内容正文:
第二章
函数
第八讲 函数与方程
知识梳理·双基自测
名师讲坛·素养提升
考点突破·互动探究
提能训练 练案[13]
知识梳理 · 双基自测
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知 识 梳 理
知识点一 函数的零点
1.函数零点的定义
对于函数y=f(x)(x∈D),把使____________成立的实数x叫做函数y=f(x)(x∈D)的零点.
注:函数的零点不是点,是函数f(x)与x轴交点的横坐标,而不是y=f(x)与x轴的交点.
f(x)=0
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第二章 函数
2.几个等价关系
方程f(x)=0有实数根⇔函数y=f(x)的图象与________有交点⇔函数y=f(x)有________.
3.函数零点的判定(零点存在性定理)
如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有_________________,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在c∈(a,b),使得_____________,这个c也就是方程f(x)=0的根.
x轴
零点
f(a)f(b)<0
f(c)=0
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第二章 函数
知识点二 二分法
1.对于在区间[a,b]上连续不断且___________________的函数y=f(x),通过不断地把函数f(x)的零点所在的区间____________,使区间的两个端点逐步逼近________,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.
2.给定精确度ε,用二分法求函数f(x)零点近似值的步骤如下:
(1)确定区间[a,b],验证f(a)·f(b)<0,给定精确度ε;
(2)求区间(a,b)的中点c;
f(a)f(b)<0
一分为二
零点
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第二章 函数
(3)计算f(c)
①若f(c)=0,则c就是函数的零点;
②若f(a)·f(c)<0,则令b=c
(此时零点x0∈(a,c));
③若f(c)·f(b)<0,则令a=c
(此时零点x0∈(c,b)).
(4)判断是否达到精确度ε,即:若|a-b|<ε,则得到零点近似值a(或b);否则重复(2)(3)(4).
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第二章 函数
归 纳 拓 展
1.f(a)f(b)<0是连续函数y=f(x)在闭区间[a,b]上有零点的充分不必要条件.
2.若连续不断的函数f(x)在定义域上是单调函数,则f(x)至多有一个零点.
3.定义在R上的周期函数如果有零点,则必有无穷多个零点.
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第二章 函数
双 基 自 测
题组一 走出误区
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数的零点就是函数的图象与x轴的交点.( )
(2)函数y=f(x)的零点就是方程f(x)=0的实根.( )
(3)函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点(函数图象连续不断),则f(a)·f(b)<0.( )
(4)求函数零点的近似值都可以用二分法.( )
(5)函数y=2x-x2只有两个零点.( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
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第二章 函数
[解析] (1)函数的零点是函数图象与x轴交点的横坐标.
(2)函数y=f(x)的零点就是方程f(x)=0的实根.
(3)函数图象若没有穿过x轴,则f(a)·f(b)>0.
(4)函数y=x2求零点不可用二分法.
(5)y=x2与y=2x在y轴左侧一个交点,y轴右侧两个交点,如在x=2和x=4处都有交点.
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第二章 函数
题组二 走进教材
2.(必修1P155T1改编)下列函数中,不能用二分法求零点的是( )
A.y=2x B.y=(x-2)2
[答案] B
[解析] 对于B,y=(x-2)2有唯一零点x=2,但函数值在零点两侧同号,则不可用二分法求零点.
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第二章 函数
3.(必修1P155T2改编)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
[答案] B
[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.
x 1 2 3 4 5 6
y 126.1 15.15 -3.92 16.78 -45.6 -232.64
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第二章 函数
[答案] 3
[解析] 当x>0时,令f(x)=0,可得x=1;当x≤0时,令f(x)=0,可得x=-2或x=0,因此函数f(x)的零点个数为3.
