
一.選擇題(共1小題)
1.(2020?天津)已知函數(shù)f(x)=若函數(shù)g(x)=f(x)﹣|kx2﹣2x|(k∈R)恰有4個(gè)零點(diǎn),則k的取值范圍是( )
A.(﹣∞,﹣)∪(2,+∞)B.(﹣∞,﹣)∪(0,2)
C.(﹣∞,0)∪(0,2)D.(﹣∞,0)∪(2,+∞)
【分析】問(wèn)題轉(zhuǎn)化為f(x)=|kx2﹣2x|有四個(gè)根,?y=f(x)與y=h(x)=|kx2﹣2x|有四個(gè)交點(diǎn),再分三種情況當(dāng)k=0時(shí),當(dāng)k<0時(shí),當(dāng)k>0時(shí),討論兩個(gè)函數(shù)是否能有4個(gè)交點(diǎn),進(jìn)而得出k的取值范圍.
【解答】解:若函數(shù)g(x)=f(x)﹣|kx2﹣2x|(k∈R)恰有4個(gè)零點(diǎn),
則f(x)=|kx2﹣2x|有四個(gè)根,
即y=f(x)與y=h(x)=|kx2﹣2x|有四個(gè)交點(diǎn),
當(dāng)k=0時(shí),y=f(x)與y=|﹣2x|=2|x|圖象如下:
兩圖象只有兩個(gè)交點(diǎn),不符合題意,
當(dāng)k<0時(shí),y=|kx2﹣2x|與x軸交于兩點(diǎn)x1=0,x2=(x2<x1)
圖象如圖所示,
當(dāng)x=時(shí),函數(shù)y=|kx2﹣2x|的函數(shù)值為﹣,
當(dāng)x=時(shí),函數(shù)y=﹣x的函數(shù)值為﹣,
所以兩圖象有4個(gè)交點(diǎn),符合題意,
當(dāng)k>0時(shí),
y=|kx2﹣2x|與x軸交于兩點(diǎn)x1=0,x2=(x2>x1)
在[0,)內(nèi)兩函數(shù)圖象有兩個(gè)交點(diǎn),所以若有四個(gè)交點(diǎn),
只需y=x3與y=kx2﹣2x在(,+∞)還有兩個(gè)交點(diǎn),即可,
即x3=kx2﹣2x在(,+∞)還有兩個(gè)根,
即k=x+在(,+∞)還有兩個(gè)根,
函數(shù)y=x+≥2,(當(dāng)且僅當(dāng),即x=時(shí),取等號(hào)),
所以,且k>2,
所以k>2,
綜上所述,k的取值范圍為(﹣∞,0)∪(2,+∞).
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn),參數(shù)的取值范圍,關(guān)鍵利用分類討論思想,分析函數(shù)的交點(diǎn),屬于中檔題.
二.填空題(共2小題)
2.(2020?上海)設(shè)a∈R,若存在定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件:
(1)對(duì)任意的x0∈R,f(x0)的值為x0或x02;
(2)關(guān)于x的方程f(x)=a無(wú)實(shí)數(shù)解,
則a的取值范圍是 (﹣∞,0)∪(0,1)∪(1,+∞) .
【分析】根據(jù)條件(1)可知x0=0或1,進(jìn)而結(jié)合條件(2)可得a的范圍
【解答】解:根據(jù)條件(1)可得f(0)=0或f(1)=1,
又因?yàn)殛P(guān)于x的方程f(x)=a無(wú)實(shí)數(shù)解,所以a≠0或1,
故a∈(﹣∞,0)∪(0,1)∪(1,+∞),
故答案為:(﹣∞,0)∪(0,1)∪(1,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,屬于基礎(chǔ)題.
3.(2022?天津)設(shè)a∈R,對(duì)任意實(shí)數(shù)x,記f(x)=min{|x|﹣2,x2﹣ax+3a﹣5}.若f(x)至少有3個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為 [10,+∞) .
【分析】設(shè)g(x)=x2﹣ax+3a﹣5,h(x)=|x|﹣2,分析可知函數(shù)g(x)至少有一個(gè)零點(diǎn),可得出Δ≥0,求出a的取值范圍,然后對(duì)實(shí)數(shù)a的取值范圍進(jìn)行分類討論,根據(jù)題意可得出關(guān)于實(shí)數(shù)a的不等式,綜合可求得實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【解答】解:設(shè)g(x)=x2﹣ax+3a﹣5,h(x)=|x|﹣2,由|x|﹣2=0可得x=±2.
要使得函數(shù)f(x)至少有3個(gè)零點(diǎn),則函數(shù)g(x)至少有一個(gè)零點(diǎn),
則Δ=a2﹣4(3a﹣5)≥0,
解得a≤2或a≥10.
①當(dāng)a=2時(shí),g(x)=x2﹣2x+1,作出函數(shù)g(x)、h(x)的圖象如圖所示:
此時(shí)函數(shù)f(x)只有兩個(gè)零點(diǎn),不滿足題意;
②當(dāng)a<2時(shí),設(shè)函數(shù)g(x)的兩個(gè)零點(diǎn)分別為x1、x2(x1<x2),
要使得函數(shù)f(x)至少有3個(gè)零點(diǎn),則x2≤﹣2,
所以,,解得a∈?;
③當(dāng)a=10時(shí),g(x)=x2﹣10x+25,作出函數(shù)g(x)、h(x)的圖象如圖所示:
由圖可知,函數(shù)f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為3,滿足題意;
④當(dāng)a>10時(shí),設(shè)函數(shù)g(x)的兩個(gè)零點(diǎn)分別為x3、x4(x3<x4),
要使得函數(shù)f(x)至少有3個(gè)零點(diǎn),則x3≥2,
可得,解得a>4,此時(shí)a>10.
綜上所述,實(shí)數(shù)a的取值范圍是[10,+∞).
故答案為:[10,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的零點(diǎn)、轉(zhuǎn)化思想、分類討論思想及數(shù)形結(jié)合思想,屬于中難題.
三.解答題(共2小題)
4.(2022?上海)已知函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,現(xiàn)有兩種對(duì)f(x)變換的操作:φ變換:f(x)﹣f(x﹣t);ω變換:|f(x+t)﹣f(x)|,其中t為大于0的常數(shù).
(1)設(shè)f(x)=2x,t=1,g(x)為f(x)做φ變換后的結(jié)果,解方程:g(x)=2;
(2)設(shè)f(x)=x2,h(x)為f(x)做ω變換后的結(jié)果,解不等式:f(x)≥h(x);
(3)設(shè)f(x)在(﹣∞,0)上單調(diào)遞增,f(x)先做φ變換后得到u(x),u(x)再做ω變換后得到h1(x);f(x)先做ω變換后得到v(x),v(x)再做φ變換后得到h2(x).若h1(x)=h2(x)恒成立,證明:函數(shù)f(x)在R上單調(diào)遞增.
【分析】(1)推導(dǎo)出g(x)=f(x)﹣f(x﹣1)=2x﹣2x﹣1=2x﹣1=2,由此能求出x.
(2)推導(dǎo)出x2≥|(x+t)2﹣x2|=|2tx+t2|,當(dāng)x≤﹣時(shí),f(x)≥h(x)恒成立;當(dāng)x>﹣時(shí),2tx+t2≤x2,由此能求出f(x)≥h(x)的解集.
(3)先求出u(x)=f(x)﹣f(x﹣t),從而h1(x)=|f(x+t)﹣f(x)﹣[f(x)﹣f(x﹣t)]|,先求出v(x)=|f(x+t)﹣f(x)|,從而h2(x)=|f(x+t)﹣f(x)|﹣|f(x)﹣f(x﹣t)|,由h1(x)=h2(x),得|f(x+t)﹣f(x)﹣[f(x)﹣f(x﹣t)]|=|f(x+t)﹣f(x)|﹣|f(x)﹣f(x﹣t)|,再由f(x)在(﹣∞,0)上單調(diào)遞增,能證明函數(shù)f(x)在R上單調(diào)遞增.
【解答】解:(1)∵f(x)=2x,t=1,g(x)為f(x)做φ變換后的結(jié)果,g(x)=2,
∴g(x)=f(x)﹣f(x﹣1)=2x﹣2x﹣1=2x﹣1=2,
解得x=2.
(2)∵f(x)=x2,h(x)為f(x)做ω變換后的結(jié)果,f(x)≥h(x),
∴x2≥|(x+t)2﹣x2|=|2tx+t2|,
當(dāng)x≤﹣時(shí),f(x)≥h(x)恒成立;
當(dāng)x>﹣時(shí),2tx+t2≤x2,
解得x≥(1+)t,或x≤(1﹣)t,
綜上,不等式:f(x)≥h(x)的解集為(﹣∞,(1﹣)t]∪[(1+)t,+∞).
(3)證明:f(x)先做φ變換后得到u(x),u(x)再做ω變換后得到h1(x),
∴u(x)=f(x)﹣f(x﹣t),h1(x)=|f(x+t)﹣f(x)﹣[f(x)﹣f(x﹣t)]|,
f(x)先做ω變換后得到v(x),v(x)再做φ變換后得到h2(x),
∴v(x)=|f(x+t)﹣f(x)|,h2(x)=|f(x+t)﹣f(x)|﹣|f(x)﹣f(x﹣t)|,
∵h(yuǎn)1(x)=h2(x),f(x)在(﹣∞,0)上單調(diào)遞增,
∴|f(x+t)﹣f(x)﹣[f(x)﹣f(x﹣t)]|=|f(x+t)﹣f(x)|﹣|f(x)﹣f(x﹣t)|,
∴對(duì)t>0恒成立,
∴函數(shù)f(x)在R上單調(diào)遞增.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查方程、不等式的解的求法,考查函數(shù)是增函數(shù)的證明,考查函數(shù)變換的性質(zhì)、抽象函數(shù)性質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算求解能力,是中檔題.
5.(2022?乙卷)已知函數(shù)f(x)=ln(1+x)+axe﹣x.
(1)當(dāng)a=1時(shí),求曲線y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程;
(2)若f(x)在區(qū)間(﹣1,0),(0,+∞)各恰有一個(gè)零點(diǎn),求a的取值范圍.
【分析】(1)將a=1代入,對(duì)函數(shù)f(x)求導(dǎo),求出f′(0)及f(0),由點(diǎn)斜式得答案;
(2)對(duì)函數(shù)f(x)求導(dǎo),分a≥0及a<0討論,當(dāng)a≥0時(shí)容易判斷不合題意,當(dāng)a<0時(shí),設(shè)g(x)=ex+a(1﹣x2),利用導(dǎo)數(shù)判斷g(x)的性質(zhì),進(jìn)而判斷得到函數(shù)f(x)的單調(diào)性并結(jié)合零點(diǎn)存在性定理即可得解.
【解答】解:(1)當(dāng)a=1時(shí),f(x)=ln(1+x)+xe﹣x,則,
∴f′(0)=1+1=2,
又f(0)=0,
∴所求切線方程為y=2x;
(2)=,
若a≥0,當(dāng)﹣1<x<0時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,則f(x)<f(0)=0,不合題意;
設(shè)g(x)=ex+a(1﹣x2),g′(x)=ex﹣2ax,
當(dāng)﹣1≤a<0時(shí),在(0,+∞)上,g(x)>e0+a≥0,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,無(wú)零點(diǎn),不合題意;
當(dāng)a<﹣1時(shí),當(dāng)x>0時(shí),g′(x)>0,則g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,g(0)=1+a<0,g(1)=e>0,
所以存在唯一的x0∈(0,1),使得g(x0)=0,且f(x)在(0,x0)上單調(diào)遞減,在(x0,+∞)上單調(diào)遞增,f(x0)<f(0)=0,
先證當(dāng)x>0時(shí),,
設(shè),則,
易知當(dāng)0<x<2時(shí),h′(x)<0,h(x)單減,當(dāng)x>2時(shí),h′(x)>0,h(x)單增,
所以,則當(dāng)x>0時(shí),,
所以,
再證,
設(shè),則,
易知當(dāng)0<x<1時(shí),m′(x)<0,m(x)單減,當(dāng)x>1時(shí),m′(x)>0,m(x)單增,
所以m(x)≥m(1)=0,即,
則由a<﹣1,可得,
則當(dāng)x>1+a2時(shí),>0,
此時(shí)f(x)在(0,+∞)上恰有一個(gè)零點(diǎn),
當(dāng)﹣1<x<0時(shí),g′(x)在(﹣1,0)上單調(diào)遞增,,
故存在唯一的x1∈(﹣1,0),使得g′(x1)=0,且g(x)在(﹣1,x1)上單調(diào)遞減,在(x1,0)上單調(diào)遞增,
,
故存在唯一的x2∈(﹣1,x1),使得g(x2)=0,
所以f(x)在(﹣1,x2)上單調(diào)遞增,在(x2,0)上單調(diào)遞減,
x→﹣1時(shí),f(x)→﹣∞,f(0)=0,此時(shí)f(x)在(﹣1,0)上恰有一個(gè)零點(diǎn),
綜上,實(shí)數(shù)a的取值范圍為(﹣∞,﹣1).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,零點(diǎn)問(wèn)題,考查分類討論思想及運(yùn)算求解能力,屬于難題.
二、考點(diǎn)清單
一.函數(shù)的零點(diǎn)
一般地,對(duì)于函數(shù)y=f(x)(x∈R),我們把方程f(x)=0的實(shí)數(shù)根x叫作函數(shù)y=f(x)(x∈D)的零點(diǎn).即函數(shù)的零點(diǎn)就是使函數(shù)值為0的自變量的值.函數(shù)的零點(diǎn)不是一個(gè)點(diǎn),而是一個(gè)實(shí)數(shù).
【解法——二分法】
①確定區(qū)間[a,b],驗(yàn)證f(a)*f(b)<0,給定精確度; ②求區(qū)間(a,b)的中點(diǎn)x1;③計(jì)算f(x1);
④若f(x1)=0,則x1就是函數(shù)的零點(diǎn); ⑤若f(a)f(x1)<0,則令b=x1(此時(shí)零點(diǎn)x0∈(a,x1));⑥若f(x1)f(b)<0,則令a=x1.(此時(shí)零點(diǎn)x0∈(x1,b) ⑦判斷是否滿足條件,否則重復(fù)(2)~(4)
【總結(jié)】
零點(diǎn)其實(shí)并沒(méi)有多高深,簡(jiǎn)單的說(shuō),就是某個(gè)函數(shù)的零點(diǎn)其實(shí)就是這個(gè)函數(shù)與x軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo),另外如果在(a,b)連續(xù)的函數(shù)滿足f(a)?f(b)<0,則(a,b)至少有一個(gè)零點(diǎn).這個(gè)考點(diǎn)屬于了解性的,知道它的概念就行了.
二.函數(shù)零點(diǎn)的判定定理
1、函數(shù)零點(diǎn)存在性定理:
一般地,如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的圖象是連續(xù)不斷的一條曲線,并且有f(a)?f(b)<0,那么函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)有零點(diǎn),即存在c∈(a,b),使得f(c)=O,這個(gè)c也就是f(x)=0的根.
特別提醒:
(1)根據(jù)該定理,能確定f(x)在(a,b)內(nèi)有零點(diǎn),但零點(diǎn)不一定唯一.
(2)并不是所有的零點(diǎn)都可以用該定理來(lái)確定,也可以說(shuō)不滿足該定理的條件,并不能說(shuō)明函數(shù)在(a,b)上沒(méi)有零點(diǎn),例如,函數(shù)f(x)=x2﹣3x+2有f(0)?f(3)>0,但函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,3)上有兩個(gè)零點(diǎn).
(3)若f(x)在[a,b]上的圖象是連續(xù)不斷的,且是單調(diào)函數(shù),f(a).f(b)<0,則f(x)在(a,b)上有唯一的零點(diǎn).
2、函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的判斷方法:
(1)幾何法:對(duì)于不能用求根公式的方程,可以將它與函數(shù)y=f(x)的圖象聯(lián)系起來(lái),并利用函數(shù)的性質(zhì)找出零點(diǎn).
特別提醒:
①“方程的根”與“函數(shù)的零點(diǎn)”盡管有密切聯(lián)系,但不能混為一談,如方程x2﹣2x+1=0在[0,2]上有兩個(gè)等根,而函數(shù)f(x)=x2﹣2x+1在[0,2]上只有一個(gè)零點(diǎn);
②函數(shù)的零點(diǎn)是實(shí)數(shù)而不是數(shù)軸上的點(diǎn).
(2)代數(shù)法:求方程f(x)=0的實(shí)數(shù)根.
三.函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系
函數(shù)的零點(diǎn)表示的是函數(shù)與x軸的交點(diǎn),方程的根表示的是方程的解,他們的含義是不一樣的.但是,他們的解法其實(shí)質(zhì)是一樣的.
【解法】
求方程的根就是解方程,把所有的解求出來(lái),一般要求的是二次函數(shù)或者方程組,這里不多講了.我們重點(diǎn)來(lái)探討一下函數(shù)零點(diǎn)的求法(配方法).
例題:求函數(shù)f(x)=x4+5x3﹣27x2﹣101x﹣70的零點(diǎn).
解:∵f(x)=x4+5x3﹣27x2﹣101x﹣70
=(x﹣5)?(x+7)?(x+2)?(x+1)
∴函數(shù)f(x)=x4+5x3﹣27x2﹣101x﹣70的零點(diǎn)是:5、﹣7、﹣2、﹣1.
通過(guò)這個(gè)題,我們發(fā)現(xiàn)求函數(shù)的零點(diǎn)常用的方法就是配方法,把他配成若干個(gè)一次函數(shù)的乘積或者是二次函數(shù)的乘積,最后把它轉(zhuǎn)化為求基本函數(shù)的零點(diǎn)或者說(shuō)求基本函數(shù)等于0時(shí)的解即可.
【考查趨勢(shì)】
考的比較少,了解相關(guān)的概念和基本的求法即可.
四.二分法的定義與應(yīng)用
二分法 即一分為二的方法.設(shè)函數(shù)f(x)在[a,b]上連續(xù),且滿足f(a)?f(b)<0,我們假設(shè)f(a)<0,f(b)>0,那么當(dāng)x1=時(shí),若f(x1)=0,這說(shuō)x1為零點(diǎn);若不為0,假設(shè)大于0,那么繼續(xù)在[x1,b]區(qū)間取中點(diǎn)驗(yàn)證它的函數(shù)值為0,一直重復(fù)下去,直到找到滿足要求的點(diǎn)為止.這就是二分法的基本概念.
