内容正文:
第三章 函数与基本
初等函数
第八节 函数与方程
课标解读 考向预测
1.理解函数的零点与方程解的关系,能进行函数的零点、方程的根、图象交点(横坐标)三者之间的灵活转化.
2.理解函数零点存在定理,并能简单应用.
3.会用二分法求方程的近似解. 从近三年高考情况来看,函数零点(方程的根)个数的判断、由零点存在定理判断零点(方程的根)是否存在、利用函数零点(方程的根)确定参数的取值范围等是考查的热点.本节内容也可与导数结合考查,难度较大.预计2026年高考函数与方程仍会出题,可能以选择题或填空题考查三种形式的灵活转化,也可能与导数结合考查,难度较大.
必备知识—强基础
考点探究—提素养
课时作业
目录
必备知识—强基础
1.函数的零点
对于函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点.
2.方程的根与函数零点的关系
方程f(x)=0有实数解⇔函数y=f(x)有零点⇔函数y=f(x)的图象与x轴有公共点.
必备知识—强基础
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3.函数零点存在定理
如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条连续不断的曲线,且有__________,那么,函数y=f(x)在区间(a,b)内至少有一个零点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,c也就是方程f(x)=0的解.
4.二分法
对于在区间[a,b]上连续不断且__________的函数y=f(x),通过不断地把它的零点所在区间一分为二,使所得区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.求方程f(x)=0的近似解就是求函数y=f(x)零点的近似值.
f(a)f(b)<0
f(a)f(b)<0
必备知识—强基础
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(1)若连续函数f(x)在定义域上是单调函数,则f(x)至多有一个零点.
(2)连续不断的函数f(x),其相邻的两个零点之间的所有函数值同号.
(3)连续不断的函数f(x)通过零点时,函数值不一定变号.
(4)连续不断的函数f(x)在闭区间[a,b]上有零点,不一定能推出f(a)f(b)<0.
必备知识—强基础
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题组一 走出误区——判一判
(1)函数的零点是一个点.( )
(2)任何函数都有零点.( )
(3)若函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点,则一定有f(a)f(b)<0.( )
(4)若函数y=f(x)在区间(a,b)上满足f(a)·f(b)>0,则函数无零点.( )
×
×
×
×
必备知识—强基础
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必备知识—强基础
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(2)(人教A必修第一册习题4.5 T1改编)下列函数图象与x轴都有公共点,其中不能用二分法求图中函数零点近似值的是( )
解析:根据题意,利用二分法求函数零点的条件是函数在零点的左、右两侧的函数值符号相反,即图象穿过x轴,据此分析,知A中的函数不能用二分法求零点.故选A.
必备知识—强基础
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(3)(人教A必修第一册习题4.5 T2改编)已知函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,部分对应关系如表所示,则该函数的零点个数至少为( )
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:由表可知,f(2)f(3)<0,f(3)f(4)<0,f(4)f(5)<0,所以函数f(x)在区间[1,6]上至少有3个零点.故选B.
x 1 2 3 4 5 6
y 126.1 15.15 -3.92 16.78 -45.6 -232.64
必备知识—强基础
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(4)(人教A必修第一册习题4.5 T13改编)若函数f(x)=kx+1在[1,2]上有零点,
则实数k的取值范围是___________.
必备知识—强基础
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考点探究—提素养
函数零点所在区间的判断
考点探究—提素养
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(2)用二分法求函数f(x)=3x-x-4的一个零点,其参考数据如下:
据此数据,可得方程3x-x-4=0的一个近似解为_______________________
_______________________(精确度为0.01).
1.56(答案不唯一,在[1.5562,1.5625]上即可)
f(1.6000)≈0.200 f(1.5875)≈0.133 f(1.5750)≈0.067
f(1.5625)≈0.003 f(1.5562)≈-0.029 f(1.5500)≈-0.060
解析:注意到f(1.5562)≈-0.029和f(1.5625)≈0.003,显然f(1.5562)f(1.5625)<0,又|1.5562-1.5625|=0.0063<0.01,所以近似解可取1.56.