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第二章 函数
题组三 走向考场
A.(0,0.3) B.(0.3,0.5)
C.(0.5,1) D.(1,2)
[答案] B
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第二章 函数
考点突破 · 互动探究
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函数的零点
考向1 确定函数零点所在区间——自主练透
A.(1,2) B.(2,e)
C.(e,3) D.(3,4)
[答案] B
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第二章 函数
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第二章 函数
2.(多选题)若a<b<c,则函数f(x)=(x-a)(x-b)+(x-b)(x-c)+(x-c)(x-a)的零点所在区间为( )
A.(-∞,a) B.(a,b)
C.(b,c) D.(c,+∞)
[答案] BC
[解析] 易知f(a)=(a-b)(a-c),f(b)=(b-c)(b-a),f(c)=(c-a)(c-b).又a<b<c,则f(a)>0,f(b)<0,f(c)>0,又该函数是二次函数,且图象开口向上,可知两个零点分别位于区间(a,b)和(b,c)内,故选BC.
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第二章 函数
名师点拨:确定函数零点所在区间的方法
1.解方程法:当对应方程f(x)=0易解时,可先解方程,然后再看求得的根是否落在给定区间上.
2.利用函数零点的存在性定理: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.
3.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.
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第二章 函数
考向2 函数零点个数的确定——师生共研
A.3 B.2
C.7 D.0
[答案] B
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第二章 函数
[解析] 解法一:(直接法)由f(x)=0得
解得x=-2或x=e.
因此函数f(x)共有2个零点.
解法二:(图象法)函数f(x)的图象如图所示,由图象知函数f(x)共有2个零点.
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第二章 函数
2.(2026·河南二模)已知函数f(x)是偶函数,对任意x∈R,均有f(x)=f(x+2),当x∈[0,1]时,f(x)=1-x,则函数g(x)=f(x)-log5(x+1)的零点有________个.
[答案] 4
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第二章 函数
[解析] 函数f(x)是偶函数,说明函数f(x)的图象关于y轴对称,f(x)=f(x+2)说明f(x)的周期是2,在同一平面直角坐标系中画出函数y=f(x)的图象与y=log5(x+1)的图象,如图所示:
如图所示,共有4个不同的交点,即g(x)=f(x)-log5(x+1)有4个零点.
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第二章 函数
名师点拨:函数零点个数的判定有下列几种方法
1.直接求零点:令f(x)=0,如果能求出解,那么有几个解就有几个零点.
2.零点存在性定理:利用该定理不仅要求函数在[a,b]上是连续的曲线,且f(a)·f(b)<0,还必须结合函数的图象和性质(如单调性)才能确定函数有多少个零点.
3.数形结合法:利用函数y=f(x)的图象与x轴的交点的个数,从而判定零点的个数,或转化为两个函数图象交点个数问题.画两个函数图象,看其交点的个数有几个,其中交点的横坐标有几个不同的值,就有几个不同的零点.
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第二章 函数
【变式训练】
1.函数f(x)=ex|ln x|-1的零点个数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
[答案] C
[解析] 由f(x)=0可得|ln x|=e-x,作出函数y=|ln x|与y=e-x的图象,如图所示,由图可知,函数y=|ln x|与y=e-x图象的交点个数为2,故函数f(x)的零点个数为2.
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第二章 函数
2.函数f(x)=sin 2x-cos x在[0,3π]上的零点个数为________.
[答案] 7
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第二章 函数
考向3 函数零点的应用——多维探究
角度1 与零点有关的比较大小
A.x1>x2>x3 B.x2>x1>x3
C.x1>x3>x2 D.x3>x2>x1
[答案] D
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第二章 函数
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第二章 函数
角度2 已知函数的零点或方程的根求参数
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第二章 函数
[答案] D
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第二章 函数
名师点拨:
1.比较零点大小常用方法
(1)确定零点取值范围,进而比较大小.
(2)数形结合法.
2.已知函数有零点(方程有根)求参数值常用的方法和思路
(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围.
(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: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.
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第二章 函数
【变式训练】
1.(角度1)(2026·安徽蚌埠月考)已知函数f(x)=3x+x,g(x)=log3x+x,h(x)=x3+x的零点依次为a,b,c,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.a>b>c D.c>a>b
[答案] B
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第二章 函数
解法二:(数形结合法)在同一坐标系中分别作出y=3x、y=log3x、y=-x的图象,结合图象及c=0可知a<c<b,故选B.
