摘要:
**基本信息**
聚焦导数研究函数零点问题,构建“概念-方法-技巧”三阶体系,系统整合零点判定、含参讨论及隐零点处理策略,培养数学思维与问题转化能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础概念|1(知识点1)|零点定义与存在定理|从方程实根到函数零点的转化,建立数形联系|
|零点个数判定|3(知识点2+题型1)|单调区间分析+端点值符号判断|导数工具→函数单调性→极值→零点个数的推理链|
|含参问题|5(知识点3+题型2-3)|参数分离优先,直接讨论为辅|分类讨论思想与函数图像交点问题的转化|
|隐零点应用|4(知识点4-5+题型6)|设而不求+特征方程代换|超越方程求解困境的突破,培养抽象思维|
内容正文:
完成时间: 月 日 今日打卡:☐ 已完成
用时: min 自评勋章:
暑假作业12 重难专题06:利用导数研究函数的零点或方程的实根(含隐零点)
【知识点1 函数的零点与方程的实根关系】
1.函数的零点
(1)定义:使得f(x0)=0的数x0称为方程f(x)=0的解,也称为函数f(x)的零点.
(2)函数的零点、函数的图象与x轴的交点、对应方程的解的关系:
(3)零点存在定理
若函数y=f(x)在闭区间[a,b]上的图象是一条连续的曲线,并且在区间端点的函数值一正一负,即f(a)·f(b)<0,则在开区间(a,b)内,函数y=f(x)至少有一个零点,即在区间(a,b)内相应的方程f(x)=0至少有一个解.
【注意】(1)函数的零点是实数,而不是点,是方程f(x)=0的实根.零点一定在定义域内.
(2)由函数y=f(x)(图象是连续不断的)在闭区间[a,b]上有零点不一定能推出f(a)f(b)<0,如图所示.
【知识点2 利用导数确定函数零点的个数】
第1步:求导 ,确定 的单调区间.
第2步:计算每个单调区间端点的函数值(或极限值:, 间断点).
第3步:对每个单调区间:若区间两端点函数值异号,则有且仅有一个零点;若同号且非零,则无零点;若端点值为0,则该端点为函数的零点(注意边界是否包含).
【知识点3 含参函数零点个数问题】
1.分离参数法(优先考虑):
将方程变形为,则原方程不等实根的个数⇔ 水平线 与 图像交点个数.
利用导数研究 的单调性、极值、渐近线,画出草图.
2.直接讨论法(参数不易分离时):
对参数分类,分析函数的单调性、极值符号及区间端点处的符号,从而确定函数零点个数.
【知识点4 隐零点替换,设而不求】
当导函数方程 是超越方程,无法直接解出零点时,可以设出该零点(称为隐零点),寻找出特征根方程,通过代换法来解决问题.
具体步骤可归纳为:
第1步:设出隐零点,即.
第2步:利用该关系式,将 、 等超越形式用代数式表示(如 或 等),从而避免解出 的具体值,.
第3步:将 中的超越部分替换为代数式,.判断 的符号.
【知识点5 常见隐零点模型与代换公式】
导数方程形式
代换关系
用于化简 中的项
→
常用于证明不等式
两边指对互化,构造同构
如设
【题型1 判断或讨论函数零点的个数】
1.(25-26高二下·北京海淀·期中)函数的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
2.(多选)(25-26高二下·甘肃兰州·期末)已知函数,则( )
A.是奇函数 B.是增函数
C.有且仅有1个零点 D.既有极大值又有极小值
3.(25-26高二下·全国·课堂例题)给定函数
(1)求函数的单调区间;
(2)画出函数的大致图象;
(3)求出方程的解的个数.
4.(2026·四川巴中·一模)已知在处取得极小值.
(1)求在处的切线方程;
(2)若,讨论零点的个数.
【题型2 由函数零点(方程实根)的个数求参数的取值范围】
1.(2026·山西忻州·模拟预测)已知函数.若关于的方程在区间内恰有两个不同实根,则( )
A. B.0 C.2 D.或2
2.(25-26高二下·重庆江津·期中)已知关于的方程至多有两个不同实数解,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(25-26高二下·山东烟台·期中)若函数存在两个不同的零点,则实数k的取值范围为( )
A. B. C. D.
4.(25-26高三上·陕西咸阳·阶段检测)已知函数.
