
1.(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.
(多選)2.(2023?長(zhǎng)沙模擬)已知函數(shù)f(x)=|sinx|+|csx|﹣sin2x﹣1,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.f(x)是以π為周期的函數(shù)
B.直線是曲線y=f(x)的對(duì)稱軸
C.函數(shù)f(x)的最大值為,最小值為
D.若函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,Mπ)上恰有2023個(gè)零點(diǎn),則
【分析】根據(jù)周期函數(shù)定義判斷A即可;根據(jù)函數(shù)對(duì)稱軸定義判斷B即可;由A知f(x)是以π為周期的函數(shù),所以根據(jù)求解f(x)在區(qū)間[0,π]上的最大值即可判斷選項(xiàng)C,利用f(x)在區(qū)間[0,π]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)即可判斷選項(xiàng)D.
【解答】解:對(duì)于A,∵f(x+π)=f(x),
∴f(x)是以π為周期的函數(shù),故A正確;
對(duì)于B,有f(π﹣x)=|sinx|+|csx|+sin2x﹣1≠f(x),故B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,由A知只需考慮f(x)在區(qū)間[0,π]上的最大值,
當(dāng)時(shí),令,
則,
易知u(t)在區(qū)間上單調(diào)遞減,
∴f(x)的最大值為u(1)=0,最小值為;
當(dāng)時(shí),令,
則,
易知v(t)在區(qū)間上單調(diào)遞增,
∴f(x)的最大值為,最小值為v(1)=0,
綜合可知:函數(shù)f(x)的最大值為,最小值為,故C正確;
對(duì)于D,∵f(x)是以π為周期的函數(shù),
可以先研究函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,π]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù),易知f(π)=0,
當(dāng)時(shí),令f(x)=u(t)=﹣t2+t=0,解得t=0或1,
∵,則,
則在區(qū)間上無(wú)解,
在區(qū)間上僅有一解,
當(dāng)時(shí),令f(x)=v(t)=t2+t﹣2=0,解得t=﹣2或1,
∵,則,
則在區(qū)間上無(wú)解,
在區(qū)間上也無(wú)解,
綜合可知:函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,π]上有兩個(gè)零點(diǎn),分別為和x=π,
又∵f(x)是以π為周期的函數(shù),
∴若n∈N*,則f(x)在區(qū)間(0,nπ]上恰有2n個(gè)零點(diǎn),
又已知函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,Mπ)上恰有2023個(gè)零點(diǎn),
∴,故D正確.
故選:ACD.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查命題真假的判斷,利用三角函數(shù)的圖像和性質(zhì),進(jìn)行分類討論是解決本題的關(guān)鍵,屬于中檔題.
3.(2023?寶山區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)y=f(x)是定義域在R上的奇函數(shù),且當(dāng)x>0時(shí),f(x)=(x﹣2)(x﹣3)+0.02,則關(guān)于y=f(x)在R上零點(diǎn)的說(shuō)法正確的是( )
A.有4個(gè)零點(diǎn),其中只有一個(gè)零點(diǎn)在(﹣3,﹣2)內(nèi)
B.有4個(gè)零點(diǎn),其中只有一個(gè)零點(diǎn)在(﹣3,﹣2)內(nèi),兩個(gè)在(2,3)內(nèi)
C.有5個(gè)零點(diǎn),都不在(0,2)內(nèi)
D.有5個(gè)零點(diǎn),其中只有一個(gè)零點(diǎn)在(0,2)內(nèi),一個(gè)在(3,+∞)
【分析】本題可以先從函數(shù)圖象右側(cè)入手借助于圖象或性質(zhì)找到其零點(diǎn),然后根據(jù)奇函數(shù)特性f(x)是定義在R上的奇函數(shù),故f(0)=0,加上奇函數(shù)對(duì)稱性應(yīng)用,即可以找到所有零點(diǎn)位置.
【解答】解:根據(jù)對(duì)稱性可以分三種情況研究:
(1)x>0的情況,f(x)是把拋物線y=(x﹣2)(x﹣3)與x軸交點(diǎn)為(2,3)向上平移了0.02,
則與x軸交點(diǎn)變至(2,3)之間了.所以在(2,3)之間有兩個(gè)零點(diǎn).
(2)當(dāng)x<0時(shí),f(x)=﹣(x+2)(x+3)﹣0.02,根據(jù)對(duì)稱性(﹣3,﹣2)之間也有兩個(gè)零點(diǎn),
(3)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),故f(0)=0(奇函數(shù)特性),
所以有五個(gè)零點(diǎn).
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查學(xué)生靈活運(yùn)用函數(shù)零點(diǎn)和運(yùn)用奇函數(shù)性質(zhì)的能力,屬于難題.
二.函數(shù)零點(diǎn)的判定定理(共2小題)
4.(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.
5.(2023?東方校級(jí)模擬)已知函數(shù),其中n為正整數(shù),a<0且為常數(shù).若對(duì)于任意n,函數(shù)y=fn(x)在內(nèi)均存在唯一零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為( )
A.(﹣2,﹣1)B.
C.(﹣∞,﹣2)∪(﹣1,0)D.
【分析】求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性,利用函數(shù)零點(diǎn)存在定理,建立不等式關(guān)系進(jìn)行求解即可.
【解答】解:函數(shù)的導(dǎo)數(shù)fn′(x)=nxn﹣1+1,
當(dāng)x>0時(shí),恒成立,
∴函數(shù)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
若函數(shù)y=fn(x)在內(nèi)均存在唯一零點(diǎn)只需即可,
即,
∵n為正整數(shù),,
∴對(duì)一切n≥1成立,
∵當(dāng)n≥1時(shí),,當(dāng)且僅當(dāng)n=1時(shí)等號(hào)成立,
∴a∈(﹣2,﹣1).
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)零點(diǎn)存在定理的應(yīng)用,求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),研究函數(shù)的單調(diào)性,利用函數(shù)零點(diǎn)存在條件轉(zhuǎn)化為不等式關(guān)系進(jìn)行求解是解決本題的關(guān)鍵,是中檔題.
三.函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的關(guān)系(共22小題)
6.(2023?普陀區(qū)校級(jí)模擬)定義符號(hào)函數(shù),則方程的解集為 .
【分析】由,可得x∈(﹣∞,0)∪(0,+∞),按照分段函數(shù)分類討論即可.
【解答】解:由方程,可得x∈(﹣∞,0)∪(0,+∞),
當(dāng)x>0時(shí),原式等價(jià)于2lg2x+0=1,lg2x=,x==;
當(dāng)x<0時(shí),原式等價(jià)于0+2×2x=1,即2x+1=1,x+1=0,x=﹣1,
故答案為:{﹣1,}.
【點(diǎn)評(píng)】本題屬于新概念題,考查了對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)及分類討論思想,屬于基礎(chǔ)題.
7.(2023?敘州區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=|x﹣m|.
(1)當(dāng)m=2時(shí),解不等式;
(2)若函數(shù)有三個(gè)不等實(shí)根,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【分析】(1)利用零點(diǎn)分段法解絕對(duì)值不等式;
(2)函數(shù)有三個(gè)不等實(shí)根轉(zhuǎn)化為x|x﹣m|=1有三個(gè)實(shí)根,分m=0,m>0及m<0三種情況討論即可求出實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【解答】解:(1)當(dāng)m=2時(shí),,
即.
當(dāng)x≤1時(shí),,即,此式恒成立,故x≤1;
當(dāng)1<x<2時(shí),,即,解得;
當(dāng)x≥2時(shí),,即,此式不成立,不等式無(wú)解.
綜上,原不等式的解集是.
(2)由,可得x|x﹣m|=1,顯然當(dāng)x=0時(shí),等式不成立,
令.
①當(dāng)m=0時(shí),g(x)在定義域內(nèi)單調(diào)遞增,不符合題意,舍去.
②當(dāng)m>0時(shí),g(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在[m,+∞)上單調(diào)遞增,且g(m)=0,
則只需滿足,解得m>2或m<﹣2,故m>2.
③當(dāng)m<0時(shí),g(x)在(﹣∞,m]上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,且g(m)=0,
故不可能有三個(gè)實(shí)數(shù)根.
綜上所述,實(shí)數(shù)m的取值范圍為(2,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了含絕對(duì)值不等式的解法、轉(zhuǎn)化思想、分類討論思想,屬于基礎(chǔ)題.
8.(2023?甲卷)函數(shù)y=f(x)的圖象由y=cs(2x+)的圖象向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度得到,則y=f(x)的圖象與直線y=x﹣的交點(diǎn)個(gè)數(shù)為( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】利用三角函數(shù)的圖象變換,求解函數(shù)的解析式,然后判斷兩個(gè)函數(shù)的圖象交點(diǎn)個(gè)數(shù)即可.
【解答】解:y=cs(2x+)的圖象向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度得到f(x)=cs(2x+)=﹣sin2x,
在同一個(gè)坐標(biāo)系中畫出兩個(gè)函數(shù)的圖象,如圖:
y=f(x)的圖象與直線y=x﹣的交點(diǎn)個(gè)數(shù)為:3.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查三角函數(shù)的圖象的變換,函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)的求法,考查分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,是中檔題.
9.(2023?武侯區(qū)校級(jí)模擬)函數(shù)f(x)=ex﹣1﹣sin(11x)在[0,+∞)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】令f(x)=0,可得ex﹣1=sin(11x),作出y=ex﹣1,y=sin(11x)的圖象,結(jié)合圖象即可得解.
【解答】解:令f(x)=0,可得ex﹣1=sin(11x),
作出函數(shù)y=ex﹣1,y=sin(11x)的大致圖象如下圖所示,
由于,且,
結(jié)合圖象可知,函數(shù)y=ex﹣1與函數(shù)y=sin(11x)的圖象在[0,+∞)上有2個(gè)交點(diǎn),
即函數(shù)f(x)在[0,+∞)上有2個(gè)零點(diǎn).
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,屬于中檔題.
10.(2023?西寧二模)函數(shù)的所有零點(diǎn)之和為( )
A.4B.5C.6D.7
【分析】令f(x)=0兩個(gè)解為零點(diǎn),將零點(diǎn)問(wèn)題轉(zhuǎn)換成,h(x)=|x﹣1|兩個(gè)函數(shù)的交點(diǎn)問(wèn)題,作圖即可求出零點(diǎn),且g(x)和h(x)的圖象關(guān)于x=1對(duì)稱,零點(diǎn)也關(guān)于x=1對(duì)稱,即可求出所有零點(diǎn)之和.
【解答】解:令f(x)=0,得,解得x=﹣3或x=5,即為零點(diǎn),
令,h(x)=|x﹣1|,
g(x)的周期,對(duì)稱軸x=1+4k,k∈Z,且h(x)的對(duì)稱軸x=1,
做出和h(x)=|x﹣1|的圖象如圖所示:
顯然,f(x)在(0,1)和(1,2)上各存在一個(gè)零點(diǎn),
∵,h(4)=3>g(4)=0,在(4,5)上兩函數(shù)必存在一個(gè)交點(diǎn),
∴f(x)在(4,5]上有兩個(gè)零點(diǎn),同理f(x)在[﹣3,﹣2)上存在兩個(gè)零點(diǎn),
所以f(x)在[﹣3,5]上存在6個(gè)零點(diǎn),
因?yàn)間(x)和h(x)關(guān)于x=1對(duì)稱,則f(x)零點(diǎn)關(guān)于x=1對(duì)稱,
所以f(x)的所有零點(diǎn)之和為6×1=6.
故選:C.
【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,考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
11.(2023?豐臺(tái)區(qū)校級(jí)三模)設(shè)函數(shù)f(x)=Asinωxcsωx+cs2ωx(A>0,ω>0),從條件①、條件②、條件③這三個(gè)條件中選擇兩個(gè)作為已知,使得f(x)存在.
(1)求函數(shù)f(x)的解析式;
(2)當(dāng),若函數(shù)g(x)=f(x)﹣m恰有兩個(gè)零點(diǎn),求m的取值范圍.
條件①:f(x)=f(﹣x);
條件②:f(x)的最小值為;
條件③:f(x)的圖象的相鄰兩個(gè)對(duì)稱中心之間的距離為.
【分析】(1)由正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的奇偶性可排除條件①,先利用輔助角公式化簡(jiǎn)f(x),再根據(jù)正弦函數(shù)的圖象和性質(zhì)即可求解;
(2)根據(jù)x的取值范圍的取值范圍,再求出函數(shù)在上的單調(diào)性,依題意y=f(x)與y=m在上有兩個(gè)交點(diǎn),即可求出參數(shù)的取值范圍.
【解答】解:(1)若選擇條件①,
因?yàn)椋?br>所以,
由f(x)=f(﹣x)可得Asin2ωx=0對(duì)x∈R恒成立,與A>0,ω>0矛盾,
所以選擇條件②③,
由題意可得,
其中,,
因?yàn)閒(x)的最小值為,所以,解得,
所以,設(shè),則,
由f(x)的圖象的相鄰兩個(gè)對(duì)稱中心之間的距離為,可得,
所以,解得ω=1,
所以;
(2)當(dāng)時(shí),,
令,解得,所以f(x)在上單調(diào)遞增,
且,則,
令,解得,所以f(x)在上單調(diào)遞減,
且,則,
因?yàn)楹瘮?shù)g(x)=f(x)﹣m恰有兩個(gè)零點(diǎn),所以y=f(x)與y=m在上有兩個(gè)交點(diǎn),
所以,即實(shí)數(shù)m的取值范圍為.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)的性質(zhì)在函數(shù)解析式求解中的應(yīng)用,還考查了由函數(shù)零點(diǎn)求解參數(shù)的范圍,屬于中檔題.
