人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点与方程根的关系
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这是一份人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点与方程根的关系,共29页。试卷主要包含了已知函数f,定义在R上的偶函数f,关于x的方程,已知函数g,已知f,设函数f,设函数,若函数g等内容,欢迎下载使用。
人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点与方程根的关系
一.选择题(共10小题)
1.已知函数f(x)=,若函数f(x)在R上有两个不同的零点,则a的取值范围是( )
A.[﹣1,+∞) B.(﹣1,+∞) C.[﹣1,0) D.(﹣1,0)
2.已知函数f(x)=﹣x3+1+a(≤x≤e,e是自然对数的底)与g(x)=3lnx的图象上存在关于x轴对称的点,则实数a的取值范围是( )
A.[0,e3﹣4] B.[0,+2]
C.[+2,e3﹣4] D.[e3﹣4,+∞)
3.已知函数f(x)=,x≠0,e为自然对数的底数,关于x的方程+﹣λ=0有四个相异实根,则实数λ的取值范围是( )
A.(0,) B.(2,+∞)
C.(e+,+∞) D.(+,+∞)
4.定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=f(2﹣x),当x∈[0,1]时f(x)=x2,则函数g(x)=|sin(2πx)|﹣f(x)在区间上的所有零点的和为( )
A.10 B.9 C.8 D.6
5.已知函数,若存在实数x1,x2,x3,x4,满足f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4),其中x1<x2<x3<x4,则x1x2x3x4的取值的范围是( )
A.(40,64) B.(40,48) C.(20,32) D.(20,36)
6.关于x的方程:(x2﹣1)2﹣|x2﹣1|+k=0,给出下列四个命题,其中真命题的个数有( )
(1)存在实数k,使得方程恰有2个不同的实根
(2)存在实数k,使得方程恰有4个不同的实根
(3)存在实数k,使得方程恰有5个不同的实根
(4)存在实数k,使得方程恰有8个不同的实根.
A.1 B.2 C.3 D.4
7.已知函数g(x)=x3﹣ax2+2(a<2)在[﹣2,1]内有零点,则a的取值范围是( )
A.[﹣,2) B.[﹣,0) C.(﹣1,2) D.[﹣2,0)
8.已知f(x+1)=f(x﹣1),f(x)=f(﹣x+2),方程f(x)=0在[0,1]内有且只有一个根x=,则f(x)=0在区间[0,2016]内根的个数为( )
A.2015 B.1007 C.2016 D.1008
9.设函数f(x)=(a∈R,e为自然对数的底数).若存在b∈[0,1]使f(f(b))=b成立,则a的取值范围是( )
A.[1,e] B.[1,1+e] C.[e,1+e] D.[0,1]
10.设函数,若函数g(x)=f(x)﹣a(a∈R)有四个零点xi(i=1,2,3,4),其中x1<x2<x3<x4,则(x1+x2)(x3﹣x4)的取值范围是( )
A.(0,99] B.(0,100] C.(0,101] D.(0,+∞)
二.多选题(共1小题)
11.已知定义在R上的函数f(x)>0,满足f(x)•f(x+2)=4,且∀x∈[﹣1,1],f(x)•f(﹣x)=4,当﹣1≤x≤0时,f(x)=2﹣x+k(k为常数),关于x的方程f(x)﹣loga(x+1)=1(a<8且a≠1)有且只有3个不同的根,则( )
A.函数f(x)的周期T=2
B.f(x)在[﹣1,1]单调递减
C.f(x)的图象关于直线x=1对称
D.实数a的取值范围是
三.填空题(共12小题)
12.已知函数,方程f(x)=k有两个实数解,则k的范围是 .
13.已知函数f(x)=(x﹣1)ex﹣ax2,当a=1时,函数f(x)的零点的个数为 个;若y=f(sinx)在上有且仅有两个不同的零点,则实数a的取值范围为 .
14.已知函数,若f(x)恰有4个零点,则实数k的取值范围为 .
15.已知函数,则f(6)= ;若方程f(x)=x+a在区间[﹣4,8]有三个不等实根,实数a的取值范围为 .
16.已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(2﹣x)+f(x)=0,且当x∈(0,1]时,,若函数F(x)=f(x)﹣sin(πx)在区间[﹣1,m]上有且仅有10个零点,则实数m的取值范围是 .
17.函数f(x)=,若方程f(x)=mx﹣恰有四个不相等的实数根,则实数m的取值范围是 .
18.若函数f(x)=aex﹣x2(a≠0)仅有1个零点,则实数a的取值范围是 .
19.若函数f(x)满足下面三个条件:
①f(x)在其定义域上图象不间断;
②f(x)是偶函数;
③f(x)恰有3个零点.
请写出一个满足上述条件的函数f(x)= .
20.已知函数f(x)=xex﹣a(x+lnx)(e为自然对数的底数)有两个不同零点,则实数a的取值范围是 .
21.已知f(x)=﹣kx+2恰有两个不同的零点,则实数k的取值范围是 .
22.已知函数,若g(x)=ax(a∈R)使得方程f(x)=g(x)恰有3个不同的实根,则实数a的取值范围为 .
