内容正文:
核心素养测评 (时间:45分钟 分值:70分)
十四 函数的零点与方程的解、二分法
基础保分练
一、单选题
1.(5分)函数y=4x-2x+1的零点为x=( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
【解析】选C.令4x-2x+1=0,整理得2x(2x-2)=0,解得x=1,
所以函数y=4x-2x+1的零点为x=1.
2.(5分)函数f(x)=x-5+3x的零点所在的区间为( )
A.(1,2) B.(2,3)
C.(3,4) D.(4,5)
【解析】选A.因为y=x-5和y=3x在R上单调递增,所以f(x)=x-5+3x在R上是增函数,且其图象是连续不断的一条曲线,又f(1)=1-5+31=-1<0,f(2)=2-5+32=6>0,故函数f(x)=x-5+3x的零点所在的区间为(1,2).
3.(5分)函数f(x)=2x|log 0.5x|-1的零点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选B.由2x|log 0.5x|-1=0得|log 0.5x|=()x,作出y=|log 0.5x|和y=()x的图象,如图所示,则两个函数图象有2个交点,故函数f(x)=2x|log 0.5x|-1有2个零点.
【加练备选】
已知函数f(x)=则函数y=f(x)+3x的零点个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【解析】选C.令f(x)+3x=0,
则
或
解得x=0或x=-1,所以函数y=f(x)+3x的零点个数是2.
4.(5分)若f(x)=x+2x+a的零点所在的区间为(-2,1),则实数a的取值范围为( )
A. (-2,) B. (-3,)
C. (-1,-) D. (0,)
【解析】选B.因为f(x)=x+2x+a在R上单调递增,且零点所在的区间为(-2,1),所以只需f(-2)f(1)<0,即(a-2+)(a+1+2)<0,解得-3<a<.
5.(5分)(2024·沈阳调研)若函数f(x)=a+x+lg x(1<x<10)有零点,则a的取值范围为( )
A.(-10,-1) B.(1,10)
C.(1,11) D.(-11,-1)
【解析】选D.因为函数y=x+a,y=lg x均在(1,10)上单调递增,所以f(x)=a+x+lg x在(1,10)上单调递增.若函数f(x)=a+x+lg x(1<x<10)有零点,则解得-11<a<-1.
6.(5分)已知函数f(x)=恰有2个零点,则a的取值范围是( )
A.(2,+∞) B.[2,+∞)
C.(-∞,2) D.(-∞,2]
【解析】选C.当x≥1时,f(x)的零点为x=1,则x<1必有一个零点,y=2x-a为一次函数,单调递增,故需2-a>0,即a<2.
7.(5分)已知函数f(x)=ex+x,g(x)=ln x+x,h(x)=ln x-1的零点依次为a,b,c,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.c<a<b D.b<a<c
【解析】选A.因为ea=-a,所以a<0;因为ln b=-b,且b>0,所以0<b<1;因为ln c=1,所以c=e>1,综上,a<b<c.
8.(5分)(一题多法)设函数f(x)=x-ln x,则函数y=f(x)( )
A.在区间(,1),(1,e)内均有零点
B.在区间(,1),(1,e)内均无零点
C.在区间(,1)内有零点,在区间(1,e)内无零点
D.在区间(,1)内无零点,在区间(1,e)内有零点
【解析】选D.法一(图象法):令f(x)=0,得x=ln x.作出函数y=x和y=ln x的图象,如图,显然y=f(x)在(,1)内无零点,在(1,e)内有零点.
法二(函数零点存在定理法):当x∈(,e)时,函数图象是连续的,且f'(x)=-=<0,所以函数f(x)在(,e)上单调递减.又f()=+1>0,f(1)=>0,f(e)=e-1<0,所以函数在区间(,1)内无零点,在区间(1,e)内有零点.
