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高考数学一轮复习题型归纳讲义 专题05 函数 5.9函数零点 题型归纳讲义 (原卷版+解析版)
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中考数学复习策略(仅供参考)
中考复习中,数学占据了一定的位置,那么初三数学生要从哪几方面着手复习呢?
1、学生在第一轮复习阶段不要只钻难题、偏题,也不要搞题海战术,要注重学习方法,回归课本,抓住典型题目进行练习。
课本上的例题最具有典型性,可以有选择地做。在做例题时,要把其中包含的知识点抽出来进行总结、归纳,不要就题论题。另外,对于一些易错题,要在复习阶段作为重点复习,反复审题,加强理解。
2、要注重知识点的梳理,将知识点形成网络。学生经过一学期的学习,要将知识点进行总结归纳,找出区别与联系。
把各章的知识点绘制成知识网络图,将知识系统化、网络化,把知识点串成线,连成面。
3、要注重总结规律,加强解题后的反思。
期末考试前,学校一般都会组织模拟练习,学生要认真对待,注意记录、总结老师对模拟练习的讲评分析。通过模拟练习题,找出复习重点和自身的薄弱点,认真总结解题的规律方法,切忌不要闷头做题。
专题四 《函数》讲义
5.9 函数的零点
知识梳理.函数的零点
1.函数的零点
(1)函数零点的定义:对于函数y=f(x),把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)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⇔函数y=f(x)有零点.
2.函数零点的判定
如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有f(a)·f(b)<0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,这个c也就是f(x)=0的根.我们把这一结论称为函数零点存在性定理.
题型一. 零点所在的区间
1.函数f(x)=3x−3x−2的零点所在区间是( )
A.(﹣1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,3)
【解答】解:由于函数f(x)=3x−3x−2,
∴f(1)=3﹣3﹣2=﹣2<0,f(2)=9−32−2>0,
∵f(1)•f(2)<0,函数是连续增函数,
∴函数f(x)=3x−3x−2的零点所在的区间是(1,2),
故选:C.
2.函数f(x)=log2x+x+2的零点所在的一个区间是( )
A.(0,18) B.(18,14) C.(14,13) D.(13,12)
【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f(18)=−3+18+2=−78<0,f(14)=−2+14+2=14>0,
由函数零点存在性定理可知,函数f(x)在(18,14)上有零点.
故选:B.
3.设函数y=x3与y=(12)x﹣2的图象交点为(x0,y0),则x0所在的区间是( )
A.(0,1) B.(3,4) C.(1,2) D.(2,3)
【解答】解:函数y=x3在R上单调递增,y=(12)x−2在R上是减函数.
∵x≤1时,函数y=x3的图象在y=(12)x−2的下面;
x≥2时,函数y=x3在y=(12)x−2的上面.
∴x0所在的区间是(1,2).
故选:C.
题型二.零点的个数
1.函数f(x)=4x|log0.5x|﹣1的零点个数为 2 .
【解答】解:函数的零点满足 |log0.5x|=(14)x,
则零点的个数即函数y=|log0.5x|与y=(14)x 交点的个数,
绘制函数图象如图所示,
观察可得,交点个数为2,故函数零点的个数为2.
故答案为:2.
2.函数f(x)=2x−2,x≤1x2−3x+2,x>1的图象与函数g(x)=ln(x+1)的图象的交点的个数是 2 .
【解答】解:作出函数f(x)和g(x)的图象如图:
由两个函数的图象可知两个函数有2个交点,
故答案为:2.
3.若偶函数f(x)满足f(x﹣1)=f(x+1),在x∈[0,1]时,f(x)=x2,则关于x的方程f(x)=(110)x在[0,4]上根的个数是 4 .
【解答】解:因为偶函数f(x)满足f(x﹣1)=f(x+1),所以函数f(x)的图象关于y轴对称,同时以2为周期.
根据x∈[0,1]时,f(x)=x2得该函数在[0,4]上的图象为:
再在同一坐标系中做出函数y=(110)x的图象,如图,当x∈[0,4]时,两函数图象有四个交点.
所以方程f(x)=(110)x在[0,4]上有4个根.
故答案为4.