(1)讨论函数的单调区间;
(2)若函数有且仅有一个零点,求实数的取值范围.
5.(25-26高二下·广东肇庆·阶段检测)已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)在(1)问的条件下,求的最小值
(3)若有两个零点,求的取值范围.
【题型3 由函数零点的唯一性求参数的值】
1.(2025·四川成都·三模)函数有且只有一个零点,则的取值是( )
A. B. C. D.
2.(24-25高二上·全国·课后作业)若函数有唯一零点,则 .
【题型4 函数零点的证明问题】
1.(25-26高三上·河北·期末)已知函数.
(1)当时,证明::
(2)证明:当时,仅有1个零点;当时,有2个零点.
2.(2026·云南·模拟预测)已知函数,.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)若,都成立,求的取值范围;
(3)若函数,证明有且仅有两个零点.
【题型5 两函数图象交点问题】
1.(2025高三·全国·专题练习)若曲线与有且仅有一组关于y轴对称的点,则( )
A. B. C.e D.2e
2.(2026·河北邢台·二模)已知函数,.若与的图象恰好有4个不同的交点,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.已知函数.
(1)若,求函数的极值;
(2)若曲线与曲线有唯一的交点,求实数的取值范围.
4.已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)设,当时,求函数的最大值;
(3)讨论函数与函数的图象的交点个数.
【题型6 隐零点的应用】
1.(2026·湖南益阳一模)已知函数,若,,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.已知函数f(x)=ex-a-ln x+x.当a≤0时,证明:f(x)>x+2.
3.(24-25高二下·内蒙古乌兰察布·期中)已知函数,,
(1)求函数的最值;
(2)若恒成立,求的取值范围.
4.(25-26高二下·辽宁沈阳·阶段检测)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)判断函数的零点个数,并说明理由;
(3)若对任意的,都有成立,求整数k的最大值.
1.(24-25高二下·浙江嘉兴·期中)已知函数定义域为,部分对应值如表,的导函数的图象如图所示. 下列关于函数的结论不正确的有( )
A.函数的极大值点有个
B.函数在是减函数
C.若时,的最大值是,则的最大值为4
D.当时,函数有个零点
2.(2026·贵州遵义·模拟预测)若函数在定义域上恰有三个零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(2026·北京房山·二模)已知函数 若存在非零实数,使得成立,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4.若函数的最小值为,则( )
A. B. C. D.
5.(多选)(25-26高二下·吉林长春·期中)已知函数,则( )
A.是增函数 B.有且仅有1个零点
C.的图象关于原点对称 D.既有极大值又有极小值
6.(多选)(25-26高二下·重庆·阶段检测)已知函数,则下列结论正确的是( )
A.函数有两个极值点
B.直线与的图象有且仅有两个公共点
C.若有三个零点,则
D.若,对,都有
7.(2026高三下·全国·专题练习)函数有个零点,则的取值范围是_____.
8.(2026·湖北武汉·期中)已知函数,若不等式对恒成立,则实数的取值范围为__________.
9.(25-26高三上·重庆·阶段检测)已知函数 .
(1)当时,讨论的单调性;
(2)证明:当时,在上有且仅有一个零点.
10.(25-26高二下·北京海淀·期末)已知函数,曲线在 处的切线方程为.
(1)求的值;
(2)证明:函数在区间上存在唯一极大值点;
(3)求函数的零点个数.
11.(2026·江苏南通·模拟预测)已知.
(1)求的最小值;
(2)若方程有两个不等的实根,求的取值范围.
1.(2026·广东·模拟预测)若函数有极值点,,且,若,,则关于的方程的不同实根个数是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
2.(2026·湖北·三模)已知函数.
(1)若存在大于零的极值,求a的取值范围;
(2)对于函数,若,则称为的不动点.判断是否存在a,使得的极值点同时也是不动点,并说明理由.
3.(2026·河北唐山·二模)设函数,若有两个极值点,且.
(1)求的取值范围;
(2)当时,记为最大零点.
(i)①证明:有两个零点;②证明:;
(ii)比较与的大小,并给出证明.
4.(25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中)已知函数.