考点探究—提素养
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确定函数零点所在区间的常用方法
(1)利用函数零点存在定理:首先看函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是否连续,再看是否有f(a)f(b)<0.若有,则函数y=f(x)在区间(a,b)内必有零点.
(2)数形结合法:通过画函数图象,观察图象与x轴在给定区间上是否有交点来判断.
考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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2.已知2<a<3<b<4,函数y=logax与y=-x+b图象的交点为(x0,y0),且x0∈(n,n+1),n∈N*,则n=____.
解析:依题意,x0为方程logax=-x+b的解,即为函数f(x)=logax+x-b的零点,∵2<a<3<b<4,∴f(x)在(0,+∞)上单调递增,又f(2)=loga2+2-b<0,f(3)=loga3+3-b>0,∴x0∈(2,3),即n=2.
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考点探究—提素养
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函数零点个数的判断
解析:当x≤1时,由f(x)=x2-4=0,可得x=2(舍去)或x=-2;当x>1时,由f(x)=log2(x-1)=0,可得x=2.综上所述,函数y=f(x)的零点个数为2.
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考点探究—提素养
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(2)(2025·浙江台州适应性考试)已知函数h(x)=sinx+xcosx,则函数h(x)在区间(0,3π)内零点的个数为_____.
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考点探究—提素养
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求解函数零点个数的基本方法
(1)直接法:令f(x)=0,方程有多少个解,则f(x)有多少个零点.
(2)构造函数法:判断函数的性质,并结合零点存在定理判断.
(3)图象法: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,然后观察求解,此时需要根据零点个数合理寻找“临界”情况,特别注意边界值的取舍.
考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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函数零点的应用(多考向探究)
考向1 利用零点比较大小
已知函数f(x)=3x+x,g(x)=log2x+x,h(x)=x3+x的零点分别为a,b,c,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<c<b B.a<b<c
C.b<a<c D.b<c<a
考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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(1)直接利用方程研究零点.
(2)利用图象交点研究零点.
(3)利用零点存在定理研究零点.
考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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解析:依题意,函数g(x)=f(x)-b有四个不同的零点,即f(x)=b有四个解,转化为函数y=f(x)与y=b的图象有四个交点,由函数y=f(x)的图象可知,当x∈(-∞ ,-1]时,函数单调递减,y∈[0,+∞);当x∈(-1,0]时,函数单调递增,y∈(0,1];当x∈(0,1)时,函数单调递减,y∈(0,+∞);当x∈[1,+∞)时,函数单调递增,y∈[0,+∞).结合图象,可知实数b的取值范围为(0,1].故选A.
考点探究—提素养
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根据零点个数求参数的方法
(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式(组),再通过解不等式(组)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.一是转化为两个函数y=g(x),y=h(x)的图象的交点个数问题,画出两个函数的图象,其交点的个数就是函数零点的个数,二是转化为y=a,y=g(x)的图象的交点个数问题.
考点探究—提素养
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6.已知函数f(x)=2|x|+x2+a有唯一的零点,则实数a的值为( )
A.1 B.-1
C.0 D.-2
解析:因为函数f(x)=2|x|+x2+a的定义域为R,且f(-x)=2|-x|+(-x)2+a=f(x),所以函数f(x)为偶函数,当x≥0时,f(x)=2x+x2+a,则f(x)在[0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,则当x=0时,f(x)min=a+1,由函数f(x)=2|x|+x2+a有唯一的零点,得a+1=0,解得a=-1,所以实数a的值为-1.故选B.
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考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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根据零点范围求参数的方法
(1)利用零点存在定理构建不等式(组)求解.
(2)分离参数后转化为函数的值域(最值)问题求解.
(3)转化为两个熟悉的函数图象的上下关系问题,从而构建不等式(组)求解.
