解决三次函数问题的几种方法..
(完整版)三次因式分解
下面几种方法仅供参考1、可以用待定系数法来解决.根据高等数学中的理论,任何一个高次多项式,都可以分解为若干个一次因式和判别式(B^2-4ac〈0)的二次因式的乘积。
所以你假设原始可以分解为(ax+b)(cx+d)(ex^2+fx+g)然后把这个式子展开,和你要分解的那个原式用对应系数相等的法则来求解出常数a,b,c,d,e,f,g 的值就可以了。
2、试根法例如x^3—5x^2+17x—13看看x等于什么可以使他等于0显然x=1可以所以有一个因式是x-1所以x^3-5x^2+17x-13=x^3-x^2-4x^2+4x+13x—13=x^2(x—1)—4x(x-1)+13(x-1)=(x-1)(x^2—4x+13)3一元三次方程的求根公式用通常的演绎思维是作不出来的,用类似解一元二次方程的求根公式的配方法只能将型如ax^3+bx^2+cx+d+0的标准型一元三次方程形式化为x^3+px+q=0的特殊型。
一元三次方程的求解公式的解法只能用归纳思维得到,即根据一元一次方程、一元二次方程及特殊的高次方程的求根公式的形式归纳出一元三次方程的求根公式的形式。
归纳出来的形如x^3+px+q=0的一元三次方程的求根公式的形式应该为x=A^(1/3)+B^(1/3)型,即为两个开立方之和。
归纳出了一元三次方程求根公式的形式,下一步的工作就是求出开立方里面的内容,也就是用p和q表示A和B。
方法如下:(1)将x=A^(1/3)+B^(1/3)两边同时立方可以得到(2)x^3=(A+B)+3(AB)^(1/3)(A^(1/3)+B^(1/3))(3)由于x=A^(1/3)+B^(1/3),所以(2)可化为x^3=(A+B)+3(AB)^(1/3)x,移项可得(4)x^3-3(AB)^(1/3)x-(A+B)=0,和一元三次方程和特殊型x^3+px+q=0作比较,可知(5)-3(AB)^(1/3)=p,-(A+B)=q,化简得(6)A+B=-q,AB=—(p/3)^3(7)这样其实就将一元三次方程的求根公式化为了一元二次方程的求根公式问题,因为A和B可以看作是一元二次方程的两个根,而(6)则是关于形如ay^2+by+c=0的一元二次方程两个根的韦达定理,即(8)y1+y2=-(b/a),y1*y2=c/a(9)对比(6)和(8),可令A=y1,B=y2,q=b/a,-(p/3)^3=c/a(10)由于型为ay^2+by+c=0的一元二次方程求根公式为y1=-(b+(b^2-4ac)^(1/2))/(2a)y2=-(b-(b^2-4ac)^(1/2))/(2a)可化为(11)y1=-(b/2a)—((b/2a)^2-(c/a))^(1/2)y2=-(b/2a)+((b/2a)^2—(c/a))^(1/2)将(9)中的A=y1,B=y2,q=b/a,-(p/3)^3=c/a代入(11)可得(12)A=-(q/2)-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)B=-(q/2)+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)(13)将A,B代入x=A^(1/3)+B^(1/3)得(14)x=(-(q/2)—((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2))^(1/3)+(-(q/2)+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2))^(1/3)式(14)只是一元三方程的一个实根解,按韦达定理一元三次方程应该有三个根,不过按韦达定理一元三次方程只要求出了其中一个根,另两个根就容易求出了。
三次函数对称轴
三次函数对称轴三次函数是指具有三次方项的多项式函数,其一般形式可以表示为f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d,其中 a、b、c、d 是常数且a ≠ 0。
对于三次函数,一个重要的特性是它的对称轴。
对称轴是指将函数图像分为两部分并且两部分是镜像对称的一条直线。
本文将探讨三次函数对称轴的性质和确定方法。
一、三次函数对称轴的性质三次函数的对称轴具有以下性质:1. 对称轴与 x 轴平行:三次函数的对称轴与 x 轴平行,这意味着对称轴的斜率为零。
从几何意义上理解,对称轴是函数图像左右对称的直线,因此与 x 轴平行。
2. 在对称轴上对称:对于三次函数,对称轴上的一点和它关于对称轴对称的点的纵坐标相等。
这是对称轴的定义,也是三次函数图像的基本性质。
3. 确定函数图像的形状:对称轴是确定三次函数图像形状的关键特征之一。
在对称轴上的点对称地分布在函数图像的两侧,因此对于左右对称的三次函数,对称轴将函数图像分为镜像对称的部分。
二、确定三次函数对称轴的方法确定三次函数的对称轴的方法如下:1. 利用函数的一般形式:对于一般形式为 f(x) = ax^3 + bx^2 +cx + d 的三次函数,可以通过观察系数 b 和 c 的关系来确定对称轴。
如果 b = 0,则对称轴为竖直线 x = 0;如果 c = 0,则对称轴为竖直线 x = -b/3a;如果b ≠ 0 且c ≠ 0,则对称轴为竖直线 x = -b/3a。
2. 利用函数图像的性质:三次函数的对称轴可以通过观察函数图像的形状来确定。
首先绘制函数的图像,然后观察图像左右对称的部分。
对称轴将图像分为两份,并且两份是镜像对称的。
找到对称轴上的一点,并确定其关于对称轴的对称点,连接这两点就是对称轴。
三、实例分析接下来通过实例分析来具体说明三次函数对称轴的确定方法。
例1:考虑三次函数 f(x) = 2x^3 - 4x^2 - x + 3。
首先观察系数,这里 a = 2,b = -4,c = -1。
(简易版)三次函数的解题技巧
(简易版)三次函数的解题技巧三次函数是一种具有三次方程(三次多项式)形式的函数。
在解题时,我们可以使用以下技巧,以便更有效地求解三次函数的问题。
1. 寻找零点为了找到三次函数的解,我们需要找到函数的零点,即函数取值为零的点。
有几种方法可以帮助我们确定零点。
a. 因式分解如果三次函数可以进行因式分解,我们可以通过将函数表达式分解为一次、二次和一次多项式相乘的形式来找到零点。
通过令每个因式为零,我们可以解出方程并确定零点。
b. 二次函数技巧有时,三次函数可以通过将其转化为二次函数来解决。
这可以通过使用代换来实现,其中我们将一个新的变量代入三次函数中,使其变为二次函数。
解出二次函数后,我们可以获得原始问题的解。
c. 图像分析绘制函数的图像可以提供关于零点位置的有用信息。
通过观察图像,我们可以估计零点的大致位置,并使用数值方法进一步精确地确定它们。
2. 使用因式定理因式定理是一种能够找到多项式的因式的方法。
对于三次函数,我们可以使用因式定理找到其可能的因式,并进一步推导出零点。
通过将候选因式代入函数,我们可以测试其是否为零点,并进一步确定函数的解。
3. 使用综合定理综合定理是一种将函数的根与系数之间的关系联系起来的方法。
对于三次函数,我们可以使用综合定理来计算可能的根,并通过验证是否满足定理中的条件来确定它们是否是零点。
4. 数值解法如果以上方法无法找到解或求解过于复杂,我们可以使用数值解法来近似求解三次函数的根。
常见的数值解法包括二分法、牛顿法和二次插值法等。
这些方法可以利用计算机和计算工具进行计算,并给出函数的近似解。
以上是解决三次函数问题的一些简易技巧。
根据具体问题的不同,我们可以选择适合的方法来求解三次函数的根。
在解题过程中,我们可以结合使用不同的方法,以便更有效地解决问题。
参考资料:。
江苏省南通市2020届高三数学专题复习课程资源——三次型函数切线问题的求解策略(教师版)
