内容正文:
专题一 函数
专题 1.4 函数与方程(二)
典例剖析
方法讲解
变式训练
专题一 函数
专题 1.4 函数与方程
函数的零点问题之分段分析法模型
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 若至少存在一个,使得方程,则实数的取值范围为( ).
A. B. C. D.
原方程有解
当时,
当时,
令
求导
则
典例剖析
3
解析:原方程简化有解,
令 ,
当时,单调递减.
当时,单调递增.
所以在时取得最大值 .
故,正确选项为 B .
例题 1. 若至少存在一个,使得方程,则实数的取值范围为( ).
A. B. C. D.
典例剖析
4
例题 2. 设,若函数至少存在一个零点,则实数的取值范围是( ).
A. B. C. D.
等价与的交点
最小值为
在极大值点
当方可保证图象存在交点
即零点,则
典例剖析
5
解析:由依题意得,函数至少存在一个零点,且.
可构造函数与问题等价于与有交点.
当时,单调递增.
当时, 单调递减. 在极大值点.
作出函数的示意图,要保证图象存在交点,即至少存在一个零点,
则故取值范围为,正确选项为 D .
例题 2. 设,若函数至少存在一个零点,则实数的取值范围是( ).
A. B. C. D.
典例剖析
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方法一:
函数构造,根据题目给出的条件,注意函数的零点与方程等式的转换,判断选择参数全分离或者是参数半分离来选择构造函数.
若是选择了参数全分离来构造函数,一般可借助导数或者函数本身的性质(单调性、周期性、二次函数)来进行分析.
若是选择了参数半分离,则一般会有两个函数,一个函数固定不变,另一个函数跟随参数的变化而变化.
通过最值或是关键点对参数进行分段,在不同的点或是区间上,进行分类讨论,最后得出结果.
画出图象帮助分析最佳
方法讲解
练习 1. 若设函数,记若函数至少存在一个零点,则实数的取值范围为( ).
A. B. C. D.
解析: ,
令右侧,.
当当
则又当
要使方程,则需满足正确选项为 D.
点拨:由分理出参数构建函数分析的最值,确定的取值范围.
变式训练
练习 2. 已知函数 则根为 ;若函数有三个零点,则实数的取值范围是 .
解析:当时,由,得,即,解得:
当,由,得,解得:或(舍去,
综上可得,根为,.
由函数性质分段讨论如下:
当时,最小值为
当时,令解得
点拨:由分段函数解析式,分类讨论,解方程即可求得的根;作出函数图象,由图可求出实数的取值范围.
变式训练
练习 2. 已知函数 则根为 ;若函数有三个零点,则实数的取值范围是 .
解析:所以函数在上单调递减,在上单调递增,且
综合以上分析,作出函数图象.
若函数有三个零点,则函数的图象与有三个交点.
结合函数图象得,故答案为 .
变式训练
专题一 函数
专题 1.4 函数与方程
唯一零点求值问题
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 已知函数有唯一零点,则=( ).
A. B. C. D.
故为偶函数
由于有唯一零点
故
关于对称
示意图供理解
做题不必画出
若则在的两侧存在两个零点
若
则可能无零点
典例剖析
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解析:设定义域为 R .
故函数为偶函数,则函数的图象关于轴对称,
即为,则的图象关于对称,
有唯一零点,结合对称的性质, 即
故本题的正确选项为 D .
例题 1. 已知函数有唯一零点,则=( ).
A. B. C. D.
典例剖析
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例题 2. 已知函数有唯一零点,则=( ).
A. B. C. D.
令
等价
令
为偶函数,关于轴对称
且成立
唯一零点,
典例剖析
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解析:令
则
记则
令图象关于轴对称,且成立
因为,且只有唯一的零点,故零点只能为
于是故本题的正确选项为 C .
例题 2. 已知函数有唯一零点,则=( ).
A. B. C. D.
典例剖析
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方法一:解题总结
利用函数零点的情况求参数的值或取值范围的方法:
利用零点存在性定理构建不等式求解,有时需要借助单调性保证唯一零点.
通过函数的性质(奇偶性,对称性,周期性),借助导数工具,结合函数图象,数形结合进行求解.例如当函数关于轴对称,则此处一般为解题关键.
分离参数后转化为函数的值域(最值)问题求解.
方法讲解
练习 1. 已知函数有唯一零点,则负=( ).
A. B. C. D.
解析:则函数有唯一零点,
故为偶函数,当时,
故当时,递增.当时,递减.又唯一零点,故零点为
即故本题选 A .
点拨:通过换元将函数调整为更简单形式,分析其单调性和奇偶性来确定唯一零点的横坐标,得出结果.
变式训练
练习 2. 已知函数内有唯一零点,则的可能取值为( ).
A. B. C. D.
解析:设函数区间上是连续函数且有唯一零点,则根据函数的零点定理可得,.
结合选择题选项,故可能的取值为 .