12.(2023?乙卷)函數(shù)f(x)=x3+ax+2存在3個(gè)零點(diǎn),則a的取值范圍是( )
A.(﹣∞,﹣2)B.(﹣∞,﹣3)C.(﹣4,﹣1)D.(﹣3,0)
【分析】求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),f(x)存在3個(gè)零點(diǎn),等價(jià)為f′(x)=0有兩個(gè)不同的根,且極大值大于0極小值小于0,求函數(shù)的極值,建立不等式關(guān)系即可.
【解答】解:f′(x)=3x2+a,
若函數(shù)f(x)=x3+ax+2存在3個(gè)零點(diǎn),
則f′(x)=3x2+a=0,有兩個(gè)不同的根,且極大值大于0極小值小于0,
即判別式Δ=0﹣12a>0,得a<0,
由f′(x)>0得x>或x<﹣,此時(shí)f(x)單調(diào)遞增,
由f′(x)<0得﹣<x<,此時(shí)f(x)單調(diào)遞減,
即當(dāng)x=﹣時(shí),函數(shù)f(x)取得極大值,當(dāng)x=時(shí),f(x)取得極小值,
則f(﹣)>0,f()<0,
即﹣(﹣+a)+2>0,且(﹣+a)+2<0,
即﹣×+2>0,①,且×+2<0,②,
則①恒成立,
由×+2<0,2<﹣×,
平方得4<﹣×,即a3<﹣27,
則a<﹣3,綜上a<﹣3,
即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(﹣∞,﹣3).
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的應(yīng)用,求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),轉(zhuǎn)化為函數(shù)極值與0的關(guān)系是解決本題的關(guān)鍵,是中檔題.
13.(2023?大武口區(qū)校級(jí)四模)已知函數(shù)f(x)=,若方程f(x)=a(x+3)有四個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.(﹣∞,4﹣2)B.(4﹣2,4+2)
C.(0,4﹣2]D.(0,4﹣2)
【分析】y=a(x+3)恒過(guò)點(diǎn)(﹣3,0),結(jié)合函數(shù)圖象,先得到a≥0,然后轉(zhuǎn)化為x2+(a+2)x+3a=0在x∈(﹣2,0)時(shí)有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,進(jìn)而得到a的范圍.
【解答】解:設(shè)y=a(x+3),該直線恒過(guò)點(diǎn)(﹣3,0),如圖,
結(jié)合函數(shù)圖象,可知若方程f(x)=a(x+3)有四個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則a≥0,
又直線y=a(x+3)與曲線y=﹣x2﹣2x在x∈(﹣2,0)時(shí)有兩個(gè)不同的公共點(diǎn),
所以x2+(a+2)x+3a=0在x∈(﹣2,0)時(shí)有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,
令g(x)=x2+(a+2)x+3a,則,
解得.
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的零點(diǎn)問(wèn)題,考查了二次函數(shù)根的分布問(wèn)題,屬于中檔題.
14.(2023?臺(tái)江區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=xlnx﹣x+|x﹣a|,若f(x)有且僅有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為( )
A.B.C.D.
【分析】由已知可得y=|x﹣a|與y=x﹣xlnx存在兩個(gè)交點(diǎn),進(jìn)而可求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【解答】解:由f(x)=0可知|x﹣a|=x﹣xlnx,即y=|x﹣a|與y=x﹣xlnx存在兩個(gè)交點(diǎn),
令g(x)=x﹣xlnx,則g'(x)=﹣lnx,令g′(x)=1,解得,
則g(x)在 處的切線方程為,令g′(x)=﹣1,解得x=e,
則g(x)在x=e處的切線方程為y=﹣x+e,且這兩條切線在x軸上的截距分別為﹣,e,
∴實(shí)數(shù)a的取值范圍為 .
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程的根,考要導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,屬中檔題.
15.(2023?新吳區(qū)校級(jí)模擬)從古至今,中國(guó)人一直追求著對(duì)稱美學(xué).世界上現(xiàn)存規(guī)模最大、保存最為完整的木質(zhì)結(jié)構(gòu)——故宮:金黃的宮殿,朱紅的城墻,漢白玉的階,琉璃瓦的頂……沿著一條子午線對(duì)稱分布,壯美有序,和諧莊嚴(yán),映祇著藍(lán)天白云,宛如東方仙境.再往遠(yuǎn)眺,一線貫穿的對(duì)稱風(fēng)格,撐起了整座北京城.某建筑物的外形輪廓部分可用函數(shù)f(x)=+的圖像來(lái)刻畫,滿足關(guān)于x的方程f(x)=b恰有三個(gè)不同的實(shí)數(shù)根x1,x2,x3,且x1<x2<x3=b(其中a,b∈(0,+∞)),則b的值為( )
A.﹣B.C.D.
【分析】先確定函數(shù)f(x)的對(duì)稱性,然后根據(jù)函數(shù)的對(duì)稱性確定根,從而列出關(guān)于a,b的方程組,解方程組即可求解.
【解答】解:因?yàn)閒(x+2a)=+=+=f(﹣x),
所以關(guān)于x=a對(duì)稱,
所以f(x)=b的根應(yīng)成對(duì)出現(xiàn),
又因?yàn)閤的方程f(x)=b恰有三個(gè)不同的實(shí)數(shù)根x1,x2,x3,且x1<x2<x3=b,
所以該方程f(x)=b的一個(gè)根是a,得x1=2a﹣b,x2=a,x3=b,
所以,由f(a)=2=b,得b2=4a,
當(dāng)b﹣2a≥0,即0<b≤2時(shí),
f(b)=+=b,①則﹣===﹣,②
由①﹣②可求出b=,所以a=;
當(dāng)b﹣2a<0,即b>2時(shí),f(b)=+=b,③
﹣===﹣2,
由③﹣④得方程組無(wú)實(shí)數(shù)解;
綜上,方程組的解為a=,b=,
所以b﹣a=﹣=.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的對(duì)稱性、函數(shù)的零點(diǎn)及分類討論,屬于中檔題.
16.(2023?浙江二模)已知函數(shù)f(x)=|x﹣a|ex,則f(f(x))=a至多有 7 個(gè)實(shí)數(shù)解.
【分析】分類討論x,a的大小關(guān)系脫掉絕對(duì)值符號(hào),求導(dǎo),判斷函數(shù)單調(diào)性,進(jìn)而作出函數(shù)的大致圖象,設(shè)t=f(x),則f(f(x))=a即f(t)=a,從而將f(f(x))=a的解的個(gè)數(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化函數(shù)圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題,數(shù)形結(jié)合,即可求得答案.
【解答】解:由f(x)=|x﹣a|ex可得f(x)≥0,由f(f(x))=a知a≥0,f(0)=a,
當(dāng)x≤a時(shí),f(x)=(a﹣x)ex,f′(x)=(a﹣x﹣1)ex,
當(dāng)x≤a﹣1時(shí),f′(x)≥0,f(x)在(﹣∞,a﹣1]單調(diào)遞增,
當(dāng)a﹣1<x≤a時(shí),f′(x)<0,f(x)在(a﹣1,a]單調(diào)遞減,
當(dāng)x>a時(shí),f(x)=(x﹣a)ex,f′(x)=(x﹣a+1)ex>0,f(x)在(a,+∞)單調(diào)遞增,
則可作出函數(shù)f(x)=|x﹣a|ex的大致圖像如圖:
三個(gè)圖分別對(duì)應(yīng)a=1,a<1,a>1時(shí)的情況,
設(shè)t=f(x),則f(f(x))=a即f(t)=a,
則f(t)=a的解的個(gè)數(shù)問(wèn)題即為y=f(t),y=a的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題,
結(jié)合f(x)=|x﹣a|ex的圖象可知y=f(t),y=a的交點(diǎn)個(gè)數(shù)最多是3個(gè),
即為圖2個(gè)和圖3所示情況,
不妨設(shè)交點(diǎn)橫坐標(biāo)為t1,t2,t3,t1<t2<t3,當(dāng)如圖2所示時(shí),t1<0,t2=0,t3>0,
此時(shí)t1=f(x)無(wú)解,t2=f(x)有1個(gè)解,t3=f(x)最多有3個(gè)解,
故此時(shí)最多有4個(gè)解;
當(dāng)如第3個(gè)圖所示時(shí),t1=0,0<t2<a,t3>a,
此時(shí)t1=f(x)有一個(gè)解,t2=f(x)最多有3個(gè)解,t3=f(x)最多有3個(gè)解,
故此時(shí)最多有7個(gè)解;
故答案為:7.
【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,考查了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.
17.(2023?浙江模擬)若函數(shù)f(x)=ax2﹣b(a,b∈R)與函數(shù)g(x)=x+的圖象恰有三個(gè)不同的交點(diǎn),其中交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列,則a的取值范圍為 (﹣,0)或(0,) .
【分析】把兩個(gè)函數(shù)圖象有三個(gè)交點(diǎn)轉(zhuǎn)化為三次方程有三個(gè)根的問(wèn)題,設(shè)出三個(gè)根,利用恒等式建立關(guān)系 并求解作答.
【解答】解:依題意,方程,即ax3﹣x2﹣bx﹣1=0有三個(gè)不等實(shí)根,
設(shè)兩個(gè)函數(shù)圖象的三個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo),即方程的三個(gè)根為x1=m﹣d,x2=m,x3=m+d(d≠0),
于是aa3﹣x﹣bx﹣1=a[x﹣(m﹣d)](x﹣m)[x﹣(m+d)],
整理得,
因此,則=(﹣d2),即有,解得﹣<a<0或0<a<,
所以a的取值范圍為(﹣,0)或(0,).
故答案為:(﹣,0)或(0,).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)的零點(diǎn)與方程的根,考查運(yùn)算求解能力,屬中檔題.
18.(2023?市中區(qū)校級(jí)模擬)已知f(x)是定義域?yàn)镽的函數(shù),f(2x+20)為奇函數(shù),f(2x+21)為偶函數(shù),當(dāng)﹣1≤x<0時(shí),f(x)=﹣.若y=f(x)﹣a(x+6)(a>0)有5個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為 (,)
【分析】由f(2x+20)為奇函數(shù)可得f(x)的圖像關(guān)于點(diǎn)(20,0)對(duì)稱,由f(2x+21)為偶函數(shù)可得f(x)的圖像關(guān)于直線x=21對(duì)稱,從而可得4為f(x)的周期.再結(jié)合圖像即可求解.
【解答】解:由f(2x+20)為奇函數(shù),得f(﹣2x+20)=﹣f(2x+20),則f(20﹣2x)+f(20+2x)=0,所以f(x)的圖像關(guān)于點(diǎn)(20,0)對(duì)稱,
則f(40﹣x)=﹣f(x),
由f(2x+21)為偶函數(shù),得f(﹣2x+21)=f(2x+21),
則f(x)的圖像關(guān)于直線x=21對(duì)稱,則f(42﹣x)=f(x).
因?yàn)椹乫(x)=f(40﹣x)=f[42﹣(x+2)]=f(x+2),所以f(x+2)=﹣f(x),
所以f(x+4)=﹣f(x+2)=f(x),則4為f(x)的周期,
由函數(shù)的周期性可知,f(x)的圖像關(guān)于點(diǎn)(0,0)對(duì)稱,關(guān)于直線x=1對(duì)稱,
因?yàn)楫?dāng)﹣1≤x<0時(shí),f(x)=﹣,所以當(dāng)0<x≤1時(shí),f(x)=,
對(duì)y=兩邊平方,整理可得(x﹣1)2+y2=1(y≥0),
故該函數(shù)的圖像為圓心(1,0),半徑為1的半圓,
若y=f(x)﹣a(x+6)(a>0)有5個(gè)零點(diǎn),只需曲線y=f(x)與直線y=a(x+6)(a>0)有5個(gè)交點(diǎn),
在同一坐標(biāo)系中作出函數(shù)y=f(x)與直線y=a(x+6)(a>0),如圖:
當(dāng)直線y=a(x+6)(a>0)與半圓 (x+3)2+y2=1(y≥0)相切時(shí),=1,解得a=;
當(dāng)直線y=a(x+6)(a>0)與半圓 (x﹣1)2+y2=1(y≥0)相切時(shí),=1,解得a=;
結(jié)合圖形可知<a<,
故答案為:(,).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了抽象函數(shù)的奇偶性、對(duì)稱性,也考查了轉(zhuǎn)化思想、數(shù)形結(jié)合思想,屬于中檔題.
19.(2023?沙河口區(qū)校級(jí)一模)已知函數(shù)(ω>0,|φ|<π),其圖像的一條對(duì)稱軸與相鄰對(duì)稱中心的橫坐標(biāo)相差,_____,從以下兩個(gè)條件中任選一個(gè)補(bǔ)充在空白橫線中.
①函數(shù)f(x)的圖像向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度后得到的圖像關(guān)于y軸對(duì)稱且f(0)<0;
②函數(shù)f(x)的圖像的一個(gè)對(duì)稱中心為且.
(1)求函數(shù)f(x)的解析式;
(2)若關(guān)于x的方程有實(shí)根,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【分析】(1)根據(jù)題意,由三角恒等變換化簡(jiǎn),然后由條件可得ω,根據(jù)正弦型函數(shù)的性質(zhì)結(jié)合條件即可求得φ;
(2)根據(jù)題意,將方程根問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)交點(diǎn)問(wèn)題,再結(jié)合換元法求得 的值域,即可得到結(jié)果.
【解答】解:(1)因?yàn)?br>=2sinωxcsφ+2sinφ﹣2(1﹣csωx)sinφ
=2sinωxcsφ+2csωxsinφ=2sin(ωx+φ),
又其圖像的一條對(duì)稱軸與相鄰對(duì)稱中心的橫坐標(biāo)相差,
所以,即T=π,所以ω=2,即f(x)=2sin(2x+φ),
若選①,則函數(shù)向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度后為,
又其為偶函數(shù),所以,即,
又因?yàn)閨φ|<π,且f(0)<0,所以,所以;
若選②,因?yàn)楹瘮?shù)f(x)的圖像的一個(gè)對(duì)稱中心為,
則,即,所以,
又因?yàn)閨φ|<π,且,所以,所以,
故無(wú)論選①還是選②,都有
(2)因?yàn)?br>=
=,令,則t∈[﹣1,1],
即y=2t2+2t+1,t∈[﹣1,1],則
則方程有實(shí)根,
即與y2=2m有交點(diǎn),
所以,則
【點(diǎn)評(píng)】本題考查三角函數(shù)的性質(zhì),化歸轉(zhuǎn)化思想,屬中檔題.