三次型函数切线问题的求解策略三次函数频频出现在高考试卷中,成为高考试卷的一大亮点.其中三次函数的切线问题是高频考点,通常结合三次函数的零点问题考查.三次型函数最值问题是竞赛和自主招生的难点,有一定的思考力.三次型函数的切线问题(一)一、三次函数的概念:形如()320y ax bx cx d a =+++≠的函数,称之为三次函数. 二、三次函数的图象特征和零点分布:对于三次函数()32()0f x ax bx cx d a =+++≠,其导函数为二次函数()2()320f x ax bx c a '=++≠,()f x '的判别式()243b ac ∆=-.现以0a >为例,(1)若032≤-ac b ,则)(x f 在),(+∞-∞上为增函数,)(x f 在R 上无极值; (2)若032>-ac b ,则)(x f 在),(1x -∞和),(2+∞x 上为增函数,)(x f 在),(21x x 上为减函数,其中aacb b x a ac b b x 33,332221-+-=---=.)(x f 在R 上有两个极值,且)(x f 在1x x =处取得极大值,在2x x =处取得极小值.综上可得,当三次函数存在极值时,其图象、零点、极值的关系:问题一:过三次函数极值点的切线例1(2016年天津卷)设函数3()(1)f x x ax b =---,R x ∈,其中,.a b R ∈ 若)(x f 存在极值点0x ,且)()(01x f x f =,其中01x x ≠,求证:1023x x +=. 策略一:验证1032x x =-,即验证()()1032f x f x =-.()32200000001(32)(22)3(1)(32)(1)21()()f x x x x b x x b f x f x -=-----=----== 根据函数()f x 的单调性直接推出结论.本策略不具有一般性,能否寻求解决这类问题的一般性思路呢?策略二:直接求零点33010011()()[(1)][(1)]f x f x x ax b x ax b -=------- 330101(1)(1)()x x a x x =-----22010011()[(1)(1)(1)(1)]x x x x x x a =--+--+--2220100110()[(1)(1)(1)(1)3(1)]x x x x x x x =--+--+--- 22010011()[2(1)(1)(1)(1)]x x x x x x =---+--+- 20101()[2(1)(1)]x x x x =-----20101()(23)0x x x x =---+=(*)又01x x ≠,故1023x x +=.我们可以关注到策略二可以推广到一般情形,利用三次函数在极值点处的切线列出等式,(*)式的一般形式含有因式()20x x -,从而迅速求出另外一个交点横坐标.其一般形式如下:若0x 为三次函数32()f x ax bx cx d =+++的极值点,过00(,())x f x 的直线y k =与三次函数()f x 交于点11(,())x f x ,则研究函数()()g x f x k =-的零点问题可以利用201()()()g x a x x x x =--.例2(2012年江苏卷)若函数()y f x =在0x x =处取得极大值或极小值,则称0x 为函数()y f x =的极值点.已知,a b 是实数,1和1-是函数32()f x x ax bx =++的两个极值点.设()(())h x f f x c =-,其中[]2,2c ∈-,求函数()y h x =的零点个数.思路分析:本题本质上是研究由三次函数复合的函数零点问题,可先从“形”入手,直接将c 的取值分为2c =和2c <两类.我们以2c =为例,直线2y =为过极值点1x =的切线,则32()232(1)(2)y f t t t t t =-=--=--,迅速求得另一交点横坐标为2.为零点的讨论带来极大的方便.解:易得==3a b -0,.令()=f x t ,则()()h x f t c =-. 先讨论关于x 的方程()=f x d 根的情况:[]2, 2d ∈- 当=2d 时,由(2 )可知,()=2f x -的两个不同的根为1和一2 ,注意到()f x 是奇函数,∴()=2f x 的两个不同的根为一和 2.当2d <时,∵(1)=(2)=20f d f d d >----,(1)=(2)=20f d f d d <----- ,∴一2 , -1,1 ,2 都不是()=f x d 的根.由(1)知()()()=311f'x x x +-.① 当()2x ∈+∞,时,()0f'x > ,于是()f x 是单调增函数,从而()(2)=2f x >f . 此时()=f x d 在()2+∞,无实根. ② 当()12x ∈,时.()0f'x >,于是()f x 是单调增函数.又∵(1)0f d <-,(2)0f d >-,=()y f x d -的图象不间断,∴()=f x d 在(1 , 2 )内有唯一实根.同理,()=f x d 在(一2 ,一1)内有唯一实根. ③ 当()11x ∈-,时,()0f'x <,于是()f x 是单调减两数.又∵(1)0f d >--, (1)0f d <-,=()y f x d -的图象不间断,∴()=f x d 在(一1,1 )内有唯一实根.因此,当=2d 时,()=f x d 有两个不同的根12x x ,满足12=1 =2x x ,; 当2d < 时,()=f x d 有三个不同的根315x x x ,,,满足2 =3, 4, 5i x <i ,. 现考虑函数()y h x =的零点:(i )当=2c 时,()=f t c 有两个根12t t ,,满足12==2t t 1,. 而1()=f x t 有三个不同的根,2()=f x t 有两个不同的根,故()y h x =有5 个零点.(ⅱ)当2c <时,()=f t c 有三个不同的根345t t t ,,,满足2 =3, 4, 5i t <i ,. 而() =3,() 4, = 5i f x t i 有三个不同的根,故()y h x =有9 个零点.综上所述,当=2c 时,函数()y h x =有5 个零点;当2c <时,函数()y h x =有9个零点. 拓展研究:当2c <-或2c >时,函数()y h x =的零点个数情形如下:当2(1)c f >=-时,方程()f t c =有且仅有一个大于2的实根,故()y h x =有且仅有一个零点;同理,当2c <-时,()y h x =有且仅有一个零点.提示:解决复合函数零点问题需要强化数形结合基本数学思想. 练习:设函数32()3f x x x bx c =-++的图象如图所示,且与直线y =0在原点处相切.(1)求函数()y f x =的解析式;(2)设1m >,如果过点(,)m n 可作函数()y f x =的图象 的三条切线,求证:13()m n f m -<<.解:(1)由图可知,函数的图象经过(0,0)点,∴0c =,又图象与x 轴相切于(0,0)点,2'()36f x x x b =-+,由'(0)0f =得b =0,32()3f x x x ∴=-.(2)由(1)可知2()36f x x x '=-,设函数在点(,())t f t 处的切线方程为232(36)()(3)y t t x t t t =--+-. 若切线过点(,)m n ,则存在实数t ,使232(36)()(3)n t t m t t t =--+-, 即322(33)60t m t mt n -+++=.令()g t =322(33)6t m t mt n -+++,则2()66(1)66()(1)g t t m t m t m t '=-++=--.1,m >∴Q 当1t <或t m >时,()0g t '>; 当1t m <<时,()0g t '<.()g t ∴在1t =时取得极大值(1)31g m n =+-,在t m =时取得极小值()()g m n f m =-.如果过点(,)m n 可作函数()y f x =的图象的三条切线, 则方程322(33)60t m t mt n -+++=有三个相异的实数根, (1)310()()0g m n g m n f m =+->⎧∴⎨=-<⎩, ∴13()m n f m -<<. 三次型函数的切线问题(二)问题二:过三次函数图象上任一点的切线设点P 为三次函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 图象上任一点,则过点P 一定有直线与)(x f y =的图象相切.若点P 为三次函数图象的对称中心,则过点P 有且只有一条切线;若点P 不是三次函数图象的对称中心,则过点P 有两条不同的切线. 证明:设),(11y x P ,过点P 的切线可以分为两类:①若P 为切点,则21111'()32k f x ax bx c ==++,切线方程为:))(23(11211x x c bx ax y y -++=-②若P 不是切点,则过P 点作)(x f y =图象的切线,切于另一点22(,)Q x y ,12122122313212122x x cx cx bx bx ax ax x x y y k --+-+-=--=()()22212112a x x x x b x x c =+++++xyO又22222'()32k f x ax bx c ==++ (1)∴c bx bx ax x ax ax +++++21212122c bx ax ++=22223即0)2)((1212=++-ab x x x x ∴a bx x 22112--=代入(1)式得 c ab bx ax k +-+=4214321212,当21k k =时,=++c bx ax 12123c ab bx ax +-+421432121 , ∴当a bx 31-=时,两切线重合,所以过点P 有且只有一条切线;当abx 31-≠时,21k k ≠,所以过点P 有两条不同的切线,其切线方程为:))(23(11211x x c bx ax y y -++=-,))(42143(121211x x c ab bx ax y y -+-+=- 综上可得:过三次函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 上异于对称中心的任一点),(111y x P 作)(x f y =图象的切线,切于另一点),(222y x P ,过),(222y x P 作)(x f y =图象的切线切于),(333y x P ,如此继续,得到点列),(444y x P ,…,),(n n n y x P ,…,则abx x n n 2211--=+,且当+∞→n 时,点n P 趋近三次函数图象的对称中心,即三次函数图象上的拐点.