23.已知函数f(x)=,g(x)=|log2(x+)﹣2|,若函数y=f(g(x))恰有6个零点,则实数a的取值范围是 .
四.解答题(共4小题)
24.已知函数在(﹣∞,+∞)上是增函数.
(1)求实数a的值;
(2)若函数g(x)=f(x)﹣kx有三个零点,求实数k的取值范围.
25.已知函数g(x)=ax2﹣2ax+1+b(a>0)在区间[2,3]上有最大值4和最小值1.
(1)求a、b的值;
(2)设.
①若x∈[﹣1,1]时,f(2x)﹣k⋅2x≥0,求实数k的取值范围;
②若方程有三个不同的实数解,求实数k的取值范围.
26.已知函数f(x)=(x﹣1)|x﹣a|﹣x﹣a(x∈R).
(1)若a=﹣1,求方程f(x)=1的解集;
(2)若,试判断函数y=f(x)在R上的零点个数,并求此时y=f(x)所有零点之和的取值范围.
27.已知函数f(x)=ax(a>0,a≠1),且f(﹣2)=.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若≤k<1,函数f1(x)=|f(x)﹣1|﹣k的零点分别为x1,x2(x1<x2),函数f2(x)=|f(x)﹣1|﹣
的零点分别为x3,x4(x3<x4),求x1﹣x2+x3﹣x4的最大值.
人教版2021届一轮复习打地基练习 函数零点与方程根的关系
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.已知函数f(x)=,若函数f(x)在R上有两个不同的零点,则a的取值范围是( )
A.[﹣1,+∞) B.(﹣1,+∞) C.[﹣1,0) D.(﹣1,0)
【分析】分段讨论零点,当x>0时,f(x)=2x﹣1只有一个零点,在x≤0时,f(x)=ex﹣a也只有一个零点,令f(x)=0,求得零点,解不等式即可得a的取值范围.
【解答】解:f(x)=,
当x>0时,2x﹣1=0,解得x=,符合题意;
当x≤0时,ex+a=0,即ex=﹣a,
因为函数f(x)在R上有两个不同的零点,
所以a<0,且x=ln(﹣a)≤0,解得﹣1≤a<0,
所以a的取值范围是[﹣1,0).
故选:C.
2.已知函数f(x)=﹣x3+1+a(≤x≤e,e是自然对数的底)与g(x)=3lnx的图象上存在关于x轴对称的点,则实数a的取值范围是( )
A.[0,e3﹣4] B.[0,+2]
C.[+2,e3﹣4] D.[e3﹣4,+∞)
【分析】根据题意,可以将原问题转化为方程a+1=x3﹣3lnx在区间[,e]上有解,构造函数g(x)=x3﹣3lnx,利用导数分析g(x)的最大最小值,可得g(x)的值域,进而分析可得方程a+1=x3﹣3lnx在区间[,e]上有解,必有1≤a+1≤e3﹣3,解可得a的取值范围,即可得答案.
【解答】解:根据题意,若函数f(x)=﹣x3+1+a(≤x≤e,e是自然对数的底)与g(x)=3lnx的图象上存在关于x轴对称的点,
则方程﹣x3+1+a=﹣3lnx在区间[,e]上有解,
﹣x3+1+a=﹣3lnx⇔a+1=x3﹣3lnx,即方程a+1=x3﹣3lnx在区间[,e]上有解,
设函数g(x)=x3﹣3lnx,其导数g′(x)=3x2﹣=,
又由x∈[,e],g′(x)=0在x=1有唯一的极值点,
分析可得:当≤x≤1时,g′(x)<0,g(x)为减函数,
当1≤x≤e时,g′(x)>0,g(x)为增函数,
故函数g(x)=x3﹣3lnx有最小值g(1)=1,
又由g()=+3,g(e)=e3﹣3;比较可得:g()<g(e),
故函数g(x)=x3﹣3lnx有最大值g(e)=e3﹣3,
故函数g(x)=x3﹣3lnx在区间[,e]上的值域为[1,e3﹣3];
若方程a+1=x3﹣3lnx在区间[,e]上有解,
必有1≤a+1≤e3﹣3,则有0≤a≤e3﹣4,
即a的取值范围是[0,e3﹣4];
故选:A.
3.已知函数f(x)=,x≠0,e为自然对数的底数,关于x的方程+﹣λ=0有四个相异实根,则实数λ的取值范围是( )
A.(0,) B.(2,+∞)
C.(e+,+∞) D.(+,+∞)
【分析】求导数,确定函数的单调性,可得x=2时,函数取得极大值,关于x的方程+﹣λ=0有四个相异实根,则t+﹣λ=0的一根在(0,),另一根在(,+∞)之间,即可得出结论.
【解答】解:由题意,f′(x)=,
∴x<0或x>2时,f′(x)<0,函数单调递减,0<x<2时,f′(x)>0,函数单调递增,
∴x=2时,函数取得极大值,
关于x的方程+﹣λ=0有四个相异实根,
令,则f(x)=t2,
则t+﹣λ=0的一根在(0,),另一根在(,+∞)之间,
∴,∴λ>e+,
故选:C.
