内蒙古伊图里河高级中学高三数学复习 函数与方程、函数的应用

内蒙古伊图里河高级中学高三数学复习：函数与方程、函数的应用主干知识整合1函数的零点方程的根与函数的零点的关系：由函数的零点的定义可知，函数yf(x)的零点就是方程f(x)0的实数根，也就是函数yf(x)的图象与x轴的交点的横坐标所以，方程f(x)0有实数根函数yf(x)的图象与x轴有交点函数yf(x)有零点2二分法用二分法求函数零点的一般步骤：第一步：确定区间a，b，验证f(a)f(b)0，给定精确度；第二步：求区间a，b的中点c；第三步：计算f(c)：(1)若f(c)0，则c就是函数的零点；(2)若f(a)f(c)0，则令bc(此时零点x0(a，c)；(3)若f(c)f(b)0，则令ac(此时零点x0(c，b)；(4)判断是否达到精确度：即若|ab|，则得到零点近似值a(或b)；否则重复(2)(4)3函数模型解决函数模型的实际应用题，首先考虑题目考查的函数模型，并要注意定义域其解题步骤是：(1)阅读理解，审清题意：分析出已知什么，求什么，从中提炼出相应的数学问题；(2)数学建模：弄清题目中的已知条件和数量关系，建立函数关系式；(3)解函数模型：利用数学方法得出函数模型的数学结果；(4)实际问题作答：将数学问题的结果转译成实际问题作出解答要点热点探究探究点一函数的零点和方程根的分布例1 (1)2011天津卷 对实数a和b，定义运算“”：ab设函数f(x)(x22)(xx2)，xR，若函数yf(x)c的图象与x轴恰有两个公共点，则实数c的取值范围是()A(，2B(，2C.D.(2)2011山东卷 已知函数f(x)logaxxb(a0，且a1)当2a3b4时，函数f(x)的零点x0(n，n1)，nN*，则n_.(1)B(2)2【解析】 (1)f(x) 则f(x)的图象如图yf(x)c的图象与x轴恰有两个公共点，yf(x)与yc的图象恰有两个公共点，由图象知c2，或1c.(2)本题考查对数函数的单调性与函数零点定理的应用因为2a3，所以loga21logaaloga3，因为3b1loga2，b31loga3，所以f(2)f(3)(loga22b)(loga33b)0)，又f(x)在x2处的切线方程为yxb，所以解得a2，b2ln2.(2)当a0时，f(x)在定义域(0，)上恒大于0，此时方程无解当a0在(0，)上恒成立，所以f(x)在定义域(0，)上为增函数因为f(1)0，fe10时，f(x)x，因为当x(0，)时，f(x)0，f(x)在(，)内为增函数所以当x时，有极小值，即最小值f()aalna(1lna)，当a(0，e)时，f()a (1lna)0，此方程无解；当ae时，f()a(1lna)0.此方程有唯一解x，当a(e，)时，f()a(1lna)0且11时，(xlnx)0，所以xlnx1，所以xlnx，f(x)x2alnxx2ax.因为2a1，所以f(2a)(2a)22a20，所以方程f(x)0在区间(，)上有唯一解所以方程f(x)0在区间(0，)上有两解综上所述：当a0，e)时，方程无解；当ae时方程有两解【点评】 含有参数的方程根的个数问题，需要重点研究三个方面的问题：一是函数的单调性；二是函数极值点的值的正负；三是区间端点的值的正负探究点二二分法求方程的近似解例2 用二分法求方程lnx在1,2上的近似解，取中点c1.5，则下一个有根区间是_【分析】 只要计算三个点x1,1.5,2的函数值，然后根据函数零点的存在定理进行判断即可1.5,2【解析】 令f(x)lnx，f(1)1ln10，f(1.5)ln1.5(ln1.532)；因为1.533.375，e241.53，故f(1.5)(ln1.532)(lne22)0，f(1.5)f(2)0，所以下一个有根区间是1.5,2【点评】 