4.已知定义在R上的函数f(x)满足f(x+1)=﹣f(x),当x∈[﹣1,1]时,f(x)=x2,函数g(x)=loga(x−1)x>12xx≤1,若函数h(x)=f(x)﹣g(x)在区间[﹣5,5]上恰有8个零点,则a的取值范围为
( )
A.(2,4) B.(2,5) C.(1,5) D.(1,4)
【解答】解:函数h(x)=f(x)﹣g(x)在区间[﹣5,5]上恰有8个零点即
函数f(x)与函数g(x)在区间[﹣5,5]上有8个交点,
由f(x+1)=﹣f(x)=f(x﹣1)知,
f(x)是R上周期为2的函数,
作函数f(x)与函数g(x)在区间[﹣5,5]上的图象如下,
由图象知,当x∈[﹣5,1]时,图象有5个交点,故在[1,5]上有3个交点即可;
故loga(3−1)<1loga(5−1)>1;
解得,2<a<4;
故选:A.
题型三.已知零点个数求参
1.若函数f(x)=ex﹣x2+ax﹣1在区间[1,2]内有且仅有一个零点,则实数a的取值范围为( )
A.[5−e22,+∞) B.(﹣∞,2﹣e]
C.(5−e22,2−e) D.[5−e22,2−e]
【解答】解:依题意,−a=exx−x−1x在x∈[1,2]上有且仅有一个解,
设g(x)=exx−x−1x,则g'(x)=ex⋅x−exx2−1+1x2=(x−1)(ex−x−1)x2,
由ex≥x+1(当且仅当x=0时取等号)可知,当x∈[1,2]时,函数g(x)单调递增,
∴当x∈[1,2]时,g(x)min=g(1)=e−2,g(x)max=g(2)=e22−2−12=e2−52,
∴−a∈[e−2,e2−52],
∴a∈[5−e22,2−e].
故选:D.
2.若函数f(x)=logax﹣x+a(a>0且a≠1)有两个零点,则实数a的取值范围是( )
A.(0,1) B.(1,+∞) C.(1,e) D.(e,+∞)
【解答】解:令f(x)=0,有logax=x﹣a,
①当a>1时,函数y=logax单增,函数y=x﹣a相当于函数y=x向下至少移动了1个单位,故函数y=logax与y=x﹣a的图象有两个交点;
②当0<a<1时,函数y=logax与y=x﹣a的图象显然仅有一个交点,
综上,a>1.
故选:B.
3.已知函数f(x)=1x+1−3,x∈(−1,0]3x,x∈(0,1],且函数g(x)=f(x)﹣mx﹣m在(﹣1,1]内有且仅有两个不同的零点,则实数m的取值范围是 (−94,﹣2]∪(0,32] .
【解答】解:由g(x)=f(x)﹣mx﹣m=0,即f(x)=m(x+1),
分别作出函数f(x)(图中红色曲线),
和y=h(x)=m(x+1)的图象(图中绿色曲线),
为一条过点(﹣1,0)的直线,如图:
由图象可知f(1)=3,h(x)表示过定点A(﹣1,0)的直线,
当h(x)过(1,3)时,m=32,此时两个函数有两个交点,
此时满足条件的m的取值范围是0<m≤32①.
当h(x)过(0,﹣2)时,h(0)=﹣2,解得m=﹣2,
此时两个函数有两个交点.
当h(x)与f(x)相切时,两个函数只有一个交点,此时 1x+3 x+3=m(x+1),
即m(x+1)2+3(x+1)﹣1=0,
当m=0时,只有1解;
当m≠0,由△=9+4m=0得m=−94,此时直线和f(x)相切.
∴要使函数有两个零点,则−94<m≤﹣2 ②.
综上可得,函数g(x)=f(x)﹣mx﹣m在(﹣1,1]内有且仅有两个不同的零点,
则实数m的取值范围为(−94,﹣2]∪(0,32],
故答案为:(−94,﹣2]∪(0,32].
4.已知函数f(x)=e2x﹣a(x+2).当a=2时,f(x)的增区间为 (0,+∞) ;若f(x)有两个零点,则实数a的取值范围为 (2e﹣3,+∞) .
【解答】解:当a=2时,f(x)=e2x﹣2(x+2),
f′(x)=2e2x﹣2,
令f′(x)>0,解得x>0,
则f(x)的增区间为(0,+∞).
f′(x)=2e2x﹣a,x∈R.
①当a≤0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,至多有一个零点,不合题意;
②当a>0时,令f′(x)=0⇒x=12lna2,
可得f(x)在(﹣∞,12lna2)单调递减,在(12lna2,+∞)单调递增,
故f(x)的最小值为f(12lna2)=a2−a(12lna2+2)=−a2lna2−32a.
∵f(x)有两个零点,当x→±∞时,f(x)→+∞,
∴f(a2lna2)<0⇒a2lna2+32a>0,解得a>2e﹣3,
所以实数a的取值范围为(2e﹣3,+∞)
故答案为:(0,+∞);(2e﹣3,+∞).