解法三:由概念知b>0,a<0,c=0,∴b最大,选B.
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第二章 函数
[答案] (-1,2]
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第二章 函数
令f(x)=0,即g(x)=m,所以问题转化为函数y=g(x)与y=m的图象有3个交点,在平面直角坐标系内,作出函数g(x)的图象如图所示,结合图象可知,当-1<m≤2时,函数g(x)与y=m的图象有3个交点,故实数m的取值范围为(-1,2].
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第二章 函数
由于函数f(x)=g(x)-m有3个零点,结合图象得0<m<1,即m∈(0,1).
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第二章 函数
[引申2]本题条件变为“若f(x)恰好有2个零点”,求实数m的取值范围.
[解析] 由例题知m=-1或m>2时,f(x)恰好有2个零点.即实数m的取值范围是{-1}∪(2,+∞).
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第二章 函数
二分法及其应用——自主练透
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
[答案] B
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第二章 函数
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第二章 函数
2.在用二分法求方程x3-2x-1=0的一个近似解时,现在已经将根锁定在区间(1,2)内,则下一步可判定该根所在的区间为__________.
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第二章 函数
A.2 B.3
C.4 D.5
[答案] C
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第二章 函数
名师点拨:
1.用二分法求函数零点的方法:定区间,找中点,中值计算两边看,同号去,异号算,零点落在异号间.周而复始怎么办?精确度上来判断.
2.利用二分法求近似解需注意的问题
(1)在第一步中:①区间长度尽量小;②f(a),f(b)的值比较容易计算且f(a)·f(b)<0.
(2)根据函数的零点与相应方程根的关系,求函数的零点与相应方程的根是等价的.
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第二章 函数
名师讲坛 · 素养提升
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一、嵌套函数的零点问题
函数的零点是命题的热点,常与函数的性质和相关问题交汇.对于嵌套函数的零点,通常先“换元解套”,设中间函数为t,通过换元将复合函数拆解为两个相对简单的函数,借助函数的图象、性质求解.
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第二章 函数
[答案] 5
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第二章 函数
A.2 B.3
C.4 D.5
[答案] D
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第二章 函数
由图象可知,直线t=t1与函数t=f(x)+1的图象有两个交点;直线t=0与函数t=f(x)+1的图象有两个交点;直线t=-2与函数t=f(x)+1的图象有且只有一个交点.综上,函数y=f[f(x)+1]的零点个数为5.
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第二章 函数
[答案] B
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第二章 函数
A.3 B.2
C.0 D.4
[答案] A
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第二章 函数
[解析] y=f[f(x)]-1=0,即f[f(x)]=1.
当f(x)≤0时,f(x)+1=1,即f(x)=0时,此时log2x=0,计算得出x=1,或者x+1=0,计算得出x=-1.
当f(x)>0时,log2f(x)=1,即f(x)=2时,若x+1=2,计算得出x=1(舍去),若log2x=2,计算得出x=4.综上所述,函数y=f[f(x)]-1的图象与x轴的交点个数为3.故选A.
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第二章 函数
A.5 B.4
C.3 D.6
[答案] D
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第二章 函数
二、函数零点的综合问题
A.8 B.7
C.6 D.5
[答案] A
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第二章 函数
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第二章 函数
名师点拨:
以函数图象、图象的变换方法及函数的零点等相关知识为基础,通过作图、想象,发现该问题的相关数学知识及其联系,快速解决该问题.
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[答案] A
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第二章 函数
提能训练 练案[13]
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A组基础巩固
一、单选题
1.(2026·湖北十堰模拟)函数f(x)=x+ln x-4的零点所在的区间是( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
[答案] C
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第二章 函数
[解析] 函数f(x)=x+ln x-4的定义域为(0,+∞),因为f(x)在(0,+∞)上连续且为增函数.且f(2)=-2+ln 2<0,f(3)=-1+ln 3>0,则f(2)·f(3)<0.由零点存在定理可知,函数f(x)=x+ln x-4的零点所在的区间是(2,3).故选C.