特别地,过三次函数图象上拐点的切线只有一条.例3(2012北京卷)已知函数23()1(0),()f x ax a g x x bx =+>=+.(1)若曲线y =f (x )与曲线y =g (x )在它们的交点(1,c )处具有公共切线,求a ,b 的值; (2)当a 2=4b 时,求函数f (x )+g (x )的单调区间,并求其在区间(-∞,-1]上的最大值. 思路分析:本题容易忽视“在它们的交点(1,)c 处具有公切线”的双重性而造成条件缺失,不能列出关于,a b 的方程组,从而使题目无法求解. 简析:(1)f ′(x )=2ax ,g ′(x )=3x 2+b ,因为曲线y =f (x )与曲线y =g (x )在它们的交点(1,c )处具有公切线,所以(1)(1)'(1)'(1)f g f g =⎧⎨=⎩,容易求得3a b ==.(2)设h (x )=f (x )+g (x ),∵a 2=4b ,∴h (x )=f (x )+g (x )=x 3+ax 2+14a 2x +1.则h ′(x )=3x 2+2ax +14a 2,令h ′(x )=0,解得x 1=-a 2,x 2=-a6.(5分)由a >0,得h (x )与h ′(x )的变化情况如下:x ⎝⎛⎭⎫-∞,-a 2 -a 2 ⎝⎛⎭⎫-a 2,-a 6 -a 6⎝⎛⎭⎫-a 6,+∞ h ′(x ) + 0 - 0 +h (x )∴函数h (x )的单调递增区间为⎝⎛⎭⎫-∞,-a 2和⎝⎛⎭⎫-a 6,+∞,单调递减区间为⎝⎛⎭⎫-a 2,-a6. ①当-1≤-a2,即0<a ≤2时,函数h (x )在区间(-∞,-1]上单调递增,h (x )在区间(-∞,-1]上的最大值为h (-1)=a -a 24;②当-a 2<-1<-a6,即2<a <6时,函数h (x )在区间⎝⎛⎭⎫-∞,-a 2上单调递增,在区间⎝⎛⎦⎤-a 2,-1上单调递减,在区间(-∞,-1]上的最大值为h ⎝⎛⎭⎫-a 2=1; ③当-1≥-a 6,即a ≥6时,函数h (x )在区间⎝⎛⎭⎫-∞,-a 2上单调递增,在区间⎝⎛⎭⎫-a 2,-a 6上单调递减,在区间⎝⎛⎦⎤-a 6,-1上单调递增,又因为h ⎝⎛⎭⎫-a 2-h (-1)=1-a +14a 2=14(a -2)2>0, 所以h (x )在区间(-∞,-1]上的最大值为h ⎝⎛⎭⎫-a2=1. 综上所述,当a ∈(0,2]时,最大值为h (-1)=a -a 24;当a ∈(2,+∞)时,最大值为h ⎝⎛⎭⎫-a2=1. 问题三:过三次函数图象外一点的切线设点),(00y x P 为三次函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f 图象外则过点P 一定有直线与)(x f y =图象相切. 令00()()'()()g x y f x f x x x =-+-,则(1)若,30a bx -=则过点P 恰有一条切线; (2)若,30a b x -≠且)3()(0a bg x g -0>,则过点P 恰有一条切线;(3)若,30a b x -≠且)3()(0a bg x g -=0,则过点P 有两条不同的切线;(4)若,30a b x -≠且)3()(0abg x g -0<,则过点P 有三条不同的切线.证明:设过点P 作直线与)(x f y =图象相切于点),,(11y x Q 则切线方程为),)(23(11211x x c bx ax y y -++=-把点),(00y x P 代入得:02)3(2001021031=--+--+cx d y x bx x ax b ax ,设.2)3(2)(000203cx d y x bx x ax b ax x g --+--+=200'()62(3)2,g x ax b ax x bx =+-- ,)3(448)3(420020b ax abx ax b +=+-=∆令'()0,g x =则.3,0ab x x x -== ①0)(=x g 恰有一个实根的充要条件是曲线)(x g y =与x 轴只有一个交点,即)(x g y =在R 上为单调函数或两极值同号,所以03b x a=-或,30a b x -≠且)3()(0abg x g -0>时,过点P 恰有一条切线. ②0)(=x g 有两个不同实根的充要条件是曲线)(x g y =与x 轴有两个公共点且其中之一为切点,所以,30a b x -≠且)3()(0abg x g -=0时,过点P 有两条不同的切线. ③0)(=x g 有三个不同实根的充要条件是曲线)(x g y =与x 轴有三个公共点,即)(x g y =有一个极大值,一个极小值,且两极值异号.所以,30a b x -≠且)3()(0abg x g -0<时,过点P 有三条不同的切线. 例4(2014·北京卷)已知函数f (x )=2x 3-3x .(1)求f (x )在区间[-2,1]上的最大值;(2)若过点P (1,t )存在3条直线与曲线y =f (x )相切,求t 的取值范围;(3)问过点A (-1,2),B (2,10),C (0,2)分别存在几条直线与曲线y =f (x )相切?(只需写出结论) 解:(1)略(2)设过点P (1,t )的直线与曲线y =f (x )相切于点(x 0,y 0),则y 0=2x 30-3x 0,且切线斜率为k =6x 20-3,所以切线方程为y -y 0=(6x 20-3)(x -x 0),因此t -y 0=(6x 20-3)(1-x 0),整理得4x 30-6x 20+t +3=0,设g (x )=4x 3-6x 2+t +3,则“过点P (1,t )存在3条直线与曲线y =f (x )相切”等价于“g (x )有3个不同零点”.g ′(x )=12x 2-12x =12x (x -1).当x 变化时,g (x )与g ′(x )的变化情况如下:所以,g (0)=t +3是g (x )的极大值,g (1)=t +1是g (x )的极小值.结合图象知,当g (x )有3个不同零点时,有⎩⎪⎨⎪⎧g (0)=t +3>0,g (1)=t +1-0,解得-3<t <-1.故当过点P (1,t )存在3条直线与曲线y =f (x )相切时,t 的取值范围是(-3,-1).(3)过点A (-1,2)存在3条直线与曲线y =f (x )相切; 过点B (2,10)存在2条直线与曲线y =f (x )相切; 过点C (0,2)存在1条直线与曲线y =f (x )相切.练习1:已知函数),(3)(23R b a x bx ax x f ∈-+=,在点))1(,1(f 处的切线方程为02=+y .若过点)2)(,2(≠m m M ,可作曲线)(x f y =的三条切线,求实数m 的取值范围.解析:设切点坐标为()00,x y ,则30003y x x =-,200()33f x x '=-Q ,∴切线的斜率为203 3.x -则()()3200003332x x m x x --=--,即32002660x x m -++=.又过(2,)(2)M m m ≠可作三条切线,故关于0x 的方程32002660x x m -++=有三个不同的实数解.即函数32()266x x x m ϕ=-++有三个不同的零点. 令2'()6120x x x ϕ=-=,解得或.20m ⎧⎨-<⎩,解得62m -<<. ∴实数m 的取值范围为(6,2).-练习2:(07全国II 理22)已知函数3()f x x x =-.设0a >,若过点()a b ,可作曲线....()y f x =的三条切线.....,证明:()a b f a -<<. 解:(1)()f x 的导数2()31x x f '=-.曲线()y f x =在点(())M t f t ,处的切线方程为:()()()y f t f t x t '-=-,即23(31)2y t x t =--.(2)如果有一条切线过点()a b ,,则存在t ,使23(31)2b t a t =--.若过点()a b ,可作曲线()y f x =的三条切线,则方程32230t at a b -++=有三个相异的实数根.