考点探究—提素养
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考点探究—提素养
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课时作业
基础题(占比50%) 中档题(占比40%) 拔高题(占比10%)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★
考向 函数
的零点 函数
的零点 函数
的零点 方程
的解 函数零点的
应用 方程
的解 函数零点的应用 函数零点的应用 函数
的零点
考点 函数零点所在区间的判断 求函数的零点 函数零点个数
的判断 根据方程的解求参数的取值范围 利用零点比较大小 根据方程解的个数求参数的取值范围 根据零点的个数求参数的取值范围 根据零点求代数式的取值
范围 二分法求函数零点的步骤
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题号 10 11 12 13 14 15 16 17 18
难度 ★★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
考向 函数的零点 函数的零点 函数零点的应用 函数零点的应用 方程
的解 方程
的解 方程的解 函数零点的应用 函数的零点
考点 二次函数的零点问题 函数零点个数的判断 根据零点的范围求参数的取值范围 根据零点的个数求参数的取值范围 方程解的和 判断方程解的个数 方程解的分布问题 根据零点求代数式的取值
范围 函数零点个数的判断
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一、单项选择题
1.函数f(x)=2x+3x的零点所在的一个区间是( )
A.(-2,-1) B.(-1,0)
C.(0,1) D.(1,2)
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3.函数f(x)=ex|ln x|-1的零点个数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:令f(x)=ex|ln x|-1=0,得|ln x|=e-x,则函数f(x)=ex|ln x|-1的零点个数等价于函数y=e-x与y=|ln x|图象的交点个数,y=e-x与y=|ln x|的图象如图所示,由图可知,两个函数的图象有2个交点,故函数f(x)=ex|ln x|-1的零点个数是2.故选B.
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5.已知三个函数f(x)=2x-1+x-1,g(x)=ex-1-1,h(x)=log2(x-1)+x-1的零点依次为a,b,c,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.c>a>b D.c>b>a
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6.若方程mx-x-m=0(m>0,且m≠1)有两个不同的实数根,则实数m的取值范围是( )
A.(0,1) B.(2,+∞)
C.(0,1)∪(2,+∞) D.(1,+∞)
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解析:方程mx-x-m=0有两个不同的实数根等价于函数y=mx与y=x+m的图象有两个不同的交点,当m>1时,如图1所示,由图可知,当m>1时,函数y=mx与y=x+m的图象有两个不同的交点,满足题意;当0<m<1时,如图2所示,由图可知,当0<m<1时,函数y=mx与y=x+m的图象有且仅有一个交点,不满足题意.综上所述,实数m的取值范围为(1,+∞).故选D.
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三、填空题
12.已知函数f(x)=log2(x-1)+a在区间(2,3)上有且仅有一个零点,则实数a的取值范围为________.
(-1,0)
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题组二 回归教材——练一练
(1)(人教A必修第一册4.5.1例1改编)已知函数f(x)=eq \f(2,3x+1)+a的零点为1,则实数a的值为( )
A.-2
B.-eq \f(1,2)
C.eq \f(1,2)
D.2
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-1,-\f(1,2)))
(1)(2025·广东湛江联考)函数f(x)=ln (2x)-eq \f(1,x)的一个零点所在的区间是( )
A.(0,1)
B.(1,2)
C.(2,3)
D.(3,4)
解析:因为函数f(x)的定义域为(0,+∞),且y=ln (2x),y=-eq \f(1,x)在(0,+∞)上单调递增,可知f(x)在(0,+∞)上单调递增,且f(1)=ln 2-1<0,f(2)=ln 4-eq \f(1,2)>0,所以函数f(x)的唯一一个零点所在的区间是(1,2).故选B.
1.用二分法求方程log4x-eq \f(1,2x)=0的近似解时,所取的第一个区间可以是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
解析:令f(x)=log4x-eq \f(1,2x),因为函数y=log4x,y=-eq \f(1,2x)在(0,+∞)上都是增函数,所以函数f(x)=log4x-eq \f(1,2x)在(0,+∞)上是增函数,又f(1)=-eq \f(1,2)<0,f(2)=log42-eq \f(1,4)=eq \f(1,2)-eq \f(1,4)=eq \f(1,4)>0,所以函数f(x)=log4x-eq \f(1,2x)在区间(1,2)上有唯一零点,所以用二分法求方程log4x-eq \f(1,2x)=0的近似解时,所取的第一个区间可以是(1,2).故选B.
