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专题 3.8 函数与方程
练基础
1.(2021·浙江高一期末)方程 (其中 )的根所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
由函数 的单调性和函数零点存在定理,即可判断零点所在的区间.
【详解】
函数 在 上为增函数,
由 , (1) , (1)
结合函数零点存在定理可得方程的解在 , 内.
故选: .
2.(2021·湖北黄冈市·黄冈中学高三其他模拟)若函数 在区间(-1,1)上有两个不
同的零点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C.(2,+∞) D.(0,2)
【答案】B
【解析】
根据二次函数的性质,结合题意,列出不等式组,即可求得答案.
【详解】
因为 为开口向上的抛物线,且对称轴为 ,在区间(-1,1)上有两个不同的零点,所以 ,即 ,解得 ,
所以实数a的取值范围是 .
故选:B
3.(2021·江西高三其他模拟(理))已知函数 ,若函数
,仅有1个零点,则实数 的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
令 ,故 ,然后作出函数图像,求出函数在 处
的切线的斜率可得答案
【详解】
令 ,故 ,作出函数 的大致图像如图所示,观察可
知,临界状态为直线 与曲线 在 处的切线,
当 时, ,则 ,所以切线的斜率为 ,
所以 ,
故选:A.4.(2021·全国高三其他模拟)已知 ,有下列四个命题:
: 是 的零点;
: 是 的零点;
: 的两个零点之和为1
: 有两个异号零点
若只有一个假命题,则该命题是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
首先假设 , 是真命题,则 , 均为假命题,不合题意,故 , 中必有一个假命题.然后分情
况讨论 是假命题和 是假命题的两种情况,推出合理或者矛盾.
【详解】
由题意,若 , 是真命题,则 , 均为假命题,不合题意,故 , 中必有一个假命题.若 是假命题, , 是真命题,则 的另一个零点为 ,此时 为真命题,符合题意;
若 是假命题, , 是真命题,则 的另一个零点为 ,此时 为假命题,不符合题意.
故选:A.
5.(2021·山东烟台市·高三二模)已知函数 是定义在区间 上的偶函数,且当
时, ,则方程 根的个数为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】D
【解析】
将问题转化为 与 的交点个数,由解析式画出在 上的图象,再结合偶函数的对称性
即可知定义域上的交点个数.
【详解】
要求方程 根的个数,即为求 与 的交点个数,
由题设知,在 上的图象如下图示,
∴由图知:有3个交点,又由 在 上是偶函数,∴在 上也有3个交点,故一共有6个交点.
故选:D.
6.【多选题】(2021·湖北荆州市·荆州中学高三其他模拟)在下列区间中,函数 一定
存在零点的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】
本题首先可通过求导得出函数 在 上是增函数、在 上是减函数以及 ,
然后通过函数 的单调性以及零点存在性定理对四个选项依次进行判断,即可得出结果.
【详解】
, ,
当 时, ,函数 在 上是增函数;
当 时, ,函数 在 上是减函数,
,
A项: , ,
因为 ,所以函数 在 内存在零点,A正确;
B项: , ,
因为 , ,所以函数 在 内存在零点,B正确;
C项: , , ,因为 ,所以函数 在 内不存在零点,C错误;
D项: , , ,
则函数 在 内存在零点,D正确,
故选:ABD.
7.【多选题】(2021·辽宁高三月考)已知定义域为 的函数 满足 是奇函数, 为
偶函数,当 , ,则( )
A. 是偶函数 B. 的图象关于 对称
C. 在 上有3个实数根 D.
【答案】BC
【解析】
由 为偶函数,得到 的图象关于 对称,可判定B正确;由 是奇函数,得到函
数 关于点 对称,得到 和 ,根据题意,求得
,可判定D不正确;由 ,可判定A不正确;由
,可判定C正确.
【详解】
根据题意,可得函数 的定义域为 ,
由函数 为偶函数,可得函数 的图象关于 对称,
即 ,所以B正确;由函数 是奇函数,可得函数 的图象关于点 对称,
即 ,可得 ,
则 ,即函数 是以8为周期的周期函数,
当 时, ,可得 ,
即 ,所以D不正确;
由函数 是以8为周期的周期函数,可得 ,
因为 ,令 ,可得 ,
所以 ,所以函数 一定不是偶函数,所以A不正确;
当 时, ,所以 ,
由 ,可得 ,又由 ,所以C正确.
