内容正文:
专题05 函数新定义
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01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架,搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点,分层突破重难点
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▶基础梳理・自主夯基
考点01 经典特殊函数
考点02 函数性质的新定义
考点03 函数的特殊点考点05
03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式,提升答题素养
▶高考解密・母题探究
题型01 函数新性质
▶考点聚焦・解法深研
题型01 高斯函数
题型02 狄利克雷函数
题型03 函数新性质
题型04 函数新关系
题型05 函数的特殊点
04优题精练·专题实战通关——精选优质试题,强化实战应用
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
考点01 经典特殊函数
该类函数并非由当前题目临时构造,而是数学分析或数论中已有明确定义的经典模型,具有固定的解析表达式或分段法则。如课本中提及的高斯函数、狄利克雷函数等。对这类的函数解决方法:
1、回归定义法:所有推理必须严格基于该函数的原始数学定义展开,不得凭直观或常见初等函数性质臆断,例如高斯函数需锁定取整符号含义,狄利克雷需明确有理/无理判别标准。
2、分类讨论:依据定义中的核心分类标准(如整数与非整数、有理数与无理数)将问题空间彻底划分为互斥子集,在各子集内化简函数表达式。
3、性质转化:优先利用该类函数已知的基本性质(如高斯函数的恒等变形、狄利克雷函数的周期性)将待解问题转化为数论条件或区间计数问题。
4、数形分离:解题时以代数推导为主,图像仅作辅助理解;若涉及复合函数或方程,则采用“逐层剥离”方式,从最内层基准函数开始向外求解,并时刻检验每一层解集在定义域下的兼容性。
5、反例排除:在涉及函数性质判断题时,常通过选取特殊值(如边界整数、特定无理数)构造反例,以此验证命题在全部定义域上的真伪。
对高斯函数而言,靠“数值大小”分段(整数与非整数),解题强调“设整数参数+不等式夹逼”;而狄利克雷函数靠“数的类型”分段(有理数与无理数),解题强调“双分类讨论+分别验证”。两者都脱离常规初等函数,但高中阶段只需熟练运用定义本身,就能解决绝大多数相关题目。
【新题对点练】(2026·全国·模拟预测)(多选)高斯函数表示不超过实数的最大整数,已知函数(为大于0的实数),下列说法正确的是( )
A.若,则 B.无论为何值,恒过定点
C.存在,使为奇函数 D.在上单调不减
考点02 函数性质的新定义
性质新定义型:直接定义一个全新的函数性质(比如上海高考题目中的"性质P"),再让你判断给定函数是否具备,或者求解满足条件的参数。
面对这类题目,一个清晰的解题流程能帮你快速找到方向:
1、翻译定义:专注于新定义的每一个字,把它"翻译"成你能理解的数学语言或不等式。例如:"性质P":如果定义为"存在常数 ,对任意 ,都有",那它本质上就是在讨论函数的单调性。
2、调用已学的知识:翻译完后,问题就转化成了你熟悉的模样。此时要快速调动你学过的工具:函数的单调性、奇偶性、周期性、基本不等式、导数、三角恒等变换等。很多看似全新的定义,最终都落脚在这些基础性质上。
3、严谨分类与推理:新定义题往往需要严谨的逻辑和全面的考虑,尤其当题目涉及参数或分段情况时,分类讨论是必不可少的,务必做到不重不漏
【新题对点练】(2026·福建宁德·二模)设是定义在上的函数,若,当时,,称函数具有性质,则下列函数具有性质的是( )
A. B.
C. D.
考点03函数的特殊点
关于“不动点”,不再是简单地定义一个新函数,而是为函数赋予一个几何或代数上的“特殊身份”——比如,哪个点“雷打不动”,哪条线“互为镜像”,哪个区间“自我循环”。
这类问题的本质,是考查你对函数与方程、函数与图象变换之间深刻联系的理解。
这类“特殊点”的定义,通常基于以下三种基本关系:
1、不动点:对于函数 ,如果存在 ,使得 ,那么点 就叫不动点, 也叫不动点横坐标。几何意义:不动点就是函数图象与直线 的交点。
2、稳定点或周期点:这是不动点的升级版。如果 ,那么 就是一个2-周期点(或称为稳定点)。几何意义:它刻画了函数迭代过程中的循环行为。
这类新定义题,本质是在考“函数与方程思想”和“转化与化归能力”。它把“点”这些几何直观概念,巧妙地转化为代数方程。
【新题对点练】(2026·山东日照·二模)已知函数定义域为.若存在,对任意,当时,都有,则称为在上的“凸点”.
