内容正文:
专题17 函数的零点与方程的解
求函数的零点
1.(23-24高一上·福建三明·期中)函数的零点为( )
A. B. C.0 D.1
2.(23-24高一上·福建省厦门市·期中)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
3.(23-24高一·福建省泉州市·期中)若函数恰有三个零点,则a的值可能为( )
A.-1 B.6 C.1 D.2
4.(22-23高一上·福建·期中)已知函数,的零点分别为,,给出以下结论正确的是( )
A. B.
C. D.
5.(23-24高三上·福建龙岩·期中)函数的零点为 .
6.(22-23高一上·福建省罗源县·期中)已知函数 .
(1)求函数的零点;
(2)讨论函数在上的零点个数.
零点存在性定理的应用
1.(23-24高一上·福建莆田·期中)利用二分法求方程的近似解,可以取得一个区间
A. B. C. D.
2.(22-23高一上·福建泉州·期中)设函数与的图象的交点为,则所在的区间是
A. B. C. D.
3.(23-24高一上·福建泉州·期中)若是方程的实数解,则属于区间( )
A. B.
C. D.
4.(23-24高一上·福建福州·期中)已知定义在上的函数的图象连续不断,若存在常数,使得对任意的实数成立,则称是回旋函数.给出下列四个命题中,正确的命题是( )
A.函数不是回旋函数
B.函数是回旋函数
C.函数是回旋函数
D.若函数为回旋函数,则
5.(22-23高一上·福建龙岩·期中)已知定义在上的奇函数满足,当时,.
(1)求函数的解析式;
(2)若函数,证明:函数的图像在区间内与轴恰有一个交点.
6.(22-23高一上·福建省宁德市·期中)已知函数是偶函数.
(1)求实数k的值;
(2)设函数,若方程只有一个实数根,求实数m的取值范围.
求函数零点或方程根的个数
1.(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
2.(23-24高一上·福建三明·期中)已知是定义在的奇函数,且时,,则下列结论正确的是( )
A.增区间为和 B.有3个根
C.的解集为 D.时,
3.(22-23高一上·福建厦门·期中)关于函数的性质,下列说法正确的是( ).
A.函数的定义域为 B.函数的值域为
C.方程有且只有一个实根 D.的图象关于点对称
4.(23-24高一上·福建厦门·期中)已知函数.当时,方程有 个实数根.若方程有5个实数根,则的取值范围为 .
5.(23-24高一上·福建厦门·期中)已知函数,若函数恰有两个零点,则a的取值范围是 .
6.(22-23高一上·福建泉州·期中)已知函数(,)是奇函数,且函数图像经过点
(1)求,的值;
(2)若函数,讨论方程()解的情况
根据函数零点个数求参数范围
1.(23-24高一上·福建三明·期中)已知,定义:,设.若函数有两个零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(22-23高一上·福建福州·期中)已知函数在恰有两个零点,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
3.(23-24高一上·福建·期中)已知函数,则以下结论正确的是( )
A.当
B.
C.若在上恒成立,则的最小值为6
D.若关于的方程有三个不同的实数根则.
4.(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 .
5.(22-23高一上·福建·期中)已知,函数,若对于任意实数a,方程有且只有一个实数根,且,函数的图象与函数的图象有三个不同的交点,则t的取值范围为 .
6.(23-24高一上·福建福州·期中)已知为偶函数、为奇函数,且满足.
(1)求,;
(2)若方程有解,求实数m的取值范围.
7.(23-24高一上·福建厦门·期中)(1)已知函数为偶函数.求的值,并证明在上单调递增;
(2)已知函数为常数.有两个不相等实根,求实数的取值范围,并求的值.
8.(23-24高一上·福建·期中)已知定义在区间的函数.
(1)证明:函数在上为单调递增函数;
(2)设方程有四个不相等的实根,在上是否存在实数,,使得函数在区间上单调,且的取值范围为?若存在,求的取值范围;若不存在,请说明理由.
根据二次函数零点的分布求参数的范围
1.(23-24高一上·福建厦门·期中)已知函数,方程有实根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(23-24高一上·福建漳州·期中)已知方程的两个根一个大于2,一个小于2,则下列选项中满足要求的实数m的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
3.(22-23高一上·福建龙岩·期中)已知函数,若关于的方程有4个不同的实根,则实数可能的取值有( )
A.4 B. C. D.
