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微练(十九)
函数的零点与方程的解
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一、单项选择题
1.关于函数f(x)=(ln x)2-2ln x,下列说法正确的是( )
A.函数f(x)有2个零点
B.函数f(x)有4个零点
C.e是函数f(x)的一个零点
D.2e是函数f(x)的一个零点
令f(x)=(ln x)2-2ln x=(ln x-2)ln x=0,得ln x=0或ln x=2,即x=1或x=e2,所以函数f(x)有2个零点,分别为1,e2.故选A.
2.(2025·云南昆明模拟)函数f(x)=x+1-logx的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
由题易知f(x)在定义域(0,+∞)上单调递增,f=+1-log=-<0,f=+1-log=-log=log22-log23=log2<0,f=+1-log=>0,所以函数f(x)=x+1-logx的零点所在的区间为,故选C.
3.已知函数f(x)=x-e-x的部分函数值如表所示,那么函数f(x)的零点的一个近似值(精确度为0.1)为( )
x
1
0.5
0.75
0.625
0.562 5
f(x)
0.632 1
-0.106 5
0.277 6
0.089 7
-0.007
A.0.55 B.0.57 C.0.65 D.0.7
易知f(x)在[0,1]上单调递增,由表格得f(0.562 5)f(0.625)<0,且|0.625-0.562 5|=0.062 5<0.1,所以函数零点在(0.562 5,0.625)内,所以根据选项可知,函数f(x)的零点的一个近似值为0.57.故选B.
4.已知函数f(x)=81ln x-x-3-80的零点位于区间(k,k+1)内,则整数k=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
因为函数y=81ln x与y=-x-3-80在(0,+∞)上均单调递增,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.因为f(2)=81ln 2-83<0,且f(3)=81ln 3-81>0,所以f(2)·f(3)<0,所以函数f(x)的零点位于区间(2,3)内,故k=2.故选B.
5.已知函数f(x)=2x+x,g(x)=log2x+x,h(x)=2sin x+x的零点分别为a,b,c,则a,b,c的大小顺序为( )
A.a>b>c B.b>a>c C.c>a>b D.b>c>a
由h(x)=2sin x+x=0得x=0,所以c=0,由
f(x)=0得2x=-x,由g(x)=0得log2x=-x.如图,
在同一平面直角坐标系中画出y=2x,y=log2x,y=
-x的图象,由图象知a<0,b>0,所以a<c<b.故选D.
6.已知函数y=f(x)是定义在R上的偶函数,且f(x+1)=f(x-1),当x∈[0,1]时,f(x)=2x-1,则函数g(x)=f(x)-lg x的零点个数为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
由已知可得,f(x+2)=f(x),所以f(x)
是周期为2的周期函数.又函数y=f(x)是
定义在R上的偶函数,当x∈[0,1]时,f(x)
=2x-1,根据已知,作出函数y=f(x)的图象,以及y=lg x的图象,如图,因为lg 10=1,lg 8<lg 9<1,由图象可知,y=f(x)与y=lg x共有9个交点,所以函数g(x)=f(x)-lg x的零点个数为9.故选D.
7.已知函数f(x)=函数g(x)=mx,若函数y=f(x)-2g(x)恰有三个零点,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
根据题意,画出函数f(x)=
的图象,如图所示.
因为函数y=f(x)-2g(x)恰有三个零点,
所以f(x)=2g(x)有三个不等实根,即f(x)的
图象与y=2g(x)=2mx的图象有三个不同
的交点,由图象可知,当直线y=2mx的斜
率在kOA,kOB之间时,有三个交点,即
kOA<2m<kOB,因为kOA=-,kOB=1,所以
-<2m<1,解得-<m<.故选A.
二、多项选择题
8.设函数f(x)=则以下结论正确的为( )
A.f(x)为R上的增函数
B.f(x)有唯一零点x0,且1<x0<2
C.若f(m)=5,则m=33
D.f(x)的值域为R
作出f(x)的图象如图所示.由图可知A错误;
对于B,由图象可知,f(x)有唯一零点x0,f(x)在
(-∞,2]上单调递增,且f(1)<0,f(2)>0,B正
确;对于C,当x≤2时,2x-3≤1,故log2(m-1)
=5,解得m=33,C正确;对于D,f(x)的值域为(0,+∞)∪(-3,1],即(-3,+∞),D错误.故选BC.
9.已知函数f(x)=-log2x,若0<a<b<1,且满足f(a)f(b)f(c)<0,则下列说法正确的是( )
A.f(x)有且只有一个零点
B.f(x)的零点在(1,2)内
C.f(x)的零点不可能在(a,b)内
D.f(x)的零点可能在(c,+∞)内
函数f(x)=-log2x的定义域为(0,+∞),因为函数y=在(0,+∞)上单调递减,y=log2x在(0,+∞)上单调递增,所以函数f(x)=-log2x在(0,+∞)上单调递减.又f(1)=1-log21=1>0,f(2)=-log22=-<0,所以f(x)有且只有一个零点,且零点在区间(1,2)内,A正确,B正确;因为0<a<b<1,所以f(x)的零点不可能在(a,b)内,C正确;因为函数f(x)=-log2x在(0,+∞)上单调递减,又f(1)>0,0<a<b<1,所以f(a)>f(b)>f(1)>0,
又f(a)f(b)f(c)<0,所以f(c)<0,所以当x>c时,f(x)<0,所以f(x)的零点不可能在(c,+∞)内,D错误.故选ABC.
