当前位置:文档之家› 利用导数研究函数零点

利用导数研究函数零点

思路解析:注意到������ ������ = ������(������������−������ − ������),接下来考虑������ ������ = ������������−������ − ������的非零零点个数 1.直接求导讨论������ ������ 的单调性,画出图像观察 2.转化为������ = ������ − ln ������,令ℎ ������ = ������ − ln ������,求导得单调性、图像 3. 转化为������ = ������������−������和������ = ������图像交点问题,围绕相切情况讨论
方法总结
主线:构造函数—>求导数—>画出函数草图—>数形结合 支线:整体构造、参数分离、拆分函数、简化函数 主线是通法,支线是技巧;技巧可以做为通法的补充。
03 变式探究
变式探究1:讨论关于������的方程������������������ = ������ + ������的根的个数
������

2
ln
������

������有唯一零点,
求证:������ ∈ (0 , 1)
解:������ ������ 定义域为(0 , +∞),求导得������′ ������
=
1−ln ������−2������ ������2
方程1 − ln ������ − 2������ = 0 实根求不出也看不出
∴ ������ ������ 在������ = 1处取最大值������ 1 = −������ − 1 如果������ 1 > 0,是不是一定有两个零点?
1° ������ > −1时,������ ������ ≤ ������ 1 < 0, ∴ ������(������)无零点,即原方程无根
∴ ������ ∈ (0 , 1)时,1 − ln ������ − ������2 > − ln ������ > 0,即������′ ������ > 0,������(������)单调递增
������ ∈ (1 , +∞)时,1 − ln ������ − ������2 < − ln ������ < 0,即������′ ������ < 0,������(������)单调递减
2° ������ = −1时,������(������)仅在������ = 1处有唯一零点,即原方程有唯一根
3° ������ < −1时,������ 1 = −������ − 1 > 0,且
������ ������������
=
������ ������������

������������
又������ ������ 在区间(1 , +∞)内单调递减,∴ ������ ������ 在区间(1 , +∞)内有唯一零点
综上,������ > −1时方程无根,������ = −1时方程有唯一根,������ < −1时方程有两根
变式探究2:若函数������ ������
=
ln������ ������
解:令������ ������
=
ln ������ ������

������

������,则������
������
定义域为(0 , +∞)
������′ ������
1 − ln ������ − ������2
=
������2
方程1 − ln ������ − ������2 = 0求不出根怎么办
������
3. 转化为������ = ln ������和������ = ������������图像交点问题,围绕相切情况讨论
例1:( 2)若������ < ������,试确定������ ������ = ������ ∙ ������������−������ − ������������的零 点个数
支线:整体构造、参数分离、拆分函数、简化函数 猜根,先猜后证 设而不求,整体代入 零点存在性定理 数形结合找思路
∴ ������ ������ 在������ = ������0处取最大值
又 ln ������0 = 1 − 2������0, ∴ ������ ������0
=
ln ������0 ������0

2
ln
������0

������
=
1 ������0
+
4������0

4

������
令������ ������
=
1 ������
+ 4������
− 4,则������′
������
=
4������2 − 4������2
1

∴ ������ ∈
1 2 ,1
时������′ ������
> 0,������(������)递增, ∴ ������(������0) ∈ (0 , 1)
∴ 当������ = ������ ������0 时,������ ������0 = 0,此时������ ∈ (0 , 1),且������(������)有唯一零点,符合题意
令������1 = min
������������ , 1
3
,则������ ������1
=
1 −2
������1
∙ ln������1 − ������ ≤ ln ������1 − ������ ≤ 0
∴ ������ ������ 在区间[������1 , ������0)和区间(������0 , ������−������]各有一个零点,不合题意
1° 若������ ≤ 0,则������ ������0
1 = ������0 + 4������0 − 4 − ������ > −������ ≥ 0
又������ ������−������ = −������ ������������ − 2 − ������ ≤ −������ ������0 − 2 − ������ ≤ 0
此时������ ������ > ������ 1 = 0,������(������)无零点
������ ∈ (������0 , +∞)时,������ ������ < 0,即������′ ������ < 0,������(������)单调递减
令ℎ ������ = ln ������ − ������,则������ > 1时,ℎ′ ������ = 1 − 1 < 0, ∴ ℎ ������ < ℎ 1 < 0

������
<
������
1 ������������ − 1
<0
又������ ������ 在区间 (0 , 1)内单调递增,∴ ������ ������ 在区间 (0 , 1)内有唯一零点
令������ ������ = ������ − ln ������,则������′ ������ = 1 − 1
������
∴ ������
1+1
������
=
ln(1+���1���) 1+���1���

1
=
ℎ 1+���1��� 1+���1���
<0
又������ ������0
> 0, ∴ ������(������)在区间
������0
,1
+
1 ������
存在唯一零点
综上,������ ≤ 0或������ ≥ 1时������(������)无零点,0 < ������ < 1时������(������)存在唯一零点
∴ ������ ∈ (0 , ������0)时,������ ������ > 0,即������′ ������ > 0,������(������)单调递增
∴ ������ ∈ (������0 , +∞)时,������ ������ < 0,即������′ ������ < 0,������(������)单调递减
2° 若������ ≥ 1,则������ ������0 < 1 − ������ ≤ 0,������(������)无零点,不合题意
综上,当������(������)有唯一零点时,������ ∈ (0 , 1)
变式探究3:当������ > ������时,讨论������ ������
令������ ������ = 1 − ln ������ − 2������,则������ ������ 单调递减,且������ 1 = ln 2 > 0,������ 1 = −1 < 0
2
∴ 存在唯一的������0 ∈ (12 , 1),使得������ ������0 = 0,即1 − ln������0 − 2������0 = 0
=
ln ������ ������

������(������

1)零点个数
思路分析:求导后������′(������)含参数且不可解怎么办?
解:1° 当������ ≥ 1时,������′ ������
=
1−ln ������2
������

������

1−ln ������−������2 ������2
相关主题