4.(22-23高一上·福建泉州·期中)已知函数.若关于的方程有6个不同的实数根,则的取值范围 .
5.(23-24高一上·福建福州·期中)若关于x的方程的一个根在区间上,另一个根在区间上,则实数a的取值范围为 .
6.(23-24高一上·福建漳州·期中)已知函数.:函数在上单调递增;:关于的方程,当时有解;,.若,,中至少有一个为假命题,求实数的取值范围.
7.(22-23高一上·福建泉州·期中)二次函数满足,且方程有相等的实数根.
(1)求的解析式;
(2)若函数在区间不单调,求实数的取值范围;
(3)是否存在实数使得的定义域和值域分别为和,如果存在求出的值,若不存在,说明理由.
函数与方程的综合应用
1.(23-24高一上·福建莆田·期中)已知函数,若互不相等的实数,,满足,则的值可能是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
2.(23-24高一上·福建莆田·期中)设函数的定义域为,满足,且当时,.若对任意都有,则的取值范围是 .
3.(22-23高一上·福建漳州·期中)已知函数的图象与直线有4个交点,且这4个交点的横坐标分别为,则 ,的最大值为 .
4.(22-23高一上·福建泉州·期中)对于函数,若存在,使,则称点与点是函数的一对“隐对称点”.若函数的图象存在“隐对称点”,则实数的取值范围是 .
5.(23-24高一上·福建三明·期中)已知函数.
(1)判断函数的单调性,并用单调性的定义证明;
(2)若方程有且仅有一个实数解,求实数的取值范围.
6.(22-23高一上·福建福州·期中)已知函数.
(1)若函数是偶函数,且不等式在上有解,求的取值范围;
(2)若,且函数恰有一个零点,求的值.
判断零点所在的区间
1.(23-24高一上·福建南平·期中)函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高一上·福建宁德·期中)函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
3.(22-23高一上·福建莆田·期中)设函数与的图象交点为,则所在的区间是( )
A. B. C. D.
4.(23-24高一上·福建厦门·期中)函数f(x)=2x-1+x-9的零点所在区间是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
5.(23-24高一上·福建泉州·期中)设,用二分法求方程在内近似解的过程中得,则下列必有方程的根的区间为( )
A. B. C. D.不能确定
6.(22-23高一上·福建漳州·期中)
(1)证明:存在唯一的零点,且
(2)若的零点记为,设,求证
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专题17 函数的零点与方程的解
求函数的零点
1.(23-24高一上·福建三明·期中)函数的零点为( )
A. B. C.0 D.1
【答案】C
【分析】利用零点的定义求解.
【详解】令,解得,
故选:C.
2.(23-24高一上·福建省厦门市·期中)函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据的定义域、零点确定正确选项.
【详解】由于,所以的定义域是,由此排除AB选项,
由解得,即是的唯一零点,由此排除D选项,
所以正确的选项为C.
故选:C
3.(23-24高一·福建省泉州市·期中)若函数恰有三个零点,则a的值可能为( )
A.-1 B.6 C.1 D.2
【答案】BCD
【分析】根据函数解析式,在上有两个零点,在上有一个零点,则有,可得a可能的值.
【详解】函数恰有三个零点,
时,,函数有两个零点0和6,
则时,有一个零点,所以,即,
BCD选项都符合.
故选:BCD
4.(22-23高一上·福建·期中)已知函数,的零点分别为,,给出以下结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【分析】函数的图象关于直线对称,是函数和的图象与函数的图象的交点的横坐标,则有,,,直接变形判断AB;利用基本不等式判断C;由零点存在定理判断,构造函数,确定单调性,再计算函数值,利用单调性判断D.
【详解】由函数得,所以的图象关于直线对称,
是函数和的图象与函数的图象的交点的横坐标,
因此已知,,
又,,即,
因而A、B均正确;
又,当且仅当即时等号成立,
但,
因而,上式等号不成立,
所以,C正确;
记,,
因此
而函数在区间范围内单调递增,
所以,所以D错误.
故选:ABC.
5.(23-24高三上·福建龙岩·期中)函数的零点为 .
【答案】1和3
【分析】由题意,根据零点的定义,列方程,可得答案.
【详解】由题意,,,解得或,故函数的零点为和.
