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专题06 函数零点的综合应用
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题型一 判断函数零点所在区间(共5小题)
1.(24-25高一上·云南·期末)设函数,则函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由,求解可得结论.
【详解】令,可得,所以.
故选:A.
2.(24-25高一上·山东潍坊·期末)函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】确定函数的单调性,再结合零点存在性定理判断即可.
【详解】函数在R上都单调递增,则函数在R上单调递增,
而,
则,由零点存在性定理得函数的零点所在的区间为.
故选:C
3.(24-25高一上·江苏连云港·期末)函数的零点所在区间是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据零点存在性定理判断即可.
【详解】函数的定义域为,且函数在单调递增,
当时,,,,
,,
所以,所以函数在必有一个零点.
故选:D
4.(24-25高一上·天津和平·期末)已知函数,则该函数的零点所在区间是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据函数的单调性及零点存在性定理可求解.
【详解】由可得:函数定义域为,且在上单调递增.
因为函数在上单调递减,
所以
因为,
所以由零点的存在性定理可得:该函数的零点所在区间是.
故选:C.
5.(24-25高一上·江苏·期末)函数的零点所在的一个区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先判断函数的单调性,然后根据零点存在性定理判断.
【详解】函数定义域为,函数在单调递减,
由,;;
,又,所以;
,又,所以;
.
所以,所以函数的零点所在的一个区间为.
故选:B
题型二 根据零点所在区间求参数(共7小题)
6.(24-25高一上·江苏·期末)函数,则“”是“函数在上存在零点”的( )
A.充分不必要条件 B.充分必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【分析】首先得出“函数在上存在零点”的充要条件是的取值范围是,进一步结合必要不充分条件的定义即可得解.
【详解】设方程即方程在上存在零点,
令,显然在上单调递减,
而,所以的值域为,
所以函数在上存在零点当且仅当的取值范围是,
所以“”是“函数在上存在零点”的必要不充分条件.
故选:C.
7.(24-25高一上·河南开封·期末)已知是函数的零点,且,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分析函数的单调性,结合零点存在定理可得出结果.
【详解】因为函数、在上均为增函数,故函数在为增函数,
因为,,,则,
由零点存在定理可得,又因为,,故.
故选:B.
8.(24-25高一上·天津和平·期末)方程的一个根所在的区间为,则的值为( )
A.3 B.2 C.1 D.0
【答案】C
【分析】令,利用零点存在定理求解.
【详解】令,定义域为,且连续,
又,
所以方程的一个实根必在,
所以,
故选:C
9.(24-25高一上·江苏宿迁·期末)函数的零点在区间内,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由零点存在定理求解.
【详解】易知在上是增函数,
它的零点在区间上,
则,解得,
故选:C.
10.(23-24高一上·天津·期末)若存在,使得函数在区间上有零点,则实数a的取值范围为 .
【答案】
【分析】由题意可得存在,使得函数在区间上有零点,分情况讨论,若不是函数的零点则转化为在的值域与有交集,然后分,和三种情况求的值域,然后由值域与有交集可求得a的取值范围.
【详解】存在,使得函数在区间上有零点,
若为函数的零点,则,
若不是函数的零点,则,由,
得,则在的值域与有交集,
①若,则由对勾函数的性质可知在上递增,在上递增,
所以其值域为,此时无交集,舍去;
②若,则由对勾函数的性质可知在和上递减,在和上递增,
所以其值域为,则,故;
③若,则在和上递减,
所以其值域为,则,故.
综上.
故答案为:
11.(24-25高一上·天津河北·期末)函数在区间内恰有一个零点,则实数a的取值范围为 .
【答案】
【分析】分类讨论和两种情况,再利用判别式和零点存在性定理列不等式求解即可.
【详解】由题意有:当时,,令得满足题意,
当时,解得,当 时,令得满足题意,
当时,得,只需即可,则,解得,
当时,解得,所以,令得,满足题意,
当时,解得,所以,令解得,满足题意,
综上所述有:.
故答案为:.
12.(24-25高一上·上海·期末)设实数、满足方程有实数根,泽的最小值为 .
【答案】
【分析】分析可得,设,可得,令,其中,则方程有绝对值大于或等于的实数解,利用二次函数的零点分布可得出关于、的不等式(组),结合二次函数的基本性质可求得..的最小值.
【详解】显然不满足方程,所以,,
在方程两边同时除以可得,
令,则,
当时,则,当且仅当时,等号成立,
当时,则,当且仅当时,等号成立,
所以,,
则方程可化为,
设,其中,
所以方程有绝对值大于或等于的实数解,所以,可得,①
由可得,由,
可得,
由绝对值三角不等式可得,②
由①②可知,只需讨论的情形:
当时,令,易验证①②均满足,此时;
当时,条件②变为,化简可得,满足条件①,
此时,所以,,
当且仅当,时,取最小值.
题型三 零点存在性定理的应用(共4小题)
13.(25-26高一上·新疆喀什·期末)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.在区间内无零点
B.在区间内有且仅有1个零点
C.的所有零点之和为
D.在上有且仅有2个零点
【答案】B
【分析】根据零点存在性定理及函数单调性求解判断各选项即可.
【详解】对于A,由,
则,由零点存在性定理,在内有零点,故A错误;
对于B,计算,则,
由零点存在性定理,在内有零点,
任取,则,
因为,,
故,即,所以在内单调递减,
因此在区间内有且仅有1个零点,故B正确;
对于CD,由AB知,,,且,
且函数最多只有3个零点,
由零点存在性定理可知,函数有3个零点,不妨设为,故D错误,
则,
则,故零点之和为0,故C错误.
故选:B
14.(25-26高一上·贵州·期末)方程的解所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出,,,,的函数值,再根据零点存在定理判断即可.
【详解】和都是上的增函数.
故是上的增函数.
,,
,,
则,所以A错误.
,所以B错误.
,所以C正确.
,所以D错误.
故选:C.
