内容正文:
重难点09 函数的零点问题
一、单选题
1.(23-24高一上·北京·期中)函数的零点个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
2.(23-24高一上·四川·期中)函数的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
3.(23-24高一上·甘肃庆阳·期中)函数的零点所在的区间是( )
A. B. C. D.
4.(23-24高一上·广东湛江·期中)设,若关于x的方程有三个不同的实数根,则实数t的取值范围为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高一上·广东东莞·期中)函数的零点所在的区间为( )
A. B.
C. D.
6.(23-24高一上·广东茂名·期中)已知函数,若方程有三个不同的实数根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
7.(23-24高一上·浙江·期中)已知函数,若方程有且仅有三个不同的实数解,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
8.(23-24高一上·河北保定·期中)已知是定义在上的减函数,且,,,,,则的零点可能为( )
A. B. C.2 D.4
9.(23-24高一上·浙江杭州·期中)在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石.布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(L·E·J·Brouwer),简单的讲就是对于满足一定条件的图象不间断的函数,存在一个点,使得,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. B.
C. D.
二、多选题
10.(23-24高一上·江苏南京·期中)某同学在研究函数时,分别给出下面几个结论,则正确的结论有( )
A.等式对恒成立;
B.若,则一定有;
C.若,方程有两个不等实数根;
D.函数在R上有三个零点.
11.(23-24高一上·江苏南通·期中)已知定义在上的函数满足当时,,当时,满足为常数,则下列叙述中正确的为( )
A.当时,
B.当时,的值域为
C.当时,在上恒成立
D.当时,函数的图象与直线在上的交点个数为
12.(23-24高一上·广东潮州·期中)若定义在R上的奇函数在区间上单调递增,且,下列选项正确的是( )
A.方程有三个不同的实根
B.在R上单调递增
C.不等式的解集为
D.不等式的解集是
13.(23-24高一上·河南安阳·期中)已知是定义在上的偶函数,且对任意,有,当时,,则下列结论错误的是( )
A.
B.
C.函数有3个零点
D.当时,
14.(23-24高一上·广东佛山·期中)已知函数则( )
A.
B.
C.有唯一零点
D.若当时,,则的最大值是
15.(23-24高一上·江苏盐城·期中)已知函数和在上的图象如图所示,给出下列四个命题,其中正确的命题有( )
A.方程有且仅有6个根 B.方程有且仅有3个根
C.方程有且仅有4个根 D.方程有且仅有4个根
16.(23-24高一上·福建·期中)设,用符号表示不大于的最大整数,如,.若函数,则下列说法正确的是( )
A. B.函数的值域是
C.若,则 D.方程有2个不同的实数根
17.(23-24高一上·黑龙江大庆·期中)已知函数,则下列判断正确的是( )
A.函数是偶函数
B.函数的最小值是
C.函数的图象关于直线对称
D.函数与有三个交点
18.(23-24高一上·河南郑州·期中)已知定义在上的函数满足当时,,当时,满足,(为常数),则下列叙述中正确的为( )
A.当时,
B.当时,
C.当时,
D.当时,函数的图象与直线,在上的交点个数为
19.(23-24高一上·吉林长春·期中)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.当,时,
B.对于,,
C.函数可能有个不同的零点
D.若满足不等式成立的整数恰有两个,则整数的取值有个
20.(23-24高一上·浙江宁波·期中)已知函数的定义域为,且满足,则下列结论中正确的是( )
A.
B.
C.
D.在上有675个零点
21.(23-24高一上·浙江宁波·期中)已知函数,,用表示m,n中的最大值,,记函数,则下列选项中正确的是( )
A.方程有3个解 B.方程最多有4个解
C.的解集为 D.方程在上的根为
三、填空题
22.(23-24高一上·上海·期中)已知抛物线,a,b,c均为整数,记,若均为奇数,则有 个整数解.
23.(23-24高一上·安徽马鞍山·期中)关于的方程有四个不相等的实数根,则实数的取值范围为 .
24.(23-24高一上·福建泉州·期中)已知函数是定义域为的奇函数,当时,.则函数在上的解析式为 ;若与有3个交点,则实数的取值范围是 .
25.(23-24高一上·湖南永州·期中)设函数的定义域为,,当时,.若存在,使得有解,则实数的取值范围为 .
