内容正文:
第二章 函数的概念与基本初等函数 3
课时作业14 函数与方程
-
一、单项选择题
1.函数y=x-4·
1
2
x
的零点所在的区间是
( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
2.已知函数f(x)=
2x -1,x ≤1,
1+log2x,x >1, 则函数
f(x)的零点为 ( )
A.2 B.-2,0
C.12 D.0
3.用二分法求函数f(x)=ln(x+1)+x-1在
区间(0,1)上的零点,要求精确度为0.01时,所
需二分区间的次数最少为 ( )
A.5 B.6
C.7 D.8
4.(2023·陕西西安模拟)函数y=x3 和y=
1
2
x-2
存在公共点P(x0,y0),则x0的取值范
围为 ( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
5.(2023·广东汕头质检)若函数f(x)=x2-
ax+1在区间
1
2
,3 上有零点,则实数a 的取
值范围是 ( )
A.(2,+∞) B.[2,+∞)
C.2,52
D.2,103
6.已知三个函数f(x)=2x +x,g(x)=x-1,
h(x)=log3x+x 的零点依次为a,b,c,则
( )
A.a<b<c
B.b<a<c
C.c<a<b
D.a<c<b
二、多项选择题
7.(2023· 山 东 济 宁 模 拟)已知函数f(x)=
1
3
x
-log2x,0<a<b<c,f(a)f(b)f(c)<
0,实数d 是函数f(x)的一个零点.给出下列
四个判断,其中可能成立的是 ( )
A.d<a B.d>b
C.d>c D.d<c
8.已知函数f(x)=|ln
x|-kx-1,下列结论正
确的是 ( )
A.若k=0,则f(x)有2个零点
B.若0<k<e-2,则f(x)有3个零点
C.存在负数k,使得f(x)只有1个零点
D.存在负数k,使得f(x)有3个零点
9.在数学中,布劳威尔不动点定理可应用到有限
维空间,并是构成一般不动点定理的基石,它
得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔,简单地
讲就是对于满足一定条件的连续函数f(x),
存在一个点x0,使得f(x0)=x0,那么我们称
该函数为“不动点”函数,下列为“不动点”函数
的是 ( )
A.f(x)=2x +x
B.f(x)=x2-x-3
C.f(x)=x
1
2 +1
D.f(x)=|log2x|-1
三、填空题
10.已知函数y=f(x)是周期为2的周期函数,
且当x∈[-1,1]时,f(x)=2|x|-1,则函数
F(x)=f(x)-|lg
x|的零点个数是 .
11.已知函数f(x)=
ex +1,x ≤0,
|x2-4x+3|,x >0,
g(x)=x2-ax+1,若y=g(f(x))有6个
零点,则a的取值范围为 .
12.已知f(x)是定义在R上的奇函数,且f(x)
在[0,2]上单调递减,f(x+2)为偶函数,若
f(x)=m 在[0,12]上恰好有4个不同的实数
根x1,x2,x3,x4,则x1 +x2 +x3 +x4 =
.
-315-
hh
四、解答题
13.已知函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)的图象
经过点3,18 .
(1)求a的值;
(2)求f(x)在区间 -
1
2
,2
上的最大值;
(3)若函数g(x)=f(x)-x,求证:g(x)在
区间(0,1)内存在零点.
14.已知函数f(x)是定义在(-4,4)上的奇函
数,且当x ∈ (0,4)时,f(x)=|log2x|.
(1)求函数f(x)的解析式和单调区间;
(2)若关于x 的方程f(x)=m 有两个不相等
的实数根,求实数m 的取值范围.
2
15.已知函数f(x)=
2x+4,x ≤0,
2x -2,x >0, 则f(-1)=
,若函数y=f(f(x)+m)有4个零
点,则实数m 的取值范围是 .
16.偶函数f(x)满足f(1-x)=f(1+x),且在
x ∈ [0,1]时,f(x)= 2x-x2,若直 线
kx-y+k=0(k>0)与函数f(x)的图象有
且仅有三个交点,则k的取值范围是 .
-316-
参
考
答
案
课时作业14 函数与方程
1.B 2.D 3.C 4.B
5.D 由 题 意 知 方 程ax =x2 +1在
1
2
,3 上有实数解,即a=x+1x 在
1
2
,3 上有解,设t=x + 1x ,x ∈
1
2
,3 ,则t的取值范围是 2,103 .
所以实数a 的取值范围是 2,103 .
6.D 令f(x)=2x +x =0,解得x<
0,令g(x)=x-1=0,解得x =1,
由h(x)=log3x+x 在(0,+∞)上单
调递增,得h 13 = -1+ 13 <0,
h(1)=1>0,因此h(x)的零点x0∈
1
3
,1 ,则b>c>a.故选D.