15.(24-25高一上·浙江杭州·期末)已知实数是函数的一个零点,实数满足,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】变形得到,在上的单调递减,结合零点存在性定理得到,从而得到或,故,其他不正确.
【详解】,
其为上的单调递减函数,
其中,,
故只有一个零点,
又,,
又,所以,
或,
若,则,
若,则,
故,D正确,C错误;或,AB错误.
故选:D
16.(24-25高一下·河北保定·期末)已知函数的最小正周期为.
(1)求实数的值;
(2)设函数,,证明:有且只有一个零点,且.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)由三角函数周期计算公式求解即可;
(2)由题可得,由单调性,正负情况结合零点存在性定理可得零点情况,然后由单调性可完成证明.
【详解】(1)的最小正周期为,
,;
(2)由(1)可得,定义域为,
①当时,函数在上单调递增,
因为,,
所以,根据零点存在定理,使得,
故在上有且只有一个零点;
②当时,因为单调递增,单调递减,
,,所以,
所以在上不存在零点;
③当时,因为单调递增,,因为
所以,所以在上不存在零点;
综上:有且只有一个零点,且,
因为,所以,
所以,
在上单调递减,,所以.
题型四 二分法求函数的零点(共8小题)
17.(24-25高一上·安徽铜陵·期末)某同学用二分法求函数的零点时,用计算器算得部分函数值如下表所示:
则该函数零点的近似值(精确度为0.1)可以是( )
A.1.2 B.1.21 C.1.27 D.1.32
【答案】C
【分析】观察数据,由零点存在性定理得到区间内存在零点,得到答案.
【详解】,,
由零点存在性定理得,区间内存在零点,
由于,,
故该函数零点的近似值(精确度为0.1)可以是1.27,其他选项不正确.
故选:C
18.(24-25高一上·广东茂名·期末)“函数满足”是“函数在区间上有零点”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】D
【分析】运用充分条件,必要条件概念,结合零点存在性定理判断即可.
【详解】若函数满足,
根据零点存在定理,如果函数在区间上的图象是连续不断的一条曲线,
并且有,那么函数在区间内有零点.
但是这里并没有说明函数在区间上的图象是连续不断的,
比如函数,当,时,,
但在上没有零点.
所以“函数满足”不能推出“函数在区间上有零点”,充分性不成立.
若函数在区间上有零点,比如函数在区间上有零点,此时.
这说明“函数在区间上有零点”不能推出“函数满足”,必要性不成立.
“函数满足”是“函数在区间上有零点”的既不充分也不必要条件.
故选:D.
19.(25-26高一上·安徽·期末)设, 用二分法求方程在区间内近似解的过程中, 计算得到则方程的根落在区间 内
【答案】
【分析】根据零点存在性定理,结合题设条件即可得解.
【详解】因为,可得方程的根落在区间内.
故答案为:.
20.(25-26高一上·安徽·期末)在用二分法求方程在上的近似解时,构造函数,依次计算得,则该近似解所在的区间是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】应用二分法及零点存在定理即可判断.
【详解】根据,
则由二分法可得近似解所在的区间为.
故选:C.
21.(24-25高一上·安徽宣城·期末)已知函数,利用二分法求的零点的近似值,若零点的初值区间为,精确度为,则可以是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据条件,计算出,再由零点存在定理和二分法求近似值的方法,即可求解.
【详解】因为,则,,
又,,
由零点存在定理知零点属于区间,且,满足精确度,所以可以是,
故选:C.
22.(24-25高一上·江苏南京·期末)用二分法研究函数的零点时,第一次经过计算得,,则第二次应计算的函数值是 .
【答案】
【分析】根据零点的存在性定理,以及二分法的计算方法,得到第二次计算,即可的得到答案.
【详解】由函数的零点时,第一次经过计算得,,
即,可得零点,
根据二分法,第二次计算.
故答案为:
23.(24-25高一上·江西吉安·期末)已知函数,用二分法求的零点近似值,零点所在大致区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据二分法的定义和计算方法求解即可.
【详解】由函数的解析式可得函数的定义域为,且函数单调递增,
因为,
,
,,
结合函数零点存在定理可知函数的零点位于的区间为,
故选:B
24.(24-25高一上·上海·期末)已知函数的表达式为,用二分法计算此函数在区间上零点的近似值,第一次计算、的值,第二次计算的值,第三次计算的值,则= .
【答案】
【分析】根据二分法,计算函数值的正负即可作答.
【详解】由于,,
故,故零点位于
因此,
故答案为:
题型五 求函数零点的个数(共6小题)
25.(25-26高一上·黑龙江哈尔滨·期中)函数的零点个数为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
【答案】B
【分析】利用函数单调性,运用赋值法结合零点存在定理判断已知函数的零点个数.
【详解】在上单调递增,在上单调递增,
函数在上单调递增,则在上至多一个零点,
又,,
根据零点存在定理知函数在区间内存在零点,
函数在上的零点个数为1,故B正确.
故选:B.
26.(24-25高一上·江苏无锡·期末)不等式在区间上的整数解的个数是( )
A.674 B.676 C.1348 D.1349
【答案】B
【分析】整理可得,结合正弦型函数的周期性分析求解即可.
【详解】因为,所以,
可得,所以,所以,
因为的最小正周期为,
又,,,
可知满足在内的整数解为1,2,即一个最小正周期内有2个整数解,
又,则不等式在内有2个整数解,
在内有个整数解.
所以不等式在区间上的整数解的个数是.
故选:B.
27.(多选)(24-25高一上·广东阳江·期末)已知函数则( )
A., B.函数只有2个零点
C.直线与的图象有3个交点 D.,
【答案】ABD
【分析】对于A项,求出函数的值域即可判断;对于BCD项,作出的图象即可依次判断.
【详解】对于A:当时,,当时,,
所以成立,即选项A正确;
作出的图象(如图所示),
由图象,得与的图象关于轴对称,且与有交点,
即,,即选项D正确;
对于C:由图象,得直线与的图象只有2个交点,
即选项C错误;
对于B:的零点个数等于
的图象与的图象的交点个数,由图可知,的图与的图象的交点个数为2,即选项B正确.