26.(23-24高一上·河北石家庄·期中)若关于x的方程在内有解,则实数m的取值范围是 .
27.(23-24高一上·山东德州·期中)已知函数,则 ;函数,函数有6个零点,则实数的取值范围是 .
28.(23-24高一上·四川·期中)已知函数的零点在区间内,则 .
四、解答题
29.(23-24高一上·北京·期中)已知:函数 .
(1)判断函数的奇偶性并加以证明
(2)利用单调性的定义证明:函数在上单调递减;
(3)直接写出方程()的根的个数.
30.(23-24高一上·江苏泰州·期中)对于函数,若在定义域内存在实数,且,满足,则称为“弱偶函数”.若在定义域内存在实数,满足,则称为“弱奇函数”.
(1)判断函数是否为“弱奇函数”或“弱偶函数”;(直接写出结论)
(2)已知函数,试判断为其定义域上的“弱奇函数”,若是,求出所有满足的的值,若不是,请说明理由;
(3)若为其定义域上的“弱奇函数”.求实数取值范围.
31.(23-24高一上·山东日照·期中)已知函数.
(1)当时,求函数的零点;
(2)设函数区间上有三个不同零点,,,且,求的取值范围;
(3)当时,若在上存在2023个不同的实数,,使得,求实数的取值范围.
32.(23-24高一上·四川·期中)已知二次函数的单调递增区间为,且有一个零点为.
(1)证明:是偶函数.
(2)若函数在上有两个零点,求的取值范围.
33.(23-24高一上·山西·期中)已知函数.
(1)求的定义域;
(2)若关于x的方程有两个不相等的实数根,求a的取值范围.
34.(23-24高一上·湖北荆州·期中)已知函数,.
(1)当时,求的单调区间;
(2)如果关于的方程有三个不相等的非零实数解,,,求的取值范围.
35.(23-24高一上·广东·期中)已知函数,其中a为常数.
(1)若在区间上单调递减,求实数a的取值范围;
(2)已知,若函数在上有且仅有一个零点,求a的取值范围.
试卷第8页,共8页
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重难点09 函数的零点问题
一、单选题
1.(23-24高一上·北京·期中)函数的零点个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【分析】根据零点的定义求解.
【详解】函数的定义域为,
令,即,解得,
所以函数的零点个数是1个,
故选:B.
2.(23-24高一上·四川·期中)函数的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】分别讨论和时,的零点个数,再根据题意分析即可得出答案.
【详解】
当时,令,解得.当时,令,得3,因为函数与的图象在上有唯一公共点,即在上有唯一零点,故的零点个数为2.
故选:C
3.(23-24高一上·甘肃庆阳·期中)函数的零点所在的区间是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】结合函数与函数的单调性可得函数的单调性,即可结合零点的存在性定理进行判断.
【详解】由函数定义域为,
且函数在上单调递增,函数在上单调递减,
故函数在上单调递增,
又,,
故函数的零点所在的区间是.
故选:B.
4.(23-24高一上·广东湛江·期中)设,若关于x的方程有三个不同的实数根,则实数t的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】作出函数的图象,由题意可得或,的图象与直线共有三个不同的交点,从而可求出实数t的取值范围.
【详解】由得或,作出函数的图象,
易知当时,不符合题意;
当时,,结合函数的图象知,要使方程有三个不同的解,需满足方程有两个解,方程有且只有一个解,
由图象知,所以.
故选:C.
5.(23-24高一上·广东东莞·期中)函数的零点所在的区间为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由题意可知:在内为增函数,根据函数单调性结合零点存在性定理分析判断.
【详解】因为在内均为增函数,则在内为增函数,
可知在内至多有一个零点,
又因为,结合选项可知的唯一零点在内.
故选:C.
6.(23-24高一上·广东茂名·期中)已知函数,若方程有三个不同的实数根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先将问题转化为函数图象交点个数问题;再结合函数的图象即可解答.
【详解】方程有三个不同的实数根,即函数与函数的图象有三个不同交点.
作函数的图象如下图所示,
由图可得,.
所以实数的取值范围是:.
故选:B.
7.(23-24高一上·浙江·期中)已知函数,若方程有且仅有三个不同的实数解,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分两类讨论:时有两个解,有一个解;时有一个解,有两个解;即可求解.
