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重难点培优07 导数中的零点问题(含隐零点)
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01 知识重构・重难梳理固根基..........................................................................................................1
02 题型精研・技巧通法提能力..........................................................................................................2
题型一 判断函数零点的个数(★★★★)................................................................................................2
题型二 讨论函数零点的个数(★★★★)................................................................................................3
题型三 证明函数零点的个数(★★★★★)............................................................................................4
题型四 根据零点个数求参数范围(★★★★★)....................................................................................5
题型五 利用隐零点解决最值(★★★★★)............................................................................................6
题型六 利用隐零点判断零点个数(★★★★★)....................................................................................7
题型七 利用隐零点证明不等式(★★★★★)........................................................................................9
03 实战检测・分层突破验成效........................................................................................................10
检测Ⅰ组 重难知识巩固..............................................................................................................................10
检测Ⅱ组 创新能力提升..............................................................................................................................13
1、函数的零点
(1)函数零点的定义:对于函数
,把使
的实数
叫做函数
的零点.
(2)三个等价关系
方程f ( x)=0 有实数根⇔函数y=f ( x)的图象与x 轴有交点的横坐标⇔函数y=f ( x)有零点.
2、函数零点的判定
如果函数
在区间
上的图象是连续不断的一条曲线,并且有
,那么函数
在区间
内有零点,即存在
,使得
,这个
也就是
的根.我们
把这一结论称为函数零点存在性定理.
注:函数单调+存在零点=唯一零点
3、函数零点问题的常见题型:判断函数是否存在零点或者求零点的个数;根据含参函数零点情况,求参
数的值或取值范围.
求解步骤:
第一步:将问题转化为函数的零点问题,进而转化为函数的图像与
轴(或直线
)在某区间上的交点
问题;
第二步:利用导数研究该函数在此区间上的单调性、极值、端点值等性质,进而画出其图像;
第三步:结合图像判断零点或根据零点分析参数.
4、针对导函数的“隐零点”,求解取值范围时,需要根据导函数零点代入方程,把参数表示成含隐零点
的函数,再来求原函数的极值或者最值问题或证明不等式.构建关于隐零点作为自变量的新函数,求函数值
域或者证明不等式恒成立问题.在使用零点存在定理确定区间时往往存在困难,必要时使用放缩法取含参的
特殊值来确定零点存在区间.
题型一 判断函数零点的个数
【技巧通法·提分快招】
函数零点的求解与判断方法:
(1)直接求零点:令f(x)=0,如果能求出解,则有几个解就有几个零点.
(2)零点存在性定理:利用定理不仅要函数在区间[a,b]上是连续不断的曲线,且f(a)·f(b)<0,还必须结合
函数的图象与性质(如单调性、奇偶性)才能确定函数有多少个零点.
(3)利用图象交点的个数:将函数变形为两个函数的差,画两个函数的图象,看其交点的横坐标有几个不同
的值,就有几个不同的零点.
1.(2025·陕西安康·模拟预测)已知函数
,则函数
在区间
上的零点
个数为( )
A.1
B.3
C.5
D.7
2.(24-25 高三上·四川·期中)已知实数
满足
,则函数
的零点个数为
( )
A.0
B.1
C.2
D.3
3.(24-25 高三下·河南·月考)函数
的零点的个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
4.(2025·广西河池·二模)关于函数
,下列选项正确的
是( )
A.函数
没有零点
B.函数
只有1 个零点
C.函数
至少有1 个零点
D.函数
有2 个零点
5.函数
与函数
的图象交点个数为( )
A.6
B.7
C.8
D.9
6.(23-24 高三上·山东·月考)已知函数
,则函数
的零点个数为
( )
A.0 或3
B.0 或1
C.1 或2
D.2 或3﹒
7.(多选题)函数
的零点个数可能是( )
A.0
B.1
C.2
D.3
8.(多选题)(24-25 高三下·山东青岛·开学考试)对于函数
,下列说法中正确的是
( )
A.有三个零点
B.零点均分布在
内
C.零点为
,
,
D.零点为
,
,
题型二 讨论函数零点的个数
1.已知函数
.