(1)求函数在上的最大“凸点”;
(2)若函数在上不存在“凸点”,求的取值范围;
(3)设,且.证明:在上的“凸点”个数不小于.
素养进阶·答题技法突破
题型01 函数新性质
【典例1】(2026·上海·高考真题)设是定义在上的函数.定义性质:若对任意,当时,,则称函数具有“性质”.
(1)判断函数是否具有“性质”;
(2)若分段函数具有“性质”,求所有满足条件的实数和的解;
(3)已知的值域为,且在上是严格增函数,证明:是偶函数的充要条件是:具有“性质”.
【典例2】(2026·上海·高考真题)对于函数,,设.对于点集,若存在,使得任取,总有,则称为“最低点”.对于函数和,以下说法中正确的是( )
A.若和都有最小值,则有最低点;
B.若有最低点,则和都有最小值;
C.若或有最小值,则有最低点;
D.若有最低点,则或有最小值.
【典例3】(2026·全国一卷·高考真题)已知函数的定义域为,且当时,.对任意,定义集合.
(1)若当时,,求;
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:①若,则;②当时,.
(i)证明:;
(ii)证明:在区间单调递增.
题型01 高斯函数
1、分段表示:将实数按整数区间分段,如 时 , 时 ,等等。常用于将函数化为分段函数来研究性质或图象。
2、方程与不等式:利用放缩性质 转化为整数范围来求解。例如解 ,等价于 。
3、恒等式:(当 )或 (当 ),常用于奇偶性判断或化简。
4、图象法:高斯函数的图象呈阶梯状(右连续,左端点取到)。画图时注意每个整数点处函数值取左端点高度(如 ,图象在 处取值为1,不是0)。
注意:
1、负数取整易出错:,不是0(不大于 -0.5 的最大整数是 -1)。
时, 的取值范围是 ,注意左闭右开。
3、对含参问题,若参数参与取整,需分类讨论参数所在的整数区间。
【典例1】(2026·河南开封·模拟预测)高斯是德国著名的数学家,用其名字命名的“高斯函数”为:设,用表示不超过x的最大整数,则称为高斯函数,例如:,.已知函数,则函数的值域为( )
A. B. C. D.
【典例2】(2026·山东德州·模拟预测)(多选)高斯函数又称为下取整函数.表示不超过的最大整数,比如,.设,,则( )
A.是奇函数 B.是周期函数
C.的值域为 D.方程有且仅有2个实数根
【变式1】(2026·北京海淀·三模)高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的称号,为了纪念数学家高斯,我们把函数称为高斯函数,其中表示不超过的最大整数,如,,则点集所表示的平面区域的面积是( )
A.2 B. C.4 D.6
由图可知平面区域由4个边长为1的正方形组成,
【变式2】(2026·江西上饶·二模)(多选)高斯是德国的著名数学家、物理学家、天文学家和大地测量学家.他被认为是历史上最重要的数学家之一,有“数学王子”的美誉.高斯函数,表示不超过的最大整数,如,,则( )
A.对于,有
B.是单调函数
C.方程有无数组解
D.方程共有个不等的实数根
题型02 狄利克雷函数
1、求函数值:直接判断自变量是有理数还是无理数,有理数得1,无理数得0。
2、判断奇偶性:因为 与 同为有理数或无理数,所以 ,是偶函数。
3、求周期:任意非零有理数 都是周期(因为 与 同为有理数或无理数),无最小正周期。
4、复合函数:若 ,则内层 取有理数时得1,取无理数时得0;若 ,则只需求 和 ,因为 只能取0或1。
遇到狄利克雷函数,只需分两类(自变量是有理数还是无理数)讨论即可,一切问题都归为这两类。
