2018-2019学年人教A版高中数学必修1课件:3.1.1函数的应用
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a>0, ff((kk12))><00,, f(k3)>0.
(6)在(k1,k2)内有且仅有一个实根的充要条件是
Δ=0, f(k1)f(k2)<0,或k1<-2ba<k2.
例3 方程x2-2ax+4=0的两根均大于1,求实数a的取值范 围.
【解析】 方法一:设f(x)=x2-2ax+4,由于方程x2-2ax
由于相邻两个零点之间的所有函数值保持同号,函数的图 像如图所示.
(2)不等式xf(x)<0同解于
x>0, f(x)<0
或xf(<0x,)>0,
结合函数图
像得不等式的解集为(0,2)∪(-2,0).
探究 根据函数的零点定义与性质,可以用来帮助画函数
的图像,结合函数图像不仅可以直观的研究函数的性质,而且
∴函数y=-x2-2x+3的零点为-3,1. y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4. 画出这个函数的简图(如右图),从图像 上可以看出,当-3<x<1时,y>0.
当x<-3或x>1时,y<0. ∴函数y=-x2-2x+3的零点是-3,1. y>0时,x的取值范围是(-3,1); y<0时,x的取值范围是(-∞,-3)∪(1,+∞). 探究2 由于一元二次不等式在前面没有讲过,因此对本题 的解法要正确作出函数的简图,从而解决问题.
课时学案
题型一 求函数的零点 例1 求函数f(x)=(x2+x-2)(x2-2x-8)的零点,并指出使 y<0成立的x的取值范围.
【解析】 y=(x2+x-2)(x2-2x-8)=(x+2)(x-1)(x+2)(x -4)=(x+2)2(x-1)(x-4),
∴函数的零点为-2,1和4. 画出示意图. 可知使y<0成立的x的取值范围是区间(1,4).
要点3 函数零点的判定 (1)如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续的一条曲 线,并且有f(a)f(b)<0,那么,函数y=f(x)在区间(a,b)内存在零 点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,这个c也就是方程f(x)=0的 根. (2)若f(a)f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点;但函 数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,不一定能得到f(a)·f(b)<0.
能够求解相关的不等式,这体现了由数辅形,以形助数的思想
方法.
例2 (1)函数f(x)=x2+ax+b的两个零点是2和-4,求a,b 的值.
(2)函数f(x)=ax2-x-1仅有一个零点,求实数a的值.
【解析】 (1)由题意知2和-4是方程x2+ax+b=0的两 根,∴a=2,b=-8.
(2)若a=0,则f(x)=-x-1仅有一个零点-1;若a≠0,由Δ =1+4a=0,得a=-14,此时函数只有一个零点,∴当a=0或- 14时,函数f(x)有且仅有一个零点.
(3)∵f(x)=x4-1=(x2+1)(x+1)(x-1),
令f(x)=0,得x=±1,∴该函数的零点为1和-1.
【答案】
3 (1)4
(2)1和2
(3)1和-1
题型二 二次函数的零点与相应二次方程的实根的关系 例2 求函数y=-x2-2x+3的零点,并分别指出 y>0,y<0时,x的取值范围.
【解析】 解-x2-2x+3=0,得x1=- 3,x2=1.
A.(3,+∞) C.(1,2)
B.(2,3) D.(0,1)
【解析】 ∵f(2)=lg2-1<0,f(3)=lg3>0,∴选B. 【答案】 B
课后巩固
1.函数f(x)=x2-3x-4的零点是( )
A.1,-4
B.4,-1
C.1,3
D.不存在
答案 B
2.函数f(x)=x+4x的零点的个数是( )
方法二:在同一坐标系中画出h(x)=2-2x和g(x)=lg(x+1) 的图像,如下图所示,由图像可知h(x)=2-2x和g(x)=lg(x+1) 有且只有一个交点,即f(x)=2x+lg(x+1)-2与x轴有且只有一个 交点,即函数f(x)仅有一个零点.
探究3 利用数形结合画出函数的两个图像判断交点的个数 得解,注意用数形结合画图要求准确画出函数的图像,不能简 单地画出草图.本题体现了函数与方程的思想.
