文档介绍:导数和函数零点专题
研究方程根或函数零点情况,能够经过导数研究函数单调性、最大值、最小值、改变趋势等,依据题目要求,画出函数图象走势规律,标明函数极(最)值位置,经过数形结合思想去分析问题,能够使问题求解有一个清楚、直观整体展现.
例题精讲
例1、已知函数f(x)=x3-3x2+ax+2,曲线y=f(x)在点(0,2)处切线和x轴交点横坐标为-2.
(1)求a;(2)证实:当k<1时,曲线y=f(x)和直线y=kx-2只有一个交点.
解析:f′(x)=3x2-6x+a,f′(0)=a.
曲线y=f(x)在点(0,2)处切线方程为y=ax+2,由题设得-=-2,所以a=1.
(2)证实 由(1)知,f(x)=x3-3x2+x+2,设g(x)=f(x)-kx+2=x3-3x2+(1-k)x+4.
由题设知1-k>0.
当x≤0时,g′(x)=3x2-6x+1-k>0,g(x)单调递增,g(-1)=k-1<0,g(0)=4,所以g(x)=0在(-∞,0]有唯一实根.
当x>0时,令h(x)=x3-3x2+4,则g(x)=h(x)+(1-k)x>h(x).
h′(x)=3x2-6x=3x(x-2),h(x)在(0,2)单调递减,在(2,+∞)单调递增,所以g(x)>h(x)≥h(2)=0.
所以g(x)=0在(0,+∞)没有实根.
综上,g(x)=0在R有唯一实根,即曲线y=f(x)和直线y=kx-2只有一个交点.
例2、已知函数.
(I)讨论单调性;(II)若有两个零点,求取值范围.
【解析】(Ⅰ).
( i )当初,则当初,;当初,
故函数在单调递减,在单调递增.
( ii )当初,由,解得:或
①若,即,则,
故在单调递增.
②若,即,则当初,;当初,
故函数在,单调递增;在单调递减.
③若,即,则当初,;当初,;
故函数在,单调递增;在单调递减.
(Ⅱ)(i)当初,由(Ⅰ)知,函数在单调递减,在单调递增.
又∵,取实数满足且,则
∴有两个零点.
(ii)若,则,故只有一个零点.
(iii)若,由(I)知,当,则在单调递增,又当初,,故不存在两个零点;
当,则函数在单调递增;在单调递减.又当初,,故不存在两个零点.
总而言之,取值范围是.
例3、设函数.
(I)求曲线在点处切线方程;
(II)设,若函数有三个不一样零点,求c取值范围;
(III)求证:是有三个不一样零点必需而不充足条件.
解:(I)由,得.
因为,,所以曲线在点处切线方程为.
(II)当初,,所以.
令,得,解得或.
和在区间上情况以下:
所以,当且时,存在,,
,使得.
由单调性知,当且仅当初,函数有三个不一样零点.
(III)当初,,,
此时函数在区间上单调递增,所以不可能有三个不一样零点.
当初,只有一个零点,记作.
当初,,在区间上单调递增;
当初,,在区间上单调递增.
所以不可能有三个不一样零点.
总而言之,若函数有三个不一样零点,则必有.
故是有三个不一样零点必需条件.
当,时,,只有两个不一样
所以不是有三个不一样零点充足条件.
所以是有三个不一样零