记32()23g t t at a b =-++,则2()66g t t at '=-6()0t t a =-=,解得0t =或t a =.()0g t =最多有一个实数根;当0a b +=时,解方程()0g t =得302at t ==,,即方程()0g t =只有两个相异的实数根;当()0b f a -=时,解方程()0g t =得2a t t a =-=,,即方程()0g t =只有两个相异的实数根.综上所述,如果过()a b ,可作曲线()y f x =三条切线,即()0g t =有三个相异的实数根, 则0()0.a b b f a +>⎧⎨-<⎩,即()a b f a -<<.点评: (1) 本题是前一个问题的延伸,其以导数几何意义为载体; (2) 本题最终将问题转化为研究三次函数根的分布,采用极值(最值)控制法;(3)在这里应结合上面例题进一步揭示研究二次方程与三次方程实根分布问题在方法上的本质关系,以便进一步加深对函数极值(最值)的认识和对利用导数研究函数性质. 小结:三次函数图象切线条数的研究:三次函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f ,设其切线的斜率为.k 与系数的关系0a >0<aa b ac k 332-=一条 一条 a b ac k 332->两条 零条 ab ac k 332-<零条两条证明:2()32f x ax bx c '=++,若0>a ,则 当abx 3-=时,min 3().3ac b f x a -'=∴当a b ac k 332-= 时,方程ab ac c bx ax 332322-=++有两个相同解,所以此时切线有且只有一条;其方程为).3(33)3(2abx a b ac a b f y +-=-- 当a b ac k 332->时,方程k c bx ax =++232,有两个不同的解21,x x ,且21x x +=ab 32-,即存在两个不同的切点))(,()),(,(2211x f x x f x ,且两个切点关于三次函数图象对称中心对称,所以斜率为k 的切线有两条.当ab ac k 332-<时,方程k c bx ax =++232无实根,所以斜率为k 的切线不存在.同理可证,0<a 时结论成立.例5(2015天津卷)已知函数(),n f x nx x x R =-∈,其中*,2n N n ∈≥. (1)讨论()f x 的单调性;(2)设曲线()y f x =与x 轴正半轴的交点为P ,曲线在点P 处的切线方程为()y g x =, 求证:对于任意的正实数x ,都有()()f x g x ≤;(3)若关于x 的方程()=f x a (a 为实数)有两个正实根12x x ,,求证:21|-|21ax x n<+-.【解析】(1)由()nf x nx x =-,可得,其中*n N ∈且2n ≥,下面分两种情况讨论: ①当n 为奇数时:令()0f x '=,解得1x =或1x =-,当x 变化时, ()f x 在(,1)-∞-,(1,)+∞上单调递减,在(1,1)-内单调递增. ②当n 为偶数时,当()0f x '>,即1x <时,函数()f x 单调递增;当()0f x '<,即1x >时,函数()f x 单调递减.所以,()f x 在(,1)-∞-上单调递增,()f x 在(1,)+∞上单调递减. (2)证明:设点P 的坐标为0(,0)x ,则110n x n-=,20()f x n n '=-,曲线()y f x =在点P 处的切线方程为()00()y f x x x '=-,即()00()()g x f x x x '=-,令()()()F x f x g x =-,即()00()()()F x f x f x x x '=--,则0()()()F x f x f x '''=-由于1()n f x nxn -'=-+在()0,+∞上单调递减,故()F x '在()0,+∞上单调递减,又因为0()0F x '=,所以当0(0,)x x ∈时,0()0F x '>,当0(,)x x ∈+∞时,0()0F x '<,所以()F x 在0(0,)x 内单调递增,在0(,)x +∞内单调递减,所以对任意的正实数x 都有0()()0F x F x ≤=,即对任意的正实数x ,都有()()f x g x ≤.(3)证明:不妨设12x x ≤,由(2)知()()2()g x n n x x =--,设方程()g x a =的根为2x ',可得202ax x n n'=+-,当2n ≥时,()g x 在(),-∞+∞上单调递减,又由(2))知222()()(),g x f x a g x '≥==可得22x x '≤.类似的,设曲线()y f x =在原点处的切线方程为()y h x =,可得()h x nx =,当(0,)x ∈+∞,()()0n f x h x x -=-<,即对任意(0,)x ∈+∞,()().f x h x <设方程()h x a =的根为1x ',可得1ax n'=,因为()h x nx =在(),-∞+∞上单调递增,且111121210(')(),',''1a h x a f x x x x x x x x n==<-<-=+-,12n -=1(11)n -+≥1+11n C n -=, 故2≥11n n-=0x ,原结论成立.三次函数通常围绕以下四个点进行命题: 第一个点是围绕导数的几何意义展开,设计求曲线的切线方程,根据切线方程求参数值等问题,这类试题在考查导数的几何意义的同时也考查导数的运算、函数等知识,试题的难度不大;第二个点是围绕利用导数研究函数的单调性、极值(最值)展开,设计求函数的单调区间、极值、最值,已知单调区间求参数或者参数范围等问题,在考查导数研究函数性质的同时考查分类与整合思想、化归与转化思想等数学思想方法;第三个点是围绕导数研究不等式、方程展开,涉及不等式的证明、不等式的恒成立、讨论方程根等问题,主要考查通过转化使用导数研究函数性质并把函数性质用来分析不等式和方程等问题的能力,该点和第二个点一般是解答题中的两个设问,考查的核心是导数研究函数性质的方法和函数性质的应用;第四个点是利用函数性质用来分析不等式和方程等问题的能力,该点和第二个点一般是解答题中的两个设问,考查的核心是导数研究函数性质的方法和函数性质的应用.。
运用导数解决三次函数问题
运用导数解决三次函数问题作者:陈志国来源:《理科考试研究·高中》2014年第01期三次函数及其相关的问题,近年来在各级各类考查试卷中经常出现,其中大部分题型都可利用导数法来求解.本文介绍几种常见类型的求解方法,供参考.一、三次函数的切线例1 已知函数f(x)=x3-x+2,试求过点P(1,2)的曲线y=f(x)的切线方程.解析设切点P0(x0,y0),由f ′(x)=3x2-1,则f ′(x0)=3x20-1,过点P0的方程为y-y0=f ′(x0)(x-x0),即y-(x30-x0+2)=(3x20-1)(x-x0). 又切线过点P(1,2),则2-(x30-x0+2)=(3x20-1)(1-x0),分解因式得(x0-1)2(2x0+1)=0,解之得x0=1或x0=-12.则f ′(-12)=-14,f ′(1)=2.故所求的切线方程为y-2=-14(x-1)和y-2=2 (x-1).二、三次函数的单调性例2 已知函数f(x)=x3-ax+b,①若f(x)在实数集R上单调递增,求a的取值范围;②若f(x)在(-1,1)上单调递减,求a的取值范围.解析f ′(x)=3x2-a.①依题意,有3x2-a>0在R上恒成立,即a三、三次函数的极值例3 已知函数f(x)=13x3+12ax2+2bx+c,若当x ∈(0,1)时,f(x)取得极大值;x ∈(1,2)时,f(x)取得极小值;求b-2a-1的取值范围.解析f ′(x)=x2+ax+2b,令f ′(x)=0,由题意知,上述方程应满足:一根在(0,1)内,另一根在(1,2)内.由y=f ′(x)的图象知f ′(0)>0,f ′(1)f ′(2)>0b>0,a+2b+1a+b+2>0.图1在aOb坐标系中作出上述区域(如图1所示).而b-2a-1的几何意义是:过两点P (a,b)与D(1,2)的直线斜率.而P(a,b)在区域内,由a+2b+1=0,a+b+2=0得A(-3,1),由b=0,a+b+2=0得B(-2,0),由b=0,a+2b+1=0得C(-1,0).由图知kDA四、三次方程根的判定例4 设a∈R,试讨论关于x的三次方程x3-3x2-a=0有相异实根的个数.解析将方程变形为x3-3x2=a(*),令y= f(x)=x3-3x2,则y′=3x(x-2),令y′=0得x=0或x=2.当x∈(-∞,0)时,y′>0;图2当x∈(0,2)时,y′当x∈(2,+∞)时,y′>0.故f(x)的极大值是f(0)=0,极小值是f(2)=-4.于是函数y=f(x)=x3-3x2的大致图象如图2.