故答案为:和.
6.(22-23高一上·福建省罗源县·期中)已知函数 .
(1)求函数的零点;
(2)讨论函数在上的零点个数.
【答案】(1)和(2)答案见解析.
【分析】(1)由题知,进而解方程即可得答案;
(2)根据题意,将问题转化为函数在上的图像与直线的交点个数,进而数形结合求解即可.
【详解】(1)解:由 , 得 ,
化简为 , 解得 或 ,
所以,或.
所以,的零点为和 .
(2)解:由题意得,
令,得,
令, ,则 ,
所以在上的零点个数等于函数在上的图像与直线的交点个数.
在上的图像如图所示.
所以,当或时,在上的图像与直线无交点,
所以,在上的零点个数为;
当或时在上的图像与直线有个交点,
所以,在上的零点个数为;
当时,在上的图像与直线有个交点,
所以,在上的零点个数为.
综上,当或时,在上的零点个数为;
当或时,在上的零点个数为;
当时,在上的零点个数为.
零点存在性定理的应用
1.(23-24高一上·福建莆田·期中)利用二分法求方程的近似解,可以取得一个区间
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据零点存在定理判断.
【详解】设,则函数单调递增
由于,,∴在上有零点.
故选:D.
2.(22-23高一上·福建泉州·期中)设函数与的图象的交点为,则所在的区间是
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】方程的解,就是的零点,因为单调递增,利用零点存定理可得结果.
【详解】方程的解,
就是的零点,
因为单调递增且连续,
在上满足,
在上满足
所以的零点在
可得方程的解所在的区间是,
即则所在的区间是,
故选C.
3.(23-24高一上·福建泉州·期中)若是方程的实数解,则属于区间( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】令,首先判断函数的单调性,再根据零点存在性定理判断即可.
【详解】令,则在定义域上单调递增,
又,,
,,
所以,
所以在上存在唯一零点,即存在使得.
故选:C
4.(23-24高一上·福建福州·期中)已知定义在上的函数的图象连续不断,若存在常数,使得对任意的实数成立,则称是回旋函数.给出下列四个命题中,正确的命题是( )
A.函数不是回旋函数
B.函数是回旋函数
C.函数是回旋函数
D.若函数为回旋函数,则
【答案】ACD
【分析】利用回旋函数的定义,结合一次函数、二次函数与指数函数的性质,及零点存在定理逐一分析判断即可.
【详解】对于A,假设函数是回旋函数,
则,对任意实数都成立,
令,则必有 ,
令,则,显然不是方程的解,
故假设不成立,该函数不是回旋函数,故A正确;
对于B,假设是是回旋函数,则,对任意实数都成立,
令,则必有 ,
令,则,显然不是方程的解,
故假设不成立,该函数不是回旋函数,故B错误;
对于C,假设是回旋函数,
则,
则有解,令,
则,,
由零点存在定理可知,在上存在零点,故C正确;
对于D,因为是回旋函数,
所以,
则有解,则,故D正确;
故选:ACD.
5.(22-23高一上·福建龙岩·期中)已知定义在上的奇函数满足,当时,.
(1)求函数的解析式;
(2)若函数,证明:函数的图像在区间内与轴恰有一个交点.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【解析】(1)当时,,利用 求当时的解析式,结合即可得答案;
(2)先利用定义证明当时, 递增,结合在单调递增,可得在单调递增,利用零点存在性定理可得答案.
【详解】(1)当时,,
所以 当时,,
所以.
所以
(2)当时,由(1)知,
设,则
因为,所以,, 所以,即,所以函数在单调递增.又因为在单调递增,
所以在单调递增,
又因为,即,
所以函数在恰有一个零点.
即函数的图象在区间内与轴恰有一个交点.
6.(22-23高一上·福建省宁德市·期中)已知函数是偶函数.
(1)求实数k的值;
(2)设函数,若方程只有一个实数根,求实数m的取值范围.
【答案】(1);(2)或.
【解析】(1)根据偶函数的定义,即可求出;
(2)先将方程化简可得,,换元,令,得,然后由函数的定义域确定方程中的范围,进而得到的范围,所以在该范围内只有一个解,分类讨论,再根据一元二次方程有解的条件,二次函数的有关性质,零点存在性定理,即可求出.
