人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点的判定
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这是一份人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点的判定,共30页。试卷主要包含了定义域为R的偶函数f,若f,函数f,已知函数f,已知函数,下列区间中含有f,函数的零点所在区间是等内容,欢迎下载使用。
人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点的判定
一.选择题(共14小题)
1.定义域为R的偶函数f(x)满足:对任意x∈R都有f(2﹣x)=f(x),且当x∈[0,1]时,f(x)=x﹣1,若函数y=f(x)﹣loga(x+1)在(0,+∞)上至少有三个零点,则a的取值范围为( )
A.(0,) B.(,1) C.(0,) D.(,1)
2.若f(x)=x+2x+a的零点所在的区间为(﹣2,1),则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.函数f(x)=()x﹣3的零点所在的区间为( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
4.已知函数f(x)=3x+x,g(x)=log3x+x,h(x)=sinx+x的零点依次为x1,x2,x3,则以下排列正确的是( )
A.x1<x2<x3 B.x1<x3<x2 C.x3<x1<x2 D.x2<x3<x1
5.函数f(x)=lnx+x﹣6的零点所在区间为( )
A.(2,3) B.(3,4) C.(4,5) D.(5,6)
6.函数f(x)=log2x+x+2的零点所在的一个区间是( )
A. B. C. D.
7.函数f(x)=2x﹣3x的零点所在的一个区间是( )
A.(﹣2,﹣1) B.(3,4) C.(﹣1,0) D.(1,2)
8.函数f(x)=x﹣3+lgx零点所在区间为( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
9.已知函数,下列区间中含有f(x)的零点的是( )
A.(﹣1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,3)
10.函数的零点所在区间是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(3,4) D.(4,+∞)
11.已知函数,若函数F(x)=f(x)﹣a的两个零点分别在区间(﹣1,0)和内,则实数a的取值范围为( )
A. B.(0,1) C.(ln2,1) D.
12.函数f(x)=lnx+x﹣4的零点所在的大致区间是( )
A.(1,2) B.(2,3) C.(3,4) D.(4,5)
13.函数f(x)=lgx+x﹣3的零点所在的区间是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
14.函数f(x)=2x+3x的零点所在的一个区间是( )
A.(﹣2,﹣1) B.(﹣1,0) C.(0,1) D.(1,2)
二.填空题(共17小题)
15.已知函数f(x)=lnx+ax在上有两个零点,则a的取值范围是 .
16.直线y=m与函数y=x2﹣3|x﹣2|﹣5x+1的图象有3个交点,则m的值为 .
17.已知函数f(x)=,若函数g(x)=a|f(x)|+1有6个零点,则实数a的取值范围是 .
18.定义在R上的奇函数f(x),当x≥0时,则函数的所有零点之和为 .
19.偶函数f(x)满足f(x﹣1)=f(x+1),且当x∈[0,1]时,f(x)=x,则f()= ,则若在区间[﹣1,3]内,函数g(x)=f(x)﹣kx﹣k有4个零点,则实数k的取值范围是 .
20.已知函数,x∈R,若f(x)在区间(π,2π)内没有零点,则ω的取值范围是 .
21.若函数在[﹣1,1]上有零点,则a2﹣3b的最小值为 .
22.函数f(x)=,若函数g(x)=f(x)﹣tx恰有两个零点,则实数t的取值范围是 .
23.若函数f(x)=2lnx+x2+a﹣2在上(1,e)有零点,则实数a的取值范围为 .
24.已知函数f(x)=x|2x﹣a|﹣1.
①当a=0时,不等式f(x)+1>0的解集为 ;
②若函数f(x)有三个不同的零点,则实数a的取值范围是 .
25.已知函数f(x)=lnx﹣m的零点位于区间(1,e)内,则实数m的取值范围是 .
26.已知f(x)=,若函数g(x)=f(x)﹣t有三个不同的零点x1,x2,x3(x1<x2<x3),则
﹣的取值范围是 .
27.设f(x)=x2﹣3x+a,若函数f(x)在区间(1,3)内有零点,则实数a的取值范围为 .
28.已知e为自然数,则函数f(x)=ex+lnx﹣e的零点为 .
29.若函数f(x)=2x2﹣﹣2在区间(m﹣1,m)(m∈N)内存在零点,则m= .
30.若函数f(x)=x2+x+1﹣aex有且仅有一个零点,则实数a的取值范围为
31.若函数f(x)=ax2+2(a﹣1)x﹣2lnx﹣1只有一个零点,则实数a的取值范围是 .
三.解答题(共7小题)
32.已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x﹣3,如果函数y=f(x)在区间(﹣1,1)有零点,求a的取值范围.
33.已知函数f(x)=x﹣3lnx.
(Ⅰ)证明:f(x)有两个零点;
(Ⅱ)已知α>β>1,若∃x0∈R,使得=f′(x0),试比较与x0的大小.