(1)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2-4,x≤1,,log2(x-1),x>1,))则函数y=f(x)的零点个数为___.
解析:令sinx+xcosx=0,可得sinx=-xcosx.当cosx≠0时,则有tanx=-x,画出函数y=tanx与y=-x在(0,3π)上的图象如图所示,由图可得,在(0,3π)内两函数图象有三个交点.当cosx=0时,在(0,3π)内解得x=eq \f(π,2),eq \f(3π,2),eq \f(5π,2),不是方程的解.故函数h(x)在区间(0,3π)内零点的个数为3.
3.函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2-2,x≤0,,2x-6+lg x,x>0))的零点个数为______.
解析:当x≤0时,f(x)=x2-2,根据二次函数的性质可知,此时f(x)单调递减,零点为x=-eq \r(2);当x>0时,f(x)=2x-6+lg x,因为y=2x-6单调递增,y=lg x单调递增,所以f(x)=2x-6+lg x单调递增.又f(1)=-4<0,f(3)=lg 3>0,由零点存在定理知,在区间(1,3)内必有唯一零点.综上所述,函数f(x)的零点个数为2.
4.(2025·湖南岳阳模拟)函数f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(|x|)-|log2x|的零点有______个.
解析:f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(|x|)-|log2x|的零点的个数即eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(|x|)=|log2x|的根的个数,即为函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(|x|)与y=|log2x|图象交点的个数,画出这两个函数的大致图象如图所示,则由图象可知交点有2个,即函数f(x)的零点有2个.
解析:解法一:因为函数y=3x,y=x均为R上的增函数,故函数f(x)=3x+x为R上的增函数,因为f(-1)=eq \f(1,3)-1<0,f(0)=1>0,所以-1<a<0.因为函数y=log2x,y=x在(0,+∞)上均为增函数,故函数g(x)=log2x+x在(0,+∞)上为增函数,因为geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=-1+eq \f(1,2)<0,g(1)=1>0,所以eq \f(1,2)<b<1.由h(c)=c(c2+1)=0可得c=0,因此a<c<b.故选A.
解法二:由题设,得3a=-a,log2b=-b,c3=-c,所以问题可转化为直线y=-x与y=3x,y=log2x,y=x3的图象的交点问题,函数图象如图所示,由图可知a<c=0<b.故选A.
5.(2025·江西南昌豫章中学模拟)若eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(a)=log2a,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(b)=b2,ceq \s\up7(\f(1,2))eq\s\up12 \f(1,2)=2-c,则正数a,b,c的大小关系是( )
A.c<a<b
B.c<b<a
C.a<c<b
D.a<b<c
解析:由题意,得a为y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)与y=log2x图象交点的横坐标,b为y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)与y=x2(x>0)图象交点的横坐标,c为y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)与y=xeq \s\up7(\f(1,2))图象交点的横坐标,作出y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(x),y=log2x,y=x2,y=xeq \s\up7(\f(1,2))的图象如图所示,由图可知,c<b<a.故选B.
考向2 根据零点个数求参数
已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((x+1)2,x≤0,,|lg x|,x>0,))若函数g(x)=f(x)-b有四个不同的零点,则实数b的取值范围为( )
A.(0,1]
B.[0,1]
C.(0,1)
D.(1,+∞)
7.(2025·海南儋州模拟)若函数f(x)=4x-(a-1)2x+a2-5有两个零点,则实数a的取值范围为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(7,3))) B.(-1,eq \r(5)) C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(5),\f(7,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1+\r(5),2),\f(5,3)))
解析:由函数f(x)=4x-(a-1)2x+a2-5有两个零点可知,方程4x-(a-1)2x+a2-5=0有两个不相等的实根.不妨设t=2x,则t>0,依题意,方程t2-(a-1)t+a2-5=0有两个不相等的正实根,故有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ=(a-1)2-4(a2-5)>0,,a-1>0,,a2-5>0,))解得eq \r(5)<a<eq \f(7,3),即实数a的取值范围为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(5),\f(7,3))).故选C.