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第二章 函数
2.(2026·陕西西安部分学校联考)已知函数f(x)=ln x,则函数y=f[f(x)]的零点为( )
A.1 B.0
[答案] C
[解析] 由f(x)=ln x可得f[f(x)]=ln(ln x),由f[f(x)]=0可得,ln x=1,解得x=e.故选C.
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第二章 函数
A.5 B.4
C.3 D.2
[答案] D
[解析] 当x≤0时,x2-1=0,解得x=-1;当x>0时,f(x)=x-2+ln x在(0,+∞)上单调递增,并且f(1)=1-2+ln 1=-1<0,f(2)=2-2+ln 2=ln 2>0,即f(1)f(2)<0,所以函数f(x)在区间(1,2)内必有一个零点,综上,函数f(x)的零点个数为2.故选D.
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第二章 函数
4.如图是函数f(x)的图象,它与x轴有4个不同的公共点,给出的下列四个区间之中,存在不能用二分法求出的零点,该零点所在的区间是( )
A.[-2.1,-1]
B.[4.1,5]
C.[1.9,2.3]
D.[5,6.1]
[答案] C
[解析] 结合图象可得A、B、D选项每个区间的两个端点函数值异号,可以用二分法求出零点,故选C.
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第二章 函数
5.(2026·陕西西安模拟)若函数f(x)=lg x+t在(1,10)上有零点,则t的取值范围为( )
C.(0,1) D.(-1,0)
[答案] D
[解析] 因为f(x)在(1,10)上单调递增,所以f(1)f(10)<0,即t(1+t)<0,解得-1<t<0.故选D.
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第二章 函数
6.(2026·重庆检测)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( )
A.0.55 B.0.57
C.0.65 D.0.7
[答案] B
[解析] 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,∴函数零点在(0.562 5,0.625)内,∴根据选项可知,函数f(x)的零点的一个近似值为0.57.
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
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第二章 函数
7.在用二分法求方程x2=2的正实数根的近似解(精确度0.001)时,若我们选取初始区间是[1.4,1.5],则要达到精确度要求至少需要计算的次数是( )
A.5 B.6
C.7 D.8
[答案] C
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[答案] C
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二、多选题
9.(2026·安康模拟)下列函数在区间(-1,3)内存在唯一零点的是( )
C.f(x)=2x-1-1 D.f(x)=1-ln(x+2)
[答案] BCD
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第二章 函数
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
[答案] AC
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第二章 函数
11.(2026·浙江杭州一模)设f(x)=ex+ln x,满足f(a)f(b)f(c)<0(0<a< b<c).若函数f(x)存在零点x0,则下面可能成立的是( )
A.x0<a B.x0>a
C.x0<b D.x0>c
[答案] BCD
[解析] 函数f(x)=ex+ln x的定义域为{x|x>0},且y=ex,y=ln x均为增函数,故函数f(x)=ex+ln x是增函数,由于0<a<b<c,故f(a)<f(b) <f(c),因为f(a)f(b)f(c)<0(0<a<b<c),所以f(a),f(b),f(c)中有1个是负数(一定是f(a))、两个正数或3个负数,当f(a)<f(b)<f(c)<0时,x0>c;当f(a)<0 <f(b)<f(c)时,a<x0<b,故A不正确.选BCD.
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第二章 函数
[答案] -1和1
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[答案] (-1,0)
[解析] 关于x的方程f(x)=k有三个不同的实根,等价于函数f(x)与函数y=k的图象有三个不同的交点,作出函数f(x)的图象如图所示,由图可知实数k的取值范围是(-1,0).
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第二章 函数
[答案] 2
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B组能力提升
1.(2026·吉林长春质量监测)已知{an}为正项等比数列,若lg a2,lg a2 024是函数f(x)=3x2-12x+9的两个零点,则a1a2 025=( )
A.10 B.104
C.108 D.1012
[答案] B
[解析] 由题意可得lg a2,lg a2 024为方程3x2-12x+9=0的两个根,则lg a2+lg a2 024=4,解得a2a2 024=104,由{an}是正项等比数列得a1a2 025=a2a2 024=104.故选B.
