縱觀考研數(shù)學(xué)多年來的考試大綱和考試真題試卷,總體上講變化不大。每年的考試范圍和知識點基本相同或相近,考試題型的變化幅度也不是很大,其中有一些重要題型是年年考或經(jīng)常考,如果考生能完全掌握這些重要題型的解題思路和方法,并能熟練地解答這些題型,則對于順利地通過考研數(shù)學(xué)考試將有極大幫助。為了幫助各位考生學(xué)會并提高解答數(shù)學(xué)重要題型的水平,考研輔導(dǎo)老師針對歷年考研數(shù)學(xué)中的重要題型進行深入解剖,分析提煉出各種常考重要題型及方法,供考生們參考。下面主要分析高等數(shù)學(xué)中關(guān)于方程根的個數(shù)問題這類重要題型及解題方法。
題型:方程根的個數(shù)問題(一)
方程 =0的根,也就是函數(shù) 的零點,有關(guān)方程根的問題一般可以利用函數(shù)的有關(guān)理論加以分析和解決。
主要的分析解決工具包括:
1)函數(shù)零點定理:若函數(shù) 在 上連續(xù),且 ,則至少存在一點 ,使 ( 稱為函數(shù)的零點)。
2)函數(shù)單調(diào)性:若函數(shù) 在 上連續(xù)且單調(diào)(單調(diào)增加或單調(diào)減少),則:1)當(dāng) 時, 在 上有唯一零點;2)當(dāng) 時, 在 上沒有零點。
3)羅爾中值定理:若函數(shù) 在 上連續(xù),在 上可導(dǎo),且 ,則至少存在一點 ,使 。
一般求解步驟:
1)先看有無明顯的實根;
2)引入相應(yīng)函數(shù),寫出定義域,判斷端點函數(shù)值和特殊點函數(shù)值的正負;
3)求導(dǎo)數(shù),找出駐點和單調(diào)區(qū)間,討論在各單調(diào)區(qū)間上的實根個數(shù)。
典型例題
例1.求方程 不同實根的個數(shù),其中k為參數(shù) (2011年考研數(shù)學(xué)一第17題)
解析:顯然 =0是一個實根。令 ,則 , , , ;若 , 單調(diào)減少, 只有唯一零點,即原方程只有唯一實根x=0;
1)若 , 在 上都是單調(diào)減少,且 ,故 只有唯一零點,原方程只有唯一實根x=0;
2)若 ,當(dāng) 時, , 單調(diào)增加,而 ,所以 ;當(dāng) 時, , 單調(diào)減少;由此得: 在區(qū)間 上各有一個零點,即原方程在這3個區(qū)間上各有一個實根。
綜上得:當(dāng) 時,方程只有一個實根;當(dāng) 時,方程有3個不同實根。
例2.設(shè)有方程 ,其中 為正整數(shù),證明此方程存在唯一正實根 ,并證明當(dāng) 時,級數(shù) 收斂 (2004年考研數(shù)學(xué)一第18題)
解析:設(shè) ,則 ,由零點定理知 在(0,1)上至少有一個零點。而 ,故 在(0,+∞)上單調(diào)增加,因此, 在(0,+∞)上只存在唯一一個零點 ,且0< <1,由 ,得 ,當(dāng) 時,級數(shù) 收斂,由正項級數(shù)的比較審斂法知, 收斂。
注:n次方程有n個根,因此方程 的負實根可能有很多個(可能還有復(fù)數(shù)根)。
上面就是考研數(shù)學(xué)之高等數(shù)學(xué)中的方程根的個數(shù)問題這類重要題型及解題方法,供考生們參考借鑒。在以后的時間里,老師們還會陸續(xù)向考生們介紹其它常考重要題型及解題方法,希望各位考生留意查看。最后預(yù)祝各位考生在2015考研中取得佳績。
題型:方程根的個數(shù)問題(二)
方程 =0的根,也就是函數(shù) 的零點,有關(guān)方程根的問題一般可以利用函數(shù)的有關(guān)理論加以分析和解決。這類問題的主要分析解決工具包括:函數(shù)零點定理,函數(shù)單調(diào)性,羅爾中值定理。關(guān)于這些理論,在前一篇文章中已經(jīng)做了說明,下面主要看一些典型例題。
典型例題
例1.(2012年考研數(shù)學(xué)二第21題)
(Ⅰ)證明方程 ( 為整數(shù))在區(qū)間 內(nèi)有且僅有一個實根;
(Ⅱ)記(Ⅰ)中的實根為 ,證明 存在,并求此極限
解析:(Ⅰ)令 ,則 , , 連續(xù),由零點定理得, 在區(qū)間 內(nèi)有一個實根,又 , 在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)增加,故 在區(qū)間 內(nèi)僅有一個實根。
(Ⅱ)由 , 得 ,而 在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)增加,故 ,即 單調(diào)減少,又 ,所以 存在,設(shè) ,則由 ,得 ,因為 ,所以 ,上式取極限得 ,
例2.(2005年考研數(shù)學(xué)三第7題)
當(dāng) 取下列哪個值時,函數(shù) 恰有兩個不同的零點( )
(A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8
解析:函數(shù)定義域為(-∞,+∞),令 ,得 ,因為 ,所以 為極大值, 為極小值。由 知,
當(dāng) 或 時, 恰有兩個不同的零點,解之得 或 ,應(yīng)選(B)
例3.(2000年考研數(shù)學(xué)一第九題)設(shè)函數(shù) 在[0,π]上連續(xù),且 , ,試證:在(0,π)內(nèi)至少存在兩個不同的點 ,使 .
證:分析:由條件 和推廣的中值定理易知,存在 ,問題的關(guān)鍵是怎么利用第二個條件。為此,令 ,則 , ,由推廣的中值定理得,存在 ,使 , ,而 ,分別在 上利用羅爾定理可得,存在 ,使 ,即 。
例4.設(shè) ,則 的不同實根個數(shù)為( )
解析:5個。由 ,根據(jù)羅爾定理知, 在區(qū)間(1,2),(2,3),(3,4)中各有1個實根,又x=3是 的二重根,故x=3是 的單根,同理,x=4是 的二重根。 是6次方程,共有6個實根(x=4是二重),不同實根個數(shù)為5.
上面就是考研數(shù)學(xué)之高等數(shù)學(xué)中的方程根的個數(shù)問題這類重要題型及解題方法,供考生們參考借鑒。在以后的時間里,老師們還會陸續(xù)向考生們介紹其它常考重要題型及解題方法,希望各位考生留意查看。最后預(yù)祝各位學(xué)子在2015考研中取得佳績。