4.定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=f(2﹣x),当x∈[0,1]时f(x)=x2,则函数g(x)=|sin(2πx)|﹣f(x)在区间上的所有零点的和为( )
A.10 B.9 C.8 D.6
【分析】定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=f(2﹣x),可得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,当x∈[0,1]时,f(x)=x2,可以得出函数f(x)在上的图象,进而得出函数f(x)在的图象.令h(x)=sin(2πx),可得周期T=1,画出其图象,进而得出函数y=|sin(2πx)|的图象.利用函数图象及其对称性、中点坐标公式即可得出结论.
【解答】解:定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=f(2﹣x),可得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,
当x∈[0,1]时,f(x)=x2,可以得出函数f(x)在上的图象,进而得出函数f(x)
在的图象.
令h(x)=sin(2πx),可得周期T==1,画出其图象,进而得出函数y=|sin(2πx)|的图象.
由图象可得:函数g(x)=|sin(2πx)|﹣f(x)在区间上共有10个零点,
所有零点的和=5×2×1=10.
故选:A.
5.已知函数,若存在实数x1,x2,x3,x4,满足f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4),其中x1<x2<x3<x4,则x1x2x3x4的取值的范围是( )
A.(40,64) B.(40,48) C.(20,32) D.(20,36)
【分析】做出函数f(x)的图象,结合函数图象的性质,找到x1、x2,x3、x4之间的关系,将x1x2x3x4转化为关于x3的函数,求值域即可.
【解答】解:函数f(x)的图象如下图所示.
设f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4)=t,则0<t<1.x1∈(0,1),x2∈(1,2)⇒﹣log2x1=log2x2⇒x1x2=1.
点(x3,t),(x4,t),关于直线x=6对称,所以x4=12﹣x3.而x3∈(2,4),
所以,
故x1x2x3x4=x3x4∈(20,32).
故选:C.
6.关于x的方程:(x2﹣1)2﹣|x2﹣1|+k=0,给出下列四个命题,其中真命题的个数有( )
(1)存在实数k,使得方程恰有2个不同的实根
(2)存在实数k,使得方程恰有4个不同的实根
(3)存在实数k,使得方程恰有5个不同的实根
(4)存在实数k,使得方程恰有8个不同的实根.
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】将方程根的问题转化成函数图象的问题,画出函数图象,结合图象可得结论.
【解答】解:关于x的方程(x2﹣1)2﹣|x2﹣1|+k=0可化为(x2﹣1)2﹣(x2﹣1)+k=0(x≥1或x≤﹣1)(1)
或(x2﹣1)2+(x2﹣1)+k=0(﹣1<x<1)(2)
当k=﹣2时,方程(1)的解为±,方程(2)无解,原方程恰有2个不同的实根
当k=时,方程(1)有两个不同的实根±,方程(2)有两个不同的实根±,
即原方程恰有4个不同的实根
当k=0时,方程(1)的解为﹣1,+1,±,方程(2)的解为x=0,原方程恰有5个不同的实根
当k=时,方程(1)的解为±,±,方程(2)的解为±,±,
即原方程恰有8个不同的实根
∴四个命题都是真命题
故选:D.
7.已知函数g(x)=x3﹣ax2+2(a<2)在[﹣2,1]内有零点,则a的取值范围是( )
A.[﹣,2) B.[﹣,0) C.(﹣1,2) D.[﹣2,0)
【分析】由题意可得g(﹣2)g(1)≤0,解关于a的不等式结合a<2可得.
【解答】解:∵函数g(x)=x3﹣ax2+2(a<2)在[﹣2,1]内有零点,
∴g(﹣2)g(1)≤0,即(﹣6﹣4a)(3﹣a)≤0,
解得﹣≤a≤3,又∵a<2,
∴﹣≤a<2
故选:A.
8.已知f(x+1)=f(x﹣1),f(x)=f(﹣x+2),方程f(x)=0在[0,1]内有且只有一个根x=,则f(x)=0在区间[0,2016]内根的个数为( )
A.2015 B.1007 C.2016 D.1008
【分析】由条件推出f(1﹣x)=f(1+x),进而推出f(x)为偶函数,且f(x)是周期等于2的周期函数,根据f( )=0,求出f( )=0,从而得到函数f(x)在一个周期的零点个数,且函数f(x)在每两个整数之间都有一个零点,从而得到f(x)=0在区间[0,2016]内根的个数.
【解答】解:∵f(x)=f(﹣x+2),
∴f(x)的图象关于直线x=1对称,即f(1﹣x)=f(1+x).
又f(x+1)=f(x﹣1),∴f(x﹣1)=f(1﹣x),即f(x)=f(﹣x),
故函数f(x)为偶函数.
再由f(x+1)=f(x﹣1)可得f(x+2)=f(x),
故函数f(x)是周期等于2的周期函数,
∵f()=0,
∴f(﹣)=0,再由周期性得f(﹣+2)=f()=0,
故函数f(x)在一个周期[0,2]上有2个零点,
即函数f(x)在每两个整数之间都有一个零点,
∴f(x)=0在区间[0,2016]内根的个数为2016,
故选:C.