故选:BC.
8.(2020·全国高三专题练习)函数f(x)=(x-2)2-lnx的零点个数为______.
【答案】2
【解析】
令 ,得到 ,将等号左右两边看成两个函数,在同一坐标系下画出图像,找到它们
的交点个数,即得到 的零点个数.
【详解】
函数 的定义域为 ,
画出两个函数 , 的图象,由函数图象的交点可知,函数的零点个数为2.
故答案为2.9.(湖南高考真题)若函数f(x)=|2x−2|−b有两个零点,则实数b的取值范围是_____.
【答案】0n,根据韦达定理,可得 , 的表
达式,根据 有四个不同的根 ,可得以 对应的根为 ,
对应的根为 ,根据韦达定理,可得 , , , 表达式,根据题
意,计算化简,可得m,n的关系,代入 ,根据二次函数的性质,即可得答案.
【详解】
设 的两个不同零点为m,n,且m>n,
所以 , ,且 ,
又因为 有四个不同的根 ,
所以 对应的根为 , 对应的根为 ,
所以 , ,
所以 ,
同理 ,
因为 成等差数列,
所以 ,则
所以 ,解得 ,
因为m>n,所以 ,解得 ,所以 ,
所以当 时, 有最大值 ,
所以 不可能为3.
故选:D
4.(2021·浙江湖州市·高三二模)“关于 的方程 有解”的一个必要不充分条
件是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
数形结合,探讨出“关于 的方程 有解”的充要条件,再由必要不充分条件的意
义即可得解.
【详解】
关于 的方程 有解,
等价于函数 与 的图象有公共点,函数 的图象是以原点为圆心,
1为半径的上半圆,y=|x-m|的图象是以点(m,0)为端点,
斜率为 且在x轴上方的两条射线,如图:
y=x-m与半圆 相切时,点(m,0)在B处,
,y=-x+m与半圆 相切时,点(m,0)在A处, ,
当y=|x-m|的图象的顶点(m,0)在线段AB上移动时,两个函数图象均有公共点,
所以“关于 的方程 有解”的充要条件是 ,B不正确;
因 , ,
即 是 的必要不充分条件,A正确;
, ,
即 是 的充分不必要条件,C不正确;
, ,
即 是 的不充分不必要条件,C不正确.
故选:A.
5.(2021·辽宁高三月考)已知 的定义域为 ,且满足 ,若
,则 在 内的零点个数为( )
A. B. C. D.【答案】B
【解析】
求出函数 在区间 值域及单调性,由此可得出结论.
【详解】
当 时, ,
当 时, ,则 ,
当 时, ,则 ,
以此类推,当 时, ,
且函数 在区间 上为增函数,
,所以,函数 在区间 上有且只有一个零点,且
,
因此, 在 内的零点个数为 .
故选:B.
6.(2021·浙江高三其他模拟)设 是常数,若函数 不可能有两个零点,则
b的取值情况不可能为( )
A. 或 B.
C.1 D.
【答案】D
【解析】
令 ,易知 是 的一个零点.
只需讨论 的情况:分为b=0和b≠0分类讨论.在b≠0时,根据判别式讨论根的情况即可.
【详解】
令 ,即 或 .
显然 是 的一个零点.
下面讨论 的根的情况:
(1)b=0时, .不符合题意.
(2)b≠0时,
①若 时,有 或 ,此时 没有实数根,符合题意;
②若 时,有 或 ,
若 , 的根为 ,所以 有一个零点,符合题意;
若 , 的根为 ,所以 有两个零点,不符合题意;
③若 时,有 或 ,此时 有实数根,要使函数
不可能有两个零点,只需 不是 的根,所以
,即 , 符合题意;
故选:D
7.(2021·江西抚州市·高三其他模拟(文))若函数f(x)满足 ,当 时,
.若在区间 内 有两个零点则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.【答案】A
【解析】
由题设可得 ,由 内 有两个零点,可知 内
与 有两个交点,应用数形结合并利用导数判断存在两个交点时m的范围即可.
