内容正文:
第五章
函数应用
第1讲 描述运动的基本概念
高考真题练
第1讲 描述运动的基本概念
考点1 函数零点、方程的根与函数图象的关系
1.[2025天津,7]已知函数f(x)=0.3x- ,则该函数的零点落在以下哪个区间内 ( )
A.(0,0.3) B.(0.3,0.5)
C.(0.5,1) D.(1,2)
B
解析 f(0)=1>0,
f(0.3)=0.30.3- =0.30.3-0.30.5>0,
f(0.5)=0.30.5- =0.30.5-0.50.5<0,
f(1)=0.31- <0, f(2)=0.32- <0,
又f(x)的图象连续,所以f(x)的零点在区间(0.3,0.5)内.
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2021北京,15]已知函数f(x)=|lg x|-kx-2,给出下列四个结论:
①当k=0时,f(x)恰有2个零点;
②存在负数k,使得f(x)恰有1个零点;
③存在负数k,使得f(x)恰有3个零点;
④存在正数k,使得f(x)恰有3个零点.
其中所有正确结论的序号是________.
①②④
第1讲 描述运动的基本概念
解析 令f(x)=|lg x|-kx-2=0,得|lg x|=kx+2,
令g(x)=|lg x|,h(x)=kx+2,
所以f(x)的零点个数即函数g(x)与h(x)图象的交点个数.
当k=0时,如图a,g(x)与h(x)的图象有2个交点,则f(x)有2个零点,故①正确;
当k>0时,如图b,存在h(x)=k0x+2的图象与函数g(x)=|lg x|(x>1)的图象相切的情况,此时h(x)与g(x)的图象有
2个交点,当0<k<k0时,g(x)与h(x)的图象有3个交点,则f(x)有3个零点,故④正确;
当k<0时,如图c,g(x)与h(x)的图象最多有2个交点,g(x)与h(x)的图象相切时有1个交点,如图d,故②正确,③
不正确.
综上,正确结论的序号为①②④.
第1讲 描述运动的基本概念
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2022天津,15]设a∈R,对任意实数x,用f(x)表示|x|-2,x2-ax+3a-5中的较小者.若函数f(x)至少有3个零点①,
则a的取值范围为_______________.
①心中有“数” 函数零点问题,通过数形结合转化为图象的交点问题解决;对点突破 P342疑难1
[10,+∞)
第1讲 描述运动的基本概念
真题降维
关键信息 信息判断 信息处理
用f(x)表示|x|-2,x2-ax+3a-5中的较
小者 x取同一个值时,|x|-2,x2-ax+3a-5中
的较小的值为对应的f(x)的值 令h(x)=|x|-2,g(x)=x2-ax+3a-5,在同
一平面直角坐标系中画出它们
的图象,借助图象的直观性判断
大小
f(x)至少有3个零点 h(x)与g(x)的零点个数之和至少
为3,h(x)有2个零点,故只需g(x)
至少有1个零点 令g(x)=0,由Δ≥0得a的范围,对a
的不同范围分类讨论,确定h(x)与
g(x)的图象,得到f(x)的图象,从而
得到f(x)的零点个数
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题意得f(x)=min{|x|-2,x2-ax+3a-5},
设h(x)=|x|-2,g(x)=x2-ax+3a-5.
由|x|-2=0得x=±2,则h(x)有2个零点.
要使f(x)至少有3个零点,则g(x)至少有1个零点,则(-a)2-4(3a-5)≥0,
解得a≤2或a≥10.
①当a=2时,g(x)=x2-2x+1,在同一平面直角坐标系中作出y=h(x)和y=g(x)的图象,如图1所示,
此时f(x)只有2个零点,不符合题意;(g(x)的图象恒在h(x)图象的上方,故f(x)=h(x))
第1讲 描述运动的基本概念
②当a<2时,设g(x)的两个零点分别为x1,x2(x1<x2),
要使f(x)至少有3个零点,则x2≤-2,
所以 无解;
③当a=10时,g(x)=x2-10x+25,作出y=h(x)和y=g(x)的图象,如图2所示,
此时f(x)有3个零点,符合题意;
第1讲 描述运动的基本概念
④当a>10时,设函数g(x)的两个零点分别为x3,x4(x3<x4),
要使f(x)至少有3个零点,则x3≥2,
所以 解得a>4,
所以a>10.
综上,实数a的取值范围是[10,+∞).
方法技巧 解决函数零点个数问题的主要方法有两种:①解方程求得零点;②图象法.在利用图象法解
题时,要注意参数对图象形状或位置的影响,讨论时还要注意考虑参数的所有可能情形.
第1讲 描述运动的基本概念
4.[2023天津,15]设a∈R,函数f(x)=ax2-2x-|x2-ax+1|.若f(x)恰有两个零点,则a的取值范围为________________
_________________________.
(-∞,0)∪(0,1) ∪(1,+∞)
第1讲 描述运动的基本概念
解析 函数f(x)=ax2-2x-|x2-ax+1|恰有两个零点等价于关于x的方程ax2-2x-|x2-ax+1|=0有两个不相等的实
根,设h(x)=x2-ax+1,令x2-ax+1=0,则Δ=a2-4.
则f(x)=ax2-2x-|x2-ax+1|=
①当Δ=a2-4≤0,即-2≤a≤2时,h(x)=x2-ax+1≥0对任意的x∈R恒成立,
所以f(x)=(x+1)[(a-1)x-1].
a=1时,令f(x)=0,得x=-1,与f(x)=0有两个不相等的实根矛盾;
a=0时,令f(x)=0,得x1=x2=-1,与f(x)=0有两个不相等的实根矛盾;
当a≠0且a≠1时,令f(x)=0,得x1=-1,x2= ,
此时f(x)=0有两个不相等的实根.