故答案选择 B,C .
点拨:根据区间上的连续函数的零点定理来确定可能的范围.
提醒:若要严格证明,这里要证明在区间上的单调性
变式训练
专题一 函数
专题 1.4 函数与方程
分段函数的零点问题
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 已知函数有两个零点,则的取值范围是( ).
A. B. C. D
作出函数图象
图象可知,在上与有两个交点,故
典例剖析
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解析:
存在两个零点,等价于与的图象有两个交点,
在同一直角坐标系中作出函数图象.
结合图象可知,为满足图象有两个交点,
需满足解得.
故本题正确选项为 A .
例题 1.已知函数有两个零点,则的取值范围是( ).
A. B. C. D
典例剖析
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例题 2. 已知若函数有两个不同的零点,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
在和上均
要使有两个不同零点
时
时
则在区间和
上各有一个零点
则在无零点
结合定义域,
解法一:分段研究
典例剖析
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例题 2. 已知若函数有两个不同的零点,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
和的完整曲线如图1
,如图2 所示,有两个不同的零点
解法二:图象法
时,如图3所示,只有一个零点
,如图4 所示,有一个零点
典例剖析
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解析:分段研究:注意到在区间和上均单调递增,所以要使得有两个零点,应满足在和上各有一个零点,
当因为所以是一个零点.当
综上的取值范围是.本题选 A .
图象法:两段的解析式都很简单,和的完整曲线如图1.,如图2 所示,有两个不同的零点. 时,如图3所示,只有一个零点.,如图4 所示,有一个零点.综上本题选 A .
例题 2. 已知若函数有两个不同的零点,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
典例剖析
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方法一:解题技巧
不含参数的分段函数:此种类型函数明确给出,可根据函数的单调性求解参数范围,强烈建议作出函数图象,图象与直线的交点个数即为零点个数.
含有动态分段点的分段函数:分段点随着参数的变化而变化,作图时可作出每一段的完整图象,再观察随参数的变化,进行分类讨论,在每一段定义域上确定具体的函数形式(此定义域可含参),抓住关键点位置,结合实际问题进行求解.
方法讲解
练习 1. 已知函数其中若存在实数使得方程有三个不同的实数解,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
解析:当时,
当时,
当
记两个分段点分别为,根据上述分析作出函数的大致图象.
点拨:由题意,问题等价于存在直线的图象有三个交点,去掉绝对值,分三段作出的图象.
变式训练
练习 1. 已知函数其中若存在实数使得方程有三个不同的实数解,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
解析:若同一高度或在的上方,如图1,图2,都不存在直线与个交点;若在的下方,如图3和图4,存在直线与有3个交点,所以本题正确选项为 C .
总结:含参的分段函数问题,常考虑画图辅助分析,会更加直观,想象分段点变化时图形的运动过程,抓住关键位置,但不要遗漏.这里的情况与下一小节将要介绍的等高线问题有一定的相似之处.
变式训练
专题一 函数
专题 1.4 函数与方程
等高线问题
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 已知函数则的最大值是( ).
A. B. C. D
故在上单调递减
典例剖析
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解析:设如图,由图可知且所以
故在区间上单调递减.
从而故的最大值是.
本题的正确选项为 B .
例题 1. 已知函数则的最大值是( ).
A. B. C. D
典例剖析
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例题 2. 已知函数满足则的取值范围是( ).
A. B. C . D
条件给出的关于故考虑作出图象
设
由图可知
典例剖析
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例题 2. 已知函数满足则的取值范围是( ).
A. B. C . D
由于轴左侧图象关于对称
故
则
令
上单调递增
典例剖析
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解析:作出的图象,设
不妨设由图可知,直线的图象在轴左侧的两个交点关于直线对称,所以
再来看和,可将和带入解析式,把用表示,
因为所以
又因为所以
例题 2.已知函数满足则的取值范围是( ).
A. B. C . D
典例剖析
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解析:注意到故将换元,可简化表达式,
令则且
设故在上单调递增,又所以的值域为
故的取值范围是
例题 2.已知函数满足则的取值范围是( ).
A. B. C . D
反思:题干中关于的连等式容易让人困扰,但为了使该条件与已知函数形式统一,自然想到研究函数另外,函数具有对称性,结合对称性简化做题步骤.
典例剖析
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方法一:解题技巧
首先分析分段函数的定义域和表达式,明确分段区间,写出每一段的函数表达式.
根据上述分析画出函数的示意图,标注上一些特殊点方便后续分析.
通过直线与函数图象的交点确定的取值范围,同时确定变量的取值范围.
通过等式,使用根据题目具体要求构造关于的函数,结合导数或者函数的性质进行求解.
方法讲解
练习 1. 已知函数则的最小值为________.
解析:,可知
且所以从而 设
求导当时
当时
故即的最小值为 2 .
点拨:欲求最小值,先通过设将变量统一,构造函数,研究最值.
变式训练
$