题目
2.证明:方程^5-3x=1至少有一个根介于1和2之间
2.证明:方程
至少有一个根介于1和2之间
题目解答
答案
解题如下:
解:设
其中f(1)<0.f(2)>0,根据零点存在定理
零值定理为介值定理的推论.又名零点定理或勘根定理.其内容为:设函数f(x)在闭区间[1,2]上连续,且f(1)与f(2)异号(即f(1)×f(2)<0),那么在开区间(1,2)内至少有函数f(x)的一个零点,即至少有一点ξ(1<ξ<2)使f(ξ)=0
可得到至少有一个根在1和2之间
解析
考查要点:本题主要考查零点存在定理(介值定理的推论)的应用,通过验证函数在区间端点的符号变化,证明方程在该区间内至少存在一个根。
解题核心思路:
- 构造函数:将方程转化为$f(x) = x^5 - 3x - 1$的形式。
- 计算端点函数值:验证$f(1)$和$f(2)$的符号是否相反。
- 验证连续性:确认$f(x)$在区间$[1, 2]$上连续。
- 应用定理:根据零点存在定理,直接得出结论。
破题关键点:
- 正确构造函数是基础,需将方程整理为$f(x) = 0$的形式。
- 准确计算端点值是关键,需确保$f(1) < 0$且$f(2) > 0$。
- 明确定理条件:函数连续性是定理应用的前提。
步骤1:构造函数
将方程$x^5 - 3x = 1$改写为$f(x) = x^5 - 3x - 1$,需证明$f(x) = 0$在区间$(1, 2)$内有解。
步骤2:计算端点函数值
- 当$x = 1$时:
$f(1) = 1^5 - 3 \cdot 1 - 1 = 1 - 3 - 1 = -3 < 0$ - 当$x = 2$时:
$f(2) = 2^5 - 3 \cdot 2 - 1 = 32 - 6 - 1 = 25 > 0$
步骤3:验证连续性
$f(x)$是多项式函数,在区间$[1, 2]$上连续。
步骤4:应用零点存在定理
根据定理,若函数$f(x)$在闭区间$[a, b]$上连续,且$f(a)$与$f(b)$异号,则存在$\xi \in (a, b)$使得$f(\xi) = 0$。
本题中,$f(1) < 0$且$f(2) > 0$,满足定理条件,因此在$(1, 2)$内至少存在一个根。