近年來的高考越來越注重對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)的考察,函數(shù)的零點(diǎn)問題便是一個(gè)考察學(xué)生綜合素質(zhì)的很好途徑,它主要涉及到基本初等函數(shù)的圖象,滲透著轉(zhuǎn)化、化歸、數(shù)形結(jié)合、函數(shù)與方程等思想方法,在培養(yǎng)思維的靈活性、創(chuàng)造性等方面起到了積極的作用。近幾年的數(shù)學(xué)高考中頻頻出現(xiàn)零點(diǎn)問題,其形式逐漸多樣化,但都與初等函數(shù)圖像變換、導(dǎo)數(shù)知識(shí)密不可分。
根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的定義:對(duì)于函數(shù)y=f(x)(x∈D),把使f(x)=0成立的實(shí)數(shù)x叫做函數(shù)y=f(x)(x∈D)的零點(diǎn)。即:方程f(x)=0有實(shí)數(shù)根函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸有交點(diǎn)的橫坐標(biāo)函數(shù)y=f(x)有零點(diǎn)。圍繞三者之間的關(guān)系,在高考數(shù)學(xué)中函數(shù)零點(diǎn)的題型主要①函數(shù)的零點(diǎn)的分布;②函數(shù)的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題;③利用導(dǎo)數(shù)結(jié)合圖像的變動(dòng)將兩個(gè)函數(shù)的圖像的交點(diǎn)問題轉(zhuǎn)化成函數(shù)的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題。下面我就以這幾個(gè)月的福建省各地市質(zhì)檢試題為例加以剖析:
類型一:函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)
題1:(2014年一月廈門市高中畢業(yè)班質(zhì)量檢測(cè)理科數(shù)學(xué)試卷第6題:)
6.設(shè)函數(shù)則函數(shù)y=f(x)-(x2+1)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為()
A.1 B.2 C.3 D.4
本題答案B。
題2:(2014年一月泉州市高中畢業(yè)班質(zhì)量檢測(cè)理科數(shù)學(xué)試卷第10題:)
10.設(shè)函數(shù)則函數(shù)y=f [f (x)]-1的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為()
A.1 B.2 C.3 D.4
本題答案B。
根據(jù)函數(shù)的零點(diǎn)與方程的根、函數(shù)圖像三者之間的關(guān)系:方程f(x)=0的實(shí)數(shù)根函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)函數(shù)y=f(x)的零點(diǎn)。我們可將函數(shù)的零點(diǎn)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)函數(shù)的圖像的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問題。通常會(huì)結(jié)合函數(shù)性質(zhì)如周期對(duì)稱軸等考一些圖像的平移,對(duì)稱等變換,或是函數(shù)的嵌套,常規(guī)題目學(xué)生解起來并不太困難,如題1與題2;但遇到題3,學(xué)生就非常吃力了,最后基本都求不出正確解答.為什么題1題2會(huì),而題3不會(huì)呢?請(qǐng)看題3的分析:
題3:(2014年福州市高中畢業(yè)班質(zhì)量檢測(cè)理科數(shù)學(xué)試卷第9題:)
9.若定義在R上的函數(shù)f(x)滿足f(-x)=f(x),f(2-x)= f(x),且當(dāng)x∈[0,1]時(shí),其圖像是四分之一圓(如圖所示)則函數(shù)H(x)=|xex|-f(x)在區(qū)間[-3,1]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為()
A.5 B.4 C.3 D.2
本題應(yīng)將函數(shù)零點(diǎn)問題轉(zhuǎn)化為y=|xex|與y=f(x)
兩函數(shù)圖像交點(diǎn)問題。學(xué)生在畫y=f(x)的圖像時(shí)
基本能利用偶函數(shù)的性質(zhì)得到x∈[-1,0]時(shí)的圖像,
再利用f(2-x)=f(x)得到函數(shù)周期為2,或函數(shù)對(duì)稱軸方程為x=1;
進(jìn)而得出x∈[-3,-1]時(shí)的圖像(如下圖)
但學(xué)生在畫y=|xex|的圖像時(shí)也遇到上題中判斷函數(shù)極限的問題。
對(duì)于函數(shù)y=xex,g(x)=y=xex,則g′(x)=(1+x)ex;
當(dāng)x<-1時(shí),g′(x)<0;當(dāng)x>-1時(shí),g′(x)>0;
當(dāng)x∈(-∞,-1)時(shí),g(x)單調(diào)遞減;當(dāng)x∈(-1,+∞)時(shí),g(x)單調(diào)遞增;
但它的圖像不是二次型的左減右增,而是x→-∞時(shí),因?yàn)閑x>0,x<0于是g(x)=xex<0;g(x)→0;
而對(duì)于函數(shù)y=|xex|,將函數(shù)y=xex的圖像x軸下方的部分沿著x軸翻折到x軸上方,其大致圖像如右上圖,再把兩個(gè)圖像放到同一坐標(biāo)系中,如右圖,即可得出本題答案B.
但g(x)→0是為什么學(xué)生依然不理解,主要是因?yàn)檫@里遇到了0乘∞的極限的問題。
若沒注意x→-∞時(shí),g(x)=xex<0;而只考慮單調(diào)性把函數(shù)圖像錯(cuò)畫成x→-∞時(shí),g(x)→+∞的類型,或沒注意x=-1時(shí),|g(-1)|=e-1<1;則本題就會(huì)錯(cuò)選為別的答案。
類型三:方程的根與函數(shù)零點(diǎn)的分布綜合問題
題1::(2014年1月廈門市高中畢業(yè)班質(zhì)量檢測(cè)理科數(shù)學(xué)試卷第14題:)
14.已知函數(shù)f(x)=ex-x2的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),y=f(x)與y=f′(x)在同一直角坐標(biāo)系下的部分圖像如圖所示,若方程f′(x)-f(a)=0在x∈(-∞,a|上有兩解,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是______.
答案:a≥ 2
本題學(xué)生主要遇到的問題是考試時(shí)因?yàn)榫o張而不會(huì)利用題中和所給的信息來判斷y=f(x)與y=f′(x)的圖形分別是哪個(gè),再利用圖形信息將方程的根轉(zhuǎn)化為圖像交點(diǎn)的橫坐標(biāo),最后錯(cuò)失了解題時(shí)機(jī)。但講評(píng)時(shí)學(xué)生還是接受得較好的。
題2:(2014年龍巖市高中畢業(yè)班質(zhì)量檢測(cè)理科數(shù)學(xué)試卷第10題:)