7.ABD 由y =
1
3
x
在(0,+∞)上
单调递减,y=log2x 在(0,+∞)上单
调递增,可得f(x)=
1
3
x
-log2x
在定义域(0,+∞)上是减函数,当0<
a<b<c时,f(a)>f(b)>f(c),因
为f(a)f(b)f(c)<0,f(d)=0,所
以 ①f(a),f(b),f(c)都 为 负 值,则
a,b,c都大于d;②f(a)>0,f(b)>
0,f(c)<0,则a,b都小于d,c大于d.
综合 ①② 可得d>c不可能成立.
8.ABC 由题意知f(x)的零点个数即
为y=|ln
x|和y=kx+1的图象的
交点个数,在同一平面直角坐标系内画
出y=|ln
x|和y=kx+1的图象.如图.
对A,由图可知,当k=0时,图象有两
个不同的交点,故A正确;对B,设直线
y =kx+1与曲线y=ln
x 相切于点
P(x0,ln
x0),x0>1,则
1
x0
=
ln
x0-1
x0
⇒
x0 =e2,故切线斜率k =
1
e2
,所以当
0<k<e-2,直线y=kx+1与y=
|ln
x|有3个不同的交点,即f(x)有
3个零点,故B正确;对C,设直线y =
kx+1与 曲 线y = -ln
x 相 切 于 点
Q(x1,-ln
x1),0 < x1 ≤ 1,则
-
1
x1
=
-ln
x1-1
x1
⇒x1=1,故切线
斜率k= -1,所以当k= -1时,f(x)
恰有1个零点,故C正确;对D,当k<
0时,直线y=kx+1与y=|ln
x|的
图象至 多 有2个 交 点,故 D错 误.故
选ABC.
9.BCD 对于A,2
x0+x0=x0 无解,所
以 A不满足题意;对于B,x20-x0 -
3=x0,解得x0=3或x0= -1,所以
B满足题意;对于C,x
1
2
0 +1=x0,解得
x0 =
3+ 5
2 >0
,所以C满足题意;对
于D,|log2x0|-1=x0,在同一平面
直角 坐 标 系 下 画 出 函 数 f(x)以 及
y=x 的图象(如图),可确定两个函数
的图象有交点,即方程有解,所以D满
足题意.故选BCD.
10.10
解析:由函数y=f(x)的性质,画出
函数y=f(x)的图象,如图,再作出
函数y =|lg
x|的图象,由图可知,
y=f(x)与y=|lg
x|共有10个交
点,故f(x)有10个零点.
11.52
,10
3
解析:由 题 可 得 函 数 图 象 如 图 所 示,
当k=0或2<k<3时,f(x)=k
有两个解;当0<k<1时,f(x)=k
有4个解;当1≤k≤2时,f(x)=k
有3个解;当k>3时,f(x)=k有1
个解,因为g(x)=x2-ax+1=0最
多有两个解.因此,要使y =g(f(x))
有6个零点,则g(x)=x2 -ax +
1=0有两个解,设为k1,k2.则存在
下列几种情况:①f(x)=k1 有2个
解,f(x)=k2 有4个解,即k1=0或
2<k1<3,0<k2<1,显然g(0)≠
0,则此时应满足
g(0)>0,
g(1)<0,
g(2)<0,
g(3)>0,
即
1>0,
2-a<0,
5-2a<0,
10-3a>0,
解得a∈
5
2
,10
3 .②f(x)=k1 有
3个解,f(x)=k2 有3个解,设k1<
k2 即1≤k1 <2,1<k2 ≤2,则应
满足
g(1)=2-a≥0,
g(2)=5-2a≥0,
Δ=a2-4>0,
1<
a
2 <2
,
无解,舍去,
综上所述,a的取值范围为 52
,10
3 .
12.24
解析:由f(x+2)为偶函数,则f(-x+
2)=f(x+2),故f(-x)=f(x+4),
又f(x)是定义在 R上的奇函数,则
f(x)= -f(-x),所 以 f(x)=
-f(x+4),故f(x+4)= -f(x+
8),即有f(x)=f(x+8),综上,f(x)
是周期为8,且关于x =2对称的奇函
数,由f(x)在[0,2]上单调递减,结合
上述分析知:在[2,6]上递增,[6,10]上
递减,[10,12]上递增,所以f(x)在[0,
12]上的大致草图如下,
要使f(x)=m 在[0,12]上恰好有4个
不同的实数根,即f(x)与y=m有4个
交点,所 以,必 有 两 对 交 点 分 别 关 于
x =2,x=10对称,则x1+x2+x3+
x4 =24.
13.解:(1)因为函数f(x)=ax(a>0,且
a≠1)的图象经过点 3,
1
8 ,
所以a3 =
1
8
,所以a=
1
2.