故选:ABD
28.(多选)(24-25高一上·江苏南通·期末)已知是定义在R上的奇函数,且当时,,则( )
A.当时, B.在上单调递增
C.的值域为 D.有2个零点
【答案】BCD
【分析】根据给定条件,利用奇函数的定义求出的解析式,再逐项判断即得.
【详解】定义在R上的奇函数,,当时,,
对于A,当时,,则,A错误;
对于B,当时,,则在上单调递增,B正确;
对于C,当时,的取值集合为;;
当时,的取值集合为,因此的值域为,C正确;
对于D,由,得,
当时,,解得;
当时,;
当时,,解得,因此有2个零点,D正确.
故选:BCD
29.(25-26高一上·北京·期中)若定义在R上的函数满足,且当时,,已知函数,则函数在区间内的零点个数为( )
A.10 B.11 C.12 D.13
【答案】B
【分析】根据函数的解析式及性质,分别作出与的图象,根据图象交点个数,即可得答案.
【详解】因为,所以的周期为2,
当时,单调递增,
当时,单调递减,
当时,单调递增,
令,则,
即求与在上交点个数,
作出与图象,如图所示
所以与图象在上有11个交点,
则函数在区间内的零点个数为11.
故选:B
30.(24-25高一下·贵州六盘水·期末)已知函数,,则函数的零点个数为 .
【答案】3
【分析】分,和讨论,结合零点存在性定理和函数单调性判断零点个数.
【详解】当时,,所以0是的零点,
当时,,
因为均在上单调递增,所以在上单调递增,
又,,则,
所以在上有且仅有1个零点,
当时,,易知在上单调递减,
又,则,
所以在上有且仅有1个零点,
综上,的零点个数为3.
故答案为:3.
题型六 根据函数零点个数求参数(共4小题)
31.(多选)(24-25高一上·江苏扬州·期末)已知函数,若函数恰有2个零点,则实数可以是( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】AD
【分析】根据二次函数、幂函数、对数函数的图象特点画出函数,结合数形结合思想进行求解即可.
【详解】当时,单调递增,且的值域为;
当时,单调递增,所以,即值域为;
当,,当时,取得最大值2,故值域为且,画出函数图象如图所示:
要想有两个零点,
则的图象与直线有两个交点,则或或,
所以AD正确.
故选:AD.
32.(24-25高一上·福建莆田·期末)已知函数有且只有一个零点,则实数的值为 .
【答案】
【分析】设,,求得函数的对称轴方程为,
根据题意,得到,即可求解.
【详解】设,,
可得,所以关于对称,
又,
所以关于对称,
所以函数的对称轴方程为,
要使得函数有且仅有一个零点,则需满足,即,
解得,所以实数的值为.
故答案为:.
33.(25-26高一上·广东·期末)若函数有三个不同的零点,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】求导可得的单调性,由题意得,求解即可.
【详解】因为,所以,
当时,;当时,;
所以函数的单调递增区间为,,单调递减区间为,
又时,,又时,,
要使函数有3个零点,则,解得,
所以实数的取值范围是.
故答案为:.
34.(25-26高一上·湖南长沙·期末)若,若存在实数使得在上有三个实数解,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】对的取值和区间的相对位置进行分类讨论,数形结合,即可求得结果.
【详解】当时,由的图象知,在上最多有两个实数解,不满足题意;
当时,由的图象可知,不存在实数使得在上有三个实数解,不满足题意;
若,如下图,均可找到实数,使得在上有三个实数解,
所以实数的取值范围是.
故选:
题型七 二次函数零点的分布(共6小题)
35.(25-26高一上·江苏泰州·期中)方程 的两根都大于 1 的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】令,由题意得,解出的范围,再逐一验证即得.
【详解】令,其图象对称轴为,
由方程 的两根都大于 1,等价于,
即,解得即
对于A:因是的真子集,故是方程 的两根都大于 1 的充分不必要条件,故A正确;
对于B:由上分析知,是方程 的两根都大于 1 的充要条件,故B错误;
对于C:因,若取,故不是方程 的两根都大于 1 的充分条件,故C错误;
对于D:因,若取,故不是方程 的两根都大于 1 的充分条件,故D错误.
故选:A.
36.(25-26高一上·甘肃白银·期中)已知二次函数在区间上有且只有一个零点,则实数的取值范围为 .
【答案】.
【分析】首先判断二次函数的根是否为两个异根,再根据零点存在定理使,最后解不等式即可求解.
【详解】若,即,
则此时的解为;
若,即或,
因为函数在区间上有且只有一个零点,
所以,即,解得.
综上,实数的取值范围是.
37.(25-26高一上·安徽·期末)若关于的方程的一根比2小且另一根比2大,则a的取值范围是 .
【答案】
【分析】记,根据零点的分布列不等式求解即可.
【详解】记,
由题意,整理为,解得.
即a的取值范围是.
故答案为:
38.已知方程的两根都大于2,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】分析函数的图象特征,列出不等式组求解即可.
【详解】根据题意,二次函数的图象与轴的两个交点都在点(2,0)的右侧,
如图.
根据图象可得,解得.
故答案为:.
39.(多选)(24-25高一上·河南漯河·期末)若一元二次方程有正实数根,则实数可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】根据题意,可得,求出答案.
【详解】因为方程对应的函数为,开口向上,对称轴为,
所以方程有正实数根,则,即,解得.
故选:ACD.
40.(24-25高一上·浙江杭州·期末)已知函数.
(1)若,求函数的单调区间;
(2)若函数在区间上单调递增,求实数的取值范围;
(3)若函数在区间上有且仅存一个零点,求实数的取值范围.
