易混 2024 年新疆预赛 · P006602
两题都须按半波证明根数,但对称性的使用不同。平移后成为偶方程时可把根成对求和;对数含绝对值并不能让正弦方程的正负根自动成对,仍需分别审计两侧及最后不足半波的区间。
图像的某一部分对称,不代表整条方程对称;计根前先检查变换后的完整等式。
函数 与 的图像的交点个数是( )
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
根数可用连续性配合单调性:异号保证存在,严格单调保证至多一个。上升半波的导数乘正因子后可研究单峰性,避免仅凭图象目测。
想法从哪来:周期函数与慢变对数的交点,先用正弦值域限制自变量绝对值,再分正负半轴;负半轴令x=-t会把正弦翻号,根数不能只凭对称想当然。在绝对值大于一区域,对数为正,仅某一类半波可能相交。完整半波的端点与峰值符号保证至少两根,但要宣称恰两根还得控制上升半段的单峰性,下降段则由单调性直接唯一。开头不到一的短区间与结尾不满半波的残段都应单独估计;尤其残段的对数已接近一,用正弦上界比较便可排除。最后再将两个半轴根数相加,端点只核一次。
分正、负半轴计数。对数值域先把自变量限制在 ,再逐个考察正弦的正、负半波。
记 。先考察 ,方程为
根只能位于 。在 上左边为正而右边非正或较小,故没有根; 在 内恰有一个根。事实上,在 上 ,而在 上左边严格递减、右边严格递增。
对 ,区间
完整落在 内。区间两端的 为负,中点处为 ,故每个区间至少有两个根。 在下降半波上差函数严格递减;在上升半波上,令 ,则其导数的符号由 决定。这个函数的导数严格递减,且它从大于 变到 , 所以差函数先增后减,只能与零相交一次。故每个正半波恰有两个根。 又 ,末段正弦为负,不能再有根。因此正半轴共有
个根。
再令 。方程化为
在 上,两边之差严格递减且端点异号,故恰有一个根。 对 ,每个完整负半波 同理恰有两个根。剩余区间 内, 写 ;由 可得 ,而 ,故无根。负半轴也有 个根。
所以交点总数为 ,选 。
用 可直接核对 及末段估计; 每个完整半波的端点、中点符号和单峰性都已同时检查,不会重计端点。
周期函数与缓慢单调函数的交点计数,先用值域限制总区间,再以半周期分段, 用端点符号和导数的单峰性锁定每段根数。
需先定有限根域,再分别计正负半轴完整半波的唯一性,最后严密排除截断末波,不能仅按周期粗算。
易混 2024 年新疆预赛 · P006602
两题都须按半波证明根数,但对称性的使用不同。平移后成为偶方程时可把根成对求和;对数含绝对值并不能让正弦方程的正负根自动成对,仍需分别审计两侧及最后不足半波的区间。
图像的某一部分对称,不代表整条方程对称;计根前先检查变换后的完整等式。
已记下,谢谢!