鹏哥谈数学|找“点”的艺术 (导数探寻函数的零点问题)

今天是2019年3月8日

第38个国际劳动妇女节

祝各位女士、女同学.....

节日快乐!

亲爱的同学们大家好

今天和大家一起来谈谈

用导数找函数零点

问题

......

当然

这是大神级别的走位,犹如王者荣耀里妲己魅力维加斯,孙尚香的蔷薇之恋,小乔纯白花嫁......

王者里面,最爱“脱了罩”的女英雄.....(爱美之心嘛!鹏哥也少不了......)

当然

题外话啦....(呵呵)

我们继续

用导数找函数零点

问题

这里面最让大家抓狂的就是找点的问题

......

这个问题也一直困扰着我

......

直到今天,鹏哥也是抱着谦虚得心态

一直领教着同行大咖!

两个函数图像相交,就产生了交点;

函数与x轴相交,就产生了零点;

二者本质是一致的,

零点是不等式的临界情况,是等量关系到不等量关系的过渡,是函数中的重要问题之一。

一:零点

二:可求性零点

1.解方程求函数零点

函数零点转换为对应方程的根。对于无理方程,对数式方程、指数方程,一般可同解化为常见的一元一次、一元二次方程。

2.抽象函数的零点

对于抽象函数的零点问题,关键是结合抽象函数的性质,对称性(点、轴对称),周期性予以解题

3.零点问题的多样化呈现与延伸

以上四类问题可以当做零点问题的另类呈现、应用于拓展

三:零点不可求型(隐零点)或无须确切求出零点类型

1.数形结合确定零点个数

数形结合的思想:

1.先合理转化,将函数转换为两个基本初等函数交点问题;

2.画图(熟悉基本函数图像;熟悉变化趋势、极值点、边界值及凹凸性)。由于是手工绘图,所以眼睛也会欺骗你,一定要仔细!

2.换元法、数形结合解决复合函数的零点问题

对于此类嵌套函数f(x)(复合函数)的零点问题,不妨先令内层函数为一个变量t,通过两个函数图像得到t的范围,再根据所换的元t与函数f(x)的图像位置关系,确定零点的个数

3.整体代换法解隐零点问题

通过放缩,去掉参数,在函数极值点不能求解时,虚设零点,整体代换策略,下面再附两种方法:

下面是本专题的核心板块,算是放大招了!!!(难点和重点!!!)

四:利用零点存在性定理精确定位零点

放大招 —— 找“点”

找“点”问题在历届高考中出现的极多,形式上常以零点存在性定理判断函数零点、恒成立的问题等等。一般情况下尝试猜想特殊值是一种不错的方法,但并非每次都凑效。

由于我们只需要找到这样的“点”,所以我更倾向建议大家用放缩的思路,将问题简化处理。所以我特意花了点时间整理了一下,结合资料参考谈一下自己的想法,希望对大家能有所启发。

由于笔者水平有限,不到之处请各位看官海涵!

处理这类问题需要分三步走:

(趋势、极值点、边界值)

前两步极易处理,用导数就可以搞定,主要是边界值问题,我们需要细分为两个环节:

(1)弄清楚边界变化情况,特别是x趋向于0,无穷时函数的趋势,也就是函数的极限情况;

(2)取点,进行严谨说明。

由于高中阶段严格意义上来讲不讲极限内容,并且高考也不能使用,但是我们需要稍作了解,这将帮助我们更进一步认识函数结构,进行适当放缩找点。

(一)谈谈函数的极限问题

当然我只做一个定性的认识,不做专业层面的分析和讲解。

首先,大家得弄清楚一件事实,即幂指对函数的变化趋势(如下图):

当然这个事实的证明有可以从几个不同方面入手:

一是函数指对幂函数的性质(指数爆炸、切线相关性质.....)

二是构造函数进行比较(做差等)证明;

三是用洛必达法则(高等数学),了解即可,洛必达法则的概念(如下图,学霸可以咨询、记忆理解!)。

有了以上的认识基础,我们解决函数边界的趋势问题大概就可以比较轻松了!

(二)谈谈放缩的手段

爱学习的小伙伴都知道在导数中,有两个常见的切线放缩

一般情况下利用这两个不等式及变形,基本能处理绝大数的问题了。但是为方便起见,我们可以舍掉部分结构进一步放缩,已达到最简要求!例如:

通过以上两个简单的放缩,我们还可以做一下的变形:

在平常的考试中,我们还要重点记忆和理解好一下几个常见放缩的变形(切记考试需要给出证明过程):

显而易见,“点”不好找,本质上是不等式不好解,但这样的“点”有无穷多个,我们只需要找到一个即可,所以我们可以舍难取简,适当退一步,放缩一下,将不容易求解的不等式转化为容易求解的不等式。但是要注意放缩不能改变函数整体的相对变化趋势。具体如何放缩要看函数的结构和性质。我们举例重点题型来讲解!

1:几个经典函数模型

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2:常用的找点技巧(借用名师的策略,权当学习,各位勿怪)

(1)放缩法(在目标区间上找到一个逼近函数)

(2)经验法(理性中的感性)

(3)分而治之法(对各个因式分别放缩)

(4)构造法(大胆分析,看零点区间随参数变化趋势,构造与之匹配的代数式作为区间端点)

(5)局部构造(放缩舍去影响计算但不影响符号的项,剩余项进行相关处理)

3:经典题型、历年部分高考题整理

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各位看官、各位小伙伴,整理这些着实不易,参考了多处文献,问及了好多经验名师,特此谢过!由于时间仓促,不足之处请各位多多见谅!

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