【答案】(1)单调增区间为,单调减区间为
(2)
(3)
【分析】(1)确定二次函数对称轴即可求解;
(2)由,,三种情况分类讨论即可;
(3)通过或,结合判别式及零点存在性定理求解;
【详解】(1)由条件可得,对称轴为:,由开口向上,
所以函数的单调增区间为,单调减区间为;
(2),
当时,,显然在区间上单调递增,符合;
当时,对称轴为:,且开口向上,
若函数在区间上单调递增,需满足:,
解得:,
当时,对称轴为:,且开口向下,
若函数在区间上单调递增,需满足:,
解得:,
综上若函数在区间上单调递增,实数的取值范围;
(3)若函数在区间上有且仅存一个零点,
当时,由,解得:,符合;
当,对于,若,即时,方程有一根,符合,
若,① ,因为对称轴为:,又,
若函数在区间上有且仅存一个零点,
需满足:,即,故:;
② ,对称轴为:,,
若函数在区间上有且仅存一个零点,
需满足:,且,即且,解得:;
综上实数的取值范围是
题型八 数形结合思想判断函数零点的大小(共6小题)
41.(24-25高一下·广东揭阳·期末)已知函数的零点分别为,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据题意分别作出函数及的图象,即可求解.
【详解】在同一平面直角坐标系中分别作出函数及的图象,如图所示.
由图象可知.故B正确.
故选:B.
42.(24-25高一上·江苏南通·期末)已知函数的零点分别是,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由得,分别计算,由零点存在性定理得的范围,从而比较的大小关系.
【详解】令得,因为,所以即;
,因为,所以,所以,
又在R上单调递减,由零点存在性定理得;
,因为,所以,所以,
又函数在上单调递减,由零点存在性定理得,
所以,
故选:A.
43.(24-25高一上·江西宜春·期末)已知函数的零点分别是,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】将问题转换成,,与交点的横坐标即可判断;
【详解】令,
得,
则为函数与交点的横坐标,
为函数与交点的横坐标,
为函数与交点的横坐标,
在同一直角坐标系中,分别作出和的图象,
如图所示,由图可知,.
故选:C.
44.(24-25高一上·重庆长寿·期末)已知函数的零点分别为,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】将函数的零点问题转化成两个函数图象的交点问题,三个函数的零点均可看成对应函数与图象交点的横坐标,根据函数图象可以得到的大小关系.
【详解】
的零点可以看成函数与图象交点的横坐标,根据函数图象可知,
同理的零点可以看成函数与图象交点的横坐标,根据函数图象可知,
的零点可以看成函数与图象交点的横坐标,可得,
因此,
故选:D.
45.(24-25高一上·浙江衢州·期末)已知函数,,的零点分别为,,,则,,的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先判断单调性,结合零点存在定理可得答案.
【详解】易知三个函数均为增函数,又,所以;
,所以,所以.
故选:B
46..(24-25高一上·云南昆明·期末)已知函数的零点分别为,则大小顺序为 .(按由小到大排列)
【答案】
【分析】根据零点的定义,令,,,据此分别讨论的大致范围,进而得到答案.
【详解】由题意,令,即,得,
由,即,得,则,得,
由,即,得,
所以.
故答案为:.
题型九 求函数零点的和(共5小题)
47.(23-24高一下·云南昭通·期末)函数的所有零点之和为( )
A.8 B.7 C.5 D.4
【答案】B
【分析】根据给定条件,求出函数的零点即可.
【详解】当时,,解得;当时,,解得,
所以函数的零点和为7.
故选:B
48.(24-25高一上·山东济南·期末)函数所有零点之和为 .
【答案】2
【分析】分析函数的对称性和单调性,再求出所有零点和.
【详解】函数的定义域为R,,
函数的图象关于直线,当时,,
令,任取,
,
由,得,则,,
因此函数在上单调递增,而函数在上单调递增,
则函数在上单调递增,,
于是函数在上有唯一零点,由对称性知,函数在上有唯一零点,
所以函数所有零点之和为2.
故答案为:2
49.(24-25高一上·江苏苏州·期末)已知函数,函数满足,若函数恰有2025个零点,则所有零点之和为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分析函数、的性质,确定函数的对称中心,再利用此性质求得答案.
【详解】由,得函数的定义域为R,
又,即函数是奇函数,
函数的图象关于点对称,则函数的图象关于点对称,
由,得函数的图象关于点对称,
因此函数的图象关于点对称,由函数恰有2025个零点,
得函数有一个零点为,其余零点关于对称,
所以所有零点之和为.
故选:A
50.(24-25高一下·云南玉溪·期末)已知函数.
(1)求;
(2)证明:函数的图象关于点对称;
(3)当时,求函数的所有零点的和.
【答案】(1);
(2)证明见解析;
(3).
【分析】(1)将自变量代入求函数值即可;
(2)由解析式可得,即可证结论;
(3)应用方程法,结合给定区间求函数的零点,进而求和即可得.
【详解】(1)已知函数,则.
(2)由,
所以函数的图象关于点对称.
(3)令,即,
所以或,,解得或,
因为,则,,,,.
51.(24-25高一上·四川泸州·期末)设函数的周期为.
(1)求函数的单调递增区间;
(2)当时,求方程的所有根的和.
【答案】(1)单调递增区间为
(2)
【分析】(1)根据周期公式求出,即,再根据正弦函数单调区间求法求单调区间;
(2),则,根据,求得或,分别在,,研究根的情况,得到答案.
【详解】(1)因为函数的周期为,
所以周期,解得,即函数;
由正弦函数的单调性,可令,
解得,,即的单调递增区间为;
(2)由,可得或,
因为,可得,
当时,,设方程的解为,,
则,可得;
当时,,则,可得,
综上所述:方程的所有根的和为.
题型十 嵌套函数(单函数)的零点问题(共6小题)
52.已知函数若关于的方程有4个不相等的实数根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】画出函数图象,设,要使关于的方程恰有4个不相等的实数根,等价为方程有两个不同的根,且,列式求解即可.