用二分法求方程近似解时，每一次取中点后，下一个有根区间的判断原则是：若中点函数值为零，则这个中点就是方程的解，若中点函数值不等于零，则下一个有根区间是和这个中点函数值异号的区间在用二分法求方程的近似解时，有时需要根据精确度确定近似解，如下面的变式变式题：若函数f(x)x3x22x2的一个正数零点附近的函数值用二分法计算，其参考数据如下：f(1)2f(1.5)0.625f(1.25)0.984f(1.375)0.260f(1.4375)0.162f(1.40625)0.054那么方程x3x22x20的一个近似根(精确到0.1)为()A1.2 B1.3 C1.4 D1.5C【解析】 由于f(1.40625)0.0540，精确到0.1，所以函数的正数零点为x1.406251.4，故选C.探究点三函数模型及其应用（含导数解决实际问题）例3 2011湖南卷 如图31，长方体物体E在雨中沿面P(面积为S)的垂直方向作匀速移动，速度为v(v0)，雨速沿E移动方向的分速度为c(cR)E移动时单位时间内的淋雨量包括两部分：(1)P或P的平行面(只有一个面淋雨)的淋雨量，假设其值与|vc|S成正比，比例系数为；(2)其他面的淋雨量之和，其值为.记y为E移动过程中的总淋雨量，当移动距离d100，面积S时，(1)写出y的表达式；(2)设0v10,0c5，试根据c的不同取值范围，确定移动速度v，使总淋雨量y最少图31【解答】 (1)由题意知，E移动时单位时间内的淋雨量为|vc|，故y(3|vc|10)(2)由(1)知，当0vc时，y(3c3v10)15；当cv10时，y(3v3c10)15.故y当0c时，y是关于v的减函数故当v10时，ymin20.当c5时，在(0，c上，y是关于v的减函数；在(c,10上，y是关于v的增函数故当vc时，ymin.【点评】 本题考查函数建模、分段函数模拟的应用解决函数建模问题，首要的问题是弄清楚实际问题的意义，其中变量是什么，求解目标是什么，为了表达求解目标需要解决什么问题，这些问题清楚了就可以把求解目标使用一个变量表达出来在函数模型中，含有绝对值的函数本质上是分段函数，解决分段函数问题时，要先解决函数在各个段上的性质，然后把各段上的性质整合为函数在其整个定义域上的性质例4 2011山东卷 某企业拟建造如图32所示的容器(不计厚度，长度单位：米)，其中容器的中间为圆柱形，左右两端均为半球形，按照设计要求容器的容积为立方米，且l2r.假设该容器的建造费用仅与其表面积有关已知圆柱形部分每平方米建造费用为3千元，半球形部分每平方米建造费用为c(c3)千元设该容器的建造费用为y千元(1)写出y关于r的函数表达式，并求该函数的定义域；(2)求该容器的建造费用最小时的r.图32【解答】 (1)设容器的容积为V，由题意知Vr2lr3，又V，故lr.由于l2r，因此0r2.所以建造费用y2rl34r2c2r34r2c，因此y4(c2)r2，0r2.(2)由(1)得y8(c2)r，03，所以c20，当r30时，r.令m，则m0，所以y(rm)(r2rmm2) 当0m时，当rm时，y0；当r(0，m)时，y0.所以rm是函数y的极小值点，也是最小值点当m2即3c时，当r(0,2时，y0，函数单调递减，所以r2是函数y的最小值点综上所述，当3时，建造费用最小时r.