20.(2022?東城區(qū)校級(jí)三模)已知函數(shù)f(x)=ex﹣ax﹣1.
(Ⅰ)求曲線y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程;
(Ⅱ)求函數(shù)f(x)的極值;
(Ⅲ)當(dāng)0<a<e時(shí),設(shè)函數(shù)﹣4,x∈(0,π),判斷g(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù),并證明你的結(jié)論.
【分析】(Ⅰ)對(duì)函數(shù)f(x)求導(dǎo),求出f′(0)及f(0),利用點(diǎn)斜式得答案;
(Ⅱ)分a≤0及a>0判斷函數(shù)f(x)的單調(diào)性,進(jìn)而得到極值情況;
(Ⅲ)當(dāng)x∈(0,π)時(shí),令g(x)=0,可得ex﹣ax﹣1﹣4sinx=0,令h(x)=ex﹣ax﹣1﹣4sinx,x∈(0,π),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)h(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)即可得出結(jié)論.
【解答】解:(Ⅰ)f′(x)=ex﹣a,則f′(0)=1﹣a,
又f(0)=0,則所求切線方程為y=(1﹣a)x;
(Ⅱ)當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)=ex﹣a>0,函數(shù)f(x)在R上單調(diào)遞增,無(wú)極值;
當(dāng)a>0時(shí),令f′(x)=ex﹣a=0,解得x=lna,易知當(dāng)x∈(﹣∞,lna)時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減,當(dāng)x∈(lna,+∞)時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
∴f(x)的極小值為f(lna)=a﹣alna﹣1,無(wú)極大值;
綜上所述,當(dāng)a≤0時(shí),函數(shù)f(x)無(wú)極值;當(dāng)a>0時(shí),函數(shù)f(x)有極小值a﹣alna﹣1,無(wú)極大值;
(Ⅲ)g(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn),證明如下:
當(dāng)x∈(0,π)時(shí),令,則ex﹣ax﹣1﹣4sinx=0,
令h(x)=ex﹣ax﹣1﹣4sinx,x∈(0,π),則h′(x)=ex﹣a﹣4csx,令φ(x)=h′(x),則φ′(x)=ex+4sinx>0在(0,π)上恒成立,
∴φ(x)=h′(x)在(0,π)上為增函數(shù),
由0<a<e可知,h′(0)=﹣3﹣a<0,h′(π)=eπ+4﹣a>0,
∴h′(x)在(0,π)上存在唯一零點(diǎn)x0,且當(dāng)x∈(0,x0)時(shí),h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減,當(dāng)x∈(x0,π)時(shí),h′(x)>0,h(x)單調(diào)遞增,
又,而h(x)在(x0,π)上單調(diào)遞增,
∴h(x)在(x0,π)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn);
當(dāng)x∈(0,x0)時(shí),h(x)<h(0)=0,h(x)無(wú)零點(diǎn);
所以,h(x)在(0,π)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn),所以,g(x)在(0,π)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn).
【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,極值及零點(diǎn),考查邏輯推理能力及運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
21.(2023?皇姑區(qū)校級(jí)模擬)已知定義域?yàn)镽的偶函數(shù)f(x)滿足f(1﹣2x)=f(1+2x),且當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)=x,若將方程f(x)=lgn+1|x|(n∈N*)實(shí)數(shù)解的個(gè)數(shù)記為an,則= .
【分析】由條件分析得函數(shù)的周期性,結(jié)合對(duì)稱性作出草圖,分析兩函數(shù)的交點(diǎn)個(gè)數(shù),得出數(shù)列通項(xiàng),裂項(xiàng)相消求和即可.
【解答】解:因?yàn)槎x域?yàn)镽的偶函數(shù)f(x)滿足f(1﹣2x)=f(1+2x),
所以f(﹣x)=f(x),f(1﹣x)=f(1+x),所以f(﹣x)=f(x+2)=f(x),
所以函數(shù)f(x)是以2為周期得周期函數(shù),
方程f(x)=lgn+1|x|(n∈N*)的實(shí)數(shù)解個(gè)數(shù),
即函數(shù)y=f(x),y=lgn+1|x|(n∈N*)的交點(diǎn)個(gè)數(shù),
不難發(fā)現(xiàn)y=lgn+1|x|(n∈N*)也是偶函數(shù),
所以兩函數(shù)的交點(diǎn)是關(guān)于縱軸對(duì)稱的,
這里只分析x>0的情況.
結(jié)合條件作出兩函數(shù)簡(jiǎn)要圖象如下:
當(dāng)n=1時(shí),
此時(shí)有兩個(gè)交點(diǎn),即a1=2,
當(dāng)n=2時(shí),
此時(shí)有4個(gè)交點(diǎn),即a2=4,
當(dāng)n=3時(shí),
此時(shí)有6個(gè)交點(diǎn),即a3=6,以此類推,可知an=2n,
故=(﹣),
所以=(1﹣)=.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了抽象函數(shù)的奇偶性、周期性、函數(shù)與方程思想,也考查了數(shù)形結(jié)合思想,裂項(xiàng)相消求和,屬于中檔題.
22.(2022?上杭縣校級(jí)模擬)已知函數(shù)f(x)=sinx﹣xcsx.
(1)證明:當(dāng)x∈(0,π)時(shí),f(x)>0;
(2)記函數(shù)g(x)=f(x)﹣x,判斷g(x)在區(qū)間(﹣2π,2π)上零點(diǎn)的個(gè)數(shù).
【分析】(1)求導(dǎo)后可知f(x)在(0,π)上單調(diào)遞增,由f(x)>f(0)=0可得結(jié)論;
(2)由g(π)=0可知x=π是g(x)的一個(gè)零點(diǎn);分別在x∈(,π)和x∈(π,2π)的情況下,結(jié)合零點(diǎn)存在定理判斷導(dǎo)函數(shù)的正負(fù),從而得到g(x)的單調(diào)性,確定區(qū)間內(nèi)零點(diǎn)個(gè)數(shù),得到g(x)在(0,2π)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù);根據(jù)奇函數(shù)性質(zhì)可得最終結(jié)果.
【解答】解:(1)證明:由題意得:f′(x)=xsinx;
當(dāng)x∈(0,π)時(shí),sinx>0,
∴f′(x)>0,
∴f(x)在(0,π)上單調(diào)遞增,
∴f(x)>f(0)=0;
(2)因?yàn)間(x)=sinx﹣xcsx﹣x,g'(x)=xsinx﹣1,
∵g(π)=sinπ﹣πcsπ﹣π=0,
∴x=π是g(x)的一個(gè)零點(diǎn);
①當(dāng)x∈(0,]時(shí),設(shè)h(x)=sinx﹣x,則h′(x)=csx﹣1<0,
∴h(x)在(0,]上單調(diào)遞減,
∴h(x)<h(0)=0,
又﹣xcsx<0,
∴g(x)<0,
即g(x)在(0,]上無(wú)零點(diǎn);
②當(dāng)x∈(,π)時(shí),g″(x)=sinx+xcsx,g′″(x)=2csx﹣xsinx<0,
∴g″(x)在(,π)上單調(diào)遞減,
又g″()=1>0,g″(π)=﹣π<0,
∴?x0∈(,π),使得g″(x0)=0,
當(dāng)x∈(,x0)時(shí),g″(x)>0;當(dāng)x∈(x0,π)時(shí),g″(x)<0;
∴g′(x)在(,x0)上單調(diào)遞增,在(x0,π)上單調(diào)遞減;
∵g′(x0)>g'()=﹣1>0,g′(π)=﹣1<0,
∴g′(x)在(,π)上存在唯一零點(diǎn)x1,
當(dāng)x∈(,x1)時(shí),g′(x)>0;當(dāng)x∈(x1,π)時(shí),g′(x)<0;
∴g(x)在(,x1)上單調(diào)遞增,在(x1,π)上單調(diào)遞減,
∵g(x1)>g(π)=0,g()=1﹣<0,
∴g(x)在(,π)有唯一零點(diǎn);
③當(dāng)x∈(π,2π)時(shí),sinx<0,
∴g′(x)<0,∴g(x)在(π,2π)上單調(diào)遞減,
∴g(x)<g(π)=0,
∴g(x)在(π,2π)上無(wú)零點(diǎn);
綜上所述:g(x)在(0,2π)上有兩個(gè)零點(diǎn);
∵g(﹣x)=﹣sinx+xcsx+x=﹣g(x),
∴g(x)為奇函數(shù),圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,
∴g(x)在(﹣2π,0)上有兩個(gè)零點(diǎn);
又g(0)=0,
∴g(x)在(﹣2π,2π)上共有5個(gè)零點(diǎn).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的問(wèn)題,解題基本思路是能夠根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的形式,對(duì)所給區(qū)間進(jìn)行分段,通過(guò)說(shuō)明導(dǎo)函數(shù)在每段區(qū)間內(nèi)的符號(hào),得到原函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)存在定理確定零點(diǎn)個(gè)數(shù),屬于難題.
23.(2022?日照二模)已知函數(shù),其中a>0.
(1)當(dāng)a=1時(shí),求f(x)的最小值;
(2)討論方程根的個(gè)數(shù).
【分析】(1)根據(jù)已知條件去掉絕對(duì)值,再利導(dǎo)數(shù)法求函數(shù)的最值即可求解;
(2)根據(jù)已知條件及對(duì)數(shù)恒等式,利用導(dǎo)數(shù)法求出函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)而得出自變量的關(guān)系,再結(jié)合方程的根轉(zhuǎn)化為函數(shù)與函數(shù)的交點(diǎn)即可求解.
【解答】解析:(1)a=1時(shí),.
①0<x<1時(shí),,
,
顯然此時(shí)f'(x)<0,即f(x)在0<x<1時(shí)單調(diào)遞減;
②x>1時(shí),
.
顯然此時(shí)f'(x)>0,即f(x)在x>1時(shí)單調(diào)遞增;
故f(x)的最小值是f(1)=2.
(2)由題意可得,x>0,
則,
即.
所以f(ex)=f(ax).
0<x<1時(shí),;
x>1時(shí),;
所以,f(x)在(0,1)上遞減;在(1,+∞)上遞增.
又因?yàn)?,所以f(ex)=f(ax),當(dāng)且僅當(dāng)ex=ax或.
又ex>1,故ex=ax和不可能同時(shí)成立.
所以方程根的個(gè)數(shù)是
兩函數(shù)s(x)=ex﹣ax和的零點(diǎn)個(gè)數(shù)之和,其中x>0.
當(dāng)s(x)=0時(shí),函數(shù)s(x)=ex﹣ax的零點(diǎn)個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為直線y=a與函數(shù)圖像的交點(diǎn)個(gè)數(shù),
,
易知0<x<1時(shí),h(x)單調(diào)遞減,x>1時(shí),h(x)單調(diào)遞增;
所以h(x)在x=1處取得最小值為e,
所以0<a<e時(shí),直線y=a與函數(shù)h(x)圖像無(wú)交點(diǎn),函數(shù)s(x)無(wú)零點(diǎn);
當(dāng)a=e時(shí),直線y=a與函數(shù)h(x)圖像有一個(gè)交點(diǎn),函數(shù)s(x)有一個(gè)零點(diǎn);
當(dāng)a>e時(shí),直線y=a與函數(shù)h(x)圖像有2個(gè)交點(diǎn)函數(shù),s(x)有兩個(gè)零點(diǎn).
同理:函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化為直線與函數(shù)y=xex圖像交點(diǎn)個(gè)數(shù),
易知,函數(shù)y=xex單調(diào)遞增,且在x=0處的值為0,
所以a>0時(shí),t(x)在(0,+∞)上必有一個(gè)零點(diǎn).
綜上所述,0<a<e時(shí),方程有一個(gè)根;a=e時(shí),方程有二個(gè)根;a>e時(shí),方程有三個(gè)根.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用、轉(zhuǎn)化思想、分類討論思想,屬于難題.
24.(2022?香坊區(qū)校級(jí)一模)已知f(x)=lnx,.
(1)證明:函數(shù)h(x)=f(x)﹣g(x)在(0,+∞)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn);
(2)若函數(shù)F(x)=λf(x)﹣g(x)在(0,+∞)上有3個(gè)不同零點(diǎn),求實(shí)數(shù)λ的取值范圍.
【分析】(1)首先求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即可得到函數(shù)的單調(diào)性,再根據(jù)h(1),即可得證;
(2)令F(x)=λlnx﹣x+(x>0),求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),令﹣x2+λx﹣1=0,則Δ=λ2﹣4,分﹣2≤λ≤2、λ<﹣2與λ>2三種情況討論,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,即可得解.
【解答】解:(1)證明:因?yàn)椋?br>∴h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,
且h(1)=0,
∴h(x)在(0,+∞)有且僅有一個(gè)零點(diǎn);
(2)
令,
①當(dāng)Δ=λ2﹣4≤0,即﹣2≤λ≤2時(shí),
此時(shí)F(x)在(0,+∞)單調(diào)遞減,至多有一零點(diǎn),﹣2≤λ≤2舍.
②當(dāng)λ<﹣2時(shí),,
此時(shí)F(x)在(0,+∞)單調(diào)遞減,至多有一零點(diǎn),λ<﹣2舍.