【典例1】(2026·浙江宁波·二模)十九世纪德国数学家狄利克雷提出了“狄利克雷函数”.已知,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【典例2】(25-26高二下·浙江温州·期末)历史上第一个给出函数一般定义的是19世纪德国数学家狄利克雷(Dirichlet),他在1829年定义了一个“奇怪的函数”:,其中为实数集,为有理数集.则关于函数的如下四个命题中,不正确的是( )
A.,都有
B.,都有
C.,都有
D.,都有
【变式1】(25-26高二下·黑龙江佳木斯·期中)(多选)德国著名数学家狄利克雷(Dirichlet)定义了一个“奇怪的函数”其中为实数集,为有理数集.则关于函数有如下四个命题,正确的为( )
A.存在,有
B.函数的图像关于直线对称
C.函数是周期函数,无最小正周期
D.存在三个点,,,使为等腰直角三角形
【变式2】(25-26高一上·广东珠海·阶段检测)(多选)历史上第一个给出函数一般定义的是19世纪德国数学家狄利克雷(Dirichlet),狄利克雷在1829年给出了著名函数:(其中为有理数集,为无理数集).一般地,广义的狄利克雷函数可定义为:(其中,且),以下对说法正确的有( )
A.定义域为 B.当时,的值域为
C.为偶函数 D.在实数集上不具有单调性
题型03 函数新性质
新性质题考的是“现场学习能力”,本质都是代入和验证,不要被陌生名词吓住——直接按定义操作即可。注意判断选项时,若能举出一个反例即可排除该选项。
【典例1】如果函数满足:当a,b,c是一个三角形的三边长,且都存在时,也是某个三角形的三边长,那么就称具有“性质P”,则下列说法正确的是______
①具有“性质P”
②不具有“性质P”
③当具有“性质P”时,M的最小值为2
④当具有“性质P”时,
【典例2】(2026·上海·三模)设,对于定义域为D的函数与,,若函数是区间D上的单调函数,则称与在区间D上满足“性质”.
(1)设,,,若与在区间D上满足“性质”,求t的取值范围;
(2)设,,,.若与在区间D上满足“性质”,求的取值范围;
(3)设,若对任意s、t,函数与在上都满足“性质”.求证:存在不全为零的实数A、B,使得函数为常值函数.
【变式1】(25-26高三下·上海·阶段检测)若函数满足:对任意,,都有,则称函数具有性质.
(1)设,分别判断与是否具有性质?并说明理由;
(2)已知定义在上的奇函数具有性质,求关于的不等式的解;
(3)已知函数具有性质,且图像是一条连续曲线,若在上是严格增函数,求证:是奇函数.
【变式2】(25-26高三下·上海·阶段检测)设函数的定义域为,且在上存在导函数,若实数满足对任意的、都有,则称函数具有“性质”.
(1)设,判断函数是否具有“性质”?
(2)已知函数具有“性质”,且,记,求证:;
(3)对任意的、,,都有,判断函数是否一定具有“性质”?并证明你的结论.
题型04 函数新关系
将题目给出的新关系当作“规则”,直接代入验证或列方程。只需按定义把文字翻译成代数式,再按常规方法求解(解方程、解不等式、画图等)。选择题多用特值验证(代特殊数快速排除),填空题重在代数转化,解答题则需分步说明规则适用性。关键:不要在陌生名词上纠结,按定义“照做”即可。
【典例1】(25-26高二下·天津河北·期末)已知函数的图象与的图象的所有交点的横坐标之积不大于1(若的图象与的图象只有一个交点,则这个交点的横坐标不大于1),则称与是一组“小积函数”.下列四组函数中,是一组“小积函数”的序号是_________.
①与
②与
③与
④与
【典例2】(25-26高一下·上海·阶段检测)已知是定义在上的函数,若对任意的,均有,则称是关联.
(1)判断和证明是否是关联?
(2)若是(3)关联,当时,,解不等式;
(3)证明:“是关联,且是关联”的充要条件是“是关联”.