(1)若
①求函数的单调区间;
②求证:
(2)若对任意,都有(为自然对数的底),求的取值范围.
5.已知函数,.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)若恒成立,求实数的取值范围;
(3)若,,证明:.
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用时: min 自评勋章:
暑假作业12 重难专题06:利用导数研究函数的零点或方程的实根(含隐零点)
【知识点1 函数的零点与方程的实根关系】
1.函数的零点
(1)定义:使得f(x0)=0的数x0称为方程f(x)=0的解,也称为函数f(x)的零点.
(2)函数的零点、函数的图象与x轴的交点、对应方程的解的关系:
(3)零点存在定理
若函数y=f(x)在闭区间[a,b]上的图象是一条连续的曲线,并且在区间端点的函数值一正一负,即f(a)·f(b)<0,则在开区间(a,b)内,函数y=f(x)至少有一个零点,即在区间(a,b)内相应的方程f(x)=0至少有一个解.
【注意】(1)函数的零点是实数,而不是点,是方程f(x)=0的实根.零点一定在定义域内.
(2)由函数y=f(x)(图象是连续不断的)在闭区间[a,b]上有零点不一定能推出f(a)f(b)<0,如图所示.
【知识点2 利用导数确定函数零点的个数】
第1步:求导 ,确定 的单调区间.
第2步:计算每个单调区间端点的函数值(或极限值:, 间断点).
第3步:对每个单调区间:若区间两端点函数值异号,则有且仅有一个零点;若同号且非零,则无零点;若端点值为0,则该端点为函数的零点(注意边界是否包含).
【知识点3 含参函数零点个数问题】
1.分离参数法(优先考虑):
将方程变形为,则原方程不等实根的个数⇔ 水平线 与 图像交点个数.
利用导数研究 的单调性、极值、渐近线,画出草图.
2.直接讨论法(参数不易分离时):
对参数分类,分析函数的单调性、极值符号及区间端点处的符号,从而确定函数零点个数.
【知识点4 隐零点替换,设而不求】
当导函数方程 是超越方程,无法直接解出零点时,可以设出该零点(称为隐零点),寻找出特征根方程,通过代换法来解决问题.
具体步骤可归纳为:
第1步:设出隐零点,即.
第2步:利用该关系式,将 、 等超越形式用代数式表示(如 或 等),从而避免解出 的具体值,.
第3步:将 中的超越部分替换为代数式,.判断 的符号.
【知识点5 常见隐零点模型与代换公式】
导数方程形式
代换关系
用于化简 中的项
→
常用于证明不等式
两边指对互化,构造同构
如设
【题型1 判断或讨论函数零点的个数】
1.(25-26高二下·北京海淀·期中)函数的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【解析】记,函数的定义域为,
,故函数在上单调递增.
又,所以函数的零点个数为.
故选:B.
2.(多选)(25-26高二下·甘肃兰州·期末)已知函数,则( )
A.是奇函数 B.是增函数
C.有且仅有1个零点 D.既有极大值又有极小值
【答案】ABC
【解析】函数的定义域为,又,
所以是奇函数,故A正确;
由,所以在上单调递增,故B正确;
又,所以有且仅有1个零点,故C正确;
令,方程无解,故既无极大值也无极小值,故D错误.
故选:ABC.
3.(25-26高二下·全国·课堂例题)给定函数
(1)求函数的单调区间;
(2)画出函数的大致图象;
(3)求出方程的解的个数.
【答案】(1)单调递增区间为,单调递减区间为
(2)作图见解析
(3)答案见解析
【解析】(1)函数的定义域为,求导得,
由,得,由,得,
所以函数的单调递增区间为;单调递减区间为.
(2)由(1)知,函数在处取得最小值,,当时,,
函数的大致图象,如图:
(3)方程解的个数等价于函数的图象与直线的交点个数,
由(2)知当时,方程的解为个;
当或时,方程的解为个;
当时,方程的解为个.
4.(2026·四川巴中·一模)已知在处取得极小值.
(1)求在处的切线方程;
(2)若,讨论零点的个数.
【答案】(1)
(2)见解析
【解析】(1)由题意得.因为在处取得极小值,
则,解得,,
所以,,
故,,
则切线方程为,即;
(2)令,所以.