9.设函数f(x)=(a∈R,e为自然对数的底数).若存在b∈[0,1]使f(f(b))=b成立,则a的取值范围是( )
A.[1,e] B.[1,1+e] C.[e,1+e] D.[0,1]
【分析】根据题意,问题转化为“存在b∈[0,1],使f(b)=f﹣1(b)”,即y=f(x)的图象与函数y=f﹣1(x)的图象有交点,且交点的横坐标b∈[0,1].由y=f(x)的图象与y=f﹣1(x)的图象关于直线y=x对称,得到函数y=f(x)的图象与y=x有交点,且交点横坐标b∈[0,1].因此,将方程化简整理得ex=x2﹣x+a,记F(x)=ex,G(x)=x2﹣x+a,由零点存在性定理建立关于a的不等式组,解之即可得到实数a的取值范围.
【解答】解:由f(f(b))=b,可得f(b)=f﹣1(b)
其中f﹣1(x)是函数f(x)的反函数
因此命题“存在b∈[0,1]使f(f(b))=b成立”,转化为
“存在b∈[0,1],使f(b)=f﹣1(b)”,
即y=f(x)的图象与函数y=f﹣1(x)的图象有交点,
且交点的横坐标b∈[0,1],
∵y=f(x)的图象与y=f﹣1(x)的图象关于直线y=x对称,
∴y=f(x)的图象与函数y=f﹣1(x)的图象的交点必定在直线y=x上,
由此可得,y=f(x)的图象与直线y=x有交点,且交点横坐标b∈[0,1],
根据,化简整理得ex=x2﹣x+a
记F(x)=ex,G(x)=x2﹣x+a,在同一坐标系内作出它们的图象,
可得,即,解之得1≤a≤e
即实数a的取值范围为[1,e]
故选:A.
10.设函数,若函数g(x)=f(x)﹣a(a∈R)有四个零点xi(i=1,2,3,4),其中x1<x2<x3<x4,则(x1+x2)(x3﹣x4)的取值范围是( )
A.(0,99] B.(0,100] C.(0,101] D.(0,+∞)
【分析】作出函数f(x)的图象,结合图象及二次函数的性质,可得,再构造函数求解即可.
【解答】解:函数g(x)=f(x)﹣a的零点即为函数y=f(x)的图象与直线y=a交点的横坐标,
作出f(x)的图象如下图所示,
根据二次函数的对称性可得,x1+x2=﹣10,﹣lgx3=a,lgx4=a,a∈(0,1],
∴,
∴,
而函数y=10(10a﹣10﹣a)在(0,1]上单调递增,
∴10(10a﹣10﹣a)∈(0,99],即(x1+x2)(x3﹣x4)∈(0,99].
故选:A.
二.多选题(共1小题)
11.已知定义在R上的函数f(x)>0,满足f(x)•f(x+2)=4,且∀x∈[﹣1,1],f(x)•f(﹣x)=4,当﹣1≤x≤0时,f(x)=2﹣x+k(k为常数),关于x的方程f(x)﹣loga(x+1)=1(a<8且a≠1)有且只有3个不同的根,则( )
A.函数f(x)的周期T=2
B.f(x)在[﹣1,1]单调递减
C.f(x)的图象关于直线x=1对称
D.实数a的取值范围是
【分析】由已知f(x)•f(x+2)=4得f(x﹣2)•f(x)=4,进一步得到f(x+2)=f(x﹣2),即可求得函数的周期判断A;由f(0)求得k值,得到函数在﹣1≤x≤0时的解析式,进一步求出f(x)在0≤x≤1上的解析式,判断函数的单调性可得B;推出f(﹣x)=f(x+2),得到函数的对称轴方程判断C;作出y=f(x)﹣1与g(x)=loga(x+1)的图象,把问题转化为关于a的不等式组求解,得到a的范围判断D.
【解答】解:由f(x)•f(x+2)=4知f(x﹣2)•f(x)=4,
∴f(x+2)=f(x﹣2),周期T=4,故A错误;
取x=0,得f(0)•f(0)=4,由f(x)>0,得f(0)=2,
又f(0)=1+k,得k=1,
∴当﹣1≤x≤0时,f(x)=2﹣x+1是个减函数,f(x)≥2;
当0<x≤1时,﹣1≤﹣x<0,f(﹣x)=2x+1,是减函数,
则≤f(x)<2,可知f(x)在[﹣1,1]单调递减,故B正确;
当x∈[1,3]时,x﹣2∈[﹣1,1],﹣x+2∈[﹣1,1],得f(x﹣2)•f(﹣x+2)=4,
∴f(x)•f(﹣x)=,则在区间[﹣1,3]上,f(x)•f(﹣x)=4,
又f(x)•f(x+2)=4,得f(﹣x)=f(x+2),即f(x)的图象关于直线x=1对称,
由周期性可知f(x)在R上的图象关于直线x=1对称,故C正确;
由题意知y=f(x)﹣1与g(x)=loga(x+1)(a<8且a≠1)有且只有3个公共点,
画出y=f(x)﹣1图象,有极大值点x=3,7,11,…,极小值点x=1,5,9,…,
极大值为2,极小值为,g(x)为减函数时不合题意,∴g(x)为增函数,
由a<8得,由题意知g(3)<2且g(7)>2,
即loga4<2且loga8>2,∴,故D正确.
