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    2024年高考数学一轮复习(新高考版) 第3章 §3.7 利用导数研究函数的零点

    千伯自习室

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    3.0分

    共10页 2024-09-07 3知币
    §3.7 利用导数研究函数的零点
    考试要求  函数零点问题在高考中占有很重要的地位,主要涉及判断函数零点的个数或范
    围.高考常考查三次函数与复合函数的零点问题,以及函数零点与其他知识的交汇问题,一
    般作为解答题的压轴题出现.
    题型一 利用函数性质研究函数的零点
    例1 已知函数 f(x)=xsin x-1.
    (1)讨论函数 f(x)在区间上的单调性;
    (2)证明:函数 y=f(x)在[0,π]上有两个零点.
    (1)解 因为函数 f(x)的定义域为 R,
    f(-x)=-xsin(-x)-1=f(x),所以函数 f(x)为偶函数,
    又f′(x)=sin x+xcos x,且当 x∈时,f′(x)≥0,所以函数 f(x)在上单调递增,又函数 f(x)为
    偶函数,所以 f(x)在上单调递减,
    综上,函数 f(x)在上单调递增,在上单调递减.
    (2)证明 由(1)得,f(x)在上单调递增,又 f(0)=-1<0,f=-1>0,所以 f(x)在内有且只有一
    个零点,
    当x∈时,令 g(x)=f′(x)=sin x+xcos x,
    则g′(x)=2cos x-xsin x,当 x∈时 , g′(x)<0 恒成立,即 g(x)在上单调递减,又 g=
    1>0,g(π)=-π<0,则存在 m∈,使得 g(m)=0,
    且当 x∈时,g(x)>g(m)=0,即 f′(x)>0,则 f(x)在上单调递增,
    当x∈(m,π]时,有 g(x)<g(m)=0,即 f′(x)<0,则 f(x)在(m,π]上单调递减,
    又f=-1>0,f(π)=-1<0,所以 f(x)在(m,π]上有且只有一个零点,
    综上,函数 y=f(x)在[0,π]上有 2个零点.
    思维升华 利用函数性质研究函数的零点,主要是根据函数单调性、奇偶性、最值或极值的
    符号确定函数零点的个数,此类问题在求解过程中可以通过数形结合的方法确定函数存在零
    点的条件.
    跟踪训练 1 (2023·芜湖模拟)已知函数 f(x)=ax+(a-1)ln x+-2,a∈R.
    (1)讨论 f(x)的单调性;
    (2)若f(x)只有一个零点,求 a的取值范围.
    解 (1)函数 f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=a+-=,
    ①若a≤0,则 f′(x)<0,f(x)在(0,+∞)上单调递减;
    ②若a>0,则当 x∈时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当 x∈时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
    综上,当 a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减;当 a>0 时,f(x)在上单调递减,在上单调递
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