令,解得或.则,,的关系如下表:
2
0
0
单调递增
单调递减
单调递增
作出函数的图象如下:
所以,①当或时,有两个零点;
②当或时,有一个零点;
③当时,有三个零点.
【题型2 由函数零点(方程实根)的个数求参数的取值范围】
1.(2026·山西忻州·模拟预测)已知函数.若关于的方程在区间内恰有两个不同实根,则( )
A. B.0 C.2 D.或2
【答案】D
【解析】函数,,
当单调递增,当单调递减,当单调递增,
所以的极大值为,的极小值为,且,,
所以的最大值为2,的最小值为,
所以若关于的方程在区间内恰有两个不同实根,则或.
2.(25-26高二下·重庆江津·期中)已知关于的方程至多有两个不同实数解,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】方程至多有两个不同实数解,记,
则与至多有两个交点,
由可得,
令,解得,
当时,,则单调递增,
当时,,则单调递减,
当时,,则单调递增,
所以是函数的极大值点,极大值为,
是函数的极小值点,极小值为,
作出函数图象,如图,
由图可知,与至多有两个交点时,或,
所以实数的取值范围是.
3.(25-26高二下·山东烟台·期中)若函数存在两个不同的零点,则实数k的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】函数的定义域是,
,
当时,,当时,,
所以在区间上单调递减,在区间上单调递增,
因为,且,
所以要使函数存在两个不同的零点,
则需,解得.
故选:B
4.(25-26高三上·陕西咸阳·阶段检测)已知函数.
(1)讨论函数的单调区间;
(2)若函数有且仅有一个零点,求实数的取值范围.
【答案】(1)单调递增区间为,单调递减区间为,
(2)
【解析】(1)函数的定义域为,
又,
所以当时,当或时,
的单调递增区间为,单调递减区间为,.
(2)令,即,依题意可得与有且仅有一个交点,
因为当时,当时,,此时,
当时,,所以;
当时,又,
当时,,此时,
当时,,所以;
所以或,解得或;
所以实数的取值范围为.
5.(25-26高二下·广东肇庆·阶段检测)已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)在(1)问的条件下,求的最小值
(3)若有两个零点,求的取值范围.
【答案】(1)递减区间为,递增区间为
(2)
(3)
【解析】(1)由题设,则,
当时,当时,
所以的递减区间为,递增区间为;
(2)由(1)知,;
(3)由题意得:;
当时,恒成立,
在上单调递增,
至多有一个零点,不合题意;
当时,令,解得:,
当时,当时,
在上单调递减,在上单调递增,
;
当时,,则,则至多有一个零点,不合题意;
当时,,则;
,
,
在上有唯一零点;
由(1)知:当时,,
则且时,,
在上有唯一零点;
则时,有两个不同零点;
综上所述:实数的取值范围为.
【题型3 由函数零点的唯一性求参数的值】
1.(2025·四川成都·三模)函数有且只有一个零点,则的取值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由,可得.
令,则,
则当时,,当时,,
则在上单调递减,在上单调递增,故,
且当时,;当时,,
因函数有且只有一个零点,
即函数的图象与直线有且只有一个交点,
故.
故选:B.
2.(24-25高二上·全国·课后作业)若函数有唯一零点,则 .
【答案】0
【解析】有1个零点,则方程有1个实数根,
令,则,
当时,单调递增;
当时,单调递减,
所以,又当时,;当时,,
所以要与的图象有一个交点,则,解得.
【题型4 函数零点的证明问题】
1.(25-26高三上·河北·期末)已知函数.
(1)当时,证明::
(2)证明:当时,仅有1个零点;当时,有2个零点.
【答案】见解析
【解析】(1)当时,,
则.
当时,单调递增,
当时,单调递减,
所以,即.
(2),当时,.
当时,令,得单调递减,
令,得单调递增,
又,函数在处取得极小值,
故在上的唯一零点是
所以当时,仅有1个零点.
当时,令,得单调递减,
令,得单调递增,
因为,所以,则,
又,当时,,所以必存在唯一的,使得,
所以当时,有2个零点.
(3)略45.(2026·云南·模拟预测)已知函数,.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)若,都成立,求的取值范围;
(3)若函数,证明有且仅有两个零点.