【变式1】(2026·安徽合肥·二模)(多选)已知是定义域为,最小正周期为的函数,我们把称为的叠加函数,则( )
A.的叠加函数是最小正周期为的周期函数
B.当时,的值域为
C.当时方程在上有25个实根
D.当,,时方程在有实根的充要条件为
【变式2】(25-26高三下·安徽六安·阶段检测)对于函数,若函数的零点为,的零点为,当存在,满足,则称为亲密函数.若,互为亲密函数,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
36.(25-26高二下·上海·阶段检测)设,若对任意的,且,函数与满足关系,则称函数是函数在区间上的级控制函数.
(1)判断函数是否是函数在区间上的1级控制函数,并说明理由;
(2)若函数是函数在区间上的级控制函数,求实数的最大值;
(3)若函数是函数在区间上的2026级控制函数,且函数在区间上存在两个零点,求两零点之积的取值范围.
题型05 函数的特殊点
按新定义将“特殊点”条件直接转化为方程,代入求解即可。
1、不动点:满足 的点,解方程 。
2、稳定点:满足 的点,先解 再与 联立,或直接代入复合函数解方程。
3、其他新定义点(如“倍值点”、“零点”等)同理,将定义翻译成等式,代入函数解析式求解。
注意:解出的点必须验证是否在函数定义域内;若含参,需讨论方程有解条件(如判别式、值域限制)。若涉及多个特殊点,可能需列方程组。
【典例1】(2026·江苏无锡·模拟预测)已知函数是定义在上的函数,其导函数为.对于,若对任意恒成立,则称为函数的“切线支撑点”,记函数的所有切线支撑点构成的集合为.
(1)若,判断是否为函数的“切线支撑点”,并说明理由;
(2)若.求;
(3)若,其定义域为,其中均为正实数,且.证明:.
【典例2】(2026·山东青岛·三模)定义函数的“佳点”如下:对动点,当时,,当时,.当时,.
(1)若函数.写出的一个“佳点”,并说明理由;
(2)若函数的最小值为0,其中.
(ⅰ)求;
(ⅱ)求的横坐标最大的“佳点”.
【变式1】(2026·河南郑州·一模)已知函数定义域为,,若对任意,存在,当时,都有.则称为在上的“点”.
(1)设函数求在上的最大“点”;
(2)判断函数在上是否存在“点”,并说明理由;
(3)若函数在上不存在“点”,求的取值范围.
【变式2】(25-26高二下·上海·期中)对于函数的导函数,若在其定义域内存在实数和,使得成立,则称是“跃点”函数,并称是函数的“跃点”.
(1)若函数是“跃点”函数,求实数的取值范围;
(2)若函数是定义在上的“0跃点”函数,且在定义域内存在三个不同的“0跃点”,求实数的取值范围;
(3)若函数是“1跃点”函数,且在定义域内恰存在2个“1跃点”,求实数满足的条件.
优题精练·专题实战通关
1.(26-27高三上·重庆沙坪坝·开学考试)我们说函数 在其定义域 上具有 “不减性质”,是指 ,若 ,则有 . 代表不超过 的最大整数,如[4.8] = 4,[-0.3] = -1 . 已知 ,其中 .
(1)求出 的定义域 ;
(2)若 恒成立,求实数 的取值范围;
(3)若 在其定义域 上具有不减性质,求实数 的取值范围.
2.(25-26高三上·贵州贵阳·高考复习)对于函数和,设,,若存在,,使得,则称函数和互为“零点相邻函数”,若函数与互为“零点相邻函数”,则实数的最小值为( )
A. B. C. D.
3.(26-27高三上·上海·开学考试)定义:设函数在区间上有最大值,最小值,则称为函数在区间上的“最值距”,为在区间上的“中值”.
(1)请直接写出和在区间上的“最值距”和“中值”;
(2)求证:不存在区间使函数在区间上的“最值距”只与有关;
(3)若与在区间上的“最值距”相同,求:在区间上的“中值”.
4.(25-26高一下·云南丽江·期末)对于函数,,,如果存在实数,使得,那么称为,的生成函数.
(1)设,,,生成函数是偶函数,求的值;
(2)设,,,,生成函数.若不等式在上恒成立,求实数的取值范围;
(3)设函数,,是否能够生成一个函数,且同时满足①是偶函数;②在区间上的最小值为,若能够生成,则求函数的解析式,否则说明理由.