【详解】∵,
当时, 在上为减函数,且,
当时,在上为增函数,且,
当时,在上为增函数,且,
作出函数的图象如图所示:
设,
当时,方程有1个解,
当时,方程有2个解,
当时,方程有3个解,
当时,方程有2个解,
当时,方程有1个解,
当时,方程有0个解,
方程等价为,解得,
要使关于的方程恰有4个不相等的实数根,方程有1个解,
所以时,方程有3个解,所以,即得.
故选:A.
53.(24-25高二下·河北沧州·期末)已知函数,若关于x的方程有7个不相等的实数根,则实数a的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】应用一元二次方程解得或,再结合分段函数图象应用7个不相等的实数根得出不等式计算即可求解.
【详解】由可得,
故或,画出函数的图象,如图所示,
要使方程共有7个不相等的实数根,
因为与有3个交点,所以与有4个交点,
所以,即.
故选:D.
54.(24-25高一上·江苏·期末)已知函数若关于x的方程恰有5个不同的实根,则实数m的取值范围是 .
【答案】
【分析】令,即得,解得或,作出函数的图像,利用数形结合即可求解.
【详解】令,则有,即,所以或,
作出函数的图像:
当时,与有两个不同的交点,
即只需与有3个不同的交点即可,
由图可知:,所以,
故答案为:.
55.(24-25高一上·浙江杭州·期末)已知,若函数恰有3个不同的零点,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】令,结合图形分析得到答案.
【详解】解:令,
当时,令,则,即,
解得:,不符题意,舍去;
当时,令,则或,
即或,
由图象可知,有两解,则有一个解,
则只需,解得:,
综上,实数的取值范围为.
故答案为:.
56.(24-25高一上江苏宿迁·期末)已知函数f(x)=x2+2x+a(a<0),若函数y=f(f(x))有三个零点,则a= .
【答案】
【分析】令,由,可得,再根据有三个零点,结合的图象得到,解方程得到的值.
【详解】解:令,由可知,,
∵,有三个零点,
∴有三解,
由图象的图象,可知有两个解,有一个解,则,
∴.
故答案为:.
57.(24-25高一上·四川泸州·期末)已知函数,若关于x的方程有六个相异的实数根,则实数a的取值范围是 .
【答案】
【分析】作出函数的图象,令,分析可知关于的方程在内有两个不同实数根,根据二次方程根的分布可得出关于实数的不等式组,解之即可.
【详解】画出函数的图象如下图所示,
令,则方程可化为.
由图可知:当时,与有个交点,
关于x的方程有六个相异的实数根,
则方程在内有两个不同实数根,所以,
解得,因此,实数的取值范围为.
故答案为:.
题型十一 嵌套函数(与二次函数)的零点问题(共2小题)
58.已知函数,,其中均为实数.若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】画出的图象,令,根据函数图象可得有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,数形结合得到,此时两个整数根分别为2和,数形结合得到三个整数根中,必有一个小于2,只有满足要求,故,求出五个整数根分别为,,1,2,4,即可得到答案.
【详解】令,则,
根据的图象可知,要满足题意必须有两个不等实根,
且有两个整数根,有三个整数根,
结合图象,当与相切时满足要求,
在上单调递减,在上单调递增,
故当时,取得最小值,最小值为,故,
又,,其在定义域内单调递减,令,解得,
故时,有两个整数根,分别为2和,
由图象可知,的三个整数根中,必有一个小于2,显然只有满足要求,
此时,故,令,解得另一个根为4,
又,解得,
故五个整数根分别为,,1,2,4,
所以最大整数解和最小整数解之积为.
故选:A.
59.(24-25高二下·黑龙江大庆·期末)已知函数,,若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积等于 .
【答案】
【分析】画出的图象,令,根据函数图象可得有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,数形结合得到,此时两个整数根分别为2和-16,数形结合三个整数根中,必有一个小于2,只有满足要求,故,求出五个整数根分别为,得到答案.
【详解】画出的图象,如下:
令,则,
根据的图象可知,要满足题意必须有两个不等实根,
且有两个整数根,有三个整数根,
结合图象,当与相切时满足要求,
根据对勾函数性质得,在上单调递减,在上单调递增,
故当时,取得最小值,最小值为,故,
又,其在定义域内单调递减,
令,解得,
故时,有两个整数根,分别为2和-16,
由图象可知,三个整数根中,必有一个小于2,
显然只有满足要求,此时,故,
令,解得另一个根为4,
又,解得,
故五个整数根分别为,
所以最大整数解和最小整数解之积为.
故答案为:
题型十二 函数的零点在解答题中的应用(共9小题)
60.(24-25高一上·上海杨浦·期末)定义在R上且图像连续不断的函数,若存在实数使得任意实数x都成立,我们称是R上“m相依函数”.下列关于“m相依函数”的描述正确的是( )
A.存在唯一的常值函数是“m相依函数” B.是“m相依函数”
C.“2025相依函数”至少有一个零点 D.“相依函数”至少有一个零点
【答案】C
【分析】对于A,根据题中条件进行验证即可;对于B,根据定义得到关于的方程组,解出即可判断;对于C,利用赋值法结合零点存在性定理即可判断;对于D,代入分析即可.
【详解】对于A,设,则,
当,满足,则是“相依函数”,不唯一,故A错误;
对于B,当时,对任意都成立,
化为,
则有,无解,则不是“相依函数”,故B错误;
对于C,若,
令,则,
当时,有实根,
当时,,
根据零点存在性定理知,在区间上必有实根,
所以“2025相依函数”至少有一个零点,故C正确;
对于D,,
当,,
若,则,
不能判定方程在内有根,
根据实数的任意性,不能确定在上有无零点,故D错误,
故选:C.
61.(23-24高一上·广东深圳·期末)已知,
(1)若方程有两个不等的实数根,比较与1的大小.
(2)若关于的方程有且只有一个实根,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据函数图像与解析式,得到,即可比较与1的大小.
