摘要:
**基本信息**
以函数零点为核心,通过基础-重难-真题三级模块系统覆盖9类题型,突出数形结合与等价转化思想,强化数学思维与应用意识。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|模拟·基础演练|43题(9题型)|零点存在定理应用、数形结合判断区间与个数|从零点定义到方程根转化,构建概念-求解-应用逻辑链|
|重难·创新演练|14题(含新定义、数学文化)|融合函数性质(周期性、奇偶性)与参数分类讨论|深化零点分布与多零点综合问题,提升知识迁移能力|
|真题·实战演练|4题(高考真题)|高频考点转化(零点与图象交点、参数范围)|对接高考命题趋势,强化数学语言表达与问题解决能力|
内容正文:
第07讲 函数与方程
目 录
模拟·基础演练 2
题型01 求函数的零点 2
题型02 判断函数零点所在区间 3
题型03 根据零点所在区间求参数取值范围 5
题型04 求函数零点或方程根的个数 7
题型05 根据函数零点的个数求参数 9
题型06 利用零点的分布求参数 13
题型07 比较零点的大小 15
题型08 求函数零点的和的问题 18
题型09 二分法求方程近似解 22
重难·创新演练 25
真题·实战演练 38
模拟·基础演练
考查重点:围绕函数零点展开,包含零点求解、零点所在区间判断、零点个数分析,以及由零点分布求解参数范围;重点考查零点存在定理,侧重数形结合、等价转化思想的运用。
题型01 求函数的零点
1.函数的零点为___________.
【答案】5
【详解】令,得,所以,解得或(舍去).
故答案为:5
2.已知a是函数的零点,则实数a的值为___________.
【答案】27
【详解】因为a是函数的零点,所以,所以,
则实数a的值为.
故答案为:27
3.函数的零点为___________.
【答案】或
【详解】令,解得,故或.
故答案为:或
4.(2026·陕西榆林·模拟预测)已知函数则的零点之和为___________.
【答案】1
【详解】当时,令,得;当时,令,得,所以的零点之和为.
故答案为:1
5.(多选)已知函数,则下列说法正确的有( )
A.在上单调递增 B.的极小值为
C.的图象关于原点对称 D.有两个零点
【答案】AC
【分析】先求导,利用导数研究单调性进而判断AB,判断的奇偶性即可判断C,求的零点即可判断D.
【详解】函数的定义域为,所以,
对于A,由,得或,函数在上单调递增,故A正确;
对于B,由,得,函数在上单调递减,
在上单调递增,所以函数在取得极小值,故B错误;
对于C,,函数是奇函数,其图象关于原点对称,故C正确;
对于D,由,解得,函数有3个零点,故D错误.
故选:AC
题型02 判断函数零点所在区间
6.(25-26高三上·河北保定·开学考试)方程的实数根所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】令函数,而函数在上都单调递增,
则函数在上单调递增,又,
因此函数在上存在零点,
所以方程的实数根所在的区间为.
故选:D
7.函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为是增函数,是增函数,所以函数是增函数.
又,
所以由零点存在性定理可得,函数的零点所在的区间为.
故选:B
8.函数零点所在区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因函数与都是上的增函数,则也是上的增函数,
又,
故函数有唯一的零点,其所在区间为.
故选:B
9.(2026·陕西西安·模拟预测)函数的零点所在区间是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先判断函数在定义域上的单调性,再根据零点存在定理判断即可.
【详解】由题意可知函数的定义域为,又因为与在均单调递减,
所以在均单调递减且连续,
因为,,
所以函数的唯一零点所在区间为.
故选:A
10.已知函数的零点,则整数的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】先判断函数的单调性,再根据零点存在性定理列不等式求解.
【详解】由已知和均为单调递增函数,
故在定义域内也为单调增函数,
因为,所以函数的零点在区间上,
又函数的零点在区间上,所以,
故选:C.
题型03 根据零点所在区间求参数取值范围
11.若函数在上有零点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】因为在上单调递增,所以,即,解得.
故选:D.
12.函数在区间内有零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】当时,由可得,
令,因为函数、在上均为增函数,
故函数在上为增函数,
因为函数在区间内有零点,则函数在区间内有零点,
所以,,解得,因此,实数的取值范围是.
故选:D.
13.函数的一个零点在区间内,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】当时,在上恒成立,此时在区间内无零点;
要使函数的一个零点在区间内,则,
因为函数和在单调递增,所以函数在单调递增,
由零点存在性定理可知,解得.
故选:B
14.函数的一个零点在区间内,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用单调性将命题转化为,再解不等式即可.
【详解】由于在上单调递增,故命题等价于,即,
解得,所以实数的取值范围是.
故选:D.