故选:BCD.
三.填空题(共12小题)
12.已知函数,方程f(x)=k有两个实数解,则k的范围是 {k|k=﹣4或k>﹣3} .
【分析】画出函数f(x)的图象,作出直线y=k,观察图象,得到直线与曲线有两个交点的情况的k的取值范围.
【解答】解:函数的图象如图,
作出直线y=k,观察图象,k=﹣4或k>﹣3时,直线与曲线有两个交点,故实数k的取值范围是{k|k=﹣4或k>﹣3}.
故答案为:{k|k=﹣4或k>﹣3}.
13.已知函数f(x)=(x﹣1)ex﹣ax2,当a=1时,函数f(x)的零点的个数为 1 个;若y=f(sinx)在上有且仅有两个不同的零点,则实数a的取值范围为 (﹣∞,] .
【分析】求出函数的导数,判断函数的极值点,利用函数的零点列出不等式组求解即可.
【解答】解:(1)当a=1时f(x)=(x﹣1)ex﹣x2,则f′(x)=xex﹣2x=x(ex﹣2),
令f′(x)=0,则x=0或x=ln2,
∴当x<0或x>ln2时,函数单调递增,当0<x<ln2时,函数单调递减,
∴函数f(x)在x=0取得极大值,在x=ln2取得极小值,
又∵f(0)=﹣1,f(l)=﹣1,f(2)=e2﹣4>0,
∴函数f(x)有且只有一个零点.
(2)函数f(x)=(x﹣1)ex﹣ax2,可得f′(x)=x(ex﹣2a),
令f′(x)=0,可得x=0或ex=2a,
①当a≤0时,函数只有一个零点,并且x=0是函数的一个极小值点,
并且f(0)=﹣1<0,若y=f(sinx)在x∈[﹣,]上有且仅有两个不同的零点,
也就是若y=f(x)在x∈[﹣1,1]上有且仅有两个不同的零点,
可得:,即,可得a≤﹣,
②当a>0时,可得函数有两个极值点为:x=0,x=ln(2a),
如果ln(2a)≥0,因为f(0)<0,可知不满足题意,
如果ln(2a)<0,即0<a<,
可得f(x)在(﹣∞,ln(2a))和(0,+∞)是单调递增,(ln(2a),0)单调递减,
只有f(ln(2a))≥0才满足题意,必有:,即,
可得a≤﹣,又∵a>0,则a无解,
综上:a≤﹣.
故答案为:1,(﹣∞,﹣].
14.已知函数,若f(x)恰有4个零点,则实数k的取值范围为 (﹣e﹣3,0) .
【分析】首先将问题进行等价转化,然后结合函数的图像即可确定实数k的取值范围.
【解答】解:原问题等价于函数 与函数y=﹣kx存在4个不同的交点.
绘制函数g(x)的图像如图所示,
很明显,当k≥0时,不满足题意,
当k<0时,两函数在区间(﹣∞,0)和区间(0,1)上必然各存在一个交点,
则函数g(x)与函数y=﹣kx在区间(1,+∞)上存在两个交点,
临界条件为函数y=﹣kx与函数h(x)=lnx﹣2相切,
考查函数h(x)=lnx﹣2过坐标原点的切线:
由函数的解析式可得:,设切点坐标为(x0,lnx0﹣2),
则切线方程为:,
切线过坐标原点,则:,
解得:,此时切线的斜率为:,
据此可得:实数k的取值范围是(﹣e﹣3,0).
故答案为:(﹣e﹣3,0).
15.已知函数,则f(6)= 8 ;若方程f(x)=x+a在区间[﹣4,8]有三个不等实根,实数a的取值范围为 (﹣4,0)∪{2} .
【分析】(1)利用函数的递推关系式,代入即可求解.
(2)画出函数的图象,利用函数的零点的个数推出a的取值范围.
【解答】解:f(6)=2f(2)=2×2f(﹣2)=4(2﹣|﹣2+2|)=8;
作出函数f(x)在区间[﹣2,4]上的图象如图:
设直线y=x+a,由图象可知要使f(x)=x+a在区间[﹣4,8]上有3个不等实根,
则﹣4<a<0或a=2.
所以实数a的取值范围是(﹣4,0)∪{2}
故答案为:8;(﹣4,0)∪{2}.
16.已知定义在R上的奇函数f(x)满足f(2﹣x)+f(x)=0,且当x∈(0,1]时,,若函数F(x)=f(x)﹣sin(πx)在区间[﹣1,m]上有且仅有10个零点,则实数m的取值范围是 .