【详解】依题意,
①若与有一个解,
与有两个解,
则当时,因为恒过定点,
也过点,即是其中的一个交点;
即当只有一个解,整理得
解得或,即,与只有一个解;
此时与需要有两个解才能满足要求,
当时,即有两个解,
解得或(舍去),只有一个解不满足题意;
当时,即有两个解,
整理得,因为,
此方程无解,不满足题意;
②若与有两个解,
与有一个解,
则当时有两个解,
解得或,此时;
⑴当时,即有一个解,
整理得,解得或(舍去),
只有一个解满足题意,此时;
⑵当时,即有一个解,
整理得,因为,所以,
即,转化为与图像的有一个交点即可,
如图所示:
因为在上单调递增,
所以,即;
综合⑴⑵可知,当时,与只有一个解,
又与有两个解时,
所以当时,有且仅有三个不同的实数解.
故选:B.
8.(23-24高一上·河北保定·期中)已知是定义在上的减函数,且,,,,,则的零点可能为( )
A. B. C.2 D.4
【答案】C
【分析】根据函数单调性结合得到答案.
【详解】是定义在上的减函数,且,
所以的零点必在区间内,所以的零点可能为2.
故选:C
9.(23-24高一上·浙江杭州·期中)在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石.布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(L·E·J·Brouwer),简单的讲就是对于满足一定条件的图象不间断的函数,存在一个点,使得,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. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由题,若方程在函数定义域内有解,则函数为“不动点”函数,据此可判断选项正误.
【详解】A选项,,方程无解,则不是“不动点”函数,A错误;
B选项,,方程判别式,方程无解,
则不是“不动点”函数,B错误;
C选项,,方程无解,则不是“不动点”函数,C错误;
D选项,,方程有两解,则是“不动点”函数,D正确.
故选:D
二、多选题
10.(23-24高一上·江苏南京·期中)某同学在研究函数时,分别给出下面几个结论,则正确的结论有( )
A.等式对恒成立;
B.若,则一定有;
C.若,方程有两个不等实数根;
D.函数在R上有三个零点.
【答案】AB
【分析】对于A,通过判断函数的奇偶性进行判断,对于B,通过判断函数的单调性分析判断,对于C,由的奇偶性和单调性,结合函数的值域分析判断,对于D,由的奇偶性和单调性分析判断.
【详解】对于A,因为,
所以是奇函数,故对恒成立,所以A正确;
对于B,当时,,因为在上递减,
所以在上递增,
因为是奇函数,所以在上也是增函数,
而,的图象连续,所以在上为单调递增函数,
所以,则一定有成立,所以B正确;
对于C,因为,所以为偶函数,
当时,,因为在为单调递增函数,
所以在上单调递减,
当时,,
因为,所以,所以,则,
因为,为偶函数,所以,
所以当时有两个不相等的实数根,当时不可能有两个不等的实数根,所以C错误;
对于D,因为,所以为奇函数,
当时,,
因为为奇函数,所以当时,,
因为,所以函数在R上有一个零点,所以D错误;
故选:AB.
【点睛】关键点点睛:此题考查函数奇偶性和单调性的综合问题,考查函数与方程,解题的关键是对函数奇偶性和单调性的正确判断,然后利用奇偶性和单调性的性质求解,考查计算能力,属于较难题.
11.(23-24高一上·江苏南通·期中)已知定义在上的函数满足当时,,当时,满足为常数,则下列叙述中正确的为( )
A.当时,
B.当时,的值域为
C.当时,在上恒成立
D.当时,函数的图象与直线在上的交点个数为
【答案】ABD
【分析】代入即可求解A,根据分段函数的性质,作出函数图象,结合平移即可求解B,根据函数图象,结合临界情况,举反例可判断C,利用数形结合可判断D.