15.已知,在上有且只有两个零点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先利用辅助角公式进行化简,问题转化为方程在区间上有且仅有两个不相等的实根,然后结合的范围及正弦函数的性质,求出的取值范围.
【详解】.
函数在上有且只有两个零点,可以转化为方程在区间上有且仅有两个不相等的实根,
令,因为,则.
结合的图象可知,若在有且仅有两个不相等的实根,
则,解得.
故的取值范围是.
题型4 求函数零点或方程根的个数
16.已知函数则函数的零点个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】令并结合各段解析式所在的定义域即可求解.
【详解】当时,解得或(舍),此时有1个零点,
当时,解得,此时有1个零点,所以共有2个零点.
故选:C
17.直线与曲线的交点个数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】直线与曲线的交点,整理可得,
而,,所以方程无实根,交点个数为个.故A正确.
故选:A
18.函数与的图象共有 个交点.
【答案】63
【分析】作出两函数图象,根据图象的对称性和以及正弦曲线的周期性,可求得交点个数.
【详解】作出两函数图象的简图,如图所示:
因为函数与均为奇函数,它们的图象显然有一个交点为原点,
当时,,而,
除在上,两图象有一个交点,上各有两个交点,
共个交点,根据对称性,所以两函数图象的交点个数为个.
故答案为:63
19.(湖南邵阳市2026年普通高中学业水平合格性考试模拟试题高二数学)函数在上的零点个数为___________.
【答案】3
【详解】令,则或,且,则,
可得或或,解得或或,
所以函数在上的零点个数为3.
故答案为:3
20.若函数满足,且时,,已知函数,则函数在区间内的零点个数为___________.
【答案】
【分析】结合函数周期性和解析式可作出与在上的图象,根据图象交点个数可得所求函数零点个数.
【详解】,是周期为的周期函数;
当时,;当时,;,
又,,,
可作出与在上的图象如下图所示,
由图可知:与在上有个交点,
函数在区间内的零点个数为.
故答案为:12
题型5 根据函数零点的个数求参数
21.已知函数,若函数有3个零点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】分析函数,求导,利用导数分析函数单调性和极值点;分析在区间内的单调性和关键点,作出函数图象,结合图象得出有3个零点的a的取值范围.
【详解】当时,,求导得,令,解得,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增;
故是的极小值点,即为最小值点,,
且;
当时,,
,
,
,
在上单调递增,在上单调递减,
在上单调递增,
故函数的图象如下:
已知函数有3个零点,由图象可知,
当时,有3个交点;当时,有3个交点;
综上,实数a的取值范围是.
故选:D
22.(2026·陕西榆林·模拟预测)已知函数若函数有三个不同的零点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】
解法1:令得.由题意可知函数的图象与直线有三个交点,由图可知.
解法2:当时,.令,得或,
解得或,不满足题意,因此排除B、D选项.
当时,,
令,得或,
解得或,不满足题意,因此排除C选项,故选A.
故选:A
23.已知函数,若函数有8个零点,则实数的取值范围为___________.
【答案】
【分析】据题意对实数进行讨论,分,,再利用函数零点问题,结合函数图象进行分析求解.
【详解】当时,,对称轴为.
当时,函数在单调递增,函数图象如下:
令,则由,结合图象可得或,即或.
结合图象可知,有2个解,有1个解,此时函数有3个零点,不符合题意.
当时,函数在单调递增,在单调递减,函数图象如下:
令,则由,结合图象可得或或,
即或或.
由图可知,有2个解,有3个解,
又函数有8个零点,则需有3个解.
需使,解得.
综上,实数的取值范围为.
故答案为:.
24.已知函数,若关于x的方程有6个根,则m的取值范围为___________.
【答案】
【分析】先作出函数的图像,结合图像可把问题转化为在上有两个不同实根,,数形结合即可求得答案.
【详解】作出函数图像如图所示:
令,则可化为,
若有6个根,
结合图像可知方程在上有2个不相等的实根,
不妨设,,
则,解得,故m的取值范围为.
故答案为:
题型6 利用零点的分布求参数
25.已知函数有两个不相等的正零点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】转化为有两个不等正根为,根据韦达定理和根的判别式得到不等式组,求出答案.
【详解】设的两个不等正零点为,
即的两个不等正根为,
故,解得,故的取值范围是.
故选:C
26.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.
27.(2026·河北衡水·一模)若函数()在内存在唯一的,使得,则的取值可能为( )
A. B.1 C. D.3
【答案】BC
【详解】由,知在内存在唯一的解.
当时,,则,即,
因仅有选项B,C中的值在此范围,故B,C正确.
故选:BC
28.若关于的不等式的解集中恰好有3个整数解,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据一元二次不等式恰有3个整数解,分析可得实数的取值范围;或分离参数,构造新函数,分析新函数的单调性,解得实数的取值范围.