34.已知f(x)=(a∈R)的图象关于坐标原点对称.
(1)求a的值,并求出函数F(x)=f(x)+2x﹣﹣1的零点;
(2)若函数h(x)=f(x)+2x﹣在[0,1]内存在零点,求实数b的取值范围;
(3)设g(x)=log4,已知f(x)的反函数f﹣1(x)=log2,若不等式f﹣1(x)≤g(x)在x∈[,]上恒成立,求满足条件的最小整数k的值.
35.已知函数f(x)=3x,g(x)=|x+a|﹣3,其中a∈R.
(Ⅰ)若函数h(x)=f[g(x)]的图象关于直线x=2对称,求a的值;
(Ⅱ)给出函数y=g[f(x)]的零点个数,并说明理由.
36.已知函数f(x)=2(m+1)x2+4mx+2m﹣1
(1)当m取何值时,函数的图象与x轴有两个零点;
(2)如果函数至少有一个零点在原点的右侧,求m的值.
37.已知函数f(x)=ex﹣ax2.
(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;
(2)若f(x)在(0,+∞)有两个零点,求a的取值范围.
38.已知函数f(x)=x2+2ax+2.
(1)若函数f(x)有两个不相等的正零点,求a的取值范围;
(2)若函数f(x)在x∈[﹣5,5]上的最小值为﹣3,求a的值.
人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点的判定
参考答案与试题解析
一.选择题(共14小题)
1.定义域为R的偶函数f(x)满足:对任意x∈R都有f(2﹣x)=f(x),且当x∈[0,1]时,f(x)=x﹣1,若函数y=f(x)﹣loga(x+1)在(0,+∞)上至少有三个零点,则a的取值范围为( )
A.(0,) B.(,1) C.(0,) D.(,1)
【分析】由f(2﹣x)=f(x)得出函数的周期,由y=f(x)﹣loga(x+1)=0得到f(x)=loga(x+1),利用函数的周期性和偶函数的性质,分别作出函数y=f(x)和y=loga(x+1)的图象,利用图象确定a的取值范围.
【解答】解:对任意x∈R都有f(2﹣x)=f(x)
∴f(x)的周期是2,
且当x∈[0,1]时,f(x)=x﹣1,
∴x∈[﹣1,0]时,f(x)=﹣x﹣1,
若函数y=f(x)﹣loga(x+1)在(0,+∞)上至少有三个零点,
即f(x)和y=loga(x+1)在(0,+∞)上至少有三个零点,
画出函数图象,如图示:
由图象得:>﹣1,解得;0<a<,
故选:C.
2.若f(x)=x+2x+a的零点所在的区间为(﹣2,1),则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【分析】由函数的解析式判断单调性,函数f(x)=x+2x+a的零点所在的区间,列出不等式求解即可.
【解答】解:∵f(x)=x+2x+a是增函数,
所以f(﹣2)f(1)<0,可得:(﹣2+2﹣2+a)(1+21+a)<0,
∴a∈(﹣3,).
故选:B.
3.函数f(x)=()x﹣3的零点所在的区间为( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
【分析】f(x)=()x﹣3在定义域内属于单调递增函数,根据二分法只需判断区间端点的正负号即可求解;
【解答】解:∵f(x)=()x﹣3在定义域内属于单调递增函数,且f(0)=﹣2,f(1)=﹣,f(2)=﹣,f(3)=,f(4)=,
∴f(x)的零点区间为(2,3),
故选:C.
4.已知函数f(x)=3x+x,g(x)=log3x+x,h(x)=sinx+x的零点依次为x1,x2,x3,则以下排列正确的是( )
A.x1<x2<x3 B.x1<x3<x2 C.x3<x1<x2 D.x2<x3<x1
【分析】利用数形结合,画出函数的图象,判断函数的零点的大小即可.
【解答】解:函数f(x)=3x+x,g(x)=log3x+x,h(x)=sinx+x的零点依次为x1,x2,x3,
在坐标系中画出y=3x,y=log3x,y=sinx与y=﹣x的图象如图:
可知x1<0,x2>0,x3=0,
满足x1<x3<x2.
故选:B.
5.函数f(x)=lnx+x﹣6的零点所在区间为( )
A.(2,3) B.(3,4) C.(4,5) D.(5,6)
【分析】据函数零点的判定定理,判断f(2),f(3),f(4),f(5),f(6)的符号,即可求得结论.
【解答】解:∵f(2)=2+ln2﹣6<0,
f(3)=4+ln3﹣6<0,
f(4)=4+ln4﹣6<0,
f(5)=5+ln5﹣6>0,
f(6)=6+ln6﹣6>0,
∴f(4)•f(5)<0,
∴函数f(x)=lnx+x﹣6的零点所在区间为(4,5).
故选:C.