【二分法的應(yīng)用】
我們以具體的例子來(lái)說(shuō)說(shuō)二分法應(yīng)用的一個(gè)基本條件:
例題:下列函數(shù)圖象均與x軸有交點(diǎn),其中能用二分法求函數(shù)零點(diǎn)的是
解:能用二分法求函數(shù)零點(diǎn)的函數(shù),在零點(diǎn)的左右兩側(cè)的函數(shù)值符號(hào)相反,
有圖象可得,只有③能滿足此條件,
故答案為 ③.
在這個(gè)例題當(dāng)中,所要求的能力其實(shí)就是對(duì)概念的理解,這也是二分法它慣用的考查形式,通過(guò)這個(gè)例題,希望同學(xué)們能清楚二分法的概念和??碱}型.
【二分法求方程的近似解】
二分法在高中主要屬于了解性的內(nèi)容,拿二分法求近似解思路也比較固定,這里我們主要以例題來(lái)做講解.
例:用二分法求方程在[1,2]上的近似解,取中點(diǎn)c=1.5,則下一個(gè)有根區(qū)間是 [1.5,2] .
解:令函數(shù)f(x)=lnx﹣,由于f(1.5)=ln(1.5)﹣=(ln1.52﹣2)<(lne2﹣2)=0,即f(1.5)<0,
而f(2)=ln2﹣=ln2﹣ln=ln=ln>ln1=0,即f(2)>0,
故函數(shù)f(x)在[1.5 2]上存在零點(diǎn),故方程在[1.5,2]上有根,
故答案為[1.5,2].
通過(guò)這個(gè)例題,我們可以發(fā)現(xiàn)二分法的步奏,第一先確定f(a)?f(b)<0的a,b點(diǎn);第二,尋找區(qū)間(a,b)的中點(diǎn),并判斷它的函數(shù)值是否為0;第三,若不為0,轉(zhuǎn)第一步.
五.函數(shù)與方程的綜合運(yùn)用
函數(shù)思想,是指用函數(shù)的概念和性質(zhì)去分析問(wèn)題、轉(zhuǎn)化問(wèn)題和解決問(wèn)題.方程思想,是從問(wèn)題的數(shù)量關(guān)系入手,運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將問(wèn)題中的條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型(方程、不等式、或方程與不等式的混合組),然后通過(guò)解方程(組)或不等式(組)來(lái)使問(wèn)題獲解.有時(shí),還實(shí)現(xiàn)函數(shù)與方程的互相轉(zhuǎn)化、接軌,達(dá)到解決問(wèn)題的目的.笛卡爾的方程思想是:實(shí)際問(wèn)題→數(shù)學(xué)問(wèn)題→代數(shù)問(wèn)題→方程問(wèn)題.宇宙世界,充斥著等式和不等式.
三、題型方法
一.函數(shù)的零點(diǎn)(共4小題)
1.(2023?烏魯木齊三模)定義符號(hào)函數(shù),則方程x2sgnx=5x﹣6的解是( )
A.2或﹣6B.3或﹣6C.2或3D.2或3或﹣6
【分析】根據(jù)符號(hào)函數(shù)的意義,分段解方程作答.
【解答】解:依題意,當(dāng)x>0時(shí),方程x2sgnx=5x﹣6為:x2=5x﹣6,解得x=2或x=3,因此x=2或x=3,
當(dāng)x=0時(shí),方程x2sgnx=5x﹣6為:0=5x﹣6,解得,于是無(wú)解,
當(dāng)x<0時(shí),方程x2sgnx=5x﹣6為:﹣x2=5x﹣6,解得x=﹣6或x=1,因此x=﹣6,
所以方程x2sgnx=5x﹣6的解是x=2或x=3或x=﹣6.
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的應(yīng)用,屬于基礎(chǔ)題.
2.(2023?北京模擬)的零點(diǎn)為 ﹣1,2 .
【分析】利用方程的根求解函數(shù)的零點(diǎn)即可.
【解答】解:當(dāng)x≤0時(shí),x+1=0,解得x=﹣1;
x>0時(shí),x2﹣4=0,解得x=2,
函數(shù)的零點(diǎn)為:﹣1,2.
故答案為:﹣1,2.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)的求法,是基礎(chǔ)題.
3.(2023?畢節(jié)市模擬)給出下列命題:
①函數(shù)f(x)=2x﹣x2恰有兩個(gè)零點(diǎn);
②若函數(shù)在(0,+∞)上的最小值為4,則a=4;
③若函數(shù)f(x)滿足f(x)+f(1﹣x)=4,則;
④若關(guān)于x的方程2|x|﹣m=0有解,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是(0,1].
其中正確的是( )
A.①③B.②④C.③④D.②③
【分析】根據(jù)函數(shù)的基本性質(zhì),逐一分析選項(xiàng),即可得出答案.
【解答】解:對(duì)于①:當(dāng)x>0時(shí),f(x)=2x﹣x2有2個(gè)零點(diǎn),2和4,
作出y=x2和y=2x的圖像,當(dāng)x<0時(shí),函數(shù)f(x)=2x﹣x2有1個(gè)零點(diǎn),
∴函數(shù)f(x)=2x﹣x2有3個(gè)零點(diǎn),
故①錯(cuò)誤;
對(duì)于②:,即,則a=4,故②正確;
對(duì)于③:①,②,
∵f(x)+f(1﹣x)=4,
∴,,…,,
∴①+②=4×9=36,
∴,故③正確;
對(duì)于④:若關(guān)于x的方程2|x|﹣m=0有解,則m=2|x|,
∵|x|≥0,∴m≥1,故④錯(cuò)誤,
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查命題的真假判斷和函數(shù)的基本性質(zhì),考查轉(zhuǎn)化思想,考查邏輯推理能力和運(yùn)算能力,屬于中檔題.
4.(2023?漢中模擬)設(shè)x1,x2分別是函數(shù)f(x)=x﹣a﹣x和g(x)=xlgax﹣1的零點(diǎn)(其中a>1),則x1+4x2的取值范圍是( )
A.[4,+∞)B.(4,+∞)C.[5,+∞)D.(5,+∞)
【分析】函數(shù)的零點(diǎn)即方程的解,將其轉(zhuǎn)化為圖象交點(diǎn)問(wèn)題,又由函數(shù)圖象特點(diǎn),得到交點(diǎn)的對(duì)稱問(wèn)題,從而求解
【解答】解:由設(shè)x1,x2分別是函數(shù)f(x)=x﹣a﹣x和g(x)=xlgax﹣1的零點(diǎn)(其中a>1),
可知 x1 是方程 的解;x2 是方程 的解;
則x1,x2 分別為函數(shù) 的圖象與函數(shù)y=y(tǒng)=ax 和函數(shù)y=lgax 的圖象交點(diǎn)的橫坐標(biāo);
設(shè)交點(diǎn)分別為A(x1,),B(x2,)
由 a>1,知0<x1<1;x2>1;
又因?yàn)閥=ax 和y=lgax 以及 的圖象均關(guān)于直線y=x 對(duì)稱,
所以兩交點(diǎn)一定關(guān)于y=x 對(duì)稱,
由于點(diǎn)A(x1,),關(guān)于直線 y=x的對(duì)稱點(diǎn)坐標(biāo)為(,x1),
所以,
有x1x2=1,
而x1≠x2
則x1+4x2=x1+x2+3x2≥>2+3=5
即x1+4x2∈(5,+∞)
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的概念與性質(zhì)、對(duì)數(shù)函數(shù)以及指數(shù)函數(shù).
二.函數(shù)零點(diǎn)的判定定理(共7小題)
5.(2023?西安模擬)已知f(x)=ex+lnx+2,若x0是方程f(x)﹣f'(x)=e的一個(gè)解,則x0可能存在的區(qū)間是( )
A.(0,1)B.(1,2)C.(2,3)D.(3,4)
【分析】根據(jù)題意,求出g(x)的解析式,分析g(x)的單調(diào)性,結(jié)合函數(shù)零點(diǎn)判定定理分析可得答案.
【解答】解:已知f(x)=ex+lnx+2,則,x>0,
設(shè)g(x)=f(x)﹣f′(x)﹣e,
則,
易得y=g(x)(0,+∞)上為增函數(shù),
又g(2)<0而g(3)>0,則則x0可能存在的區(qū)間是(2,3).
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)的計(jì)算,涉及函數(shù)與方程的關(guān)系,屬于中檔題.
6.(2023?重慶一模)函數(shù)f(x)=lnx+2x﹣6的零點(diǎn)所在的區(qū)間是( )
A.(0,1)B.(1,2)C.(2,3)D.(3,4)
【分析】判斷函數(shù)的單調(diào)性,由f(2)<0,f(3)>0,結(jié)合函數(shù)零點(diǎn)判定定理得答案.
【解答】解:函數(shù)f(x)=lnx+2x﹣6在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
∵f(2)=ln2﹣2<0,f(3)=ln3>0,
∴函數(shù)f(x)=lnx+2x﹣6的零點(diǎn)所在的區(qū)間是(2,3).
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)判定定理的應(yīng)用,是基礎(chǔ)題.
7.(2023?海南一模)函數(shù)的零點(diǎn)所在的大致區(qū)間為( )
A.(1,e)B.(e,e2)C.(e2,e3)D.(e3,e4)
【分析】根據(jù)零點(diǎn)存在性定理,即可得出答案.
【解答】解:在(0,+∞)連續(xù)不斷,且單調(diào)遞減,
∵,
∴函數(shù)的零點(diǎn)所在的大致區(qū)間為(e2,e3),
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)的判定定理,考查轉(zhuǎn)化思想,考查邏輯推理能力和運(yùn)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
8.(2023?洪山區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=ax+(1+a)x﹣2(a>0且a≠1),若函數(shù)f(x)恰有一個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為 .
【分析】根據(jù)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),得到f(0)=0,然后分別討論a>1或0<a<1時(shí),函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)行判斷即可.
【解答】解:∵f(x)=ax+(1+a)x﹣2(a>0且a≠1),
∴當(dāng)x=0時(shí),f(0)=a0+(1+a)0﹣2=1+1﹣2=0,即0是f(x)的一個(gè)零點(diǎn),
若函數(shù)f(x)恰有一個(gè)零點(diǎn),
則等價(jià)為當(dāng)x≠0時(shí),f(x)≠0,即可.
當(dāng)a>1時(shí),由指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)可知:f(x)在R上單調(diào)遞增,此時(shí)只有一個(gè)零點(diǎn),滿足題意;
當(dāng)0<a<1時(shí),f′(x)=axlna+(1+a)xln(1+a),則函數(shù)f′(x)在R上單調(diào)遞增,
由于,
故f′(x)存在唯一零點(diǎn),若f(x)只有一個(gè)零點(diǎn)x=0,此時(shí)也必為極值點(diǎn),
又此時(shí),則只需f′(0)=lna+ln(1+a)=0,解得;
綜上所述,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)零點(diǎn)的判斷,利用指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),利用分類討論思想進(jìn)行求解是解決本題的關(guān)鍵,是中檔題.
9.(2023?桃城區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)在區(qū)間[2,4]上有零點(diǎn),則的最小值為 .
【分析】根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)性質(zhì),結(jié)合點(diǎn)到直線距離公式,通過(guò)構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出最值即可.
【解答】解:設(shè)a為f(x)在[2,4]上的一個(gè)零點(diǎn),則,
所以P(m,n)在直線上,
又為坐標(biāo)原點(diǎn),
易知.
令,則,
所以g(x)在[2,4]上單調(diào)遞增,所以.
所以的最小值為.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn),距離公式等知識(shí)點(diǎn),根據(jù)點(diǎn)到直線距離公式,結(jié)合兩點(diǎn)間距離公式,再構(gòu)造函數(shù)求最值是解題的關(guān)鍵,考查轉(zhuǎn)化思想以及運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
10.(2023?荔灣區(qū)校級(jí)模擬)設(shè)函數(shù)g(x)=f(x)﹣4x﹣1.若函數(shù)g(x)在區(qū)間(﹣1,1)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A.{﹣1}∪[,+∞)B.
C.D.
【分析】構(gòu)造函數(shù)h(x)=,則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為h(x)=4mx+m在區(qū)間(﹣1,1)上有且僅有一個(gè)根,進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為函數(shù)y=h(x)的圖象與直線y=4mx+m在區(qū)間(﹣1,1)只有一個(gè)交點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)研究曲線的切線問(wèn)題,確定邊界狀態(tài)的m的值,結(jié)合圖象求解即可得到答案.
【解答】解:令h(x)=,
則=,
令g(x)=f(x)﹣4x﹣1,即f(x)=4x+1,故,
所以h(x)=4mx+m,
作出函數(shù)h(x)的圖象如圖所示,
函數(shù)g(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)即為函數(shù)y=h(x)的圖象與直線y=4mx+m的交點(diǎn)個(gè)數(shù),
直線y=4mx+m過(guò)定點(diǎn),
當(dāng)直線y=4mx+m過(guò)點(diǎn)(1,1)時(shí),m=;
當(dāng)直線y=4mx+m與曲線(﹣1<x<0)相切時(shí),
設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為,
由y'=,
故切線的斜率為,
所以,解得,
則,解得m=﹣1,
結(jié)合圖象可知,當(dāng)m≥或m=﹣1時(shí),函數(shù)y=h(x)的圖象與直線y=4mx+m只有一個(gè)交點(diǎn),
即函數(shù)g(x)在區(qū)間(﹣1,1)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn),
所以實(shí)數(shù)m的取值范圍是.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程的根的綜合應(yīng)用,解決函數(shù)零點(diǎn)或方程根的問(wèn)題,常用的方法有:(1)方程法(直接解方程得到函數(shù)的零點(diǎn));(2)圖象法(直接畫(huà)出函數(shù)的圖象分析得解);(3)方程+圖象法(令函數(shù)為零,再重新構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),數(shù)形結(jié)合分析得解).屬于中檔題.
11.(2023?杭州模擬)函數(shù)f(x)=ex+ax+b在區(qū)間[1,3]上存在零點(diǎn),則a2+b2的最小值為 .
【分析】設(shè)零點(diǎn)為t,則有at+b=﹣et,由柯西不等式可得e2t=[at+b?1]2≤(a2+b2)(t2+1),進(jìn)而得a2+b2≥,利用導(dǎo)數(shù)求出g(t)=,t∈[1,3]的最小值即可.
【解答】解:設(shè)零點(diǎn)為t,則et+at+b=0,
所以at+b=﹣et,
由柯西不等式可得e2t=[at+b?1]2≤(a2+b2)(t2+1),
所以a2+b2≥,
令g(t)=,t∈[1,3],
所以g′(t)==>0,
所以g(t)在t∈[1,3]上單調(diào)遞增,
所以g(t)min=g(1)=,
所以a2+b2≥,
所以a2+b2的最小值為.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了轉(zhuǎn)化思想、導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用及柯西不等式的應(yīng)用,屬于中檔題.
三.函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系(共18小題)
12.(2023?海淀區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=,方程f(x)﹣t=0有兩個(gè)實(shí)數(shù)解,分別為x1和x2,當(dāng)1<t<3時(shí),若存在t使得x1+x2=4成立,則k的取值范圍為( )
A.B.C.D.
【分析】作出函數(shù)圖象,結(jié)合函數(shù)的對(duì)稱性將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為y=kx﹣2k與y=x2﹣4x+4在x∈(3,2+)內(nèi)有交點(diǎn),分離參數(shù)計(jì)算即可.
【解答】解:如圖所示,作出函數(shù)y=f(x)與y=t(1<t<3)的圖象,
易得兩函數(shù)交點(diǎn)位于x=2兩側(cè),不妨設(shè)x1<2<x2,
若存在t使得x1+x2=4成立,
即﹣4x1+4=t=kx2﹣2k,
又y=x2﹣4x+4關(guān)于x=2對(duì)稱,
故﹣4x1+4=(4﹣x2)2﹣4(4﹣x2)+4=﹣4x2+4=t=kx2﹣2k,
因?yàn)?<t<3,
所以﹣4x2+4∈(1,3),
所以x2∈(3,2+),
即﹣4x2+4=t=kx2﹣2k在x2∈(3,2+)有解,
則k==x2﹣2∈(1,).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的零點(diǎn)、轉(zhuǎn)化思想、數(shù)形結(jié)合思想,作出圖象是關(guān)鍵,屬于中檔題.
13.(2023?龍華區(qū)校級(jí)模擬)關(guān)于函數(shù)f(x)=,其中a,b∈R,給出下列四個(gè)結(jié)論:
甲:5是該函數(shù)的零點(diǎn).
乙:4是該函數(shù)的零點(diǎn).
丙:該函數(shù)的所有零點(diǎn)之積為0.
丁:方程f(x)=1有兩個(gè)不等的實(shí)根.
若上述四個(gè)結(jié)論中有且只有一個(gè)結(jié)論錯(cuò)誤,則該錯(cuò)誤的結(jié)論是( )
A.甲B.乙C.丙D.丁
【分析】由已知函數(shù)的單調(diào)性判斷甲、乙中有一個(gè)錯(cuò)誤,假設(shè)甲正確,結(jié)合丙正確求得a與b的值,得到函數(shù)解析式,再說(shuō)明丁正確,則答案可求.
【解答】解:當(dāng)x∈[0,3.5]時(shí),f(x)=lg2(x+2)﹣a為增函數(shù),
當(dāng)x∈[3.5,+∞)時(shí),f(x)=b﹣x為減函數(shù),故5和4只有一個(gè)是函數(shù)的零點(diǎn),
即甲乙中有一個(gè)結(jié)論錯(cuò)誤,一個(gè)結(jié)論正確,而丙、丁均正確.
由兩零點(diǎn)之積為0,則必有一個(gè)零點(diǎn)為0,則f(0)=lg22﹣a=0,得a=1,
若甲正確,則f(5)=0,即b﹣5=0,b=5,
可得f(x)=,
由f(x)=1,
可得或,
解得x=2或x=4,方程f(x)=1有兩個(gè)不等實(shí)根,故丁正確.
故甲正確,乙錯(cuò)誤.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查命題的真假判斷與應(yīng)用,函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查邏輯思維能力與推理論證能力,考查運(yùn)算求解能力,是中檔題.