【详解】解:原不等式等价于,
由题意,知,解得.
又原不等式的解集为,且,
则为原不等式的整数解,所以,解得所以实数的取值范围为.
方法二:对于不等式,
当时,,不成立,所以0不是不等式的整数解;
当时,.
令,则在上均单调递增,其简图如下:
当时,,所以;当,且取整数时,,所以;
所以不等式的整数解是,即不等式解集中恰有3个整数解是,所以,所以.
所以实数的取值范围为.
故选:D.
29.(25-26高三·全国·一轮复习)已知函数,则有零点的充要条件是___________.
【答案】
【分析】将函数有零点的问题转化为方程有根的问题,根据一元二次方程根的问题求解即可.
【详解】函数有零点方程有解.
当时,方程有一解;
当时,方程有解,
综上知:有零点的充要条件是.
故答案为:.
题型7 比较零点的大小
30.(2026·河南新乡·三模)已知函数的零点分别为,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分别求解三个函数的零点满足的关系式,再数形结合利用函数图象的交点比较大小即可.
【详解】的零点即为方程的解,即为的图像与图像的交点横坐标,
的零点即为方程的解,即为的图像与图像的交点横坐标,
的零点即为方程的解,即为的图像与图像的交点横坐标,
∵函数的零点分别为,
作出函数的图象如图,
由图可知:,
故选:A
31.(2026·重庆沙坪坝·模拟预测)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】先利用函数与方程的关系转化为两个函数的交点问题,再利用数形结合即可求出结果.
【详解】由及得,由及得,
由及得,
由函数的零点分别为,
可得函数,,与图象交点的横坐标分别为,
在同一坐标系中分别作出函数,,,的图象如图,
由图知
故选:B
32.已知,则正数的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】通过将已知等式变形得到关于、、的方程,然后将方程的解转化为函数图象交点的横坐标,最后通过比较函数图象交点的位置来确定、、的大小关系.
【详解】设,由此,
分别为方程的解,在同一坐标系作函数的图象,
分别与函数的图象分别交于,其横坐标分别为,
由图可知.
故选:A.
33.已知a,b,c分别是函数的零点,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】在同一坐标系中作出函数的图象,利用数形结合法求解.
【详解】令,
得,在同一坐标系中作出函数的图象,
如图所示:
由图象知:即
故选:B
34.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.
题型8 求函数零点的和的问题
35.函数,则函数的所有零点之和为___________.
【答案】13
【分析】令,根据,求得或,再根据和,结合分段函数的解析式,即可求解.
【详解】令,由得或,所以或,
当时,或,当时,则或,解得,
所以函数的所有零点之和为.
故答案为:13
36.设分别是与的零点,则的取值范围是___________.
【答案】
【分析】根据函数零点的定义,运用转化法、同底的指数函数和对数函数互为反函数的性质,结合对勾函数的单调性进行求解即可.
【详解】当时,因为函数是实数集上的增函数,
所以函数是实数集上的增函数,
因为是的唯一零点,
所以,
即是指数函数和反比例函数的唯一交点的横坐标.
当时,因为是的零点,所以,
设,当时,因为函数是正实数集上的增函数,
所以是正实数集上的增函数,
即是指数函数和反比例函数的唯一交点的横坐标,
显然函数与函数的图象关于直线对称,如下图所示:
显然,由数形结合思想可知:,
的中点在上,所以,
,设 ,
由对勾函数的单调性可知该函数在时,单调递减,即,
所以的取值范围是.
故答案为:.
37.(25-26高三下·北京·阶段检测)已知函数,其中且.若关于的方程恰有三个不相等的实数根,则的取值范围为_____,且的取值范围为_______.
【答案】
【分析】根据给定条件,按分类作出函数的图象,数形结合求出的范围;再利用方程根的意义,结合基本不等式求出范围.
【详解】当时,函数的图象及直线如图:
当时,函数的图象及直线如图:
当时,函数的图象及直线如图:
当时,函数的图象及直线如图:
观察图象知,当且仅当且,即时,函数的图象及直线有3个交点,
即方程有三个不相等的实数根,不妨令,
则,由,得,即,
因此,则,所以.
故答案为:;
38.函数的部分图象如图所示,最高点和最低点的坐标分别为和.
(1)求函数的解析式及单调递减区间;
(2)求方程在内所有解的和.
【答案】(1)
(2)和,和为.
【分析】(1)利用函数最值列方程组求出,由两点横坐标差得半周期进而求出,代入最高点坐标结合范围确定,再根据正弦函数递减区间解出的单调递减区间.
(2)换元化简绝对值方程,分类讨论求得,再解三角方程,找出区间内所有解并求和.
【详解】(1)由题意,最高点和最低点,得,.