5.已知f(x)是定义在R上且周期为3的函数,当x∈[0,3)时,f(x)=|x2﹣2x+12|,若函数y=f(x)﹣a在区间[﹣3,4]上有10个零点(互不相同),则实数a的取值范围是 (0,12) .
【解答】解:f(x)是定义在R上且周期为3的函数,当x∈[0,3)时,f(x)=|x2﹣2x+12|,若函数y=f(x)﹣a在区间[﹣3,4]上有10个零点(互不相同),在同一坐标系中画出函数f(x)与y=a的图象如图:由图象可知a∈(0,12).
故答案为:(0,12).
6.已知函数f(x)是定义域为R的偶函数,且满足f(2﹣x)=f(x),当0≤x≤1时,f(x)=2x2,g(x)=loga|x﹣1|(2<a<2),则函数h(x)=f(x)﹣g(x)所有零点的和为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【解答】解:函数f(x)是定义域为R的偶函数,且满足f(2﹣x)=f(x),可得对称轴x=1,所以可得周期T=2,
又g(x)=loga|x﹣1|(2<a<2),可得g(x)也是关于x=1对称,
令h(x)=f(x)﹣g(x)=0,可得g(x)=f(x),
在同一坐标系中在作y=f(x)与y=g(x)的图象如图所示:因为2<a<2,g(x)=loga|x﹣1|,
所以g(2)=0,g(5)=loga4∈(2,4),与f(x)无交点,g(3)=loga2∈(1,2)与f(x)有两个交点,所以x>1时,g(x)与f(x)有3个交点,
所以x∈R时,g(x)与f(x)有3对关于x=1对称的点,所以所以交点之和为2+2+2=6,即函数h(x)=f(x)﹣g(x)所有零点的和为6,
故选:D.
7.已知函数g(x)=a﹣x2(1e≤x≤e(e为自然对数的底数)与h(x)=2lnx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.[1,1e+2] B.[1e2+2,e2﹣2]
C.[e2﹣2,+∞) D.[1,e2﹣2]
【解答】解:因为h(x)=2lnx的图象上存在关于x轴对称的函数为:f(x)=﹣2lnx,
所以可得g(x)=f(x)有零点,即a=x2﹣2lnx(1e≤x≤e)有解,
令t(x)=x2﹣2lnx(1e≤x≤e),
则t'(x)=2x−2x=2⋅(x−1)(x+1)x,
当x∈(1e,1)时,t'(x)<0,则t(x)单调递减,
x∈(1,e)时,t(x)>0,t(x)单调递增,
而t(1e)=1e2−2ln1e=1e2+2,t(1)=12﹣2ln1=1,t(e)=e2﹣2lne=e2﹣2>t(1e),
所以t(x)∈[1,e2﹣2].
所以a的取值范围为[1,e2﹣2].
故选:D.
8.已知函数f(x)=3e|x﹣1|﹣a(2x﹣1+21﹣x)﹣a2有唯一零点,则负实数a=( )
A.−13 B.−12 C.﹣3 D.﹣2
【解答】解:函数f(x)=3e|x﹣1|﹣a(2x﹣1+21﹣x)﹣a2有唯一零点,
设x﹣1=t,
则函数f(t)=3e|t|﹣a(2t+2﹣t)﹣a2有唯一零点,
则3e|t|﹣a(2t+2﹣t)=a2,
设g(t)=3e|t|﹣a(2t+2﹣t),
∵g(﹣t)=3e|t|﹣a(2t+2﹣t)=g(t),
∴g(t)为偶函数,
∵函数f(t)有唯一零点,
∴y=g(t)与y=a2有唯一的交点,
∴此交点的横坐标为0,
∴3﹣2a=a2,
解得a=﹣3或a=1(舍去),
故选:C.
题型四.复合函数的零点
1.已知f(x)=x2ex,若函数g(x)=f2(x)﹣kf(x)+1恰有四个零点,则实数k的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣2)∪(2,+∞) B.(2,4e2+e24)
C.(8e2,2) D.(4e2+e24,+∞)
【解答】解:f′(x)=2xex+x2ex=x(x+2)ex,
令f′(x)=0,解得x=0或x=﹣2,
∴当x<﹣2或x>0时,f′(x)>0,当﹣2<x<0时,f′(x)<0,
∴f(x)在(﹣∞,﹣2)上单调递增,在(﹣2,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
∴当x=﹣2时,函数f(x)取得极大值f(﹣2)=4e2,
当x=0时,f(x)取得极小值f(0)=0.
作出f(x)的大致函数图象如图所示:
令f(x)=t,则当t=0或t>4e2时,关于x的方程f(x)=t只有1解;
当t=4e2时,关于x的方程f(x)=t有2解;
当0<t<4e2时,关于x的方程f(x)=t有3解.