5.(25-26高三下·上海黄浦·开学考试)若函数的定义域内存在区间,且 ,则称函数具有“性质F ”.正确的是____________.① 具有“性质F ”的一次函数存在且有无数个;② 具有“性质F ”的二次函数存在且有无数个;③存在,使函数具有“性质F”;④对任意,函数都具有“性质F ”.
6.(2026·江苏盐城·模拟预测)定义函数()为的“伴生函数”,其中为的导函数.若区间满足,都有成立,则称在上具有“伴生性质”且为的“伴生区间”.已知(),设的“伴生函数”为.
(1)请求出的一个“伴生区间”;
(2)若方程有两个不同的实数解,().
(ⅰ)求的取值范围;
(ⅱ)证明:.(参考数据:,)
7.(2026·上海黄浦·三模)设,均为非空集合,函数的定义域为,若存在,使得对任意,均有,则称函数具有“性质”.下列说法中正确的是( ).
A.“”是“函数具有‘性质’”的充分非必要条件
B.设,则“函数具有‘性质’”是“具有最小值”的必要非充分条件
C.设,“”是“函数具有‘性质’”的充分必要条件
D.设,“函数具有‘性质’”是“具有‘性质’”的既非充分又非必要条件
8.(25-26高三下·安徽·阶段检测)(多选)定义:若函数满足对区间内任意一个实数,总在区间内存在唯一实数,使得,则称函数具有性质.下列说法正确的是( )
A.在上具有性质
B.若在区间上具有性质,则
C.若在上具有性质,则
D.已知,则不存在实数,使得在上具有性质
9.(2026·上海·模拟预测)设函数的定义域为,若对任意实数,恒有成立,则称函数具有“性质”.
(1)若一次函数具有性质,其中,求实数,的值;
(2)若函数具有性质,且在上严格增,证明:;
(3)若具有性质的函数满足:存在常数,使得对任意,都有.证明:具有该性质的函数是唯一的,并写出其解析式.
10.(2026·浙江·二模)对于定义在区间上的函数,若对,都有,则称为在区间上的“上域函数”;若对,都有,则称为在区间上的“下域函数”.
(1)试判断以下函数中,哪些是在上的“上域函数”?哪些是在上的“下域函数”?(直接写出结论,无需证明)
①; ②; ③;
(2)已知实数是在区间上的“下域函数”,求实数的取值范围;
(3)求证:.
11.(2026·福建泉州·模拟预测)若将图象绕原点逆时针旋转后,所得曲线仍是函数的图象,则称为“旋转函数”.
(1)判断函数是否为“旋转函数”,并说明理由;
(2)已知函数是“旋转函数”,求的最大值;
(3)若函数是“旋转函数”,求的取值范围.
12.(25-26高三上·上海杨浦·阶段检测)已知函数,若点是函数图象的两条互相垂直的切线的交点,则称点是该函数的“特征点”,记的所有“特征点”的集合为;
(1)若,,求;
(2)若,求证:函数的所有“特征点”在一条定直线上,并求出这条直线的方程;
(3)若,记函数图象上的所有点组成的集合为,若,求实数的取值范围.
13.(25-26高三下·上海·阶段检测)已知函数定义域为,,若,存在,对任意,都有.则称为在上的“点”.
(1)设函数.求在上的最大“点”;
(2)命题:,在上不存在“点”.此命题是否为真命题,说明理由;
(3)设,且,.证明:在上的“点”个数不小于.
