第 17 讲 · 第四章 指数函数与对数函数

第十七讲:复合对数函数与函数零点

综合分段函数、复合对数函数、大小比较与奇函数,建立函数零点的基本方法。

按讲义顺序整理

学习目标

  • 会处理分段函数跨分界点的单调性。
  • 会解对数不等式与复合对数函数参数题。
  • 理解零点存在定理并能用端点符号定位零点。

核心方法

分段函数在整个定义域递增或递减,不仅要求每一段同向变化,还要比较连接处两侧的函数值。对数不等式则采用

真数有意义→看底数判方向→比较真数.\displaystyle \text{真数有意义}\rightarrow\text{看底数判方向}\rightarrow\text{比较真数}.

函数零点是使 f(x)=0f(x)=0 的自变量值。若函数在 [a,b][a,b] 上连续且 f(a)f(b)<0f(a)f(b)<0,则 (a,b)(a,b) 内至少存在一个零点;再有严格单调性,才能确认零点唯一。

“至少存在”与“有且仅有”不是同一件事。端点异号只保证存在,唯一性还需要单调性等附加条件。

图像与对称

含参数的零点题常把方程转成两条曲线的交点问题。若函数具有中心对称性,成对交点的横坐标和、纵坐标和往往为定值。对于“奇函数加常数”模型 f(x)=g(x)+cf(x)=g(x)+c,其中 gg 为奇函数,有

f(x)+f(−x)=2c,\displaystyle f(x)+f(-x)=2c,

图像中心为 (0,c)(0,c)。

单调区间应分别表述为“在某区间增、在某区间减”,不能把两个不相连的区间用并集冒充一个单调区间。

方法总结

分段函数查段内与接口;对数综合先查定义域;零点问题优先尝试端点异号、单调性和数形结合。

自我检查

  1. 分段减函数在连接处要满足什么条件? 2. 零点存在定理为什么不能推出唯一性? 3. 奇函数加常数的对称中心在哪里?