∵g(x)=f2(x)﹣kf(x)+1恰有四个零点,
∴关于t的方程t2﹣kt+1=0在(0,4e2)上有1解,在(4e2,+∞)∪{0}上有1解,
显然t=0不是方程t2﹣kt+1=0的解,
∴关于t的方程t2﹣kt+1=0在(0,4e2)和(4e2,+∞)上各有1解,
∴16e4−4ke2+1<0,解得k>4e2+e24.
故选:D.
2.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c有两个极值点x1,x2,若f(x1)=x2,则关于x的方程3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数为( )
A.3 B.4
C.5 D.以上都有可能
【解答】解:由题意可得,f′(x)=3x2+2ax+b=0有两个不同的实数根x1,x2,
不妨设x1≠x2,
所以3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根f(x)=x1,f(x)=x2,
若x1<x2,易得函数f(x)在(﹣∞,x1)上单调递增,在x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增,
此时f(x)=x2有2个根,f(x)=x1可能的根3或2或1,
此时关于x的方程3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数5或4或3个,
当x1>x2,同理可得关于x的方程3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数3个,
故选:D.
3.已知函数f(x)=(12)x−4,x≤−1ln(x+1),x>−1,若f(f(x))<0,则x的取值范围为( )
A.(﹣2,0) B.(−∞,1e2−1)
C.(−2,1e2−1) D.(−2,−1)∪(1e2−1,0)
【解答】解:令f(x)=t,则f(t)<0,
t≤﹣1时,(12)t−4<0,所以2﹣t<4,解得﹣2<t≤﹣1;
t>﹣1时,ln(t+1)<0,解得﹣1<t<0;
综上知,t的取值范围是﹣2<t<0,
即﹣2<f(x)<0.
由f(x)=﹣2,x≤﹣1时,(12)x−4=﹣2,解得x=﹣1;
x>﹣1时,ln(x+1)=﹣2,解得x=1e2−1;
综上知,x=﹣1或x=1e2−1,
画出函数f(x)的图象,如图所示:
根据分段函数f(x)的图象得,
f(f(x))<0的解集为(−2,−1)∪(1e2−1,0).
故选:D.
4.已知函数f(x)=x3﹣3x,则函数h(x)=f[f(x)]﹣c,c∈[﹣2,2]的零点个数( )
A.5或6个 B.3或9个 C.9或10个 D.5或9个
【解答】解:设t=f(x),则由y=f[f(x)]﹣c=0,
得f[f(x)]=c,
即f(t)=c,t=f(x),
函数f(x)的导数f′(x)=3﹣3x2,
由f′(x)>0得﹣1<x<1,此时函数单调递增,
由f′(x)<0得x<﹣1或x>1,此时函数单调递减,
即函数在x=1,取得极大值f(1)=3﹣1=2,
函数在x=﹣1,取得极小值f(﹣1)=﹣3+1=﹣2,
又由f(﹣2)=﹣2,f(2)=2得:
若f(t)=c,c∈(﹣2,2),则方程有三个解,
满足﹣2<t1<﹣1,0<t2<1,1<t3<2,
则当﹣2<t1<﹣1时,方程t=f(x),有3个根,
当0<t2<1时,方程t=f(x),有3个根,
当1<t3<2时,方程t=f(x),有3个根,
此时共有9个根,
若f(t)=c,c=2,则方程有两个解,
满足t1=﹣2,t2=1,
则当t1=﹣2时,方程t=f(x),有2个根,
当t2=1,有3个根,
此时共有5个根,
同理f(t)=c,c=﹣2时,也共有5个根
故选:D.
日期:2021/6/20 21:23:07;用户:15942715433;邮箱:15942715433;学号:32355067
课后作业.函数的零点
1.设定义在R上的函数f(x)=2x,x≤0|log2x|,x>0,g(x)=f(x)﹣a,则当实数a满足0<a<1时,函数y=g(x)的零点个数为 3 个.
【解答】解:定义在R上的函数f(x)=2x,x≤0|log2x|,x>0,函数的图象如图:
g(x)=f(x)﹣a,则当实数a满足0<a<1时,函数y=g(x)的零点个数,就是y=f(x)与y=a图象的交点个数,
由图象可知,零点个数为3个.
故答案为:3.
2.已知函数f(x)=|x+1|,x≤0|log2x|,x>0,若方程f(x)=a(a∈R)有四个不同的解x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,则(x1+x2)x4的取值范围是 [﹣4,﹣2) .