【详解】
由题意,若 ,则 ,则 ,
∴ 时, ,
∴ ,
在 内 有两个零点,即 内 与 有两个交点,且
过定点 ,∴ 时,显然图象只有一个交点,即 仅有一个零点,
时,在 右半支上,当 过 时 ,要使 上图象有两个交点,则
,
当 时,在 左半支上,当 与 相切时只有一个交点,此时
,得 ,则 ,
∴ ,整理得 ,可得 ,
∴要使 上图象有两个交点,则 .
综上, .
故选:A
8.【多选题】(2021·全国高三其他模拟)已知函数 是 上的奇函数,且满足
,当 时, .则下列四个命题中正确的是( )
A.函数 为奇函数
B.函数 为偶函数
C.函数 的周期为8
D.函数 在区间 上有4个零点
【答案】BC【解析】
先利用条件中的等式得到 ,再利用函数的奇偶性得到 ,然后结合条件中的等式逐个
对选项进行分析判断即可.
【详解】
令 ,得 ,故 ,又 是 上的奇函数,所以 ,所以
,所以 ,所以 ,所以函数 的周期为
8,选项C正确.
因为 ,所以 ,又 是 上的奇函数,所以
,即 ,故 ,所以函数 的图象
关于直线 对称,所以 为偶函数,选项B正确.
是 上的奇函数,则 ,又 ,且当 时, ,所以当 时,
只有2个根.又函数 的图象关于直线 对称,所以当 时,只有
,故当 时, 只有2个根,由对称性知,当 时,
只有2个根,所以函数 在区间 上有5个零点,故选项D错误
若函数 为奇函数,则 ,令 ,则 ,又
,所以 .又函数 的图象关于直线 对称,所以 ,故
,与当 时, 矛盾,故选项A错误.
故选:BC.
9.(2021·晋中市新一双语学校高三其他模拟(文))规定记号" "表示一种运算,即,若 ,函数 的图象关于直线 对称,则
___________.
【答案】1
【解析】
根据新运算的定义,得到函数解析式为 ,再根据函数图象关于直线
对称,得到函数的四个零点两两对称,列出方程求解,即可得出结果.
【详解】
由题意可得: , ,
则函数 有四个零点,从大到小依次是 , , , ,
因为函数 的图象关于直线 对称,
所以 与 关于直线 对称, 与 关于直线 对称,
所以 ,解得
故答案为:1.
10.(2021·上海格致中学高三三模)已知函数 的定义域是 ,满足
且 ,若存在实数k,使函数 在区间
上恰好有2021个零点,则实数a的取值范围为____【答案】
【解析】
方程 在 上恰有2021个零点,等价于存在 ,使 在
上恰有2021个交点,作出函数 的图像,数形结合,再根据函数周期性的应用,使每个交点都处在
之间才能取到2021个点,代入条件求得参数取值范围.
【详解】
由函数在 上的解析式作出如图所示图像,
由 知,函数 是以4为周期,且每个周期上下平移|a|个单位的一个函数,
若使 时,存在 ,方程 在 上恰有2021个零点,等价于
在 上恰有2021个交点,如图所示,知在每个周期都有4个交点,即 时满
足条件,且必须每个周期内均应使 处在极大值和极小值之间,才能保证恰有2021个交点,
则当 时,需使最后一个完整周期 中的极小值 ,
即 ,解得 ,即当 时,需使最后一个极大值 ,
即 ,解得 ,即 ,
综上所述,
故答案为:
练真题
TIDHNE
1.(2018·全国高考真题(理))已知函数f(x)=¿ g(x)=f(x)+x+a.若g(x)存在2个零点,则a
的取值范围是
A.[–1,0) B.[0,+∞) C.[–1,+∞) D.[1,+∞)
【答案】C
【解析】
画出函数f(x)的图像,y=ex在y轴右侧的去掉,
再画出直线y=−x,之后上下移动,
可以发现当直线过点A时,直线与函数图像有两个交点,
并且向下可以无限移动,都可以保证直线与函数的图像有两个交点,
即方程f(x)=−x−a有两个解,
也就是函数g(x)有两个零点,
此时满足−a≤1,即a≥−1,故选C.2.(2021年浙江省高考数学试题)已知 ,函数 若 ,则
___________.
【答案】2
【解析】
由题意结合函数的解析式得到关于 的方程,解方程可得 的值.