【答案】(1);(2);(3)见解析
【解析】(1)当时,,则,
所以,.
故切线方程为,即.
(2)因为在 上恒成立,且 ,
所以在 上恒成立,令,则,
因为,
①当 时,由 ,解得,
,单调递增,,单调递减,
所以当 时,;
②当 时,因为,,所以,
所以 时,,所以,
综上, 的取值范围为.
(3)因为,
所以,,设,
①当 时,, 单调递增,
所以,所以在 上单调递减.
又 ,所以为在 上的唯一零点;
②当时,因为在上单调递减,在上单调递减,
所以在上单调递减.
又,,
所以,使得,所以当时,;时,
,
即 在上单调递增;在上单调递减,
又 ,所以,
所以在上单调递增,此时 ,不存在零点.
又,所以,使得,
所以在上单调递增,在上单调递减.
又,
所以 在上恒成立,此时不存在零点;
③当时,单调递减,单调递减,
所以在上单调递减.
又,
即,又在上单调递减,
所以在上存在唯一零点;
④当时,,,
所以,即在上不存在零点.
综上所述:有且仅有 个零点.
【题型5 两函数图象交点问题】
1.(2025高三·全国·专题练习)若曲线与有且仅有一组关于y轴对称的点,则( )
A. B. C.e D.2e
【答案】B
【解析】曲线关于y轴对称的曲线方程为,
由题意可知方程只有一个实数根,
令,,则,
令,解得,易知在单调递减,
所以在单调递增,在单调递减,
则,
又,且时,,时,,
故m的取值范围为,又,故.
故选:B.
2.(2026·河北邢台·二模)已知函数,.若与的图象恰好有4个不同的交点,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由可知,为偶函数,
又也为偶函数, 故与的图象恰好有4个不同的交点
等价于方程恰好有2个不同的正根,显然,
所以与函数图象有2个不同的交点,
,
当时,单调递增;当时,单调递减;
所以,
当时;当时,
所以,所以,故实数a的取值范围为
3.已知函数.
(1)若,求函数的极值;
(2)若曲线与曲线有唯一的交点,求实数的取值范围.
【答案】(1)极小值为,无极大值
(2)
【解析】(1)时,,
令解得,所以在区间上单调递减,
在区间上单调递增,
所以的极小值为,无极大值.
(2)由分离得,
令,
令,
所以在上单调递减,,
所以在区间上,单调递增,
在区间上,单调递减,,
当时,,由此画出的大致图象如下图所示,
要使曲线与曲线有唯一的交点,
则的取值范围是.
4.已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)设,当时,求函数的最大值;
(3)讨论函数与函数的图象的交点个数.
【答案】(1)
(2)
(3)答案见解析
【解析】(1)若,则,
所以,则,
又,
所以曲线在点处的切线方程是,
即.
(2),
函数的定义域为
.
当时,,
令,得,
令,得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以的最大值为.
(3)联立得得,
得,
结合(2)可知.
则“函数与函数的图象的交点个数”等价于“函数的零点个数”.
当时,无零点.
当时,的最大值为.
若,即,则无零点.
若,即,则只有一个零点.
若,即,则,又,
令,则且,
由,得;由,得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
故有最大值,无最小值.
故,所以,由(2)知在上单调递增,所以在上有唯一零点.
令,
则,且,
由,得;由,得,
所以在上单调递减,在上单调递增,
故有最小值,无最大值.
所以,
于是和,
所以,
又在上单调递减,
故在上有唯一零点.
当时,由上得,于是,而,
所以,即无零点.
综上,当或时,无零点;当时,只有一个零点;当时,有两个零点,
即当或时,函数与函数的图象无交点;
当时,函数与函数的图象有1个交点;
当时,函数与函数的图象有2个交点.
【题型6 隐零点的应用】
1.(2026·湖南益阳一模)已知函数,若,,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由已知,则,
令,则,
当时,,即在上单调递增,
所以,
当时,,在上单调递增,
所以,即,
当时,,当时,
所以存在使得,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以,不合题意,
所以则实数a的取值范围是.
故选:B.
2.已知函数f(x)=ex-a-ln x+x.当a≤0时,证明:f(x)>x+2.
