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第20 题 三次函数的零点问题(解透一题)
(2025 届重庆南开中学高三第一次质量检测多选题T11)
若函数
有三个零点
,则下列说法中正确的是( )
A.
B.
C.若
成等差数列,则
D.若
成等比数列,则
试题问题背景是人教版教科书a 版必修2P81 页探究代数基本定理基础上,深入考察一元多
项式方程根与系数之间的关系. 代数基本定理是处理多项式函数的零点问题的重要方法,
注重知识的数学价值及应用功能,注重综合问题的分析及解决,体现了知识应用的融会贯
通.
【方法一】 代数基本定理+韦达定理
根据零点的性质,结合二次函数的两根式类比推理可得
,进
而得出三次方程的韦达定理进行研究.
因为函数
有三个零点
,
所以
,
变形为
,
比较可得
.
对于A:
因为
(等号不成立)
所以
,即
错误. 故A 错
对于B:
则
,
所以
,同理可求
,
,
那么
故B 对.
对于C:由
成等差数列可得
, 结合(1),则
代入(2),(3)有
故C 对.
对于D:
, 结合(1),(2)(3)消
有
,
故D 错.
答案选BC.
【方法二】导数法定零点个数
三次函数有三个零点的条件如下:
1.导函数的判别式:设关于x 的三次函数为
(这里取
),其定
义域为R,)f(x)的导函数为
,该导函数是一个二次函数,其判别式为
,三次函数有三个零点时,导函数的判别式必须大于零,即
.
2.极值点的函数值异号:如果一元三次函数有三个不同的零点,那么它的极大值和极小值
必须异号,也就是说,极大值为正,极小值为负.
以上两个条件是三次函数有三个零点的基本条件.需要注意的是,这些条件是在实数范围内
讨论的.
对于A:当
时,
,
在
上单调递增,
仅一
个零点.
本题貌似考察导数的问题,实质结合代数基本定理主要考查三次方程零点式及三次方程韦
达定理.
要求我们深挖教材.
设实系数一元二次方程
①,有两根
,
则方程可变形为
,展开得
②,
比较①②可以得到
这表明,任何一个一元二次方程的根与系数的关系为:两个根的和等于一次项系数与二次
项系数的比的相反数,两个根的积等于常数项与二次项系数的比.这就是我们熟知的一元二
次方程的韦达定理.
事实上,与二次方程类似,一元三次方程也有韦达定理.
设方程
有三个根
,则有
③
1.若二次函数
有两个零点
、
,则
,类比此,
若三次函数
有三个零点
、
、
,则
.
2.若实数系一元二次方程
在复数集
内的根为
,
,则有
,所以
,
(韦达定理),类
比此方法求解如下问题:设实数系一元三次方程
在复数集
内的根为
,
,
,则
的值为( )
A.
B.
C.
D.
3.已知三次函数
有三个不同的零点
,函数
也有三个零点
,则( )
A.
B.若
成等差数列,则
C.
D.
4.若
,
是函数
(
,
)的导函数的两个不同零点,
且
,
,2 这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则
( )
A.
B.
C.
D.4
5.函数
的图象关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数
为奇函数,
有同学发现可以将其推广为:函数
的图象关于点
成中心对称图形的充要条
件是函数
为奇函数.已知函数
.
(1)若函数
的对称中心为
,求函数
的解析式.
(2)由代数基本定理可以得到:任何一元
次复系数多项式
在复数集中可以分
解为n 个一次因式的乘积.进而,一元n 次多项式方程有n 个复数根(重根按重数计).
如设实系数一元二次方程
,在复数集内的根为
,
,则方程
可变形为
,展开得:
则有
,即
,类比上述推理方法可得实系数一元三次方程根与系
数的关系.
①若
,方程
在复数集内的根为
,当
时,求
的最大
值;
②若
,函数
的零点分别为
,求
的值.
6.阅读一元二次方程韦达定理的推导过程,完成下列问题:设一元二次方程
,则
,展
开得:
,比较系数得:
,于是
.
(1)已知一元三次方程
的三个根为
,类
比于上述推导过程,求
;
(2)已知
,若存在三个不相等的实数
,求
的取值范围.