【分析】分析可知函数f(x)是关于(1,0)对称,且以2为周期的函数,在同一坐标系下作出函数y=f(x),y=sin(πx)的图象,根据题意结合图象即可得到实数m的取值范围.
【解答】解:∵函数f(x)是奇函数,且f(2﹣x)+f(x)=0,
∴f(2﹣x)=f(﹣x),即函数f(x)是关于(1,0)对称,且以2为周期的函数,
又x∈(0,1]时,,则在同一坐标系下作出函数y=f(x),y=sin(πx)的图象如图所示,
∵函数F(x)=f(x)﹣sin(πx)在区间[﹣1,m]上有且仅有10个零点,
∴函数y=f(x),y=sin(πx)的图象在区间[﹣1,m]上有且仅有10个交点,
由图可知,实数m的取值范围为.
故答案为:.
17.函数f(x)=,若方程f(x)=mx﹣恰有四个不相等的实数根,则实数m的取值范围是 (,) .
【分析】方程f(x)=mx﹣恰有四个不相等的实数根可化为函数f(x)=与函数y=mx﹣有四个不同的交点,作函数f(x)=与函数y=mx﹣的图象,由数形结合求解.
【解答】解:方程f(x)=mx﹣恰有四个不相等的实数根可化为
函数f(x)=与函数y=mx﹣有四个不同的交点,
作函数f(x)=与函数y=mx﹣的图象如下,
由题意,C(0,﹣),B(1,0);
故kBC=,
当x>1时,f(x)=lnx,f′(x)=;
设切点A的坐标为(x1,lnx1),
则=;
解得,x1=;
故kAC=;
结合图象可得,
实数m的取值范围是(,).
故答案为:(,).
18.若函数f(x)=aex﹣x2(a≠0)仅有1个零点,则实数a的取值范围是 . .
【分析】令 f(x)=0 分离常数 ,构造函数 ,利用导数研究 g(x) 的单调性和极值,结合 y=a 与 g(x) 有一个交点,求得a 的取值范围.
【解答】解:方程 f(x)=0 可化为 ,令 ,有
,
当0<x<2时,g′(x)>0;当x<0或x>2时,g′(x)<0,
所以函数 g(x) 的增区间为 (0,2),减区间为(﹣∞,0),(2,+∞),
可得 x=0 处 g(x) 取得极小值 0,x=2 处取得极大值 ,
画出 y=g(x) 的图象和直线 y=a,
可得当a>时,y=g(x) 和 y=a 的图象有 1 个交点.
故答案为:.
19.若函数f(x)满足下面三个条件:
①f(x)在其定义域上图象不间断;
②f(x)是偶函数;
③f(x)恰有3个零点.
请写出一个满足上述条件的函数f(x)= (x2﹣1)|x| .
【分析】由题意同时满足3个条件的函数可得为f(x)=(x2﹣1)|x|.
【解答】解:由题意可得满足条件的函数f(x)=(x2﹣1)|x|.
故答案为:f(x)=(x2﹣1)|x|.
20.已知函数f(x)=xex﹣a(x+lnx)(e为自然对数的底数)有两个不同零点,则实数a的取值范围是 (e,+∞) .
【分析】根据条件令f(x)=0,然后构造函数,求出g(x)的极小值,再根据f(x)有两个零点,得到a的取值范围.
【解答】解:由f(x)=xex﹣a(x+lnx)(x>0),
当x+lnx=0时,由零点存在性定理可知,∃x0∈(0,1),使得方程x+lnx=0成立;
当x+lnx≠0时,令f(x)=0,则(x>0且x≠x0),
令(x>0且x≠x0),则g'(x)=,
∵当x>0且x≠x0时,ex(x+1)>0,
又当0<x<x0或x0<x<1时,x﹣1+lnx<0,∴g'(x)<0,
此时g(x)在(0,x0)和(x0,1)上单调递减;
当x>1时,x﹣1+lnx>0,∴g'(x)>0,此时g(x)单调递增,
∴g(x)极小值=g(1)=e,且极小值唯一,
∴要使g(x)有两个不同零点,只需函数y=a与g(x)有两个交点,
∴a>g(1)=e,
∴a的取值范围为(e,+∞).
21.已知f(x)=﹣kx+2恰有两个不同的零点,则实数k的取值范围是 (0,1)∪(1,4). .
【分析】条件转化为函数g(x)==与h(x)=kx﹣2的图像有2个不同的交点,作出图像,数形结合即可得到答案.
【解答】解:条件等价于方程=kx﹣2有2个不同的根,
也即函数g(x)==与h(x)=kx﹣2的图像有2个不同的交点;
作出函数g(x)的图像如图:
因为h(x)=kx﹣2的图像恒过点(﹣2,0),由图可得,若两函数图像有2个不同的交点,
则k∈(0,1)∪(1,4),
故答案为(0,1)∪(1,4).
22.已知函数,若g(x)=ax(a∈R)使得方程f(x)=g(x)恰有3个不同的实根,则实数a的取值范围为 .