解得,.,故.由得.所以.
代入:,即.又,得,故.
解析式为.
令,解得.
故单调递减区间为.
(2)令,方程.
当时,(舍去);
当时,.
故,即,.
得,解得.
在内的解为和,和为.
题型9 二分法求方程近似解
39.(25-26高三上·山西长治·期末)下列函数中,与x轴均有交点,但不能用二分法求零点的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】用二分法求函数的零点应具备的条件为:函数图象在零点附近连续不断,在该零点左右函数值异号,对于A,单调递增,在零点处左右函数值异号,能用二分法求零点;
对于B,先减后增,在零点处左右函数值都为正,不能用二分法求零点;
对于C,单调递增,在零点处左右函数值异号,能用二分法求零点;
对于D,先减后增,在零点,处左右函数值异号,能用二分法求零点.
故选:B
40.用二分法求方程在上的近似解时,经过两次二分后,可确定近似解所在区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】构造,代入端点值以及中点处的函数值,结合二分法的定义求解.
【详解】记,由于均为上的单调递增函数,故为上的单调递增函数,
因为,
且,所以函数的零点落在区间内,
又因为,
所以,所以函数的零点落在区间内,
即经过两次二分后,可确定近似解所在区间为.
故选:B.
41.(2026·四川成都·模拟)用二分法求函数在内的零点近似值,若精确度要求为,则需重复相同步骤的次数至少为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】二分法每次取区间中点,区间长度变为原来的一半,由题可得区间初始长度为,则第一次使用二分法后区间长度变为,第二次使用二分法后区间长度变为,第三次使用二分法后区间长度变为,以此类推,当区间长度小于精确度时即可停止.
【详解】原始区间长度为,第一次,区间长度减半,为,
第二次,区间长度减半,为,第三次,区间长度减半,为,第四次,区间长度减半,为,故至少需要重复四次.
故选:B.
42.用二分法求方程近似解时,所取的第一个区间可以是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先判断函数的单调性,再判断区间端点处的函数值的符号,结合零点存在性定理判断即可.
【详解】设函数,因为函数和都是增函数,
所以函数在上单调递增;又,,
因此,所取的第一个区间可以是,
故选:B.
43.若函数的一个正数零点附近的函数值用二分法逐次计算,参考数据如表:
那么当精确度达到时,可作为方程的一个近似根的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据零点存在定理和二分法可判断零点在区间内,结合精确度要求即可判断.
【详解】由表格中的数据知,,
所以函数的一个正数零点在区间内,
且区间的长度为,
此时,区间内的任一值均可作为方程的近似根,
选项D中的是该区间的端点,符合题意
故选:D.
重难·创新演练
设题创新: 融合函数周期性、奇偶性等性质,结合新定义题型、数学文化、实际背景命题;题型综合性强,常将零点与方程、不等式结合,考查知识综合运用能力。
1.(2026·内蒙古赤峰·一模)已知函数,则方程根的个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【分析】根据分段函数的组成,分别求解方程计算即得.
【详解】因,
当时,即,解得或,均符合题意;
当时,即,解得,符合题意.
故方程根的个数为3.
故选:D
2.(2026·湖南怀化·三模)已知函数,若有唯一解,则实数的值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【分析】令,根据的单调性得到当时,有唯一解,从而得到当时,有唯一解.
【详解】令,则,
函数在上单调递减,在上单调递增,
且时,,时,,又,
所以当时,有唯一解,此时,所以当时,有唯一解.
所以实数的值是.
故选:B
3.(2026·河北沧州·一模)已知函数,若函数至少有7个零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用分类讨论,再通过数形结合来研究函数零点个数,即可得参数范围.
【详解】当时,,对称轴为,所以在上单调递增,函数图象如下:
令,解得或,
即或,根据图象有2个解,
有1个解,所以此时有3个零点,不符合题意;
当,时,,对称轴为,
所以在上单调递增,在上单调递减,函数图象如下:
令,解得或或,
根据图象有2个解,有3个解,
又至少有7个零点,所以至少有2个解,即,解得.
故选:D.
4.(2026·北京石景山·二模)已知函数.若存在2个零点,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】将存在个零点转化为函数与的图象有2个交点,先讨论与相切的情况,再将平移讨论的范围,数形结合即可求解.
【详解】若存在2个零点,则有2个解,即有2个解,
即函数与的图象有2个交点.
当时,单调递减,值域为,
当时,单调递增,值域为,
先求与相切的情况:
设切点为,因为,所以,所以,所以切点为,
代入切线方程,得.
当时,直线与相切于点,
同时与有个交点,此时共2个交点;
当时,直线与有个交点,
与有个交点,共2个交点;
当时,直线与无交点,与有个交点,共个交点;
当时,直线与无交点,与无交点,共个交点;
综上,存在2个零点时,的取值范围是.