14.(2026·重庆·模拟预测)在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石,布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(L.E.J.Brouwer),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”,给定函数,,已知函数,,在上均存在唯一不动点,分别记为,则( )
A. B.
C. D.
15.(2025·广东肇庆·一模)(多选)不动点理论是泛函分析与拓扑学中的重要理论,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,而称为该函数的一个不动点,依据不动点理论,下列说法正确的是( )
A.只有1个不动点
B.若()没有不动点,则没有零点
C.若()没有不动点,则方程无实根
D.有3个不动点
$专题05 函数新定义
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题型05 函数的特殊点
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考点01 经典特殊函数
该类函数并非由当前题目临时构造,而是数学分析或数论中已有明确定义的经典模型,具有固定的解析表达式或分段法则。如课本中提及的高斯函数、狄利克雷函数等。对这类的函数解决方法:
1、回归定义法:所有推理必须严格基于该函数的原始数学定义展开,不得凭直观或常见初等函数性质臆断,例如高斯函数需锁定取整符号含义,狄利克雷需明确有理/无理判别标准。
2、分类讨论:依据定义中的核心分类标准(如整数与非整数、有理数与无理数)将问题空间彻底划分为互斥子集,在各子集内化简函数表达式。
3、性质转化:优先利用该类函数已知的基本性质(如高斯函数的恒等变形、狄利克雷函数的周期性)将待解问题转化为数论条件或区间计数问题。
4、数形分离:解题时以代数推导为主,图像仅作辅助理解;若涉及复合函数或方程,则采用“逐层剥离”方式,从最内层基准函数开始向外求解,并时刻检验每一层解集在定义域下的兼容性。
5、反例排除:在涉及函数性质判断题时,常通过选取特殊值(如边界整数、特定无理数)构造反例,以此验证命题在全部定义域上的真伪。
对高斯函数而言,靠“数值大小”分段(整数与非整数),解题强调“设整数参数+不等式夹逼”;而狄利克雷函数靠“数的类型”分段(有理数与无理数),解题强调“双分类讨论+分别验证”。两者都脱离常规初等函数,但高中阶段只需熟练运用定义本身,就能解决绝大多数相关题目。
【新题对点练】(2026·全国·模拟预测)(多选)高斯函数表示不超过实数的最大整数,已知函数(为大于0的实数),下列说法正确的是( )
A.若,则 B.无论为何值,恒过定点
C.存在,使为奇函数 D.在上单调不减
【答案】ABD
【分析】A,求解;B,时,;C,取,验证时得到矛盾;D,由单调不减的定义:对任意,都有,进行验证.
【详解】选项 A,,由题意 ,A 正确;
选项 B,时,,,时恒成立,因此函数一定经过点,B 正确;
选项 C,奇函数的定义:对定义域内任意,都满足,
取,由高斯函数定义,因此(),对应,,则
若为奇函数,需满足,但不可能等于 0,矛盾;
同时负数的非整数次幂在实数域无意义,因此不存在使为奇函数,C 错误;
选项 D,单调不减的定义:对任意,都有,
在上,高斯函数本身是单调不减函数:增大时,取整结果要么保持不变,要么增加,不会减小;
已知,幂函数在上单调递增,两者复合后,可推出,即,因此在上单调不减,D 正确.
考点02 函数性质的新定义
性质新定义型:直接定义一个全新的函数性质(比如上海高考题目中的"性质P"),再让你判断给定函数是否具备,或者求解满足条件的参数。
面对这类题目,一个清晰的解题流程能帮你快速找到方向:
1、翻译定义:专注于新定义的每一个字,把它"翻译"成你能理解的数学语言或不等式。例如:"性质P":如果定义为"存在常数 ,对任意 ,都有",那它本质上就是在讨论函数的单调性。
2、调用已学的知识:翻译完后,问题就转化成了你熟悉的模样。此时要快速调动你学过的工具:函数的单调性、奇偶性、周期性、基本不等式、导数、三角恒等变换等。很多看似全新的定义,最终都落脚在这些基础性质上。
3、严谨分类与推理:新定义题往往需要严谨的逻辑和全面的考虑,尤其当题目涉及参数或分段情况时,分类讨论是必不可少的,务必做到不重不漏
【新题对点练】(2026·福建宁德·二模)设是定义在上的函数,若,当时,,称函数具有性质,则下列函数具有性质的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】对于ABD:举反例说明即可;对于C:分析可知为偶函数,在内单调递增,进而分析判断.
【详解】对于选项A:例如,,
即,但,故A错误;
对于选项B:例如,,
即,但,故B错误;
对于选项C:令,则的定义域为,
且,
即,可知为奇函数,
又因为在定义域内单调递增,则在定义域内单调递减,且,
当时,;当时,;
则,可知为偶函数,则,
当时,在内单调递增,
若,即,则,可得,故C正确;
对于选项D:,,
即,但,故D错误.