考向3 根据零点范围求参数
已知函数f(x)=log2(x+1)-eq \f(1,x)+m在区间(1,3]上有零点,则实数m的取值范围为________.
解析:由于函数y=log2(x+1),y=m-eq \f(1,x)在区间(1,3]上单调递增,所以函数f(x)在(1,3]上单调递增,由于函数f(x)=log2(x+1)-eq \f(1,x)+m在区间(1,3]上有零点,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(f(1)<0,,f(3)≥0,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m<0,,m+\f(5,3)≥0,))解得-eq \f(5,3)≤m<0.因此实数m的取值范围是eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,3),0)).
eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,3),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))
8.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)=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x2-2x+\f(1,2))),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________.
解析:作出函数f(x)=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x2-2x+\f(1,2))),x∈[0,3)的图象,可见f(0)=eq \f(1,2),当x=1时,f(x)极大值=eq \f(1,2),函数y=f(x)-a在区间[-3,4]上有10个零点,即函数y=f(x)的图象与直线y=a在区间[-3,4]上有10个交点,由于函数f(x)的周期为3,因此直线y=a与函数f(x)=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x2-2x+\f(1,2))),x∈[0,3)的图象有4个交点,则有a∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2))).故实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2))).
解析:因为函数f(x)=2x+3x在定义域内单调递增,且f(-1)=eq \f(1,2)-3=-eq \f(5,2)<0,f(0)=1+0=1>0,所以由函数零点存在定理可知,函数f(x)的零点所在的区间为(-1,0).故选B.
2.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x-1,x≤1,,1+log2x,x>1,))则函数f(x)的零点为( )
A.2
B.-2,0
C.eq \f(1,2)
D.0
解析:当x≤1时,令f(x)=2x-1=0,解得x=0;当x>1时,令f(x)=1+log2x=0,解得x=eq \f(1,2)(舍去).综上所述,函数f(x)的零点为0.故选D.
4.若关于x的方程logeq \s\do12(\f(1,2))x=eq \f(m,1-m)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),\f(1,2)))上有解,则实数m的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(2,3)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(1,2)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),+∞))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(2,3)))∪(1,+∞)
解析:因为y=logeq \s\do12(\f(1,2))x在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),\f(1,2)))上为减函数,则1<y<2,即1<eq \f(m,1-m)<2,解得eq \f(1,2)<m<eq \f(2,3).故选B.
解析:∵函数f(x)=2x-1+x-1为增函数,又f(0)=2-1-1=-eq \f(1,2)<0,f(1)=1>0,∴a∈(0,1);由g(x)=ex-1-1=0,得x=1,即b=1;∵h(x)=log2(x-1)+x-1在(1,+∞)上单调递增,又heq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))=log2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)-1))+eq \f(3,2)-1=-eq \f(1,2)<0,h(2)=log2(2-1)+2-1=1>0,∴eq \f(3,2)<c<2.综上,c>b>a.故选D.
7.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ex,x≤0,,ln x,x>0,))若函数g(x)=f(x)+x-m恰有两个不同的零点,则实数m的取值范围是( )
A.[0,1]
B.(-1,1)
C.[0,1)
D.(-∞,1]
解析:由题意,函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ex,x≤0,,ln x,x>0,))当x≤0时,函数f(x)=ex为增函数,其中f(0)=1,当x>0时,函数f(x)=ln x为增函数,且f(1)=0,又由函数g(x)=f(x)+x-m恰有两个不同的零点,即为g(x)=0有两个不等的实数根,即y=f(x)与y=-x+m的图象有两个不同的交点,如图所示,当y=-x+m恰好过点(1,0),(0,1)时,两函数的图象有两个不同的交点,结合图象,要使得函数g(x)=f(x)+x-m恰有两个不同的零点,实数m的取值范围是(-∞,1].故选D.
8.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|lg x|,0<x≤10,,-\f(1,2)x+6,x>10,))若a,b,c均不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则abc的取值范围是( )
A.(1,10)
B.(5,6)
C.(10,12)
D.(20,24)
解析:函数f(x)的图象如图所示,不妨设a<b<c,则-lg a=lg b=-eq \f(1,2)c+6∈(0,1),所以ab=1,0<-eq \f(1,2)c+6<1,所以ab=1,10<c<12,所以10<abc<12.故选C.