14.(2023?山西模擬)已知函數(shù),則f(x)與g(x)圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)是( )
A.6B.4C.3D.2
【分析】首先判斷兩個(gè)函數(shù)的單調(diào)性,再結(jié)合端點(diǎn)值,即可判斷選項(xiàng).
【解答】解:兩個(gè)函數(shù)的定義域?yàn)镽,
因?yàn)?,所以函?shù)f(x)為偶函數(shù),
因?yàn)椋院瘮?shù)g(x)是偶函數(shù),
,根據(jù)復(fù)合函數(shù)單調(diào)性可知,在(0,+∞)函數(shù)g(x)單調(diào)遞減,
當(dāng)x>1時(shí),,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增,
當(dāng)0<x<1時(shí),,,所以函數(shù)單調(diào)遞減,
f(0)=﹣1,g(0)=0,,,g(1)∈(﹣1,0),
所以f(0)<g(0),f(1)<g(1),
所以f(x)與g(x)圖象在(0,+∞)有1個(gè)交點(diǎn),
根據(jù)偶函數(shù)的性質(zhì),在(﹣∞,0)上也有1個(gè)交點(diǎn),所以兩個(gè)函數(shù)共有2個(gè)交點(diǎn).
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)的單調(diào)性和奇偶性,屬于中檔題.
15.(2023?阿勒泰地區(qū)三模)已知,若函數(shù)f(x)在區(qū)間上有且只有3個(gè)零點(diǎn),則θ的范圍為( )
A.B.C.D.
【分析】將看作一個(gè)整體t,使用整體思想,由正弦函數(shù)y=sint的零點(diǎn)(即對(duì)稱中心的橫坐標(biāo))求解即可.
【解答】解:∵在區(qū)間上有且只有3個(gè)零點(diǎn),
∴令,當(dāng)時(shí),,
∴f(x)在區(qū)間上有且只有3個(gè)零點(diǎn),即y=sint在區(qū)間上有且只有3個(gè)零點(diǎn),
又∵y=sint的零點(diǎn)(即對(duì)稱中心的橫坐標(biāo))為t=kπ,k∈Z,
∴當(dāng)k=0時(shí),,當(dāng)k=1時(shí),,
當(dāng)k=2時(shí),,當(dāng)k=3時(shí),,
當(dāng)k=4時(shí),,
∴,解得.
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了正弦函數(shù)的圖象和性質(zhì),屬于中檔題.
16.(2023?煙臺(tái)模擬)已知函數(shù),若f(x)=m存在四個(gè)不相等的實(shí)根x1,x2,x3,x4(x1<x2<x3<x4),則的最小值是 3 .
【分析】作函數(shù)f(x)與y=m圖象,結(jié)合圖象可得x1x2=1,,再利用基本不等式求最值即可.
【解答】解:作函數(shù)與y=m圖象如下:
由圖可得0<m<1,
∵f(x)=m存在四個(gè)不相等的實(shí)根x1,x2,x3,x4,可得x1<﹣1<x2<x3<1<x4,
可得ln(﹣x1)=﹣ln(﹣x2),,即x1x2=1,x3x4=1,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng)即x4=2且等號(hào)成立,
則的最小值是3.
故答案為:3.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的性質(zhì),考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,同時(shí)考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
17.(2023?龍巖模擬)已知函數(shù)f(x)=關(guān)于x的方程f(x)=k恰有三個(gè)不同實(shí)數(shù)解x1,x2,x3(x1<x2<x3),且關(guān)于m的方程5lnm+有實(shí)數(shù)解,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為 .
【分析】在同一平面直角坐標(biāo)系中作出y=f(x),y=k的函數(shù)圖象,根據(jù)圖象有3個(gè)交點(diǎn)確定出x1,x2,x3的關(guān)系,所以可將方程轉(zhuǎn)化為,然后構(gòu)造函數(shù)g(x)=ex(x﹣1)(x∈(1,ln5))并分析g(x)的單調(diào)性確定出其值域,即可得出答案.
【解答】解:在同一平面直角坐標(biāo)系中作出y=f(x),y=k的函數(shù)圖象如下圖所示:
當(dāng)x≤1時(shí),y=﹣(x+1)2+3≤3,當(dāng)x>1時(shí),y=ex﹣2>e﹣2,
所以由圖象可知:k∈(e﹣2,3)時(shí)關(guān)于x的方程f(x)=k恰有三個(gè)不同實(shí)數(shù)解,
又,
所以,
又因?yàn)閗∈(e﹣2,3),所以,所以x3∈(1,ln5),
設(shè)g(x)=ex(x﹣1)(x∈(1,ln5)),所以g′(x)=ex(x﹣1)+ex=exx>0,
所以g(x)在(1,ln5)上單調(diào)遞增,所以g(x)∈(g(1),g(ln5)),即,
所以,,.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,屬于中檔題.
18.(2023?赤峰模擬)已知函數(shù),若方程f(x)=b有解,則實(shí)數(shù)b的取值范圍是( )
A.(﹣∞,lg25)B.(﹣∞,lg25]C.[2,+∞)D.(﹣∞,2)
【分析】利用對(duì)數(shù)的運(yùn)算性質(zhì)和基本不等式即可求解.
【解答】解:
=
=
≥lg24=2(當(dāng)且僅當(dāng),也即x=1時(shí)取等號(hào)),
∴b≥2,
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,屬于中檔題.
19.(2023?江西模擬)函數(shù)在區(qū)間[﹣3,5]上的所有零點(diǎn)之和為( )
A.6B.8C.12D.16
【分析】化簡(jiǎn)可得f(x)=1+sinπx﹣xsinπx,令f(x)=0可得,,作出函數(shù)y=sinπx與 的大致圖象,結(jié)合圖象可知所求零點(diǎn)之和為2×4=8.
【解答】解:由題意可得:f(x)=1+sinπx﹣xsinπx,
令f(x)=0,且f(1)=1≠0,可得,
作出函數(shù)y=sinπx與 的大致圖象如下圖所示,
易知y=sinπx與 均關(guān)于點(diǎn)(1,0)對(duì)稱,
由圖可設(shè)y=sinπx與 的交點(diǎn)橫坐標(biāo)依次為 x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,
根據(jù)對(duì)稱性可得x1+x8=x2+x7=x3+x6=x4+x5=2,
故函數(shù)f(x)在[﹣3,5]上所有零點(diǎn)之和為2×4=8.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查數(shù)形結(jié)合思想以及運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
20.(2023?咸陽(yáng)模擬)已知函數(shù),則函數(shù)g(x)=f(f(x))﹣1的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是( )
A.1B.0C.2D.3
【分析】根據(jù)函數(shù)解析式畫(huà)出圖像,利用換元法令t=f(x),可知f(t)=1;結(jié)合函數(shù)圖像及解析式可求得t的值,再結(jié)合圖像即可確定方程解的個(gè)數(shù),即為函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù).
【解答】解:函數(shù),
對(duì)y=﹣xex?y′=﹣(x+1)ex,令y′>0?x<﹣1,令y′<0?0>x>﹣1,
可知y=﹣xex在(﹣∞,﹣1)上單調(diào)遞增,在(﹣1,0)上單調(diào)遞減,
且x趨向負(fù)無(wú)窮時(shí),y>0,x=﹣1時(shí),,
故結(jié)合對(duì)數(shù)函數(shù)圖象,可畫(huà)出函數(shù)f(x)圖像如下圖所示:
函數(shù)g(x)=f(f(x))﹣1的零點(diǎn),即f(f(x))=1,令t=f(x),代入可得,
由圖像可知t=e﹣1,即f(x)=e﹣1,
結(jié)合函數(shù)圖像可知,f(x)=e﹣1有1個(gè)解,
綜合可知,函數(shù)g(x)=f(f(x))﹣1的零點(diǎn)有1個(gè).
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的性質(zhì),考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,同時(shí)考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
21.(2023?聊城三模)已知函數(shù)f(x)及其導(dǎo)函數(shù)f′(x)的定義域均為R,若f(x+1)是偶函數(shù),g(x)=(x﹣1)f′(x)﹣1恰有四個(gè)零點(diǎn),則這四個(gè)零點(diǎn)的和為 4 .
【分析】根據(jù)題意,由條件可得g(x+1)=xf′(x+1)﹣1為偶函數(shù),可得其所有零點(diǎn)之和為0,然后即可得到結(jié)果.
【解答】解:將函數(shù)g(x)向左平移1個(gè)單位,所以g(x+1)=(x+1﹣1)f′(x+1)﹣1=xf′(x+1)﹣1,
因?yàn)閒(x+1)是偶函數(shù),由偶函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為奇函數(shù)可知,f′(x+1)是奇函數(shù),
且奇函數(shù)與奇函數(shù)的乘積為偶函數(shù),則y=xf′(x+1)為偶函數(shù),
所以g(x+1)=xf′(x+1)﹣1為偶函數(shù),
又因?yàn)楹瘮?shù)g(x)恰有四個(gè)零點(diǎn),即函數(shù)g(x+1)恰有四個(gè)零點(diǎn),
且這四個(gè)零點(diǎn)一定是兩組關(guān)于y軸對(duì)稱,其四個(gè)零點(diǎn)之和為0,
而g(x+1)是由g(x)向左平移了1個(gè)單位,
所以g(x)的四個(gè)零點(diǎn)之和為4.
故答案為:4.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于中檔題.
22.(2023?天津三模)已知函數(shù),若函數(shù)g(x)=f(x)﹣ax﹣1在R上恰有三個(gè)不同的零點(diǎn),則a的取值范圍是 (﹣∞,﹣4)∪[1,2) .
【分析】根據(jù)函數(shù)與方程的關(guān)系轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題,利用參數(shù)分離法分離參數(shù),構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性和圖象,利用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行求解即可.
【解答】解:當(dāng)x≤0時(shí),由g(x)=f(x)﹣ax﹣1=x2+4x+a﹣ax﹣1=0,
得x2+4x﹣1=a(x﹣1),
則a=,
當(dāng)x>0時(shí),由g(x)=f(x)﹣ax﹣1=+a+1﹣ax﹣1=0,
得=a(x﹣1),當(dāng)x=1時(shí),1=0不成立,即x≠1,
則a==,
設(shè)h(x)=,(x≤0),
h′(x)===,
當(dāng)x≤0時(shí),由h′(x)>0得x<﹣1,此時(shí)h(x)為增函數(shù),
由h′(x)<0得,﹣1<x≤0,此時(shí)h(x)為減函數(shù),且h(0)=1,
即當(dāng)x=﹣1時(shí),h(x)取得極大值為h(﹣1)=2,
設(shè)φ(x)=,(x>0且x≠1),
φ′(x)=﹣,
則由φ′(x)>0,得0<x<,此時(shí)φ(x)為增函數(shù),
由φ′(x)<0,得<x<1或x>1,此時(shí)φ(x)為減函數(shù),
即當(dāng)x=時(shí),φ(x)取得極大值為φ()=﹣4,
當(dāng)x>1時(shí),φ(x)=>0,
作出h(x)=,(x≤0)和φ(x)=,(x>0且x≠1)的圖象如圖:
要使g(x)=f(x)﹣ax﹣1在R上恰有三個(gè)不同的零點(diǎn),
等價(jià)為y=a與h(x),和φ(x)的圖象分別有三個(gè)不同的交點(diǎn),
由圖象知,1≤a<2或a<﹣4,
即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(﹣∞,﹣4)∪[1,2).
故答案為:(﹣∞,﹣4)∪[1,2).
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的應(yīng)用,利用參數(shù)分離法進(jìn)行分離參數(shù),然后構(gòu)造函數(shù),求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性和極值,作出函數(shù)圖象,利用數(shù)形結(jié)合是解決本題的關(guān)鍵,是中檔題.
23.(2023?蘇州三模)設(shè)a>0,函數(shù),若g(x)=f(x)﹣b恰有三個(gè)不同的零點(diǎn),且b是其中的一個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)b的值為 .
【分析】由題意可得f(x)為偶函數(shù),所以g(x)也為偶函數(shù),從而得有兩個(gè)零點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,第三個(gè)零點(diǎn)必為0,所以b=2>0,分﹣a≤x≤a、x>a、x<﹣a得函數(shù)f(x)單調(diào)性及值域,從而得b=,于是有2=,即可得b的值.
【解答】解:因?yàn)閒(x)=+,
因?yàn)閒(﹣x)=+=+=f(x),
所以f(x)為偶函數(shù),
所以g(x)=f(x)﹣b也為偶函數(shù),
因?yàn)楹瘮?shù)g(x)=f(x)﹣b恰有三個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,b,
所以有兩個(gè)零點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,第三個(gè)零點(diǎn)必為0,
所以g(0)=f(0)﹣b=0,
又因?yàn)閒(0)=2,
所以b=2>0,
當(dāng)﹣a≤x≤a時(shí),f(x)=+,
所以f2(x)=2a+2,
又因?yàn)椤蔥0,a],
所以f2(x)∈[2a,4a],
所以f(x)∈[,2],
僅當(dāng)x=0時(shí),f(x)=2,
當(dāng)x>a時(shí),f(x)=+,易知f(x)單調(diào)遞增,
僅當(dāng)x=時(shí),f(x)=2,
當(dāng)x<﹣a時(shí),f(x)=+,易知f(x)單調(diào)遞減,
僅當(dāng)x=﹣時(shí),f(x)=2,
又因?yàn)閎是其中一個(gè)大于0的零點(diǎn),
所以b=,
所以=2,解得=,
所以b=2=.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的單調(diào)性、值域及分類討論思想,屬于中檔題.
24.(2023?高州市二模)已知函數(shù),若存在實(shí)數(shù)k,使得方程f(x)=k有6個(gè)不同實(shí)根x1,x2,x3,x4,x5,x6,且x1<x2<x3<x4<x5<x6,則a的取值范圍是 (2,+∞) ;的值為 2 .
【分析】對(duì)f(x)進(jìn)行討論,去掉雙絕對(duì)值,然后大致畫(huà)出f(x)的圖象,即可求得答案.
【解答】解:當(dāng)x∈(﹣∞,0)時(shí),,
當(dāng)且僅當(dāng)即x=﹣1時(shí)取等號(hào),
且根據(jù)對(duì)勾函數(shù)可得f(x)在(﹣∞,﹣1)上單調(diào)遞減,在(﹣1,0)上單調(diào)遞增,
當(dāng)x∈(0,e﹣a]時(shí),lnx∈(﹣∞,﹣a],|lnx|=﹣lnx∈[a,+∞),
則|lnx|﹣a=﹣lnx﹣a∈[0,+∞),
所以f(x)=﹣lnx﹣a∈[0,+∞);
當(dāng)x∈(e﹣a,1]時(shí),lnx∈(﹣a,0],|lnx|=﹣lnx∈[0,a),
則|lnx|﹣a=﹣lnx﹣a∈[﹣a,0),
所以f(x)=lnx+a∈(0,a];
當(dāng)x∈(1,ea]時(shí),lnx∈(0,a],|lnx|=lnx∈(0,a],
則|lnx|﹣a=lnx﹣a∈(﹣a,0],
所以f(x)=a﹣lnx∈[0,a);
當(dāng)x∈(ea,+∞)時(shí),lnx∈(a,+∞),|lnx|=lnx∈(a,+∞),
則|lnx|﹣a=lnx﹣a∈(0,+∞),
所以f(x)=lnx﹣a∈(0,+∞),
所以f(x)的大致圖象如圖所示,
當(dāng)a>2時(shí),存在實(shí)數(shù)k,使得方程f(x)=k有6個(gè)不同實(shí)根,
故a的取值范圍是(2,+∞),
由題意得x1,x2是方程的兩個(gè)根,即方程x2+kx+1=0的兩個(gè)根,
所以x1x2=1,
x1x2=1,﹣lnx3﹣a=lnx6﹣a=k,
所以lnx3+lnx6=ln(x3x6)=0,解得x3x6=1,
lnx4+a=a﹣lnx5=k,lnx4+lnx5=ln(x4x5)=0,解得x4x5=1
所以,
故答案為:(2,+∞);2.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于難題.
25.(2023?紹興二模)設(shè)函數(shù)f(x)=x﹣sin.
(1)證明:當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)≤0;
(2)記g(x)=f(x)﹣aln|x|,若g(x)有且僅有2個(gè)零點(diǎn),求a的值.
【分析】(1)當(dāng)x∈[0,1]時(shí),是增函數(shù),根據(jù)f(x)在(0,x0)單調(diào)遞減,在(x0,1)單調(diào)遞增,即可得證;
(2)由(1)知當(dāng)a=0時(shí),g(x)有兩個(gè)零點(diǎn)﹣1和1;再分a>0和a<0兩種情況,利用g(x)的單調(diào)性分類討論即可.
【解答】證明:(1)當(dāng)x∈[0,1]時(shí),是增函數(shù),
又,所以存在x0∈(0,1),使得f′(x0)=0,
所以f(x)在(0,x0)單調(diào)遞減,在(x0,1)單調(diào)遞增,
又f(1)=0,f(0)=0,所以f(x)≤0;
解:(2)由(1)知當(dāng)a=0時(shí),g(x)有兩個(gè)零點(diǎn)﹣1和1;
①當(dāng)a>0時(shí),若x<0,有g(shù)(﹣1)=0,且x<﹣1時(shí),有g(shù)(x)<0,
又﹣1<x<0,由(1)知f(x)>0,﹣aln|x|>0,則g(x)>0,
所以g(x)在(﹣∞,0)上有一個(gè)零點(diǎn),
若x>0,有,
若a=1,有;
可知g(x)在(0,+∞)有1個(gè)零點(diǎn).符合題意:
若a>1,有g(shù)′(x)在(1,2)單調(diào)遞增,,
(i)若g′(2)≤0,則當(dāng)x∈(1,2),有g(shù)′(x)≤0,
(ii)若g′(2)>0,又g′(1)<0,則可知?x1∈(1,2),使得g′(x1)=0,
由(i)(ii),則可知g(x)在(1,x1)上單調(diào)遞減,所以g(x1)<g(1)=0,
又當(dāng)x→+∞,g(x)→+∞,所以g(x)在(1,+∞)至少有1個(gè)零點(diǎn),
則可知g(x)在(0,+∞)至少有兩個(gè)零點(diǎn),不符合題意;
若0<a<1,有g(shù)′(x)在(0,1)單調(diào)遞增,
又,則可知?x2∈(0,1),使得g′(x2)=0,
所以g(x)在(x2,1)單調(diào)遞增,則有g(shù)(x2)<g(1)=0,
又有x→0,g(x)→+∞,所以g(x)在(0,1)至少有1個(gè)零點(diǎn),
則可知g(x)在(0,+∞)至少有2個(gè)零點(diǎn),不符合題意;
②當(dāng)a<0時(shí),由,
記,由①可知,有且僅有b=1滿足題意,
即a=﹣1時(shí),滿足題意;
綜上可知,實(shí)數(shù)a的值為﹣1,0,1.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,屬于中檔題.