(1)讨论函数
的单调性;
(2)讨论方程
的根的个数.
2.(23-24 高三下·山东菏泽·月考)已知函数
,(
).
(1)讨论
的单调性;
(2)讨论
的零点个数.
3.(2025·湖北恩施·模拟预测)已知函数
,直线
.
(1)若点
是函数
图象上的一点,求点
到直线距离的最小值;
(2)若
,讨论函数
的零点的个数.
4.已知函数
.
(1)当
时,求证
;
(2)讨论
的单调性;
(3)讨论
零点个数.
5.已知
.
(1)当
时,求曲线
在点
处的切线方程.
(2)若
恰有1 个极大值点和1 个极小值点.
①求极大值与极小值的和;
②判断
零点的个数.
6.(2025·湖南郴州·三模)已知函数
.
(1)当
时,求
的单调区间;
(2)当
时,求
在
上的最小值;
(3)当
时,讨论
的零点个数.
题型三 证明函数零点的个数
【技巧通法·提分快招】
利用函数的零点求参数范围的方法
(1)分离参数(
)后,将原问题转化为
的值域(最值)问题或转化为直线
与
的
图象的交点个数问题(优选分离、次选分类)求解;
(2)利用函数零点存在定理构建不等式求解;
(3)转化为两个熟悉的函数图象的位置关系问题,从而构建不等式求解.
1.已知函数
.
(1)求
在
处的切线方程;
(2)证明:函数
只有一个零点;
2.(24-25 高三下·浙江杭州·月考)已知函数
,
(1)当
时,求
的对称中心;
(2)证明:
有唯一零点
3.(24-25 高三上·江苏徐州·月考)已知函数
.
(1)讨论函数
在区间
上的单调性;
(2)证明:函数
在
上有两个零点.
4.(2024·内蒙古赤峰·二模)已知
(1)将
,
,
,
按由小到大排列,并证明;
(2)令
求证:
在
内无零点.
5.(2024·广西钦州·三模)已知函数
.
(1)若
,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若
,证明:
在
上有3 个零点.
题型四 零点个数求参数范围
【技巧通法·提分快招】
求函数的零点个数时,常用的方法有:
(1)直接根据零点存在定理判断;
(2)将
整理变形成
的形式,通过
两函数图象的交点确定函数的零点个
数;
(3)结合导数,求函数的单调性,从而判断函数零点个数.
1.(24-25 高三上·山东日照·月考)若过点
可以作曲线
的两条切线,则
的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
2.(2024·广东·一模)函数
与函数
有两个不同的交点,则
的取值范围是
( )
A.
B.
C.
D.
3.(2025·甘肃白银·模拟预测)已知函数
有且仅有3 个零点,则m 的取值范围为
( )
A.
B.
C.
D.
4.(2024·广东广州·模拟预测)已知函数
,若
存在唯一的零点
,且
,则
的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
5.已知函数
有两个零点,则实数
的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
6.(24-25 高三上·江苏苏州·期末)已知函数
有两个零点,则实数
的取值范围是
( )
A.
B.
C.
D.
7.(24-25 高三上·江苏·月考)已知函数
有两个零点,则
的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
8.(2025·四川成都·二模)已知函数
且
与函数
且
有两个不同交点,则
的取值范围是 .(其中为自然对数的底数)
9.(2025·湖北·模拟预测)已知函数
有2 个零点
,
,且
,则实数
的取值范
围是 .
题型五 利用隐零点解决最值
【技巧通法·提分快招】
1、隐零点问题
隐零点问题是函数零点中常见的问题之一,其源于含指对函数的方程无精确解,这样我们只能得到存在性
之后去估计大致的范围(数值计算不再考察之列).
基本步骤:
第 1 步: 用零点存在性定理判定导函数零点的存在性, 列出零点方程
, 并结合
的单调性
得到零点的范围;
第 2 步: 以零点为分界点, 说明导函数
的正负, 进而得到
的最值表达式;
第 3 步: 将零点方程
适当变形, 整体代入
最值式子进行化简:
(1)要么消除
最值式中的指对项
(2)要么消除其中的参数项;
从而得到
最值式的估计.