因为方程(*)的相异实根的个数,是y= f(x)的图象和直线y=a的交点的个数,所以相异实根个数为:(1)当a0时,有1个;(2)当a=-4或a=0时,有2个;(3)当-4五、与三次函数有关的应用题例5 某工厂生产某种产品,已知该产品月产量x(吨)与每吨产品的价格P(元/吨)之间的关系为P=24200-15x2,且生产x吨的成本为R=50000+200x元,问该厂每月生产多少吨产品才能使利润达到最大?最大利润是多少?解析每月生产x吨时的利润为f(x)= (24200-15x2)x-(50000+200x)=-15x3+24000 x-50000(x≥0). 由f ′(x)=-35x2+24000=0解得x1=200, x2=-200(舍去).因f(x)在[0,+∞)内只有一个极值点x=200,且x∈(0,200)时,f ′(x) >0,x∈(200,+∞)时,f ′(x)六、与三次函数有关的不等式问题例6 已知函数f(x)=x3+ax+b定义在区间[0,1]上,且f(0)=f(1),若x1,x2∈[0,1],求证:|f(x1)-f(x2)|解析由f(0)=f(1),得1+a+b=ba=-1,所以f(x)=x3-x+b.f ′(x)=3x2-1,令f ′(x)=3x2-1=0,得x=±33.又x∈[0,1],而x∈(0,33)时,f ′(x) 0.所以当x=33时,f (x)有最小值f(33)=b-239.又当x=0或1时,f(x)取最大值b.故|f(x1)-f(x2)|≤[f (x)]max- [f(x)]min=239。
三次方程的解法归纳总结
三次方程的解法归纳总结
三次方程是高等数学中的常见问题,解三次方程可以通过多种方法来实现。
本文将总结并归纳了解三次方程的几种常见方法。
一、牛顿法
牛顿法是一种迭代求解方程根的方法,可以用于解三次方程。
具体步骤如下:
1. 选择一个初始近似值$x_0$;
2. 根据迭代公式$x_{n+1} = x_n - \frac{f(x_n)}{f'(x_n)}$计算下一个近似值$x_{n+1}$,直到达到精度要求;
3. 最终得到的近似值即为方程的解。
二、代换法
代换法是一种将三次方程转化为二次方程来解决的方法。
具体步骤如下:
1. 将三次方程写成标准形式$ax^3 + bx^2 + cx + d = 0$;
2. 通过代换$x = y - \frac{b}{3a}$将三次方程转化为形如$y^3 + py + q = 0$的二次方程;
3. 解二次方程$y^3 + py + q = 0$,得到$y$的值;
4. 将$y$的值代入$x = y - \frac{b}{3a}$中,得到$x$的值;
5. 最终得到的$x$即为方程的解。
三、公式法
对于特定形式的三次方程,我们可以使用公式来直接求解。
常见的公式包括:
1. 比尔卡诺公式:用于求解齐次三次方程,形如$ax^3 + bx^2 + cx + d = 0$;
2. 卡戴尔公式:用于求解非齐次三次方程,形如$ax^3 + bx^2 + cx + d = 0$。
根据具体的方程形式,选择相应的公式进行求解即可。
综上所述,解三次方程的方法包括牛顿法、代换法和公式法。
选择合适的方法可以更快地求解三次方程,并得到准确的解。
运用导数解决三次函数问题教学设计
课题:运用导数解决三次函数问题(教案)一.教学目标引导学生归纳反思运用导数工具研究三次函数的有关问题,进一步体会导数在研究函数性质中的重要作用。
二、教学重点:运用导数工具认识三次函数图像及与其有关的切线、极值等有关问题三、教学难点:灵活解决三次函数中含参数以及与坐标轴的交点问题。
课前准备:学生阅读教材并完成本节学案四、教学过程:引例1:画一画:如何画出下面函数函数的图像133123+--=x x x y 动画演示:(几何画板) (一)想一想:三次函数与其导函数图象之间的关系a>0 a<0 f′(x )= 3ax 2+ 2bx+c 判判别式△>0 △=0 △<0 △>0 △=0 △<0 图图象f (x )=ax 3+bx 2+cx +d单单调性图图象引例2:练一练:方程x 3-6x 2+9x -10=0的实根个数是(二)探一探:三次函数图像与x 轴交点有哪几种可能性?回顾三次函数的图像情况:结论:1. 三次函数没有极值或极大值小于零或极小值大于零时图像与x 轴交点只有一个;2. 三次函数极大值等于零或极小值等于零时图像与x 轴交点有二个;3. 三次函数极大值大于零且极小值小于零时图像与x 轴交点有三个.(三)与三次函数有关问题:例1:(2009北京文)设函数3()3(0)f x x ax b a =-+≠.(Ⅰ)若曲线()y f x =在点))2(,2(f 处与直线8y =相切,求,a b 的值;(Ⅱ)求函数()f x 的单调区间与极值点.【解析】本题主要考查利用导数研究函数的单调性和极值、解不等式等基础知识,考查综合分析和解决问题的能力.(Ⅰ)()'233f x x a =-,∵曲线()y f x =在点))2(,2(f 处与直线8y =相切,∴()()()'203404,24.86828f a a b a b f ⎧=-=⎧=⎧⎪⎪⇒⇒⎨⎨⎨=-+==⎪⎩⎪⎩⎩ (Ⅱ)∵()()()'230f x x aa =-≠, 当0a <时,()'0f x >,函数()f x 在(),-∞+∞上单调递增,此时函数()f x 没有极值点.当0a >时,由()'0f x x =⇒=当(,x ∈-∞时,()'0f x >,函数()f x 单调递增,当(x ∈时,()'0f x <,函数()f x 单调递减,当)x ∈+∞时,()'0f x >,函数()f x 单调递增,∴此时x =()f x的极大值点,x =()f x 的极小值点.小结1:(1) 切线问题处理(2) 单调性、极值问题例2:设函数329()62f x x x x a =-+-,若方程 f (x )=0 有且仅有一个实根,求 a 取值范围. 解:'2()3963(1)(2)f x x x x x =-+=--, 因为 当1x <时, '()0f x >;当12x <<时, '()0f x <;当2x >时, '()0f x >; 所以 当1x =时,()f x 取极大值 5(1)2f a =-; 当2x =时,()f x 取极小值 (2)2f a =-;故当(2)0f > 或(1)0f <时, 方程()0f x =仅有一个实根. 解得 2a <或52a >. 变式:(1)若方程 f (x )=0 有三个不同的实根,求 a 的取值范围(2)若函数y=f (x )图象与直线y =4 有三个不同的实根,求 a 的取值范围(3)设函数 g (x )=2x+b-a .若f (x )、g (x )图像只有一 个公共点,求b 的取值范围.小结2:方程根的情况与相应函数图像与x 轴交点之间的关系。
怎么解三次方程
怎么解三次方程解三次方程是高中数学中的一个重要内容,也是代数学的一部分。
三次方程是指含有三次幂未知数的方程,通常的形式为ax^3 + bx^2 + cx + d = 0,其中a、b、c、d为已知系数,x为未知数。
解三次方程的方法有多种,下面将介绍其中几种常用的方法。
一、因式分解法当三次方程能够被因式分解时,可以通过因式分解法来求解。
具体步骤如下:1. 对三次方程进行因式分解,将其转化为两个一次方程的乘积。
2. 令每个因式等于零,求解得到各个因式的根。
3. 将得到的根代入原方程,验证是否满足。
二、换元法换元法是一种常用的解三次方程的方法,通过变量的替换来简化方程,使其转化为一次方程或二次方程。
具体步骤如下:1. 选取一个合适的变量替换,将原方程转化为一个新的方程。
2. 通过求解新方程,得到新方程的根。
3. 将得到的根代回原方程,验证是否满足。
三、Cardano公式Cardano公式是用来解三次方程的一个公式,可以解决一般形式的三次方程。
具体步骤如下:1. 将三次方程转化为一个已知系数的形式,即将方程化为x^3 + px + q = 0。
2. 令x = u + v,将方程转化为一个关于u和v的二次方程。
3. 求解二次方程,得到u和v的值。
4. 代入x = u + v,求解x的值。
四、牛顿迭代法牛顿迭代法是一种数值解法,可以用来求解三次方程的近似解。
具体步骤如下:1. 选取一个初始值x0,通常可以选择0或者1作为初始值。
2. 根据牛顿迭代公式进行迭代计算,直到满足精度要求为止。
以上是解三次方程的几种常用方法,每种方法都有其适用范围和优缺点。
在实际运用中,可以根据具体情况选择合适的方法来求解三次方程。
解三次方程是数学中的一个重要内容,通过学习和掌握解三次方程的方法,可以提高我们的数学思维能力和问题解决能力。
同时,解三次方程也有着广泛的应用领域,如物理、经济学等。
因此,掌握解三次方程的方法对于我们的学习和工作都具有重要意义。
高中数学三次函数的所有题型及解答总计