【详解】(1)由是偶函数.则恒成立,
即.
,
,
.
(2)方程只有一个根,
则关于x的方程只有一个解,
令,得:
因为中,,则
当时,需要,则;
当时,需要,则,
设,当时,对称轴方程为
令,若,得,或.
①当时,,抛物线开口向上,此时,,,
所以在上有唯一解,即满足题意.
②当时,即时,由得,不满足题意.
③当时,,,且,
所以在上无解,不满足题意.
④当且时,,则无解,不满足题意.
⑤当时,且,,,
此时在上有唯一解,即满足题意.
⑥当时,,且,又,,
所以在上有两个不等实根,即不满足题意.
综上所述,m的取值范围是或.
求函数零点或方程根的个数
1.(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.
2.(23-24高一上·福建三明·期中)已知是定义在的奇函数,且时,,则下列结论正确的是( )
A.增区间为和 B.有3个根
C.的解集为 D.时,
【答案】ABC
【分析】根据函数的奇偶性结合条件可得函数的解析式判断D,解方程可判断B,根据二次函数的性质可判断A,解不等式可判断C.
【详解】由是定义在的奇函数知,
当时,,所以,D错误;
由上可知,由可得或或,故B正确;
由,时,的对称轴为,
时,的对称轴为,
结合二次函数的性质知在和上均单调递增,故A正确;
由,可得或,解得或,故C正确.
故选:ABC.
3.(22-23高一上·福建厦门·期中)关于函数的性质,下列说法正确的是( ).
A.函数的定义域为 B.函数的值域为
C.方程有且只有一个实根 D.的图象关于点对称
【答案】ACD
【分析】求出函数的定义域、值域判断A、B;利用方程根的个数与函数图象交点个数的关系判断C;利用函数对称性的性质判断D.
【详解】函数的定义域为,故A正确;
因为,,则,所以函数的值域是,故B错误;
方程,由于不符合,则,作出函数与的图象如图,
由图可知,两函数图象只有一个交点,所以方程有且只有一个实根,故C正确;
因为,所以关于对称,故D正确.
故选:ACD.
4.(23-24高一上·福建厦门·期中)已知函数.当时,方程有 个实数根.若方程有5个实数根,则的取值范围为 .
【答案】
【分析】画出的图象,当时,则或,结合图象即可判断,若方程有个实数根,令,则有两个不相等的实数根、,则且,或且或且,再根据二次函数根的分布问题计算可得.
【详解】因为,所以的图象如下所示:
当时,方程,解得或,
由图可得与有两个交点,即有两个解,
与有两个交点,即有两个解,
综上可得方程有个实数根;
因为方程有个实数根,
令,则有两个不相等的实数根、,
则且,或且,或且,
令,
当且时,则,即,解得,
当且,则,此时,解得,,不符合题意,
当且,则,解得,此时,解得,不符合题意;
综上可得若方程有5个实数根,则的取值范围为.
故答案为:;
5.(23-24高一上·福建厦门·期中)已知函数,若函数恰有两个零点,则a的取值范围是 .
【答案】
【分析】作出函数的图象,令,根据函数图象讨论方程的根的个数,由题意可得,作出函数的图象,再结合图象,分类讨论,进而可得出答案.
【详解】如图,作出函数的图象,
由,
令,
由图知,当时,方程有个不同的解,
当时,方程有个解,
令,则,即,
即,
如图所示,作出函数的图象,
函数恒过定点,
当函数的图象只有一个交点时,
即,即只有一个解,
则,解得(舍去)
当时,由图知函数的图象只有一个交点,
即方程有且仅有一个根,且这个根在上,
所以方程有个不同的解,
即函数有两个零点,
所以符合题意;
当时,由图知函数的图象有个交点,
即方程有个根,且一个在上,一个为,
所以方程有个不同的解,
即函数有两个零点,
所以不符合题意;
当时,由图知函数的图象有个交点,
即方程有个根,且一个在上,另外两个在上,
所以方程有个不同的解,
即函数有两个零点,
所以不符合题意;
当时,方程没有正数根,
此时令,则,
当时,方程无解,
所以方程无解,
即函数没有零点,
所以不符合题意;
当时,,
(1)当时,,
即方程的解为,
所以方程有个不同的解,
即函数有两个零点,
所以符合题意;
(2)当时,,
则由,得,则,
所以方程有个不同的解,
即函数有两个零点,
所以符合题意;
(3)当时,,
则由,得,则,
所以方程只有个解,
即函数有个零点,
故符合题意;
(4)当时,,
则由,得,
则,
所以方程有个不同的解,
即函数有个零点,
故不符题意,
综上所述,a的取值范围是.
