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高中数学高次函数方程一题多解

2023-06-04 16:05 作者:诺谷  | 我要投稿

例题

  1. 多选题)对于如图的函数

    极小值取值范围()

    极大值的取值范围()

    A.(1,3)     

    B.(-1,1)     

    C.{1}     

    D{-1}     

    E{3}


解析一

常规求一阶导得

令其等于0得


即求以下方程的根,并分析根两边函数的情况即可


此时我们可以用三次方程的求根公式解出根,但运算量大且复杂,这时我们可以猜根,常见的根有1,-1,2,-2,0,1/2,-1/2等,我们把这些数代入,发现1是符合方程的,即1是方程的一根,这种方法为盲目猜根法

感觉这张图有点多余

那么有人就问了,有没有科学一点的猜根法呢?

当然有!


下面我来介绍一种科学猜根法

首先我们设x=p/q,其中p和q互质,且都是整数(这很重要),还是以这个方程为例,我们得到

整理得

进一步整理得

我们观察等号右边为整数,那么左边也必为整数,但p和q互质,它们相除为什么为也为整数?正是因为p等于p^3的系数1的约数,即p等于1或-1

同理我们把q^3放右边整理得

同理可得q等于1或-1

所以x的整数解为1或-1,带入检验得1符合方程

于是我们得到了一条一般结论:对于一般的高次方程,q可能为最高项系数的约数,p能为最低项系数的约数(常数项视为0次项),最后要带入检验


接下来我们就知道方程的一个因式是(x-1),于是我们就有

接下来介绍几种求出剩下因式的方法:

长除法

不懂上网搜

待定系数法

不妨设

展开得

各次项系数对应相等得

所以我们有

解以下这个二元一次方程即可

易解得

其实我们可以用待定系数一步到位,我们令

展开得

即可求出a和b,即x1和x2

这两种待定系数没有哪个绝对好,关键看你要提取出什么东西或怎样更好算

然后二阶求导得

所以一阶导函数图像为

所以一阶导函数图像为

所以原函数图像为

感觉有点多余...

所以答案为AB;C.


那么,到这里整道题是否结束了呢?

并没有

我们回想一下我们刚开始的科学猜根法,直接用于题目的四次方程会怎么样

显然q为四次项的系数的约数1或-1,p为常数项的系数的约数1,-1,3,-3

所以x可能取1,-1,3,-3,带入检验得1,-1,3符合

用待定系数法得

解得a=1

所以

接下来我们介绍一种知道方程的根画函数图象的方法——序轴穿根法

我们知道三个根把函数分为四部分

(-∞,-1)(-1,1)(1,3)(3,+∞)

我们分类讨论

在(-∞,-1)上

(x-1)^2恒大于0,

(x-3)小于0,

(x+1)小于0,

所以函数整体大于0

同理我们得

在(-1,1)上,函数整体小于0

在(1,3)上,函数整体小于0

在(3,+∞)上,函数整体大于0

所以我们得到函数大致图像

这里求方便就画出准确图像了

那么我们在日常如何操作呢

我们先在x轴上标出根的分布

接着观察括号的指数,以图的右上角为起点画线,记住口诀“奇穿偶弹”(系数为奇数的根就穿过去,系数为偶数的根就弹过去,如图)

注意起点在右上角

由图得答案为AB;C.

对于一般的如下式子:

也可以使用该方法

总结

  1. 猜根(盲目猜根or科学猜根)

  2. 因式分解

    1.两种待定系数

    2.长除法

    3.公式法(立方和差公式,完全平方公式,求根公式等)

    4.换元解两个方程(这里不作讨论)

画高次方程函数图像步骤

  1. 因式分解

  2. 序轴穿根法


大家如果喜欢我的文章可以来个素质二连



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