(2)因为a=
1
2
,所以f(x)=
1
2
x
,
所以f(x)在区间 -
1
2
,2 上单调递减,
所以f(x)在区间 -
1
2
,2 上的最
大值是f -
1
2 = 12
-12
= 2,
所以f(x)在区间 -
1
2
,2 上的最
大值是 2.
(3)证明:因为g(x)=f(x)-x,所
以g(x)=
1
2
x
-x,
因为g(0)=1>0,g(1)= -
1
2 <0
,
所以g(0)g(1)<0,
又y=g(x)在区间(0,1)上的图象是
一条连续的曲线,
由函数零点存在定理可得,g(x)在区
间(0,1)内存在零点.
14.解:(1)当x=0时,f(x)=0;当x∈
(-4,0)时,有 -x ∈ (0,4),此 时
f(x)= -f(-x)= -|log2(-x)|.
故函数f(x)的解析式为f(x)=
|log2x|,0<x <4,
0,x =0,
-|log2(-x)|,-4<x <0,
当0<x<1时,f(x)= -log2x,函
数f(x)单调递减;
当1<x<4时,f(x)=log2x,函数
f(x)单调递增;
由奇函数的性质,当-1<x<0时,
函数f(x)单调递减;
当-4<x<-1时,函数f(x)单调
递增.
故函数的单调递增区间为(-4,-1),
(1,4);
单调递减区间为(-1,0),(0,1).
(2)如图,
-575-
hh
当x∈ (-4,-1)时,f(x)∈ (-2,
0),f(-1)=0;
当x ∈ (-1,0)时,f(x)∈ (-∞,
0),f(0)=0;
当x∈(0,1)时,f(x)∈(0,+∞),
f(1)=0;
当x ∈ (1,4)时,f(x)∈ (0,2);
故m ∈ (-2,0)∪ (0,2).
15.2 [-3,-1)
解析:f(-1)=2×(-1)+4=2;令
f(x)+m =t,则f(t)=0,所 以
2t+4=0,
t≤0 或 2
t -2=0,
t>0, 所 以
t= -2或t=1,即f(x)+m = -2
和f(x)+m =1各有2个零点,即
f(x)= -m-2和f(x)=1-m 各
有2个零点.作出函数f(x)的图象,
如图所示.
由图 象 可 得 -1<-m-2≤4,
-1<1-m ≤4, 所
以 -3≤m <-1.
16. 15
15
,3
3
解析:因为直线kx-y+k=0(k>
0),即k(x+1)-y=0(k>0)过定
点(-1,0).因 为 函 数 f(x)满 足
f(1-x)= f(1+x),所 以 函 数
f(x)的图象关于直线x=1对称,又
因为函数f(x)为偶函数,所以函数
f(x)的图象关于y轴对称.在平面直
角坐标 系 内 画 出 函 数 f(x)及 直 线
k(x+1)-y=0(k>0)的图象如图所
示,则由图易得AB = 22-1= 3,
AC = 42-1= 15,tan∠BAx =
1
3
=
3
3
,tan∠CAx=
1
15
=
15
15
,
则要使直线kx-y+k=0(k>0)与
函数f(x)的 图 象 有 且 仅 有 三 个 交
点,所以k的取值范围是 15
15
,3
3 .
课时作业15 函数模型的应用
1.C 2.B 3.B 4.D
5.B 由表格中的数据可知,函数单调递
增,故合适的函数模型为y=5+lg
x,
令y =5+lg
x =4.7,解 得 x =
10-0.3 ≈0.5.故选B.
6.B 由题意可知,N(v)=
1
000v
0.7v+0.3v2+d0
=
1
000
0.7+0.3v+
30
v
≤
1
000
0.7+2 0.3×30
≈149.故选B.
7.BD 由题图可知在[t1,t2]这段时间
内,甲、乙 两 企 业 的 污 水 排 放 量 均 超
标,故A错误;在t2 时刻,甲、乙两企业
的污水排放量相等,故B正确;甲企业
的污水排放量的最小值不大于乙企业
的污水排放量的最大值,故C错误;在
[0,t1]这段时间内,甲企业的污水排放
量高于乙企业的污水排放量,故 D正
确.故选BD.
8.AC P0>0,0<1+k<1,由指数函
数的性质可知Pn =P0(1+k)n(k>
-1)是关于n 的单调递减函数,即人
口数呈下降趋势,故A正确,B不正确;
k=
1
3
,Pn =P0
4
3
n
≥2P0,所以
4
3
n
≥2,所以n≥log4
3
2(n∈N),
log4
3
2∈ (2,3),所以n 的最小值为3,
故C正确;k=-
1
3
,Pn =P0
2
3
n
≤
1
2P0
,所 以 2
3
n
≤
1
2
,所 以n ≥
log2
3
1
2
(n∈N),log2
3
1
2 =log32
2∈
(1,2),所以n 的最小值为2,故D不正
确.故选AC.