6.函数f(x)=log2x+x+2的零点所在的一个区间是( )
A. B. C. D.
【分析】直接利用零点存在性定理求解即可.
【解答】解:函数f(x)在(0,+∞)单调递增,且其图象在定义域上是一条不间断的曲线,
又,
由函数零点存在性定理可知,函数f(x)在上有零点.
故选:B.
7.函数f(x)=2x﹣3x的零点所在的一个区间是( )
A.(﹣2,﹣1) B.(3,4) C.(﹣1,0) D.(1,2)
【分析】根据函数 f(x)=2x﹣3x 是连续函数,利用零点存在定理判断.
【解答】解:函数 f(x)=2x﹣3x 是连续函数,
∵f(3)=8﹣9=﹣1<0,
f(4)=16﹣12=4>0,
∴f(3)f(4)<0,
由零点判定定理可知函数的零点所在的一个区间是 (3,4).
故选:B.
8.函数f(x)=x﹣3+lgx零点所在区间为( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
【分析】函数零点左右两边函数值的符号相反,根据函数在一个区间上两个端点的函数值的符号确定是否存在零点.
【解答】解:∵函数f(x)=x﹣3+lgx在定义域内是连续函数;
f(2)=2﹣3+lg2<0,f(3)=3﹣3+lg3=lg3>0;
∴f(2)f(3)<0,
根据零点存在性定理,
f(x)的零点在区间(2,3)上,
故选:C.
9.已知函数,下列区间中含有f(x)的零点的是( )
A.(﹣1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,3)
【分析】利用函数的解析式,求出f(1),f(2)的值,再利用函数零点的判定定理分析即可得到答案.
【解答】解:因为函数,
所以,
,
所以f(1)f(2)<0,
根据函数零点的判定定理可得,函数f(x)在区间(1,2)上有零点.
故选:C.
10.函数的零点所在区间是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(3,4) D.(4,+∞)
【分析】根据连续函数,可得f(3),f(4)的函数值的符号,由此得到函数的零点所在的区间.
【解答】解:∵连续减函数,
∴f(3)=2﹣log23>0,f(4)=﹣log24<0,
∴函数的零点所在的区间是 (3,4),
故选:C.
11.已知函数,若函数F(x)=f(x)﹣a的两个零点分别在区间(﹣1,0)和内,则实数a的取值范围为( )
A. B.(0,1) C.(ln2,1) D.
【分析】根据函数零点存在定理可得,解得即可.
【解答】解:函数F(x)=f(x)﹣a的两个零点分别在区间(﹣1,0)和内,
∴,
即,
解得<a<ln2,
故选:A.
12.函数f(x)=lnx+x﹣4的零点所在的大致区间是( )
A.(1,2) B.(2,3) C.(3,4) D.(4,5)
【分析】由函数的解析式可得 f(2)<0,f(3)>0,再根据函数的零点的判定定理求得函数的零点所在的区间.
【解答】解:函数f(x)=lnx+x﹣4是连续的增函数,
∵f(2)=ln2﹣2<0,f(3)=ln3﹣1>0,
∴函数的零点所在的区间为(2,3),
故选:B.
13.函数f(x)=lgx+x﹣3的零点所在的区间是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
【分析】根据题意,分析函数的定义域,由函数零点的判定定理即可得到结论.
【解答】解:函数f(x)的定义域为(0,+∞),且函数f(x)单调递增,
∵f(2)=lg2+2﹣3=lg2﹣1<0,f(3)=lg3>0,
∴在(2,3)内函数f(x)存在零点,
故选:C.
14.函数f(x)=2x+3x的零点所在的一个区间是( )
A.(﹣2,﹣1) B.(﹣1,0) C.(0,1) D.(1,2)
【分析】判断函数的单调性,利用f(﹣1)与f(0)函数值的大小,通过零点判定定理判断即可.
【解答】解:函数f(x)=2x+3x是增函数,
f(﹣1)=<0,f(0)=1+0=1>0,
可得f(﹣1)f(0)<0.
由零点判定定理可知:函数f(x)=2x+3x的零点所在的一个区间(﹣1,0).
故选:B.
二.填空题(共17小题)
15.已知函数f(x)=lnx+ax在上有两个零点,则a的取值范围是 (﹣,﹣] .
【分析】函数f(x)=lnx+ax在[,e2]上有两个零点可转化为方程a=﹣在[,e2]上有两个解,从而令g(x)=﹣,,由导数判断函数的单调性,从而结合图象求解.
【解答】解:∵函数f(x)=lnx+ax在[,e2]上有两个零点,
∴方程lnx+ax=0在[,e2]上有两个解,
即方程a=﹣在[,e2]上有两个解,
令g(x)=﹣,,g′(x)=,
故当x∈[,e]时,g′(x)≤0,g(x)单调递减,当x∈[e,e2]时,g′(x)≥0,g(x)单调递增,
且g()=e,g(e)=﹣,g(e2)=﹣,
故﹣<a≤﹣,
故答案为:(﹣,﹣].