【详解】当 时, ,A正确;
的图象为:
由图象可知,时,的值域为
当 时, ,的图象是由的图象向右平移2个单位得到,所以 的值域为 ,B正确;
当 时, ,画出 和 的图象如下:
类指数函数 的图象刚好经过 的图象中每个"山顶",
若 在 上恒成立,
即类指数函数 的图象恒在 图象的上方,
这个不一定恒成立,在每个"山项"的左边, 的图象既可以在"山坡"上方,
也可以穿过"山坡"在下方,临界情况是相切,
如取 ,当 时, ,C错;
当 时, 的图象如下:
直线 刚好经过第 n 个"山峰”的“山顶",
它与前面 个"山峰"都有两个交点,与后面的“山峰"没有交点,共 个交点,D正确;
故选:ABD
【点睛】函数求参数取值范围常用的方法和思路
(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;
(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决;
(3)数形结合法:先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求解.
12.(23-24高一上·广东潮州·期中)若定义在R上的奇函数在区间上单调递增,且,下列选项正确的是( )
A.方程有三个不同的实根
B.在R上单调递增
C.不等式的解集为
D.不等式的解集是
【答案】ACD
【分析】A选项,根据函数奇偶性得到,且,只有三个根;B选项,举出反例;C选项,分,与三种情况,结合函数单调性求出答案;D选项,分类讨论,求出解集.
【详解】A选项,因为为R上的奇函数,故,
奇函数在区间上单调递增,故在区间上单调递增,
又,所以,
故方程有三个不同的实根,A正确;
B选项,当时,,
当时,,故在R上不单调递增,B错误;
C选项,,当时,,
在区间上单调递增,故,
当时,,满足要求,
当时,,
在区间上单调递增,故,
综上,不等式的解集为,C正确;
D选项,,显然,
当时,,,此时,满足要求,
当时,,,此时,不合要求,
当时,,,此时,满足要求,
当时,,,此时,不合要求,
当时,,,此时,满足要求,
综上,不等式的解集是.
故选:ACD
13.(23-24高一上·河南安阳·期中)已知是定义在上的偶函数,且对任意,有,当时,,则下列结论错误的是( )
A.
B.
C.函数有3个零点
D.当时,
【答案】AB
【分析】根据函数对称性和奇偶性,可得的周期,即可判断A的正误,根据解析式及周期,代入数据,可判断B的正误;分别作出和的图像,即可判断C的正误;根据函数周期及奇偶性,化简整理,可判断D的正误,即可得答案.
【详解】因为当时,,则,
因为, 所以,
则,所以不成立,故A错误;
又函数为偶函数,
所以
,
故的周期为4,由函数的周期为4,则,,
所以,故选项B错误;
令可得,
作出函数和的图像如下图所示,
由图可知,两个函数图像有3个交点,故选项C正确;
当时,,则,
故选项D正确,
故选:AB.
14.(23-24高一上·广东佛山·期中)已知函数则( )
A.
B.
C.有唯一零点
D.若当时,,则的最大值是
【答案】ACD
【分析】代入可知A对,由图可知B错,C对,D项,分别求得和,时对应的自变量x的值,结合的图象可确定a、b的取值范围,由此可得结果.
【详解】对于A,,则,故A对;
对于B,由图知,,故B错
对于C,由图知,有唯一零点,故C对
对于D,令,解得;令,解得,
由图象可知:,,所以,故D对.
故选:ACD
15.(23-24高一上·江苏盐城·期中)已知函数和在上的图象如图所示,给出下列四个命题,其中正确的命题有( )
A.方程有且仅有6个根 B.方程有且仅有3个根
C.方程有且仅有4个根 D.方程有且仅有4个根
【答案】AD
【分析】结合函数图象,分析函数与根的情况即可.
【详解】对于A,由题图知方程有三个根,,,,
由题图知方程有两个不同的根,有两个不同的根,有两个不同的根,
则方程有且仅有6个根,故A正确;
对于B,由题图知方程有两个根,,,
由题图只有1个根,方程有三个不同的根,
则方程有且仅有4个根,故B错误;
对于C,由图知只有1个根,方程有三个不同的根,方程只有1个根,
则方程有且仅有5个根,故C错误;
对于D,由图知方程有两个不同的根,方程有两个不同的根,
则方程有且仅有4个根,故D正确,
故选:AD.
16.(23-24高一上·福建·期中)设,用符号表示不大于的最大整数,如,.若函数,则下列说法正确的是( )
A. B.函数的值域是
C.若,则 D.方程有2个不同的实数根
【答案】ACD
【分析】A:根据定义直接计算即可;B:作出的图象,结合图象进行判断;C:根据直线与的图象相交进行分析判断;D:根据图象的交点情况进行判断.