1.(24-25 高三下·安徽·月考)已知函数
,若
与
的图象有两个交
点,则实数
的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
2.(2024·江西鹰潭·模拟预测)已知
,若函数
有两个不同的零点,则a 的取值范围
是( )
A.
B.
C.
D.
3.(24-25 高三上·辽宁·期中)已知函数
,若
在区间
上恒
成立,则实数
的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
4.(25-26 高三上·上海·期末)若对任意
,不等式
恒成立,则
的取值范围为
.
5.(2025·江西九江·二模)已知函数
恰好有3 个零点,则实数
的取值范围是
.
6.(2024·四川自贡·一模)函数
的最小值为
.
(1)判断
与2 的大小,并说明理由:
(2)求函数
的最大值.
7.(23-24 高三上·黑龙江绥化·月考)已知函数
.
(1)若
,证明:
;
(2)若
对任意的
恒成立,求a 的取值范围.
题型六 利用隐零点判断零点个数
【技巧通法·提分快招】
1、函数零点的存在性定理
函数零点存在性定理:设函数
在闭区间
上连续,且
,那么在开区间
内至
少有函数
的一个零点,即至少有一点
,使得
.
2、隐零点的同构
实际上, 很多隐零点问题产生的原因就是含有指对项, 而这类问题由往往具有同构特征, 所以下面我们看到
的这两个问题, 它的隐零点代换则需要同构才能做出, 否则, 我们可能很难找到隐零点合适的代换化简方
向. 我们看下面两例: 一类同构式在隐零点问题中的应用的原理分析
所以在解决形如
, 这些常见的代换都是隐零点中常见的操作.
1.(2025·河北秦皇岛·三模)设函数
.
(1)求
的图象在
处的切线方程;
(2)记
,若
,试讨论
在
上的零点个数.
2.(2025·安徽·模拟预测)已知函数
,曲线
在
处的切线斜率为0.
(1)证明:函数
在
上单调递增;
(2)设
,若
,判断函数
的零点个数.
3.(2025·安徽合肥·二模)已知函数
,曲线
在点
处的切线方程为
.
(1)求
,
的值;
(2)讨论
的零点个数,并证明所有零点之和为0.
4.(2025·江西·模拟预测)已知函数
.
(1)若存在
,使得
的图象在
处的切线过原点,求
的取值范围;
(2)若
,判断
的零点个数.
5.已知函数
,
.函数
,求
的零点个数;
6.(2025·江西景德镇·模拟预测)(1)证明:
在
上恒成立.
(2)若
,证明:函数
在
上恰有1 个零点.
(3)试讨论函数
在
上的零点个数.
题型七 利用隐零点证明不等式
1.设
,
,证明:
;
2.(2025·四川雅安·二模)已知函数
.
(1)若
,
,求
的单调区间和极值;
(2)若
,证明:当
时,
.
3.(2025·甘肃平凉·模拟预测)已知函数
.
(1)讨论函数
的单调性;
(2)求证:对
,使得
.
4.(2025·河北秦皇岛·三模)已知函数
是函数
的导函数,且
.
(1)求
;
(2)若
在区间
内单调递增,求实数
的取值范围;
(3)当
时,证明:
.
5.(2025·河北·模拟预测)已知函数
.
(1)若
在
上单调递减,求a 的取值范围;
(2)求
在
上的最大值;
(3)若存在
,使得
,证明:
.
6.(2025·黑龙江哈尔滨·二模)已知函数
.
(1)当
时,求
在区间
上的零点个数;
(2)当
,
时,求证:
.
7.已知函数
.
(1)当
时,讨论函数
的单调区间;
(2)当
时,证明:
.
检测Ⅰ组 重难知识巩固
1.已知函数
,若
存在唯一的零点
,且
,则
的取值范围是( )
A.
B.
C.
或
D.
2.(2024·浙江杭州·模拟预测)若函数
有且仅有两个零点,则
的取值范围是
( )
A.
B.
C.
D.
3.(24-25 高三上·浙江·期末)已知函数
,
,若函数
有
5 个零点,则a 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
4.若
,函数
有两个零点,则实数a 的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
5.(2025·云南曲靖·二模)已知函数
,若该函数有且只有一个零点,则
的值为( )
A.1
B.