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第二章 函数
2.(2026·江西景德镇质检)函数f(x)=x2-sin 3πx的零点个数是( )
A.5 B.6
C.7 D.8
[答案] B
[解析] 数形结合.故选B.
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第二章 函数
3.设函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=ex+x-3,则f(x)的零点个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
[答案] C
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第二章 函数
4.(2025·福建南平三模)设[x]表示不超过实数x的最大整数,如[2]=2,[2.3]=2,[-2.3]=-3,则方程x-|log6x|=[x]解的个数为( )
A.4 B.5
C.6 D.7
[答案] B
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第二章 函数
[解析] 方程x-|log6x|=[x]解的个数等价于函数y=x-[x]和y=|log6x|的图象交点个数,作函数y=x-[x]和y=|log6x|的图象如图所示:
由图可知函数y=x-[x]和y=|log6x|的图象的交点个数为5.方程x-|log6x|=[x]解的个数为5.故选B.
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第二章 函数
A.x1<x2<x3 B.x2<x1<x3
C.x2<x3<x1 D.x3<x1<x2
[答案] C
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第二章 函数
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第二章 函数
A.x1+x2=-2 B.x3+x4>2
C.x1x2>4 D.0<a≤1
[答案] ABD
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第二章 函数
[解析] 函数y=x2+2x+1的图象开口向上,对称轴为直线x=-1,当x≤0时,f(x)=x2+2x+1在(-∞,-1]上递减,函数值集合为[0, +∞),在[-1,0]上递增,函数值集合为[0,1],当x>0时,f(x)=|ln x|在(0,1]上递减,函数值集合为[0,+∞),在[1,+∞)上递增,函数值集合为[0,+∞),方程f(x)=a的根是直线y=a与函数y=f(x)图象交点的横坐标,方程f(x)=a有四个根x1,x2,x3,x4,即直线y=a与函数y=f(x)图象有4个交点,在同一坐标系内作出直线y=a与函数y=f(x)的图象,如图,观察图象知,x1+x2=-2,0<a≤1,A、D正确;显然|ln x3|=
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C组拓展应用(选作)
A.五 B.四 C.三 D.二
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第二章 函数
[答案] A
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第二章 函数
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C.y=x+-3 D.y=ln x
4.(必修1P144T2改编)函数f(x)=的零点有______个.
5.(2025·天津卷)函数f(x)=0.3x-的零点所在区间是( )
[解析] 由指数函数、幂函数的单调性可知y=0.3x在R上单调递减,y=在[0,+∞)上单调递增,所以f(x)=0.3x-在定义域上单调递减,显然f(0)=1>0,f(0.3)=0.30.3-0.30.5>0,f(0.5)=0.30.5-0.50.5<0,所以根据零点存在性定理可知f(x)的零点位于(0.3,0.5).故选B.
1.(2026·宣城模拟)方程-+1=0的根所在的区间是(参考数据:ln 2≈0.69,ln 3≈1.10)( )
[解析] 对于方程-+1=0,有x>0,可得x+ln x-e=0,令f(x)=x+ln x-e,其中x>0,因为函数y=x-e,y=ln x均在(0,+∞)上单调递增,故函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为f(1)=1-e<0,f(2)=2+ln 2-e<0,f(e)=1>0,所以f(2)f(e)<0,由函数零点存在定理可知,函数f(x)的零点在区间(2,e)内,则方程-+1=0的根所在的区间是(2,e).
1.函数f(x)=的零点个数为( )
或
[解析] 因为f(x)=sin 2x-cos x=2sin xcos x-cos x=2cos x,令f(x)=0,可得cos x=0或sin x=,且x∈[0,3π],若cos x=0,则x=,,;若sin x=,则x=,,,.综上所述,函数f(x)在[0,3π]上的零点个数为7.