考点03函数的特殊点
关于“不动点”,不再是简单地定义一个新函数,而是为函数赋予一个几何或代数上的“特殊身份”——比如,哪个点“雷打不动”,哪条线“互为镜像”,哪个区间“自我循环”。
这类问题的本质,是考查你对函数与方程、函数与图象变换之间深刻联系的理解。
这类“特殊点”的定义,通常基于以下三种基本关系:
1、不动点:对于函数 ,如果存在 ,使得 ,那么点 就叫不动点, 也叫不动点横坐标。几何意义:不动点就是函数图象与直线 的交点。
2、稳定点或周期点:这是不动点的升级版。如果 ,那么 就是一个2-周期点(或称为稳定点)。几何意义:它刻画了函数迭代过程中的循环行为。
这类新定义题,本质是在考“函数与方程思想”和“转化与化归能力”。它把“点”这些几何直观概念,巧妙地转化为代数方程。
【新题对点练】(2026·山东日照·二模)已知函数定义域为.若存在,对任意,当时,都有,则称为在上的“凸点”.
(1)求函数在上的最大“凸点”;
(2)若函数在上不存在“凸点”,求的取值范围;
(3)设,且.证明:在上的“凸点”个数不小于.
【答案】(1)5
(2)
(3)
若在上的“凸点”个数为0,则,符合要求;
若在上的“凸点”个数为,令在上的“凸点”分别为
其中,,,
若,则若,由,则,即,
若,由题意,,,故,
即,又,故,符合要求;
若,则, ,
由,则,
若,即,则 ,
若,由题意,,且,
又,故 ,
即,,,,
即有 ,即,
由 ,故,又,故,
即在上的“凸点”个数不小于.
【分析】(1)利用导数求出的最大值结合“凸点”的定义即可得出答案;
(2)把问题转化为在上恒成立,分四类进行讨论;
(3)在上的“凸点”个数为0,直接验证,在上的“凸点”个数为,分和进行证明.
当时,分 和 两类,当时,分和 两类.
【详解】(1)设 ,则 ,
当或时,,单调递增;
当时, ,单调递减,
又 ,所以在 上最大值为,
所以都满足,所以函数在上最大的“凸点”为5.
(2)因为函数 在上不存在“凸点”,所以在上恒成立,,令,
则 ,
当时,恒成立,故在上单调递减,则 ,
故在上单调递减,此时,符合要求.
当时,令,则,
(i),即时,,即在上单调递增,
则,即在上单调递增,有,不符合要求,故舍去;
(ii)当,即时,恒成立,故在上单调递减,
则,故在上单调递减,此时,符合要求;
(iii)当,即时,若,,若,,
即在上单调递减,在上单调递增,
则若需恒成立,有 ,解得,因为,
且,即时,符合要求,
综上所述.
(3)略
素养进阶·答题技法突破
题型01 函数新性质
【典例1】(2026·上海·高考真题)设是定义在上的函数.定义性质:若对任意,当时,,则称函数具有“性质”.
(1)判断函数是否具有“性质”;
(2)若分段函数具有“性质”,求所有满足条件的实数和的解;
(3)已知的值域为,且在上是严格增函数,证明:是偶函数的充要条件是:具有“性质”.
【答案】(1)没有,理由见解析
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)运用特例法,结合指数函数的单调性进行判断即可;
(2)根据一次函数的单调性,结合“性质”的特性进行求解即可;
(3)根据充要条件的定义,结合偶函数的性质、“性质”的特性进行运算证明即可.
【详解】(1)函数不具有“性质”,理由如下:
例如当时,显然成立,
,根据指数函数的单调性可知,
所以有,这与“性质”矛盾,故函数不具有“性质”;
(2)因为函数具有“性质”,所以取,有,
于是有,
当时,由,
当时,由,
若,若,则有,
取,
此时,但是,不符合“性质”,所以不符合题意,
故,此时,
若时,则,
由,
若时,则,
由,
因此,
综上所述:当且仅当时,满足条件;
(3)充分性:若具有“性质”,则是偶函数.