故答案为:.
6.(22-23高一上·福建泉州·期中)已知函数(,)是奇函数,且函数图像经过点
(1)求,的值;
(2)若函数,讨论方程()解的情况
【答案】(1),(2)答案见解析
【分析】(1)运用奇函数的性质及列方程求解即可.
(2)将问题转化为与交点个数,画出的图象,看图可得结果.
【详解】(1)因为为奇函数,则,
即,
所以或
又因为,所以,.
(2)由(1)知,,
所以,
则图象如图所示,
①当,方程无解;
②当或时,方程有1个解;
③当时,方程有2个解;
④当时,方程有3个解.
根据函数零点个数求参数范围
1.(23-24高一上·福建三明·期中)已知,定义:,设.若函数有两个零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】用分段函数表示出函数,利用函数零点的意义变形,构造函数并画出函数图象,数形结合求出的范围.
【详解】令函数,显然函数在上单调递增,
而,则当时,,当时,,
于是函数,则,
令函数,由,得,
因此函数的零点,即函数的图象与直线交点的横坐标,
当,恒有,在同一坐标系内作出直线与函数的图象,如图,
观察图象知,当,即时,直线与函数的图象只有一个交点,
如图,直线过点,它与的图象交于两点,当时,,
当,即时,直线与函数的图象只有一个交点,
当,即时,直线与函数的图象有两个交点,
所以函数有两个零点,实数的取值范围是.
故选:A
2.(22-23高一上·福建福州·期中)已知函数在恰有两个零点,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】先判断当时,函数为单调递减函数,函数零点可能有一个,也可能有0个,然后讨论当时零点个数满 足的条件即可.
【详解】当时为减函数,且,
若,此时当时,无零点,
所以当时,有两个零点,
由,得,此时满足条件,
当时,当时,只有一个零点,
要使恰有2个零点,则只需当时,只有一个零点即可,
由,得,
当时,由,得,只有一个零点,满足条件,
当时,因为,
所以要使当时只有一个零点,则且,得,
此时或,
综上,或,即实数的取值范围是,
故选:D
3.(23-24高一上·福建·期中)已知函数,则以下结论正确的是( )
A.当
B.
C.若在上恒成立,则的最小值为6
D.若关于的方程有三个不同的实数根则.
【答案】AB
【分析】根据题意,作出时,的图像,数形结合逐个判断即可.
【详解】设时,则,所以,
又,所以当时,;
当时,则,所以,
又,所以当时,;
当时,则,所以,
又,所以当时,;
所以由此可知时,;作出函数的部分图象,如下图所示:
则A正确,
由图象可知,,所以,,,故B正确;
在同一坐标系中作出函数和函数的图象,如下图所示:
由图象可知,当时,恒成立,所以的最小值为4,故C错误;
令,则,则方程等价于
,即,所以,或(舍去),
在同一坐标系中作出函数,函数和函数的图象,如下图所示:
由图象可知,当时, 即时,
关于的方程有三个不同的实根,故D错误.
故选:AB
4.(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: ;.
5.(22-23高一上·福建·期中)已知,函数,若对于任意实数a,方程有且只有一个实数根,且,函数的图象与函数的图象有三个不同的交点,则t的取值范围为 .
【答案】
【分析】先根据有且只有一个实数根,结合可求出的值,画出的图象,利用与直线有且只有三个不同的交点,可根据相切和过定点求出两个交点临界位置的,进而求出的取值范围.
【详解】因为对于任意实数a,有且只有一个实数根,且,
所以,解得,
所以,则的图象如图所示,
令,解得(舍去),或,
若直线过点时,得,
此时直线与的图象有两个交点,
由,得,
当,即时,直线与的图象有两个交点,
因为函数的图象与函数的图象有三个不同的交点,
所以,即t的取值范围为,
故答案为:
6.(23-24高一上·福建福州·期中)已知为偶函数、为奇函数,且满足.