规律技巧提炼1根据方程的解和函数零点的关系，可以把方程和函数联系起来，通过函数的零点研究方程根的分布以及采用逐步缩小方程根所在区间的方法求方程的近似解(二分法)，但在实际中我们一般是求方程解的个数、或者根据解的个数求方程中的字母参数的范围，这时数形结合是基本的解题方法，即把方程分拆为一个等式，使两端都是我们所熟悉的函数的解析式，然后构造两个函数f(x)，g(x)，即把方程写成f(x)g(x)的形式，这时方程根的个数就是两个函数图象交点的个数，可以根据图象的变化趋势找到方程中字母参数所满足的各种关系2二分法求方程的近似解的依据是函数的零点存在定理，当把方程的一个根锁定在区间(a，b)上时，取区间的中点x，则下一个有根的区间就是根据函数的零点存在定理进行判断的，即在f的符号与f(a)，f(b)的值异号的区间内3函数模型是一种重要的数学模型，解决函数建模的关键是找到一个影响求解目标的变量，使用这个变量把求解目标需要的量表达出来，这样就建立起了函数模型，然后通过研究这个函数的性质(单调性、最值、特殊点的函数值)等，对实际问题作出解释，其中研究函数的性质可以采用导数的方法在解决实际应用问题的函数建模时，要注意根据问题的实际意义确定函数的定义域教师备用例题备选理由：例1虽然难度不大，但很容易出错，就是忽视了x6也是函数的零点，选此题的目的是考查学习思维的缜密性；例2考查综合使用指数函数、对数函数图象分析问题的能力，以及综合使用函数、不等式的知识解决问题的能力；例3是建立一个分段函数模型，这是高考中重点考查的一类函数建模，从2011年高考情况看，函数的实际应用问题有成为命题热点的趋势，建议在二轮复习中加大函数建模和解模的训练例12011山东卷 已知f(x)是R上最小正周期为2的周期函数，且当0x2时，f(x)x3x，则函数yf(x)的图象在区间0,6上与x轴的交点的个数为()A6 B7 C8 D9【解析】 B当0x2时，f(x)x3xx(x21)0，所以当0x2时，f(x)与x轴交点的横坐标为x10，x21.当2x4时，0x22，则f(x2)(x2)3(x2)，又周期为2，所以f(x2)f(x)，所以f(x)(x2)(x1)(x3)，所以当2x1，设函数f(x)axx4的零点为m，g(x)logaxx4的零点为n，则的取值范围是()A(1，) B1，)C(4，) D.【解析】 B如图所示，函数f(x)axx4的零点是函数yax与函数y4x图象交点A的横坐标，函数g(x)logaxx4的零点是函数ylogax与函数y4x图象交点B的横坐标，由于指数函数与对数函数互为反函数，其图象关于直线yx对称，直线y4x与直线yx垂直，故直线y4x与直线yx的交点为(2,2)，即是A，B的中点，所以mn4，所以(mn)1，当且仅当mn2时等号成立，此时只要a即可故所求式子的取值范围是1，)例3某商场预计2011年1月份起前x个月，顾客对某商品的需求总量p(x)(单位：件)与x的关系近似地满足p(x)x(x1)(392x)(xN*，且x12)该商品第x月的进货单价q(x)(单位：元)与x的近似关系是q(x)(1)写出2011年第x月的需求量f(x)(单位：件)与x的函数关系式；(2)该商品每件的售价为185元，若不计其他费用且每月都能满足市场需求，试问商场2011年第几月销售该商品的月利润最大，最大月利润为多少元？【解答】 (1)当x1时，f(1)p(1)37，当2x12，且xN*时，f(x)p(x)p(x1)x(x1)(392x)(x1)x(412x)3x240x.验证x1符合，f(x)3x240x(xN*，且1x12) (2)该商场预计第x月销售该商品的月利润为g(x)即g(x)当1x6，且xN*时，g(x)18x2370x1400，令g(x)0，解得x5或x(舍去)当1x0，当5x6时，g(x)0，当x5时，g(x)maxg(5)3125(元)当7x12，且xN*时，g(x)480x6400是减函数，当x7时，g(x)maxg(7)3040(元)综上，商场2011年第5月份的月利润最大，最大利润为3125元