16.直线y=m与函数y=x2﹣3|x﹣2|﹣5x+1的图象有3个交点,则m的值为 ﹣5或﹣6 .
【分析】作出函数的图象,利用直线y=m与函数y=x2﹣3|x﹣2|﹣5x+1的图象有3个交点,即可求出m的值.
【解答】解:函数y=x2﹣3|x﹣2|﹣5x+1=,
函数图象如图所示,
x<2时,y=(x﹣1)2﹣6,
x2﹣8x+7=x2﹣2x﹣5,∴x=2,y=﹣5.
∵直线y=m与函数y=x2﹣3|x﹣2|﹣5x+1的图象有3个交点,
∴m=﹣5或﹣6.
故答案为:﹣5或﹣6.
17.已知函数f(x)=,若函数g(x)=a|f(x)|+1有6个零点,则实数a的取值范围是 [﹣1,﹣) .
【分析】由已知函数解析式作出函数图象,把函数g(x)=a|f(x)|+1有6个零点,即方程a|f(x)|+1=0有6个根,转化为y=|f(x)|与y=﹣有6个不同交点,即可得到1,求解得答案.
【解答】解:令t=x2+2x,
∵﹣2<x<0,∴t∈[﹣1,0),
则
∈(﹣∞,﹣1].
函数g(x)=a|f(x)|+1有6个零点,
即方程a|f(x)|+1=0有6个根,
也就是|f(x)|=有6个根,
即y=|f(x)|与y=﹣有6个不同交点,
如图:
要使函数g(x)=a|f(x)|+1
有6个零点,
则1,即﹣1≤a<.
则实数a的取值范围是:[﹣1,﹣).
故答案为:[﹣1,﹣).
18.定义在R上的奇函数f(x),当x≥0时,则函数的所有零点之和为 .
【分析】求出x<0时,函数f(x)的解析式,画出R上的图象,构造f(x)与y=交点问题,利用对称性求解,注意确定交点坐标求解.
【解答】解:∵定义在R上的奇函数f(x),当x≥0时,,
∴x<0时,f(x)=画出图象:
∵函数F(x)=f(x)﹣,
∴f(x)与y=交点的横坐标,
根据图象可设交点的横坐标从左到右为x1,x2,x3,x4,x5,
根据图象的对性可知;x1+x2=﹣6,x4+x5=6,
∴x1+x2=x3=x4=x5=x3,
∵=,x=,
故函数F(x)=f(x)﹣的所有零点之和为:.
故答案为:.
19.偶函数f(x)满足f(x﹣1)=f(x+1),且当x∈[0,1]时,f(x)=x,则f()= ,则若在区间[﹣1,3]内,函数g(x)=f(x)﹣kx﹣k有4个零点,则实数k的取值范围是 (0,] .
【分析】根据函数奇偶性和条件,判断函数是周期为2的周期函数,利用函数与方程之间的关系转化为两个函数图象交点个数问题,利用数形结合进行求解即可.
【解答】解:∵偶函数f(x)满足f(x﹣1)=f(x+1),
∴f(x)=f(x+2),
即函数f(x)是周期为2的周期函数,
则f()=f(﹣2)=f(﹣)=f()=,
若﹣1≤x≤0,则0≤﹣x≤1,
则f(﹣x)=﹣x=f(x),
即f(x)=x,﹣1≤x≤0,
由g(x)=f(x)﹣kx﹣k=0得f(x)=k(x+1),
要使函数g(x)=f(x)﹣kx﹣k有4个零点
等价为函数f(x)与g(x)=k(x+1)有四个不同的交点,
作出两个函数的图象如图:
g(x)过定点A(﹣1,0),f(3)=1,
则k满足0<g(3)≤1,
即0<4k≤1,得0<k≤,
即实数k的取值范围是(0,],
故答案为:,(0,]
20.已知函数,x∈R,若f(x)在区间(π,2π)内没有零点,则ω的取值范围是 (0,]∪[] .
【分析】把已知函数解析式化简变形,由函数在区间(π,2π)内没有零点得到区间长度小于半个周期,然后由x的范围得到的范围,再转化为不等式组求解即可.
【解答】解:由f(x)=2cos(sincos+cossin)
==.
∵f(x)在区间(π,2π)内没有零点,
∴2,可得0<ω≤1.
当x∈(π,2π)时,∈(,2),
∴(k∈Z),或(k∈Z),
解得2k≤ω≤k+(k∈Z),或2k+≤ω≤k+(k∈Z),
又0<ω<1,∴0<ω≤或.
∴ω的取值范围是(0,]∪[].
故答案为:(0,]∪[].