二、多项选择题
9.(2025·辽宁沈阳实验中学模拟)已知函数f(x)=ex-x+a,其中x∈R,a为某确定常数,运用二分法研究函数f(x)的零点时,若第一次经计算f(0)<0且f(1)>0,则( )
A.可以确定f(x)的一个零点x0,满足x0∈(0,1)
B.第二次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))>0,第三次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
C.第二次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))<0,第三次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))
D.第二次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))),若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))>0,第三次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))
解析:对于A,由题意第一次经计算f(0)<0且f(1)>0,因此由零点存在定理可知存在x0∈(0,1)满足f(x0)=0,故A符合题意;对于B,第二次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))>0,又f(0)<0,所以有f(0)feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))<0,满足零点存在定理,所以第三次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4))),故B符合题意;对于C,第二次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))<0,又f(1)>0,所以有feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))f(1)<0,满足零点存在定理,所以第三次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4))),故C不符合题意;对于D,第二次应计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),而不是计算feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))),故D不符合题意.故选AB.
10.若关于x的一元二次方程(x-2)(x-3)=m有实数根x1,x2,且x1<x2,则下列结论正确的是( )
A.当m=0时,x1=2,x2=3
B.m>-eq \f(1,4)
C.当m>0时,2<x1<x2<3
D.二次函数y=(x-x1)(x-x2)+m的零点为2和3
解析:对于A,易知当m=0时,(x-2)(x-3)=0的根为2,3,故A正确;对于B,设y=(x-2)(x-3),则y=x2-5x+6=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(5,2)))eq \s\up12(2)-eq \f(1,4)≥-eq \f(1,4),因为y=(x-2)(x-3)的图象与直线y=m有两个交点,所以m>-eq \f(1,4),故B正确;对于C,当m>0时,因为y=(x-2)(x-3)-m的图象由y=(x-2)(x-3)的图象向下平移m个单位长度得到,所以x1<2<3<x2,故C错误;对于D,由(x-2)(x-3)=m展开,得x2-5x+6-m=0,由根与系数的关系,得x1+x2=5,x1x2=6-m,代入y=(x-x1)(x-x2)+m,得y=(x-x1)(x-x2)+m=(x-2)(x-3)-m+m=(x-2)(x-3),所以二次函数y=(x-x1)(x-x2)+m的零点为2和3,故D正确.故选ABD.
11.(2025·贵州毕节模拟)函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-x2+2x,x≥0,,x2+2x,x<0,))g(x)=af(x)+b,下列关于函数g(x)的叙述正确的是( )
A.∃b∈R,使得g(x)的图象关于原点对称
B.若a=-1,-1<b<0,则方程g(x)=0有大于2的实根
C.若0<a≤1,b=1,则方程g(x)=0至少有两个实根
D.若a≥1,b<1,则方程g(x)=0有三个实根
解析:由f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-x2+2x,x≥0,,x2+2x,x<0,))可得f(x)为奇函数,图象如图所示.对于A,当b=0时,g(x)=af(x)为奇函数,故∃b∈R,使得g(x)的图象关于原点对称,故A正确;对于B,若a=-1,-1<b<0,则g(x)=-f(x)+b,由g(x)=0,可得f(x)=b,由图象,知y=f(x)的图象与直线y=b有三个交点,存在交点的横坐标大于2,所以方程g(x)=0有大于2的实根,故B正确;对于C,若0<a≤1,b=1,则由y=f(x)图象上每个点的横坐标不变,纵坐标变为原来的a倍可得y=af(x)的图象,由g(x)=0,可得af(x)=-1,由图象,知y=af(x)的图象与直线y=-1至多有两个交点,所以方程g(x)=0至多有两个实根,故C错误;对于D,当a=1,b=-3时,由g(x)=0,可得f(x)=3,由图象可知,y=f(x)的图象与直线y=3只有一个交点,故方程g(x)=0只有一个实根,故D错误.故选AB.