【解答】解:由题意作函数f(x)=|x+1|,x≤0|log2x|,x>0与y=a的图象如下,
,
结合图象可知,
x1+x2=﹣2,0<log2x4≤1,
故x1+x2=﹣2,1<x4≤2,
故﹣4≤(x1+x2)x4<﹣2,
故答案为:[﹣4,﹣2).
3.已知函数f(x)=|lnx|,x>0|x2+4x+3|,x≤0,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 [0,1e)∪{23−4} .
【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<lnxx,
又y=lnxx的图象如图(2),故0<a<1e;
(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=−3,所以a=f'(m)=23−4,
(3)当a=0时,显然符合题意,
综上,实数a的取值范围为[0,1e)∪{23−4}.
故答案为:[0,1e)∪{23−4}.
4.已知函数f(x)=x3−34x+32,0≤x≤122x+12,12<x≤1,g(x)=ex﹣ax(a∈R),若存在x1,x2∈[0,1],使得f(x1)=g(x2)成立,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣∞,1] B.(﹣∞,e﹣2] C.(﹣∞,e−54] D.(﹣∞,e]
【解答】解:①当0≤x≤12时,f(x)=x3−34x+32,则f′(x)=3x2−34≤0在[0,12]上恒成立,
所以函数f(x)在区间[0,12]上单调递减,则f(12)≤f(x)≤f(0),即54≤f(x)≤32,
②当12<x≤1时,f(x)=2x+12,函数在区间(12,1]上单调递增,
所以f(12)<f(x)≤f(1),即32<f(x)≤52,
综上,函数f(x)的值域为[54,52];
又g′(x)=ex﹣a,x∈[0,1],
若a≤0时,则g′(x)>0,函数g(x)在[0,1]上单调递增,所以g(0)≤g(x)≤g(1),即g(x)∈[1,e﹣a],
此时若要满足题意,只需[1,e﹣a]∩[54,52]≠∅,当a≤0时恒成立;
若a>0时,令g′(x)=ex﹣a=0,解得x=lna,
当0<a<e时,函数g(x)在[0,1]上单调递增,所以g(0)≤g(x)≤g(1),即1≤g(x)≤e﹣a,
又因为[1,e﹣a]∩[54,52]≠∅,所以e−a≥540<a<e,解得0<a≤e−54,
当a>e时,g(x)在[0,1]上单调递减,所以g(1)≤g(x)≤g(0),即e﹣a≤g(x)≤1,
此时[e﹣a,1]∩[54,52]=∅,所以不存在x1,x2∈[0,1],使得f(x1)=g(x2)=g(x2),
综上,实数a的取值范围为(−∞,e−54],
故选:C.
5.已知函数f(x)=a,x=1(12)|x−1|+1,x≠1,若方程2f2(x)﹣(2a+3)f(x)+3a=0有5个不同的实数解,则a的范围是( )
A.(1,32)∪(32,2) B.(1,2)∪(2,3)
C.(1,+∞) D.(1,3)
【解答】解:方程2f2(x)﹣(2a+3)f(x)+3a=0,
解得f(x)=a或f(x)=32,
若a=32,f(x)=a,x=1(12)|x−1|+1,x≠1,
可得x=1或0或2,不满足题意;
则a≠32,
由f(x)=32,可得原方程有3个不等实根;
只要1+(12)|x﹣1|=a有2个不等实根即可.
由|x﹣1|>0可得0<(12)|x﹣1|<1,
即有1<a<2,
综上可得a∈(1,32)∪(32,2).
故选:A.
6.已知f(x)=x2−4,x≤aex−1,x>a(其中a<0,e为自然对数的底数),若g(x)=f[f(x)]在R上有三个不同的零点,则a的取值范围是 [−2,0) .
【解答】解:(1)当x≤a时,f(x)=x2﹣4,
①当x2﹣4≤a时,由f(f(x))=f(x2﹣4)=(x2﹣4)2﹣4=0得x=−2;
②当x2﹣4>a时,由f(f(x))=f(x2﹣4)=ex2−4−1=0 得 x=﹣2
(2)当x>a时,f(x)=ex﹣1,
①当ex﹣1≤a时,由f(f(x))=f(ex﹣1)=(ex﹣1)2﹣4=0得ex=﹣1 无解,
②当ex﹣1>a时,由f(f(x))=f(ex﹣1)=eex−1−1=0解得x=0,
因为g(x)=f(f(x))在R上有三个不同的零点,所以−2≤a−2≤a0>a,
解得:−2≤a<0,
故答案为:[−2,0).
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日期:2021/6/20 21:29:58;用户:15942715433;邮箱:15942715433;学号:32355067
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