- 函数的零点与方程根的联系
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已知f(x)=mx2+3(m-4)x-9(m∈R).
(1)试判断函数f(x)的零点的个数;
(2)若函数f(x)有两个零点x1,x2,求d=|x1-x2|的最小值;
(3)若m=1,且不等式f(x)-a>0对x∈[0,2]恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)当m=0时,f(x)=-12x-9,函数的零点为x=-,即函数只有一个零点
当m≠0时,△=9(m-4)2+36m=(m-2)2+12>0
∴函数f(x)的零点的个数为2
故当m=0时,函数f(x)的零点的个数为1;当m≠0时,函数f(x)的零点的个数为2
(2)若函数f(x)有两个零点x1,x2,则m≠0,
x1+x2=,x1•x2=
∴d=|x1-x2|==
=12
≥12×
=
(m=8时取等号)
∴d=|x1-x2|的最小值为;
(3)若m=1,则f(x)=x2-9x-9
∴不等式f(x)-a>0对x∈[0,2]恒成立,即x2-9x-9>a对x∈[0,2]恒成立
只需f(x)在[0,2]上的最小值大于a
∵f(x)=x2-9x-9=(x-)2-
≥f(2)=-23
∴a<-23
已知二次函数f(x)=ax2+bx+c,设x1,x2∈R且x1<x2,f(x1)≠f(x2).求证:方程f(x)=[f(x1)+f(x2)]有两个不相等的实数根,且必有一个属于(x1,x2).
正确答案
证明:令g(x)=f(x)-[f(x1)+f(x2)]=ax2+bx+c-
[f(x1)+f(x2),
因为△=b2-4a[c-]=b2-4ac+2a[f(x1)+f(x2)]=b2-4ac+2a[ax12+bx1+c+ax22+bx2+c]=[b+a(x1+x2)]2+a2(x1-x2)2,
又x1<x2,所以△>0,
所以g(x)=0有两个不等实根,即方程f(x)=[f(x1)+f(x2)]有两个不相等的实数根;
而g(x1)=f(x1)-[f(x1)+f(x2)]=-
,g(x2)=f(x2)-
[f(x1)+f(x2)]=
,
∴g(x1)•g(x2)=-[f(x2)-f(x1)]2<0.
再由g(x)的图象是连续的,可得g(x)在区间(x1,x2) 内必有零点,即 f(x)-=0在区间(x1,x2) 内必有实数根.
综上可得,方程f(x)=[f(x1)+f(x2)]有两个不相等的实数根,且必有一个属于(x1,x2).
设二次函数f(x)=ax2+(2b+1)x-a-2(a,b∈R,a≠0)在[3,4]上至少有一个零点,求a2+b2的最小值.
正确答案
把等式看成关于a,b的直线方程:(x2-1)a+2xb+x-2=0,
由于直线上一点(a,b)到原点的距离大于等于原点到直线的距离,即≥
,
所以a2+b2≥()2=
≥
,
因为x-2+在x∈[3,4]是减函数,上述式子在x=3,a=-
,b=-
时取等号,
故a2+b2的最小值为.
已知函数f(x)=ax2+4x-2满足对任意x1,x2∈R且x1≠x2,都有f()<
.
(1)求实数a的取值范围;
(2)试讨论函数y=f(x)在区间[-1,1]上的零点的个数;
(3)对于给定的实数a,有一个最小的负数M(a),使得x∈[M(a),0]时,-4≤f(x)≤4都成立,则当a为何值时,M(a)最小,并求出M(a)的最小值.
正确答案
(1)∵f()-
=a(
)2+b(
)+c-
=-
(x1-x2)2<0,4分
又∵x1≠x2,∴必有a>0,∴实数a的取值范围是(0,+∞). 2分
(2)△=16+8a,由(1)知:a>0,所以△>0. 由 a>0,f(1)=a+2>0
①当0<a<6时,总有f(-1)<0,f(0)=-2<0,f(1)>0,
故0<a<6时,f(x)在[-1,1]上有一个零点; 2分
②当a>6时,,即a>6时,f(x)在[-1,1]上有两个零点;2分
③当a=6时,有f(-1)=0,f(0)=-2<0,f(1)>0,故a=6时,f(x)在[-1,1]上有两个零点.
综上:0<a<6时,f(x)在[-1,1]上有一个零点;a≥6时,f(x)在[-1,1]上有两个零点. 2分
(3)∵f(x)=ax2+4x-2=a(x+)2-2-
,
显然f(0)=-2,对称轴x=-<0.
①当-2-<-4,即0<a<2时,M(a)∈(-
,0),且f[M(a)]=-4.
令ax2+4x-2=-4,解得x=,
此时M(a)取较大的根,即M(a)==
,
∵0<a<2,∴M(a)=>-1. 2分
②当-2-≥-4,即a≥2时,M(a)<-
,且f[M(a)]=4.
令ax2+4x-2=4,解得x=,
此时M(a)取较小的根,即M(a)==
,
∵a≥2,∴M(a)=≥-3. 当且仅当a=2时,取等号. 3分
∵-3<-1,∴当a=2时,M(a)取得最小值-3. 1分.
已知二次函数的图象如图所示.
(1)写出该函数的零点;
(2)写出该函数的解析式.
(3)求当x∈[-2,2]时,函数的值域.
正确答案
(1)函数的零点是-1,3;
(2)设解析式为y=a(x+1)(x-3),将(0,-3)代入,可得-3=-3a,所以a=1,所以函数的解析式是y=x2-2x-3
(3)y=x2-2x-3=(x-1)2-4
∵x∈[-2,2],函数的对称轴为x=1
∴x=1时,函数取得最小值为-4,x=-2时,函数取得最大值为5
∴函数值域为[-4,5].
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