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2022届新高考数学人教版一轮学案:第二章 第十节 第五课时 利用导数研究函数零点问题 WORD版含解析.doc

1、第五课时利用导数研究函数零点问题授课提示:对应学生用书第53页题型一函数零点个数的讨论合作探究例(2021德州模拟)已知函数f(x)x2a.设函数g(x)xf(x),讨论g(x)在区间(0,1)上零点的个数解析由题意可知g(x)xf(x)x3ax,g(x)3x2a,0x1,当a3时,g(x)3x2a0,g(x)在(0,1)上单调递增,因为g(0)0,g(1)a0,所以g(x)有一个零点;当a0时,g(x)0,g(x)在(0,1)单调递减,g(0)0,g(1)0,g(x)在(0,1)无零点;当0a3时,g(x)在上单调递增,在上单调递减,可得g(x)在(0,1)上的最大值为g ,若g0,即0a,

2、g(x)在(0,1)上无零点;若g0,即a,g(x)在(0,1)上有一个零点;若g0,即a3,g(0)0,g(1)a,当a时,g(x)在(0,1)上有两个零点;当a3时,g(x)在(0,1)上有一个零点;综上可得,当a时,g(x)在(0,1)上无零点;当a或a时,g(x)在(0,1)上有一个零点,当a时,g(x)在(0,1)上有两个零点利用导数研究方程根(函数零点)的技巧(1)研究方程根的情况,可以通过导数研究函数的单调性、最大值、最小值、变化趋势等(2)根据题目要求,画出函数图象的走势规律,标明函数极(最)值的位置(3)利用数形结合的思想去分析问题,可以使问题的求解有一个清晰、直观的整体展现

3、对点训练设函数f(x)x22kln x(k0)(1)当k4时,求函数f(x)的单调区间和极值;(2)试讨论函数f(x)在区间(1,上的零点个数解析:(1)当k4时,f(x)x28ln x,则f(x)定义域是(0,),f(x)2x,令f(x)0,得x2或x2(舍去)当x变化时,函数f(x),f(x)变化情况如表所示:x(0,2)2(2,)f(x)0f(x) 极小值 所以f(x)的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,),函数在x2处取得极小值f(2)48ln 2,无极大值(2)易知f(x)的最小值为f()kkln k,若函数有零点,则有f()0,解得ke.当ke时,函数f(x)在(1,上

4、单调递减又f(1)10,f()ek0,所以函数f(x)在(1,上有一个零点,当0ke时,函数f(x)的最小值为正数,所以函数f(x)在(1,上没有零点,综上,当ke时,函数f(x)在(1,上有一个零点,当0ke时,函数f(x)在(1,上没有零点题型二根据零点求参数范围问题合作探究例(2020高考全国卷)已知函数f(x)exa(x2)(1)当a1时,讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围解析(1)当a1时,f(x)exx2,则f(x)ex1.当x0时,f(x)0;当x0时,f(x)0.所以f(x)在(,0)单调递减,在(0,)单调递增(2)f(x)exa.当a0时,f(

5、x)0,所以f(x)在(,)单调递增故f(x)至多存在一个零点,不合题意当a0时,由f(x)0,可得xln a.当x(,ln a)时,f(x)0;当x(ln a,)时,f(x)0.所以f(x)在(,ln a)单调递减,在(ln a,)单调递增故当xln a时,f(x)取得最小值,最小值为f(ln a)a(1ln a)(i)若0a,则f(ln a)0,f(x)在(,)至多存在一个零点,不合题意(ii)若a,则f(ln a)0.因为f(2)e20,所以f(x)在(,ln a)存在唯一零点由(1)知,当x2时,exx20.所以当x4且x2ln(2a)时,f(x)a(x2)eln(2a)a(x2)2a

6、0.故f(x)在(ln a,)存在唯一零点从而f(x)在(,)有两个零点综上,a的取值范围是.与函数零点有关的参数范围问题,往往利用导数研究函数的单调区间和极值点,并结合特殊点,从而判断函数的大致图象,讨论其图象与x轴的位置关系,进而确定参数的取值范围;或通过对方程等价变形转化为两个函数图象的交点问题.对点训练已知a0,函数f(x)ln x2.(1)记g(a)f(a2),求g(a)的最小值;(2)若f(x)有三个不同的零点,求a的取值范围解析:(1)g(a)ln a222,g(a)2.所以当0a1时,g(a)0,g(a)单调递减当a1时,g(a)0,g(a)单调递增所以g(a)的最小值为g(1)0.(2)f(x),x0.因为f(x)有三个不同的零点,所以f(x)至少有三个单调区间,从而方程x2(2a24a)xa40有两个不同正根,所以有解得0a1.当0a1时,由(1)得,当x1时,g(x)0,即ln x10,

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