案:C自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练3.已知函数y=ax2-x-1只有一个零点,则实数a的值为.解析:当a=0时,函数为y=-x-1,显然该函数的图象与x轴只有一个公共点,即函数只有一个零点.当a0时,函

17、数y=ax2-x-1为二次函数.函数y=ax2-x-1只有一个零点,方程ax2-x-1=0有两个相等的实数解.自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练4.函数y=2|x|+x-2的零点的个数为.解析:令2|x|+x-2=0,得2|x|=2-x.在同一平面直角坐标系中作出函数y=2|x|与函数y=2-x的图象,如图,图象有2个公共点,即方程2|x|+x-2=0有2个实数解,也就是函数有2个零点.答案:2自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览探究一探究二探究三思想方法随堂演练5.判断下列函数在给定区间上是否存在零点:(1)f(x)=x2-3x-18,x-4,7;(2)f(x)=x2+2x+1-,x(0,+).解:(1)令x2-3x-18=0,解得x=-3或x=6.又-3-4,7,6-4,7,f(x)=x2-3x-18在-4,7上有两个零点.所以函数f(x)在(0,+)上存在零点,且仅有一个零点.