②当Δ=a2-4>0,即a>2或a<-2时,分两种情况:
第1讲 描述运动的基本概念
(i)若a>2,则:
h(x)≥0时,由f(x)=0,得x1=-1,x2= ,
此时h(-1)=a+2>0,h = - +1= <0,所以x1=-1,x2= (舍);
h(x)<0时,由f(x)=0,得x3=1,x4= ,
此时h(1)=-a+2<0,h = - +1= >0,所以x3=1,x4= (舍).
所以a>2时,f(x)=0有两个实根,分别为1,-1.
(ii)若a<-2,则:
h(x)≥0时,由f(x)=0,得x'1=-1,x'2= ,
第1讲 描述运动的基本概念
此时h(-1)=a+2<0,h = - +1= >0,所以x'1=-1(舍),x'2= ;
h(x)<0时,由f(x)=0,得x'3=1,x'4= ,
此时h(1)=-a+2>0,h = - +1= <0,所以x'3=1(舍),x'4= .
所以a<-2时, f(x)=0有两个实根,分别为 , .
综上,a的取值范围是(-∞,0)∪(0,1)∪(1,+∞).
第1讲 描述运动的基本概念
考点2 函数模型的应用
5.[全国新高考Ⅰ高考,6]基本再生数R0与世代间隔T是新冠肺炎的流行病学基本参数.基本再生数指一
个感染者传染的平均人数,世代间隔指相邻两代间传染所需的平均时间.在新冠肺炎疫情初始阶段,可
以用指数模型:I(t)= 描述累计感染病例数I(t)随时间t(单位:天)的变化规律,指数增长率r与R0,T近似满
足R0=1+rT.有学者基于已有数据估计出R0=3.28,T=6.据此,在新冠肺炎疫情初始阶段,累计感染病例数增
加1倍需要的时间约为②(ln 2≈0.69) ( )
A.1.2天 B.1.8天
C.2.5天 D.3.5天
①心中有“数” 用待定系数法求函数解析式.
②关键点拨 将已知数据代入解析式,通过指对互化得结果;对点突破 P346疑难3
B
第1讲 描述运动的基本概念
考教衔接
关键信息 信息处理 链接教材
R0=1+rT,R0=3.28,T=6 把R0=3.28,T=6代入R0=1+rT,得r=
=0.38 用待定系数法
求函数解析式
I(t)=ert 把求出的r代入I(t)的表达式可得I(t)=e0.38t
求累计感染病例数增加1倍需要的时间 累计感染病例数增加1倍即变为
2I(0),即I(t)=2I(0),代入计算 指对
互化
第1讲 描述运动的基本概念
解析 因为R0=3.28,T=6且R0=1+rT,所以指数增长率r= =0.38,设累计感染病例数增加1倍需要的时
间为t天,则I(t)=2I(0),即ert=2,即e0.38t=2,两边同时取自然对数得ln e0.38t=ln 2,即0.38t=ln 2,又ln 2≈0.69,所以t
= ≈ ≈1.8.
高考风向 在近几年高考中,对数型函数模型的实际应用偶尔考查,一般为中档难度的小题,解题时要
注意认真审题,建立正确的对数型函数模型,再利用函数知识解决相应问题.
第1讲 描述运动的基本概念
6.[全国Ⅲ理高考,4]Logistic模型是常用数学模型之一,可应用于流行病学领域.有学者根据公布数据建
立了某地区新冠肺炎累计确诊病例数I(t)(t的单位:天)的Logistic模型:I(t)= ,其中K为最大确诊
病例数.当I(t*)=0.95K时,标志着已初步遏制疫情,则t*约为(ln 19≈3) ( )
A.60 B.63
C.66 D.69
C
解析 I(t*)= =0.95K,整理可得 =19,两边取自然对数得0.23(t*-53)=ln 19,解得t*≈66.
第1讲 描述运动的基本概念
学科竞赛
7.[2025全国高中数学联赛福建赛区预赛]已知x1,x2,x3为方程 x3-247x2+2=0的3个不同实根,且x1<x2<x3,
则x2( - )=___________.
20
解析 设 =a,则方程 x3-247x2+2=0可化为ax3-(2a2+1)x2+2=0,即(ax-1)(x2-2ax-2)=0,
该方程的3个实数根分别为 ,a+ ,a- .
因为a= >1,
所以a- <0< <1<a+ ,
因此x1=a- ,x2= ,x3=a+ ,
所以x2( - )= ×4a =4× =20 .
第1讲 描述运动的基本概念
8.[2024全国高中数学联赛北京赛区预赛]已知函数 f(x)= 若关于x的方程f(f(x))=m恰有三
个不相等的实数根x1,x2,x3,且满足x1<x2<x3,则 的取值范围是_______________.
,1+
第1讲 描述运动的基本概念
解析 当x<-2时,x+2<0,则f(f(x))=x+2+2=x+4;当-2≤x<0时,0≤x+2<2,则f(f(x))=ln (x+2)+1 =ln x+2 ;
当x≥0时,f(f(x))=ln ln x+1 +1 ,
即f(f(x))=
方程f(f(x))=m恰有三个不相等的实数根等价于直线y=m与函数y=f(f(x))的图象有三个不同的交点,
在同一坐标系内画出y=f(f(x))的图象和直线y=m,如图所示,
第1讲 描述运动的基本概念
因此0≤m<ln 2.
此时x1+4=m且ln =m,
则x1=m-4,ln(x2+4)=m+ln 2,
从而 = =2 1- ,
第1讲 描述运动的基本概念
设h(m)=2 1- ,易知其在[0,ln 2)上单调递增,
因此 的取值范围是 ,1+ .
第1讲 描述运动的基本概念
$