(x1-1)+(x2-1)>0, (x1-1)(x2-1)>0, Δ≥0.
将①代入上述不等式中,解之得2≤a<52. 方法三:运用求根公式. 方程x2-2ax+4=0的两根为 x1,x2=2a± 42a2-16=a± a2-4, 且Δ≥0,得a≥2或a≤-2. 要使两根均大于1,只需小根a- a2-4 >1即可,解之得 2≤a<52.
(4)函数在区间[a,b]上的图像是连续不断的一条曲线,且在 区间(a,b)上单调,若f(a)·f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)内 有且只有一个零点.
4.二次函数的零点、二次函数图像与x轴的交点、一元二次 方程的根三者之间有何关系?
答:
Δ=b2-4ac
ax2+bx+c=0 (a>0)的根
第三章 函数的应用
3.1 函数与方程 3.1.1 方程的根与函数的零点
要点1 函数的零点 (1)对于函数y=f(x)(x∈R),把f(x)=0的根叫做函数y=f(x) 的零点. (2)函数的“零点”是一个点吗?不是. (3)函数的零点是确定的值,零点的函数值一定是0.
要点2 方程、函数、图像之间的关系 方程f(x)=0有实根⇔函数y=f(x)的图像与x轴有交点⇔函数 y=f(x)有零点.
令g(x)=|log0.5x|,h(x)=(
1 2
)x,作g(x),h(x)的图像如图所示.
因为两个函数图像有两个交点,所以f(x)有两个零点.
4.已知函数y=f(x)是偶函数,其部分图像如 图所示,则这个函数的零点至少有________个.
答案 4 解析 偶函数图像关于y轴对称.
5.如果函数f(x)=ax+b有一个零点是2,那么函数g(x)=bx2 -ax的零点是________.
题型四 确定零点所在的区间
例4
(2014·北京)已知函数f(x)=
6 x
-log2x.在下列区间中,包
含f(x)零点的区间是( )
A.(0,1)
B.(1,2)
C.(2,4)
D.(4,+∞)
【解析】 因为f(1)=6-log21=6>0,f(2)=3-log22=
2>0,f(4)=
3 2
-log24=-
+4=0的两根均大于1.因此,据二次函数图像应满足:
Δ≥0,
4a2-16≥0,
-f(-12)2a>>01,,即aa><152,,
解得2≤a<52.
方法二:运用韦达定理.
设x1,x2为方程x2-2ax+4=0的两根,则有
x1+x2=2a,x1x2=4.
①
要使原方程x2-2ax+4=0的两根x1,x2均大于1,则需满足
思考题3 你能用几种方法,确定下列函数零点个数: (1)f(x)=x2-5x+3; (2)f(x)=log1x+2x-3.
2
【解析】 (1)①判别式法Δ=25- 4×3>0,f(x)=0有两个不同的根.②图像法.(略)
(2)图像法. 设y1=log 1 x,y2=-2x+3,图像如图所
2 示.
由图可得f(x)有两个零点.
(3)方程有一个小于常数k和一个大于常数k的不等实根的充
要条件是af(>0k,)<0.
(4)方程有位于区间(k1,k2)内的两个不等实根的充要条件是
a>0, Δ>0, k1<-2ba<k2, f(k1)>0, f(k2)>0.
(5)方程有两个不等实根x1<x2且k1<x1<k2<x2<k3的充要条件是
1 2
<0,所以函数f(x)的零点所在区间为
(2,4),故选C.
【答案】 C
探究4 此类题的解法之一是将f(x)=0,拆成f(x)=g(x)- h(x)=0,画出h(x)与g(x)的图像,从而确定方程g(x)=h(x)的根所 在的区间.
思考题4 函数f(x)=x+lgx-3的零点所在区间为( )
y=ax2+bx+c (a>0)的图像
y=ax2+bx+c (a>0)的零点
Δ>0 x1,2= -b± b2-4ac
2a
有两个零点
Δ=0
x1=x2=-
b 2a
Δ<0 方程无实数根
有一个二重零点
没有零点
注意:二次函数y=ax2+bx+c的零点个数只与Δ=b2-4ac 有关,而与抛物线的开口方向无关.