(2)对分类讨论,分别求出满足关于的方程有且只有一个实根时的取值,即可求出的取值范围.
【详解】(1)
由题意得,
所以,
因为,所以,
所以.
(2)若关于的方程有且只有一个实根,
即,且,有且只有一个实根,
若,则,符合;
若,则,
在时只有一个根,
对称轴为,而,
所以符合,
当时,若在时只有一个根,
令,其对称轴为,
时,,
若即,则在单调增,
而,所以不满足在时只有一个根,
若,即时,
在单调递减,在单调递增,
因为,,,且即,
所以在时不可能只有一个根,
综上:.
62.(24-25高一上·北京丰台·期末)设函数,其中.
(1)当时,求在区间上的最大值和最小值:
(2)若在区间上不单调,求的取值范围;
(3)若在区间内存在零点,求的取值范围.
【答案】(1)最小值为3,最大值为7.
(2)
(3).
【分析】(1)根据二次函数的性质得出最值;
(2)根据函数不单调列不等式计算求参;
(3)解法1:分及两种情况分类讨论求零点或结合零点存在定理计算范围;解法2:先计算对称轴为,再分,及,结合零点存在定理计算求解.
【详解】(1)当时,,
所以的对称轴为,
所以在区间上的最小值为,最大值为.
(2)由已知,得的对称轴为.
因为在区间上不单调,
所以.
由,解得,
故的取值范围是
(3)解法1:由已知,得.
1)当即,或时,
由,得,此时的零点为3,不符合题意:
由,得,此时的零点为,符合题意.
2)当即,或时,
①若,此时的对称轴
且
所以在区间内存在零点,符合题意
②若,此时的对称轴,
所以在区间内单调递减.
又因为,
所以在区间内存在零点只需满足,
解得.
综上,的取值范围是.
解法2:由已知,得的对称轴为,
1)当即时,,
此时在区间内有零点为,符合题意.
2)当即时,,
此时在区间内无零点,不符合题意,
3)当即,且时,
由在区间内存在零点,则有以下两种情况:
①,解得,或
②解得.
综上,的取值范围是.
63.(25-26高一上·吉林·期末)已知定义域为的函数和,其中是奇函数,是偶函数,且.
(1)求函数和的解析式;
(2)若,求范围;
(3)若关于的方程有实根,求正实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)构造函数方程,利用奇偶性可解得结果;
(2)可化为可解得结果;
(3)转化为有实根,令,则转化为即有正根,令设,则,则转化为有大于的实根,讨论,根据对勾函数的单调性可得结果.
【详解】(1)因为是奇函数,是偶函数,
所以,,
则,解得.
(2)不等式可化为,即,
所以,则,得,
所以不等式的解集为.
(3)关于x的方程有实根,即有实根,
所以有实根,
令,则有正根,
所以有正根,
因为,
设,则,,
当时,,
当且时,,
所以或,且,
所以或,
综上所述:.
64.(24-25高一上·贵州黔西·期末)对于函数,若存在,使得,则称为“不动点”函数,称为的一个不动点.
(1)若函数,试判断函数是否为“不动点”函数,并说明理由;
(2)若函数在区间上有且仅有两个不动点,求实数a的取值范围.
【答案】(1)是,理由见解析;
(2)
【分析】(1)根据“不动点”函数的定义,转化为函数的零点问题,结合零点存在性定理可得答案;
(2)根据题意转化为两个函数公共点的个数问题,利用换元法结合二次函数知识可得答案.
【详解】(1)函数是“不动点”函数,理由如下:
设,若是“不动点”函数,则存在零点,
易知为减函数,,
所以存在,使得,即是“不动点”函数.
(2)由题意在区间上有两个解,
即有两解,在区间上直线与有两个公共点;
令,则,,
,
所以当时,函数在区间上有且仅有两个不动点,所以实数a的取值范围是.
65.(24-25高一下·河北保定·期末)已知函数的最小正周期为.
(1)求实数的值;
(2)设函数,,证明:有且只有一个零点,且.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)由三角函数周期计算公式求解即可;
(2)由题可得,由单调性,正负情况结合零点存在性定理可得零点情况,然后由单调性可完成证明.
【详解】(1)的最小正周期为,
,;
(2)由(1)可得,定义域为,
①当时,函数在上单调递增,
因为,,
所以,根据零点存在定理,使得,
故在上有且只有一个零点;
②当时,因为单调递增,单调递减,
,,所以,
所以在上不存在零点;
③当时,因为单调递增,,因为
所以,所以在上不存在零点;
综上:有且只有一个零点,且,
因为,所以,
所以,
在上单调递减,,所以.
66.(24-25高一上·安徽芜湖·期末)已知函数.
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若当时,关于的方程有且仅有一个实数解,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)直接根据对数函数性质解不等式即可;
(2)问题转化为方程有且仅有一个属于的实数解,再求出在有一解时的范围,然后解相应的不等式即可得.
【详解】(1)因为,所以原不等式可化为,
所以,解得,
所以实数的取值范围为.
(2)若当时,关于的方程有且仅有一个实数解,
则方程有且仅有一个实数解,
所以有且仅有一个属于的实数解.
因为函数在区间上单调递减,在区间上单调递增,且,,
当趋向于0时,趋向于,
所以或,解得或或,
所以实数的取值范围是.
67.(24-25高一上·广东深圳·期末)对于函数,若存在,使得,则称是的一个不动点.已知函数.
(1)证明:的定义域为;
(2)若在上仅有一个不动点,求实数a的取值范围;
(3)若在区间上有两个不动点,求实数a的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2).
(3)
【分析】(1)根据对数函数的概念可得,整理得,结合指数函数的图象与性质即可证明;
(2)由新定义知有一个解,利用换元法可得方程有一个解,分类讨论的取值情况即可求解;
(3)由新定义,方程在上有两个解,设,则,解之即可求解.
【详解】(1)由题意知,,即,
整理得,又,
所以对于恒成立,
故的定义域为R.
