如何判斷 2 x 和 2x 的交點個數?

時間 2021-05-10 19:05:33

1樓:楊樹森

這是個好問題。我提出一些相對高階的觀點來給出解決問題的方法,當然這些觀點自身也是依靠常規的途徑證明的。以下的敘述將會比較簡略,請讀者自行補充證明。

記函式 雖然它的零點不太好找,甚至導數的零點也不好確定,但是它的二階導數是非常簡單的,所以我們可以利用凹凸性處理這個問題。

我們知道連續函式在單調區間上最多只能有乙個零點,對於是否有零點的判斷,只需考察區間邊緣的狀況。而在凹凸區間上,我們可以確定函式最多只能有兩個零點,而關於它的判斷,請讀者自己考慮。舉個例子,如果在區間兩邊都負,且有正值點,當然有兩個零點。

根據二階導數 的單調性,可以確定 的零點

注意到當 時,由 的單調性可以確定 所以只需考慮 和 4" eeimg="1"/>的情形。在這兩類情況下,函式 有明確的凹凸性。

另一方面,考慮 充分大的情形。當 充分小時顯然 當 充分大時,我們知道指數函式的增長速率比任何冪函式都快,所以 0." eeimg="1"/>

接下來,因為 0," eeimg="1"/>所以根據凹凸性,函式 在區間 上有兩個零點。根據凹凸性,函式 在區間 上有乙個零點。

綜上,函式 有三個零點,即曲線 與曲線 有三個交點。

2樓:格林

我都不知道為啥知乎總給我推薦這種題目,莫名其妙的,感覺自己回到了中學時代

然後回答還有一堆列公式的...emm其實很簡單啊。

乙個開口向上的拋物線,乙個增指數,必定在0左邊有乙個交點,很容易理解。

然後因為這個指數的底數不大,所以一般在右邊也有個交點。

然後因為指數對於自變數的敏感度遠遠大於拋物線,所以必定在x較大處斜率超過拋物線,即在右邊還有乙個交點。

挺嚴謹的,只需要一步數學計算:驗證緊鄰y軸的右側有一交點。

左邊的點和很靠右邊的點都是不用計算的

3樓:某叄

先動腦子想。

一,①2x∧2經過原點,②2∧x經過原點上部。且x<0時,①式斜率小於②式斜率,所以有乙個交點。隨後在0<x<1處,①式斜率大於②式,又有乙個交點。

再然後在x>1時,②式大斜率於①式。

然後畫圖。

最後計算。

2x∧2=2∧x

4樓:ivy zheng

令 ,題目等價於求這個函式零解的個數。

當 時, , 單減

當 2-\frac" eeimg="1"/>時, 0" eeimg="1"/>, 單增

(下面這行原來有個計算錯誤,感謝 @Adieu formel 指出,這裡把計算過程也一起列一下吧)

再隨便取兩點看能否使 為正。

0,f'(5)=32\ln2-20>0" eeimg="1"/>

所以 ,使得

,使得即 先減後增,且經過兩次零點;因此

時 0" eeimg="1"/>, 單增;

時 , 單減;

時 0" eeimg="1"/>, 單增。

f(x)的曲線是增減增,現在需要了解的是關鍵點是大於0還是小於0,從而確定是否穿過x軸。

為了測試正負,我們需要把 的範圍收縮一下。

由於 0,f'(1)=2\ln2-4<0" eeimg="1"/>,因此

由於 0" eeimg="1"/>,因此

因此關鍵點可以取0, 1, 4, 5

0, f(1)=0, f(4)=-16<0,f(5)=-18<0" eeimg="1"/>

再看 很大和很小時(從0向小的方向測試,從5向大的方向測試即可):

0" eeimg="1"/>

因此 開始是負的,先單增,在 區間穿過一次x軸,變為正;

在 處 達到極大值,開始單減,並在 處第2次穿過x軸,變為負;

在 處 達到極小值,開始單增,並在 區間第3次穿過x軸,變為正,然後單增而去,不再減小。

因此 和 交點個數為3個。

函式真實圖形

5樓:小不點兒-nk

可以手繪草圖,觀察兩函式的大致趨勢;也可使用圖形計算器繪圖,直接顯示交點座標。

y=2^x 和 y=2x^2 的函式圖象

如圖所示,兩函式共有3個交點,座標分別是 (-0.579 , 0.67) 、(1 , 2) 和 (6.32 , 79.878) 。

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