【证明】当a≤0时,
令F(x)=f(x)-x-2=ex-a-ln x-2,x>0,
F'(x)=ex-a-=,
显然函数F'(x)在(0,+∞)上单调递增,
令g(x)=xex-a-1,x>0,
g'(x)=(x+1)ex-a>0,
即函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
而g(0)=-1<0,g(1)=e1-a-1≥e-1>0,
则存在唯一x0∈(0,1),使得g(x0)=0,即=,
因此存在唯一x0∈(0,1),使得F'(x0)=0,
当0<x<x0时,F'(x)<0,当x>x0时,F'(x)>0,
因此函数F(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,
当=时,x0-a=-ln x0,
则F(x)≥F(x0)=-ln x0-2=+x0-a-2>2-a-2=-a≥0,当且仅当=x0,即x0=1时,取等号,故式子取不到等号.
所以当a≤0时,f(x)>x+2.
3.(24-25高二下·内蒙古乌兰察布·期中)已知函数,,
(1)求函数的最值;
(2)若恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)的最小值为,无最大值.
(2)
【解析】(1)已知,所以.
令,即,因为恒成立,所以,解得.
当时,,,则,所以在上单调递减.
当时,,,则,所以在上单调递增.
由上述单调性可知,在处取得极小值,同时也是最小值.
将代入可得:.
因为当时,,所以函数无最大值.
则的最小值为,无最大值.
(2)原不等式等价于
即,在上恒成立,
等价于,在上恒成立,
令
令,则为上的增函数,
又当时,
在存在唯一的零点,即
由
又有在上单调递增,
∴b的取值范围是
4.(25-26高二下·辽宁沈阳·阶段检测)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)判断函数的零点个数,并说明理由;
(3)若对任意的,都有成立,求整数k的最大值.
【答案】(1);(2)见解析;(3)3
【解析】(1)因为,,所以,
所以曲线在点处的切线的斜率为,
又因为,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
(2)函数的零点个数为2.,理由如下:
因为,定义域是,
所以.当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以在处取得极小值,也是最小值,.
因为,,
所以由函数零点存在定理,得在内和内各存在一个零点,
所以函数的零点个数为2.
(3)因为对任意的,都有,所以.
设,,
则.
由(2)知,在上单调递增.
因为,,
所以在内存在唯一的零点,即.
所以当时,,所以,在上单调递减;
当时,,所以,在上单调递增.
所以在处取得极小值,也是最小值,
.
因为,所以.
所以,所以整数k的最大值为3.
1.(24-25高二下·浙江嘉兴·期中)已知函数定义域为,部分对应值如表,的导函数的图象如图所示. 下列关于函数的结论不正确的有( )
A.函数的极大值点有个
B.函数在是减函数
C.若时,的最大值是,则的最大值为4
D.当时,函数有个零点
【答案】C
【解析】由导数的正负性可知,函数的单调递增区间为、,
单调递减区间为、,B选项正确;
由单调性可知,函数有个极大值点,A选项正确;
当时,函数最大值是,而最大值是,C选项错误;
作出函数的图象如下图所示,由下图可知,
当时,函数与函数的图象有四个交点,D选项正确.
故选:C
2.(2026·贵州遵义·模拟预测)若函数在定义域上恰有三个零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】①当时,,则,所以在上单调递增,
因为,而,
由零点存在定理得,函数在上有且只有一个零点;
②时,,该二次函数的图象开口向上,对称轴为,
要使原分段函数在定义域上恰有三个零点,则需使在上要有2个零点,
即需使在上有两个不相等的实数根,
即,解得,
综上可得.
3.(2026·北京房山·二模)已知函数 若存在非零实数,使得成立,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】若存在非零实数,使得,
则函数与有公共点,
即有根,
即与有公共点
,
设,
,所以在上单调递减,
因为,所以,
即,所以在上单调递减,
因为,
时,
所以,即,所以.
4.若函数的最小值为,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】易知的定义域为,
不难发现在区间内单调递增,
又当时,;当时,,
所以存在唯一使得,即,
所以当时,;当时,.
所以在区间上单调递减,在区间内单调递增,
所以的最小值为,
所以,所以,解得.