【详解】A:,故正确;
B:当,当,
当,当,
当,当,
当,,
作出的图象如下图所示:可知的值域为,故错误;
C:作与的图象相交,如下图:
由图象可知:任意两个相邻交点之间的水平距离为,
所以若,则成立,故C正确;
D:在同一坐标系中作出的图象,如下图所示:
显然有两个交点,所以方程有2个不同的实数根,故D正确;
故选:ACD.
【点睛】思路点睛:本题考查函数与方程的综合应用,在高斯函数的背景下,着重考查分段函数的图象与性质,采用数形结合思想能高效解答本题,难度较大.常见的图象应用的命题角度有:(1)确定方程根的数目;(2)求参数范围;(3)解不等式;(4)研究函数性质.
17.(23-24高一上·黑龙江大庆·期中)已知函数,则下列判断正确的是( )
A.函数是偶函数
B.函数的最小值是
C.函数的图象关于直线对称
D.函数与有三个交点
【答案】ABD
【分析】根据函数奇偶性的定义域判定,可判定A正确;分类讨论,结合函数的单调性,求得最小值,可判定B正确,根据,可判定C不正确;根据函数的图象与性质,可判定D正确.
【详解】对于A中,由函数,可得,解得,
又由,所以是偶函数,所以A正确;
对于B中,因为函数是偶函数,图象关于轴对称,所以可只考虑,
由时,可得;
当时,可得,则,
此时在区间上为减函数;
当时,可得,则,
此时在区间上为增函数,
所以,当时,函数取得最小值,最小值为,所以B正确;
对于C中,由,
所以函数的图象不关于对称,所以C不正确;
对于D中,如图所示,因为函数是偶函数,结合B项知:
函数在为减函数,在上为增函数,在为减函数,在为减函数,
且,当或时,,
所以函数与有三个交点,所以D正确.
故选:ABD.
18.(23-24高一上·河南郑州·期中)已知定义在上的函数满足当时,,当时,满足,(为常数),则下列叙述中正确的为( )
A.当时,
B.当时,
C.当时,
D.当时,函数的图象与直线,在上的交点个数为
【答案】ACD
【分析】A选项,当时,;B选项,时,函数的周期为2,从而得到;C选项,时,;D选项,画出函数图象,得到时,函数图象与有且只有1个交点,当时,函数与交点个数为,从而得到总的交点个数.
【详解】A选项,,时,满足,
则,A正确;
B选项,时,,故函数的周期为2,
故,B错误;
C选项,时,,
,C正确;
D选项,时,,图象是变矮平移得到的,如图所示,
当时,,
因此时,函数图象与有且只有1个交点,
当时,由于,导致后面的图象一定比前面的矮,
即,,
所以时,函数与交点个数为,
故总个数为,故D正确.
故选:ACD
19.(23-24高一上·吉林长春·期中)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.当,时,
B.对于,,
C.函数可能有个不同的零点
D.若满足不等式成立的整数恰有两个,则整数的取值有个
【答案】ACD
【分析】化简的解析式,然后根据最值、零点、不等式等知识对选项进行分析,从而确定正确答案.
【详解】,
A选项,当时,,
,
所以A选项正确.
B选项,当时,,
,所以B选项错误.
C选项,令,得,
画出的图象如下图所示,
由解得,由解得,
由解得.
当时,由可得或或,
由图可知有个解;有个解;有个解.
则有个不同的零点,所以C选项正确.
D选项,,
当时,由,得,
即①,
当时,,,
②,
当时,,,
③,
下面分类讨论的取值:
当时,由图可知,不等式组①至少有个整数解,不符合题意.
当时,不等式组①的整数解是,
此时,,
不等式组②无解,不等式组③无解,
所以时,符合题意.
当时,不等式组①的整数解是.
不等式组②的整数解是;不等式组③无解,
所以时,不符合题意.
当时,不等式组①的整数解是,
不等式组②的整数解是,不等式组③无整数解,
所以时,符合题意.
当时,不等式组①的整数解是,
不等式组②的整数解是,不等式组③无整数解,
所以时,不符合题意.