(2)因为在R.上仅有一个不动点,
即方程有且仅有一个解,
将等式变形为,
令,则方程变形为,
整理得①,
令,则在上单调递增,所以.
方程①可化为,
当时,,即,整理得,由解得;
当时,方程有一个根,则,解得,
此时,解得,即,整理得,由解得.
综上,.
(3)在上有两个不动点,
由(2)知,当时,,则,
所以方程在上有两个解,
设,则,即,
解得,即实数的取值范围为.
68.(24-25高一上·广东梅州·期末)已知函数(),且,其中为奇函数,为偶函数.
(1)求在上的最值;
(2)求和的解析式;
(3)若函数在上存在零点,求实数的取值范围.
【答案】(1)最小值为,最大值为4
(2),
(3)
【分析】(1)先利用二次函数求解内层函数的最值,然后再利用指数函数的单调性求出外层的最值,即可得解.
(2)结合函数的奇偶性,利用方程组法求解析式.
(3)依题意,,利用换元法将原问题转化为在存在零点,然后利用二次函数根的分布列不等式求解即可.
【详解】(1)依题意,,
的图象是开口向上,
以为对称轴的抛物线,则当时,取得最小值,
又函数单调递增,从而的最小值为,当时,取得最大值2,
从而的最大值为,即4.
(2)因为 ①,
以代入,可得,
因为为奇函数,有:,
为偶函数,有:,
于是有 ②,
联立①和②,解得:,.
(3)依题意,
.
当,由在上单调递增可知,,
要使在上存在零点,
即要在存在零点,
又是开口向下的抛物线且,
则需或,解得,
所以满足题意的实数的取值范围为.
$专题06 函数零点的综合应用
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题型一 判断函数零点所在区间(共5小题)
1.(24-25高一上·云南·期末)设函数,则函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
2.(24-25高一上·山东潍坊·期末)函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
3.(24-25高一上·江苏连云港·期末)函数的零点所在区间是( )
A. B. C. D.
4.(24-25高一上·天津和平·期末)已知函数,则该函数的零点所在区间是( )
A. B.
C. D.
5.(24-25高一上·江苏·期末)函数的零点所在的一个区间为( )
A. B. C. D.
题型二 根据零点所在区间求参数(共7小题)
6.(24-25高一上·江苏·期末)函数,则“”是“函数在上存在零点”的( )
A.充分不必要条件 B.充分必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
7.(24-25高一上·河南开封·期末)已知是函数的零点,且,,则( )
A. B. C. D.
8.(24-25高一上·天津和平·期末)方程的一个根所在的区间为,则的值为( )
A.3 B.2 C.1 D.0
9.(24-25高一上·江苏宿迁·期末)函数的零点在区间内,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
10.(23-24高一上·天津·期末)若存在,使得函数在区间上有零点,则实数a的取值范围为 .
11.(24-25高一上·天津河北·期末)函数在区间内恰有一个零点,则实数a的取值范围为 .
12.(24-25高一上·上海·期末)设实数、满足方程有实数根,泽的最小值为 .
题型三 零点存在性定理的应用(共4小题)
13.(25-26高一上·新疆喀什·期末)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.在区间内无零点
B.在区间内有且仅有1个零点
C.的所有零点之和为
D.在上有且仅有2个零点
14.(25-26高一上·贵州·期末)方程的解所在的区间为( )
A. B. C. D.
15.(24-25高一上·浙江杭州·期末)已知实数是函数的一个零点,实数满足,且,则( )
A. B. C. D.
16.(24-25高一下·河北保定·期末)已知函数的最小正周期为.
(1)求实数的值;
(2)设函数,,证明:有且只有一个零点,且.
题型四 二分法求函数的零点(共8小题)
17.(24-25高一上·安徽铜陵·期末)某同学用二分法求函数的零点时,用计算器算得部分函数值如下表所示:
则该函数零点的近似值(精确度为0.1)可以是( )
A.1.2 B.1.21 C.1.27 D.1.32
18.(24-25高一上·广东茂名·期末)“函数满足”是“函数在区间上有零点”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
19.(25-26高一上·安徽·期末)设, 用二分法求方程在区间内近似解的过程中, 计算得到则方程的根落在区间 内
20.(25-26高一上·安徽·期末)在用二分法求方程在上的近似解时,构造函数,依次计算得,则该近似解所在的区间是( )
A. B. C. D.
21.(24-25高一上·安徽宣城·期末)已知函数,利用二分法求的零点的近似值,若零点的初值区间为,精确度为,则可以是( )
A. B. C. D.
22.(24-25高一上·江苏南京·期末)用二分法研究函数的零点时,第一次经过计算得,,则第二次应计算的函数值是 .
23.(24-25高一上·江西吉安·期末)已知函数,用二分法求的零点近似值,零点所在大致区间为( )
A. B. C. D.
24.(24-25高一上·上海·期末)已知函数的表达式为,用二分法计算此函数在区间上零点的近似值,第一次计算、的值,第二次计算的值,第三次计算的值,则= .
题型五 求函数零点的个数(共6小题)
25.(25-26高一上·黑龙江哈尔滨·期中)函数的零点个数为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
26.(24-25高一上·江苏无锡·期末)不等式在区间上的整数解的个数是( )
A.674 B.676 C.1348 D.1349
27.(多选)(24-25高一上·广东阳江·期末)已知函数则( )
A., B.函数只有2个零点
C.直线与的图象有3个交点 D.,
28.(多选)(24-25高一上·江苏南通·期末)已知是定义在R上的奇函数,且当时,,则( )
A.当时, B.在上单调递增
C.的值域为 D.有2个零点
29.(25-26高一上·北京·期中)若定义在R上的函数满足,且当时,,已知函数,则函数在区间内的零点个数为( )
A.10 B.11 C.12 D.13
30.(24-25高一下·贵州六盘水·期末)已知函数,,则函数的零点个数为 .