26.(2023?南昌一模)已知函數(shù)f(x)=(x﹣a)2+bex(a,b∈R).
(1)若a=0時(shí),函數(shù)y=f(x)有3個(gè)零點(diǎn),求b的取值范圍;
(2)若a>0,b=,方程f(x)=3有解,求a的取值范圍.
【分析】(1)由y=f(x)有3個(gè)零點(diǎn),可得y=b與 的圖象有三個(gè)交點(diǎn),結(jié)合導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性,可得函數(shù)g(x)的大致圖象,數(shù)形結(jié)合即可得解;
(2)由已知可得 有解,設(shè)h(x)=(x﹣a)2+2ex﹣1﹣3,則h'(x)=2(x﹣a)+2ex﹣1,設(shè)m(x)=2(x﹣a)+2ex﹣1,利用導(dǎo)數(shù)可得m(x)在R單調(diào)遞增,結(jié)合m(﹣1)<0,m(a)>0,可得x0﹣a=,可得函數(shù)h(x)的單調(diào)性,由h(x)min≤0即可求解a的取值范圍.
【解答】解:(1)若a=0時(shí),f(x)=x2+bex,
函數(shù)y=f(x)有3個(gè)零點(diǎn),即f(x)=0有3個(gè)根,也即 有3個(gè)根,即y=b與 的圖象有三個(gè)交點(diǎn),
,由g'(x)<0,解得0<x<2,由g'(x)>0,解得x<0或x>2,
所以g(x)在(﹣∞,0)和(2,+∞)上單調(diào)遞增,在(0,2)上單調(diào)遞減,
又g(0)=0,時(shí),g(x)<0,
作出函數(shù)g(x)的大致圖象,如圖所示:
數(shù)形結(jié)合可得,
即b的取值范圍是().
(2)若a>0,b=,方程f(x)=3有解,則 有解.
設(shè)h(x)=(x﹣a)2+2ex﹣1﹣3,則h'(x)=2(x﹣a)+2ex﹣1,
設(shè)m(x)=2(x﹣a)+2ex﹣1,則m'(x)=2+2ex﹣1>0 恒成立,故m(x)在R單調(diào)遞增,
因?yàn)閙(﹣1)=2(﹣1﹣a+e﹣2)<0,m(a)=2ea+1>0,
所以存在唯一的x0,使得 ,所以x0﹣a=,
且x>x0 時(shí),h'(x)>0,x<x0時(shí),h'(x)<0,即h(x)在 (﹣∞,x0) 單調(diào)遞減,在 (x0,+∞)單調(diào)遞增,
x→﹣∞時(shí),h(x)→+∞,x→+∞時(shí),h(x)→+∞,
故要使h(x)=0有解,只需h(x)min≤0,
故h(x)min=h(x0)=(x0﹣a)2+﹣3=+﹣3=(+3)(﹣1)≤0,
故,解得x0≤1,
而 在x0∈(﹣∞,1]上單調(diào)遞增,故a≤1+1=2,
又因?yàn)閍>0,所以0<a≤2,即a的取值范圍為(0,2].
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與最值,利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)零點(diǎn)與方程根的問(wèn)題,考查運(yùn)算求解能力,屬于難題.
27.(2023?寧波模擬)已知函數(shù)f(x)=|x﹣1|ex和g(x)=a|x|的圖象共有三個(gè)不同的交點(diǎn),并且它們的橫坐標(biāo)從左到右依次記為x1,x2,x3.
(1)求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(2)證明:2x3﹣x2+x1<2a.
【分析】(1)由f(x)=g(x),可得|x﹣1|ex=a|x|,顯然x1≠0,化為a=ex=h(x),記m(x)=ex,利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,畫(huà)出圖象,即可得出a的取值范圍.
(2)顯然x1<0,0<x2<1,x3>1,h(x)=ex>(x+1),對(duì)x分類討論,進(jìn)而得出x3,x2,x1的范圍,進(jìn)而證明不等式.
【解答】解:(1)由f(x)=g(x),可得|x﹣1|ex=a|x|,
顯然x1≠0,化為a=ex=h(x),
記,
∴m(x)在(﹣∞,0)上單調(diào)遞增,在(0,+∞)上單調(diào)遞增.
∴h(x)在(﹣∞,0)單調(diào)遞增,在(0,1)單調(diào)遞減,在(1,+∞)單調(diào)遞增.
x→﹣∞時(shí),h(x)→0+;x→0﹣時(shí),h(x)→+∞;x→0+時(shí),h(x)→+∞;x→+∞時(shí),h(x)→+∞,h(1)=0.
因此當(dāng)a>0時(shí)有三個(gè)公共點(diǎn).
∴a的取值范圍是(0,+∞).
(2)證明:顯然x1<0,0<x2<1,x3>1,
h(x)=ex>(x+1),
當(dāng)x>1時(shí),,令a=x﹣,解得,
當(dāng)0<x<1時(shí),,令a=﹣x,解得,
當(dāng)x<0時(shí),,令.
∴2x3﹣x2+x1<2a,結(jié)論成立.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、數(shù)形結(jié)合方法、函數(shù)零點(diǎn)與方程的根的關(guān)系、不等式的解法、分類討論方法,考查了推理能力與計(jì)算能力,屬于難題.
28.(2023?湖南模擬)已知函數(shù)g(x)=ax2﹣2ax+1+b(a≠0,b>0)在區(qū)間[1,2]上有最大值2和最小值1.
(1)求a,b的值;
(2)不等式g(x)﹣kx≥0在x∈[1,2]上恒成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍;
(3)若且方程有三個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,求實(shí)數(shù)t的取值范圍.
【分析】(1)寫(xiě)出g(x)的解析式,對(duì)a分類可得關(guān)于a,b的方程組,求解得答案;
(2)由(1)知g(x)=x2﹣2x+2,問(wèn)題轉(zhuǎn)化為=x+在x∈[1,2]上恒成立,再由基本不等式求最值得答案;
(3)方程,即,化為|2x﹣1|2﹣(2+3t)|2x﹣1|+(1+2t)=0,且|2x﹣1|≠0.令m=|2x﹣1|,則方程化為m2﹣(2+3t)m+(1+2t)=0,問(wèn)題轉(zhuǎn)化為m2﹣(2+3t)m+(1+2t)=0有兩個(gè)根m1,m2,且0<m1<1≤m2,再由一元二次方程根的分布與系數(shù)間的關(guān)系列式求解實(shí)數(shù)t的取值范圍.
【解答】解:(1)g(x)=ax2﹣2ax+1+b=a(x﹣1)2+1+b﹣a,
當(dāng)a>0時(shí),g(x)在[1,2]上為增函數(shù),由題意可得,,解得;
當(dāng)a<0時(shí),g(x)在[1,2]上為減函數(shù),由題意可得,,解得.
已知b>0,∴a=1,b=1;
(2)由(1)知g(x)=x2﹣2x+2,
∴g(x)﹣kx≥0,即x2﹣2x+2﹣kx≥0在x∈[1,2]上恒成立,即(k+2)x≤x2+2,
∵x∈[1,2],∴=x+在x∈[1,2]上恒成立,
又∵,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),∴,即,
∴實(shí)數(shù)k的范圍是(﹣∞,];
(3)方程,即,
化為|2x﹣1|2﹣(2+3t)|2x﹣1|+(1+2t)=0,且|2x﹣1|≠0.
令m=|2x﹣1|,則方程化為m2﹣(2+3t)m+(1+2t)=0.
∵原方程有三個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,∴m2﹣(2+3t)m+(1+2t)=0有兩個(gè)根m1,m2,且0<m1<1≤m2,
記h(m)=m2﹣(2+3t)m+(1+2t),
則①,或②,
解①得t>0,解②得t∈?.
∴實(shí)數(shù)t的取值范圍為(0,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查化歸與轉(zhuǎn)化思想,考查邏輯思維能力與推理論證能力,綜合性強(qiáng),難度較大.
29.(2023?東陽(yáng)市模擬)已知函數(shù).
(1)對(duì)任意m≥1,方程f(x)=0恒有三個(gè)解,求實(shí)數(shù)t的取值范圍;
(2)已知m=1,方程f(x)=0有三個(gè)解為x1,x2,x3,且x1<x2<x3,求證:x3﹣x2<t,x2﹣x1>1.
【分析】(1)構(gòu)造函數(shù)g(x)=|x﹣m|,求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性和圖象,利用參數(shù)分離法進(jìn)行轉(zhuǎn)化求解即可.
(2)當(dāng)m=1時(shí),分別構(gòu)造函數(shù)h(x)=|x﹣|(x>0),s(x)=﹣x(x<0),利用不等式的性質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化證明即可.
【解答】解:(1)令g(x)=|x﹣m|,
當(dāng)x>m時(shí),g(x)=(x﹣m),
g′(x)=+(x﹣m)(﹣)=?=?>0,則g(x)在(m,+∞)上遞增,
當(dāng)x<m時(shí),g(x)=(m﹣x),
g′(x)=﹣?=﹣?<0,則g(x)在(﹣∞,0),(0,m)上遞減.
當(dāng)x<0而趨向0時(shí),g(x)→0.
g(x)的圖象大致如圖所示:則t的取值范圍是(0,+∞).
(2)當(dāng)m=1時(shí),f(x)=|x﹣1|﹣t,
令h(x)=|x﹣|(x>0),s(x)=﹣x(x<0),
當(dāng)x>1時(shí),先證g(x)>h(x),
∵>1+,∴g(x)=|x﹣1|=(x﹣1)>(x﹣1)(1+)=x﹣=h(x),
當(dāng)0<x<1時(shí),g(x)=|x﹣1|=(1﹣x)>(1﹣x)(1+)=﹣x=h(x),
則h(x)=t在(0,+∞)上有兩解x4,x5,且0<x4<1<x5,顯然有0<x4<x2<1,1<x3<x5,
通過(guò)解二次方程得x4=,x5=,則x3﹣x2<x5﹣x4=﹣=t.
再證:當(dāng)x<0時(shí),g(x)<s(x),
g(x)<s(x)?(1﹣x)<﹣x?()<1?(1﹣)<1,
令φ(u)=(1﹣u)eu(u<0),φ′(u)=﹣ueu>0,
∴φ(u)<φ(0)=1,
∴當(dāng)x<0時(shí),(1﹣)<1,
當(dāng)x<0時(shí),g(x)<s(x),∴當(dāng)x<0時(shí),x1<﹣t,
∴x2﹣x1>x4﹣(﹣t)=﹣+t=>=1,
綜上x(chóng)3﹣x2<t,x2﹣x1>1成立.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的應(yīng)用,構(gòu)造函數(shù),求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性,利用函數(shù)與方程的關(guān)系,結(jié)合數(shù)形結(jié)合進(jìn)行轉(zhuǎn)化求解是解決本題的關(guān)鍵.綜合性較強(qiáng),難度較大.
四.二分法的定義與應(yīng)用(共4小題)
30.(2023?梅州二模)用二分法求方程近似解時(shí),所取的第一個(gè)區(qū)間可以是( )
A.(0,1)B.(1,2)C.(2,3)D.(3,4)
【分析】,判斷函數(shù)單調(diào)性,求出區(qū)間的端點(diǎn)的函數(shù)值,再根據(jù)零點(diǎn)的存在性定理即可得出答案.
【解答】解:令,
因?yàn)楹瘮?shù)在(0,+∞)上都是增函數(shù),
所以函數(shù)在(0,+∞)上是增函數(shù),,
所以函數(shù)在區(qū)間(1,2)上有唯一零點(diǎn),
所以用二分法求方程近似解時(shí),所取的第一個(gè)區(qū)間可以是(1,2).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查二分法的定義與應(yīng)用,屬于基礎(chǔ)題.
31.(2023?遼寧三模)人們很早以前就開(kāi)始探索高次方程的數(shù)值求解問(wèn)題.牛頓在《流數(shù)法》一書(shū)中,給出了高次代數(shù)方程的一種數(shù)值解法——牛頓法.這種求方程根的方法,在科學(xué)界已被廣泛采用,例如求方程x3+2x2+3x+3=0的近似解,先用函數(shù)零點(diǎn)存在定理,令f(x)=x3+2x2+3x+3,f(﹣2)=﹣3<0,f(﹣1)=1>0,得(﹣2,﹣1)上存在零點(diǎn),取x0=﹣1,牛頓用公式反復(fù)迭代,以xn作為f(x)=0的近似解,迭代兩次后計(jì)筫得到的近似解為 ;以(﹣2,﹣1)為初始區(qū)間,用二分法計(jì)算兩次后,以最后一個(gè)區(qū)間的中點(diǎn)值作為方程的近似解,則近似解為 .
【分析】由牛頓法公式結(jié)合二分法的定義求解即可.
【解答】解:f′(x)=3x2+4x+3,
迭代1次后,,
迭代2次后,,
用二分法計(jì)算第1次,區(qū)間(﹣2,﹣1)的中點(diǎn)為,,,
所以近似解在上,
用二分法計(jì)算第2次,區(qū)間的中點(diǎn)為,,,
所以近似解在上,取其中點(diǎn)值,所求近似解為.
故答案為:;.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了二分法的應(yīng)用,屬于基礎(chǔ)題.
32.(2023?大連模擬)牛頓迭代法是我們求方程近似解的重要方法.對(duì)于非線性可導(dǎo)函數(shù)f(x)在x0附近一點(diǎn)的函數(shù)值可用f(x)≈f(x0)+f'(x0)(x﹣x0)代替,該函數(shù)零點(diǎn)更逼近方程的解,以此法連續(xù)迭代,可快速求得合適精度的方程近似解.利用這個(gè)方法,解方程x3﹣3x+1=0,選取初始值x0=,在下面四個(gè)選項(xiàng)中最佳近似解為( )
A.0.333B.0.335C.0.345D.0.347
【分析】根據(jù)牛頓迭代法的運(yùn)算法則,由x0求出x1再求出x2,結(jié)合選項(xiàng)得到最佳近似解.
【解答】解:設(shè)f(x)=x3﹣3x+1,則f′(x)=3x2﹣3,
x0=,,,
則,
令f(x)=0,解得,
,,
則,
令f(x)=0,解得,
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)運(yùn)算、考查數(shù)學(xué)運(yùn)算能力,正確理解題意是關(guān)鍵,屬于中檔題.
33.(2023?桃城區(qū)校級(jí)模擬)為檢測(cè)出新冠肺炎的感染者,醫(yī)學(xué)上可采用“二分檢測(cè)法”、假設(shè)待檢測(cè)的總?cè)藬?shù)是2m(m∈N*)將2m個(gè)人的樣本混合在一起做第1輪檢測(cè)(檢測(cè)一次),如果檢測(cè)結(jié)果為陰性,可確定這批人未感染;如果檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性,可確定其中有感染者,則將這批人平均分為兩組,每組2m﹣1人的樣本混合在一起做第2輪檢測(cè),每組檢測(cè)1次,如此類推:每輪檢測(cè)后,排除結(jié)果為陰性的那組人,而將每輪檢測(cè)后結(jié)果為陽(yáng)性的組再平均分成兩組,做下一輪檢測(cè),直到檢測(cè)出所有感染者(感染者必須通過(guò)檢測(cè)來(lái)確定).若待檢測(cè)的總?cè)藬?shù)為8,采用“二分檢測(cè)法”檢測(cè),經(jīng)過(guò)4輪共7次檢測(cè)后確定了所有感染者,則感染者人數(shù)最多為 2 人.若待檢測(cè)的總?cè)藬?shù)為2m(m≥3),且假設(shè)其中有不超過(guò)2名感染者,采用“二分檢測(cè)法”所需檢測(cè)總次數(shù)記為n,則n的最大值為 4m﹣1 .
【分析】根據(jù)已知條件,結(jié)合二分檢測(cè)法,即可求解.
【解答】解:若待檢測(cè)的總?cè)藬?shù)為8,
則第1輪需檢測(cè)1次,第2輪需檢測(cè)2次,第3輪需檢測(cè)2次,第4輪需檢測(cè)2次,
則共需檢測(cè)7次,此時(shí)感染者人數(shù)最多為2人,
若待檢測(cè)的總?cè)藬?shù)為2m(m≥3),且假設(shè)其中有不超過(guò)2名感染者,
若沒(méi)有感染者,則只需1次檢測(cè)即可,
若只有1個(gè)感染者,則只需1+2×m=2m+1次檢測(cè),
若只有2個(gè)感染者,若要檢測(cè)次數(shù)最多,
則第2輪檢測(cè)時(shí),2個(gè)感染者不位于同一組,
此時(shí)相當(dāng)兩個(gè)待檢測(cè)均為2m﹣1組,
每組感染1個(gè)感染者,此時(shí)每組需要1+2(m﹣1)=2m﹣1次檢測(cè),
所以此時(shí)兩組共需2(2m﹣1)=4m﹣2次檢測(cè),
故有2個(gè)感染者,且檢測(cè)次數(shù)最多,共需4m﹣2+1=4m﹣1次檢測(cè),
所以采用“二分檢測(cè)法”所需檢測(cè)總次數(shù)記為n,
故n的最大值為4m﹣1.
故答案為:2;4m﹣1.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查二分檢測(cè)法,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于中檔題.
五.函數(shù)與方程的綜合運(yùn)用(共11小題)
34.(2023?南平模擬)A,B分別是函數(shù)y=ex﹣1和圖象上的點(diǎn),若AB與x軸平行,則|AB|的最小值是( )
A.B.C.D.
【分析】設(shè)直線AB的方程為y=m,m>0,分別與兩函數(shù)聯(lián)立解得A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo),從而得|AB|=m2﹣lnm,再利用導(dǎo)數(shù)即可求出最小值.
【解答】解:因?yàn)锳B與x軸平行,
設(shè)直線AB的方程為y=m,m>0,
由,可得,即A(lnm+1,m),
由,可得,即B(m2+1,m),
所以|AB|=m2+1﹣(lnm+1)=m2﹣lnm,
設(shè)f(x)=x2﹣lnx,x>0,則f′(x)=2x﹣=,
所以當(dāng)x∈(0,)時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減,當(dāng)x∈(,+∞)時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
所以f(x)min=f()=﹣ln=+ln2=.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)思想、轉(zhuǎn)化思想及導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用,屬于中檔題.