当时,不等式组①的整数解是,
不等式组②的整数解是,不等式组③无整数解,
所以时,不符合题意.
当时,不等式组①无解,
不等式组②的整数解是,不等式组③的整数解是,
所以时,不符合题意.
当时,不等式组①无解,
,
不等式组②的整数解是,
不等式组③至少有个整数解,
所以时,不符合题意.
综上所述,的取值可以为,共个,所以D选项正确.
故选:ACD
20.(23-24高一上·浙江宁波·期中)已知函数的定义域为,且满足,则下列结论中正确的是( )
A.
B.
C.
D.在上有675个零点
【答案】ABD
【分析】根据解析式可直接求得的值,判断A;根据时的性质,利用变量代换,推出此时函数的周期,结合解析式,即可求值,判断B,C;利用函数周期以及,推出,即可推出,即可判断D.
【详解】对于A,,A正确;
对于B,当时,,即,
则,即得,
则,即时,6为的周期;
,B正确;
对于C,由B的分析可知,
,
故,C错误;
对于D,当时,,,此时函数无零点;
由于,则,
故,则,
由于,故在上有675个零点,D正确,
故选:ABD
【点睛】关键点睛:解答本题的关键是根据时的性质,利用变量代换,推出此时函数的周期,从而判断D选项时,结合周期和,推出,即可求出在上的零点个数.
21.(23-24高一上·浙江宁波·期中)已知函数,,用表示m,n中的最大值,,记函数,则下列选项中正确的是( )
A.方程有3个解 B.方程最多有4个解
C.的解集为 D.方程在上的根为
【答案】ABC
【分析】根据定义求得的表达式,作出的图象,利用图象可判断ABD,结合的图象分类讨论解不等式判断C.
【详解】由得或,即此时,时,,作出的图象,如图,
由图象可知,有两个解,有一个解,即有3个解,A正确;
例如时,由得或,显然与都有2个解,因此有4个解,又与都最多有2个解,因此B正确;
作出的图象和直线,如下图,
由得,
由,解得或,
结合的图象与直线知C正确;
时,,由得的解是(舍去),
时,,由得(舍去),
时,由得,无解,
时,由得,化简或,或,只有符合题意,其它均舍去,因此在上的解是和,D错.
故选:ABC.
三、填空题
22.(23-24高一上·上海·期中)已知抛物线,a,b,c均为整数,记,若均为奇数,则有 个整数解.
【答案】0
【分析】根据给定条件,可得为偶数、为奇数,再结合方程根的意义分析求解.
【详解】由,均为奇数,得为偶数,,
设为的一个整数解,则,而为整数,
当为偶数时,为偶数,c为奇数,则为奇数,与矛盾;
当为奇数时,设,,
则为奇数,与矛盾,
因此无整数解,即有0个整数解.
故答案为:0
23.(23-24高一上·安徽马鞍山·期中)关于的方程有四个不相等的实数根,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据题意问题转化为方程有4个不相等的实数根,作出函数与函数的图象,数形结合可得解.
【详解】原方程等价于,在同一坐标系内作出函数与函数的图象,如图所示:
可得当时,两图象有4个不同的公共点,即方程有4个不相等的实数根,
所以实数的取值范围为.
故答案为:.
24.(23-24高一上·福建泉州·期中)已知函数是定义域为的奇函数,当时,.则函数在上的解析式为 ;若与有3个交点,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】利用函数的奇偶性求出函数的解析式即可,与图象交点有3个,画出图象并进行观察,求得实数的取值范围.
【详解】(1)①由于函数是定义域为的奇函数,则;
②当时,,因为是奇函数,所以.
所以.
综上:.
(2)图象如下图所示:
由图象可知,要使方程与有三个交点,
只需,即.
故答案为: ;.
25.(23-24高一上·湖南永州·期中)设函数的定义域为,,当时,.若存在,使得有解,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据,可知,可得函数解析式并画出函数图象,由图象可得实数的取值范围.
【详解】根据,可知,
当时,,
当时,,所以,
当时,,所以,
当时,,所以,
此时恒成立.
画出局部函数图象如图所示:
当时,,解得:或,
要存在,使得有解,只需,
故答案为:.
26.(23-24高一上·河北石家庄·期中)若关于x的方程在内有解,则实数m的取值范围是 .