【详解】
,故 ,
故答案为:2.
3.(安徽高考真题)在平面直角坐标系 中,若直线 与函数 的图像只有一个交点,
则 的值为 .
1
【答案】 2
【解析】
y xa 1 y xa 1 a,1
xa 时 取得最小值1.即函数 的图像的最低点为 .
y xa 1
a0 y2a
当 时,由数形结合可知此时直线 与 的图像必有两个交点,故舍;
y xa 1 a,1
a0 y2a y2a
当 时,要使直线 与 的图像只有一个交点,则有直线 必过点 ,
1
a
即2a 1,解得 2.
1
a
综上可得 2.
4.(2018·浙江高考真题)已知λ∈R,函数f(x)=¿,当λ=2时,不等式f(x)<0的解集是___________.
若函数f(x)恰有2个零点,则λ的取值范围是___________.
【答案】 (1,4) (1,3]∪(4,+∞)
【解析】
由题意得¿或¿,所以2≤x<4或14 f(x)=x−4>0 f(x)=x2−4x+3=0,x=1,3 (−∞,λ) λ≤4
,由 在 上只能有一个零点得 .综上, 的取值范围
f(x)=x−4=0,x=4 f(x)=x2−4x+3 (−∞,λ) 1<λ≤3 λ
为(1,3]∪(4,+∞).
5.(2018·天津高考真题(理))已知a>0,函数f(x)=¿若关于x的方程f(x)=ax恰有2个互异的实数解,
则a的取值范围是______________.
【答案】(4 ,8)
【解析】
分类讨论:当x≤0时,方程f (x)=ax即x2+2ax+a=ax,
整理可得: ,
x2=−a(x+1)
x2
很明显x=−1不是方程的实数解,则a=− ,
x+1
当x>0时,方程f (x)=ax即−x2+2ax−2a=ax,
整理可得: ,
x2=a(x−2)
x2
很明显x=2不是方程的实数解,则a= ,
x−2
令g(x)=¿,
其中 x2 ( 1 ), x2 4
− =− x+1+ −2 =x−2+ +4
x+1 x+1 x−2 x−2
原问题等价于函数g(x)与函数y=a有两个不同的交点,求a的取值范围.
结合对勾函数和函数图象平移的规律绘制函数g(x)的图象,
同时绘制函数y=a的图象如图所示,考查临界条件,
结合a>0观察可得,实数a的取值范围是(4,8).f(x),g(x) R f(x) g(x)
6.(2019·江苏高考真题)设 是定义在 上的两个周期函数, 的周期为4, 的周期
k(x2),0 x1
g(x) 1
为2,且 是奇函数.当 时, , ,1 x2 ,其中 .
f(x) x(0,2] f(x) 1(x1)2 2 k 0
(0,9] x f(x) g(x) k
若在区间 上,关于 的方程 有8个不同的实数根,则 的取值范围是_____.
1 2
,
【答案】 .
3 4
【解析】
当x0,2 时, f(x) 1x12 ,即 x12 y2 1,y0.
f(x) 4 f(x) g(x)
又 为奇函数,其图象关于原点对称,其周期为 ,如图,函数 与 的图象,要使f(x) g(x)
0,9
8 8
在 上有 个实根,只需二者图象有 个交点即可.
1
g(x)
当 2时,函数 f(x)与 g(x) 的图象有2个交点;
g(x)k(x2) g(x)
2,0
f(x) g(x) 6
当 时, 的图象为恒过点 的直线,只需函数 与 的图象有 个交点.当
k2k
2
1
f(x) 与g(x)图象相切时,圆心1,0到直线kx y2k 0的距离为 1 ,即 1k2 ,得 k 4 ,函
f(x) g(x) 3 g(x)k(x2) (1,1) f(x) g(x) 6
数 与 的图象有 个交点;当 过点 时,函数 与 的图象有 个交点,
1
k
此时13k,得 3.
1 2
,
综上可知,满足
f(x) g(x)
在0,9上有
8
个实根的
k
的取值范围为
3 4
.