已知函数f(x)=2x+x,g(x)=x-logx,h(x)=log2x-的零点分别为x1,x2,x3,则x1,x2,x3的大小关系为( )
[解析] 由f(x)=2x+x=0,g(x)=x-logx=0,h(x)=log2x-=0,得2x=-x,x=logx,log2x=,在平面直角坐标系中分别作出y=2x与y=-x的图象;y=x与y=logx的图象;y=log2x与y=的图象,由图可知:-1<x1<0,0<x2<1,x3>1.所以x3>x2>x1.
(2025·北京卷)已知函数f(x)=若关于x的方程f(x)=m(m∈R)恰有三个不同的实数根a,b,c,则a+b+c的取值范围是( )
A. B.
C. D.
[解析] 由图象得,0<m<1,不妨设a<b<c,则由对称性得b+c=2,0<log(a+1)<1,解得-<a<0,故<a+b+c<2,选D.
[解析] 解法一:∵f(-1)=3-1-1=-,f(0)=1,∴a∈,又g=log3+=-,g(1)=1,∴b∈,显然c=0,∴a<c<b,故选B.
2. (角度2)(2026·河北保定期中)设函数f(x)=若函数f(x)恰有3个零点,则实数m的取值范围为____________.
[解析] 由题意,设函数g(x)=
[引申1]本题中函数f(x)变为“f(x)=”,问题不变.
[解析] 作出g(x)=的图象如图所示.
1.(2025·广东梅州二模)用二分法求方程log4x-=0近似解时,所取的第一个区间可以是( )
[解析] 令f(x)=log4x-,
因为函数y=log4x,y=-在(0,+∞)上都是增函数,
所以函数f(x)=log4x-在(0,+∞)上是增函数,
f(1)=-<0,f(2)=log42-=-=>0,
所以函数f(x)=log4x-在区间(1,2)上有唯一零点,
所以用二分法求方程log4x-=0近似解时,
所取的第一个区间可以是(1,2).故选B.
[答案]
[解析] 区间(1,2)的中点x0=,令f(x)=x3-2x-1,f=-4<0,f(2)=8-4-1>0,则根所在区间为.
3.用二分法求方程-+1=0在区间(2,3)内的根的近似值,至少经过________次二分后精确度达到0.1( )
[解析] ∵开区间(2,3)的长度等于1,每经过一次操作,区间长度变为原来的一半,经过n次操作后,区间长度变为,故有<0.1,解得n≥4,∴至少经过4次二分后精确度达到0.1.
1.已知f(x)=则函数y=2f2(x)-3f(x)+1的零点个数为________.
[解析] 令2f2(x)-3f(x)+1=0,解得f(x)=1或f(x)=,作出f(x)的简图:由图象可得当f(x)=1或f(x)=时,分别有3个和2个交点,则关于x的函数y=2f2(x)-3f(x)+1的零点的个数为5.
2.(2025·山东省实验中学诊断)已知函数f(x)=则函数y=f[f(x)+1]的零点个数是( )
[解析] 令t=f(x)+1=当t>0时,f(t)=ln t-,则函数f(t)在(0,+∞)上单调递增,因为f(1)=-1<0,f(2)=ln 2->0,所以由函数零点存在定理可知,存在t1∈(1,2),使得f(t1)=0;当t≤0时,f(t)=t2+2t,由f(t)=t2+2t=0,解得t2=-2,t3=0.作出函数t=f(x)+1的图象,直线t=t1,t=-2,t=0如图所示,
3.(2026·江西萍乡期中)已知函数f(x)=若函数g(x)=[f(x)]2-2(m+2)f(x)+4m恰有5个零点,则实数m的取值范围是( )
A.(0,1] B.
C.[1,+∞) D.
[解析] 作出函数f(x)的大致图象,如图所示.因为函数g(x)=[f(x)]2-2(m+2)f(x)+4m恰有5个零点,所以方程[f(x)]2-2(m+2)f(x)+4m=0有5个根.设t=f(x),则方程化为t2-2(m+2)t+4m=0,易知此方程有两个不等的实根t1,t2,结合f(x)的图象可知,t1∈(0,1],t2∈(1,+∞),令h(t)=t2-2(m+2)t+4m,则由二次函数的零点的分布情况得:解得0<m≤.故选B.