③當(dāng)λ>2時(shí),Δ=λ2﹣4>0,
不妨設(shè)﹣x2+λx﹣1=0兩根分別為,,
由韋達(dá)定理知0<x1<1<x2
所以F(x)在(0,x1)上單調(diào)遞減,在(x1,x2)上單調(diào)遞增,在(x2,+∞)上單調(diào)遞減,
1°因?yàn)镕(1)=0,所以此時(shí)F(x)在(x1,x2)上有一個(gè)零點(diǎn),
由lnx<x(x>0)可得,;
2°當(dāng)0<x<1時(shí),,
令,得且F(x3)>0,F(xiàn)(x1)<0,
所以此時(shí)F(x)在(0,x1)上有一個(gè)零點(diǎn);
3°當(dāng)x>1時(shí),,
令,得且F(x4)<0,F(xiàn)(x2)>0,
所以此時(shí)F(x)在(x2,+∞)上有一個(gè)零點(diǎn).
綜上若F(x)=λf(x)﹣g(x)在(0,+∞)上有3個(gè)零點(diǎn)則λ>2.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)的零點(diǎn)、導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用、分類討論思想,綜合性較強(qiáng),屬于難題.
25.(2022?開福區(qū)校級(jí)一模)已知函數(shù)f(x)=(x+b)(ex﹣a)(b>0)在(﹣1,f(﹣1))處的切線l方程為(e﹣1)x+ey+e﹣1=0.
(1)求a,b,并證明函數(shù)y=f(x)的圖象總在切線l的上方(除切點(diǎn)外);
(2)若方程f(x)=m有兩個(gè)實(shí)數(shù)根x1,x2,且x1<x2,證明:.
【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),依題意可得f(﹣1)=0,,即可解得a、b,從而得到f(x)=(x+1)(ex﹣1),設(shè)f(x)在(﹣1,0)處的切線l方程為y=h(x),令F(x)=f(x)﹣h(x),利用導(dǎo)數(shù)說(shuō)明函數(shù)的單調(diào)性,即可得證;
(2)由(1)知f(x1)≥h(x1),設(shè)h(x)=m的根為x'1,則,即可得到x1′≤x1,再設(shè)y=f(x)在(0,0)處的切線方程為y=t(x),令T(x)=f(x)﹣t(x),利用導(dǎo)數(shù)說(shuō)明函數(shù)的單調(diào)性,即可得到f(x2)≥t(x2).設(shè)t(x)=m的根為x2′,則x2′=m,再說(shuō)明x'2≥x2,即可得證.
【解答】解:(1)由題意f(﹣1)=0,所以,
又f'(x)=(x+b+1)ex﹣a,所以,
若,則b=2﹣e<0,與b>0予盾,故a=1,b=1.
∴f(x)=(x+1)(ex﹣1),f(0)=0,f(﹣1)=0,
證明:設(shè)f(x)在(﹣1,0)處的切線l方程為,
令F(x)=f(x)﹣h(x),
即,
當(dāng)x≤﹣2時(shí),,
當(dāng)x>﹣2時(shí),設(shè),G'(x)=(x+3)ex>0,
故函數(shù)F'(x)在(﹣2,+∞)上單調(diào)遞增,又F'(﹣1)=0,
所以當(dāng)x∈(﹣2,﹣1)時(shí),F(xiàn)'(x)<0,當(dāng)x∈(﹣1,+∞)時(shí),F(xiàn)'(x)>0,
綜合得函數(shù)F(x)在區(qū)間(﹣∞,﹣1)上單調(diào)遞減,在區(qū)間(﹣1,+∞)上單調(diào)遞增,
故F(x)≥F(﹣1)=0,
即函數(shù)y=f(x)的圖象總在切線l的上方(除切點(diǎn)外);
(2)證明:由(1)知f(x1)≥h(x1),
設(shè)h(x)=m的根為x'1,則,
又函數(shù)h(x)單調(diào)遞減,故h(x'1)=f(x1)≥h(x1),故x'1≤x1,
設(shè)y=f(x)在(0,0)處的切線方程為y=t(x),易得t(x)=x.
令T(x)=f(x)﹣t(x)=(x+1)(ex﹣1)﹣x,T'(x)=(x+2)ex﹣2,
當(dāng)x≤﹣2時(shí),T'(x)=(x+2)ex﹣2≤﹣2<0,
當(dāng)x>﹣2時(shí),設(shè)H(x)=T'(x)=(x+2)ex﹣2,則H'(x)=(x+3)ex>0,
故函數(shù)T'(x)在(﹣2,+∞)上單調(diào)遞增,又T'(0)=0,
所以當(dāng)x∈(﹣2,0)時(shí),T'(x)<0,當(dāng)x∈(0,+∞)時(shí),T'(x)>0,
綜合得函數(shù)T(x)在區(qū)間(﹣∞,0)上單調(diào)遞減,在區(qū)間(0,+∞)上單調(diào)遞增,
所以T(x)≥T(0)=0,即f(x2)≥t(x2).
設(shè)t(x)=m的根為x'2,則x'2=m,
又函數(shù)t(x)單調(diào)遞增,故t(x'2)=f(x2)≥t(x2),
故x'2≥x2,又x'1≤x1,.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義及綜合運(yùn)用,也考查了學(xué)生的推理能力,屬于難題.
26.(2023?海淀區(qū)校級(jí)三模)已知f(x)=ax2﹣2x﹣bln|x﹣1|,給出以下命題:
①當(dāng)a=0時(shí),存在b>0,f(x)有兩個(gè)不同的零點(diǎn);
②當(dāng)a=0時(shí),存在b<0,f(x)有三個(gè)不同的零點(diǎn);
③當(dāng)a=1時(shí),對(duì)任意的b∈R,f(x)的圖象關(guān)于直線x=1對(duì)稱;
④當(dāng)a=1時(shí),對(duì)任意的b∈R,f(x)有且只有兩個(gè)零點(diǎn).
其中所有正確的命題序號(hào)是 ①②③ .
【分析】利用分類討論,以及利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性分別求解即可.
【解答】解:對(duì)于①,當(dāng)a=0時(shí),f(x)=﹣2x﹣bln|x﹣1|,則f(x)定義域?yàn)閧x|x≠1)
當(dāng)x<1時(shí),f(x)=﹣2x﹣bln(1﹣x),∴f′(x)=﹣2+=,
當(dāng)b>0時(shí),令f′(x)=0,解得:,
∴當(dāng)x∈(﹣∞,1﹣b)時(shí),f(x)<0;當(dāng) 時(shí),f(x)>0;
∴f(x)在(﹣∞,1﹣b)上單調(diào)遞減,在 上單調(diào)遞增;
f(x)min=f(1﹣b)=﹣2+b﹣bln(b),
令t(b)=﹣2+b﹣bln(b),則t′(b)=﹣ln(b),
當(dāng)b∈(0,2)時(shí),t′(b)>0;當(dāng)b∈(2,+∞)時(shí),t′(b)<0;
∴t(b)在(0,2)上單調(diào)遞增,在(2,+∞)上單調(diào)遞減;
∴t(b)≤t(2)=0,即當(dāng)b=2時(shí),f(0)=0,則f(x)在(﹣∞,1)上有唯一零點(diǎn)x=0,
當(dāng)b=2,x>1時(shí),f(x)=﹣2x﹣2ln(x﹣1),,
f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,f(+1)=4﹣>0,f(2)=﹣4<0,?x0∈(+1,2),
使得f(x)=0,∴f(x)在(1,+∞)有唯一零點(diǎn)x=x0;
則當(dāng)a=0,b=2時(shí),f(x)有兩個(gè)不同的零點(diǎn),①正確;
對(duì)于②,當(dāng)a=0時(shí),f(x)=﹣2x﹣bln|x﹣1|,則f(x)定義域?yàn)閧x|x≠1};
當(dāng)x<1時(shí),f(x)=﹣2x﹣bln(1﹣x),∴,
當(dāng)b<0時(shí),﹣2+b<﹣2,2x<2,∴f′(x)<0,
∴f(x)在(﹣∞,1)上單調(diào)遞減;又f(0)=0,∴f(x)在(﹣∞,1)上有唯一零點(diǎn)x=0,
當(dāng)x>1時(shí),f(x)=﹣2x﹣bln(x﹣1),∴;令f′(x)=0,解得:.
∴當(dāng) 時(shí),f′(x)>0;當(dāng) 時(shí),f(x)<0;
∴f(x)在 上單調(diào)遞增,在 上單調(diào)遞減;
f(x)=f(1﹣b)=﹣2+b﹣bln(﹣b),令,則,
∴當(dāng)b∈(﹣∞,﹣2)時(shí),Q'(b)<0;當(dāng)b∈(﹣2,0)時(shí),φ'(b)>0;
∴φ(b)在 (﹣∞,﹣2)上單調(diào)遞減,在(﹣2,0)上單調(diào)遞增;
不妨取b=﹣2e2,f(x)max=f(1+e2)=﹣2+2e2>0;
∴f(x)在(1,1+e2)上單調(diào)遞增,在(1+e2,+∞)上單調(diào)遞減;
又,f(1+e4)=﹣2e4﹣2+8e2=2e2(4﹣e2)﹣2<0,
∴?x1∈(,1+e2),,使得f(x1)=f(x2)=0,
即f(x)在 (1,+∞)上存在兩個(gè)不同零點(diǎn)x=x1和x=x2;
則當(dāng)a=0,b=﹣2e2 時(shí),f(x)有三個(gè)不同的零點(diǎn),②正確;
對(duì)于③,當(dāng)a=1時(shí),f(x)=x2﹣2x﹣bln|x﹣1|,
∴f(2﹣x)=(2﹣x)2﹣2(2﹣x)﹣bln|2﹣x﹣1|=x2﹣2x﹣bln|﹣x|=f(x),
二對(duì)于任意的b∈R,f(x)的圖象關(guān)于直線x=1對(duì)稱,③正確;
對(duì)于④,當(dāng)a=1時(shí),f(x)=x2﹣2x﹣bln|x﹣1|,則f(x)定義域?yàn)閧x1};
當(dāng)b≤0時(shí),若x>1,f(x)=x2﹣2x﹣bln(x﹣1),∴,
則f(x)>0恒成立,∴f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,又f(2)=0,
∴f(x)在 (1,+∞) 上有唯一零點(diǎn)x=2;
若x<1,f(x)=x2﹣2x﹣bln(1﹣x),f′(x)=2x﹣2+=;
則f(x)<0恒成立,∴f(x)在(﹣∞,1)上單調(diào)遞減,又f(0)=0,∴f(x)在(﹣∞,1)上有唯一零點(diǎn)x=0;
∴當(dāng)b≤0時(shí),f(x)有且僅有兩個(gè)零點(diǎn);當(dāng)b>0時(shí),
若x>1,f(x)=x2﹣2x﹣bln(x﹣1),,令f′(x)=0,
解得: (舍)或 ,
∴當(dāng)x∈(1,1+)時(shí),f′(x)<0,當(dāng)x∈(1+,+∞)時(shí),f′(x)>0,
當(dāng)不妨取b=8,則f(x)在(1,3)上單調(diào)遞減,在(3,+∞)上單調(diào)遞增,
f(x)min=f(3)=3﹣8ln2<0;又f(1+e2)=(1+e2)2﹣2(1+e2)﹣16=e4﹣17>0,
?x3∈(3,1+e2),使得f(x3)=0,又f(2)=0,f(0)=0恒成立,
∴當(dāng)b=8時(shí),f(x)有三個(gè)不同的零點(diǎn),④錯(cuò)誤.
故答案為:①②③.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,考查分類討論思想,考查運(yùn)算求解能力,屬難題.
27.(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.
四.二分法的定義與應(yīng)用(共3小題)
28.(2022?開平市校級(jí)模擬)在下列區(qū)間中,函數(shù)f(x)=ex+4x﹣3的零點(diǎn)所在的區(qū)間為( )
A.(﹣2,﹣1)B.(﹣1,0)C.D.
【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)判斷函數(shù)f(x)=ex+4x﹣3單調(diào)遞增,運(yùn)用零點(diǎn)判定定理,判定區(qū)間.
【解答】解:∵函數(shù)f(x)=ex+4x﹣3
∴f′(x)=ex+4
當(dāng)x>0時(shí),f′(x)=ex+4>0
∴函數(shù)f(x)=ex+4x﹣3在(﹣∞,+∞)上為f(0)=e0﹣3=﹣2<0,
f()=+2﹣3=﹣1=﹣e0>0,
∴f(0)?f()<0,
∴函數(shù)f(x)=ex+4x﹣3的零點(diǎn)所在的區(qū)間為(0,)
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)零點(diǎn)的判斷方法,借助導(dǎo)數(shù),函數(shù)值,屬于中檔題.
29.(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.
30.(2023?遼寧三模)人們很早以前就開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.
五.函數(shù)與方程的綜合運(yùn)用(共4小題)
31.(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.
32.(2023?江西模擬)已知函數(shù)f(x)=xex 與g(x)=lnx+(a2﹣2a﹣2)x+1,(a∈R)的圖象存在公共點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.(﹣∞,﹣3)B.(﹣∞,﹣1)
C.(3,+∞)D.(﹣∞,﹣1]∪[3,+∞)
【分析】根據(jù)題目條件列出方程,然后同構(gòu)變形,借助ex﹣x﹣1≥0,即可求得本題答案.
【解答】解:先根據(jù)函數(shù)f(x)=xex與g(x)=lnx+(a2﹣2a﹣2)x+1(a∈R)的圖象無(wú)公共點(diǎn),即相當(dāng)于xex=lnx+(a2﹣2a﹣2)x+1(a∈R)無(wú)解,
變形得,a2﹣2a﹣2=ex﹣,
令h(x)=ex﹣,則h′(x)=,
令m(x)=x2ex+lnx,則m(x)在(0,+∞)上為增函數(shù),
而m()=e﹣1<0,m(1)=e>0,故m(x)=0有唯一解,x=x0,
且?e+lnx0=0,<x0<1,
化簡(jiǎn)得,x0?e=?ln,
即lnex0?e=?ln,
設(shè)n(x)=xlnx,x>1,
則n′(x)=1+lnx>0,
故n(x)=xlnx在(1,+∞)上為增函數(shù),
故e=,
所以x0=﹣lnx0,
當(dāng)x>x0時(shí),h′(x)<0,當(dāng)x<x0時(shí),h′(x)>0,
所以h(x)≥h(x0)=e﹣==1,
所以,當(dāng)a2﹣2a﹣2<1時(shí)無(wú)解,即﹣1<a<3.