三、填空题
10.已知f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=x2-4x,则方程f(x)=x-2解的个数为________.
因为当x<0时,-x>0,所以f(-x)=(-x)2+4x.因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以-f(x)=f(-x)=x2+4x.所以f(x)=-x2-4x.所以f(x)=所以g(x)=f(x)-x+2=
如图所示,y=g(x)有
3个零点,所以方程f(x)=x-2解的个数为3.
3
11.已知函数f(x)=logax+x-b(a>0,且a≠1).当2<a<3<b<4时,函数f(x)的零点x0∈(n,n+1),n∈N*,则n=________.
对于函数y=logax,当x=2时,可得y<1,
当x=3时,可得y>1,如图,在同一坐标系中
画出函数y=logax,y=-x+b的图象,判断两
个函数图象的交点的横坐标在(2,3)内,所以函数
f(x)的零点x0∈(2,3),即n=2.
2
12.已知函数f(x)=-sin x-1,x∈[-4π,0)∪(0,4π],则函数f(x)的所有零点之和为________.
因为函数f(x)=-sin x-1=-sin x,所以f(x)的对称中心是(0,0),令f(x)=0,得=sin x,在同一平面直
角坐标系中作出函数y=,y=sin x的
图象,如图所示,由图象知,两个函数图象有8个交点,即函数f(x)有8个零点,由对称性可知,零点之和为0.
0
四、解答题
13.(2025·天水模拟)已知函数f(x)=log2(2+x)-log2(2-x).
(1)判断f(x)的奇偶性;
f(x)为奇函数,理由如下:由题意得解得-2<x<2,即函数f(x)的定义域为(-2,2),故定义域关于原点对称.又f(-x)=log2(2-x)-log2(2+x)=-f(x),故f(x)为奇函数.
(2)若关于x的方程f(x)=log2(a+x)有两个不同的实数根,求实数a的取值范围.
由f(x)=log2(a+x),得log2(2+x)-log2(2-x)=
log2(a+x),所以=a+x,所以a=-x=
-x=+(2-x)-3,故方程f(x)=
log2(a+x)有两个不同的实数根可转化为方程a=+(2-x)-3在区间(-2,2)上有两个不同的实数根,即函数y=a与y=+(2-x)-3在区间
(-2,2)上的图象有两个交点,设t=2-x,x∈(-2,2),则y=+t-3,t∈(0,4).作出函数y=+t-3,t∈(0,4)的图象,如图所示.当1<a<2时,函数y=a与y=+t-3,t∈(0,4)的图象有两个交点,即关于x的方程f(x)=log2(a+x)有两个不同的实数根,故实数a的取值范围是(1,2).
14.(多选题)已知函数f(x)=若存在x1<x2<x3,使得f(x1)=f(x2)=f(x3)=m,则下列结论正确的有( )
A.实数m的取值范围为(1,2]
B.1≤x3<e
C.x1+x2=-2
D.x1x2的最大值为1
画出f(x)和y=m的图象,如图所示.A项,要满足题意,则直线y=m与曲线y=f(x)有三个不同的交点,所以m∈(1,2],A正确;B、C项,由题意可知,x1<x2≤0,x3∈(1,e]且点(x1,0),(x2,0)关于直线x=-1对称,所以x1+x2=-2,B错误,C正确;D项,
-x1-x2=2≥2=2,所
以x1x2≤1,当且仅当x1=x2=-1时等号
成立,但x1≠-1,x2≠-1,所以等号取不
到,所以x1x2<1,D错误;故选AC.
15.(多选题)已知函数f(x)=关于x的方程f2(x)+(2t-1)f(x)+1-t=0有6个不等实数根,则实数t的取值可能为( )
A.- B.-1 C. D.
作出函数f(x)的图象如图所示,所以函数f(x)的图象与函数y=c(c∈R)的图象最多三个交点,且f(x)=c有3个实数根时,-1<c<3,所以f2(x)+(2t-1)f(x)+1-t=0有6个不等实数根等价于一元二次方程x2+(2t-1)x+
1-t=0在(-1,3)上有2个不同的实数根,所以解得-<t<-或<t<1,即t的取值范围为∪.故选BC.
16.已知x1满足3x+ex=3,x2满足3x-e2-x=3,则x1+x2=________.
由3x+ex=3,即ex+3x-3=0,由3x-e2-x=3,即e2-x+3(2-x)-3=0,设f(x)=ex+3x-3,由y=ex,y=3x-3在R上均为单调递增函数,则f(x)在R上单调递增.f(0)=e0-3<0,f(1)=e>0,f(2)=e2+2×3-3=e2+3>0,所以存在唯一x0∈(0,1),使得f(x0)=0,由x1满足3x+ex=3,x2满足3x-e2-x=3,即x1满足ex+3x-3=0,x2满足e2-x+3(2-x)-3=0,即x1,2-x2满足f(x1)=0,f(2-x2)=0,由存在唯一x0,使得f(x0)=0,所以x1=2-x2,即x1+x2=2.
2
$$