【变式训练】
1.已知函数f(x)=则函数y=f[f(x)]-1的零点个数为( )
2.(2026·河南名校联考)函数f(x)=则函数g(x)=3[f(x)]2-8f(x)+4的零点个数是( )
[解析] 函数g(x)=3[f(x)]2-8f(x)+4=[3f(x)-2][f(x)-2]的零点,即方程f(x)=和f(x)=2的根.函数f(x)=的图象如图所示,
由图可得方程f(x)=和f(x)=2共有6个根,即函数g(x)=3[f(x)]2-8f(x)+4有6个零点.
已知定义域为R的偶函数满足f(2-x)=f(x),当0≤x≤1时,f(x)=e1-x-1,则方程f(x)=在区间[-3,5]上所有解的和为( )
[解析] 因为函数f(x)满足f(2-x)=f(x),所以函数f(x)的图象关于直线x=1对称,又函数f(x)为偶函数,所以f(2-x)=f(x)=f(-x),所以函数f(x)是周期为2的函数,又g(x)=的图象也关于直线x=1对称,作出函数f(x)与g(x)在区间[-3,5]上的图象,如图所示:
由图可知,函数f(x)与g(x)的图象在区间[-3,5]上有8个交点,且关于直线x=1对称,所以方程f(x)=在区间[-3,5]上所有解的和为4×2=8,故选A.
【变式训练】
(2026·山西五校联考)已知函数f(x)=若函数g(x)=f(x)-a恰有三个互不相同的零点x1,x2,x3,则x1x2x3的取值范围是( )
A. B.
C. D.
[解析] 解法一:显然x≤0时,-2x=a,有一根不妨记为x1,则x1=-(a≥0),当x>0时-x2+x=a即x2-x+a=0有两个不等正根,不妨记为x2,x3,则Δ=1-4a>0,即a<,从而-a2∈且x2x3=a.∴x1x2x3=-∈,故选A.
解法二:作出y=f(x)及y=a的图象,显然0<a<,不妨设x1<x2<x3显然x1<0,x2>0,x3>0,∴x1x2x3<0排除C、D;又当x2趋近x3时,x2x3趋近,x1趋近-,故x1x2x3趋近-.故选A.
C.e D.
3.(2026·陕西咸阳模拟)函数f(x)=的零点个数为( )
A.(-10,0) B.
[解析] 设至少需要计算n次,由题意知<0.001,即2n>100.由26=64,27=128,知n=7.
8.(2026·海南模拟预测)已知函数f(x)=若存在不相等的实数x1<x2<x3<x4,满足f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4),则x1+x2+x3+x4的取值范围为( )
A. B.
C. D.
[解析] 函数y=-x2-x+1的图象对称轴x=-2,ymax=2,函数f(x)在(-∞,-2]上单调递增,函数值集合为(-∞,2],在[-2,0]上单调递减,函数值集合为[1,2],在(0,1]上单调递减,函数值集合为[0,+∞),在[1,+∞)上单调递增,函数值集合为[0,+∞),令f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4)=t,则函数y=f(x)的图
象与直线y=t有4个交点,在同一坐
标系内作出函数y=f(x)的图象与直线
y=t,
观察图象,得1≤t<2,x1+x2=-4,由1≤-log2x3<2,得<x3≤,由|log2x3|=|log2x4|,得x3x4=1,则x1+x2+x3+x4=-4+x3+,函数y=x3+在上单调递减,≤x3+<,因此-≤x1+x2+x3+x4<,所以x1+x2+x3+x4的取值范围为.故选C.
A.f(x)=x2-2x-8 B.f(x)=(x+1)-2
[解析] ∵x2-2x-8=0的解为x=-2,x=4,∴f(x)在区间(-1,3)内没有零点,故A错误;∵f(x)=(x+1)-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,∴f(x)在区间(-1,3)内存在唯一零点,故B正确;∵f(x)=2x-1-1在R上为增函数,且f(-1)=-<0,f(3)=3>0,即f(-1)f(3)<0,∴f(x)在区间(-1,3)内存在唯一零点,故C正确;∵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,∴f(x)在区间(-1,3)内存在唯一零点,故D正确.