故函數(shù)f(x)=xex 與g(x)=lnx+(a2﹣2a﹣2)x+1,(a∈R)的圖象存在公共點(diǎn),實(shí)數(shù)a的取值范圍是:(﹣∞,﹣1]∪[3,+∞).
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了轉(zhuǎn)化思想、導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用,難點(diǎn)在于確定函數(shù)h(x)的單調(diào)性,屬于中檔題.
33.(2023?靖遠(yuǎn)縣模擬)定義:若函數(shù)y=f(x)在定義域內(nèi)存在實(shí)數(shù)x0,使得f(x0+k)=f(x0)+f(k)成立,其中k為大于0的常數(shù),則稱點(diǎn)(x0,k)為函數(shù)f(x)的k級(jí)“平移點(diǎn)”.
(1)判斷函數(shù)g(x)=xln(x+1)的2級(jí)“平移點(diǎn)”的個(gè)數(shù),并求出2級(jí)“平移點(diǎn)”;
(2)若函數(shù)h(x)=ax2+xlnx在[1,+∞)上存在1級(jí)“平移點(diǎn)”,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【分析】(1)根據(jù)題意,可得g(x0+2)=g(x0)+g(2),代入解析式求解即可;
(2)根據(jù)k級(jí)“平移點(diǎn)”定義知h(x+1)=h(x)+h(1)有解,即可得在[1,+∞)上有解,構(gòu)造函數(shù)并利用導(dǎo)數(shù)研究單調(diào)性、最值,即可求a的范圍.
【解答】解:(1)函數(shù)g(x)=xln(x+1),x>﹣1,存在的2級(jí)“平移點(diǎn)”,則g(x0+2)=g(x0)+g(2),
即g(x0)=x0ln(x0+1),g(2)=2ln3,g(x0+2)=(x0+2)ln(x0+3),
∴(x0+2)ln(x0+3)=x0ln(x0+1)+2ln3,即(x0+2)ln(x0+3)﹣x0ln(x0+1)﹣2ln3=0,
令k(x)=(x+2)ln(x+3)﹣xln(x+1)﹣2ln3,
則,
當(dāng)x>﹣1時(shí),,∴k'(x)>0,
∴k(x)在(﹣1,+∞)上單調(diào)遞增,而k(0)=2ln3﹣2ln3=0,
∴k(x)在(﹣1,+∞)只有1個(gè)零點(diǎn),即函數(shù)g(x)=xln(x+1)的2級(jí)“平移點(diǎn)”的個(gè)數(shù)為1,且2級(jí)“平移點(diǎn)”為(0,2).
(2)由h(x)=ax2+xlnx在[1,+∞)上存在1級(jí)“平移點(diǎn)”,則h(x+1)=h(x)+h(1)有解,
即:a(x+1)2+(x+1)ln(x+1)=ax2+xlnx+a,得:2ax=xlnx﹣(x+1)ln(x+1),
∴在[1,+∞)上有解,
令,x∈[1,+∞),則,
∴h(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,則h(x)≥h(1)=﹣2ln2,
∴2a≥﹣2ln2,即a≥﹣ln2,
實(shí)數(shù)a的取值范圍為:[﹣ln2,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)與方程的應(yīng)用,考查運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
34.(2023?閔行區(qū)校級(jí)二模)已知關(guān)于的x函數(shù)y=f(x),y=g(x)與y=h(x)在區(qū)間上恒有f(x)≥h(x)≥g(x),則稱h(x)滿足f★g性質(zhì)
(1)若,,h(x)=2x2+3,D=[1,2],判斷h(x)是否滿足f★g性質(zhì),并說(shuō)明理由;
(2)若f(x)=ex,h(x)=kx+1,且f(x)≥h(x),求k的值并說(shuō)明理由;
(3)若f(x)=ex,,h(x)=kx+b(k,b∈R),D=(0,+∞),試證:b=k﹣1是h(x)滿足f★g性質(zhì)的必要條件.
【分析】(1)結(jié)合題意,利用配方法與二次函數(shù)的性質(zhì),分別證明f(x)﹣h(x)≥0,h(x)﹣g(x)≥0即可;
(2)先根據(jù)題意得到x=0是φ(x)的極小值點(diǎn),從而求得k=1,再進(jìn)行檢驗(yàn)即可;
(3)構(gòu)造函數(shù)F(x)=ex﹣(+1),求得F(x)的隱零點(diǎn),結(jié)合題意得到=,kx0+b=與k=,從而得證.
【解答】解:(1)滿足,理由如下:
因?yàn)?,,h(x)=2x2+3,
所以f(x)﹣h(x)=x﹣(2x2+3)=﹣2(x﹣)2+,
所以f(x)﹣h(x)在[1,]上單調(diào)遞增,在[,2]上單調(diào)遞減,
當(dāng)x=2時(shí),f(x)﹣h(x)取到最小值0,故f(x)﹣h(x)≥0,
又h(x)﹣g(x)=2x2+3+2x=2(x+)2≥0,
綜上,h(x)滿足f★g性質(zhì);
(2)k=1,理由如下:
設(shè)φ(x)=ex﹣(kx+1),x∈R,則φ′(x)=ex﹣k,
由條件知φ(x)≥0=φ(0),則x=0是φ(x)的極小值點(diǎn),
所以φ′(0)=1﹣k=0,即k=1,
當(dāng)k=1時(shí),φ(x)=ex﹣(kx+1),φ′(x)=ex﹣1,
當(dāng)x>0時(shí),φ′(x)>0;當(dāng)x<0時(shí),φ′(x)<0;
所以φ(x)≥φ(0)=0,
即ex≥x+1恒成立(當(dāng)且僅當(dāng)x=0時(shí)取等號(hào)),
因此k=1;
(3)證明:設(shè)F(x)=ex﹣(+1),x>0,
由(2)所證的ex≥x+1(當(dāng)且僅當(dāng)x=0時(shí)取等號(hào))知:
F(x)=ex﹣(+1)=[xex﹣(x+lnx+1)]=[ex+lnx﹣(x+lnx+1)]≥[x+lnx+1﹣(x+lnx+1)]=0,當(dāng)x+lnx=0時(shí)取等號(hào),
設(shè)G(x)=x+lnx,x∈(0,+∞),則G′(x)=1+>0,
所以G(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
又G(1)=1>0,G(e﹣1)=e﹣1﹣1<0,
所以存在x0∈(e﹣1,1)使得G(x0)=0,
即x0+lnx0=0,則x0=ln,=,
又F(x0)=0,則=+1,
結(jié)合條件可得≥kx0+b≥+1=,
所以kx0+b=,
設(shè)H(x)=ex﹣kx﹣b,x∈(0,+∞),
則H(x0)=0,H′(x)=ex﹣k,
又由已知H(x)≥0=H(x0),則x0是H(x)的極小值點(diǎn),
所以H′(x0)=﹣k=0,即k=,
結(jié)合=,kx0+b=,可得1+b=k,故b=k+1,
所以b=k﹣1是h(x)滿足f★g性質(zhì)的必要條件.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)與方程的綜合運(yùn)用、利用轉(zhuǎn)化思想解決恒成立問(wèn)題、導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用,屬于難題.
六.函數(shù)最值的應(yīng)用(共2小題)
35.(2022?興慶區(qū)校級(jí)一模)若函數(shù)f(x)=?csx+3在[﹣,]上的最大值與最小值之和為( )
A.6B.3C.4D.8
【分析】f(x)=?csx+3=?csx+3,x∈[﹣,],令g(x)=?csx,x∈[﹣,],由函數(shù)的奇偶性,可得g(x)是[﹣,]上的奇函數(shù),則g(x)max+g(x)min=g(x0)+g(﹣x0)=g(x0)﹣g(x0)=0,即可得出答案.
【解答】解:f(x)=?csx+3=?csx+3,x∈[﹣,],
令g(x)=?csx,x∈[﹣,],
g(﹣x)=?cs(﹣x)=?csx=﹣?csx,
所以g(x)=g(﹣x),
所以g(x)是[﹣,]上的奇函數(shù),
根據(jù)奇函數(shù)性質(zhì),g(x)在x=x0有最大值,則g(x)在x=﹣x0最小值,
所以g(x)max+g(x)min=g(x0)+g(﹣x0)=g(x0)﹣g(x0)=0,
所以f(x)max+f(x)min=f(x0)+f(﹣x0)=g(x0)+3+g(﹣x0)+3=6,
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,解題中需要理清思路,屬于中檔題.
36.(2022?合肥二模)已知函數(shù)f(x)=x2﹣asinx﹣1,a∈R.
(1)設(shè)函數(shù)g(x)=f′(x),若y=g(x)是區(qū)間上的增函數(shù),求a的取值范圍;
(2)當(dāng)a=2時(shí),證明:函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,π)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn).
【分析】(1)求導(dǎo)f′(x)=2x﹣acsx.又因?yàn)間(x)=f′(x)=2x﹣acsx,求導(dǎo),根據(jù)函數(shù)g(x)是區(qū)間上的增函數(shù),由g′(x)≥0在區(qū)間上恒成立求解;
(2)求導(dǎo)f′(x)=2x﹣2csx,利用導(dǎo)數(shù)法證明.
【解答】解:(1)∵f′(x)=2x﹣acsx,
又因?yàn)間(x)=f′(x)=2x﹣acsx,
∴g′(x)=2+asinx,
∵函數(shù)g(x)是區(qū)間上的增函數(shù),
∴g′(x)=2+asinx≥0在區(qū)間上恒成立,
若x=0,則g′(x)=2≥0恒成立,此時(shí)a∈R;
若x∈(0,],此時(shí)0<sinx≤1,
∴g'(x)=2+asinx≥0恒成立,
即a恒成立;
∴a≥﹣2.
綜合上:a的取值范圍是[﹣2,+∞);
(2)證明:當(dāng)a=2時(shí),f(x)=x2﹣2sinx﹣1,x∈(0,π),
則f′(x)=2x﹣2csx,
∵f″(x)=2+2sinx≥0,
∴f'(x)在區(qū)間(0,π)上單調(diào)遞增.
∵f'()=2(﹣)<0,f′()=2(﹣0)>0,
∴存在x0∈(,),使得f′(x0)=0.
當(dāng)x∈(0,x0)時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈(x0,π)時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增.
又f(0)=﹣1<0,f(π)=π2﹣1>0,
∴函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,π)上有且僅有一個(gè)零點(diǎn).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了導(dǎo)數(shù)的綜合運(yùn)用及恒成立問(wèn)題,關(guān)鍵點(diǎn)是確定確定函數(shù)的單調(diào)性,屬于中檔題.
七.分段函數(shù)的應(yīng)用(共8小題)
37.(2020?新課標(biāo)Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=|3x+1|﹣2|x﹣1|.
(1)畫出y=f(x)的圖象;
(2)求不等式f(x)>f(x+1)的解集.
【分析】(1)將函數(shù)零點(diǎn)分段,即可作出圖象;
(2)由于f(x+1)是函數(shù)f(x)向左平移了一個(gè)單位,作出圖象可得答案;
【解答】解:函數(shù)f(x)=|3x+1|﹣2|x﹣1|=,
圖象如圖所示
(2)由于f(x+1)的圖象是函數(shù)f(x)的圖象向左平移了一個(gè)單位所得,(如圖所示)
直線y=5x﹣1向左平移一個(gè)單位后表示為y=5(x+1)﹣1=5x+4,
聯(lián)立,解得橫坐標(biāo)為x=,
∴不等式f(x)>f(x+1)的解集為{x|x}.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了絕對(duì)值函數(shù)的解法,分段作出圖象是解題的關(guān)鍵.屬于基礎(chǔ)題.
38.(2023?北京模擬)已知函數(shù),若方程f(x)=1的實(shí)根在區(qū)間(k,k+1),k∈Z上,則k的最大值是( )
A.﹣3B.﹣2C.1D.2
【分析】根據(jù)x的取值范圍不同,分別解出f(x)=1根即可得出答案.
【解答】解:當(dāng)x≤﹣2時(shí),f(x)=x2﹣5,當(dāng)f(x)=1時(shí),解得;
當(dāng)x>﹣2時(shí),f(x)=xlg(x+2),其中f(1)=lg3<1,f(2)=2lg4=lg16>1,
當(dāng)f(x)=1時(shí),解得x∈(1,2),綜上k的最大值是1.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查分段函數(shù)的應(yīng)用,屬于中檔題.
39.(2023?古冶區(qū)校級(jí)模擬)已知函數(shù),若f(x)的最小值為1,則a的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【分析】討論分段函數(shù)各段上的函數(shù)性質(zhì),結(jié)合分類討論研究函數(shù)最小值,進(jìn)而確定a≥0的情況下有滿足要求的情況,再比較兩分段上最小值列不等式求參數(shù)范圍.
【解答】解:由x≤a,則x﹣a﹣1≤﹣1,僅當(dāng)x=a時(shí)等號(hào)成立,
所以|x﹣a﹣1|=a+1﹣x≥1,在(﹣∞,a]上遞減,且最小值為1,
對(duì)于y=x2﹣1在(a,+∞)上,當(dāng)a<0時(shí)ymin=﹣1;當(dāng)a≥0時(shí)y>a2﹣1,無(wú)最小值;
顯然,a<0時(shí)f(x)的最小值不為1,不合題意;
所以a≥0,此時(shí)必有a2﹣1≥1,可得.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查分段函數(shù)的應(yīng)用,屬于中檔題.