故选:B
5.(多选)(25-26高二下·吉林长春·期中)已知函数,则( )
A.是增函数 B.有且仅有1个零点
C.的图象关于原点对称 D.既有极大值又有极小值
【答案】AB
【解析】对于A,因为,所以,
而,则,即是增函数,故A正确,
对于B,由题意得,结合已知得是增函数,
则有且仅有1个零点,故B正确,
对于C,因为,
所以,即,
可得的图象不关于原点对称,故C错误,
对于D,因为是增函数,所以无极值,故D错误.
故选:AB
6.(多选)(25-26高二下·重庆·阶段检测)已知函数,则下列结论正确的是( )
A.函数有两个极值点
B.直线与的图象有且仅有两个公共点
C.若有三个零点,则
D.若,对,都有
【答案】AC
【解析】已知,求导得,
选项A:因为,有两个不同的实根,
且在两侧导数符号改变,因此有两个极值点,A选项正确;
选项B:令,得,即,解得,
因此直线与图象有个公共点,B选项错误;
选项C:的极大值为(恒成立),
极小值为有三个零点等价于极小值小于,
即,结合得,即,C选项正确;
选项D:当时,,所以在上恒成立,
在单调递减,,
当时,,不满足,D选项错误.
7.(2026高三下·全国·专题练习)函数有个零点,则的取值范围是_____.
【答案】
【解析】解析:函数的零点,即为关于的方程的实根,
将方程化为方程,令,,
由导数知识可知,直线与曲线相切时有,
所以关于的方程有两个不同的实根,
实数的取值范围是.
故答案为:.
8.(2026·湖北武汉·期中)已知函数,若不等式对恒成立,则实数的取值范围为__________.
【答案】
【解析】不等式对恒成立,
等价于,所以,
设,其中,则,令得,
所以当时,单调递减,当时,单调递增,
所以,又,
所以存在使得,
所以若,则或,即或,
,
所以在上,单调递增,
在上,单调递减,
所以,所以只有才能满足要求,
即,又,解得,
所以实数的取值范围为.
9.(25-26高三上·重庆·阶段检测)已知函数 .
(1)当时,讨论的单调性;
(2)证明:当时,在上有且仅有一个零点.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
【解析】(1)当时,,
所以,
所以当时,,当时,,
即在和上单调递增,在上单调递减,
(2)易知,,,
当时,;当时,;当时,.
所以在上单调递增,上单调递减,在上单调递增,
又,
所以当时,,所以;
又,
所以在上有零点.
又因为在上单调递增,所以在上有且仅有一个零点.
10.(25-26高二下·北京海淀·期末)已知函数,曲线在 处的切线方程为.
(1)求的值;
(2)证明:函数在区间上存在唯一极大值点;
(3)求函数的零点个数.
【答案】(1)
(2)见解析
(3)2
【解析】(1)由,可得,
,则,
因曲线在 处的切线方程为,则.
(2)证明:由(1)得,求导得,
设,则,
当时,,,则,故函数在上单调递减,
又,由零点存在定理,存在唯一的,使得.
当时,,即,则函数在上单调递增;
当时,,即,即函数在上单调递减.
故为函数在区间上的唯一极大值点;
(3)函数的定义域为,则,
①当时,由(2)知,函数在上单调递增,在上单调递减.
又,即当时,,即,
故函数在上单调递减,故函数在上仅有零点;
②当时,因,由(2)当时,单调递增,
故,即在上单调递增,
当时,单调递减,因,
则在后面一段区间必有,单调递减,在上先增后减,
又,则当时,,即函数无零点;
③当时,若,则,则函数在上单调递减,
又,由零点存在定理,函数存在唯一的零点;
若,则,而,则恒成立,故函数在上无零点.
综上,函数共有与两个零点.
11.(2026·江苏南通·模拟预测)已知.
(1)求的最小值;
(2)若方程有两个不等的实根,求的取值范围.
【答案】(1)的最小值为
(2)的取值范围是
【解析】(1)函数的定义域为,.
当时,,单调递减; 当时,,单调递增,
所以在处取得极小值,也是最小值,.
故的最小值为.
(2)方程整理为,显然是方程的一个实根.
要使方程有两个不等实根,只需有且仅有一个非零实根,即时仅有一个实根.
令,则 .
令,则,解得.