35.(2023?天津二模)設(shè)函數(shù),g(x)=e﹣|x﹣1|.當(dāng)x∈[﹣2023,2025]時(shí),f(x)與g(x)的圖象所有交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和為( )
A.4051B.4049C.2025D.2023
【分析】作出函數(shù)f(x)與函數(shù)g(x)的圖象,結(jié)合圖象可知兩函數(shù)在[﹣2023,1)∪(1,2025]的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和為2024×2=4048,再加上1即可得解.
【解答】解:易知函數(shù)f(x)與函數(shù)g(x)均關(guān)于直線x=1對(duì)稱,
作出函數(shù)f(x)與函數(shù)g(x)的部分圖象如下,
函數(shù)f(x)的周期為2,由圖象可知,在一個(gè)周期內(nèi),函數(shù)f(x)與函數(shù)g(x)的圖象有2個(gè)交點(diǎn),
則在區(qū)間[2,2024]上共有1011×2=2022個(gè)交點(diǎn),
又在(1,2)上有1個(gè)交點(diǎn),在(2024,2025)上有一個(gè)交點(diǎn),
則在(1,2025]共有2024個(gè)交點(diǎn),
由對(duì)稱性可知,在[﹣2023,1)上也有2024個(gè)交點(diǎn),
故兩函數(shù)在[﹣2023,1)∪(1,2025]的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和為2024×2=4048,
注意還有一個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為1,則所有的橫坐標(biāo)之和為4049.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)性質(zhì)的綜合運(yùn)用,考查數(shù)形結(jié)合思想以及運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
36.(2023?張家口二模)已知函數(shù),若曲線y=csx上存在點(diǎn)(x0,y0)使得f(f(y0))=y(tǒng)0,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A.(﹣∞,ln2]B.[﹣1,ln2]C.(﹣∞,2ln2]D.[0,2ln2]
【分析】根據(jù)題意可得出關(guān)于x的方程在[0,1]上有解,整理得2ln(x+1)﹣x2+x=m在[0,1]上有解,設(shè)g(x)=2ln(x+1)﹣x2+x,x∈[0,1],對(duì)g(x)求導(dǎo),得出g(x)的單調(diào)性,可求出g(x)的值域,則可求出實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【解答】解:由題意可得,函數(shù)f(x)為增函數(shù).若f(y0)>y0,則f(f(y0))>f(y0)>y0;
同理,若f(y0)<y0,則f(f(y0))<f(y0)<y0,均與題設(shè)條件不符.
由f(f(y0))=y(tǒng)0可得f(y0)=y(tǒng)0,且y0∈[0,1],
因此關(guān)于x的方程在[0,1]上有解,
整理得2ln(x+1)﹣x2+x=m在[0,1]上有解,
設(shè)g(x)=2ln(x+1)﹣x2+x,x∈[0,1],則為[0,1]上的減函數(shù),
注意到g'(1)=0,故g'(x)≥0,從而函數(shù)g(x)在[0,1]上單調(diào)遞增,
所以g(x)∈[g(0),g(1)]=[0,2ln2].
因此實(shí)數(shù)m的取值范圍是[0,2ln2].
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的綜合應(yīng)用,考查運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
37.(2023?南昌二模)已知函數(shù)f(x)=x3+ax2+bx+c的三個(gè)零點(diǎn)分別為1,x1,x2(0<x1<x2),若函數(shù)f(x+1)為奇函數(shù),則f(2)的取值范圍為( )
A.[0,1]B.(0,1)C.(0,2)D.[0,2]
【分析】根據(jù)題意,分析函數(shù)f(x)的對(duì)稱性,可得f(0)=1,由此可得x1<1<x2,且x1+x2=2,對(duì)f(x)變形可得f(x)=x3+ax2+bx﹣a﹣b﹣1=(x﹣1)[x2+(a﹣1)x+a+b+1],結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系分析b﹣2的取值范圍,又由f(2)=8+4a+2b+c=3a+b+7=b﹣2,分析可得答案.
【解答】解:根據(jù)題意,若函數(shù)f(x+1)為奇函數(shù),則函數(shù)f(x)關(guān)于點(diǎn)(1,0)對(duì)稱,
又由函數(shù)f(x)=x3+ax2+bx+c的三個(gè)零點(diǎn)分別為1,x1,x2(0<x1<x2),則x1<1<x2,且x1+x2=2,
又由f(0)=1,則有1+a+b+c=0,變形可得c=﹣a﹣b﹣1,
則f(x)=x3+ax2+bx﹣a﹣b﹣1=(x﹣1)[x2+(a﹣1)x+a+b+1],
則方程x2+(a﹣1)x+a+b+1=0的兩個(gè)根為x1、x2,
則有Δ=(a+1)2﹣4(a+b+1)>0,且x1+x2=﹣a﹣1=2,解可得a=﹣3,
且x1x2=a+b+1=b﹣2,
又由0<x1<x2,則有x1x2=b﹣2>0,必有b>2,
又由Δ=(a+1)2﹣4(a+b+1)>0,而a=﹣3,則有4>4(b﹣2),即b﹣2<1,
f(2)=8+4a+2b+c=3a+b+7=b﹣2,
又由b>2,且1>b﹣2,則有0<b﹣2<1,
則有0<f(2)<1,
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)與方程的關(guān)系,涉及函數(shù)奇偶性和對(duì)稱性,屬于中檔題.
38.(2023?合肥模擬)設(shè)A,B,C,D是曲線y=x3﹣mx上的四個(gè)動(dòng)點(diǎn),若以這四個(gè)動(dòng)點(diǎn)為頂點(diǎn)的正方形有且只有一個(gè),則實(shí)數(shù)m的值為( )
A.4B.C.3D.
【分析】先判斷函數(shù)f(x)為奇函數(shù),且有唯一對(duì)稱中心(0,0),進(jìn)而可得以A,B,C,D為頂點(diǎn)的正方形的對(duì)稱中心為原點(diǎn),設(shè)A,B在函數(shù)右側(cè)的圖象上,設(shè)直線OA的斜率為k(k>0),可得點(diǎn)A坐標(biāo),同理得到點(diǎn)B坐標(biāo),再由OA|=|OB|,可得,設(shè),可得s2﹣sm+2=0在(0,+∞)上僅有一個(gè)解,由此可得m的值.
【解答】解:設(shè)f(x)=x3﹣mx,則f(﹣x)=﹣x3+mx=﹣f(x),
故f(x)為R上的奇函數(shù).
下證:f(x)的圖象有且只有一個(gè)對(duì)稱中心(0,0),
證明:設(shè)f(x)的圖象的對(duì)稱中心為(a,b),則f(a﹣x)+f(a+x)=2b恒成立,
故(a﹣x)3﹣m(a﹣x)+(a+x)3﹣m(a+x)=2b,整理得2a3+6ax2﹣2ma=2b恒成立,
故a=b=0,則以A,B,C,D為頂點(diǎn)的正方形的對(duì)稱中心為原點(diǎn),
不妨設(shè)A,B在函數(shù)右側(cè)的圖象上,由正方形的對(duì)稱性,不妨設(shè)直線OA的斜率為k(k>0),則直線OB的斜率為,
故直線OA:y=kx,直線,
由,可得x3﹣mx=kx,
故,
同理,其中,
因?yàn)閨OA|=|OB|,
故,整理得,
即,
所以,
設(shè),則s∈R,
故s2﹣sm+2=0在(0,+∞)上僅有一個(gè)解,
因?yàn)閷?duì)稱軸 且2>0,
故,則.
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)性質(zhì)的綜合運(yùn)用,考查轉(zhuǎn)化思想以及運(yùn)算求解能力,屬于較難題目.
39.(2023?濟(jì)寧三模)若對(duì)任意的,總存在三個(gè)不同的y∈[﹣1,3],使得方程xey+y2﹣aey=0成立,其中e≈2.71828?為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 .
【分析】把原等式變形,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)畫(huà)出草圖,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為y=t與有三個(gè)交點(diǎn),根據(jù)題意可得關(guān)于a的不等式組,即可求出答案.
【解答】解:因?yàn)閤ey+y2﹣aey=0,所以,
又當(dāng)時(shí),,
令,所以,
令f′(x)>0得0<x<2,f′(x)<0得2<x<3或﹣1<x<0
所以f(x)在(﹣1,0)上遞減,在(0,2)上遞增,在(2,3)上遞減,
又f(0)=0,x→+∞時(shí),,
所以如圖為函數(shù)在[﹣1,3]上的圖象,
又f(﹣1)=e,f(0)=0,,,
所以要使y=t與有三個(gè)交點(diǎn),需使,
又對(duì)任意的,總存在三個(gè)不同的y∈[﹣1,3],
使得方程xey+y2﹣aey=0成立,
所以,
所以,解得,
所以a的取值范圍是.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的綜合應(yīng)用,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于中檔題.
40.(2023?保山模擬)對(duì)于函數(shù)f(x),若在其圖象上存在兩點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,則稱f(x)為“倒戈函數(shù)”,設(shè)函數(shù)f(x)=3x+tanx﹣2m+1(m∈R)是定義在[﹣1,1]上的“倒戈函數(shù)”,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是:[1,].
【分析】根據(jù)新定義得到存在x0∈[﹣1,1],使f(﹣x0)=﹣f(x0),轉(zhuǎn)化為有解,建立不等式求解即可.
【解答】解:因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=3x+tanx﹣2m+1(m∈R)是定義在[﹣1,1]上的“倒戈函數(shù)”,
所以存在x0∈[﹣1,1],使f(﹣x0)=﹣f(x0),
即,
即,令,則,
所以,當(dāng)且僅當(dāng)t=1,即x0=0時(shí)取等號(hào),
解得m≥1,當(dāng)或t=3時(shí),,解得,
所以.
故答案為:[1,].
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的綜合應(yīng)用,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于中檔題.
41.(2023?安徽模擬)若函數(shù)f(x)對(duì)定義域內(nèi)任意實(shí)數(shù)x均滿足f(λx)=f(x)?f(x+λ),其中λ>0,則稱f(x)是“λ等值函數(shù)”.若函數(shù)(a>0)是“2等值函數(shù)”,則實(shí)數(shù)a= 2 ,函數(shù)y=g(x)﹣1在區(qū)間[0,2023]上零點(diǎn)個(gè)數(shù)為 506 .
【分析】根據(jù)是“2等值函數(shù)”,則g(2x)=g(x)?g(x+2)對(duì)x∈R恒成立,列式可求得a=2,的最小正周期為8,結(jié)合圖象確定y=g(x)與y=1的交點(diǎn)個(gè)數(shù),即可得出答案.
【解答】解:∵是“2等值函數(shù)”,
∴g(2x)=g(x)?g(x+2)對(duì)x∈R恒成立,
∴,
∴,
∴,
∵不恒為0,
∴,又a>0,
∴a=2,
∴的最小正周期為8,把[0,8]視為第一個(gè)周期,
則區(qū)間[0,2023]包含個(gè)周期,且每個(gè)周期內(nèi)y=g(x)與y=1的交點(diǎn)均在前半個(gè)周期內(nèi),如圖,
故函數(shù)y=g(x)﹣1在區(qū)間[0,2023]上共有253×2=506個(gè)零點(diǎn).
故答案為:2,506.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)性質(zhì)的應(yīng)用,還考查了正弦函數(shù)周期性的應(yīng)用,體現(xiàn)了數(shù)形集合思想的應(yīng)用,屬于中檔題.
42.(2023?南關(guān)區(qū)校級(jí)模擬)定義:對(duì)于函數(shù)f(x),若f(x0)=x0,則稱x0為f(x)的“不動(dòng)點(diǎn)”,若f[f(x0)]=x0,則稱x0為f(x)
的“穩(wěn)定點(diǎn)”.函數(shù)f(x)的“不動(dòng)點(diǎn)”和“穩(wěn)定點(diǎn)”集合分別記為A和B,即A={x|f(x)=x},B={x|f[f(x)]=x},有如下性質(zhì):
性質(zhì)1:A?B;
性質(zhì)2:若函數(shù)f(x)單調(diào)遞增,則A=B.
已知函數(shù)f(x)=eax,x>0,a≠0.
(1)討論集合A={x|f(x)=x}中元素個(gè)數(shù);
(2)若集合B={x|f[f(x)]=x}中恰有1個(gè)元素,求a的取值范圍.
【分析】(1)根據(jù)不動(dòng)點(diǎn)定義,令f(x)=x,構(gòu)造函數(shù),分類討論函數(shù)的單調(diào)性,根據(jù)函數(shù)性質(zhì)得到根的個(gè)數(shù),即可解答;
(2)分類討論,a>0,結(jié)合性質(zhì)2及(1)中不動(dòng)點(diǎn)個(gè)數(shù)得a=,a<0,由穩(wěn)定點(diǎn)定義,令f[f(x)]=x,問(wèn)題化為函數(shù)h(x)=aeax﹣lnx,a<0,x>0的零點(diǎn),求導(dǎo)函數(shù),分類討論研究函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)即可.
【解答】解:(1)由題意f(x)=eax=x,x>0,所以ax=lnx,
設(shè)g(x)=ax﹣lnx,則g′(x)=a﹣,
若a<0,則g′(x)=a﹣<0,g(x)=ax﹣lnx在(0,+∞)單調(diào)遞減,
又g(ea)=aea﹣lnea=a(ea﹣1)>0,g(1)=a<0,所以存在x0∈(ea,1),使得g(x0)=0,即=x0,故g(x)=ax﹣lnx只有1個(gè)零點(diǎn),
若a>0,當(dāng)x∈(0,)時(shí),g′(x)<0,g(x)=ax﹣lnx單調(diào)遞減,
當(dāng)x∈(,+∞)時(shí),g′(x)>0,g(x)=ax﹣lnx單調(diào)遞增,所以g(x)min=g()=1﹣ln=1+lna,
(i)a>,g(x)≥g(x)min>0,此時(shí)函數(shù)g(x)=ax﹣lnx無(wú)零點(diǎn),
(ii)a=,g(x)min=0,此時(shí)函數(shù)g(x)=ax﹣lnx只有1個(gè)零點(diǎn),
(iii)0<a<,g(x)min=g()=1﹣ln=1+lna<0,
又g(1)=a>0,g()=﹣ln=﹣2ln>e﹣2lne>0,
所以存在x1∈(1,),g(x1)=0,存在x2∈(,),g(x2)=0,
此時(shí)函數(shù)g(x)=ax﹣lnx有2個(gè)零點(diǎn),
綜上,a<0或a=時(shí),集合A={x|f(x)=x}中元素個(gè)數(shù)為1;0<a<時(shí)元素個(gè)數(shù)為2;a>時(shí)元素個(gè)數(shù)為0;
(2)a>0,函數(shù)f(x)=eax單調(diào)遞增,由性質(zhì)2可知:A=B,
由(1)知,a=時(shí),集合B={x|f[f(x)]=x}中恰有1個(gè)元素,
a<0時(shí),由(1)知,存在x0∈(ea,1),使得f(x0)==x0,x0∈A,
由性質(zhì)1知A?B,故x0∈B,即f[f(x0)]=x0,
由f[f(x)]==x,得aeax=lnx,
設(shè)h(x)=aeax﹣lnx,a<0,x>0,
則h′(x)=a2eax﹣=,
設(shè)p(x)=xa2eax﹣1,則p′(x)=a2eax(ax+1),
當(dāng)x∈(0,﹣)時(shí),p′(x)>0,P(x)單調(diào)遞增,
當(dāng)x∈(﹣,+∞)時(shí),p′(x)<0,P(x)單調(diào)遞減,
所以p(x)max=p(﹣)=﹣﹣1,
(i)當(dāng)﹣e≤a<0時(shí),p(x)≤p(x)max=p(﹣)=﹣﹣1≤0,
則h′(x)<0,所以h(x)單調(diào)遞減,
又x無(wú)限趨向于0時(shí),函數(shù)h(x)無(wú)限趨向于正無(wú)窮大,且h(1)=aea<0,
所以h(x)只有1個(gè)零點(diǎn),即集合B={x|f[f(x)]=x}中恰有1個(gè)元素,
(ii)a<﹣e,則p(x)max=p(﹣)=﹣﹣1>0,
由(1)知,g(x)=ax﹣lnx在(0,+∞)上單調(diào)遞減,
且存在x0∈(ea,1),使得g(x0)=0,
即ax0=lnx0,=x0,
又g()=+1<0,所以x0<,
p(x0)=x0a2eax0﹣1=a2﹣1=ln2x0﹣1>0,
又p(0)=﹣1<0,p(1)=a2ea﹣1<e2e﹣e﹣1=e2﹣e﹣1<0,
所以存在α∈(0,﹣),β∈(﹣,1),有p(α)=p(β)=0,
x∈(0,α)時(shí),p(x)<0,h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減,
x∈(α,β)時(shí),p(x)>0,h′(x)>0,h(x)單調(diào)遞增,
x∈(β,+∞)時(shí),p(x)<0,h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減,
x0∈(α,β),f(x0)=0,h(x0)=0,
所以極小值h(α)<0,極大值h(β)>0,
又h(ea)=a(﹣1)>0,且ea<α,h(1)=aea<0,且β<1,
故存在x1∈(ea,α),h(x1)=0,存在x2∈(β,1),h(x2)=0,
即h(x)有3個(gè)零點(diǎn)x1,x0,x2,且0<x1<x0<x2<1,
集合B={x|f[f(x)]=x}中有3個(gè)元素,
綜上,a=或﹣e≤a<0時(shí),集合B={x|f[f(x)]=x}中恰有1個(gè)元素,
所以實(shí)數(shù)a的取值范圍為[﹣e,0)∪{}.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查對(duì)新概念的理解和運(yùn)用能力,同時(shí)考查了集合間的關(guān)系和方程根的相關(guān)知識(shí),分類討論思想及導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用,屬于難題.
43.(2023?全國(guó)一模)已知函數(shù).