解析:由对数函数的性质,可得f(x)为增函数,又函数f(x)在区间(2,3)上有且仅有一个零点,所以f(2)f(3)<0,即a(a+1)<0,解得-1<a<0,所以实数a的取值范围是(-1,0).
13.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|3x-1|+1,x>0,,-x2-2x,x≤0,))若函数y=f(x)-kx-1有m个零点,函数y=f(x)-eq \f(1,k)x-1有n个零点,且m+n=7,则非零实数k的取值范围是_______________.
解析:由题意可得,f(x)的图象与直线y=kx+1和y=eq \f(1,k)x+1共有7个交点,因为f(x)的图象如图所示,所以非零实数k应满足:①eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0<k<3,,\f(1,k)≥3,))解得0<k≤eq \f(1,3);或②eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0<\f(1,k)<3,,k≥3,))解得k≥3.综上所述,非零实数k的取值范围是eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,3)))∪[3,+∞).
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,3)))∪[3,+∞)
14.已知定义在R上的奇函数y=f(x)满足f(1+x)=f(1-x),当-1≤x<0时,f(x)=x2,则方程f(x)+eq \f(1,2)=0在[-2,6]内的所有根之和为______.
解析:因为f(1+x)=f(1-x),所以y=f(x)的图象关于直线x=1对称,又函数y=f(x)在R上为奇函数,且当-1≤x<0时,f(x)=x2,由此画出f(x)在区间[-2,6]上的图象如图所示.因为f(x)+eq \f(1,2)=0,即f(x)=-eq \f(1,2),由图可知,y=-eq \f(1,2)与f(x)的图象有4个交点,其中2个关于直线x=1对称,2个关于直线x=5对称,所以方程f(x)+eq \f(1,2)=0在[-2,6]内的所有根之和为2×1+2×5=12.
15.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,x),x<0,,ln x,x>0,))则方程f(f(x))+3=0的解的个数为( )
A.3
B.4
C.5
D.6
解析:已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,x),x<0,,ln x,x>0,))∴令f(x)=-3,则当x>0时,ln x=-3,解得x=eq \f(1,e3);当x<0时,x+eq \f(1,x)=-3,解得x=eq \f(-3±\r(5),2).∵f(f(x))+3=0,即f(f(x))=-3,则f(x)=eq \f(1,e3)或f(x)=eq \f(-3±\r(5),2).由f(x)=eq \f(1,e3),得ln x=eq \f(1,e3),此方程只有一个根,∵当x<0时,f(x)=x+eq \f(1,x)≤-2,当且仅当x=-1时,等号成立,∴f(x)=eq \f(-3+\r(5),2)仅在x>0时有一个根,f(x)=eq \f(-3-\r(5),2)在x<0时有两个根,在x>0时有一个根.综上,方程f(f(x))+3=0的解的个数为5.故选C.