高中数学三次函数的所有题型及解答总计由于三次函数在高考中出现频率最高,且四次函数、分式函数等都可转化为三次函数来解决,故以三次函数为例来研究根的情况,设三次函数)0()(23≠+++=a d cx bx ax x f其导函数为二次函数:)0(23)(2/≠++=a c bx ax x f ,判别式为:△=)3(412422ac b ac b -=-,设0)(/=x f 的两根为1x 、2x ,结合函数草图易得: (1) 若032≤-ac b ,则0)(=x f 恰有一个实根;(2) 若032>-ac b ,且0)()(21>⋅x f x f ,则0)(=x f 恰有一个实根; (3) 若032>-ac b ,且0)()(21=⋅x f x f ,则0)(=x f 有两个不相等的实根; (4) 若032>-ac b ,且0)()(21<⋅x f x f ,则0)(=x f 有三个不相等的实根.说明:(1)(2)0)(=x f 含有一个实根的充要条件是曲线)(x f y =与x 轴只相交一次,即)(x f 在R 上为单调函数(或两极值同号),所以032≤-ac b (或032>-ac b ,且0)()(21>⋅x f x f );(3)0)(=x f 有两个相异实根的充要条件是曲线)(x f y =与x 轴有两个公共点且其中之一为切点,所以032>-ac b ,且0)()(21=⋅x f x f ;(4)0)(=x f 有三个不相等的实根的充要条件是曲线)(x f y =与x 轴有三个公共点,即)(x f 有一个极大值,一个极小值,且两极值异号.所以032>-ac b 且0)()(21<⋅x f x f . 【例题1】:设函数13-31)(23++=x x x x f ,求函数)(x f 的单调区间。
解析:)(x f 的定义域为R ,3-2)(2x x x f +=′03-2)(2>+=′x x x f ⇒),或(∞1,-3)∞-(+∈x ,此时为)(x f 的单调递增区间; 03-2)(2<+=′x x x f ⇒-3,1)(∈x ,此时为)(x f 的单调递减区间。
三次方程的求根公式
三次方程的求根公式三次方程是指形如ax^3 + bx^2 + cx + d=0的方程,其中a、b、c、d是已知常数且a≠0。
求解三次方程的根有一个标准的求根公式,即Cardano公式,公式非常复杂,涉及到复数的运算,因此并不常用。
在实际计算中,一般采用不同方法进行求解,下面将介绍几种求解三次方程的常用方法。
一、求解方法一:因式分解法对于特殊的三次方程,可以通过因式分解的方式求解。
例如,对于形如x^3 + px^2 + qx + r=0的方程,如果其中的一个根已知为x=a,则根据因式定理得到该方程可以因式分解为(x-a)(x^2 + (a+p)x + (aq+r))=0。
这样,我们就将原本的一个三次方程转化为了一次方程和一个一次和二次的二次方程。
进一步求解这两个方程,就可以得到三次方程的全部根。
二、求解方法二:综合除法法对于一些特殊类型的三次方程,可以通过将其与一个已知方程相除来进行求解。
例如,对于形如x^3 + px^2 + qx + r=0的方程,如果其中已知一个根x=a,则可以将该方程与(x-a)相除,得到一个二次方程x^2 +(a+p)x + (aq+r)=0。
进一步求解这个二次方程,就可以得到三次方程的其他两个根。
三、求解方法三:代数簇和韦达定理根据代数簇和韦达定理,三次方程的三个根之间存在一定的关系。
设三次方程的三个根分别为x1、x2、x3,则韦达定理可以表述为:x1+x2+x3=-b/ax1x2+x1x3+x2x3=c/ax1x2x3=-d/a四、求解方法四:卡尔达诺公式卡尔达诺公式是解决三次方程的一个通用公式。
设一个三次方程为ax^3 + bx^2 + cx + d=0,则根据卡尔达诺公式,其解可以表示为:x=u+v-b/3a其中u、v是满足u^3 = 2v^3 - (b^2-3ac)/3a 和v^3 = (9abc-2b^3)/27a^2的一对复数解。
卡尔达诺公式的推导非常复杂,而且运算过程中会涉及到复数的运算,在实际应用中并不常用。
解决三次函数问题的几类方法
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三次函数求根公式高中.docx
三次函数求根公式高中标题:三次函数求根公式在高中数学中的实际应用引言:在高中数学中,我们学习了各种函数和方程,并且通过解方程的方法来解决实际问题。
其中,三次函数是一个非常重要的概念,它在数学和科学领域有着广泛的应用。
本文将阐述三次函数求根公式在高中数学中的实际应用。
一、三次函数与其求根公式的概念1.1 三次函数的定义三次函数是指次数为3的多项式函数,通常表示为f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d。
其中,a、b、c、d是实数,而x是自变量。
三次函数的图像通常是一个弯曲的曲线,具有很多特性和性质。
1.2 求根公式的定义求根公式是指用数学方法解三次函数方程的公式。
对于一般的三次函数方程f(x) = 0,可以通过求根公式来求解方程的根。
二、高中数学中的实际应用2.1 物理学中的牛顿运动定律牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一,它描述了物体在外力作用下的运动规律。
在求解牛顿运动方程中,经常会出现三次函数方程,通过求根公式可以得到方程的实根,从而求解出物体的位置和速度等信息。
2.2 经济学中的需求与供给在经济学中,需求与供给是两个基本概念,它们关系到社会的经济发展和资源的分配。
通过建立数学模型,可以用三次函数来描述需求与供给的关系,通过求根公式可以确定平衡点,从而得到市场均衡时的价格和数量。
2.3 生态学中的物种数量动态生态学研究物种的数量动态与生态系统的平衡。
生态学家通过观测和实验,建立了各种模型来描述物种数量与环境因素的关系。
很多模型中都存在三次函数方程,通过求根公式可以确定物种数量的平衡点,从而分析生态系统的稳定性和变化趋势。
三、解决实际问题的思考对于高中生来说,学习三次函数求根公式不仅仅是为了应对考试,更重要的是培养批判性思维和解决实际问题的能力。
通过应用数学知识,我们可以在生活和学习中更好地理解和分析现象,解决实际问题。
结论:三次函数求根公式在高中数学中具有重要的实际应用,尤其在物理学、经济学和生态学等领域中。
(完整版)三次方程的常见解法
(完整版)三次方程的常见解法完整版三次方程的常见解法
引言
三次方程是一个高中数学中常见的问题。
解决三次方程的常见解法有以下几种:
1. 因式分解法
将三次方程的左边进行因式分解,找到能够化简的因子。
若成功分解,可解得方程的解。
若无法因式分解,则需采取其他解法。
2. 代入法
通过代入一定范围内的数值,将三次方程转化为二次方程。
在这个范围内寻找方程的根,判断是否存在解。
3. 特殊解法
对于一些特殊形式的三次方程,也可以采用特殊解法。
例如,对于齐次三次方程,可以利用欧拉公式将它们转化为二次方程来求解。
4. 数值解法
若以上的解法无法解得三次方程的解,可以采用数值解法。
数值解法通过迭代的方式逼近方程的解,得到一个近似值。
结论
以上是三次方程的常见解法,根据具体情况选择合适的方法来求解。
在解题过程中,应注意排除解中的虚根和重根,以及检查解是否符合原方程的要求。
(注:本文档提供了三次方程的常见解法,但不提供具体的数学计算步骤和例题。
读者可以根据具体的问题和知识背景,结合合适的解法进行求解。
)。
解三次方程求解方法与实际应用
解三次方程求解方法与实际应用三次方程是指最高次项的指数为3的代数方程。
解决三次方程的问题在数学和实际应用中经常出现。
本文将介绍几种常用的方法来解三次方程,并探讨其在实际应用中的意义和用途。
一、牛顿迭代法牛顿迭代法是一种基于切线逼近的数值计算方法。
对于三次方程f(x)=0,我们可以将其转化为求解方程F(x)=x^3-P=0的问题。
其中P为给定的值。
下面是牛顿迭代法的基本步骤:1. 初始化一个近似解x0;2. 计算相应的函数值F(x0)和导数值F'(x0);3. 利用切线斜率来计算新的近似解x1=x0-F(x0)/F'(x0);4. 重复步骤2和步骤3,直到满足收敛条件。
牛顿迭代法是一种高精度的数值计算方法,适用于解决复杂的三次方程问题。
它在实际应用中广泛用于科学计算、工程设计和金融建模等领域。
二、卡尔达诺公式卡尔达诺公式是一种通过换元的方式来解三次方程的方法。
对于三次方程ax^3+bx^2+cx+d=0,我们可以通过变量替换x=y-b/3a来消去二次项的系数,得到新的形式ay^3+py+q=0。
其中p=(3ac-b^2)/3a^2,q=(2b^3-9abc+27a^2d)/27a^3。
接下来,我们继续利用卡尔达诺公式来解决y^3+py+q=0的问题。
首先,我们需要计算一个新的变量D=-(p/3)^3-(q/2)^2,然后根据D的值来确定方程的根的情况。
