在進行習題訓練時,我們經(jīng)常會遇到含參函數(shù)零點問題.這類問題通常較為復雜,需靈活運用函數(shù)的性質、圖象,以及導數(shù)、方程、不等式的性質進行求解.接下來,通過一個例題探討一下含參函數(shù)零點問題的幾種解法.
例題:若函數(shù)f(x)=ax3-3x2+1存在唯一的零點x0,且x0gt;0,試求參數(shù)a的取值范圍.
題目中給出的條件較少,需從零點的定義入手,將問題與函數(shù)的單調性、圖象,零點存在性定理,方程關聯(lián)起來,以尋找解題的思路.
一、分類討論法
運用分類討論法解題,需將問題化整為零,各個擊破.解題的一般步驟為:(1)確定討論的對象和范圍;(2)確定分類的標準,進行合理的分類;(3)逐層逐級進行討論;(4)匯總所得的結果,得出結論.
解:
題目中的函數(shù)為三次函數(shù),對其求導后,參數(shù)a為二次項的系數(shù),分解因式后可得導函數(shù)的零點為0和,于是分agt;0和alt;0兩種情況討論函數(shù)在(-∞,0)、,+∞) 、((0,上的單調性,進而根據(jù)零點存在性定理確定函數(shù)零點的個數(shù)以及參數(shù)a的取值范圍.
二、數(shù)形結合法
數(shù)形結合法是解答函數(shù)問題的重要工具.運用該方法解題,只需觀察、研究函數(shù)的圖象,即可快速獲得問題的答案.這樣不僅可以使解題的思路更加明朗,還能有效地提升解題的效率.在解答含參函數(shù)零點問題時,需根據(jù)零點的定義,將問題轉化為函數(shù)圖象與x軸的交點問題,或兩個函數(shù)圖象的交點問題,通過研究函數(shù)圖象交點的個數(shù)、位置、取值范圍,從而求得問題的答案.
解:
三、分離參數(shù)法
分離參數(shù)法是求參數(shù)取值范圍常用的方法.在解題時,往往要將等式或不等式中的參數(shù)與變量分離,使其置于等號或不等號的兩側,通過求含有變量的式子的最值,來確定參數(shù)的取值范圍.
解:令f(x)=ax3-3x2+1=0,
可得a=-,設g(x)=-,
對函數(shù)g(x)求導可得g′(x)=-x2(3)+x4(3)=-3(xx4(2-)1),
當x∈(-∞,-1)時,g′(x)lt;0,當x∈(-1,0)時,g′(x)gt;0,當x∈(0,1)時,g′(x)gt;0,當x∈(1,+∞)時,g′(x)lt;0,
所以g(x)在(-∞,-1)和(1,+∞)上單調遞減,在(-1,0)和(0,1)上單調遞增,
則函數(shù)在x=-1處取得極小值,在x=1處取得極大值,
而g(-1)=-2,
要使f(x)有唯一的正零點,需使alt;-2,
所以a的取值范圍為(-∞,-2).
令f(x)=ax3-3x2+1=0后,通過變形將參數(shù)與變量分離,并構造函數(shù)g(x)=-,即可將問題轉化為求函數(shù)g(x)=-的最值問題.對函數(shù)求導,研究導函數(shù)在區(qū)間(-∞,-1)、(1,+∞)、(-1,0)、(0,1)上的符號,即可判斷出函數(shù)在各個區(qū)間上的單調性,進而求得函數(shù)的極小值,求得參數(shù)a的取值范圍.運用分離參數(shù)法解題,可以避免繁瑣的分類討論,簡化解題的過程.
可見,雖然含參函數(shù)的零點問題的難度較大,但是我們只要抓住關鍵信息,根據(jù)函數(shù)零點的定義和范圍建立關于參數(shù)的關系式,靈活運用數(shù)形結合思想、分類討論思想、轉化思想、方程思想,即可順利解題.
(作者單位:江西省南昌市新建區(qū)第一中學)