1.函数零点与方程的根有怎样的关系?
答:根据函数零点的定义可知:函数f(x)的零点,就是方程f(x) =0的根,因此判断一个函数是否有零点,有几个零点,就是判断 方程f(x)=0是否有实数根,有几个实数根.
2.函数f(x)=x-1(2≤x≤10)的零点为x=1吗? 答:不是
3.如何正确理解函数零点存在性判定定理?
【点评】 在求使y<0(或y>0)的x的取值范围时,常根据零 点的性质画出示意图,在数轴上标出零点,画曲线时,奇过(乘 方次数为奇数,即变号零点)偶不过(乘方次数为偶数,即不变号 零点)直接根据图示写出x的取值范围.这种方法通常称作“标根 法”(或“穿根法”).
探究1 求函数f(x)的零点即求方程f(x)=0的根.
例4 关于x的方程2mx2-2x-3m-2=0的两个实根一个小 于1,另一个大于1,则实数m的取值范围是________.
【解析】 设f(x)=2mx2-2x-3m-2,方程2mx2-2x-3m -2=0的两个实根,一个小于1,另一个大于1的充要条件是 mf(>10,)<0或mf(<10,)>0,解得m>0或m<-4.
题型三 判断函数的零点个数 例3 求函数f(x)=2x+lg(x+1)-2的零点个数.
【解析】 方法一:因为f(0)=1+0-2=-1<0,f(2)=4+ lg3-2≈2.48>0,所以由函数零点存在性判定定理知,f(x)在 (0,2)上必定存在零点.
又f(x)=2x+lg(x+1)-2在(-1,+∞)上为增函数,故f(x) =0有且只有一个实根,即函数f(x)仅有一个零点.
答:(1)并不是所有的函数都有零点,如函数y=
1 x
就没有零
点.(2)函数y=f(x)若满足:①函数在区间[a,b]上的图像是连续不断
的一条曲线;②f(a)·f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点.
(3)对于有些函数,即使它的图像是连续不断的一条曲线, 当它通过零点时,函数值也不一定变号.如函数y=x2有零点x0= 0,但显然函数值没有变号.但是,对于任意一个函数,相邻的两 个零点之间所有的函数值保持同号.
答案 0,-12
自助餐
一、函数零点的应用 例1 已知函数f(x)=x3-4x, (1)求函数的零点并画出函数的图像; (2)解不等式xf(x)<0.
【解析】 (1)因为x3-4x=x(x-2)(x+2), 所以函数的零点为0,-2,2.三个零点把x轴分成4 个区间:
(-∞,-2],(-2,0],(0,2],(2,+∞), f(-3)=-15,f(-1)=3,f(1)=-3,f(3)=15,
思考题2 画函数y=-x2+2x+3的图像,找出①y=0, ②y>0,③y<0时,x的取值范围.
【解析】 根据判别式Δ>0知图像与x轴有两个交点,其交 点的横坐标由-x2+2x+3=0的两根确 定,画出的函数图像如右图所示.
①当x=-1,3时,y=0; ②当-1<x<3时,y>0; ③当x>3或x<-1时,y<0.
A.0
B.1
C.2
D.无数个
答案 A
3.函数f(x)=2x|log0.5x|-1的零点个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
答案 B
解析 函数f(x)=2x|log0.5x|-1的零点也就 是方程2x|log0.5x|-1=0的根,即2x|log0.5x|=
1,整理得|log0.5x|=(12)x.
二、一元二次方程的实根分布
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)实根的分布 (1)方程有两个均小于常数k的不等实根的充要条件是
Δ>0, a>0, -2ba<k, f(k)>0.
(2)方程有两个均大于常数k的不等实根的充要条件是
Δ>0, a>0, -2ba>k, f(k)>0.
思考题1 指出下列函数的零点.
(1)f(x)=4x-3; (3)f(x)=x4-1.
(2)f(x)=x2-3x+2;
【解析】 函数零点就是相应方程的实数根,可用求根公
式或分解因式求解.
(1)由4x-3=0,得x=34,零点是34. (2)由f(x)=0,即(x-1)(x-2)=0,∴f(x)零点为1和2.