10.(2025·江苏南通期末)函数y=lg x-x+1的零点所在的区间为( )
[解析] 求函数y=lg x-x+1零点,令0=lg x-x+1,即lg x=x-1,分别画出函数y1=lg x(x>0)与函数y2=x-1的图象,得到两图象有两个公共点,由图象可知,f(x)有两个零点,分别在区间(0,1)和区间(2,3)上;区间(0,1)上的零点显而易见.令f(x)=lg x-x+1,f(2)=lg 2-×2+1=lg 2>0,f(3)=lg 3-×3+1=lg 3-=lg -<lg -=0,所以f(2)·f(3)<0,根据零点存在性定理,f(x)在(2,3)存在零点.故选AC.
三、填空题
12.(2026·济南模拟)已知函数f(x)=则f(x)的零点为________.
[解析] 令f(x)=0得或解得x=1或x=-1,∴f(x)的零点为-1和1.
13.(2026·江苏淮安联考)函数f(x)对一切实数x都满足f=f,并且方程f(x)=0有三个实根,则这三个实根的和为________.
[答案]
[解析] 因为函数f(x)的图象关于直线x=对称,所以方程f(x)=0有三个实根时,一定有一个根是,另外两个根的和为1,故方程f(x)=0的三个实根的和为.
14.(2026·广东阳江调研)已知函数f(x)=若关于x的方程f(x)=k有三个不同的实根,则实数k的取值范围是________.
15.(2026·新疆喀什模拟预测)已知函数f(x)=是奇函数,则函数g(x)=f(x)-的零点个数为________.
[解析] 因为f(x)为奇函数,所以联立解得经验证符合题意,所以f(x)=g(x)=f(x)+,令g(x)=f(x)+=0,当x≤0时,得x2+x+=0,解得x=-,当x>0时,得-x2+x+=0,解得x=,所以函数g(x)=f(x)-的零点个数为2.
[解析] f(x)=ex+x-3在(0,+∞)上为增函数,f=e-<0,f(1)=e-2>0,∴f(x)在(0,+∞)上只有一个零点,由奇函数性质得f(x)在 (-∞,0)上也有一个零点,又f(0)=0,所以f(x)有三个零点,故选C.
5.已知函数f(x)=x-(x>0),g(x)=x+ex,h(x)=x+ln x(x>0)的零点分别为x1,x2,x3,则( )
[解析] 作出y=x与y=(x>0),y=-ex,y=-ln x(x>0)的图象,如图所示,可知选C.
6.(多选题)(2025·陕西咸阳模拟改编)已知函数f(x)=若方程f(x)=a有四个根x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,则下列说法正确的是( )
|ln x4|,而x3<1<x4,则-ln x3=ln x4,即ln(x3x4)=0,x3x4=1,x3+x4>2=2,B正确;显然-1<x2≤0,x1x2=(-2-x2)x2=-(x2+1)2+1∈[0,1),C错误.故选ABD.
(2026·东莞模拟)我国南北朝数学家何承天发明的“调日法”是程序化寻求精确分数来表示数值的算法,其理论依据是:设实数x的不足近似值和过剩近似值分别为和(a,b,c,d∈N*),则是x的更为精确的不足近似值或过剩近似值.我们知道=2.236 067…,令<<,则第一次用“调日法”后得是的更为精确的过剩近似值,即<<,若每次都取最简分数,则用“调日法”得到的近似分数与实际值误差小于0.01的次数为( )
[解析] 第一次用“调日法”后得<<,不符合题意;第二次用“调日法”后得<<,不符合题意;第三次用“调日法”后得<<,不符合题意;第四次用“调日法”后得<<,不符合题意;第五次用“调日法”后得<<,且<0.01,符合题意,即用“调日法”得到的近似分数与实际值误差小于0.01的次数为五.
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