【分析】先作出函数f(x)的图象,然后讨论a与0的大小,当a>0时,要使得方程f(x)=g(x)恰有3个不同根,则需存在x>1,使得lnx>ax,当a<0时,由f(x)的图象知y=ax需与函数f(x)=|x2+4x+3|=﹣x2﹣4x﹣3相切,当a=0时,显然符合题意,从而可求出所求.
【解答】解:由已知得f(x)得图象如图(1),
(1)当a>0时,要使得方程f(x)=g(x)恰有3个不同根,则需存在x>1,使得lnx>ax,即a<,
又y=的图象如图(2),故0<a<;
(2)当a<0时,由图象(1)知y=ax需与函数f(x)=|x2+4x+3|=﹣x2﹣4x﹣3相切,
设切点为(m,n),则y﹣f(m)=f'(m)(x﹣m),
即y﹣(﹣m2﹣4m﹣3)=(﹣2m﹣4)(x﹣m)过点(0,0),
故m2=3,因为m<0,故m=﹣,所以a=f'(m)=,
(3)当a=0时,显然符合题意,
综上,实数a的取值范围为.
故答案为:.
23.已知函数f(x)=,g(x)=|log2(x+)﹣2|,若函数y=f(g(x))恰有6个零点,则实数a的取值范围是 (﹣3,﹣2) .
【分析】通过函数在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,画出g(x)的大致图象,判断函数的零点的位置,列出不等式组求解即可.
【解答】解:因为函数在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
所以可作出的大致图象,如图所示.
由4﹣a≥1且﹣a﹣2<1,可得当﹣3<a≤3时,f(x)有两个零点,
一个零点为4﹣a(不小于1),另一个零点为﹣a﹣2(小于1).
由图可知,要使得y=f(g(x))有6个零点,
则需满足解得a∈(﹣3,﹣2).
故答案为:(﹣3,﹣2).
四.解答题(共4小题)
24.已知函数在(﹣∞,+∞)上是增函数.
(1)求实数a的值;
(2)若函数g(x)=f(x)﹣kx有三个零点,求实数k的取值范围.
【分析】(1)根据分段函数的单调性,结合导数判断函数在x≥0上单调递增即可
(2)讨论k≤0时不满足,则k>0,根据分段函数单调在x≤0时,g(x)已经存在两个零点,在等价为当x>0时,g(x)有且只有一个零点,利用参数法分离法结合图象进行求解即可.
【解答】解:(1)当x<0时,f(x)=﹣x2.是增函数,且f(x)<0=f(0),
故当x≥0时,f(x)为增函数,即f′(x)≥0恒成立,
函数的导数f′(x)=+2ax﹣2a=+2a(x﹣1)=(1﹣x)(﹣2a)≥0恒成立,
当x≥1时,1﹣x≤0,此时相应﹣2a≤0恒成立,即2a≥恒成立,即2a≥()max=恒成立,
当x≤1时,1﹣x≥0,此时相应﹣2a≥0恒成立,即2a≤恒成立,即2a≤()min=恒成立,
则2a=,即a=.
(2)若k≤0,则g(x)在R上是增函数,此时g(x)最多有一个零点,不可能有三个零点,则不满足条件.
故k>0,
当x<0时,g(x)=﹣x2﹣kx有一个零点﹣k,
g(0)=f(0)﹣0=0,故0也是故g(x)的一个零点,
故当x>0时,g(x)有且只有一个零点,即g(x)=0有且只有一个解,
即+﹣﹣kx=0,得+﹣=kx,(x>0),
则k=+﹣,在x>0时有且只有一个根,
即y=k与函数h(x)=+﹣,在x>0时有且只有一个交点,
h′(x)=﹣+,
由h′(x)>0得﹣+>0,即<得ex>2e,得x>ln2e=1+ln2,此时函数递增,
由h′(x)<0得﹣+<0,即>得ex<2e,得0<x<ln2e=1+ln2,此时函数递减,
即当x=1+ln2时,函数取得极小值,此时极小值为h(1+ln2)=+﹣
=++﹣=++﹣=,
h(0)=1+0﹣=1﹣,
作出h(x)的图象如图,
要使y=k与函数h(x)=+﹣,在x>0时有且只有一个交点,
则k=或k≥1﹣,
即实数k的取值范围是{}∪[1﹣,+∞).
25.已知函数g(x)=ax2﹣2ax+1+b(a>0)在区间[2,3]上有最大值4和最小值1.
(1)求a、b的值;
(2)设.
①若x∈[﹣1,1]时,f(2x)﹣k⋅2x≥0,求实数k的取值范围;
②若方程有三个不同的实数解,求实数k的取值范围.
【分析】(1)由已知可得g(x)在[2,3]上单调递增,列关于a、b的方程组求解;
(2)①由(1)知,g(x)=x2﹣2x+1,不等式f(2x)﹣k⋅2x≥0可化为,令t=,则k≤t2﹣2t+1,利用配方法求不等式右侧的最小值,则答案可求;
②方程可化为:|2x﹣1|2﹣(3k+2)•|2x﹣1|+(2k+1)=0,x≠0,令m=|2x﹣1|,则方程化为m2﹣(3k+2)m+(2k+1)=0(m≠0),设方程m2﹣(3k+2)m+(2k+1)=0(m≠0)有两个m1,m2,由题意可得0<m1<1<m2或0<m1<1,m2=1,转化为关于k的不等式组求解.
