概念

函数的零点

使 f(x)=0f(x)=0 的那个实数 xx——它同时是方程 f(x)=0f(x)=0 的解、也是图象与 xx 轴交点的横坐标,三种说法是同一件事。

教材原文

与二次函数的零点一样,对于一般函数 y=f(x)y = f(x),我们把使 f(x)=0f(x) = 0 的实数 xx 叫做函数 y=f(x)y = f(x) 的零点(zero).

这样,函数 y=f(x)y = f(x) 的零点就是方程 f(x)=0f(x) = 0 的实数解,也就是函数 y=f(x)y = f(x) 的图象与 xx 轴的公共点的横坐标. 所以

方程 f(x)=0f(x) = 0 有实数解

⇔\Leftrightarrow 函数 y=f(x)y = f(x) 有零点

⇔\Leftrightarrow 函数 y=f(x)y = f(x) 的图象与 xx 轴有公共点.

零点是一个数,不是一个点

名字里带「点」,但它是横坐标,是一个实数。写「零点是 (3,0)(3,0)」在阅卷时按错处理——正确的写法是「零点是 33」。

三种说法之间怎么换

同一件事有三张脸,题目给你哪张、你就换成最好办的那张:

代数的脸函数的脸几何的脸
方程 f(x)=0f(x)=0 有解ff 有零点y=f(x)y=f(x) 与 xx 轴有公共点
g(x)=h(x)g(x)=h(x) 有解f=g−hf=g-h 有零点两条曲线 y=gy=g、y=hy=h 有交点
g(x)=ag(x)=a 有解g−ag-a 有零点曲线 y=gy=g 与水平线 y=ay=a 有交点

最后一行是含参题里最有用的一条:参数被拆到一条水平线上,于是「aa 取哪些值时方程有解」就变成「水平线扫过 y=gy=g 的值域时扫得到哪些高度」——答案直接是 gg 的值域。

零点存在与零点唯一,是两件事

  • 存在:靠函数零点存在定理(连续 + 端点异号 ⟹ 至少一个)。
  • 唯一:靠单调性。存在定理只给「至少一个」,要把「至少」升级成「恰好一个」,必须另外说明函数在这段上严格单调(或用别的办法排掉第二个)。

两件事分开写,是解答题里这一类第一问的标准得分点:先单调,再异号,缺哪一半都不完整。

隐零点:算不出来也能用

很多方程(ex−x−a=0e^x-x-a=0、ln⁡x+2x−6=0\ln x+2x-6=0)根本没有初等的解析解。这时零点 x0x_0 只作为一个记号存在,但它满足的那条等式是白送的:

f(x0)=0 ⟹ 原方程在 x0 处成立f(x_0)=0\ \Longrightarrow\ \text{原方程在 } x_0 \text{ 处成立}

比如 f(x)=ex−x−af(x)=e^{x}-x-a 的零点 x0x_0 给出 ex0=x0+ae^{x_0}=x_0+a——一条把超越式换成一次式的代换。后续凡是出现 ex0e^{x_0} 的地方全部换掉,题目就从超越的降成代数的。「解不出来」不等于「用不上」:用不上的是它的值,用得上的是它满足的方程。

以下内容以本条为前置

共 10 道题考到本条。