40.(2023?河南模擬)已知函數(shù),若f(m)<f(2﹣m2),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是 (﹣2,1) .
【分析】畫出分段函數(shù)的圖象,可得函數(shù)的單調(diào)性,把原不等式轉(zhuǎn)化為關(guān)于m的不等式求解.
【解答】解:作出函數(shù)的圖象如圖,
由圖可知,函數(shù)y=f(x)在R上為增函數(shù),
由f(m)<f(2﹣m2),得m<2﹣m2,即m2+m﹣2<0,
解得:﹣2<m<1.
∴實(shí)數(shù)m的取值范圍是(﹣2,1).
故答案為:(﹣2,1).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查分段函數(shù)的應(yīng)用,考查數(shù)形結(jié)合思想,是中檔題.
41.(2023?密云區(qū)三模)設(shè)函數(shù).
①當(dāng)a=2時(shí),f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為 (﹣∞,1],[2,+∞) ;
②若?x∈R且x≠0,使得f(1+x)=f(1﹣x)成立,則實(shí)數(shù)a的一個(gè)取值范圍 (1,+∞) .
【分析】①把a(bǔ)=2代入函數(shù)解析式,作出圖象,數(shù)形結(jié)合得答案;
②分a≤0,0<a≤1和a>1作出函數(shù)的圖象,由圖可得?x∈R,使得f(1+x)=f(1﹣x)成立的a的取值范圍.
【解答】解:.
①當(dāng)a=2時(shí),f(x)=,函數(shù)的圖象如圖:
f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(﹣∞,1],[2,+∞);
②當(dāng)x<a時(shí),f(x)=﹣x2+2x,其圖象關(guān)于直線x=1對(duì)稱,
若?x∈R且x≠0,使得f(1+x)=f(1﹣x)成立,
如圖,
則a>1,
∴實(shí)數(shù)a的取值范圍是(1,+∞).
故答案為:①(﹣∞,1],[2,+∞);②(1,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查分段函數(shù)的應(yīng)用,考查數(shù)形結(jié)合思想與分類討論的數(shù)學(xué)思想,是中檔題.
42.(2023?北流市模擬)函數(shù)f(x)=,且a≠0,若關(guān)于x的不等式f(x)≥0的解集為[﹣2,+∞),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為 [0,] .
【分析】當(dāng)x>0時(shí),由f(x)≥0,運(yùn)用參數(shù)分離和構(gòu)造新函數(shù),求得導(dǎo)數(shù)和單調(diào)性、最值,可得a的范圍;再由x≤0時(shí),由因式分解和二次不等式的解法,討論a的范圍,結(jié)合集合的并集定義,計(jì)算可得所求取值范圍.
【解答】解:當(dāng)x>0時(shí),f(x)=ex﹣ax2,由f(x)≥0,可得a≤,
設(shè)g(x)=,可得g′(x)=,
則g(x)在(0,2)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,
可得g(x)>g(2)=,
∴a≤;
當(dāng)x≤0時(shí),f(x)=﹣x2+(a﹣2)x+2a=﹣(x+2)(x﹣a),
可得當(dāng)a>﹣2時(shí),f(x)≥0的解集為[﹣2,a];
當(dāng)a≤﹣2時(shí),f(x)≥0的解集為[a,﹣2],不滿足題意,舍去.
∵關(guān)于x的不等式f(x)≥0的解集為[﹣2,+∞),
當(dāng)a≥0時(shí),[﹣2,a]∩(﹣∞,0]=[﹣2,0],滿足[﹣2,0]∪(0,+∞)=[﹣2,+∞);
當(dāng)﹣2<a<0時(shí),[﹣2,a]∩(﹣∞,0]=[﹣2,a],不滿足[﹣2,a]∪(0,+∞)=[﹣2,+∞).
綜上可得,a的取值范圍是[0,].
故答案為:[0,].
【點(diǎn)評(píng)】本題考查分段函數(shù)的運(yùn)用,以及不等式的解法、函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的運(yùn)用,考查轉(zhuǎn)化思想和分類討論思想、化簡(jiǎn)運(yùn)算能力和推理能力,屬于中檔題.
43.(2023?攀枝花二模)已知函數(shù),若存在非零實(shí)數(shù)x0,使得f(1﹣x0)=f(1+x0)成立,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是 [﹣e﹣2,+∞) .
【分析】不妨設(shè)x0>0,由f(1﹣x0)=f(1+x0),得有正數(shù)解,令g(x)=(x>0),則函數(shù)y=g(x),x>0的圖象與函數(shù)y=k的圖象有交點(diǎn),再由導(dǎo)數(shù)求最值得答案.
【解答】解:,存在非零實(shí)數(shù)x0,使得f(1﹣x0)=f(1+x0)成立,
不妨設(shè)x0>0,則1﹣x0<1,1+x0>1,可得k(1﹣x0﹣1)+1=ln(1+x0﹣1),
整理得,由已知方程有正數(shù)解,
令g(x)=(x>0),則函數(shù)y=g(x),x>0的圖象與函數(shù)y=k的圖象有交點(diǎn),
g′(x)=,當(dāng)0<x<e2時(shí),g'(x)<0,函數(shù)g(x)在(0,e2)上單調(diào)遞減,
當(dāng)x>e2時(shí),g′(x)>0,函數(shù)g(x)在(e2,+∞)上單調(diào)遞增.
∴g(x)≥g(e2)=﹣e﹣2.
∴實(shí)數(shù)k的取值范圍是[﹣e﹣2,+∞).
故答案為:[﹣e﹣2,+∞).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查分段函數(shù)的應(yīng)用,考查化歸與轉(zhuǎn)化思想,訓(xùn)練了利用導(dǎo)數(shù)求最值,是中檔題.
(多選)44.(2023?湖北模擬)已知m>n>0,定義:[x]表示不超過(guò)x的最大整數(shù),例如[3.1]=3,[﹣2.1]=﹣3.若函數(shù)f(x)=[ex﹣ax]+ln[ax],其中a>0,則( )
A.當(dāng)a=1時(shí),f(x)存在零點(diǎn)B.若f(x)≥1,則
C.若f(n)≤f(m),則a∈(0,e]D.若f(m)=0,則[ln(am)]=0
【分析】對(duì)于選項(xiàng)A,把a(bǔ)=1代入可得f(x)≥1,所以f(x)不存在零點(diǎn);對(duì)于選項(xiàng)B,構(gòu)造函數(shù),求其最值即可;對(duì)于選項(xiàng)C,用反證法先假設(shè)a>e,推出矛盾;對(duì)于選項(xiàng)D,令ln[am]=n,即可得出am的取值范圍即可.
【解答】解:對(duì)于選項(xiàng)A,因?yàn)?f(x)=[ex﹣ax]+ln[ax],,a>0,
所以當(dāng)a=1時(shí),f(x)=[ex﹣x]+ln[x]≥[e﹣1]+ln1=1,所以f(x)不存在零點(diǎn),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.
對(duì)于選項(xiàng)B,因?yàn)椋?,即 ,所以0<a≤.
當(dāng)0<a≤時(shí),令g(x)=ex﹣ax,則g'(x)=ex﹣a,
令g'(x)=0,解得x=lna,所以g(x)在(0,lna)上單調(diào)遞減,在(lna,+∞)上單調(diào)遞增,
又因?yàn)閘na﹣≤ln()﹣ln2=﹣[ln(ln2)+ln2]=﹣ln(ln4)<0,所以lna≤,
所以f(x)在[,+∞)上遞增,所以f(x)≥f()≥1.故選項(xiàng)B正確.
對(duì)于選項(xiàng)C,假設(shè)a>e,則f()=[﹣1]≥0,因?yàn)閒(1)=[e﹣a]+ln[a]≤﹣1+ln2<0,
又因?yàn)椋?,與f()>f(1)矛盾,所以a∈(0,e]正確.故選項(xiàng)C正確.
對(duì)于選項(xiàng)D,因?yàn)閒(m)=0,所以f(m)=[em﹣am]+ln[am]=0,令ln[am]=n,n∈N*,所以[am]=en,n∈N*,
所以n=0,[am]=1,所以1≤am<2,所以0≤lnam<ln2,即[ln(am)]=0,故選項(xiàng)D正確.
故選:BCD.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,屬于難題.
八.根據(jù)實(shí)際問(wèn)題選擇函數(shù)類型(共16小題)
45.(2021?甲卷)青少年視力是社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題,視力情況可借助視力表測(cè)量.通常用五分記錄法和小數(shù)記錄法記錄視力數(shù)據(jù),五分記錄法的數(shù)據(jù)L和小數(shù)記錄法的數(shù)據(jù)V滿足L=5+lgV.已知某同學(xué)視力的五分記錄法的數(shù)據(jù)為4.9,則其視力的小數(shù)記錄法的數(shù)據(jù)約為( )(≈1.259)
A.1.5B.1.2C.0.8D.0.6
【分析】把L=4.9代入L=5+lgV中,直接求解即可.
【解答】解:在L=5+lgV中,L=4.9,所以4.9=5+lgV,即lgV=﹣0.1,
解得V=10﹣0.1===≈0.8,
所以其視力的小數(shù)記錄法的數(shù)據(jù)約為0.8.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了對(duì)數(shù)與指數(shù)的互化問(wèn)題,也考查了運(yùn)算求解能力,是基礎(chǔ)題.
46.(2023?嘉定區(qū)校級(jí)三模)一般的數(shù)學(xué)建模包含如下活動(dòng)過(guò)程:①建立模型;②實(shí)際情境;③提出問(wèn)題;④求解模型;⑤實(shí)際結(jié)果;⑥檢驗(yàn)結(jié)果,請(qǐng)寫出正確的序號(hào)順序 ②③①④⑥⑤ .
【分析】根據(jù)給定條件,利用數(shù)學(xué)建模的活動(dòng)過(guò)程及順序?qū)懗鼋Y(jié)論作答.
【解答】解:數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),根據(jù)實(shí)際情境,提出問(wèn)題,基于問(wèn)題,建立模型,通過(guò)模型的求解,以檢驗(yàn)?zāi)P徒鉀Q問(wèn)題的結(jié)果,
若結(jié)果不符合實(shí)際,還需重新建立模型;若結(jié)果符合實(shí)際,問(wèn)題的回答便有了實(shí)際的結(jié)果,
所以正確的序號(hào)順序是②③①④⑥⑤.
故答案為:②③①④⑥⑤.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了數(shù)學(xué)建模的活動(dòng)過(guò)程及順序,屬于基礎(chǔ)題.
47.(2023?宜賓模擬)當(dāng)生物死亡后,它機(jī)體內(nèi)碳14會(huì)按照確定的規(guī)律衰減,大約每經(jīng)過(guò)5730年衰減為原來(lái)的一半,照此規(guī)律,人們獲得了生物體內(nèi)碳14含量與死亡時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系式k(t)=k0(,其中k0為生物死亡之初體內(nèi)的碳14含量,t為死亡時(shí)間(單位:年),通過(guò)測(cè)定發(fā)現(xiàn)某古生物遺體中碳14含量為k0,則該生物的死亡時(shí)間大約是 17190 年前.
【分析】根據(jù)題意,列出方程,求得t的值,即可得到答案.
【解答】解:由題意,生物體內(nèi)碳14含量與死亡時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系式,
因?yàn)闇y(cè)定發(fā)現(xiàn)某古生物遺體中碳14含量為,
令,可得,所以,
解得t=17190年.
故答案為:17190.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用,考查運(yùn)算求解能力,屬于基礎(chǔ)題.
48.(2023?西山區(qū)校級(jí)模擬)2020年初至今,新冠肺炎疫情襲擊全球,對(duì)人民生命安全和生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響.在黨和政府強(qiáng)有力的抗疫領(lǐng)導(dǎo)下,我國(guó)控制住疫情后,一方面防止境外疫情輸入,另一方面逐步復(fù)工復(fù)產(chǎn),減輕經(jīng)濟(jì)下降對(duì)企業(yè)和民眾帶來(lái)的損失.為降低疫情影響,某廠家擬在2022年舉行某產(chǎn)品的促銷活動(dòng),經(jīng)調(diào)查測(cè)算,該產(chǎn)品的年銷售量(即該廠的年產(chǎn)量)x萬(wàn)件與年促銷費(fèi)用m萬(wàn)元(m≥0)滿足x=4﹣.已知生產(chǎn)該產(chǎn)品的固定成本為8萬(wàn)元,生產(chǎn)成本為16萬(wàn)元/萬(wàn)件,廠家將產(chǎn)品的銷售價(jià)格定為萬(wàn)元/萬(wàn)件(產(chǎn)品年平均成本)的1.5倍.
(1)將2022年該產(chǎn)品的利潤(rùn)y萬(wàn)元表示為年促銷費(fèi)用m萬(wàn)元的函數(shù);
(2)該廠家2022年的促銷費(fèi)用投入多少萬(wàn)元時(shí),廠家的利潤(rùn)最大?
【分析】(1)根據(jù)題中的條件,列出利潤(rùn)與促銷費(fèi)用之間的函數(shù)關(guān)系式,即可解出;
(2)利用(1)的式子,再由基本不等式,即可解出.
【解答】解:(1)y=1.5×﹣8﹣16x﹣m
=4+8x﹣m
=4+8(4﹣)﹣m
=36﹣﹣m,(m≥0);
即 y=36﹣﹣m,(m≥0);
(2)由(1)知y=37﹣()≤37﹣2=29,
當(dāng)且僅當(dāng),即m=3時(shí)取等號(hào).