C.
D.
6.(23-24 高三上·安徽合肥·月考)已知函数
,
,若不等式
对任
意
恒成立,则实数
的最小值是( )
A.
B.
C.
D.
7.(23-24 高三上·广东广州·月考)(多选题)已知
,则函数
的零点的个数可能是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
8.(多选题)已知函数
,则下列说法正确的有( )
A.
有唯一零点
B.
C.
,使得
有三个不等实根
D.
,使得
有六个不等实根
9.(2024·江西新余·模拟预测)(多选题)关于
的方程
的实根个数可能为:( ).
A.
B.
C.
D.
10.若函数
有两个不同的零点,则实数
的取值范围是 .
11.(23-24 高三下·安徽黄山·月考)已知
,若函数
恰有
三个零点,则
的取值范围为 .
12.(23-24 高三上·黑龙江大庆·期末)设函数
,若不等式
有且只有
三个整数解,则实数
的取值范围是 .
13.(23-24 高三下·四川雅安·开学考试)已知函数
.
(1)若
,当
时,证明:
.
(2)若
,证明:
恰有一个零点.
14.(23-24 高三下·浙江·开学考试)设函数
.
(1)
时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)证明:
至多只有一个零点.
15.(2024·江西新余·模拟预测)已知函数
.
(1)若
,求
在
处的切线方程.
(2)讨论
的单调性.
(3)求证:若
,
有且仅有一个零点.
16.(23-24 高三下·北京延庆·期末)已知函数
,其中
.
(1)当
时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若
在
上存在极值,求实数
的取值范围;
(3)求
的零点个数.
17.(2025·江西九江·三模)已知函数
,其中
.
(1)讨论
的单调性;
(2)当
时,证明:
.
18.(2025·辽宁锦州·二模)已知
.
(1)若
在
上单调递增,求a 的取值范围;
(2)若
的图像在
处的切线为
,求a 与b 的值,并证明
时,
.
19.(2025·浙江嘉兴·二模)已知函数
.
(1)当
时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)当
时,存在
,使得
,求证:
;
(3)当
时,判断
的零点个数,并作出证明.
20.(2025·重庆·三模)已知函数
.
(1)讨论函数
的单调性;
(2)已知函数
.
①若
,求证: 当
时,
;
②若
,函数
在区间
上存在唯一零点,求
的取值范围.
21.(24-25 高三下·河南郑州·期中)已知函数
.
(1)讨论
的单调性;
(2)求函数
在区间
上的最小值;
(3)当
时,判断函数
的零点个数.
22.(24-25 高三下·福建漳州·月考)已知函数
.
(1)求函数
在区间
上的最大值;
(2)当
时,证明:
.
23.已知函数
的导数分别为
.
(1)若存在直线与
的图像分别在
处相切,求证:
.
(2)若
,求
的取值范围.
24.(2025·辽宁·模拟预测)已知函数
.
(1)当
时,求
的图象在
处的切线方程;
(2)若
在区间
内存在极值点
,求
的取值范围;
(3)证明:当
时,
在区间
内有且仅有3 个零点.
参考数据:
.
25.(24-25 高三下·甘肃白银·月考)已知函数
.
(1)证明:
,
;
(2)求函数
的零点个数.
检测Ⅱ组 创新能力提升
1.(2025·江西·二模)已知函数
.
(1)求曲线
在点
处的切线方程;
(2)证明:
时,
;
(3)判断函数
的零点个数.
2.(2025·陕西·二模)已知函数
.
(1)若
,求
的极值.
(2)若
且
,关于
的方程
在
上仅有一个实根
.
(i)证明:
;
(ii)求
的最大值.
3.(2025·湖北黄冈·二模)已知函数
.
(1)若
,求
在
的值域;
(2)证明:
存在唯一的极值点
,且
;
(3)若
恒成立,证明:
.
4.(24-25 高三下·天津南开·月考)已知函数
,
.设
为
的导函数.
(1)求曲线
在点
处的切线方程;
(2)证明:
有且仅有一个极值点;
(3)判断
的所有零点之和与
的大小关系,并说明理由.