21.若函数在[﹣1,1]上有零点,则a2﹣3b的最小值为 ﹣ .
【分析】由题意可得△≥0,f(﹣1)≤0或f(1)≤0,化a2﹣3b为a的式子,由二次函数的最值求法,可得最小值.
【解答】解:函数在[﹣1,1]上有零点,
可得△≥0,即(a+)2≥4b,
且f(﹣1)f(1)≤0,即(﹣a+b)(+a+b)≤0;
或f(﹣1)≥0,f(1)≥0,﹣1<﹣<1,
即a﹣b≤,a+b≥﹣,﹣7<a<5.
即有a2﹣3b≥a2﹣=[(a﹣1)2﹣]≥×(﹣)=﹣,
当且仅当a=1时,取得最小值﹣,
故答案为:﹣.
22.函数f(x)=,若函数g(x)=f(x)﹣tx恰有两个零点,则实数t的取值范围是 t=0或<t<1 .
【分析】由题意,方程f(x)=tx恰有两个不同实数根,等价于y=f(x)与y=tx有2个交点,又t表示直线y=tx的斜率,求出t的取值范围.
【解答】解:∵方程f(x)=tx恰有两个不同实数根,
∴y=f(x)与y=tx有2个交点,
又∵t表示直线y=tx的斜率,
当t<0时,y=tx与y=f(x)只有一个交点;
当t=0时,y=tx与y=f(x)有两个交点;
x>1时,y′=(lnx)′=,
设切点为(x0,y0),t=,且lnx0=tx0,
而切线过原点,∴y0=1,x0=e,t=,
可得0<t<时,y=tx与y=f(x)有三个交点;
可得t=时,y=tx与y=f(x)有两个交点;
可得<t<1时,y=tx与y=f(x)有两个交点;
当t≥1时,y=tx与y=f(x)有一个交点.
综上可得t=0或<t<1时,y=tx与y=f(x)有两个交点,
故答案为:t=0或<t<1.
23.若函数f(x)=2lnx+x2+a﹣2在上(1,e)有零点,则实数a的取值范围为 (﹣e2,1) .
【分析】判断函数的单调性,结合零点判断定理,列出不等式组,求解即可.
【解答】解:函数f(x)=2lnx+x2+a﹣2在(1,e)上是增函数,
所以函数f(x)=2lnx+x2+a﹣2在(1,e)上有零点,
可得(1+a﹣2)(2+e2+a﹣2)<0,
解得:﹣e2<a<1,
则实数a的取值范围为:(﹣e2,1).
故答案为:(﹣e2,1).
24.已知函数f(x)=x|2x﹣a|﹣1.
①当a=0时,不等式f(x)+1>0的解集为 (0,+∞) ;
②若函数f(x)有三个不同的零点,则实数a的取值范围是 (2,+∞) .
【分析】①把a=0代入函数解析式,可得不等式,对x分类求解得答案;
②转化方程的根为两个函数的图象的交点,利用数形结合,通过函数的导数求解即可.
【解答】解:①当a=0时,不等式f(x)+1>0⇔x|2x|﹣1+1>0,
即2x|x|>0,
若x<0,得﹣2x2>0,不合题意;
若x=0,得0>0,不合题意;
若x>0,得2x2>0,则x>0.
综上,当a=0时,不等式f(x)+1>0的解集为(0,+∞);
②若函数f(x)有三个不同的零点,即方程x|2x﹣a|﹣1=0有3个不同根.
即|2x﹣a|=有三个解,
令y=|2x﹣a|,则y=,画出两个函数的图象,如图:
x<,y=,由y′=﹣=﹣2,解得x=,x=﹣(舍去),
此时切点坐标(),代入y=a﹣2x,可得a=2×+=2,
函数f(x)=x|2x﹣a|﹣1有三个零点,
则实数a的取值范围为(2,+∞).
故答案为:(0,+∞);(2,+∞).
25.已知函数f(x)=lnx﹣m的零点位于区间(1,e)内,则实数m的取值范围是 (0,1) .
【分析】根据函数单调性以及函数零点判定定理即可的m所满足不等式,解得即可.
【解答】解:由题意,函数f(x)=lnx﹣m在定义域上单调递增,
又因为函数零点位于区间(1,e)内,
所以f(1)=﹣m<0,f(e)=1﹣m>0,解得0<m<1,
故m∈(0,1).
故答案为:(0,1).
26.已知f(x)=,若函数g(x)=f(x)﹣t有三个不同的零点x1,x2,x3(x1<x2<x3),则
﹣的取值范围是 .
【分析】画出函数的图象,求出x≥0时f(x)的最大值,判断零点的范围,然后推出结果.
