在進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練時(shí),我們經(jīng)常會(huì)遇到含參函數(shù)零點(diǎn)問(wèn)題.這類問(wèn)題通常較為復(fù)雜,需靈活運(yùn)用函數(shù)的性質(zhì)、圖象,以及導(dǎo)數(shù)、方程、不等式的性質(zhì)進(jìn)行求解.接下來(lái),通過(guò)一個(gè)例題探討一下含參函數(shù)零點(diǎn)問(wèn)題的幾種解法.
例題:若函數(shù)f(x)=ax3-3x2+1存在唯一的零點(diǎn)x0,且x0gt;0,試求參數(shù)a的取值范圍.
題目中給出的條件較少,需從零點(diǎn)的定義入手,將問(wèn)題與函數(shù)的單調(diào)性、圖象,零點(diǎn)存在性定理,方程關(guān)聯(lián)起來(lái),以尋找解題的思路.
一、分類討論法
運(yùn)用分類討論法解題,需將問(wèn)題化整為零,各個(gè)擊破.解題的一般步驟為:(1)確定討論的對(duì)象和范圍;(2)確定分類的標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行合理的分類;(3)逐層逐級(jí)進(jìn)行討論;(4)匯總所得的結(jié)果,得出結(jié)論.
解:
題目中的函數(shù)為三次函數(shù),對(duì)其求導(dǎo)后,參數(shù)a為二次項(xiàng)的系數(shù),分解因式后可得導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)為0和,于是分agt;0和alt;0兩種情況討論函數(shù)在(-∞,0)、,+∞) 、((0,上的單調(diào)性,進(jìn)而根據(jù)零點(diǎn)存在性定理確定函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及參數(shù)a的取值范圍.
二、數(shù)形結(jié)合法
數(shù)形結(jié)合法是解答函數(shù)問(wèn)題的重要工具.運(yùn)用該方法解題,只需觀察、研究函數(shù)的圖象,即可快速獲得問(wèn)題的答案.這樣不僅可以使解題的思路更加明朗,還能有效地提升解題的效率.在解答含參函數(shù)零點(diǎn)問(wèn)題時(shí),需根據(jù)零點(diǎn)的定義,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象與x軸的交點(diǎn)問(wèn)題,或兩個(gè)函數(shù)圖象的交點(diǎn)問(wèn)題,通過(guò)研究函數(shù)圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù)、位置、取值范圍,從而求得問(wèn)題的答案.
解:
三、分離參數(shù)法
分離參數(shù)法是求參數(shù)取值范圍常用的方法.在解題時(shí),往往要將等式或不等式中的參數(shù)與變量分離,使其置于等號(hào)或不等號(hào)的兩側(cè),通過(guò)求含有變量的式子的最值,來(lái)確定參數(shù)的取值范圍.
解:令f(x)=ax3-3x2+1=0,
可得a=-,設(shè)g(x)=-,
對(duì)函數(shù)g(x)求導(dǎo)可得g′(x)=-x2(3)+x4(3)=-3(xx4(2-)1),
當(dāng)x∈(-∞,-1)時(shí),g′(x)lt;0,當(dāng)x∈(-1,0)時(shí),g′(x)gt;0,當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)gt;0,當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)lt;0,
所以g(x)在(-∞,-1)和(1,+∞)上單調(diào)遞減,在(-1,0)和(0,1)上單調(diào)遞增,
則函數(shù)在x=-1處取得極小值,在x=1處取得極大值,
而g(-1)=-2,
要使f(x)有唯一的正零點(diǎn),需使alt;-2,
所以a的取值范圍為(-∞,-2).
令f(x)=ax3-3x2+1=0后,通過(guò)變形將參數(shù)與變量分離,并構(gòu)造函數(shù)g(x)=-,即可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)g(x)=-的最值問(wèn)題.對(duì)函數(shù)求導(dǎo),研究導(dǎo)函數(shù)在區(qū)間(-∞,-1)、(1,+∞)、(-1,0)、(0,1)上的符號(hào),即可判斷出函數(shù)在各個(gè)區(qū)間上的單調(diào)性,進(jìn)而求得函數(shù)的極小值,求得參數(shù)a的取值范圍.運(yùn)用分離參數(shù)法解題,可以避免繁瑣的分類討論,簡(jiǎn)化解題的過(guò)程.
可見(jiàn),雖然含參函數(shù)的零點(diǎn)問(wèn)題的難度較大,但是我們只要抓住關(guān)鍵信息,根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的定義和范圍建立關(guān)于參數(shù)的關(guān)系式,靈活運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想、分類討論思想、轉(zhuǎn)化思想、方程思想,即可順利解題.
(作者單位:江西省南昌市新建區(qū)第一中學(xué))