(6)在(k1,k2)内有且仅有一个实根的充要条件是
Δ=0, f(k1)f(k2)<0,或k1<-2ba<k2.
例3 方程x2-2ax+4=0的两根均大于1,求实数a的取值范 围.
【解析】 方法一:设f(x)=x2-2ax+4,由于方程x2-2ax
由于相邻两个零点之间的所有函数值保持同号,函数的图 像如图所示.
(2)不等式xf(x)<0同解于
x>0, f(x)<0
或xf(<0x,)>0,
结合函数图
像得不等式的解集为(0,2)∪(-2,0).
探究 根据函数的零点定义与性质,可以用来帮助画函数
的图像,结合函数图像不仅可以直观的研究函数的性质,而且
∴函数y=-x2-2x+3的零点为-3,1. y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4. 画出这个函数的简图(如右图),从图像 上可以看出,当-3<x<1时,y>0.
当x<-3或x>1时,y<0. ∴函数y=-x2-2x+3的零点是-3,1. y>0时,x的取值范围是(-3,1); y<0时,x的取值范围是(-∞,-3)∪(1,+∞). 探究2 由于一元二次不等式在前面没有讲过,因此对本题 的解法要正确作出函数的简图,从而解决问题.
课时学案
题型一 求函数的零点 例1 求函数f(x)=(x2+x-2)(x2-2x-8)的零点,并指出使 y<0成立的x的取值范围.
【解析】 y=(x2+x-2)(x2-2x-8)=(x+2)(x-1)(x+2)(x -4)=(x+2)2(x-1)(x-4),
∴函数的零点为-2,1和4. 画出示意图. 可知使y<0成立的x的取值范围是区间(1,4).
要点3 函数零点的判定 (1)如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续的一条曲 线,并且有f(a)f(b)<0,那么,函数y=f(x)在区间(a,b)内存在零 点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,这个c也就是方程f(x)=0的 根. (2)若f(a)f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点;但函 数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,不一定能得到f(a)·f(b)<0.
能够求解相关的不等式,这体现了由数辅形,以形助数的思想
方法.
例2 (1)函数f(x)=x2+ax+b的两个零点是2和-4,求a,b 的值.
(2)函数f(x)=ax2-x-1仅有一个零点,求实数a的值.
【解析】 (1)由题意知2和-4是方程x2+ax+b=0的两 根,∴a=2,b=-8.
(2)若a=0,则f(x)=-x-1仅有一个零点-1;若a≠0,由Δ =1+4a=0,得a=-14,此时函数只有一个零点,∴当a=0或- 14时,函数f(x)有且仅有一个零点.
(3)∵f(x)=x4-1=(x2+1)(x+1)(x-1),
令f(x)=0,得x=±1,∴该函数的零点为1和-1.
【答案】
3 (1)4
(2)1和2
(3)1和-1
题型二 二次函数的零点与相应二次方程的实根的关系 例2 求函数y=-x2-2x+3的零点,并分别指出 y>0,y<0时,x的取值范围.
【解析】 解-x2-2x+3=0,得x1=- 3,x2=1.
A.(3,+∞) C.(1,2)
B.(2,3) D.(0,1)
【解析】 ∵f(2)=lg2-1<0,f(3)=lg3>0,∴选B. 【答案】 B
课后巩固
1.函数f(x)=x2-3x-4的零点是( )
A.1,-4
B.4,-1
C.1,3
D.不存在
答案 B
2.函数f(x)=x+4x的零点的个数是( )
方法二:在同一坐标系中画出h(x)=2-2x和g(x)=lg(x+1) 的图像,如下图所示,由图像可知h(x)=2-2x和g(x)=lg(x+1) 有且只有一个交点,即f(x)=2x+lg(x+1)-2与x轴有且只有一个 交点,即函数f(x)仅有一个零点.
探究3 利用数形结合画出函数的两个图像判断交点的个数 得解,注意用数形结合画图要求准确画出函数的图像,不能简 单地画出草图.本题体现了函数与方程的思想.
