高一上📈 函數
多項式函數的圖形與勘根定理
Polynomial Graphs and the Root Location Theorem
公式
f(a)·f(b) < 0 ⟹ (a, b) 之間至少有一個實根
多項式函數是連續的,所以函數值變號的地方一定夾著一個根。
白話解釋
多項式函數的圖形有幾個穩定的特徵,先掌握它們就能大致畫出形狀。
**最高次項決定兩端的走向**。奇次項(如 x³)兩端方向相反,一邊往上一邊往下;偶次項(如 x⁴)兩端同向。首項係數為正時右端往上,為負時右端往下。
**n 次多項式最多有 n 個實根**,圖形最多與 x 軸交 n 次,而且最多有 n−1 個轉折。
**勘根定理**是找根最實用的工具:多項式函數是連續的,如果 f(a) 和 f(b) **異號**,那麼在 a 與 b 之間至少存在一個實根。因為連續的曲線要從 x 軸上方走到下方,必然會穿過 x 軸。
注意這是**單向**的:異號一定有根,但同號**不代表沒有根**——可能有兩個根(穿下去又穿回來),也可能有重根。這是最常見的誤用。
實務上先用有理根定理列出候選,再用勘根定理縮小範圍,最後用綜合除法驗證。
什麼時候用
估計根的位置、畫多項式圖形、判斷方程式有幾個實根。
最容易錯的地方
- 由 f(a)、f(b) 同號就斷定區間內沒有根。
- 忘記重根的圖形是「碰到 x 軸但不穿過」。
- 只看首項係數卻忽略次數的奇偶。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
f(x) = x³ − 2x − 5,f(2) = ?
- 2
承上,f(3) = 16。由勘根定理,實根落在 2 與多少之間?
- 3
五次多項式最多有幾個實根?