【答案】
【分析】变换,根据函数的单调性计算最值得到答案.
【详解】,,故,函数在上单调递增,
则,故.
故答案为:
27.(23-24高一上·山东德州·期中)已知函数,则 ;函数,函数有6个零点,则实数的取值范围是 .
【答案】 或
【分析】根据分段函数,代入数值,即可求值;首先根据函数的解析式,以及函数性质,画出函数的图象,并求得时,或,利用数形结合,根据零点个数,即可求解.
【详解】,,
令,
则,得或,
当时,,在上单调递减,在上单调递增,且,且当时,图象始终在的下方,
当时,,
函数在上单调递减,在上单调递增,且,
作出函数的图象,
与的图象有4个交点,即有4个实数根,
所以只需有2个实数根据,即和的图象有2个交点,
观察可知,当或时,符合题意,
解得:或
故答案为:;或
28.(23-24高一上·四川·期中)已知函数的零点在区间内,则 .
【答案】
【分析】先求出在上的单调性,然后利用零点存在定理从而求解.
【详解】因为在上单调递增,在上单调递增,
所以在上单调递增,
因为,,,
所以的零点在区间内,故.
故答案为:.
四、解答题
29.(23-24高一上·北京·期中)已知:函数 .
(1)判断函数的奇偶性并加以证明
(2)利用单调性的定义证明:函数在上单调递减;
(3)直接写出方程()的根的个数.
【答案】(1)函数为奇函数,证明见解析
(2)证明见解析
(3)答案见解析
【分析】(1)定义法判断并证明函数的奇偶性;
(2)定义法证明函数的单调性;
(3)结合函数的单调性和奇偶性,判断方程根的个数
【详解】(1)函数为奇函数,证明如下:
函数,定义域为,
,所以函数为奇函数.
(2)由题意:,任取 ,且 ,
,
由 ,则 ,,
所以 ,即 ,
故 在 上单调递减;
(3)由(2)知 在 上单调递减,同理可证 在 上单调递增,
又函数为奇函数,图象如图所示,
其中,,
当或时,方程有两个根;
当时,方程有一个根;
当时,方程没有根.
30.(23-24高一上·江苏泰州·期中)对于函数,若在定义域内存在实数,且,满足,则称为“弱偶函数”.若在定义域内存在实数,满足,则称为“弱奇函数”.
(1)判断函数是否为“弱奇函数”或“弱偶函数”;(直接写出结论)
(2)已知函数,试判断为其定义域上的“弱奇函数”,若是,求出所有满足的的值,若不是,请说明理由;
(3)若为其定义域上的“弱奇函数”.求实数取值范围.
【答案】(1)既不是“弱奇函数”也不是“弱偶函数”
(2)不是,理由见解析
(3)
【分析】(1)(2)根据所给定义判断即可;
(3)首先由在上恒成立,求出的取值范围,依题意存在实数使得,分、、三种情况讨论,分别结合方程有解求出的取值范围,即可得解.
【详解】(1)对于,则,
又函数在定义域上单调递增,
所以不存在使得,即不是“弱偶函数”,
若存在使得,即,
即,又,当且仅当,即时取等号,
所以方程无解,故不存在使得,
即不是“弱奇函数”,
综上可得既不是“弱奇函数”也不是“弱偶函数”.
(2)假设为其定义域上的“弱奇函数”,则,
若,则,则,舍去;
若,则,则,舍去;
若,则,则,舍去;
从而无解,所以不是其定义域上的“弱奇函数”.
(3)由在上恒成立,
转化为在上恒成立,即.
因为为其定义域上的“弱奇函数”,
所以存在实数使得,
当时,则,所以,即,
所以,,
即在有解可保证是“弱奇函数",所以,又因为,所以;
当时,,此时,不成立;
当时,则,所以,则,
即,即在有解可保证是“弱奇函数”,
所以,由可知;
综上所述,实数的取值范围为.
【点睛】关键点睛:本题属于新定义问题,对于新定义问题,关键是理解所给定义,将问题转化为方程有解,分段函数注意分类讨论.
31.(23-24高一上·山东日照·期中)已知函数.
