题目
已知函数 f ( x ) = ( x + 1 ) ( x - 1 ) ( x - 2 ) ,则方程 f ' ( x ) = 0 存在几个实根?
已知函数 f ( x ) = ( x + 1 ) ( x - 1 ) ( x - 2 ) ,则方程 f ' ( x ) = 0 存在几个实根?
题目解答
答案
解:由题易得,f(x)在定义域上连续且可导,又有f(-1)=f(1)=f(2)=0,由罗尔定理易得,在(-1,1)与(1,2)内均至少存在一点使得
又f'(x)=0是二次方程,因此最多存在两个实根,综上可得方程 f ' ( x ) = 0 存在两个实根
解析
考查要点:本题主要考查罗尔定理的应用及导数方程实根个数的判断。
解题核心思路:
- 识别函数特性:原函数是三次多项式,导数为二次函数,最多有两个实根。
- 应用罗尔定理:通过函数在相邻零点处的值相等,确定导数在区间内至少存在一个实根。
- 结合二次方程性质:导数方程最多有两个实根,结合罗尔定理的结论,最终确定实根个数。
破题关键点:
- 罗尔定理的条件:函数在闭区间连续可导,且端点函数值相等。
- 二次方程的根数限制:二次方程最多有两个实根,与罗尔定理的结论结合即可锁定答案。
步骤1:分析函数零点
原函数 $f(x) = (x+1)(x-1)(x-2)$ 在 $x = -1, 1, 2$ 处取值为 $0$,即 $f(-1) = f(1) = f(2) = 0$。
步骤2:应用罗尔定理
-
区间 $[-1, 1]$:
$f(x)$ 在 $[-1, 1]$ 上连续且可导,且 $f(-1) = f(1) = 0$,根据罗尔定理,存在 $\xi_1 \in (-1, 1)$,使得 $f'(\xi_1) = 0$。 -
区间 $[1, 2]$:
$f(x)$ 在 $[1, 2]$ 上连续且可导,且 $f(1) = f(2) = 0$,同理存在 $\xi_2 \in (1, 2)$,使得 $f'(\xi_2) = 0$。
步骤3:分析导数方程的根数
$f'(x) = 3x^2 - 4x - 1$ 是二次方程,最多有两个实根。结合罗尔定理的结论,方程 $f'(x) = 0$ 恰好有两个实根。