(1)當(dāng)m=2時(shí),求函數(shù)f(x)的定義域;
(2)設(shè)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镸,當(dāng)時(shí),,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【分析】(1)根據(jù)題意,由函數(shù)的解析式可得|2x﹣1|﹣|x+2|﹣2≥0,即|2x﹣1|﹣|x+2|≥2,解可得答案;
(2)根據(jù)題意,等價(jià)于當(dāng)x∈[﹣m,]時(shí),有|2x﹣1|﹣|x+m|﹣m≥0恒成立,變形可得?x∈[﹣m,],2m≤﹣3x+1成立,據(jù)此分析可得答案.
【解答】解:(1)根據(jù)題意,若m=2,則f(x)=,
必有|2x﹣1|﹣|x+2|﹣2≥0,即|2x﹣1|﹣|x+2|≥2,
則有或或,
解可得x≤﹣1或x≥5,
即函數(shù)的定義域?yàn)椋ī仭蓿?]∪[5,+∞);
(2)根據(jù)題意,當(dāng)時(shí),,
則當(dāng)x∈[﹣m,]時(shí),有|2x﹣1|﹣|x+m|﹣m≥0恒成立,
此時(shí)1﹣2x﹣x﹣m﹣m≥0,變形可得2m≤﹣3x+1,
若?x∈[﹣m,],2m≤﹣3x+1成立,必有2m≤(﹣3+1)min,
設(shè)h(x)=﹣3x+1,易得h(x)min=﹣,必有2m≤﹣,解可得m≤﹣,
又由m>﹣,則m的取值范圍為(﹣,﹣].
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的定義域和子集的關(guān)系,涉及絕對(duì)值不等式的解法,屬于基礎(chǔ)題.
44.(2023?濱州二模)設(shè)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),若不等式f(x)≥f′(x)對(duì)任意實(shí)數(shù)x恒成立.則稱函數(shù)f(x)是“超導(dǎo)函數(shù)”.
(1)請(qǐng)舉一個(gè)“超導(dǎo)函數(shù)”的例子,并加以證明;
(2)若函數(shù)g(x)與h(x)都是“超導(dǎo)函數(shù)”,且其中一個(gè)在R上單調(diào)遞增,另一個(gè)在R上單調(diào)遞減,求證:函數(shù)F(x)=g(x)h(x)是“超導(dǎo)函數(shù)”;
(3)若函數(shù)y=φ(x)是“超導(dǎo)函數(shù)”且方程φ(x)=φ′(x)無(wú)實(shí)根,φ(1)=e(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),判斷方程φ(﹣x﹣lnx)=e﹣x﹣lnx的實(shí)數(shù)根的個(gè)數(shù)并說(shuō)明理由.
【分析】(1)可取f(x)=ex+2,由新定義即可得到證明;
(2)運(yùn)用新定義和導(dǎo)數(shù)與單調(diào)性的關(guān)系,即可得證;
(3)由題意可設(shè)函數(shù)G(x)=,求得導(dǎo)數(shù),判斷單調(diào)性,設(shè)m(x)=x+1+lnx,x>0,求得導(dǎo)數(shù),判斷單調(diào)性,運(yùn)用函數(shù)零點(diǎn)存在定理,即可得到結(jié)論.
【解答】解:(1)可取f(x)=ex+2為“超導(dǎo)函數(shù)”.
由f(x)的導(dǎo)數(shù)為f′(x)=ex,
可得ex<ex+2,對(duì)任意實(shí)數(shù)x恒成立,
即f(x)是“超導(dǎo)函數(shù)”;
(2)證明:F(x)=g(x)h(x),
F′(x)=g′(x)h(x)+g(x)h′(x),
F(x)﹣F′(x)=g(x)h(x)﹣g′(x)h(x)﹣g(x)h′(x)
=[g(x)﹣g′(x)]h(x)﹣g(x)h′(x),
由函數(shù)g(x)與h(x)都是“超導(dǎo)函數(shù)”,
可得g(x)≥g′(x),h(x)≥h′(x)恒成立,
即g(x)﹣g′(x)≥0,h(x)﹣h′(x)≥0,①
由g(x),h(x)其中一個(gè)在R上單調(diào)遞增,另一個(gè)在R上單調(diào)遞減,
可得g′(x)h′(x)≤0,②
由①②可得F(x)﹣F′(x)≥0在R上恒成立,
可得F(x)是“超導(dǎo)函數(shù)”;
(3)由φ(1)=e,φ(﹣x﹣lnx)=e﹣x﹣lnx,
即=,
設(shè)函數(shù)G(x)=,即G(﹣x﹣lnx)=G(1)③,
函數(shù)y=φ(x)是“超導(dǎo)函數(shù)”,可得φ(x)≥φ′(x)恒成立,
方程φ(x)=φ′(x)無(wú)實(shí)根,
故G′(x)=﹣<0恒成立,
可得G(x)在R上遞減,③等價(jià)為﹣x﹣lnx=1即x+1+lnx=0,
設(shè)m(x)=x+1+lnx,x>0,可得m′(x)=1+>0,
可得m(x)在x>0遞增,且m()=﹣1<0,m()=>0,
可得m(x)=x+1+lnx在(,)內(nèi)有且只有一個(gè)實(shí)根,
即原方程有且只有一個(gè)實(shí)根.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查新定義的理解和運(yùn)用,考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)用:求單調(diào)性,以及函數(shù)零點(diǎn)存在定理的運(yùn)用,考查化簡(jiǎn)整理的運(yùn)算能力和推理能力,屬于綜合題.
四、刷基礎(chǔ)
一.選擇題(共16小題)
1.(2023?青羊區(qū)校級(jí)模擬)“m<0”是“函數(shù)f(x)=m+lg2x(x≥1)存在零點(diǎn)”的( )
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分又不必要條件
【分析】利用特殊值法,令m=0,代入可以求出函數(shù)f(x)=m+lg2x(x≥1)的零點(diǎn),從而進(jìn)行判斷;
【解答】解:∵m<0,函數(shù)f(x)=m+lg2x(x≥1),
又x≥1,lg2x≥0,∵y=lg2x在x≥1上為增函數(shù),求f(x)存在零點(diǎn),
要求f(x)<0,必須要求m<0,
∴f(x)在x≥1上存在零點(diǎn);
若m=0,代入函數(shù)f(x)=m+lg2x(x≥1),
可得f(x)=lg2x,令f(x)=lg2x=0,可得x=1,
f(x)的零點(diǎn)存在,
∴“m<0”是“函數(shù)f(x)=m+lg2x(x≥1)存在零點(diǎn)”充分不必要條件,
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】此題以對(duì)數(shù)函數(shù)為載體,考查了必要條件和充分條件的定義及其判斷,是一道基礎(chǔ)題.
2.(2023?西固區(qū)校級(jí)模擬)函數(shù)f(x)=2x+3x的零點(diǎn)所在的一個(gè)區(qū)間是( )
A.(﹣2,﹣1)B.(0,1)C.(﹣1,0)D.(1,2)
【分析】判斷函數(shù)的連續(xù)性,利用零點(diǎn)判定定理求解即可.
【解答】解:函數(shù)f(x)=2x+3x是連續(xù)增函數(shù),
∵f(﹣1)=<0,f(0)=1+0>0;
∴f(﹣1)f(0)<0.
所以函數(shù)的零點(diǎn)在(﹣1,0).
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)判定定理的應(yīng)用,考查計(jì)算能力.
3.(2023?大慶模擬)已知函數(shù),則( )
A.f(0.1)>f(0.2)
B.函數(shù)f(x)有一個(gè)零點(diǎn)
C.函數(shù)f(x)是偶函數(shù)
D.函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱
【分析】根據(jù)題意,判斷函數(shù)的單調(diào)性可得A錯(cuò)誤,由指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)可得f(x)>0,則有f(x)沒(méi)有零點(diǎn),B錯(cuò)誤,利用反例可得C錯(cuò)誤,由函數(shù)的解析式可得f(x)+f(1﹣x)=1,可得函數(shù)的對(duì)稱性,可得D正確,綜合可得答案.
【解答】解:根據(jù)題意,依次分析選項(xiàng):
對(duì)于A,函數(shù)=1﹣,函數(shù)y=4x在R上為增函數(shù),易得f(x)在R上為減函數(shù),則有f(0.1)<f(0.2),A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,,有4x>0,則有f(x)>0,f(x)沒(méi)有零點(diǎn),B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,f(1)≠f(﹣1),f(x)不是偶函數(shù),C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,易得f(x)+f(1﹣x)=1,則函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱,D正確;
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的性質(zhì),涉及函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性的判斷,屬于基礎(chǔ)題.
4.(2023?湖北模擬)已知函數(shù),若f(a﹣1)≥f(2a+1)成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為( )
A.(﹣∞,﹣2]B.(﹣∞,﹣2]∪[0,+∞)
C.D.
【分析】根據(jù)題意,分析可得f(x)的圖象關(guān)于直線x=2對(duì)稱,且在(2,+∞)上為增函數(shù),由此可得原不等式等價(jià)于|a﹣1﹣2|≥|2a+1﹣2|,解可得答案.
【解答】解:根據(jù)題意,函數(shù)=lg3(+),
有f(4﹣x)=lg3(+)=f(x),則函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=2對(duì)稱,
設(shè)t=,g(t)=t+,則y=lg3[g(x)],
當(dāng)x>2時(shí),>0,則t>1,函數(shù)g(x)=t+在(1,+∞)上為增函數(shù),y=lg3x在(0,+∞)上為增函數(shù),
故函數(shù)f(x)在(2,+∞)上為增函數(shù),
若f(a﹣1)≥f(2a+1)成立,則有|a﹣1﹣2|≥|2a+1﹣2|,解可得﹣2≤a≤,即a的取值范圍為[﹣2,];
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的單調(diào)性與對(duì)稱性的綜合應(yīng)用,涉及不等式的解法,屬于基礎(chǔ)題.
5.(2023?河?xùn)|區(qū)一模)定義在R上的偶函數(shù)f(x)滿足f(2+x)=f(2﹣x),當(dāng)x∈[﹣2,0]時(shí),f(x)=x+2,設(shè)函數(shù)h(x)=e﹣|x﹣2|(﹣2<x<6)(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),則f(x)與h(x)的圖象所有交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和為( )
A.5B.6C.7D.8
【分析】利用題中的條件分別作出函數(shù)f(x)和h(x)的圖象,利用對(duì)稱性即可解出.
【解答】解:由f(2+x)=f(2﹣x)且f(x)是偶函數(shù),可知函數(shù)f(x)的周期為4,
由題意可知f(x)和h(x)的圖象都是關(guān)于x=2對(duì)稱,因此四個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)也都關(guān)于直線x=2對(duì)稱,
所以四個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和為8,
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)圖象,函數(shù)圖象的對(duì)稱性,數(shù)形結(jié)合思想,屬于基礎(chǔ)題.
6.(2023?興慶區(qū)校級(jí)三模)函數(shù)在區(qū)間(2,4)上存在零點(diǎn).則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A.(﹣∞,﹣18)B.(5,+∞)C.(5,18)D.(﹣18,﹣5)
【分析】利用函數(shù)的零點(diǎn)判斷定理,列出不等式組,求解即可.
【解答】解:函數(shù)在區(qū)間(2,4)上是單調(diào)增函數(shù),
函數(shù)在區(qū)間(2,4)上存在零點(diǎn).
可得,解得m∈(﹣18,﹣5).
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)判斷定理的應(yīng)用,是基礎(chǔ)題.
7.(2023?湖北模擬)已知函數(shù)f(x)=xα,g(x)=xβ,其中x∈[0,+∞),0<α<1,β>1,若點(diǎn),,,滿足|MP|=|NQ|,則( )
A.4α﹣4β=2α+βB.4α+4β=2α+βC.2α﹣2β=2α+βD.2α+2β=2α+β
【分析】由|MP|=|NQ|且橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)相等,知縱坐標(biāo)差的絕對(duì)值對(duì)應(yīng)相等,化簡(jiǎn)即得.
【解答】解:因?yàn)閨MP|=|NQ|,且0<α<1,β>1,
故,
故,則2α+2β=2α+β.
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的綜合應(yīng)用,考查運(yùn)算求解能力,屬于基礎(chǔ)題.
8.(2023?金昌二模)已知x0是函數(shù)的一個(gè)零點(diǎn),若x1∈(2,x0),x2∈(x0,+∞),則( )
A.x0∈(2,4)B.f(x1)>f(x2)
C.f(x1)<0,f(x2)<0D.f(x1)>0,f(x2)>0
【分析】根據(jù)指數(shù)函數(shù)及一次函數(shù)的單調(diào)性確定函數(shù)遞減,再由零點(diǎn)存在性確定零點(diǎn)范圍,結(jié)合單調(diào)性判斷f(x1),f(x2)大?。?br>【解答】解:函數(shù)在區(qū)間(2,+∞)上單調(diào)遞減,函數(shù)y=﹣x+4在區(qū)間(2,+∞)上單調(diào)遞減,
故函數(shù)在區(qū)間(2,+∞)上單調(diào)遞減,
又f(2)>0,f(3)>0,f(4)>0,f(5)<0,
所以x0∈(4,5),
因?yàn)閒(x0)=0,x1∈(2,x0),x2∈(x0,+∞),
由單調(diào)性知f(x1)>0,f(x2)<0,即f(x1)>f(x2).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)性質(zhì)在函數(shù)零點(diǎn)判斷中的應(yīng)用,屬于中檔題.
9.(2023?龍巖模擬)已知定義在R上的函數(shù)f(x)滿足f(x)+f(x+4)=23,當(dāng)x∈(0,4]時(shí),f(x)=x2﹣2x,則函數(shù)f(x)在區(qū)間(﹣4,2023]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是( )
A.253B.506C.507D.759
【分析】由f(x)+f(x+4)=23得f(x)的周期,再根據(jù)x∈(0,8]時(shí),f(x)=x2﹣2x零點(diǎn)的個(gè)數(shù),從而可得答案.
【解答】解:由f(x)+f(x+4)=23得f(x+4)+f(x+8)=23,
所以f(x+8)=f(x),即f(x)是以8為周期的周期函數(shù),
當(dāng)x∈(0,4]時(shí),f(x)=x2﹣2x有兩個(gè)零點(diǎn)2和4,
當(dāng)x∈(4,8]時(shí),f(x)=23﹣f(x﹣4)=23﹣(x﹣4)2+2x﹣4,
令23﹣(x﹣4)2+2x﹣4=0,則有2x﹣4=(x﹣4)2﹣23,
當(dāng)x∈(4,8]時(shí),(x﹣4)2﹣23<0,2x﹣4>1,
所以2x﹣4=(x﹣4)2﹣23無(wú)解,
所以當(dāng)x∈(4,8]時(shí),f(x)=23﹣(x﹣4)2+2x﹣4無(wú)零點(diǎn),
又2023=252×8+7,因此在(0,2016]上函數(shù)有2×252=504個(gè)零點(diǎn),
當(dāng)x∈(0,4]時(shí),f(x)有兩個(gè)零點(diǎn)2和4,
當(dāng)x∈(4,7]時(shí),f(x)無(wú)零點(diǎn),當(dāng)x∈(﹣4,0]時(shí),f(x)無(wú)零點(diǎn),
因此在(﹣4,2023]上,f(x)有504+2=506個(gè)零點(diǎn).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)的求解,化歸轉(zhuǎn)化思想,屬中檔題.
10.(2023?遼寧二模)設(shè)函數(shù)f(x)在(﹣∞,+∞)上滿足f(2﹣x)=f(2+x),f(5﹣x)=f(5+x),且在閉區(qū)間[0,5]上只有f(1)=f(3)=0,則方程f(x)=0在閉區(qū)間[﹣2020,2020]上的根的個(gè)數(shù)( )
A.1348B.1347C.1346D.1345
【分析】根據(jù)周期函數(shù)性質(zhì)可知,只需求出一個(gè)周期里的根的個(gè)數(shù),可求得f(x)在[2,7]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù),再分區(qū)間[﹣2020,2)和[2,2020]討論即可.
【解答】解:f(x)在 R上滿足f(2﹣x)=f(2+x),f(5﹣x)=f(5+x),
f(x)關(guān)于直線x=2和直線x=5對(duì)稱,且f(x)=f(4﹣x),f(x)=f(10﹣x),
所以f(4﹣x)=f(10﹣x),所以f(x)=f(x+6),所以f(x)的周期為6,
又在閉區(qū)間[0,5]上只有f(1)=f(3)=0,則f(7)=0,f(﹣3)=0,
且當(dāng)x∈[2,5]時(shí),通過(guò)其關(guān)于直線x=5對(duì)稱,得其f(x)值對(duì)應(yīng)著x∈[5,8]的f(x)值,
則f(x)在閉區(qū)間[2,8]上只有f(7)=f(3)=0,
同理可推得f(x)在[﹣4,2]也只有兩個(gè)零點(diǎn),
因?yàn)椹?020=﹣6×337+2,則f(x)在[﹣2020,2)共有337×2=674個(gè)零點(diǎn),
因?yàn)?018=6×336+2,且在x∈(2018,2020]的圖象與x∈(2,4]的圖象相同,
則f(x)在[2,2020]上有336×2+1=673個(gè)零點(diǎn),
則方程f(x)=0在閉區(qū)間[﹣2020,2020]上的根的個(gè)數(shù)為1347個(gè).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了抽象函數(shù)的應(yīng)用,考查了函數(shù)的對(duì)稱性和周期性,屬于中檔題.
11.(2023?淮北二模)若關(guān)于x的方程2x3﹣3x2﹣12x+k=0有3個(gè)不同實(shí)根,則滿足條件的整數(shù)k的個(gè)數(shù)是( )
A.24B.26C.29D.31
【分析】關(guān)于x的方程2x3﹣3x2﹣12x+k=0有3個(gè)不同實(shí)根,即為函數(shù)y=2x3﹣3x2﹣12x,y=﹣k的圖象有3個(gè)不同的交點(diǎn),令f(x)=2x3﹣3x2﹣12x,利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值,作出函數(shù)的大致圖象,結(jié)合圖象求出k的范圍,即可得解.