(1)求,;
(2)若方程有解,求实数m的取值范围.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根据函数的奇偶性列方程组来求得.
(2)利用分离常数法、构造函数法,结合基本不等式求得正确答案.
【详解】(1)依题意,为偶函数、为奇函数,且满足,
所以,则,
解得.
(2)若方程有解,
即有解,
即,
对于方程①,
当时,方程左边为,右边为,所以不是①的解.
当时,令,由于,所以,,
则方程①可化为
,
当且仅当时等号成立,所以.
7.(23-24高一上·福建厦门·期中)(1)已知函数为偶函数.求的值,并证明在上单调递增;
(2)已知函数为常数.有两个不相等实根,求实数的取值范围,并求的值.
【答案】(1),证明见解析 ;(2)实数的取值范围是, .
【分析】(1)根据偶函数的性质,即可求出参数的值,从而求出函数解析式,再利用定义法证明函数的单调性;
(2)令,再令,则问题转化为函数在内有两个不相等实根、,其中,,从而得到,即可求出的取值范围,再由韦达定理求出的值.
【详解】(1)由题意函数为偶函数,
,即
对任意恒成立,则,解得,
,
任取,则
由,可得
,即,
在上单调递增.
(2)令,因为,所以,
令,
因为有两个不相等实根,则函数在内有两个不相等实根、,
其中,,
所以,解得,所以实数的取值范围是.
根据根与系数的关系,可知,即,
所以,即.
8.(23-24高一上·福建·期中)已知定义在区间的函数.
(1)证明:函数在上为单调递增函数;
(2)设方程有四个不相等的实根,在上是否存在实数,,使得函数在区间上单调,且的取值范围为?若存在,求的取值范围;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析(2)答案见解析
【分析】(1)利用单调性的定义即可得证;
(2)利用对勾函数的图象与性质、分段函数的图象与性质、二次函数的图象与性质分类讨论分析运算即可得解.
【详解】(1)证明:由题意,设,则
,
当时,,,则,
∴,即,
∴函数在上为单调递增函数.
(2)解:由(1)知当时,,
即,函数为单调递减函数,且,
∴在区间的函数的大致图象如下图,
将函数的图象向下平移个单位,然后将其位于轴下方的图象关于轴对称到轴上方,可得定义在区间的函数的大致图像如图,
∵方程有四个不相等的实根即为曲线与直线有四个不重合的交点,
∴如图可知,.
由题意,函数在区间上单调,且的取值范围为,
(i)当时,,值域为.
当时,函数在区间上单调递增,
值域为,且有,
即,
即直线与二次函数的图象有两个交点,其横坐标为,
如图,当时,,则由二次函数的图象与性质知.
(ii)当时,,值域为.
当时,函数在区间上单调递减,
值域为,且有,
即,由得,
即二次函数在两点处函数值相等,
∴由二次函数的图象与性质知且,即且,
∴,
如上图,由二次函数的图象与性质知
当时,,
∴,即.
综上知,在上存在实数,,使得函数在区间上单调,
且的取值范围为,的取值范围是.
根据二次函数零点的分布求参数的范围
1.(23-24高一上·福建厦门·期中)已知函数,方程有实根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,转化为方程有实根,由即可求出的取值范围.
【详解】解:由于函数,方程有实根,
则方程有实根,
则,解得:.
故选:A.
2.(23-24高一上·福建漳州·期中)已知方程的两个根一个大于2,一个小于2,则下列选项中满足要求的实数m的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】CD
【分析】根据一元二次方程根的分布,列出满足的不等关系,求得其范围,再结合选项进行选择即可.
【详解】根据题意方程的两个根一个大于2,一个小于2,
则对,满足即可,即,解得.
选项中满足的有或.
故选:.
3.(22-23高一上·福建龙岩·期中)已知函数,若关于的方程有4个不同的实根,则实数可能的取值有( )
A.4 B. C. D.
【答案】CD
【分析】根据二次函数和指数函数的性质作出函数的图象,令,则,令,根据题意可得方程有两个不同的根,作出的图象,进而列出不等式组,解之即可.
【详解】当时,,则函数在上单调递增,
作出的图象,如图1,
令,则,令,
所以方程有两个不同的根,记为,则,
作出的图象,如图2,
由图可得,解得.