故选:D
5.(2026·天津北辰·二模)在科学研究中,许多系统的平衡状态可以通过方程来描述,其中x表示某个关键变量(如时间、浓度、位移等).现有三个不同系统中的平衡点分别由以下函数的零点给出:某放射性物质同时发生衰变和生成,净变化率满足,当净变化率为零时,对应平衡时间为;某鱼群在有限资源下的增长速率满足,当增长率为零时,对应平衡种群数量为;一个弹簧振子在某时刻的机械能表达式为,当机械能为零时,对应平衡位置.则这三个平衡点的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】通过构造函数确定相应零点的取值范围,进而可求解.
【详解】对于,满足,函数是R上的增函数,
又,,
因此 ,即,
对于,满足 ,因为,,故,
对于,满足 ,函数 是上的增函数,
又 , ,因此 ,即,
综上,大小关系为.
故选:B
6.(25-26高三上·贵州黔西南·阶段检测)已知函数,方程恰有三个不同的实数解,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用分段函数图象,即可得到判断.
【详解】作出函数图象:
因为
方程化为,方程恰有三个不同的实数解,
等价于的图象有三个不同的交点,
所以由图可得,当,即时符合题意,
故选:C
7.已知,函数,若函数有三个零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分与两种情况讨论方程根的情况可求得实数的取值范围.
【详解】因为函数有三个零点,即方程有三个解,
当时,方程为,即,即,
因为,所以,所以方程有两个根,又,
所以有一个正根与一个负根,
又,所以有一正的零点,
当时,方程为,即
因为函数有三个零点,所以方程有两个非正根,
所以,解得,又,所以,
所以实数的取值范围是.
故选:A
8.(2026·北京海淀·二模)已知函数,集合.若对任意,都有,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由题知当时,,当时,,进而分,,三种情况,数形结合求解即可.
【详解】当时,,
当时,,
所以,当,即,作出函数的图象,如图,
显然,当,都有,且,
所以,
当,即时,作出函数的图象,如图,
当,都有,且
所以,
当,即时,作出函数的图象,如图,
当时,则需满足,即,解得,
所以,
综上,,即的取值范围为.
故选:A
9.(多选)(25-26高三下·云南楚雄·阶段检测)已知函数的图象与直线交于不同的三点,,且,则( )
A.的图象关于点中心对称 B.的取值范围是
C.的取值范围是 D.的取值范围是
【答案】ABD
【分析】先通过对称性、导数与极值判断选项A、B的正确性,再利用三次方程韦达定理结合函数根的分布分析选项C、D的取值范围.
【详解】对于A:因为,所以的图象关于点中心对称,A正确;
对于B:,令,得或;令0,得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
当时,取得极大值,极大值为;
当2时,取得极小值,极小值为,
作出函数的大致图象,如图所示,
要使得函数的图象与直线交于不同的三点,则,B正确;
对于C:令,解得或;令,解得或,所以.
令,则的三个根分别为,
则,
所以,由于,所以,
即的取值范围是,C错误;
对于D:.
因为,所以当时,,当时,,
所以的取值范围是,D正确.
故选:ABD
10.(多选)(2027高三·全国·专题练习)(多选)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,存在一个点,使得,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. B. C. D.
【答案】BCD
【分析】分别对每个选项令函数值等于自变量,转化为方程是否有解的问题,通过解方程或构造函数利用图象法判断是否存在实数根,从而确定是否为“不动点”函数.
【详解】选项A,若,则,该方程无解,故该函数不是“不动点”函数;
选项B,若,则,解得或,故该函数是“不动点”函数;
选项C,若,则,化简可得,且,
解得,故该函数是“不动点”函数;
选项D,若,则,即,
作出与的函数图象,如图,
由图可知,方程有实数根,即存在,
使,故该函数是“不动点”函数.
故选:BCD.
11.(多选)(2026·河南郑州·模拟预测)已知函数,若方程有四个不同的零点,,,,且,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【分析】利用分段函数零点问题转化为方程的解的问题,再利用数形结合,来分析四个零点的分布,再结合对数运算即可判断各选项.
【详解】当时,令,得;
当时,令,解得或;
画出函数的大致图象如图所示.
若方程有四个不同的零点,,,,且,
则由图象可知,故A错误.
由图象可知,且,
所以,故,故B正确.
因为,所以,又,
由,根据对勾函数的单调性可知:在上单调递减,
则,所以,故C错误.
由的两根为,,且,则,
又因为,所以,故D正确.
故选:BD
12.已知函数定义在上,且,满足,且当时,,则函数的零点个数是_____________.
【答案】
【分析】利用函数的奇偶性,对称性以及函数图象和性质,结合函数零点的定义分析即可.