①当时,,单调递减,此时,
且时,,时,,此时值域为,
因此当时,在有唯一解;
② 当时,,单调递减,时,,单调递增,所以在处取最小值,
当时,,
因此当时,在上有唯一解;
当时,在上无实数解;
当时,在上有2个解;
因此,满足条件.
综上,的取值范围是.
1.(2026·广东·模拟预测)若函数有极值点,,且,若,,则关于的方程的不同实根个数是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【解析】,且,是极值点,
则,故
令,则方程即为 ,解得或,
因此原方程等价于,.示意图如下,可得实根个数为4.
2.(2026·湖北·三模)已知函数.
(1)若存在大于零的极值,求a的取值范围;
(2)对于函数,若,则称为的不动点.判断是否存在a,使得的极值点同时也是不动点,并说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,理由见解析
【解析】(1)已知,其定义域为,则,
当时,,在上单调递减,无极值;
当时,令得(负根舍去),
当时,,则在单调递减,
当时,,则在单调递增,
所以是的极小值点,
则,
所以.
(2)由(1)知时,的极小值点为,
假设存在使得的极值点同时也是不动点,即,
则,
令,得,
令,则,
所以在上单调递增,又,
所以存在使得,
所以存在使得,满足,
因此,存在a,使得的极值点同时也是不动点.
3.(2026·河北唐山·二模)设函数,若有两个极值点,且.
(1)求的取值范围;
(2)当时,记为最大零点.
(i)①证明:有两个零点;②证明:;
(ii)比较与的大小,并给出证明.
【答案】(1)
(2)
【解析】(1),令,则,
当时,,此时在上单调递增,
则至多有一个零点,即至多有一个极值点,不符合题意;
当时,由得;得;
则在上单调递减,在上单调递增,
先证明:、、,
令,则,
当时,函数单调递减,
当时,函数单调递增,
则,故成立;
因为,所以,则成立;
令,则,
令,则,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
则,则单调递增,
故,故成立;
由以上不等式可得,,,,
故,
因为,由零点存在性定理可知,若有两个极值点,
只需
记,
当时,单调递增;当时,单调递减;
又,则,所以的取值范围为.
(2)(i)①易知,由(1)可知,
当时,,此时,不符合题意;
当时,,此时,符合题意.
故在,单调递增,单调递减,且,
由单调性可知,
令,则,
则在上单调递增,则,
则当无限大时, ,
由零点存在性定理可知,存在两个零点0和且,命题得证.
②因为为极值点且,
所以 ,即,
又由①知 ,结合,
有 ,
得,命题得证.
(ii),证明:
由(*)可知,所以
,
记,
又,所以,则,
则 ,
所以在单调递增,则,所以,
因为在单调递增,且,所以.
4.(25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中)已知函数.
(1)若
①求函数的单调区间;
②求证:
(2)若对任意,都有(为自然对数的底),求的取值范围.
【答案】(1)①的单调递减区间为,单调递增区间为;②证明见解析
(2)
【解析】(1)解:①当时,函数,可得,则,
令,可得,
所以在单调递增,且,
当时,,即,在单调递减;
当时,,即,在单调递增,
所以的单调递减区间为,单调递增区间为.
②证明:令,可得,
令,可得,
所以在上单调递增,且,,
所以存在,使得,
当时,;当时,,
所以在单调递减,在单调递增,
可得,
又由,可得,则,
所以,即.
(2)解:(法一)由,可得,则,
令,可得,所以在上递增,
又由,可得,所以,
令,可得,
由,解得,
令,可得;令,可得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以,所以,所以实数的取值范围为.
(法二)设,则,
设,则,
因为在上递增,当时,;当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,
令,则,
所以在递减,
因为,所以,所以,
所以实数的取值范围为.
5.已知函数,.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)若恒成立,求实数的取值范围;
(3)若,,证明:.
【答案】见解析
【解析】(1)当时,,求导得,
,,
曲线在点处的切线方程为.
(2)恒成立,即,即恒成立,
令,则.
令,则,
单调递减,又,
当时,,当时,,
即时,,单调递增;
时,,单调递减.
,故.
(3)要证,,
即证,,
令,
则,令,
,
在单调递增,
又,,
,使得,
即,故,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
,
时,恒成立,得,
,
又,,
故,
,时,.
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