故选:CD
4.(22-23高一上·福建泉州·期中)已知函数.若关于的方程有6个不同的实数根,则的取值范围 .
【答案】
【分析】先由二次函数与反比例函数的性质作出的图像,构造,得到有三个实数根时的范围,从而将问题转化为在内有两个不等实根,从而利用二次函数零点的分布即可得解.
【详解】因为,
所以当时,开口向上,对称轴为,,两零点为;
当时,,则在上单调递减,零点为,且;
由此作出的图像如图,
.
令,则当时,有三个实数根,
因为有6个不同的实数根,
所以必须有两个不等实根,且,
令,则,即,
解得或,即.
故答案为:.
5.(23-24高一上·福建福州·期中)若关于x的方程的一个根在区间上,另一个根在区间上,则实数a的取值范围为 .
【答案】
【分析】由题意构造函数,则已知条件可得,解不等式组可求出实数a的取值范围
【详解】令,
因为关于x的方程的一个根在区间上,另一个根在区间上,
所以,即,解得,
所以实数a的取值范围为
故答案为:
6.(23-24高一上·福建漳州·期中)已知函数.:函数在上单调递增;:关于的方程,当时有解;,.若,,中至少有一个为假命题,求实数的取值范围.
【答案】
【分析】先分别求出,,分别为真命题时的取值范围,然后得到,,全部为真时的取值范围,进而可得,,中至少有一个为假命题时的取值范围.
【详解】若为真:因为函数在上单调递增,
所以,
解得或;
若为真:关于的方程,当时有解,
则,
解得或,
若为真:令,
则,
因为,所以,所以,
所以,
所以在上恒成立,
所以,
解得,
所以当,,全部为真时,,
所以若,,中至少有一个为假命题,实数的取值范围是.
7.(22-23高一上·福建泉州·期中)二次函数满足,且方程有相等的实数根.
(1)求的解析式;
(2)若函数在区间不单调,求实数的取值范围;
(3)是否存在实数使得的定义域和值域分别为和,如果存在求出的值,若不存在,说明理由.
【答案】(1)(2)(3)存在,
【分析】(1)设,根据,求得,由,函数关于对称,再根据方程有相等的实数根,即可求得,即可得解;
(2)根据二次函数的单调性列出不等式即可得解;
(3)先求出函数的值域,从而可求得的范围,再根据函数在的单调性求出值域,从而可得出答案.
【详解】(1)解:设,
由,得,
因为,所以函数关于对称,
即,所以,
又方程有相等的实数根,即方程有相等的实数根,
则,解得,所以,
所以;
(2)解:函数关于对称,
因为函数在区间不单调,
所以,解得,
所以实数的取值范围为;
(3)解:,
所以函数的值域为,
所以,
所以,则,
所以函数在单调递增,
所以,即,解得,
所以存在,使得的定义域和值域分别为和.
函数与方程的综合应用
1.(23-24高一上·福建莆田·期中)已知函数,若互不相等的实数,,满足,则的值可能是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】BC
【分析】作出函数的图像,根据图像得出,,满足的条件和范围,从而得出答案.
【详解】函数,
画出的图象如下图所示:
不妨设,设,
则,、关于直线对称,
,
当时,,
所以满足,
则,
故的取值范围是.
故选:BC
2.(23-24高一上·福建莆田·期中)设函数的定义域为,满足,且当时,.若对任意都有,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】先求解出、、、时的解析式,然后作出与的图象,根据图象的交点横坐标确定出符合条件的的取值范围.
【详解】当时,,
当时,,
当时,,
当时,,
且,
作出的大致图象如下图所示:
由图象可知:若,对于任意都有显然不成立,所以,
由图象可知,当时,令,则有,解得或,
结合图象可知,若对于任意都有成立,则有,
故答案为:.
3.(22-23高一上·福建漳州·期中)已知函数的图象与直线有4个交点,且这4个交点的横坐标分别为,则 ,的最大值为 .
【答案】
【分析】画出函数的图象,结合图象和韦达定理,得到且,即可求得,再结合韦达定理得到和,化简得到,令,可得,结合二次函数的性质,即可求解.
【详解】画出函数的图象,如图所示,
由图象知,
时方程的两根,则
时方程的两根,则
所以,
由,所以
又由,所以,
所以,其中,
设,可得,
则函数表示开口向上,且对称轴为,
所以当时,函数取得最大值,最大值为.