【解答】解:函数f(x)=,图象如图,
函数g(x)=f(x)﹣t有三个不同的零点x1,x2,x3,
且x1<x2<x3,即方程f(x)=t有三个不同的实数根
x1,x2,x3,且x1<x2<x3,
当x>0时,f(x)=,因为x+≥2(x>0),
所以f(x),当且仅当x=1时取得最大值.
当y=时,x1=﹣2;x2=x3=1,
此时﹣=,
由=t(0),可得=0,∴x2+x3=,x2x3=1
∴+=>2,
∴﹣=t+
∵0,∴﹣的取值范围是.
故答案为.
27.设f(x)=x2﹣3x+a,若函数f(x)在区间(1,3)内有零点,则实数a的取值范围为 (0,] .
【分析】函数f(x)在区间(1,3)内有零点,即a=﹣x2+3x在x∈(1,3)上成立即可,转化出求函数的值域问题即可获得问题的解答.
【解答】解:函数f(x)在区间(1,3)内有零点,即a=﹣x2+3x在x∈(1,3)上成立,
∵a=﹣x2+3x=﹣(x﹣)2+,x∈(1,3)
∴a∈(0,].
故答案为:(0,].
28.已知e为自然数,则函数f(x)=ex+lnx﹣e的零点为 1 .
【分析】根据题意,解f(x)=ex+lnx﹣e=0可得x的值,即可得答案.
【解答】解:根据题意,函数f(x)=ex+lnx﹣e,
若f(x)=ex+lnx﹣e=0,解可得x=1,
即函数的零点为1,
故答案为:1.
29.若函数f(x)=2x2﹣﹣2在区间(m﹣1,m)(m∈N)内存在零点,则m= 2 .
【分析】判断函数在x<0时,没有零点,在x>0时是单调增函数,然后利用零点判断定理转化求解m即可.
【解答】解:当x<0时,函数f(x)=2x2﹣﹣2=2x2+﹣2≥3﹣2=>0,
所以函数f(x)=2x2﹣﹣2在x<0时,没有零点,
当x>0时,y=2x2﹣2是增函数,y=﹣是增函数,所以函数f(x)=2x2﹣﹣2是单调增函数,
f(1)=﹣3<0,f(2)=8﹣﹣2>0,所以f(1)f(2)<0,
函数的零点在(1,2)之间,
所以m=2.
故答案为:2.
30.若函数f(x)=x2+x+1﹣aex有且仅有一个零点,则实数a的取值范围为 0<a<1或a>.
【分析】先令函数等于零,分离参数,利用导数研究函数的单调性,画出图形,进而得出结论.
【解答】解:令f(x)=x2+x+1﹣aex=0,
则a=,
令g(x)=,
则g′(x)=,
令g′(x)=0,
则x=0,x=1,
当x∈(﹣∞,0)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
且g(0)=1,g(1)=,g(x)>0,
大致图象如图:
可知0<a<1或a>.
故答案为:0<a<1或a>.
31.若函数f(x)=ax2+2(a﹣1)x﹣2lnx﹣1只有一个零点,则实数a的取值范围是 (﹣∞,0]∪{1} .
【分析】法一:求导后,分a≤0,0<a<1,a=1及a>1讨论,判断函数在定义域上的单调性及极值情况,综合即可得解;法二:当a>0时,直接根据函数f(x)的单调性令f(x)的最小值等于零,结合换元,求出a的值即可,避免了进一步的分类讨论.
【解答】解:,
法一:①当a≤0时,f′(x)<0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,
又x→0时,f(x)→+∞,x→+∞时,f(x)→﹣∞,故此时函数f(x)必存在一个零点,符合题意;
②当0<a<1时,令f′(x)=0,解得,此时函数f(x)在单调递减,在单调递增,
又,则此时函数f(x)有两个零点,不合题意;
当a=1时,,函数f(x)在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增,
且f(1)=0,故此时函数f(x)仅有一个零点1,符合题意;
③当a>1时,令f′(x)=0,解得,此时函数f(x)在单调递减,在单调递增,
又,故此时函数f(x)无零点,不合题意.
综上,实数a的取值范围为(﹣∞,0]∪{1}.
法二:①同法一;
②当a>0时,令f′(x)=0,解得,此时函数f(x)在单调递减,在单调递增,则,令,设g(t)=1﹣t﹣2lnt,显然g(t)单调递减,g(1)=0,故,即a=1;
综上,实数a的取值范围为(﹣∞,0]∪{1}.
故答案为:(﹣∞,0]∪{1}.
三.解答题(共7小题)
32.已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x﹣3,如果函数y=f(x)在区间(﹣1,1)有零点,求a的取值范围.
【分析】通过讨论a的范围,结合二次函数以及一次函数的性质得到关于a的不等式组,解出即可.
【解答】解:①若a=0,则f(x)=2x﹣3,
令f(x)=0得x=∉(﹣1,1),不符合题意,故a≠0.
