2022届一轮复习苏教版 23 利用导数解决函数的零点问题 作业.doc
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在高中数学的学习中,函数的零点问题是常考的一个重要知识点,尤其是在复习阶段。这个题目主要探讨了如何利用导数来解决函数的零点问题,具体涉及到导数的几何意义、函数单调性的判断以及函数零点的存在性与个数的讨论。 题目通过一个具体的函数 \( f(x) = 2a^2\ln x - x^2 \) 来进行分析。当 \( a = 1 \) 时,可以求出函数在点 \( (1, f(1)) \) 处的切线方程。利用导数的概念,我们知道切线斜率等于函数在该点的导数值,即 \( f'(1) \)。在本例中,\( f'(x) = -2x \),所以 \( f'(1) = 0 \),同时 \( f(1) = -1 \),因此切线方程为 \( y + 1 = 0 \),即 \( y = -1 \)。 接下来,我们要确定函数的单调区间。由于 \( f(x) \) 是关于 \( x \) 的二次多项式与对数函数的组合,其导数 \( f'(x) = -2x + \frac{2a^2}{x} \)。由于 \( x > 0 \) 和 \( a > 0 \),我们可以找到导数为零的临界点 \( x = a \)。当 \( x \) 在 \( 0 \) 到 \( a \) 之间时,导数正,函数单调递增;当 \( x \) 大于 \( a \) 时,导数负,函数单调递减。因此,\( f(x) \) 在区间 \( (0, a) \) 上单调递增,在 \( (a, +\infty) \) 上单调递减。 对于函数 \( f(x) \) 在区间 \( (1, e^2) \) 内的零点个数,我们需要考虑函数的最大值和边界条件。函数的最大值发生在 \( x = a \) 处,最大值为 \( f(a) = a^2(2\ln a - 1) \)。根据 \( a \) 的不同取值,我们可以将情况分为三类:如果 \( a^2(2\ln a - 1) < 0 \),函数没有零点;如果 \( a^2(2\ln a - 1) = 0 \),函数在 \( (1, e^2) \) 内有一个零点;如果 \( a^2(2\ln a - 1) > 0 \),根据 \( f(1) \) 和 \( f(e^2) \) 的符号,可以进一步判断零点个数。 此外,第二个问题给出了函数 \( f(x) = xe^x - a(x+1)^2 \),并要求找到 \( a \) 的取值范围使得函数有两个零点。通过对 \( f(x) \) 求导,我们可以分析函数的单调性和极值点,从而确定零点的个数。通过分类讨论 \( a \) 的值,可以得出当 \( a \) 属于区间 \( (-\infty, 0) \) 时,函数有两个零点。 总结来说,利用导数解决函数的零点问题,我们需要计算导数,找出函数的单调区间,确定极值点,以及考虑边界条件。通过对具体函数的分析,我们可以讨论零点的个数,并通过分类讨论找到满足特定条件的参数取值范围。这对于理解和应用导数理论,以及解决实际问题具有重要意义。
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