故答案为:;.
4.(22-23高一上·福建泉州·期中)对于函数,若存在,使,则称点与点是函数的一对“隐对称点”.若函数的图象存在“隐对称点”,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】依题意的图象上存在点关于原点对称,设函数的图象与函数的图象关于原点对称,求出的解析式,则问题转化为方程有解,参变分离结合基本不等式的性质计算可得.
【详解】解:依题意的图象上存在点关于原点对称,
设函数的图象与函数的图象关于原点对称,
设,则,,
∴,,
故原题意等价于方程有解,
解得,由于,
当且仅当时,取得等号,即有,即实数的取值范围是.
故答案为:
5.(23-24高一上·福建三明·期中)已知函数.
(1)判断函数的单调性,并用单调性的定义证明;
(2)若方程有且仅有一个实数解,求实数的取值范围.
【答案】(1)函数在上单调递减,证明见解析(2)
【分析】(1)利用函数的单调性的定义证明;
(2)利用函数与方程的关系,结合指数函数的性质求解.
【详解】(1)判断:函数在上单调递减,
证明:设
.
,
,
所以函数在上单调递减.
(2)依题只有一个实数解.
与函数图象只有一个交点.
令.
在单调递增.
.
.
所以实数的取值范围是;
6.(22-23高一上·福建福州·期中)已知函数.
(1)若函数是偶函数,且不等式在上有解,求的取值范围;
(2)若,且函数恰有一个零点,求的值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根据为偶函数可求出,再利用参变分离法求的取值范围; (2)换元法,将函数由1个零点转化为方程由1个根,根据为偶函数,则函数的零点成对出现,所以要使方程只有1个根,则,进而可求解.
【详解】(1)因为
所以
为偶函数,所以即,
所以,
令,则,
不等式等价于,
即有解,
因为,所以,
因为所以当时,函数有最小值为,
所以.
(2),,
令,则,
方程
等价于,即,
也即,
又因为方程有一个根,
所以有一个根,且根为,
(因为为偶函数,所以如果方程的根没有2,
则方程的根的个数为偶数,与题意矛盾),
所以解得.
判断零点所在的区间
1.(23-24高一上·福建南平·期中)函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】确定函数单调递增,计算,,得到答案.
【详解】在上单调递增,
,,故零点所在的区间为.
故选:D
2.(23-24高一上·福建宁德·期中)函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先判断函数的单调性,再结合零点存在性定理,即可判断出零点所在的区间.
【详解】因为函数与在上均是单调增函数,
所以函数是上的单调增函数,
因为,,
又函数的图象连续不间断,
所以函数的零点所在的区间为.
故选:A
3.(22-23高一上·福建莆田·期中)设函数与的图象交点为,则所在的区间是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意可令,即,设,利用零点存在性定理,说明零点所在的区间.
【详解】令,即
设,,
, ,
,
在区间必存在,使,
即函数与的图象交点所在的区间.
故答案为:A
4.(23-24高一上·福建厦门·期中)函数f(x)=2x-1+x-9的零点所在区间是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
【答案】D
【分析】先判断函数在定义域上连续递增,再求端点函数值即可.
【详解】解:函数在定义域上连续递增,
, ;
;
故函数的零点所在区间是;
故选.
5.(23-24高一上·福建泉州·期中)设,用二分法求方程在内近似解的过程中得,则下列必有方程的根的区间为( )
A. B. C. D.不能确定
【答案】C
【分析】根据零点存在定理判断.
【详解】由题可知函数为增函数,结合零点存在定理知在区间上必有根.
故选:C.
6.(22-23高一上·福建漳州·期中)
(1)证明:存在唯一的零点,且
(2)若的零点记为,设,求证
【答案】(1)证明过程见解析(2)证明过程见解析
【分析】(1)根据函数的单调性,结合零点存在原理进行证明即可.
(2)根据(1)的结论,结合二次函数的单调性进行运算证明即可.
【详解】(1)当时,函数单调递增,
因此函数单调递增,
因为,,
所以存在零点,且,
又因为函数单调递增,
所以存在唯一的零点,且;
(2)由(1)可知:,
,
因为,,所以
由,
所以到对称轴的距离比到对称轴的距离大,
所以 ,
因此.
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