题型六 根据函数零点个数求参数(共4小题)
31.(多选)(24-25高一上·江苏扬州·期末)已知函数,若函数恰有2个零点,则实数可以是( )
A. B.0 C.1 D.2
32.(24-25高一上·福建莆田·期末)已知函数有且只有一个零点,则实数的值为 .
33.(25-26高一上·广东·期末)若函数有三个不同的零点,则实数的取值范围是 .
34.(25-26高一上·湖南长沙·期末)若,若存在实数使得在上有三个实数解,则实数的取值范围是 .
题型七 二次函数零点的分布(共6小题)
35.(25-26高一上·江苏泰州·期中)方程 的两根都大于 1 的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
36.(25-26高一上·甘肃白银·期中)已知二次函数在区间上有且只有一个零点,则实数的取值范围为 .
37.(25-26高一上·安徽·期末)若关于的方程的一根比2小且另一根比2大,则a的取值范围是 .
38.已知方程的两根都大于2,则实数的取值范围是 .
39.(多选)(24-25高一上·河南漯河·期末)若一元二次方程有正实数根,则实数可以是( )
A. B.
C. D.
40.(24-25高一上·浙江杭州·期末)已知函数.
(1)若,求函数的单调区间;
(2)若函数在区间上单调递增,求实数的取值范围;
(3)若函数在区间上有且仅存一个零点,求实数的取值范围.
题型八 数形结合思想判断函数零点的大小(共6小题)
41.(24-25高一下·广东揭阳·期末)已知函数的零点分别为,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
42.(24-25高一上·江苏南通·期末)已知函数的零点分别是,则( )
A. B. C. D.
43.(24-25高一上·江西宜春·期末)已知函数的零点分别是,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
44.(24-25高一上·重庆长寿·期末)已知函数的零点分别为,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
45.(24-25高一上·浙江衢州·期末)已知函数,,的零点分别为,,,则,,的大小顺序为( )
A. B. C. D.
46..(24-25高一上·云南昆明·期末)已知函数的零点分别为,则大小顺序为 .(按由小到大排列)
题型九 求函数零点的和(共5小题)
47.(23-24高一下·云南昭通·期末)函数的所有零点之和为( )
A.8 B.7 C.5 D.4
48.(24-25高一上·山东济南·期末)函数所有零点之和为 .
49.(24-25高一上·江苏苏州·期末)已知函数,函数满足,若函数恰有2025个零点,则所有零点之和为( )
A. B. C. D.
50.(24-25高一下·云南玉溪·期末)已知函数.
(1)求;
(2)证明:函数的图象关于点对称;
(3)当时,求函数的所有零点的和.
51.(24-25高一上·四川泸州·期末)设函数的周期为.
(1)求函数的单调递增区间;
(2)当时,求方程的所有根的和.
题型十 嵌套函数(单函数)的零点问题(共6小题)
52.已知函数若关于的方程有4个不相等的实数根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
53.(24-25高二下·河北沧州·期末)已知函数,若关于x的方程有7个不相等的实数根,则实数a的取值范围是( ).
A. B. C. D.
54.(24-25高一上·江苏·期末)已知函数若关于x的方程恰有5个不同的实根,则实数m的取值范围是 .
55.(24-25高一上·浙江杭州·期末)已知,若函数恰有3个不同的零点,则实数的取值范围是 .
56.(24-25高一上江苏宿迁·期末)已知函数f(x)=x2+2x+a(a<0),若函数y=f(f(x))有三个零点,则a= .
57.(24-25高一上·四川泸州·期末)已知函数,若关于x的方程有六个相异的实数根,则实数a的取值范围是 .
题型十一 嵌套函数(与二次函数)的零点问题(共2小题)
58.已知函数,,其中均为实数.若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积为( )
A. B. C. D.
59.(24-25高二下·黑龙江大庆·期末)已知函数,,若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积等于 .
题型十二 函数的零点在解答题中的应用(共9小题)
60.(24-25高一上·上海杨浦·期末)定义在R上且图像连续不断的函数,若存在实数使得任意实数x都成立,我们称是R上“m相依函数”.下列关于“m相依函数”的描述正确的是( )
A.存在唯一的常值函数是“m相依函数” B.是“m相依函数”
C.“2025相依函数”至少有一个零点 D.“相依函数”至少有一个零点
61.(23-24高一上·广东深圳·期末)已知,
(1)若方程有两个不等的实数根,比较与1的大小.
(2)若关于的方程有且只有一个实根,求的取值范围.
62.(24-25高一上·北京丰台·期末)设函数,其中.
(1)当时,求在区间上的最大值和最小值:
(2)若在区间上不单调,求的取值范围;
(3)若在区间内存在零点,求的取值范围.
63.(25-26高一上·吉林·期末)已知定义域为的函数和,其中是奇函数,是偶函数,且.
(1)求函数和的解析式;
(2)若,求范围;
(3)若关于的方程有实根,求正实数的取值范围.
64.(24-25高一上·贵州黔西·期末)对于函数,若存在,使得,则称为“不动点”函数,称为的一个不动点.
(1)若函数,试判断函数是否为“不动点”函数,并说明理由;
(2)若函数在区间上有且仅有两个不动点,求实数a的取值范围.
65.(24-25高一下·河北保定·期末)已知函数的最小正周期为.
(1)求实数的值;
(2)设函数,,证明:有且只有一个零点,且.
66.(24-25高一上·安徽芜湖·期末)已知函数.
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若当时,关于的方程有且仅有一个实数解,求实数的取值范围.
67.(24-25高一上·广东深圳·期末)对于函数,若存在,使得,则称是的一个不动点.已知函数.
(1)证明:的定义域为;
(2)若在上仅有一个不动点,求实数a的取值范围;
(3)若在区间上有两个不动点,求实数a的取值范围.
68.(24-25高一上·广东梅州·期末)已知函数(),且,其中为奇函数,为偶函数.
(1)求在上的最值;
(2)求和的解析式;
(3)若函数在上存在零点,求实数的取值范围.
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