【解答】解:(1)g(x)=ax2﹣2ax+1+b=a(x﹣1)2+1+b﹣a,x∈[2,3],
∵a>0,∴g(x)在[2,3]上单调递增,
故,解得a=1,b=0;
(2)①由(1)知,g(x)=x2﹣2x+1,
∴f(x)=,
不等式f(2x)﹣k⋅2x≥0可化为,
即,令t=,则k≤t2﹣2t+1,
∵x∈[﹣1,1],∴t∈[,2],原命题等价于k≤(t2﹣2t+1)min,t∈[].
记h(t)=t2﹣2t+1,t∈[],则h(t)min=h(1)=0,
∴k的取值范围是(﹣∞,0];
②方程可化为:
|2x﹣1|2﹣(3k+2)•|2x﹣1|+(2k+1)=0,x≠0,
令m=|2x﹣1|,则方程化为m2﹣(3k+2)m+(2k+1)=0(m≠0).
∵方程有三个不同实数解,
由m=|2x﹣1|的图象知,
方程m2﹣(3k+2)m+(2k+1)=0(m≠0)有两个m1,m2,
且0<m1<1<m2或0<m1<1,m2=1.
记φ(m)=m2﹣(3k+2)m+(2k+1).
则或,解得k>0.
∴实数k的取值范围是(0,+∞).
26.已知函数f(x)=(x﹣1)|x﹣a|﹣x﹣a(x∈R).
(1)若a=﹣1,求方程f(x)=1的解集;
(2)若,试判断函数y=f(x)在R上的零点个数,并求此时y=f(x)所有零点之和的取值范围.
【分析】(1)方法一:化简分段函数,分段求解方程的根即可,方法二:当a=﹣1时,利用f(x)=1化简求解即可.
(2)化简分段函数,通过当x≥a时,当x<a时,求出函数的零点,推出x1+x2+x3=a+2+=﹣+2,构造函数,利用函数的单调性,求解即可.
【解答】解:(1)方法一:
当a=﹣1时,f(x)=(x﹣1)|x+1|+1=;
由f(x)=1得或解得 x=0,1,﹣2,即解集为{0,1,﹣2}.
方法二:当a=﹣1时,由f(x)=1得:(x﹣1)|x+1|﹣(x﹣1)=0(x﹣1)(|x+1|﹣1)=0,
∴得x=1或|x+1|=1,∴x=1或x=0或x=﹣2,
即解集为{0,1,﹣2}.
(2)f(x)=(x﹣1)|x﹣a|﹣x﹣a=,
当x≥a时,令x2﹣(a+2)x﹣a=0,∵a∈(﹣,0),
∴△=a2+8a+4=(a+4)2﹣12>0,
得x1=,x2=,
且x1﹣a=﹣a=,
先判断2﹣a,与大小:
∵(2﹣a)2﹣(a2+8a+4)=﹣12a>0,
∴(2﹣a)>x1﹣a=>0,
即a<x1<x2,故当x≥a时,f(x)存在两个零点.
当x<a时,令﹣x2+ax﹣3a=0,即x2﹣ax+3a=0得∵a∈(﹣,0),
∴△=a2﹣12a=(a﹣6)2﹣36>0
得x3=,x4=
同上可判断x3<a<x4,故x<a时,f(x)存在一个零点.
综上可知当a∈(﹣,0)时,f(x)存在三个不同零点.
且x1+x2+x3=a+2+=﹣+2,
设g(a)=﹣+2,
易知g(a)在a∈(﹣,0)上单调递增,
故g(a)∈(0,2),
∴x1+x2+x3∈(0,2).
27.已知函数f(x)=ax(a>0,a≠1),且f(﹣2)=.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若≤k<1,函数f1(x)=|f(x)﹣1|﹣k的零点分别为x1,x2(x1<x2),函数f2(x)=|f(x)﹣1|﹣
的零点分别为x3,x4(x3<x4),求x1﹣x2+x3﹣x4的最大值.
【分析】(1)直接利用已知的函数值求a即可;
(2)将函数的零点转化为方程的根,即可得到,或,从而得到,求出对应的取值范围即可得到答案.
【解答】解:(1)因为f(﹣2)=,
所以f(﹣2)=,解得a=2,
故函数f(x)=2x;
(2)由f1(x)=|f(x)﹣1|﹣k=0,即|f(x)﹣1|=k,即f(x)=1﹣k或f(x)=1+k,
则,
由f2(x)=|f(x)﹣1|﹣=0,即|f(x)﹣1|=,
即f(x)=1+或,
则或,
则,
即,
因为,
所以,
则≥3,
即x2﹣x1+x3﹣x4≥log23,
则x2﹣x1+x3﹣x4=﹣(x2﹣x1+x4﹣x3)≤﹣log23,
故x1﹣x2+x3﹣x4的最大值是﹣log23.
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