16.(多选)(2025·山东青岛高三期末)已知函数f(x)=12(\f(1,2))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|logx|,0<x<4,,4cos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)x-\f(π,3))),4≤x≤14,))
若方程f(x)=m有四个不等的实根x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,则下列结论正确的是( )
A.0<m<2
B.x1x2=eq \f(1,2)
C.x3x4∈(48,55)
D.x1x3∈(1,5)
解析:对于A,当0<x<1时,logeq \s\do12(\f(1,2))x>0,则f(x)=logeq \s\do12(\f(1,2))x,易得f(x)在(0,1)上单调递减,且f(x)>f(1)=0,当1≤x<4时,logeq \s\do12(\f(1,2))x≤0,则f(x)=-logeq \s\do12(\f(1,2))x,易得f(x)在[1,4)上单调递增,且f(1)≤f(x)<f(4),即0≤f(x)<2,当4≤x≤14时,f(x)=4coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)x-\f(π,3)))=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)x+\f(π,6))),则由f(x)=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)x+\f(π,6))),x∈[4,14]的图象,可知f(x)在[4,8)上单调递减,在[8,14]上单调递增,且f(4)=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3)+\f(π,6)))=2,f(5)=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,6)+\f(π,6)))=0,f(8)=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4π,3)+\f(π,6)))=-4,f(11)=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(11π,6)+\f(π,6)))=0,f(14)=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7π,3)+\f(π,6)))=4,
从而利用对数函数与正弦函数的性质,画出f(x)的图象,如图所示,因为方程f(x)=m有四个不等实根,所以f(x)与y=m的图象有四个交点,所以0<m<2,故A正确;对于B,结合A项分析可得logeq \s\do12(\f(1,2))x1=-logeq \s\do12(\f(1,2))x2,所以logeq \s\do12(\f(1,2))(x1x2)=0,则x1x2=1,故B错误;对于C,D,由正弦函数的性质并结合图象可知(x3,m)与(x4,m)关于直线x=8对称,所以x3+x4=16,又当0<x<1时,f(x)=logeq \s\do12(\f(1,2))x,令f(x)=2,得x=eq \f(1,4),所以eq \f(1,4)<x1<1,4<x3<5,所以x1x3∈(1,5),x3x4=x3(16-x3)=-xeq \o\al(2,3)+16x3=-(x3-8)2+64,因为x3∈(4,5),所以x3x4∈(48,55),故C,D正确.故选ACD.
17.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(log2(x+1),x>3,,\f(1,3)|x+3|,-9≤x≤3,))若x1<x2,x1<x3,且f(x1)=f(x2),f(x1)
+f(x3)=4,则eq \f(x3,x1+x2)的取值范围是__________.
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(5,2),-\f(1,2)))
解析:对于f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(log2(x+1),x>3,,\f(1,3)|x+3|,-9≤x≤3,))当x>3时,f(x)>2;当-9≤x≤3时,0≤f(x)≤2,并且其图象关于直线x=-3对称,故函数f(x)的图象如图所示, 如果x1>3,则f(x1)=f(x2)不成立,所以x1∈[-9,3],x2∈[-9,3],并且有x1+x2=-6,0<f(x1)≤2.当x2≠x3时,由f(x1)+f(x3)=4可知,2<f(x3)<4,所以2<log2(x3+1)<4,3<x3<15.所以eq \f(x3,x1+x2)=-eq \f(1,6)x3∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,2),-\f(1,2))).当x2=x3时,由f(x1)+f(x3)=4可得x3=x2=3,则x1=-6-x2=-9,eq \f(x3,x1+x2)=-eq \f(1,2).综上所述,eq \f(x3,x1+x2)的取值范围是eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(5,2),-\f(1,2))).
18.(2025·河南郑州模拟)已知函数f(x)的定义域为R,f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,且∀x∈R,都有f(x)-f(2-x)=0.当x∈(0,1]时,f(x)=ln x+2x-1,则函数f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(9,2)))上有______个零点.
解析:∵f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,∴函数f(x)是定义域为R的奇函数,∴f(-x)=-f(x),且f(0)=0,又f(x)-f(2-x)=0,即f(x)=f(2-x),∴函数f(x)的图象关于直线x=1对称,且f(2+x)=f(-x)=-f(x),∴f(4+x)=-f(2+x)=f(x),∴4是函数f(x)的一个周期,∴f(0)=f(2)=f(4)=0.∵当x∈(0,1]时,
f′(x)=eq \f(1,x)+2>0,∴f(x)在(0,1]上单调递增,且feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=ln eq \f(1,2)+1-1=-ln 2<0,f(1)=ln 1+2-1=1>0,∴函数f(x)在区间(0,1)上仅有1个零点,且零点在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))上,由对称性,知函数f(x)在区间(1,2)上有且仅有1个零点,∵f(x)是定义域为R的奇函数且4是它的一个周期,∴f(4-x)+f(x)=0,∴函数f(x)的图象关于点(2,0)中心对称,∴函数f(x)在区间(2,4)上有且仅有2个零点,∵函数f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))上没有零点,∴函数f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4,\f(9,2)))上没有零点,结合f(2)=f(4)=0,得函数f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(9,2)))上有6个零点.
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