题目
证明方程x⋅2x=1至少有一个小于1的正根.
证明方程x⋅2x=1至少有一个小于1的正根.
题目解答
答案
 解:
证明:令f(x)=x⋅2x,
显然f(x)=x⋅2x为连续函数,
因为f(0)=-1<0,f(1)=1>0,
所以根据函数零点存在性定理可以得函数零点,
所以方程x⋅2x=1在区间(0,1)上存在根,
即方程x⋅2x=1至少有一个小于1的正根.
故答案为:略
解析
考查要点:本题主要考查连续函数的零点存在性定理的应用,以及对方程根的存在性的证明方法。
解题核心思路:
- 构造函数:将方程转化为函数形式,即$f(x) = x \cdot 2^x - 1$。
- 验证连续性:确认函数$f(x)$在区间$[0,1]$上连续。
- 计算端点函数值:通过$f(0)$和$f(1)$的符号变化,应用零点存在性定理,证明存在根。
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。
- 连续性是零点定理的前提条件,需明确说明函数的连续性。
- 端点值的符号判断是定理应用的核心,需准确计算$f(0)$和$f(1)$的值。
步骤1:构造函数
将方程$x \cdot 2^x = 1$变形为$x \cdot 2^x - 1 = 0$,定义函数:
$f(x) = x \cdot 2^x - 1$
步骤2:验证连续性
函数$f(x)$由$x$(多项式函数)和$2^x$(指数函数)相乘得到,两者均为连续函数,因此$f(x)$在区间$[0,1]$上连续。
步骤3:计算端点值
- 当$x = 0$时:
 $f(0) = 0 \cdot 2^0 - 1 = -1 < 0$
- 当$x = 1$时:
 $f(1) = 1 \cdot 2^1 - 1 = 1 > 0$
步骤4:应用零点存在性定理
由于$f(0) < 0$且$f(1) > 0$,且$f(x)$在$[0,1]$上连续,根据零点存在性定理,至少存在一点$c \in (0,1)$,使得$f(c) = 0$,即方程$x \cdot 2^x = 1$在$(0,1)$内至少有一个根。