所以廠家2022年的促銷費(fèi)用投入3萬(wàn)元時(shí),廠家的利潤(rùn)最大.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了函數(shù)模型的實(shí)際應(yīng)用,基本不等式,學(xué)生的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
49.(2023?廣陵區(qū)校級(jí)模擬)為了測(cè)量某種海魚死亡后新鮮度的變化.研究人員特意通過(guò)檢測(cè)該海魚死亡后體內(nèi)某微量元素的含量來(lái)決定魚的新鮮度.若海魚的新鮮度h與其死亡后時(shí)間t(小時(shí))滿足的函數(shù)關(guān)系式為h=1﹣m?at.若該種海魚死亡后2小時(shí),海魚的新鮮度為80%,死亡后3小時(shí),海魚的新鮮度為60%,那么若不及時(shí)處理,這種海魚從死亡后大約經(jīng)過(guò)( )小時(shí)后,海魚的新鮮度變?yōu)?0%.(參考數(shù)據(jù):ln2≈0.7,ln3≈1.1)
A.3.3B.3.6C.4D.4.3
【分析】本題根據(jù)函數(shù)關(guān)系式和給出的條件求出函數(shù)解析式里m和a的值,再代入h=0.4求出t的值.
【解答】解:因?yàn)楹t~的新鮮度h與其死亡后時(shí)間t(小時(shí))滿足的函數(shù)關(guān)系式為h=1﹣m?at,
所以根據(jù)題意可列式?,
∴h=1﹣0.05×2t,現(xiàn)在新鮮度變?yōu)?0%,即h=0.4,
代入函數(shù)式可得0.4=1﹣0.05×2t,解得t≈3.6.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查實(shí)際問(wèn)題與函數(shù)的關(guān)系,屬于中檔題.
50.(2023?普陀區(qū)校級(jí)模擬)某公司按銷售額給銷售員提成作獎(jiǎng)金,每月的基本銷售額為20萬(wàn)元,超額中的第一個(gè)5萬(wàn)元(含5萬(wàn)元以下),按超額部分的2%提成作獎(jiǎng)金;超額中的第二個(gè)5萬(wàn)元,按超額部分的4%提成作獎(jiǎng)金;…后每增加5萬(wàn)元,其提成比例也增加一個(gè)2%.如銷售員某月銷售額為27萬(wàn)元,則按照合約,他可得獎(jiǎng)金為50000×2%+(70000﹣50000)×4%=1800元.試求:
(1)銷售員某月獲得獎(jiǎng)金7200元,則他該月的銷售額為多少?
(2)若某銷售員7、8月份的總銷售額為60萬(wàn)元,且兩月都完成基本銷售額,那么他這兩個(gè)月的總獎(jiǎng)金的最大、最小值分別是多少?
【分析】(1)根據(jù)題意利用分段求值法判斷銷售超額部分的范圍,再列方程求解即可.
(2)根據(jù)獎(jiǎng)金方案得出同樣的超額銷售,當(dāng)月累積的越多,獎(jiǎng)金越高,由此求出總獎(jiǎng)金最高與最低值.
【解答】解:(1)設(shè)該月銷售額為x萬(wàn)元,則獎(jiǎng)金為f(x)=,
超額第一個(gè)5萬(wàn)元可得獎(jiǎng)金1000元,超額第二個(gè)5萬(wàn)元可得獎(jiǎng)金2000元,
超額第三個(gè)5元可得獎(jiǎng)金3000元,超額第四個(gè)5萬(wàn)元可得獎(jiǎng)金4000元,
故銷售員該月的銷售超額部分在15萬(wàn)元到20萬(wàn)元之間.
設(shè)銷售額為x萬(wàn)元,提成比例為8%,即(x﹣35)×8%=7200﹣6000,
可得x=36.5萬(wàn)元.
(2)根據(jù)獎(jiǎng)金方案,同樣的超額銷售,累積的越多,獎(jiǎng)金越高.
故當(dāng)他一個(gè)月銷售額為20萬(wàn)元,另一個(gè)月為40萬(wàn)元時(shí),總獎(jiǎng)金最高
此時(shí)總獎(jiǎng)金為1000+2000+3000+4000=10000元;
當(dāng)他兩個(gè)月的銷售額都是30萬(wàn)元時(shí),總獎(jiǎng)金最低,
此時(shí)總獎(jiǎng)金為(1000+2000)×2=6000元.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了分段函數(shù)的應(yīng)用問(wèn)題,也考查了分類討論思想,是中檔題.
51.(2023?青羊區(qū)校級(jí)模擬)2023年1月底,人工智能研究公司OpenAI發(fā)布的名為“ChatGTP”的人工智能聊天程序進(jìn)入中國(guó),迅速以其極高的智能化水平引起國(guó)內(nèi)關(guān)注.深度學(xué)習(xí)是人工智能的一種具有代表性的實(shí)現(xiàn)方法,它是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為出發(fā)點(diǎn)的,在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中,指數(shù)衰減的學(xué)習(xí)率模型為,其中L表示每一輪優(yōu)化時(shí)使用的學(xué)習(xí)率,L0表示初始學(xué)習(xí)率,D表示衰減系數(shù),G表示訓(xùn)練迭代輪數(shù),G0表示衰減速度.已知某個(gè)指數(shù)衰減的學(xué)習(xí)率模型的初始學(xué)習(xí)率為0.8,衰減速度為12,且當(dāng)訓(xùn)練迭代輪數(shù)為12時(shí),學(xué)習(xí)率衰減為0.5.則學(xué)習(xí)率衰減到0.2以下(不含0.2)所需的訓(xùn)練迭代輪數(shù)至少為( )(參考數(shù)據(jù):lg2≈0.3010)
A.36B.37C.38D.39
【分析】根據(jù)條件,利用待定系數(shù)法求出學(xué)習(xí)率模型函數(shù),然后利用取對(duì)數(shù)法解指數(shù)不等式即可.
【解答】解:已知L0=0.8,G0=12,當(dāng)G=12時(shí),L=0.5,
∵,∴,
得,
即L=0.8×(),由,得,
不等式兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)得,
即,
因此G至少為36.
故選A.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查與指數(shù)不等式,對(duì)數(shù)不等式有關(guān)的問(wèn)題,利用待定系數(shù)法以及取對(duì)數(shù)法進(jìn)行求解是解決本題的關(guān)鍵,是中檔題.
(多選)52.(2023?新高考Ⅰ)噪聲污染問(wèn)題越來(lái)越受到重視.用聲壓級(jí)來(lái)度量聲音的強(qiáng)弱,定義聲壓級(jí)Lp=20×lg,其中常數(shù)p0(p0>0)是聽覺(jué)下限閾值,p是實(shí)際聲壓.下表為不同聲源的聲壓級(jí):
已知在距離燃油汽車、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車10m處測(cè)得實(shí)際聲壓分別為p1,p2,p3,則( )
A.p1≥p2B.p2>10p3C.p3=100p0D.p1≤100p2
【分析】根據(jù)題意分別計(jì)算p1,p2,p3的范圍,進(jìn)行比較即可求解.
【解答】解:由題意得,60≤20lg≤90,1000p0≤p1≤p0,
50≤20lg≤60,10p0≤p2≤1000p0,
20lg=40,p3=100p0,
可得p1≥p2,A正確;
p2≤10p3=1000p0,B錯(cuò)誤;
p3=100p0,C正確;
p1≤p0=100×10p0≤100p2,p1≤100p2,D正確.
故選:ACD.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)模型的運(yùn)用,考查學(xué)生的計(jì)算能力,是中檔題.
53.(2023?廣州三模)某地的水果店老板記錄了過(guò)去50天某類水果的日需求量x(單位:箱),整理得到數(shù)據(jù)如下表所示,已知每箱某類水果的進(jìn)貨價(jià)為50元,售價(jià)為100元,如果當(dāng)天賣不完,剩下的水果第二天將在售價(jià)的基礎(chǔ)上打五折進(jìn)行特價(jià)銷售,但特價(jià)銷售需要運(yùn)營(yíng)成本每箱30元.根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)第二天特價(jià)水果都能售馨,并且不影響正價(jià)水果的銷售.
(1)一次進(jìn)貨太多,水果會(huì)變得不新鮮;進(jìn)貨太少,又不能滿足顧客的需求店長(zhǎng)希望每天的某類水果盡量新鮮,又能70%地滿足顧客的需求(在100天中,大約有70天可以滿足顧客的需求).請(qǐng)根據(jù)頻數(shù)分布表,估計(jì)每天某類水果的進(jìn)貨量t箱.(結(jié)果保留一位小數(shù))
(2)以這50天記錄的日需求量的頻率作為日需求量發(fā)生的概率,設(shè)(1)中所求t的值,如果店老板計(jì)劃每天購(gòu)進(jìn)n0箱或n0+1箱的某類水果,請(qǐng)以利潤(rùn)的期望作為決策依據(jù),判斷店老板應(yīng)當(dāng)購(gòu)進(jìn)的箱數(shù).
【分析】(1)根據(jù)題意,70%地滿足顧客的需求即求頻數(shù)分布表中第70%位數(shù);
(2)分別求進(jìn)貨量為24和25箱時(shí)利潤(rùn)的期望,比較后得出結(jié)論.
【解答】解:(1)70%地滿足顧客需求相當(dāng)于估計(jì)某類水果日銷售量的70%分位數(shù).
由表可知,把50個(gè)日需求量的數(shù)據(jù)從小到大排列,70%×50=35,日需求量在24箱以下的天數(shù)為10+10+15=35,
可以估計(jì)日需求量的第70%分位數(shù)為,
所以能70%地滿足顧客的需求,估計(jì)每天應(yīng)該進(jìn)貨量為24.5箱.
(2)由(1)知24≤t=24.5<25,即n0=24,
設(shè)每天的進(jìn)貨量為24箱的利潤(rùn)為X,
由題設(shè),每天的進(jìn)貨量為24箱,當(dāng)天賣完的概率為,當(dāng)天賣不完剩余的概率為,當(dāng)天賣不完剩余2箱的概率為.
若當(dāng)天賣完,則X=24×(100﹣50)=1200元,
若當(dāng)天賣不完剩余1箱,則X=23×(100﹣50)﹣1×30=1120元,
若當(dāng)天賣不完剩余2箱,則X=22×(100﹣50)﹣2×30=1040元,
所以,
設(shè)每天的進(jìn)貨量為25箱的利潤(rùn)為Y,
由題設(shè),每天的進(jìn)貨量為25箱,
當(dāng)天賣完的概率為,當(dāng)天賣不完剩余1箱的概率為,當(dāng)天賣不完剩余2箱的概率為,當(dāng)天賣不完剩余3箱的概率為.
若當(dāng)天賣完,則Y=25×(100﹣50)=1250元,
當(dāng)天賣不完剩余1箱,則Y=24×(100﹣50)﹣1×30=1170元,
當(dāng)天賣不完剩余2箱,則Y=23×(100﹣50)﹣2×30=1090元,
當(dāng)天賣不完剩余3箱,則Y=22×(100﹣50)﹣3×30=1010元,
所以E(Y)= 元,
由于E(Y)<E(X),顯然每天的進(jìn)貨量25箱的期望利潤(rùn)小于每天的進(jìn)貨量為24箱的期望利潤(rùn),
所以店老板應(yīng)當(dāng)購(gòu)進(jìn)24箱.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)模型的應(yīng)用,屬于中檔題.
54.(2023?浦東新區(qū)校級(jí)三模)某晚報(bào)曾刊登過(guò)一則生活趣事,某市民唐某乘坐出租車時(shí),在半途中罵罵咧咧要求司機(jī)臨時(shí)??浚虮碛?jì)價(jià)結(jié)賬,然后重新計(jì)價(jià),繼續(xù)前行,該市民解釋說(shuō),根據(jù)經(jīng)驗(yàn),這樣分開支付車費(fèi)比一次性付費(fèi)便宜一些,他的這一說(shuō)法有道理嗎?
確實(shí),由于出租車運(yùn)價(jià)上調(diào),有些人出行時(shí)會(huì)估計(jì)一下可能的價(jià)格,再?zèng)Q定是否乘坐出租車.
據(jù)了解,2018年上海出租車在5時(shí)到23時(shí)之間起租價(jià)為14元/3千米,超起租里程單價(jià)為2.50元/千米,總里程超過(guò)15千米(不含15千米)部分按超起租里程單價(jià)加50%.此外,相關(guān)部門還規(guī)定了低速等候費(fèi)和其他時(shí)段的計(jì)價(jià)辦法,以及適合其他車型的計(jì)價(jià)辦法.
你乘坐過(guò)出租車嗎?你會(huì)仿效那位市民唐某的做法嗎?為什么?
(1)根據(jù)上述情境你能提出什么數(shù)學(xué)問(wèn)題?為了解決你的問(wèn)題,你能否作出一些合理假設(shè)?
(2)你能否根據(jù)你的假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型,并回答你所提出的問(wèn)題.
【分析】(1)根據(jù)題意可分析出出租車費(fèi)用為分段函數(shù)的模型,故可以提出求解里程計(jì)價(jià)費(fèi)用與里程的函數(shù)關(guān)系問(wèn)題,并假設(shè)只能在路程的中點(diǎn)處??恳淮危偾蠼獯藭r(shí)的函數(shù)關(guān)式;
(2)分別求解不停靠與??恐悬c(diǎn)時(shí)的費(fèi)用,再作圖分析判斷即可.
【解答】解:(1)由題意,出租車費(fèi)用為分段函數(shù)的模型,故可提出問(wèn)題:
①上海出租車在5時(shí)到23時(shí)之間起租價(jià)為14元/3千米,超起租里程單價(jià)為2.50元/千米,總里程超過(guò)15千米(不含15千米)部分按超起租里程單價(jià)加50%,求里程計(jì)價(jià)費(fèi)用f(x)與里程x的函數(shù)關(guān)系式子;
②若只能在路程的中點(diǎn)處停靠一次,分析不停靠與???jī)煞N計(jì)費(fèi)方式哪種更劃算.