1. 当D>0时,方程有一个实根和两个复根;2. 当D=0时,方程有三个实根,其中一个是重根;3. 当D<0时,方程有三个不同的实根。
卡尔达诺公式提供了一种解决三次方程的具体步骤,尽管它比较复杂,但在实际应用中,通过计算机程序可以轻松地实现。
三、实际应用三次方程的解决方法在实际应用中有着广泛的用途。
以下是一些例子:1. 金融建模:在金融风险管理中,我们经常需要解决类似于期权定价和资产配置的问题,其中涉及到三次方程的求解。
2. 电子工程:在电路设计和信号处理中,三次方程的求解可以帮助我们理解和优化电子系统的性能。
三次不等式的双判别式解法
三次不等式的双判别式解法三次不等式的双判别式解法在数学中,不等式是一类常见而重要的问题,它们的解集可以帮助我们理解和描述各种数值关系。
而三次不等式作为一类高阶不等式,其解集的求解相对复杂而困难。
然而,幸运的是,我们可以借助双判别式解法来解决这个问题。
本文将探讨三次不等式双判别式解法的原理、方法和应用,并提供一些个人观点和理解。
一、什么是双判别式解法双判别式解法是一种用于求解三次不等式的有效方法。
它基于二次函数的判别式和三次函数的判别式,通过将三次不等式转化为二次不等式的形式进行求解。
这种方法的思路简单直接,解法相对容易掌握,适用范围广泛。
二、双判别式解法的原理双判别式解法的原理基于二次函数和三次函数的图像性质以及函数的单调性。
在求解三次不等式时,我们首先要将三次不等式转化为二次不等式的形式,然后通过求解二次不等式来得到原三次不等式的解集。
对于二次函数$f(x)=ax^2+bx+c$,其判别式为$\Delta=b^2-4ac$。
当 $\Delta>0$ 时,二次函数有两个不等实根,当 $\Delta=0$ 时,二次函数有两个相等实根,当 $\Delta<0$ 时,二次函数没有实根。
对于三次函数 $g(x)=mx^3+nx^2+px+q$,其判别式为$\Delta_0=n^2-3mp$,$\Delta_1=18mnp-4n^3-27m^2q$。
当$\Delta_0>0$ 且 $\Delta_1>0$ 时,三次函数有三个实根,当$\Delta_0=0$ 且 $\Delta_1>0$ 时,三次函数有一个实根和一个二次因式,当 $\Delta_0=0$ 且 $\Delta_1=0$ 时,三次函数有一个三次因式,当 $\Delta_0<0$ 时,三次函数没有实根。
三、双判别式解法的方法双判别式解法的方法可以分为以下几个步骤:步骤一:将给定的三次不等式化为一般形式,即 $f(x)>0$ 或$f(x)<0$。
三次函数的几种基本题型
三次函数的几种基本题型题型1:求解函数的单调区间和极值问题一般解法:对函数求导,之后利用二次函数的图象来判断函数的增减性。
注意,所得的二次函数是导函数,其正负才是原函数的单调性的决定因素。
注意一点:导数有零点并不一定都有极值。
特别注意导函数为恰有一解的二次函数的三次函数没有极值。
题型2:求解函数等于某个函数值的解的个数问题。
例如:()f x m =有n 个实根,试求参数的取值范围。
一般解法:将其转化成函数图象与直线的交点问题 题型3:恒成立和存在性问题一般解法:(1)将所求参数移到一边,自变量移到另一边,之后构造新函数求解新函数的最值(2)直接将参数移至函数中,在利用导数等方法求解函数的最值。
注意,函数的另一边应该是常数。
例题1:设函数f (x )=x 3-6x +5,x ∈R . (1)求函数f (x )的单调区间和极值;(2)若关于x 的方程f (x )=a 有三个不同实根,求实数a 的取值范围;。
(3)已知当x ∈(1,+∞)时,f (x )≥k (x -1)恒成立,求实数k 的取值范围. 解析:(1)f ′(x )=3x 2-6,令f ′(x )=0,解得x 1=-2,x 2= 2. 因为当x >2或x <-2时,f ′(x )>0;当-2<x <2时,f ′(x )<0.所以f (x )的单调递增区间为(-∞,-2)和(2,+∞);单调减区间为(-2,2).当x =-2时,f (x )有极大值5+42;当x =2时,f (x )有极小值5-4 2. (2)由(1)的分析知y =f (x )的图象的大致形状及走向如图所示,当5-42<a <5+42时,直线y =a 与y =f (x )的图象有三个不同交点,即方程f (x )=a 有三个不同的解.(3)f (x )≥k (x -1),即(x -1)(x 2+x -5)≥k (x -1).因为x >1,所以k ≤x 2+x -5在(1,+∞)上恒成立.令g (x )=x 2+x -5,此函数在(1,+∞)上是增函数.所以g (x )>g (1)=-3,所以k 的取值范围是k ≤-3.例题2:(2012广西柳铁一中第一次月考)已知a 为实数,函数x a ax x x f )2()(23-++=的导函数)('x f 是偶函数,则曲线)(x f y =在原点处的切线方程是( )A. x y 3-=B. x y 2-=C. x y 3=D. x y 2= 答案:B"解析:32232()(2)'()322,'()0,()2,'()32,'(0)2,(0)02.f x x ax a x f x x ax a f x a f x x f x x f f y x =++-∴=++-∴=∴=-=-∴=-==-为偶函数,且,由点斜式方程可得例题3:若函数()bx ax x x f --=233,其中b a ,为实数. ()x f 在区间[]2,1-上为减函数,且a b 9=,则a 的取值范围解析:因为'2()36f x x ax b =--≤0对[1,2]x ∈-恒成立,所以'2()369f x x ax a =--≤0对[1,2]x ∈-恒成立, 2230x ax a --≤,因为230x +>,所以223x a x ≥+对[1,2]x ∈-恒成立,容易求得1≥a .答案1≥a 练习1:设ax x x x f 22131)(23++-=. (1)若)(x f 在),32(+∞上存在单调递增区间,求a 的取值范围;(2)当20<<a 时,)(x f 在]4,1[上的最小值为316-,求)(x f 在该区间上的最大值. 解析:(1))(x f 在),32(+∞上存在单调递增区间,即存在某个子区间),32(),(+∞⊆n m 使得0)('>x f .由a x a x x x f 241)21(2)(22'++--=++-=,)('x f 在区间),32[+∞上单调递减,则只需0)32('>f 即可。
三次方程的解法
三次方程维基百科,自由的百科全书跳转到:导航, 搜索的圖形三次方程是未知项總次数最高为3的整式方程,一元三次方程一般形式為,其中, ,和 ()是屬於一個域的數字,通常這個域為R或C。
本條目只解釋一元三次方程,而且簡稱之為三次方程。
目录[隐藏]• 1 历史• 2 三次方程解法o 2.1 求根公式法o 2.2 三角函数解o 2.3 卡尔丹诺法▪ 2.3.1 判别式▪ 2.3.2 第一個例子▪ 2.3.3 第二个例子• 3 极值o 3.1 驻点的公式o 3.2 极值o 3.3 拐点o 3.4 驻点的类型• 4 外部链接• 5 参见[编辑]历史中國唐朝数学家王孝通在武德九年(626年)前后所著的《緝古算經》中建立了25个三次多项式方程和提出三次方程实根的数值解法。
[1]波斯数学家欧玛尔·海亚姆(1048年-1123年)通过用圆锥截面与圆相交的方法構建了三次方程的解法。
他说明了怎样用这种几何方法利用三角法表得到数字式的答案。
中国南宋的数学家秦九韶在他1247年编写的《数书九章》一书中提出了高次方程的数值解法秦九韶算法,提出“商常为正,实常为负,从常为正,益常为负”的原则。
在十六世纪早期,意大利数学家费罗找到了能解一种三次方程的方法,也就是形如的方程。
事实上,如果我们允许, 是复数,所有的三次方程都能变成这种形式,但在那个时候人们不知道复数。
费罗一直保守着这个秘密,直到死之前才把它告诉了他的一个学生。
塔塔利亚(Tartaglia)听说了这件事并很快自己找到了一种方法。
他把他的方法透露给了卡尔丹诺,后者把它发表在《数学大典》(又名《大術》,1545年)上。
卡尔丹诺注意到塔塔利亚的方法有时需要他给负数开平方。
他甚至在《数学大典》裡包括了这些複數的计算,但他并不真正理解它。
拉斐罗·邦别利(Rafael Bombelli)详细地研究了这个问题,并因此被人们认为是複数的发现者。
[编辑]三次方程解法[编辑]求根公式法,其中。
三次方程因式分解技巧
三次方程因式分解技巧
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一、前言
三次方程因式分解是一种重要的数学分析手段,它可以帮助我们将复杂的非线性方程分解为线性方程,从而更容易解决非线性方程的问题。
本文介绍了三次方程因式分解的基本技巧,并给出了一些实例,希望可以帮助大家学习这种有用的数学方法,更加熟练地使用它。