②当a>0时,由于f(0)=﹣3<0,
∴y=f(x)在(﹣1,1)上可有两个不同零点或一个零点,依题意需满足或;
即或;
解之得.
③当a<0时,f(x)在(﹣1,1)有零点需满足或;
无解,故a<0时,不符合题意
由(1)(2)(3)可知f(x)在(﹣1,1)上有零点,
a的取值范围是(,+∞).
33.已知函数f(x)=x﹣3lnx.
(Ⅰ)证明:f(x)有两个零点;
(Ⅱ)已知α>β>1,若∃x0∈R,使得=f′(x0),试比较与x0的大小.
【分析】(Ⅰ)求出函数的定义域和导数,研究函数的单调性和极值,结合函数零点存在定理进行判断即可.
(Ⅱ)求出函数的导数,判断函数f′(x)的单调性,利用函数的单调性进行判断即可.
【解答】解:(1)据题知函数的应用为(0,+∞),求导得:f′(x)=1﹣=
令f′(x)>0,有x>3;令f′(x)<0,得0<x<3,所以f(x)在(0,3)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增,
∴f(x)min=f(3)=3﹣3ln3<0
令x=1,有f(1)=1>0;令x=e2,有f(e2)=e2﹣6>0
故f(x)在(1,3)和(3,e2)各有1个零点.
∴f(x)有两个零点.
(2)由f′(x0)==1+,而f′()=1﹣,
∴f′(x0)﹣f′()=+=[ln+],
令t=,则h(t)=lnt+,(t>1),
则h′(t)=+=>0,
∴函数h(t)在(1,+∞)上单调递增,故h(t)>h(1)=0.
∴f′(x0)﹣f′()=[ln+]<0,
又∵f′(x)=1﹣在(1,+∞)上是增函数,
∴x0<.
34.已知f(x)=(a∈R)的图象关于坐标原点对称.
(1)求a的值,并求出函数F(x)=f(x)+2x﹣﹣1的零点;
(2)若函数h(x)=f(x)+2x﹣在[0,1]内存在零点,求实数b的取值范围;
(3)设g(x)=log4,已知f(x)的反函数f﹣1(x)=log2,若不等式f﹣1(x)≤g(x)在x∈[,]上恒成立,求满足条件的最小整数k的值.
【分析】(1)由题意知f(x)是R上的奇函数,由f(0)=0,得a=1,即可得出F(x),令F(x)=0解得即可.
(2)由题设知h(x)=0在[0,1]内有解,即方程(2x)2+2x+1﹣1﹣b=0在[0,1]内有解.分离参数,利用指数函数和二次函数的单调性即可得出.
(3)由f﹣1(x)≤g(x),,通过化简、换元、利用基本不等式的性质即可得出.
【解答】解:(1)由题意知f(x)是R上的奇函数,
∴f(0)=0,得a=1,
∴,
由(2x)2+2x﹣6=0,得2x=2,
∴x=1,
即F(x)的零点为x=1.
(2),
由题设知h(x)=0在[0,1]内有解,即方程(2x)2+2x+1﹣1﹣b=0在[0,1]内有解.
∴b=(2x)2+2x+1﹣1=(2x+1)2﹣2在[0,1]内单调递增,
∴2≤b≤7,
故当2≤b≤7时,在[0,1]内存在零点.
(3)由f﹣1(x)≤g(x),,
显然.
,
∴,,
∴.
故满足条件的最小整数k的值是8.
35.已知函数f(x)=3x,g(x)=|x+a|﹣3,其中a∈R.
(Ⅰ)若函数h(x)=f[g(x)]的图象关于直线x=2对称,求a的值;
(Ⅱ)给出函数y=g[f(x)]的零点个数,并说明理由.
【分析】(Ⅰ)函数h(x)=f[g(x)]=3|x+a|﹣3 的图象关于直线x=2对称,则h(4﹣x)=h(x)⇒|x+a|=|4﹣x+a|恒成立⇒a=﹣2;
(Ⅱ)函数y=g[f(x)]=|3x+a|﹣3的零点个数,就是函数G(x)=|3x+a|与y=3的交点,
分①当0≤a<3时;②当a≥3时;③﹣3≤a<0时;④当a<﹣3时,画出图象判断个数.
【解答】解:(Ⅰ)函数h(x)=f[g(x)]=3|x+a|﹣3 的图象关于直线x=2对称,则h(4﹣x)=h(x)⇒|x+a|=|4﹣x+a|恒成立⇒a=﹣2;
(Ⅱ)函数y=g[f(x)]=|3x+a|﹣3的零点个数,就是函数G(x)=|3x+a|与y=3的交点,
①当0≤a<3时,G(x)=|3x+a|=3x+a与y=3的交点只有一个,即函数y=g[f(x)]的零点个数为1个(如图1);
②当a≥3时,G(x)=|3x+a|=3x+a与y=3没有交点,即函数y=g[f(x)]的零点个数为0个(如图1);
③﹣3≤a<0时,G(x)=|3x+a|与y=3的交点只有1个(如图2);
④当a<﹣3时,G(x)=|3x+a|与y=3的交点有2个(如图2);
36.已知函数f(x)=2(m+1)x2+4mx+2m﹣1
(1)当m取何值时,函数的图象与x轴有两个零点;
(2)如果函数至少有一个零点在原点的右侧,求m的值.
