高考数学三次函数结论大归纳

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高考数学三次函数结论大归纳
本次总结是在之前自己屡次总结的基础上,又进行了一次全网大总结,公益分享给大家,供有需要的人学习,请勿进行商业用途!虽然说我文章几乎全是公益的吧,放心吧,以后还会坚持公益分享的,哈哈都是题外话了,接下来就让我们开始步入正题:
已知三次函数f(x)=ax³+bx²+cx+d(a≠0),其导函数f'(x)=3ax²+2bx+c,记Δ=4(b²-3ac)为三次函数导函数的判别式.

(1) 三次函数的单调性、极值点:

①当a>0,Δ≤0时,f'(x)≥0恒成立,f(x)单调递增,没有极值点;
②当a>0,Δ>0时,f'(x)=0的两个根x₁,x₂(x₁
当a<0时有类似情形,综上可以得到下表.
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(2) 三次函数的零点、根与系数的关系:

基于上述讨论结果,我们发现三次函数f(x)至少有一个零点,至多有三个零点,结合零点存在性定理可以得到如下结论.
①函数f(x)有一个零点等价于Δ≤0或Δ>0且f(x₁)·f(x₂)>0;
②函数f(x)有两个不同零点等价于Δ>0且f(x₁)·f(x₂)=0;
③函数f(x)有三个不同零点等价于Δ>0且f(x₁)·f(x₂)<0;
特别地,若函数f(x)有三个不同零点,记为α,β,γ(α<β<γ),则函数可表示为f(x)=a(x-α)(x-β)(x-γ),且α+β+γ=-b/a,αβ+αγ+βγ=c/a,αβγ=-d/a.

(3) 三次函数的对称性:

定理:若函数y=f(x)是可导函数,其导数为y=f'(x).
①函数y=f(x)的图像关于点(m,n)对称的充要条件是y=f'(x)的图像关于直线x=m对称.
②函数y=f(x)的图像直线x=m对称的充要条件是y=f'(x)的图像关于点(m,0)对称.基于以上结论,因为三次函数f(x)的导函数f'(x)=3ax²+2bx+c的对称轴为x₀=-b/3a,所以f(x)的对称中心为(-b/3a,f(-b/3a).记三次函数y=f(x)的对称中心为(m,n),则函数解析式可化成f(x)=A(x-m)³+B(x-m)+n的形式.

(4) 三次函数的切线条数:

过三次函数f(x)的对称中心作切线l,则坐标平面被切线l和函数y=f(x)对应的曲线分为I、II、III、IV四个区域,则有以下结论.
①过区域I、III内的点作曲线f(x)的切线,有且仅有三条.
②过区域II、IV内的点作曲线f(x)的切线,有且仅有一条.
③过曲线f(x)的对称中心作曲线f(x)的切线,有且仅有一条;过曲线f(x)上的任意一点(不是对称中心),过切线l上的任意一点(不是对称中心)作曲线f(x)的切线,有且仅有两条.
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最后我们再来聊一些相关的高考真题!作为结尾:
高考对三次函数模型的考查,大多依托三次函数的各类性质展开,以三次函数为载体,考查导数在研究函数性质方面的综合应用。下面我们结合几道例题,简要分析高考里三次函数的考查方向与命题特点:
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本题依托三次函数图像特征与零点性质来命题,解析过程展示了利用导数研究函数零点的通用解题思路.如果熟练掌握三次函数的相关结论,能够大幅简化运算,实现快速解题.
回顾前文总结的结论:三次函数f(x)仅有一个零点的充要条件是Δ≤0,或者Δ>0且
f(x₁)·f(x₂)>0
其中x₁,x₂是导函数的两个极值点.
结合本题题意,代入两个极值点可得f(0)·f(2/a)>0,展开化简得到a²>4,解不等式得a<-2或a>2.
由f(0)=1可知,该三次函数图像恒过定点(0,1).接下来分a<0和a>0两种情况,结合三次函数图像走势分类分析.
当a>2时,三次函数首项系数为正,图像先增后减再增.极大值点在x=0处,f(0)=1>0,函数会出现负的零点,不满足零点x₀>0.
当a<-2时,首项系数为负,图像先减后增再减,极大值点在x=0,f(0)=1>0,此时函数仅有唯一零点x₀,且x₀>0,符合题目要求.
综上,只有a<-2满足条件.

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