【详解】定义在上函数满足,可得为奇函数,
又由,可得有对称轴,
由,可得,则最小正周期为4,
函数的零点即函数与函数图象交点的横坐标,
又当时,,
在同一坐标系内作出函数与函数图象如下:
两函数图象有3个公共点,
则函数的零点个数是3.
13.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:设实数的不足近似值和过剩近似值分别为和、、、,则是的更为精确的近似值.纵横古今,关于值的研究,经历了古代试验法时期、几何法时期、分析法时期、蒲丰或然性试验方法时期、计算机时期,已知,试以上述的不足近似值和过剩近似值为依据,那么使用两次“调日法”后可得的近似分数为_____________.
【答案】
【分析】由“调日法”的计算方法即可求得答案.
【详解】由“调日法”的计算方法可知:
第一次用“调日法”后可得更为精确的近似值为,即得,
则第二次用“调日法”后可得更为精确的近似值为,
故答案为:
14.已知函数,若关于x的方程有6个不相等的实数根,则实数a的取值范围为_____________.
【答案】或
【分析】先作出函数的图象,再令,则,易得,且关于的方程必有两个不等实根,设为,再分,和三种情况讨论即可.
【详解】作出函数的图象如图所示,
令,则,
若原方程有6个不相等的实数根,则,且关于的方程必有两个不等实根,设为,
当时,代入,则,解得,
此时关于的方程为,解得,满足题意;
当,且时,令,
则函数有两个大于的不等零点,
因为函数的图象过点,
则,解得,
即;
当时,因为函数的图象过点,
则,无解,
综上所述,实数a的取值范围为或.
故答案为:或.
真题·实战演练
高频考点:函数零点与方程根、函数图象交点的转化,零点个数判定,根据零点分布求参数,多个零点大小比较,二分法的应用,均为高考高频考查内容。
1.(2024·新课标Ⅰ卷·高考真题)当时,曲线与的交点个数为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
【答案】C
【分析】画出两函数在上的图象,根据图象即可求解
【详解】因为函数的最小正周期为,函数的最小正周期为,
所以在上函数有三个周期的图象,
在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示:
由图可知,两函数图象有6个交点.
故选:C
2.(多选)(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)对于函数和,下列说法中正确的有( )
A.与有相同的零点 B.与有相同的最大值
C.与有相同的最小正周期 D.与的图象有相同的对称轴
【答案】BC
【分析】根据正弦函数的零点,最值,周期公式,对称轴方程逐一分析每个选项即可.
【详解】A选项,令,解得,即为零点,
令,解得,即为零点,
显然零点不同,A选项错误;
B选项,显然,B选项正确;
C选项,根据周期公式,的周期均为,C选项正确;
D选项,根据正弦函数的性质的对称轴满足,
的对称轴满足,
显然图像的对称轴不同,D选项错误.
故选:BC
3.(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)(多选)设函数,则( )
A.当时,有三个零点
B.当时,是的极大值点
C.存在a,b,使得为曲线的对称轴
D.存在a,使得点为曲线的对称中心
【答案】AD
【分析】A选项,先分析出函数的极值点为,根据零点存在定理和极值的符号判断出在上各有一个零点;B选项,根据极值和导函数符号的关系进行分析;C选项,假设存在这样的,使得为的对称轴,则为恒等式,据此计算判断;D选项,若存在这样的,使得为的对称中心,则,据此进行计算判断,亦可利用拐点结论直接求解.
【详解】A选项,,由于,
故时,故在上单调递增,
时,,单调递减,
则在处取到极大值,在处取到极小值,
由,,则,
根据零点存在定理在上有一个零点,
又,,则,
则在上各有一个零点,于是时,有三个零点,A选项正确;
B选项,,时,,单调递减,
时,单调递增,
此时在处取到极小值,B选项错误;
C选项,假设存在这样的,使得为的对称轴,
即存在这样的使得,
即,
根据二项式定理,等式右边展开式含有的项为,
于是等式左右两边的系数都不相等,原等式不可能恒成立,
于是不存在这样的,使得为的对称轴,C选项错误;
D选项,
方法一:利用对称中心的表达式化简
,若存在这样的,使得为的对称中心,
则,事实上,
,
于是
即,解得,即存在使得是的对称中心,D选项正确.
方法二:直接利用拐点结论
任何三次函数都有对称中心,对称中心的横坐标是二阶导数的零点,
,,,
由,于是该三次函数的对称中心为,
由题意也是对称中心,故,
即存在使得是的对称中心,D选项正确.
故选:AD
【点睛】结论点睛:(1)的对称轴为;(2)关于对称;(3)任何三次函数都有对称中心,对称中心是三次函数的拐点,对称中心的横坐标是的解,即是三次函数的对称中心
4.(2024·天津·高考真题)设,函数.若恰有一个零点,则的取值范围为______.