(x1-1)+(x2-1)>0, (x1-1)(x2-1)>0, Δ≥0.
将①代入上述不等式中,解之得2≤a<52. 方法三:运用求根公式. 方程x2-2ax+4=0的两根为 x1,x2=2a± 42a2-16=a± a2-4, 且Δ≥0,得a≥2或a≤-2. 要使两根均大于1,只需小根a- a2-4 >1即可,解之得 2≤a<52.
(4)函数在区间[a,b]上的图像是连续不断的一条曲线,且在 区间(a,b)上单调,若f(a)·f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)内 有且只有一个零点.
4.二次函数的零点、二次函数图像与x轴的交点、一元二次 方程的根三者之间有何关系?
答:
Δ=b2-4ac
ax2+bx+c=0 (a>0)的根
第三章 函数的应用
3.1 函数与方程 3.1.1 方程的根与函数的零点
要点1 函数的零点 (1)对于函数y=f(x)(x∈R),把f(x)=0的根叫做函数y=f(x) 的零点. (2)函数的“零点”是一个点吗?不是. (3)函数的零点是确定的值,零点的函数值一定是0.
要点2 方程、函数、图像之间的关系 方程f(x)=0有实根⇔函数y=f(x)的图像与x轴有交点⇔函数 y=f(x)有零点.
令g(x)=|log0.5x|,h(x)=(
1 2
)x,作g(x),h(x)的图像如图所示.
因为两个函数图像有两个交点,所以f(x)有两个零点.
4.已知函数y=f(x)是偶函数,其部分图像如 图所示,则这个函数的零点至少有________个.
答案 4 解析 偶函数图像关于y轴对称.
5.如果函数f(x)=ax+b有一个零点是2,那么函数g(x)=bx2 -ax的零点是________.
题型四 确定零点所在的区间
例4
(2014·北京)已知函数f(x)=
6 x
-log2x.在下列区间中,包
含f(x)零点的区间是( )
A.(0,1)
B.(1,2)
C.(2,4)
D.(4,+∞)
【解析】 因为f(1)=6-log21=6>0,f(2)=3-log22=
2>0,f(4)=
3 2
-log24=-
+4=0的两根均大于1.因此,据二次函数图像应满足:
Δ≥0,
4a2-16≥0,
-f(-12)2a>>01,,即aa><152,,
解得2≤a<52.
方法二:运用韦达定理.
设x1,x2为方程x2-2ax+4=0的两根,则有
x1+x2=2a,x1x2=4.
①
要使原方程x2-2ax+4=0的两根x1,x2均大于1,则需满足
思考题3 你能用几种方法,确定下列函数零点个数: (1)f(x)=x2-5x+3; (2)f(x)=log1x+2x-3.
2
【解析】 (1)①判别式法Δ=25- 4×3>0,f(x)=0有两个不同的根.②图像法.(略)
(2)图像法. 设y1=log 1 x,y2=-2x+3,图像如图所
2 示.
由图可得f(x)有两个零点.
(3)方程有一个小于常数k和一个大于常数k的不等实根的充
要条件是af(>0k,)<0.
(4)方程有位于区间(k1,k2)内的两个不等实根的充要条件是
a>0, Δ>0, k1<-2ba<k2, f(k1)>0, f(k2)>0.
(5)方程有两个不等实根x1<x2且k1<x1<k2<x2<k3的充要条件是
1 2
<0,所以函数f(x)的零点所在区间为
(2,4),故选C.
【答案】 C
探究4 此类题的解法之一是将f(x)=0,拆成f(x)=g(x)- h(x)=0,画出h(x)与g(x)的图像,从而确定方程g(x)=h(x)的根所 在的区间.
思考题4 函数f(x)=x+lgx-3的零点所在区间为( )
y=ax2+bx+c (a>0)的图像
y=ax2+bx+c (a>0)的零点
Δ>0 x1,2= -b± b2-4ac
2a
有两个零点
Δ=0
x1=x2=-
b 2a
Δ<0 方程无实数根
有一个二重零点
没有零点
注意:二次函数y=ax2+bx+c的零点个数只与Δ=b2-4ac 有关,而与抛物线的开口方向无关.