二、三次方程因式分解技巧
1. 把三次多项式的阶的乘法规则按顺序移到括号里,然后把括号的因子乘起来,把最后的结果赋给括号里的变量。
2. 令函数的一次项等于0,即3阶函数的系数等于0,两次因式分解即可。
3. 使用根的商业公式来求出解,有关公式数学书籍里有详细记载。
4. 用复数是函数的分母,把函数分解为几个有理项,然后分别求解即可。
三、实例
例1:计算方程:y = x3 + 4x2 + 3x - 1
解:令 y1 = x3 + 4x2 + 3x 则y = y1 - 1
由于 y1 是一个三次多项式,根据阶乘规则把它分解为:
y1 = (x + 1)(x2 + 3)
则y = (x + 1)(x2 + 3) - 1
再用商业公式求解,最终得出 x 的值,即为解。
例2:计算方程:y = 2x3 + 6x2 + x - 3
解:令 y1 = 2x3 + 6x2 + x 则y = y1 - 3
由于 y1 是一个三次多项式,根据阶乘规则把它分解为: y1 = 2(x + 1)(x + 3)
则y = 2(x + 1)(x + 3) - 3
再用商业公式求解,最终得出 x 的值,即为解。
三次方公式如何因式分解
三次方公式如何因式分解三次方公式是数学中的一种重要公式,它可以帮助我们解决一些数学问题,特别是与立方相关的计算。
本文将从三次方公式的定义、因式分解的意义和方法以及应用场景等方面进行介绍,希望读者能够通过本文对三次方公式有更深入的了解。
一、三次方公式的定义三次方公式是指形如x³的代数表达式。
其中,x表示一个未知数,³表示x的三次幂。
三次方公式可以用来表示一些与立方相关的计算,如体积、面积等。
二、因式分解的意义和方法因式分解是指将一个多项式表示为若干个乘积的形式,每个乘积因子称为该多项式的因式。
而三次方公式的因式分解就是将一个三次方公式分解成若干个乘积的形式。
因式分解的意义在于简化计算过程,使得问题更易于解决。
三次方公式的因式分解方法主要有以下几种:1. 公因式提取法:如果一个多项式的各项都有一个公共的因子,我们可以先提取出这个公因式,然后再对剩下的部分进行因式分解。
2. 分组分解法:将多项式中的各项进行合理的分组,使得每一组的各项可以进行因式分解,然后再对每一组进行因式分解。
3. 十字相乘法:对于一个三次方公式,我们可以通过十字相乘法将其分解为两个二次方公式的乘积,再进一步对二次方公式进行因式分解。
三、三次方公式的应用场景三次方公式的应用非常广泛,特别是在几何学和物理学中。
以下是三次方公式在一些具体问题中的应用场景:1. 几何体的体积计算:对于一个立方体或长方体,我们可以使用三次方公式来计算其体积。
例如,一个边长为x的立方体的体积可以表示为x³。
2. 几何体的表面积计算:对于一个立方体或长方体,我们可以使用三次方公式来计算其表面积。
例如,一个边长为x的立方体的表面积可以表示为6x²。
3. 物体的质量计算:对于一个物体,其质量与体积成正比。
因此,我们可以使用三次方公式来计算物体的质量。
例如,一个密度为ρ的物体的质量可以表示为ρx³。
4. 函数的图像绘制:对于一个三次方函数,我们可以使用三次方公式来绘制其图像。
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解决三次函数问题的几种方法
近几年,三次函数问题已成为高考的命题热点,并且所占的比例在逐年增大。
本文就处理三次函数问题的几种数学意识加以盘点,希望对大家有所帮助。
一、数形结合意识
例1、函数3211()22132
f x ax ax ax a =
+-++的图像经过四个象限的充要条件是( ) A 、4133a -<<- B 、112
a -<<- C 、63516a -<<- D 、20a -<< 解:2
'()2(2)(1)f x ax ax a a x x =+-=+-,若a=0,则函数f (x )=1为常函数,不能经过四个象限,故0a ≠
(1)若a>0,如图1,此时x=-2,x=1分别为函数f (x )的极大值点和极小值点,又 lim (),lim ()x x f x f x →+∞→-∞
→+∞→-∞,故欲使f (x )的图像经过四个象限只需f (-2)>0, 且f (1)<0.
(2)若a<0,如图2,此时x=-2,x=1分别为函数f (x )的极小值点和极大值点,又 lim (),lim ()x x f x f x →+∞→-∞
→-∞→+∞,故欲使f (x )的图像经过四个象限只需f (-2)<0,且f (1)>0,综合(1)(2)可知函数f (x )的图像经过四个象限的充要条件是
f (-2)f (1)<0,解得63516
a -<<-,故选C. 点评:上面的解法借助数形结合,有效地实施转化,解题过程直观、清晰。
二、分类讨论意识
例2、已知函数3221()313f x x mx m x =
--+在区间(1,2)内是增函数,则实数m 的取值范围是( )
A 、1(1,)3
- B 、1[0,]3 C 、(0,1] D 、1[1,]3-
解:由已知得22'()230f x x mx m =--≥对任意的(1,2)x ∈恒成立,因此 22'(2)4430m f m m >⎧⎨=--≥⎩或21'(1)1230
m f m m <⎧⎨=--≥⎩,解得113m -≤≤,故选D. 点评:在许多研究函数性质的问题中,常常利用不等式作为解题的工具。
求函数的单调
区间,对应着解相应的不等式;求参数的取值范围,对应着研究不等式的恒成立。
三、构造函数意识
例3、已知2()691()(1)2f x x x f a f a =+++->,若,则实数a 的取值范围是( )
A 、12
a > B 、a<1 C 、a>0 D 、0<a<1 解:由()(1)2f a f a +->,得()1(1)10(*)f a f a -+-->,构造函数
g (x )=f (x )-1,则不等式(*)即为()(1)0g a g a +->,易知2()()169g x f x x x =-=+为奇函数,所以()(1)0g a g a +->等价于()(1)(1)g a g a g a >--=-,
又2'()1890g x x =+>,故g (x )为R 上的增函数,所以有a>1-a ,12
a >,选A. 点评:通过构造函数,并借助函数的性质找到了问题解决的突破口,避免了繁杂的运算。
四、等价转换意识
例4、若函数32()3f x ax bx x c =+-+为奇函数,且在(,1)-∞-在单调递增,在(-1,
1)上单调递减。
(1)求函数f (x )的解析式;
(2)若过点A (1,m )(2)m ≠-可作曲线y=f (x )的三条切线,求实数m 的取值范围。
分析:第(2)问无论直接作出曲线的三条切线,还是直接应用三条切线的条件,都有一定的难度,但如果采用转化思想将过点A (1,m )(2)m ≠-可作曲线y=f (x )的三条切线的条件转化为利用切线斜率构造等量关系,便可归结为方程有三个根的问题,而方程存在三个根的问题是导数问题中常见的问题,容易求解。
解:(1)因为函数32()3f x ax bx x c =+-+为奇函数,所以b=0,c 、0,又因为函数 f (x )在(,1)-∞-上单调递增,在(-1,1)上单调递减,所以f (x )在x=-1处取得极大值, 因为2'()33,'(1)0f x ax f =-∴-=,即3a-3=0,解得a=1,所以3()3.f x x x =-
(2)2'()333(1)(1)f x x x x =-=+-,因为曲线方程为3
3,2y x x m =-≠-,点A (1,m )
不在曲线上,设切点为300000(,)3M x y M y x x =-,则点的坐标满足, 因为200'()3(1)f x x =-,故切线的斜率为32
000033(1)1x x m x x ---=-, 整理得32002330x x m -++=,因为过点A (1,m )可作曲线的三条切线,所以关于0x 的
方程有三个实根。
设32000()233g x x x m =-++,则2000'()66g x x x =-,
由00'()0,01g x x <<<得,000'()0,01g x x x ><>得或,所以0()g x ∞∞在(-,0),(1,+)上单调递增,在(0,1)上单调递减,所以函数的极值点为000,1x x ==,所以关于0x 的方程有三个实根的必要条件是(0)0(1)0g g >⎧⎨<⎩
,解得-3<m<-2,又当01x =-时, g (-1)=-5+m+3<-4<0,当02x =时,g (2)=4+m+3>4>0,所以-3<m<-2时,必有三个实根,故所求的实数m 的取值范围是-3<m<-2.
点评:此题中过一定点作出曲线的三条切线很难理解,更不容易正确使用该条件,往往会使思维陷入误区,甚至茫然不知所措,但合理地将存在三条切线问题转化为方程存在三个根的问题,便使问题难点迅速瓦解,体现了转化的功效。