9.BCD 对于A,由t=f(θ)=
1
k
[ln(θ0-
θ1)-ln(θ-θ1)],得kt=ln
θ0-θ1
θ-θ1
,
所以
θ0-θ1
θ-θ1
=ekt,整 理 得θ =θ1 +
(θ0-θ1)
1
ekt
.故A错误;对于B,由题意
可知t=f(θ)=
1
k
[ln(100-20)-ln(θ-
20)]=
1
kln
80
θ-20
.t=20ln
80
40-20=
20ln
4=40ln
2≈28,故B正确;对于
C,由f(60)=10,得
1
kln
80
40=10
,得
k=
ln
2
10
,则t=
10
ln
2
·ln 8030-20=
10
ln
2ln
8=30,故C正确;对于D,设这
壶水从100
℃ 冷却到70
℃ 所需时间
为t1 分钟,则t1=
1
kln
80
70-20=
1
k
(ln
8-ln
5),设这壶水从70
℃冷却到40
℃
所 需 时 间 为t2 分 钟,则t2 =
1
kln
70-20
40-20=
1
k
(ln
5-ln
2),因为t1-t2=
1
k
(ln
8+ln
2-2ln
5)=
1
kln
16
25<0
,
所以t1 <t2,故D正确.故选BCD.
10.3
11.16
解析:当t=0时,y=a;当t=8时,
y =ae-8b =
1
2a
,故e-8b =
1
2.
当容
器中的 沙 子 只 有 开 始 时 的 八 分 之 一
时,即y =ae-bt =
1
8a
,e-bt =
1
8 =
(e-8b)3=e-24b,则t=24,所以再经过
16
min容器中 的 沙 子 只 有 开 始 时 的
八分之一.
12.8
解析:因为1小时后血液中酒精含量
为(1-20%)
mg/mL,所以x 小时后
血液中酒精含量为(1-20%)x
mg/mL,
由题意可知100
mL血液中酒精含量
低于20
mg的驾驶员可以驾驶汽车,
所以(1-20%)x <0.2,0.8x <0.2,
两边取对数lg
0.8x <lg
0.2,即x >
lg
0.2
lg
0.8≈7.2
,所以他至少经过8个小
时才能驾驶汽车.
13.解:(1)依据题意,有p(x)=f(x)·
g(x)= 8+
8
x ·(143-|x-22|)
(1≤x ≤30,x ∈N*)=
8x+
968
x +976
(1≤x ≤22,x ∈N*),
-8x+
1
320
x +1
312(22<x ≤30,x ∈N*).
(2)① 当1≤x ≤22,x ∈ N* 时,
p(x)=8x+
968
x +976≥
2 8x·968x +976=1
152(当且仅
当x = 11时,等 号 成 立),因 此,
p(x)min =p(11)=1
152千元.
② 当22<x ≤30,x ∈N* 时,
p(x)= -8x+
1
320
x +1
312.
求导可得p'(x)= -8-
1
320
x2
<0,
所以p(x)= -8x+
1
320
x +1
312在
(22,30]上单调递减,于是p(x)min=
p(30)=1
116千元.
又1
152>1
116,所以日最低收入为
1
116千元.
该村两年可收回的投资资金为
1
116×20%×5%×365×2=
8
146.8(千元)=814.68(万元),
因为814.68万元 >800万元,所以,
该村在两年内能收回全部投资成本.
14.解:(1)由题意,x 年后莆田市GDP为
2
883×(1+8%)x,
令2
883×(1+8%)x =2×2
883,则
1.08x =2,
即x =log1.082=
lg
2
lg
108-lg
100=
lg
2
3lg
3+2lg
2-2≈
0.3
1.44+0.6-2=
7.5,
所以约经过8年后,莆田市GDP能实
现比2021年翻一番.
(2)设从2021年后GDP的年平均增
长率至少要保持在a以上,且a>0,
由题 意,2
883× (1+a)2
035-2
021 ≥
22×2
883,即(1+a)14 ≥4,而a+
1>1,
所以1+a≥
14
4 =
7
2 ≈1.104,故
a≥0.104=10.4%,
从2021年后GDP的年平均增长率至
少要保持在10.4% 以上.
15.D 由题意得当x =9时,P =50%,
则
e-0.9+9k
1+e-0.9+9k
=50%,得e-0.9+9k =1,
所以9k-0.9=0,得k=0.1,所以
P(x)=
e-0.9+0.1x
1+e-0.9+0.1x
,当 P =40%
时,e
-0.9+0.1x
1+e-0.9+0.1x
=40%,得3e-0.9+0.1x =
-576-