(1)当时,求函数的零点;
(2)设函数区间上有三个不同零点,,,且,求的取值范围;
(3)当时,若在上存在2023个不同的实数,,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)1和2
(2)
(3)
【分析】(1)取,考虑和两种情况,解得答案.
(2)参变分离后得到,画出函数图像得到,,得到答案.
(3)确定函数的单调性,化简原式为,再计算范围即可.
【详解】(1)当时,令,
当时,,解得或(舍去);
当时,,解得或(舍去);
所以函数的零点是1和2.
(2)令,
且,可得,
记,
作出的图象,如图所示:
由的图象得,易知,,是方程的两根,
即方程的两根,可得,
所以.
(3),
当时,在上单调递减,则,
可得
,所以,得,即.
32.(23-24高一上·四川·期中)已知二次函数的单调递增区间为,且有一个零点为.
(1)证明:是偶函数.
(2)若函数在上有两个零点,求的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)根据题意,利用二次函数的性质,求得,结合函数奇偶性的定义和判定方法,即可得证;
(2)由(1)得到,根据在上有两个零点,结合二次函数的性质,列出不等式组,即可求解.
【详解】(1)证明:由二次函数的单调递增区间为,
可得,解得.
又因为有一个零点为,则,解得或(舍去),
所以,
因为,所以是偶函数.
(2)解:由(1)可知,
因为在上有两个零点,则满足,解得,
所以实数的取值范围为.
33.(23-24高一上·山西·期中)已知函数.
(1)求的定义域;
(2)若关于x的方程有两个不相等的实数根,求a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据对数函数的定义求解一元二次不等式即可;
(2)根据指数与对数的关系化简方程为,利用一元二次方程根的分布计算即可.
【详解】(1)令,即,
解得,
即的定义域为;
(2)由,得,即,
方程有两个不相等的实数根,
即方程在上有两个不相等的实数根,
则,
解得,即a的取值范围为.
34.(23-24高一上·湖北荆州·期中)已知函数,.
(1)当时,求的单调区间;
(2)如果关于的方程有三个不相等的非零实数解,,,求的取值范围.
【答案】(1)的单调递增区间为和,单调递减区间为
(2)
【分析】(1)直接由分段函数定义、二次函数的性质即可求解.
(2)首先分类讨论求出满足题意的参数的取值范围,然后再根据求根公式、韦达定理将表示成的函数,从而即可得解.
【详解】(1)当时,,
即当时,,当时,,
据二次函数的性质可知,的单调递增区间为和,单调递减区间为.
(2),
当时,当时,方程的判别式,
可知方程无解,所以此时不符合题意;
当时,不符合题意;
当时,方程有个不相等的实数根,且在上递增,
所以时,有个根,且时,有个根,
所以只需满足,解得,综上:取值范围是.
不妨设,则,
所以
,
因为,则,可得,
所以.
故的取值范围为.
【点睛】关键点点睛:第一问比较常规,直接结合二次函数性质分区间讨论即可,第二问的关键是首先要求出的范围,以及将所求表示成的函数,在计算过程中,灵活的变形技巧是必不可少的,这一点平时练习多加注意.
35.(23-24高一上·广东·期中)已知函数,其中a为常数.
(1)若在区间上单调递减,求实数a的取值范围;
(2)已知,若函数在上有且仅有一个零点,求a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据复合函数单调性的判断方法确定出的单调性,由此列出不等式求解出结果;
(2)先化简函数得到,然后根据的范围进行分类讨论,结合函数的单调性以及零点的存在性定理求解出的取值范围.
【详解】(1)令,因为为定义域内的单调递减函数,
若满足在区间上单调递减,则在上单调递增即可,
当时,在上单调递减,不符合题意;
当时,为开口向下的二次函数,所以不可能在上单调递增;
当时,只需满足,解得,
综上所述,实数a的取值范围为;
(2)因为在上有且仅有一个零点,
所以在上有且仅有一个零点,
记,
当时,,且均在上单调递增,
所以在上单调递增,
所以,所以,
所以在上有唯一零点,符合条件;
当时,,
的对称轴为,所以在上单调递增,
所以在上单调递增,
若满足题意只需,所以,解得;
当时, ,
的对称轴为,所以在上单调递增,
所以在上单调递增,
若满足题意只需,所以,解得;
综上所述,的取值范围是.
试卷第40页,共40页
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