(2)由(1)中所建立的函數(shù)模型:
①由題意,當(dāng)0<x≤3時(shí),f(x)=14;
當(dāng)3<x≤15時(shí),f(x)=14+2.5(x﹣3)=2.5x+6.5,
當(dāng)x>15時(shí),f(x)=2.5×15+6.5+2.5×(x﹣15)×1.5=3.75x﹣12.25.
故f(x)=,
②若只能在路程的中點(diǎn)處??恳淮危?br>則路費(fèi)函數(shù)g(x)=,
即g(x)=,
分別作出函數(shù)圖象:
由圖象可得,f(x)=3.75x﹣12.25與g(x)=2.5x+13有交點(diǎn).
聯(lián)立有3.75x﹣12.25=2.5x+13,解得x=20.2.
故若只能在路程的中點(diǎn)處停靠一次,則當(dāng)路程不足202公 時(shí)不停靠更劃算,當(dāng)路程不足20.2公里時(shí)停靠更劃算.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)模型的應(yīng)用,屬于中檔題.
55.(2023?福州模擬)如圖,直線l1∥l2,線段DE與l1,l2均垂直,垂足分別是E,D,點(diǎn)A在DE上,且AE=1,AD=2.C,B分別是l1,l2上的動(dòng)點(diǎn),且滿足.設(shè)∠ABD=x,△ABC面積為S(x).
(1)寫出函數(shù)解析式S(x);
(2)求S(x)的最小值.
【分析】(1)根據(jù)直角三角形的邊角關(guān)系得AC,AB關(guān)于x的表達(dá)式,再根據(jù)三角形面積公式即可得函數(shù)解析式S(x);
(2)利用三角恒等變換化簡(jiǎn)S(x),再根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)即可得S(x)的最小值.
【解答】解:(1)結(jié)合圖形可知,若∠ABD=x,則,所以,
又,所以,
又在Rt△ACE中,,
在Rt△ABD中,,
所以△ABC面積為.
(2)由(1),,
因?yàn)?,所以,所以的取值范圍是?,1],
所以當(dāng)時(shí),S(x)取得最小值.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查根據(jù)實(shí)際問(wèn)題選擇函數(shù)類型,函數(shù)解析式的求法,函數(shù)最值的求法,考查運(yùn)算求解能力,屬于中檔題.
56.(2023?河南模擬)某超市采購(gòu)了一批袋裝的進(jìn)口牛肉干進(jìn)行銷售,共1000袋,每袋成本為30元,銷售價(jià)格為50元,經(jīng)過(guò)科學(xué)測(cè)定,每袋牛肉干變質(zhì)的概率為p(0<p),且各袋牛肉干是否變質(zhì)相互獨(dú)立.依據(jù)消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)法的規(guī)定:超市出售變質(zhì)食品的,消費(fèi)者可以要求超市退一賠三.為了保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益,針對(duì)購(gòu)買到變質(zhì)牛肉干的消費(fèi)者,超市除退貨外,并對(duì)每袋牛肉干以銷售價(jià)格的三倍現(xiàn)金賠付,且把變質(zhì)牛肉干做廢物處理,不再進(jìn)行銷售.
(1)若銷售完這批牛肉干后得到的利潤(rùn)為X,且7500<E(X)<10000,求p的取值范圍;
(2)已知p=,若超市聘請(qǐng)兼職員工來(lái)檢查這批牛肉干是否變質(zhì),超市需要支付兼職員工工資5000元,這樣檢查到的變質(zhì)牛肉干直接當(dāng)廢物處理,就不會(huì)流入到消費(fèi)者手中.請(qǐng)以超市獲取的利潤(rùn)為決策依據(jù),判斷超市是否需要聘請(qǐng)兼職員工來(lái)檢驗(yàn)這批牛肉干是否變質(zhì)?
【分析】(1)令Y表示1000袋牛肉干中變質(zhì)牛肉干的數(shù)量,由題意有Y~B(1000,p),則E(Y)=1000p,E(X)=20000﹣200000p,進(jìn)而求解;
(2)當(dāng)p=時(shí),由(1)知,E(Y)=1000×=50,E(Z)=50×3×50=7500,由7500>5000,進(jìn)而求解.
【解答】解:(1)令Y表示1000袋牛肉干中變質(zhì)牛肉干的數(shù)量,
由題意有Y~B(1000,p),則E(Y)=1000p,
故E(X)=(1000﹣1000p)(50﹣30)﹣1000p×(30+50×3)=20000﹣200000p,
由7500<E(X)<10000,有7500<20000﹣200000p<10000,解得:<p<,
故當(dāng)7500<E(X)<10000時(shí),p的取值范圍為<p<.
(2)對(duì)這批牛肉干來(lái)說(shuō),變質(zhì)牛肉干不管數(shù)量有多少,未變質(zhì)牛肉干的銷售后產(chǎn)生的利潤(rùn)與變質(zhì)牛肉干作廢物處理后產(chǎn)生的費(fèi)用是不變的,
是否聘請(qǐng)兼職員工來(lái)檢查這批牛肉干是否,產(chǎn)生的費(fèi)用是工資和給消費(fèi)者賠付的費(fèi)用,
當(dāng)p=時(shí),由(1)知,E(Y)=1000×=50,
設(shè)需要賠付給消費(fèi)者的費(fèi)用為Z元,
有E(Z)=50×3×50=7500,由7500>5000,
以超市獲取的利潤(rùn)為決策依據(jù),故超市需要聘請(qǐng)兼職員工來(lái)檢驗(yàn)這批牛肉干是否變質(zhì).
【點(diǎn)評(píng)】考查數(shù)學(xué)概率,期望在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用,屬于中檔題.
57.(2023?海淀區(qū)校級(jí)模擬)農(nóng)業(yè)技術(shù)員進(jìn)行某種作物的種植密度試驗(yàn),把一塊試驗(yàn)田劃分為8塊面積相等的區(qū)域(除了種植密度,其它影響作物生長(zhǎng)的因素都保持一致),種植密度和單株產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)如下:
根據(jù)上表所提供信息,第 5 號(hào)區(qū)域的總產(chǎn)量最大.
【分析】分別求出種植密度函數(shù)和單株產(chǎn)量函數(shù)的解析式,再求總產(chǎn)量的函數(shù)解析式,由此確定其最大值及取最大值的條件即可.
【解答】解:設(shè)區(qū)域代號(hào)為x,種植密度為y1,單株產(chǎn)量為y2,
則x∈{1,2,3,4,5,6,7,8},
由圖象可得種植密度y1是區(qū)域代號(hào)x的一次函數(shù),
故設(shè)y1=kx+b,x∈{1,2,3,4,5,6,7,8},
由已知函數(shù)y1=kx+b的圖象經(jīng)過(guò)點(diǎn)(1,2.4),(8,4.5),
所以,解得,
所以y1=0.3x+2.1,
由圖象可得單株產(chǎn)量y2是區(qū)域代號(hào)x的一次函數(shù),
故可設(shè)y2=mx+n,x∈{1,2,3,4,5,6,7,8},
觀察圖象可得當(dāng)x=1時(shí),y2=1.28,當(dāng)x=8時(shí),y2=0.72,
所以,解得,
所以y2=﹣0.08x+1.36,
所以總產(chǎn)量m(x)=(0.3x+2.1)(﹣0.08x+1.36)=﹣0.024(x2﹣10x﹣119),
當(dāng)x=5時(shí),函數(shù)m(x)有最大值,即5號(hào)區(qū)域總產(chǎn)量最大,最大值為3.456.
故答案為:5.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查函數(shù)的實(shí)際應(yīng)用,考查轉(zhuǎn)化能力,屬于中檔題.
58.(2023?興慶區(qū)校級(jí)一模)重慶某公園有兩塊三角形草坪,準(zhǔn)備修建三角形道路(不計(jì)道路寬度),道路三角形的頂點(diǎn)分別在草坪三角形的三條邊上.
(1)第一塊草坪的三條邊AB=80米,AC=70米,BC=50米,若,ED⊥AB(如圖1),△DEF區(qū)域內(nèi)種植郁金香,求郁金香種植面積.
(2)第二塊草坪的三條邊PQ=60米,QR=80米,PR=100米,M為PQ中點(diǎn),MN⊥MK(如圖2),△MNK區(qū)域內(nèi)種植紫羅蘭,求紫羅蘭種植面積的最小值.
【分析】(1)根據(jù)已知條件,結(jié)合余弦定理和三角形面積公式,即可求解.
(2)根據(jù)已知條件,結(jié)合正弦定理,以及三角含的和差化積公式,即可求解.
【解答】(1)∵,
∴米,米,
在△ABC中,運(yùn)用余弦定理可得,=,
∵0<B<π,
∴B=,
在△BDE中,,
∴.
(2)設(shè)∠QMN=α,則,
在△MNK中,,,
由正弦定理可得,,可得MK=,
所以,
∵,
∴,
故當(dāng)時(shí)取得最小值450平方米.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了函數(shù)的實(shí)際應(yīng)用,以及正余弦定理,需要學(xué)生較強(qiáng)的綜合能力,屬于難題.
59.(2023?萬(wàn)州區(qū)校級(jí)模擬)如圖,某市一學(xué)校H位于該市火車站O北偏東45°方向,且OH=4km,已知OM,ON是經(jīng)過(guò)火車站O的兩條互相垂直的筆直公路,CE,DF及圓弧都是學(xué)校道路,其中CE∥OM,DF∥ON,以學(xué)校H為圓心,半徑為2km的四分之一圓弧分別與CE,DF相切于點(diǎn)C,D.當(dāng)?shù)卣顿Y開發(fā)△AOB區(qū)域發(fā)展經(jīng)濟(jì),其中A,B分別在公路OM,ON上,且AB與圓弧相切,設(shè)∠OAB=θ,△AOB的面積為Skm2.
(1)求S關(guān)于θ的函數(shù)解析式;
(2)當(dāng)θ為何值時(shí),△AOB面積S為最小,政府投資最低?
【分析】(1)求出HK,再求出OK,再求出OL,進(jìn)而求出OA,OB,再求△AOB的面積為S;
(2)令 ,則 ,把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為分式函數(shù)最值問(wèn)題求解即可.
【解答】解:(1)連結(jié) OH 交 AB于K,作OL⊥AB于L,
∵,∴,
∴,
∴.
∵,∴,
∴,
∴,
,
∴,
=
=
=
=.
(2)令 ,
則 ,
,
令 ,
則 ,
∵ 在 單調(diào)遞減,
∴ 時(shí),,
,此時(shí) .
答:當(dāng)θ=時(shí),△AOB面積S為最小,政府投資最低.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查三角函數(shù)的實(shí)際應(yīng)用,應(yīng)優(yōu)先結(jié)合實(shí)際建立合適的數(shù)學(xué)模型,再按模型求最值,屬于難題.
60.(2023?酉陽(yáng)縣校級(jí)模擬)某公司決定采用增加廣告投入和技術(shù)改造投入兩項(xiàng)措施來(lái)獲得更大的收益.通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的預(yù)測(cè),當(dāng)對(duì)兩項(xiàng)投入都不大于3(百萬(wàn)元)時(shí),每投入x(百萬(wàn)元)廣告費(fèi),增加的銷售額可近似的用函數(shù)y1=﹣2x2+14x(百萬(wàn)元)來(lái)計(jì)算;每投入x(百萬(wàn)元)技術(shù)改造費(fèi)用,增加的銷售額可近似的用函數(shù)y2=﹣x3+2x2+5x(百萬(wàn)元)來(lái)計(jì)算.現(xiàn)該公司準(zhǔn)備共投入3(百萬(wàn)元),分別用于廣告投入和技術(shù)改造投入,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種資金分配方案,使得該公司的銷售額最大.(參考數(shù)據(jù):≈1.41,≈1.73)
【分析】先計(jì)算投入帶來(lái)的銷售額增加值,再利用導(dǎo)數(shù)法,即可確定函數(shù)的最值.
【解答】解:設(shè)3百萬(wàn)元中技術(shù)改造投入為x(百萬(wàn)元),廣告費(fèi)投入為3﹣x(百萬(wàn)元),則廣告收入帶來(lái)的銷售額增加值為﹣2(3﹣x)2+14(3﹣x)(百萬(wàn)元),技術(shù)改造投入帶來(lái)的銷售額增加值為﹣x3+2x2+5x(百萬(wàn)元),
所以,投入帶來(lái)的銷售額增加值F(x)=﹣2(3﹣x)2+14(3﹣x)﹣x3+2x2+5x.
整理上式得F(x)=﹣x3+3x+24,
因?yàn)镕′(x)=﹣x2+3,令F′(x)=0,解得x=或x=﹣(舍去),
當(dāng)x∈[0,),F(xiàn)′(x)>0,當(dāng)x∈(,3]時(shí),F(xiàn)′(x)<0,
所以,x=≈1.73時(shí),F(xiàn)(x)取得最大值.
所以,當(dāng)該公司用于廣告投入1.27(百萬(wàn)元),用于技術(shù)改造投入1.73(百萬(wàn)元)時(shí),公司將有最大的銷售額.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)模型的構(gòu)建,考查導(dǎo)數(shù)知識(shí)的運(yùn)用,考查學(xué)生的計(jì)算能力,正確確定函數(shù)解析式是關(guān)鍵.
聲源
與聲源的距離/m
聲壓級(jí)/dB
燃油汽車
10
60~90
混合動(dòng)力汽車
10
50~60
電動(dòng)汽車
10
40
x
22
23
24
25
26
頻數(shù)
10
10
15
9
6
這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)綜合訓(xùn)練12導(dǎo)數(shù)(6種題型60題專練)(2份,原卷版+解析版),文件包含新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)綜合訓(xùn)練12導(dǎo)數(shù)6種題型60題專練原卷版doc、新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)綜合訓(xùn)練12導(dǎo)數(shù)6種題型60題專練解析版doc等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共65頁(yè), 歡迎下載使用。
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