【解答】解:由2x3﹣3x2﹣12x+k=0,得2x3﹣3x2﹣12x=﹣k,
則關(guān)于x的方程2x3﹣3x2﹣12x+k=0有3個(gè)不同實(shí)根,
即為函數(shù)y=2x3﹣3x2﹣12x,y=﹣k的圖象有3個(gè)不同的交點(diǎn),
令f(x)=2x3﹣3x2﹣12x,則f'(x)=6x2﹣6x﹣12=6(x﹣2)(x+1),
當(dāng)x>2或x<﹣1時(shí),f'(x)>0,當(dāng)﹣1<x<2時(shí),f'(x)<0,
所以函數(shù)f(x)在(2,+∞),(﹣∞,﹣1)上單調(diào)遞增,在(﹣1,2)上單調(diào)遞減,
所以f(x)極大值=f(﹣1)=7,f(x)極小值=f(2)=﹣20,
當(dāng)x趨向負(fù)無(wú)窮時(shí),f(x)趨向負(fù)無(wú)窮,當(dāng)x趨向正無(wú)窮時(shí),f(x)趨向正無(wú)窮,
作出函數(shù)f(x)=2x3﹣3x2﹣12x的大致圖象,如圖所示,
由圖可得﹣20<﹣k<7,所以﹣7<k<20,
所以滿足條件的整數(shù)k的個(gè)數(shù)是19﹣(﹣6)+1=26個(gè).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和極值,同時(shí)考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
12.(2023?全國(guó)模擬)函數(shù)f(x)=4sin(3x+2)+2cs(3x+4)在(0,π)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】將函數(shù)f(x)=4sin(3x+2)+2cs(3x+4)在(0,π)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)g(x)=2sin(3x+2),h(x)=﹣cs(3x+4)的圖象的交點(diǎn)的個(gè)數(shù)問(wèn)題,數(shù)形結(jié)合,可得答案.
【解答】解:由題意函數(shù)f(x)=4sin(3x+2)+2cs(3x+4)在(0,π)上的零點(diǎn),
即為f(x)=0,即2sin(3x+2)=﹣cs(3x+4)的根,
也即函數(shù)g(x)=2sin(3x+2),h(x)=﹣cs(3x+4)的圖象的交點(diǎn)的橫坐標(biāo),
作出g(x)=2sin(3x+2),h(x)=﹣cs(3x+4)的圖象如圖示:
由圖象可知在(0,π)上兩函數(shù)圖像有3個(gè)交點(diǎn),
故函數(shù)f(x)=4sin(3x+2)+2cs(3x+4)在(0,π)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,屬于中檔題.
13.(2023?呼和浩特模擬)已知函數(shù),若關(guān)于x的方程[f(x)]2+mf(x)﹣1+m=0恰有3個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A.B.
C.(﹣∞,2)∪(2,+∞)D.(1,e2)
【分析】先利用導(dǎo)數(shù)畫(huà)出f(x)圖象,由方程[f(x)]2+mf(x)﹣1+m=0,解得 f(x)=1或f(x)=1﹣m,根據(jù)題意,由f(x)=1﹣m有兩個(gè)解求解.
【解答】解:因?yàn)椋?br>所以f′(x)=,
令f′(x)=0,則x=1,
所以當(dāng)x<1時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增;當(dāng)x>1時(shí),f′(x)<0,f(x)遞減;
所以當(dāng)x=1時(shí),f(x)取得極大值e﹣2,f(x)圖象如圖所示:
方程[f(x)]2+mf(x)﹣1+m=0,即為[f(x)+1][f(x)+m﹣1]=0,
解得f(x)=1或f(x)=1﹣m,
由函數(shù)f(x)的圖象知:f(x)=1只有一個(gè)解,
所以f(x)=1﹣m有兩個(gè)解,
所以 0<1﹣m<e﹣2,解得1﹣e﹣2<m<1.
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想,作出圖象是關(guān)鍵,屬于中檔題.
14.(2023?千陽(yáng)縣校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=|lg2|1﹣x||,若函數(shù)g(x)=f2(x)+af(x)+2b有6個(gè)不同的零點(diǎn),且最小的零點(diǎn)為x=﹣1,則2a+b=( )
A.6B.﹣2C.2D.﹣6
【分析】作出函數(shù)f(x)=|lg2|1﹣x||的圖象,函數(shù)g(x)=f2(x)+af(x)+2b有6個(gè)不同的零點(diǎn),等價(jià)于方程f2(x)+af(x)+2b=0有6個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,令f(x)=t,則t2+at+2b=0,設(shè)方程的兩個(gè)不相等的實(shí)根為t1,t2,則t1=0,t2>0,再結(jié)合最小的零點(diǎn)為x=﹣1求出t2的值,進(jìn)而利用韋達(dá)定理求出a,b的值.
【解答】解:作出函數(shù)f(x)=|lg2|1﹣x||的圖象,可得圖象關(guān)于直線x=1對(duì)稱,
∵函數(shù)g(x)=f2(x)+af(x)+2b有6個(gè)不同的零點(diǎn),
∴方程f2(x)+af(x)+2b=0有6個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,
令f(x)=t,則t2+at+2b=0,此方程一定有兩個(gè)不相等的實(shí)根,設(shè)為t1,t2,
則t1=0(對(duì)應(yīng)x=0和x=2兩個(gè)零點(diǎn)),t2>0(對(duì)應(yīng)x1<0,0<x2<1,1<x3<2,x4>2四個(gè)零點(diǎn)),
根據(jù)題意可知,x1=﹣1是最小的零點(diǎn),則t2=f(﹣1)=|lg2|1﹣(﹣1)||=1,
即方程t2+at+2b=0的兩個(gè)根為0和1,
由韋達(dá)定理可得,,解得,
∴2a+b=﹣2.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查了韋達(dá)定理的應(yīng)用,同時(shí)考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
15.(2023?中衛(wèi)二模)設(shè)f(x)是定義在R上的函數(shù),若f(x)+x2是奇函數(shù),f(x)﹣x是偶函數(shù),函數(shù),則下列說(shuō)法正確的個(gè)數(shù)有( )
(1)當(dāng)x∈[2,3]時(shí),g(x)=﹣2(x﹣2)(x﹣3);
(2);
(3)若g(m)≥2,則實(shí)數(shù)m的最小值為
(4)若h(x)=g(x)﹣k(x﹣2)有三個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù).
A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)
【分析】由f(x)+x2是奇函數(shù),f(x)﹣x是偶函數(shù),得f(x)=x﹣x2,再依據(jù)作出函數(shù)g(x)的圖像,再逐項(xiàng)判斷即可.
【解答】解:因?yàn)?f(x)+x2是奇函數(shù),f(x)﹣x是偶函數(shù),
所以 ,解得f(x)=x﹣x2,
由,
當(dāng)x∈(1,2)時(shí),g(x)=2g(x﹣1),
則x﹣1∈(0,1),所以g(x)=2g(x﹣1)=2f(x﹣1),
同理:當(dāng)x∈(2,3)時(shí),g(x)=2g(x﹣1)=4g(x﹣2)=4f(x﹣2),
以此類推,我們可以得到如下g(x)的圖象:
對(duì)于(1):根據(jù)上述規(guī)律,當(dāng)x∈(2,3)時(shí),g(x)=4f(x﹣2)=4[x﹣2﹣(x﹣2)2]=﹣4(x﹣2)(x﹣3),故(1)錯(cuò)誤;
對(duì)于(2):根據(jù)圖象,剛好是相鄰兩個(gè)自然數(shù)中間的數(shù),
則 剛好是每一段圖象中的極大值,代入函數(shù)解析式得 ,故(2)正確;
對(duì)于(3):根據(jù)圖象,當(dāng)x∈(3,4)時(shí)g(x)=8(﹣x2+7x﹣12),由圖像可得(3)正確;
對(duì)于(4):h(x)=g(x)﹣k(x﹣2)有三個(gè)零點(diǎn),
等價(jià)于函數(shù)g(x)與函數(shù)y=k(x﹣2)有三個(gè)不同的交點(diǎn),設(shè)A(2,0),則函數(shù)y=k(x﹣2)的圖象為恒過(guò)點(diǎn)A的直線,如圖所示.
當(dāng)函數(shù)y=k(x﹣2)與g(x),x∈(0,1)相切的時(shí)候,有三個(gè)交點(diǎn),
相切時(shí)斜率k小于直線AB的斜率,直線AB的斜率為 ,
故h(x)=g(x)﹣k(x﹣2)有三個(gè)零點(diǎn),,故(4)錯(cuò)誤.
說(shuō)法正確的個(gè)數(shù)為2.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的性質(zhì),考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,同時(shí)考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
16.(2023?浉河區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=ax﹣a﹣x(a>0,a≠1),則下列結(jié)論正確的是( )
A.函數(shù)y=f(sin(x﹣1))不是周期函數(shù)
B.函數(shù)為奇函數(shù)
C.當(dāng)a>1時(shí),函數(shù)f(|x|)的最大值是0
D.若a=e,則函數(shù)f(x)在區(qū)間(﹣∞,0)上為增函數(shù)
【分析】根據(jù)題意,依次分析選項(xiàng)是否正確,綜合可得答案.
【解答】解:根據(jù)題意,依次分析選項(xiàng):
對(duì)于A,y=f(sin(x﹣1)),有sin(x﹣1)=sin(2π+x﹣1),必有f(sin(x﹣1))=f(sin(2π+x﹣1)),
則函數(shù)y=f(sin(x﹣1))是周期函數(shù),A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,y===(ax+a﹣x),
設(shè)g(x)=(ax+a﹣x),其定義域?yàn)镽,有g(shù)(﹣x)=g(x),即函數(shù)f(x)為偶函數(shù),B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,當(dāng)a=e時(shí),f(|2|)=f(2)=e2﹣e﹣2>0,函數(shù)f(|x|)的最大值不是0,C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,若a=e,則f(x)=ex﹣e﹣x,其導(dǎo)數(shù)f′(x)=ex+e﹣x>0,
則f(x)在區(qū)間(﹣∞,0)上為增函數(shù),D正確.
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)與方程的關(guān)系,涉及函數(shù)奇偶性和周期性、最值的判斷,屬于中檔題.
二.填空題(共10小題)
17.(2023?廣陵區(qū)校級(jí)模擬)已知,若函數(shù)g(x)=f(x)﹣k有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)k取值范圍是 (﹣2,0)?{2} .
【分析】畫(huà)出f(x)的圖象,數(shù)形結(jié)合解決問(wèn)題即可.
【解答】解:g(x)=f(x)﹣k有兩個(gè)零點(diǎn),即f(x)=k有兩個(gè)根,
即函數(shù)y=f(x)與y=k有兩個(gè)交點(diǎn),
如圖所示,顯然,當(dāng)k=2或﹣2<k<0時(shí),函數(shù)y=f(x)與y=k有兩個(gè)交點(diǎn),符合題意.
故答案為:(﹣2,0)?{2}.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查分段函數(shù)及其應(yīng)用,由函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)求參數(shù)取值范圍的方法等知識(shí),屬于基礎(chǔ)題.
18.(2023?四川三模)函數(shù)f(x)=sinx﹣lg2x的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為 1 .
【分析】在同一坐標(biāo)系內(nèi)畫(huà)出函數(shù)y=sinx與y=lg2x的圖象,利用圖象得結(jié)論.
【解答】解:因?yàn)楹瘮?shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)就是找對(duì)應(yīng)兩個(gè)函數(shù)的圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù).
在同一坐標(biāo)系內(nèi)畫(huà)出函數(shù)y=sinx與y=lg2x的圖象,
由圖得交點(diǎn)為1個(gè),
故函數(shù)f(x)=sinx﹣lg2x的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)是1.
故答案為 1.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的判斷和數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.在判斷函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)時(shí),常轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)方程的根,利用根的個(gè)數(shù)來(lái)得結(jié)論或轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)兩個(gè)函數(shù)的圖象的交點(diǎn),利用兩個(gè)函數(shù)的圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)判斷.
19.(2023?和平區(qū)校級(jí)二模)設(shè)a∈R,函數(shù),若函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,+∞)內(nèi)恰有6個(gè)零點(diǎn),則a的取值范圍是 .
【分析】由x2﹣2(a+1)x+a2+5=0最多有2個(gè)根,可得cs(2πx﹣2πa)=0至少有4個(gè)根,分別討論當(dāng)x<a和x≥a時(shí)兩個(gè)函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)情況,再結(jié)合考慮求解即可.
【解答】解:x2﹣2(a+1)x+a2+5=0最多有2個(gè)根,所以cs(2πx﹣2πa)=0至少有4個(gè)根由,
可得,
由可得.
x<a時(shí),當(dāng)時(shí),f(x)有4個(gè)零點(diǎn),即;
當(dāng),f(x)有5個(gè)零點(diǎn),即;
當(dāng),f(x)有6個(gè)零點(diǎn),即;
當(dāng)x≥a時(shí),f(x)=x2﹣2(a+1)x+a2+5,
Δ=4(a+1)2﹣4(a2+5)=8(a﹣2),
當(dāng)a<2時(shí),Δ<0,f(x)無(wú)零點(diǎn);
當(dāng)a=2時(shí),Δ=0,f(x)有1個(gè)零點(diǎn);
當(dāng)a>2時(shí),令f(a)=a2﹣2a(a+1)x+a2+5=﹣2a+5≥0,則,
此時(shí)f(x)有2個(gè)零點(diǎn);
所以若時(shí),f(x)有1個(gè)零點(diǎn).
綜上,要使f(x)在區(qū)間(0,+∞)內(nèi)恰有6個(gè)零點(diǎn),
則應(yīng)滿足或或,
則可解得a的取值范圍是:.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的應(yīng)用,考查了余弦函數(shù)和二次函數(shù)的性質(zhì),屬于中檔題.
20.(2023?谷城縣校級(jí)模擬)已知關(guān)于x的方程x?ex﹣2﹣a(x+lnx)﹣2a=0在(0,1]上有兩個(gè)不相等的實(shí)很,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 .
【分析】原方程可化為elnx+x﹣2﹣a(x+lnx)﹣2a=0,令t=lnx+x﹣2,x∈(0,1],即得在t∈(﹣∞,﹣4)?(﹣4,﹣1]有兩個(gè)不相等的實(shí)根,再轉(zhuǎn)化為y=a和,t∈(﹣∞,﹣4)?(﹣4,﹣1]有兩個(gè)不同的交點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)圖象,并結(jié)合圖象得到結(jié)果即可.
【解答】解:由x=elnx,可得方程x?ex﹣2﹣a(x+lnx)﹣2a=0,
可化為elnx+x﹣2﹣a(x+lnx)﹣2a=0,
令t=lnx+x﹣2,x∈(0,1],
因?yàn)閥=lnx,y=x﹣2在(0,1]上單調(diào)遞增,
所以函數(shù)t=lnx+x﹣2在(0,1]上單調(diào)遞增,
故x∈(0,1]時(shí),值域?yàn)閠∈(﹣∞,﹣1].
方程elnx+x﹣2﹣a(x+lnx)﹣2a=0可化為et﹣at﹣4a=0,
當(dāng)t=﹣4時(shí),方程可化為et=0,不成立,
故t≠﹣4,故原方程可化為,
由已知在t∈(﹣∞,﹣4)?(﹣4,﹣1]有兩個(gè)不相等的實(shí)根,
即y=a和,t∈(﹣∞,﹣4)?(﹣4,﹣1]有兩個(gè)不同的交點(diǎn).
,
當(dāng)t∈(﹣∞,﹣4)和t∈(﹣4,﹣3)時(shí),g′(t)<0,
即g(t)在t∈(﹣∞,﹣4)上遞減,在t∈(﹣4,﹣3)上遞減;
當(dāng)t∈(﹣3,﹣1]時(shí),g′(t)>0,g(t)在(﹣3,﹣1]遞增.
另外,t<﹣4時(shí),g(t)<0;t>﹣4時(shí),g(t)>0;
,當(dāng)x→﹣∞時(shí),g(t)→0,
當(dāng)x<﹣3,且x→﹣3時(shí),g(t)→﹣∞,
當(dāng)x>﹣3,且x→﹣3時(shí),g(t)→+∞,
根據(jù)以上信息,函數(shù),t∈(﹣∞,﹣4)?(﹣4,﹣1]大致圖象如下,
當(dāng)時(shí),y=a和,t∈(﹣∞,﹣4)?(﹣4,﹣1]的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn).
所以a的取值范圍是.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于中檔題.
21.(2023???谀M)若對(duì)任意a∈[2,3],關(guān)于x的方程lgax=b﹣x在區(qū)間[2,3]上總有實(shí)根,則實(shí)數(shù)b的取值范圍是 [3,4] .
【分析】設(shè)f(x)=lgax﹣(b﹣x)=lgax+x﹣b,x>0,由復(fù)合函數(shù)的單調(diào)性可知f(x)=lgax+x﹣b在[2,3]上單調(diào)遞增,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為f(x)=lgax+x﹣b在[2,3]上總有零點(diǎn),結(jié)合函數(shù)的零點(diǎn)知識(shí),求解即可.
【解答】解:設(shè)f(x)=lgax﹣(b﹣x)=lgax+x﹣b,x>0,
因?yàn)閍∈[2,3],所以y=lgax在定義域上單調(diào)遞增,
又因?yàn)閥=x﹣b,在定義域上單調(diào)遞增,
所以f(x)=lgax+x﹣b在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
又因?yàn)榉匠蘬gax=b﹣x在區(qū)間[2,3]上總有實(shí)根,
所以f(x)=lgax+x﹣b在[2,3]上總有零點(diǎn),
又因?yàn)閒(x)=lgax+x﹣b在[2,3]上單調(diào)遞增,
所以f(2)=0或或f(3)=0,
即lga2+2﹣b=0或或lga3+3﹣b=0,
解得lga2+2≤b≤lga3+3,
即有l(wèi)ga2+2≤b≤lga3+3在a∈[2,3]上恒成立,
所以(lga2+2)max≤b≤(lga3+3)min,
又因?yàn)椋╨ga2+2)max=lg22+2=3,(lga3+3)min=lg33+3=4,
所以3≤b≤4.
故答案為:[3,4].
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了轉(zhuǎn)化思想、函數(shù)的零點(diǎn),屬于中檔題.
22.(2023?沈河區(qū)校級(jí)模擬)已知[x]表示不超過(guò)x的最大整數(shù),記{x}=x﹣[x],則方程的整數(shù)解個(gè)數(shù)為 24 .
【分析】根據(jù){x}的定義可得x﹣為整數(shù),從而可求原方程整數(shù)解的個(gè)數(shù).
【解答】解:根據(jù)題意,有?x﹣∈Z,
因此x是2020=22×5×101的約數(shù),個(gè)數(shù)為2×(2+1)×(1+1)×(1+1)=24.
故答案為:24.
【點(diǎn)評(píng)】本題屬于新概念題,考查了函數(shù)與方程思想,理解概念是關(guān)鍵,屬于中檔題.