1.函数零点与方程的根有怎样的关系?
答:根据函数零点的定义可知:函数f(x)的零点,就是方程f(x) =0的根,因此判断一个函数是否有零点,有几个零点,就是判断 方程f(x)=0是否有实数根,有几个实数根.
2.函数f(x)=x-1(2≤x≤10)的零点为x=1吗? 答:不是
3.如何正确理解函数零点存在性判定定理?
【点评】 在求使y<0(或y>0)的x的取值范围时,常根据零 点的性质画出示意图,在数轴上标出零点,画曲线时,奇过(乘 方次数为奇数,即变号零点)偶不过(乘方次数为偶数,即不变号 零点)直接根据图示写出x的取值范围.这种方法通常称作“标根 法”(或“穿根法”).
探究1 求函数f(x)的零点即求方程f(x)=0的根.
例4 关于x的方程2mx2-2x-3m-2=0的两个实根一个小 于1,另一个大于1,则实数m的取值范围是________.
【解析】 设f(x)=2mx2-2x-3m-2,方程2mx2-2x-3m -2=0的两个实根,一个小于1,另一个大于1的充要条件是 mf(>10,)<0或mf(<10,)>0,解得m>0或m<-4.
题型三 判断函数的零点个数 例3 求函数f(x)=2x+lg(x+1)-2的零点个数.
【解析】 方法一:因为f(0)=1+0-2=-1<0,f(2)=4+ lg3-2≈2.48>0,所以由函数零点存在性判定定理知,f(x)在 (0,2)上必定存在零点.
又f(x)=2x+lg(x+1)-2在(-1,+∞)上为增函数,故f(x) =0有且只有一个实根,即函数f(x)仅有一个零点.
答:(1)并不是所有的函数都有零点,如函数y=
1 x
就没有零
点.(2)函数y=f(x)若满足:①函数在区间[a,b]上的图像是连续不断
的一条曲线;②f(a)·f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点.
(3)对于有些函数,即使它的图像是连续不断的一条曲线, 当它通过零点时,函数值也不一定变号.如函数y=x2有零点x0= 0,但显然函数值没有变号.但是,对于任意一个函数,相邻的两 个零点之间所有的函数值保持同号.
答案 0,-12
自助餐
一、函数零点的应用 例1 已知函数f(x)=x3-4x, (1)求函数的零点并画出函数的图像; (2)解不等式xf(x)<0.
【解析】 (1)因为x3-4x=x(x-2)(x+2), 所以函数的零点为0,-2,2.三个零点把x轴分成4 个区间:
(-∞,-2],(-2,0],(0,2],(2,+∞), f(-3)=-15,f(-1)=3,f(1)=-3,f(3)=15,
思考题2 画函数y=-x2+2x+3的图像,找出①y=0, ②y>0,③y<0时,x的取值范围.
【解析】 根据判别式Δ>0知图像与x轴有两个交点,其交 点的横坐标由-x2+2x+3=0的两根确 定,画出的函数图像如右图所示.
①当x=-1,3时,y=0; ②当-1<x<3时,y>0; ③当x>3或x<-1时,y<0.
A.0
B.1
C.2
D.无数个
答案 A
3.函数f(x)=2x|log0.5x|-1的零点个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
答案 B
解析 函数f(x)=2x|log0.5x|-1的零点也就 是方程2x|log0.5x|-1=0的根,即2x|log0.5x|=
1,整理得|log0.5x|=(12)x.
二、一元二次方程的实根分布
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)实根的分布 (1)方程有两个均小于常数k的不等实根的充要条件是
Δ>0, a>0, -2ba<k, f(k)>0.
(2)方程有两个均大于常数k的不等实根的充要条件是
Δ>0, a>0, -2ba>k, f(k)>0.
思考题1 指出下列函数的零点.
(1)f(x)=4x-3; (3)f(x)=x4-1.
(2)f(x)=x2-3x+2;
【解析】 函数零点就是相应方程的实数根,可用求根公
式或分解因式求解.
(1)由4x-3=0,得x=34,零点是34. (2)由f(x)=0,即(x-1)(x-2)=0,∴f(x)零点为1和2.