【答案】
【分析】结合函数零点与两函数的交点的关系,构造函数与,则两函数图象有唯一交点,分、与进行讨论,当时,计算函数定义域可得或,计算可得时,两函数在轴左侧有一交点,则只需找到当时,在轴右侧无交点的情况即可得;当时,按同一方式讨论即可得.
【详解】令,即,
由题可得,
当时,,有,则,不符合要求,舍去;
当时,则,
即函数与函数有唯一交点,
由,可得或,
当时,则,则,
即,整理得,
当时,即,即,
当,或(正值舍去),
当时,或,有两解,舍去,
即当时,在时有唯一解,
则当时,在时需无解,
当,且时,
由函数关于对称,令,可得或,
且函数在上单调递减,在上单调递增,
令,即,
故时,图象为双曲线右支的轴上方部分向右平移所得,
由的渐近线方程为,
即部分的渐近线方程为,其斜率为,
又,即在时的斜率,
令,可得或(舍去),
且函数在上单调递增,
故有,解得,故符合要求;
当时,则,
即函数与函数有唯一交点,
由,可得或,
当时,则,则,
即,整理得,
当时,即,即,
当,(负值舍去)或,
当时,或,有两解,舍去,
即当时,在时有唯一解,
则当时,在时需无解,
当,且时,
由函数关于对称,令,可得或,
且函数在上单调递减,在上单调递增,
同理可得:时,图象为双曲线左支的轴上方部分向左平移所得,
部分的渐近线方程为,其斜率为,
又,即在时的斜率,
令,可得或(舍去),
且函数在上单调递减,
故有,解得,故符合要求;
综上所述,.
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:本题关键点在于将函数的零点问题转化为函数与函数的交点问题,从而可将其分成两个函数研究.
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第07讲 函数与方程
目 录
模拟·基础演练 2
题型01 求函数的零点 2
题型02 判断函数零点所在区间 2
题型03 根据零点所在区间求参数取值范围 3
题型04 求函数零点或方程根的个数 3
题型05 根据函数零点的个数求参数 4
题型06 利用零点的分布求参数 4
题型07 比较零点的大小 5
题型08 求函数零点的和的问题 5
题型09 二分法求方程近似解 6
重难·创新演练 7
真题·实战演练 9
模拟·基础演练
考查重点:围绕函数零点展开,包含零点求解、零点所在区间判断、零点个数分析,以及由零点分布求解参数范围;重点考查零点存在定理,侧重数形结合、等价转化思想的运用。
题型01 求函数的零点
1.函数的零点为___________.
2.已知a是函数的零点,则实数a的值为___________.
3.函数的零点为___________.
4.(2026·陕西榆林·模拟预测)已知函数则的零点之和为___________.
5.(多选)已知函数,则下列说法正确的有( )
A.在上单调递增 B.的极小值为
C.的图象关于原点对称 D.有两个零点
题型02 判断函数零点所在区间
6.(25-26高三上·河北保定·开学考试)方程的实数根所在的区间为( )
A. B. C. D.
7.函数的零点所在的区间为( )
A. B. C. D.
8.函数零点所在区间为( )
A. B. C. D.
9.(2026·陕西西安·模拟预测)函数的零点所在区间是( )
A. B. C. D.
10.已知函数的零点,则整数的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
题型03 根据零点所在区间求参数取值范围
11.若函数在上有零点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
12.函数在区间内有零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
13.函数的一个零点在区间内,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
14.函数的一个零点在区间内,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
15.已知,在上有且只有两个零点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
题型4 求函数零点或方程根的个数
16.已知函数则函数的零点个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
17.直线与曲线的交点个数为( )
A. B. C. D.
18.函数与的图象共有 个交点.
19.(湖南邵阳市2026年普通高中学业水平合格性考试模拟试题高二数学)函数在上的零点个数为___________.
20.若函数满足,且时,,已知函数,则函数在区间内的零点个数为___________.
题型5 根据函数零点的个数求参数
21.已知函数,若函数有3个零点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
22.(2026·陕西榆林·模拟预测)已知函数若函数有三个不同的零点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
23.已知函数,若函数有8个零点,则实数的取值范围为___________.
24.已知函数,若关于x的方程有6个根,则m的取值范围为___________.
题型6 利用零点的分布求参数
25.已知函数有两个不相等的正零点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
26.已知是函数的零点,且,,则( )
A. B. C. D.
27.(2026·河北衡水·一模)若函数()在内存在唯一的,使得,则的取值可能为( )
A. B.1 C. D.3
28.若关于的不等式的解集中恰好有3个整数解,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
29.(25-26高三·全国·一轮复习)已知函数,则有零点的充要条件是___________.