23.(2023?和平區(qū)校級(jí)一模)函數(shù)f(x)=min{|x﹣2|,x2,|x+2|},其中min{x,y,z}表示x,y,z中的最小者.若函數(shù)y=f2(x)﹣2bf(x)+b﹣有12個(gè)零點(diǎn),則b的取值范圍是 (,)∪(,) .
【分析】將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為f2(x)﹣2bf(x)+b﹣=0有12個(gè)不等實(shí)根,設(shè)f(x)=t,可知方程t2﹣2bt+b﹣=0有兩個(gè)不等實(shí)根,結(jié)合函數(shù)圖象可確定t1,t2的范圍,結(jié)合二次函數(shù)零點(diǎn)的分布列出不等式組求得結(jié)果.
【解答】解:題意轉(zhuǎn)化為f2(x)﹣2bf(x)+b﹣=0有12個(gè)不等實(shí)根,
作出f(x)圖象,如下圖所示:
設(shè)f(x)=t,則t2﹣2bt+b﹣=0有兩個(gè)不等實(shí)根,
所以Δ=4b2﹣4(b﹣)>0,
記t2﹣2bt+b﹣=0的兩根為t1,t2,(t1≠t2),
則有,
所以,
解得:b∈(,)∪(,),
綜上所述:實(shí)數(shù)b的取值范圍為(,)∪(,).
故答案為:(,)∪(,).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了轉(zhuǎn)化思想、數(shù)形結(jié)合思想及二次函數(shù)根的分布,作出圖象是關(guān)鍵,屬于中檔題.
24.(2023?廈門(mén)模擬)函數(shù),當(dāng)a=1時(shí),f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為 1 ;若f(x)恰有4個(gè)零點(diǎn),則a的取值范圍是 .
【分析】第一空,當(dāng)a=1時(shí)csπx=0、x≥1時(shí)f(x)=0可得答案;第二空:y=x2﹣4ax+8(x≥a)至多有2個(gè)零點(diǎn),故y=csπx在(0,a)上至少有2個(gè)零點(diǎn),所以;分、、討論結(jié)合圖象可得答案.
【解答】解:第一空:當(dāng)a=1時(shí),當(dāng)0<x<1時(shí),f(x)=csπx=0,解得,
當(dāng)x≥1時(shí),f(x)=x2﹣4x+8=(x﹣2)2+4>0,無(wú)零點(diǎn),
故此時(shí)f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是1;
第二空:顯然,y=x2﹣4ax+8(x≥a)至多有2個(gè)零點(diǎn),
故y=csπx在(0,a)上至少有2個(gè)零點(diǎn),所以
①若y=csπx(0<x<a)恰有2個(gè)零點(diǎn),
則,
此時(shí)y=x2﹣4ax+8(x≥a)恰有兩個(gè)零點(diǎn),所以,解得,
此時(shí);
②若y=csπx(0<x<a)恰有3個(gè)零點(diǎn),
則,此時(shí)f(a)=8﹣3a2<0,
所以y=x2﹣4ax+8(x≥a)恰有1個(gè)零點(diǎn),符合要求;
③當(dāng)時(shí),f(a)=8﹣3a2<0,所以y=x2﹣4ax+8(x≥a)恰有1個(gè)零點(diǎn),
而y=csπx(x<a)至少有4個(gè)零點(diǎn),
此時(shí)f(x)至少有5個(gè)零點(diǎn),不符合要求,舍去.
綜上,或,
即a的取值范圍是.
故答案為:1;.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的應(yīng)用,考查了余弦函數(shù)和二次函數(shù)的圖象和性質(zhì),屬于中檔題.
25.(2023?南寧二模)已知x∈R,用[x]表示不超過(guò)x的最大整數(shù),例如[﹣2.1]=﹣3,[2.1]=2,則函數(shù)y=x﹣|sinx|﹣[x],在x∈[﹣π,π]的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是 7 .
【分析】根據(jù)已知條件,利用一次函數(shù)、正弦函數(shù)的圖象以及函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系求解.
【解答】解:函數(shù)y=x﹣|sinx|﹣[x]的零點(diǎn)等價(jià)于方程x﹣[x]=|sinx|的根,
當(dāng)x∈[﹣π,﹣3)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x+4=|sinx|,
當(dāng)x∈[﹣3,﹣2)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x+3=|sinx|,
當(dāng)x∈[﹣2,﹣1)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x+2=|sinx|,
當(dāng)x∈[﹣1,0)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x+1=|sinx|,
當(dāng)x∈[0,1)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x=|sinx|,
當(dāng)x∈[1,2)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x﹣1=|sinx|,
當(dāng)x∈[2,3)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x﹣2=|sinx|,
當(dāng)x∈[3,π)時(shí),方程x﹣[x]=|sinx|等價(jià)于:x﹣3=|sinx|,
因?yàn)榉匠蘹﹣[x]=|sinx|的根的個(gè)數(shù)等價(jià)于函數(shù)y=x﹣[x]與函數(shù)y=|sinx|的交點(diǎn)個(gè)數(shù),如圖,
由函數(shù)y=x﹣[x],x∈[﹣π,π]與函數(shù)y=|sinx|,x∈[﹣π,π]的圖象可知,函數(shù)y=x﹣|sinx|﹣[x]在[﹣π,π]上有7個(gè)零點(diǎn).
故答案為:7.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了分段函數(shù)的應(yīng)用,考查了函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,同時(shí)考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于基礎(chǔ)題.
26.(2023?涼州區(qū)模擬)已知函數(shù)y=f(x)滿足:當(dāng)﹣2≤x≤2時(shí),,且f(x)=f(x+4)對(duì)任意x∈R都成立,則方程4f(x)=|x|的實(shí)根個(gè)數(shù)是 6 .
【分析】易知函數(shù)f(x)的周期4,方程4f(x)=|x|的實(shí)根個(gè)數(shù)即為函數(shù)y=f(x)與函數(shù)的交點(diǎn)個(gè)數(shù),作出函數(shù)圖象,結(jié)合圖象即可得出答案.
【解答】解:由于f(x)=f(x+4),則函數(shù)f(x)的周期為4,
又當(dāng)﹣2≤x≤2時(shí),,
則可作出函數(shù)f(x)的大致圖象如下,
由4f(x)=|x|,可得,
由圖象可知,當(dāng)x≥0時(shí),函數(shù)y=f(x)與函數(shù)僅有3個(gè)交點(diǎn),
由對(duì)稱性可知,當(dāng)x<0時(shí),函數(shù)y=f(x)與函數(shù)也僅有3個(gè)交點(diǎn),
所以方程有6個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,即方程4f(x)=|x|的實(shí)根個(gè)數(shù)是6.
故答案為:6.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)零點(diǎn)與方程根的關(guān)系,考查數(shù)形結(jié)合思想,屬于中檔題.
五.刷易錯(cuò)
一.選擇題(共3小題)
1.(2023?周至縣一模)對(duì)于函數(shù)f(x),若對(duì)任意的x1,x2,x3∈R,f(x1),f(x2),f(x3)為某一三角形的三邊長(zhǎng),則稱f(x)為“可構(gòu)成三角形的函數(shù)”,已知是可構(gòu)成三角形的函數(shù),則實(shí)數(shù)t的取值范圍是( )
A.[0,1]B.C.[1,2]D.(0,+∞)
【分析】根據(jù)構(gòu)成三角形的條件,只需研究該函數(shù)的最小值與最大值,只要保證f(x)max<2f(x)min,即可保證該函數(shù)為“可構(gòu)成三角形的函數(shù)”.
【解答】解:由=,
①當(dāng)t=1時(shí),f(x)=1,顯然符合題意;
由f(x)為偶函數(shù),只需考慮f(x)在[0,+∞)上的范圍,
②當(dāng)t>1時(shí),f(x)在[0,+∞)單調(diào)遞減,f(x)∈(1,t],
因?yàn)橐獫M足:對(duì)?x1,x2,x3∈R,f(x1)+f(x2)>f(x3)恒成立,
故2f(x)min>f(x)max,得t≤2,得1<t≤2;
③當(dāng)t<1,f(x)在[0,+∞)上單調(diào)遞增,f(x)∈[t,1),
所以f(x)max<2f(x)min,即2t≥1,得,
綜上:.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查新定義問(wèn)題,以及將不等式恒成立問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值問(wèn)題的解題思路,屬于中檔題.
2.(2023?天津模擬)已知函數(shù)f(x)=x|x﹣a|+2x,若存在a∈(2,3],使得關(guān)于x的函數(shù)y=f(x)﹣tf(a)有三個(gè)不同的零點(diǎn),則實(shí)數(shù)t的取值范圍是( )
A.()B.(1,)C.(1,)D.(1,)
【分析】根據(jù)f(x)的解析式,討論a∈(2,3]時(shí)f(x)的表達(dá)式,利用函數(shù)的單調(diào)性求得實(shí)數(shù)t的取值范圍.
【解答】解:由題意,f(x)=,
∴x≥a時(shí),f(x)=x2+(2﹣a)x,對(duì)稱軸為x=<a,
∴f(x)在x∈[a,+∞)為增函數(shù),此時(shí)f(x)的值域?yàn)閇f(a),+∞)=[2a,+∞),
x<a時(shí),f(x)=﹣x2+(2+a)x,對(duì)稱軸為x=<a,
∴f(x)在x∈(﹣∞,]為增函數(shù),此時(shí)f(x)的值域?yàn)椋ī仭?,],
f(x)在x∈[,a)為減函數(shù),此時(shí)f(x)的值域?yàn)椋?a,];
由存在a∈(2,3],y=f(x)﹣tf(a)有三個(gè)不相等的零點(diǎn),
則2ta∈(2a,),
即存在a∈(2,3],使得t∈(1,)即可,
令g(a)==(a++4),
只要使t<(g(a))max即可,而g(a)在a∈(2,3]上是增函數(shù),
∴(g(a))max=g(3)=,
故實(shí)數(shù)t的取值范圍為(1,).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)恒成立問(wèn)題和分類討論以及轉(zhuǎn)化推理能力的應(yīng)用問(wèn)題,是難題.
3.(2023?青秀區(qū)校級(jí)模擬)對(duì)于任意的y∈[1,e],關(guān)于x的方程x2ye1﹣x=ay+lny在x∈[﹣1,4]上有三個(gè)根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.[,)B.(0,]
C.[,e2﹣]D.[,e2﹣)
【分析】由x2ye1﹣x=ay+lny得x2e1﹣x=a+,構(gòu)造函數(shù)f(y)=a+,g(x)=x2e1﹣x,求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值,利用數(shù)形結(jié)合建立不等式關(guān)系進(jìn)行求解即可.
【解答】解:由x2ye1﹣x=ay+lny得x2e1﹣x=a+,
令f(y)=a+,y∈[1,e],g(x)=x2e1﹣x,x∈[﹣1,4],
f′(y)=,
當(dāng)y∈[1,e]時(shí),f′(y)>0,則f(y)在y∈[1,e],上為增函數(shù),
則f(y)的值域?yàn)閇a,a+],
g′(x)=(2x﹣x2)e1﹣x,
當(dāng)x∈[﹣1,0)或x∈(2,4)時(shí),g′(x)<0,此時(shí)g(x)單調(diào)遞減,
當(dāng)x∈(0,2)時(shí),g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增,
則g(x)的圖象如圖:
若任意的y∈[1,e],關(guān)于x的方程x2ye1﹣x=ay+lny在x∈[﹣1,4]上有三個(gè)根,
則,即,得,
即a∈[,),
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的應(yīng)用,構(gòu)造函數(shù),求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性和最值,利用數(shù)形結(jié)合是解決本題的關(guān)鍵.綜合性較強(qiáng).
二.多選題(共1小題)
(多選)4.(2023?大連模擬)甲乙兩隊(duì)進(jìn)行比賽,若雙方實(shí)力隨時(shí)間的變化遵循蘭徹斯特模型:其中正實(shí)數(shù)X0,Y0分別為甲、乙兩方初始實(shí)力,t為比賽時(shí)間;x(t),y(t)分別為甲、乙兩方t時(shí)刻的實(shí)力;正實(shí)數(shù)a,b分別為甲對(duì)乙、乙對(duì)甲的比賽效果系數(shù).規(guī)定當(dāng)甲、乙兩方任何一方實(shí)力為0時(shí)比賽結(jié)束,另一方獲得比賽勝利,并記比賽持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為T(mén).則下列結(jié)論正確的是( )
A.若X0>Y0且a=b,則x(t)>y(t)(0≤t≤T)
B.若X0>Y0且a=b,則
C.若,則甲比賽勝利
D.若,則甲比賽勝利
【分析】A中,根據(jù)題意,利用作差法,即可判斷命題正確;
B中,利用A中的結(jié)論,進(jìn)行求解即可求出比賽持續(xù)時(shí)長(zhǎng)T的值;
根據(jù)甲方獲得比賽勝利時(shí)甲方可比賽時(shí)間大于乙方,由此求出>,從而判斷選項(xiàng)C、D的正誤.
【解答】解:對(duì)于A,若X0>Y0且a=b,則,所以x(t)﹣y(t)=eat(X0﹣Y0);
由X0>Y0可得x(t)﹣y(t)=eat(X0﹣Y0)>0,即A正確;
對(duì)于B,當(dāng)a=b時(shí)根據(jù)A中的結(jié)論可知x(t)>y(t),所以乙方實(shí)力先為0,
即y(t)=Y(jié)0﹣X0=0,化簡(jiǎn)得eat(X0﹣Y0)=e﹣at(X0+Y0),
即e2at=,兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)得2at=ln(),
即t=ln()=ln,所以比賽持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為T(mén)=ln,選項(xiàng)B正確;
對(duì)于C,若甲方獲得比賽勝利,則甲方可比賽時(shí)間大于乙方即可,
設(shè)甲方實(shí)力為0時(shí)所用時(shí)間為t1,乙方實(shí)力為0時(shí)所用時(shí)間為t2,
即x(t1)=X0﹣Y0=0,可得=>0;
同理可得=>0,
即>,解得>;
又因?yàn)閄0,Y0a,b都為正實(shí)數(shù),所以可得>,甲方獲得比賽勝利;
所以可得C錯(cuò)誤,D正確.
故答案為:ABD.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了新定義的函數(shù)模型應(yīng)用問(wèn)題,也考查了推理判斷與運(yùn)算求解能力,是難題.
三.填空題(共3小題)
5.(2023?大荔縣一模)已知函數(shù),其中min{a,b}表示a,b中較小的數(shù).若f(x)=a有且只有一個(gè)實(shí)根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 (1,+∞) .
【分析】作出f(x)的圖象,結(jié)合圖象,利用分段函數(shù)的性質(zhì)求得a的取值范圍.
【解答】解:作出f(x)的圖象如圖:
據(jù)圖得:要使f(x)=a有且只有一個(gè)實(shí)根,只需a>1,
故a的取值范圍是(1,+∞).
故答案為:(1,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查分段函數(shù)的性質(zhì),函數(shù)的零點(diǎn)與函數(shù)圖象間的關(guān)系,屬于中檔題.
6.(2023?鼓樓區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)則函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為 5 .
【分析】令t=f(x),先利用圖象判斷f(t)=2t+零點(diǎn)(設(shè)為t1,t2)的個(gè)數(shù)與范圍,然后再借助于y=t1和y=t2分別與y=f(t)圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù)判斷即可.
【解答】解:令t=f(x),則函數(shù)=0可化為
f(t)=2t+,作出函數(shù)y=f(t)(圖中曲線對(duì)應(yīng)的圖象部分)與y=2t+的圖象,
可見(jiàn)y=f(t)與圖象有兩個(gè)交點(diǎn),它們的橫坐標(biāo)分別在區(qū)間(0,1)和(1,2)上,不妨設(shè)t1∈(0,1),t2∈(1,2),
再令f(t)=ti,易知y=t1,與y=t2的圖象與y=f(t)的圖象分別有2個(gè)和3個(gè)交點(diǎn),
所以原函數(shù)共有5個(gè)零點(diǎn).
故答案為:5.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)與函數(shù)圖象之間的關(guān)系,同時(shí)考查了函數(shù)圖象的畫(huà)法及應(yīng)用,屬于中檔題.
7.(2023?青浦區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù),若方程f(x)=a恰有四個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,分別記為x1,x2,x3,x4,則x1+x2+x3+x4的取值范圍是 [﹣,)
【分析】求出﹣≤x≤0時(shí)的函數(shù)解析式,畫(huà)出函數(shù)圖象,不妨令x1<x2<x3<x4,則x1<x2<0<x3≤<2≤x4<4,且x1與x2關(guān)于x=﹣對(duì)稱,再根據(jù)對(duì)數(shù)的運(yùn)算得到x3x4=1,轉(zhuǎn)化為關(guān)于x4的函數(shù),結(jié)合對(duì)勾函數(shù)的性質(zhì)計(jì)算即可得出結(jié)論.
【解答】解:因?yàn)楹瘮?shù),
當(dāng)﹣≤x≤0時(shí),f(x)=sinπx﹣csπx=2sin(πx﹣),
令πx﹣=﹣,解得x=﹣,
當(dāng)x=﹣時(shí),f(﹣)=2sin(﹣﹣)=1,
當(dāng)x>0時(shí),f(x)=|lg2x|,
令f(x)=2,解得x=4或x=,
令f(x)=1,解得x=2或x=,
函數(shù)y=f(x)的圖象如圖所示:
因?yàn)榉匠蘤(x)=a恰有四個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,即y=f(x)與y=a恰有四個(gè)交點(diǎn),所以1≤a<2,
不妨令x1<x2<x3<x4,
則x1<x2<0<x3≤<2≤x4<4,且x1與x2關(guān)于x=﹣對(duì)稱,所以x1+x2=﹣,
又|lg2x3|=|lg2x4|,
即﹣lg2x3=lg2x4,
所以lg2x3+lg2x4=0,即x3x4=1,
所以x3=,
所以x1+x2+x3+x4=﹣++x4,
因?yàn)閥=+x在[2,4)上單調(diào)遞增,
所以≤+x4<,
所以﹣≤x1+x2+x3+x4<,
即x1+x2+x3+x4的取值范圍是[﹣,).
故答案為:[﹣,).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了三角恒等變換、二次函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)的性質(zhì)應(yīng)用問(wèn)題,也考查了數(shù)形結(jié)合思想與轉(zhuǎn)化思想,是難題.
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