【分析】(1)将函数的零点转化为方程的根,二次型方程有两个根,令其判别式大于等于0且二次项系数不为0,列出不等式求出m的范围.
(2)先判断二次项系数为0时不合题意,再讨论原点的两侧各有一个,令判别式大于0,两根的积小于0,列出不等式解出m的范围,讨论都在原点的右侧,令判别式大于0,两根的和大于0积也大于0列出不等式求出m的范围.
【解答】解:(1)函数f(x)的图象与x轴有两个零点,即方程2(m+1)x2+4mx+2m﹣1=0有两个不相等的实根,
∴得m<1且m≠﹣1
∴当m<1且m≠﹣1时,函数f(x)的图象与x轴有两个零点.
(2)m=﹣1时,则f(x)=﹣4x﹣3
从而由﹣4x﹣3=0得
∴函数的零点不在原点的右侧,
故m≠﹣1
当m≠﹣1时,有3种情况:
①原点的两侧各有一个,则
解得
②都在原点的右侧,则解得m∈∅
③个零点在原点右侧,一个零点就是原点,此时必有2m﹣1=0,即m=,
此时方程的另一个零点为﹣,不合题意,
综①②③可得.
37.已知函数f(x)=ex﹣ax2.
(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;
(2)若f(x)在(0,+∞)有两个零点,求a的取值范围.
【分析】(1)把a=1代入函数解析式,求出f′(x)=ex﹣2x.令g(x)=ex﹣2x,利用导数可得g(x)>0,得到f(x)在[0,+∞)上单调递增,可得f(x)≥f(0)=1;
(2)f(x)在(0,+∞)有两个零点⇔方程ex﹣ax2=0在(0,+∞)有两个根,即在(0,+∞)有两个根,也就是函数y=a与G(x)= 的图象在(0,+∞)有两个交点.利用导数求得G(x)最小值为G(2)=,结合当x→0 时,G(x)→+∞,当x→+∞时,G(x)→+∞,可得f(x)在(0,+∞)有两个零点时,a的取值范围是().
【解答】(1)证明:当a=1时,函数f(x)=ex﹣x2,则f′(x)=ex﹣2x.
令g(x)=ex﹣2x,则g′(x)=ex﹣2,令g′(x)=0,得x=ln2.
当x∈(0,ln2)时,g′(x)<0,当x∈(ln2,+∞)时,g′(x)>0,
∴g(x)≥g(ln2)=eln2﹣2ln2=2﹣2ln2>0,
∴f(x)在[0,+∞)上单调递增,
∴f(x)≥f(0)=1;
(2)解:f(x)在(0,+∞)有两个零点⇔方程ex﹣ax2=0在(0,+∞)有两个根,
⇔在(0,+∞)有两个根,
即函数y=a与G(x)= 的图象在(0,+∞)有两个交点.
G′(x)=,
当x∈(0,2)时,G′(x)<0,G(x)在(0,2)递减,
当x∈(2,+∞)时,G′(x)>0,G(x)在(2,+∞)递增,
∴G(x)最小值为G(2)=,
当x→0 时,G(x)→+∞,当x→+∞时,G(x)→+∞,
∴f(x)在(0,+∞)有两个零点时,a的取值范围是().
38.已知函数f(x)=x2+2ax+2.
(1)若函数f(x)有两个不相等的正零点,求a的取值范围;
(2)若函数f(x)在x∈[﹣5,5]上的最小值为﹣3,求a的值.
【分析】(1)利用二次函数的性质,列出不等式组求解即可.
(2)利用二次函数的闭区间上的最值,列出不等式组,求解即可.
【解答】解:(1)函数f(x)=x2+2ax+2.恒过(0,2),函数f(x)有两个不相等的正零点,
可得,即,所以a<﹣.
(2)函数f(x)=x2+2ax+2,的对称轴为:x=﹣a,﹣a<﹣5时,f(﹣5)是函数的最小值:27﹣10a;
﹣a∈[﹣5,5]时,f(﹣a)是最小值:2﹣a2;当﹣a>5时,f(5)是函数的最小值:27+10a,
因为在x∈[﹣5,5]上的最小值为﹣3,
,
当a>5时,27﹣10a=﹣3,解得a=3舍去;
当a<﹣5时,27+10a=﹣3,解得a=﹣3舍去.
当时有解,.
所求a为:.
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