二、多选题
9.(5分)下列函数在区间(-1,3)内存在唯一零点的是( )
A.f(x)=x2-2x-8 B.f(x)=-2
C.f(x)=-1 D.f(x)=1-ln (x+2)
【解析】选BCD.对于A,因为x2-2x-8=0的解为x=-2,x=4,
所以f(x)在区间(-1,3)内没有零点,故A错误;
对于B,因为f(x)=-2在[-1,+∞)上为增函数,且f(-1)=-2<0,f(3)=8-2=6>0,即f(-1)f(3)<0,
所以f(x)在区间(-1,3)内存在唯一零点,故B正确;
对于C,因为f(x)=-1在R上为增函数,且f(-1)=-<0,f(3)=3>0,即f(-1)f(3)<0,所以f(x)在区间(-1,3)内存在唯一零点,故C正确;
对于D,因为f(x)=1-ln (x+2)在(-2,+∞)上为减函数,
且f(-1)=1>0,f(3)=1-ln 5<0,
即f(-1)f(3)<0,所以f(x)在区间(-1,3)内存在唯一零点,故D正确.
10.(5分)已知函数f(x)=|2x-2|+b的两个零点分别为x1,x2(x1>x2),则下列结论正确的是( )
A.1<x1<2 B.x1+x2<1
C.x1+x2<2 D.x1<1
【解析】选AC.函数f(x)=|2x-2|+b有两个零点,即y=|2x-2|的图象与直线y=-b有两个交点,交点的横坐标就是x1,x2(x1>x2),在同一平面直角坐标系中画出y=|2x-2|与y=-b的图象,如图所示,可知1<x1<2,-2+-2=0,即4=+>2=2,所以<4,所以x1+x2<2.
三、填空题
11.(5分)若函数f(x)=x3+ax2+bx+c是奇函数,且有三个不同的零点,写出一个符合条件的函数:f(x)=________.
【解析】f(x)=x3+ax2+bx+c为奇函数,故a=c=0,f(x)=x3+bx=x(x2+b)有三个不同零点,所以b<0,所以f(x)=x3-x满足题意.
答案:x3-x(答案不唯一)
12.(5分)若x1是方程xex=1的解,x2是方程xln x=1的解,则x1x2=________.
【解析】x1,x2分别是函数y=ex,y=ln x与函数y=的图象的交点A,B的横坐标,所以A(x1,),B(x2,)两点关于y=x对称,则x1=,因此x1x2=1.
答案:1
创新提分练
13.(5分)(多选题)已知实数x1,x2为函数f(x)= ()x-|log2(x-1)|的两个零点,则下列结论正确的是( )
A.(x1-2)(x2-2)∈(-∞,0)
B.(x1-1)(x2-1)∈(0,1)
C.(x1-1)(x2-1)=1
D.(x1-1)(x2-1)∈(1,+∞)
【解析】选AB.令f(x)=0,则()x=|log 2(x-1)|,分别作出y=()x与y=|log 2(x-1)|的图象,如图所示.
由图不妨设1<x1<2<x2,所以(x1-2)(x2-2)∈(-∞,0)成立,故A正确;由于log 2[(x1-1)(x2-1)]=log 2(x1-1)+log 2(x2-1)=+()<0,所以0<(x1-1)(x2-1)<1,故B正确,C,D错误.
14.(5分)(多选题)在数学中,布劳威尔不动点定理可应用到有限维空间,是构成一般不动点定理的基石.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,下列函数是“不动点”函数的是( )
A.f(x)=2x+x
B.f(x)=x2-x-3
C.f(x)=+1
D.f(x)=|log 2x|-1
【解析】选BCD.选项A,若f(x0)=x0,则=0,该方程无解,故该函数不是“不动点”函数;
选项B,若f(x0)=x0,则-2x0-3=0,
解得x0=3或x0=-1,故该函数是“不动点”函数;
选项C,若f(x0)=x0,则+1=x0,
可得-3x0+1=0,且x0≥1,
解得x0=,故该函数是“不动点”函数;
选项D,若f(x0)=x0,则|log 2x0|-1=x0,
即|log 2x0|=x0+1,
作出y=|log 2x|与y=x+1的函数图象,如图,
由图可知,方程|log 2x|=x+1有实数根,即存在x0,
使|log 2x0|-1=x0,故该函数是“不动点”函数.
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