题型7 比较零点的大小
30.(2026·河南新乡·三模)已知函数的零点分别为,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
31.(2026·重庆沙坪坝·模拟预测)已知函数的零点分别为,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
32.已知,则正数的大小关系为( )
A. B. C. D.
33.已知a,b,c分别是函数的零点,则( )
A. B. C. D.
34.已知函数的零点分别是,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
题型8 求函数零点的和的问题
35.函数,则函数的所有零点之和为___________.
36.设分别是与的零点,则的取值范围是___________.
37.(25-26高三下·北京·阶段检测)已知函数,其中且.若关于的方程恰有三个不相等的实数根,则的取值范围为_____,且的取值范围为_______.
38.函数的部分图象如图所示,最高点和最低点的坐标分别为和.
(1)求函数的解析式及单调递减区间;
(2)求方程在内所有解的和.
题型9 二分法求方程近似解
39.(25-26高三上·山西长治·期末)下列函数中,与x轴均有交点,但不能用二分法求零点的是( )
A. B. C. D.
40.用二分法求方程在上的近似解时,经过两次二分后,可确定近似解所在区间为( )
A. B. C. D.
41.(2026·四川成都·模拟)用二分法求函数在内的零点近似值,若精确度要求为,则需重复相同步骤的次数至少为( )
A. B. C. D.
42.用二分法求方程近似解时,所取的第一个区间可以是( )
A. B. C. D.
43.若函数的一个正数零点附近的函数值用二分法逐次计算,参考数据如表:
那么当精确度达到时,可作为方程的一个近似根的是( )
A. B. C. D.
重难·创新演练
设题创新: 融合函数周期性、奇偶性等性质,结合新定义题型、数学文化、实际背景命题;题型综合性强,常将零点与方程、不等式结合,考查知识综合运用能力。
1.(2026·内蒙古赤峰·一模)已知函数,则方程根的个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
2.(2026·湖南怀化·三模)已知函数,若有唯一解,则实数的值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
3.(2026·河北沧州·一模)已知函数,若函数至少有7个零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
4.(2026·北京石景山·二模)已知函数.若存在2个零点,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(2026·天津北辰·二模)在科学研究中,许多系统的平衡状态可以通过方程来描述,其中x表示某个关键变量(如时间、浓度、位移等).现有三个不同系统中的平衡点分别由以下函数的零点给出:某放射性物质同时发生衰变和生成,净变化率满足,当净变化率为零时,对应平衡时间为;某鱼群在有限资源下的增长速率满足,当增长率为零时,对应平衡种群数量为;一个弹簧振子在某时刻的机械能表达式为,当机械能为零时,对应平衡位置.则这三个平衡点的大小关系为( )
A. B. C. D.
6.(25-26高三上·贵州黔西南·阶段检测)已知函数,方程恰有三个不同的实数解,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
7.已知,函数,若函数有三个零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
8.(2026·北京海淀·二模)已知函数,集合.若对任意,都有,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
9.(多选)(25-26高三下·云南楚雄·阶段检测)已知函数的图象与直线交于不同的三点,,且,则( )
A.的图象关于点中心对称 B.的取值范围是
C.的取值范围是 D.的取值范围是
10.(多选)(2027高三·全国·专题练习)(多选)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,存在一个点,使得,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. B. C. D.
11.(多选)(2026·河南郑州·模拟预测)已知函数,若方程有四个不同的零点,,,,且,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
12.已知函数定义在上,且,满足,且当时,,则函数的零点个数是_____________.
13.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:设实数的不足近似值和过剩近似值分别为和、、、,则是的更为精确的近似值.纵横古今,关于值的研究,经历了古代试验法时期、几何法时期、分析法时期、蒲丰或然性试验方法时期、计算机时期,已知,试以上述的不足近似值和过剩近似值为依据,那么使用两次“调日法”后可得的近似分数为_____________.
14.已知函数,若关于x的方程有6个不相等的实数根,则实数a的取值范围为_____________.
真题·实战演练
高频考点:函数零点与方程根、函数图象交点的转化,零点个数判定,根据零点分布求参数,多个零点大小比较,二分法的应用,均为高考高频考查内容。
1.(2024·新课标Ⅰ卷·高考真题)当时,曲线与的交点个数为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
2.(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)(多选)对于函数和,下列说法中正确的有( )
A.与有相同的零点 B.与有相同的最大值
C.与有相同的最小正周期 D.与的图象有相同的对称轴
3.(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)(多选)设函数,则( )
A.当时,有三个零点
B.当时,是的极大值点
C.存在a,b,使得为曲线的对称轴
D.存在a,使得点为曲线的对称中心
4.(2024·天津·高考真题)设,函数.若恰有一个零点,则的取值范围为______.
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