若存在,,不妨设,
记,即,
因为函数的值域为,
所以,
若,则有,
若,则有,
故对任意,,这与的值域为矛盾,
所以不成立,则有,因此函数是偶函数;
必要性:若是偶函数,则具有“性质”.
当时,因为在上是严格增函数,
所以,
又因为函数是偶函数,
所以由,因此具有“性质”.
所以是偶函数的充要条件是:具有“性质”.
【典例2】(2026·上海·高考真题)对于函数,,设.对于点集,若存在,使得任取,总有,则称为“最低点”.对于函数和,以下说法中正确的是( )
A.若和都有最小值,则有最低点;
B.若有最低点,则和都有最小值;
C.若或有最小值,则有最低点;
D.若有最低点,则或有最小值.
【答案】D
【分析】可以举反例证明选项A、B、C的命题均为假命题,对D,根据“最低点”的定义分析得或,再分类讨论即可.
【详解】对于A项,取,,取,,
则,;而无最低点,故A错误;
对于B项,取,,取,,
则无最小值,;而有最低点,故B错误;
对于C项,取,,取,,
则无最小值,;
因为的函数值可趋向于负无穷大,所以无最低点,则亦无最低点,故C错误;
对于D项,因为有最低点,不妨设为的最低点,且,且,
所以或,
若,则且对任意的,总有,即;
若,同理可知;
所以若有最低点,则或有最小值,故D正确.
故选:D.
【典例3】(2026·全国一卷·高考真题)已知函数的定义域为,且当时,.对任意,定义集合.
(1)若当时,,求;
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:①若,则;②当时,.
(i)证明:;
(ii)证明:在区间单调递增.
【答案】(1)
(2)由题意证明如下:
在中,是奇函数,当时,.
∴,当时,,
∴
在集合中,
当时,,
当时,,
当时,,
∴,
∵,
∴且,即,,
∵,
∴①当时,解得,
,,
此时,
②当时,解得,
,,
此时,
③当时,解得,
,,
此时,
综上,.
(3)(i)由题意证明如下,
法一:
若,则存在,使得,
条件①:若,则,
∴,则,
取,则,此时,
∵,则,即,
但,相矛盾,
∴
法二:
假设,则存在,使得,
从而,这导致,
但,
∵根据条件又有,矛盾,
∴假设不成立,.
(ii)由题意,(2)及(3)(i)证明如下,
在集合中,
要证在上单调递增,
即需证,,都有,
即需证,,都有,
①先证明:当时,,
假设,使得,
∵当时,,
∴,使得,
∴,
而当时,,
否则,使得,,与矛盾,
∴,
∴,
∴,
由(3)(i)得,,
则,
由条件②:当时,,
则,
否则时,与矛盾,
∴若,使得,则,,(*)
∴,使得,
则,
令,,
此时,则,则,
∴,
∵,
∴易取,满足,使得,
根据(*)可得,此时,与矛盾,
∴当时,,
②证明:对,,都有,
∵,,都有,
∴,
对任意给定的,取,则,
∴对,,都有,
∴在上单调递增.
【分析】(1)求出,写出表达式,即可求出;
(2)求出表达式,化简集合并得出表达式,利用得出与,对的三种情况进行分类讨论,即可证明结论;
(3)(i)法一:假设,则存在,使得,取,求出,与矛盾,进而证明结论;
法二:假设,则存在,使得,取,求出,与时矛盾,进而证明结论;
(ii)将证明转化为证,,都有,先证明:当时,,再证明对,,都有,进而证明出在上单调递增.
【详解】(1)由题意,
在中,,,
在中,
,
∴,
当时,,,解得,
当时,,解得,
∴,
∴.
(2)略
(3)(i)略
(ii)略
题型01 高斯函数
1、分段表示:将实数按整数区间分段,如 时 , 时 ,等等。常用于将函数化为分段函数来研究性质或图象。
2、方程与不等式:利用放缩性质 转化为整数范围来求解。例如解 ,等价于 。
3、恒等式:(当 )或 (当 ),常用于奇偶性判断或化简。
4、图象法:高斯函数的图象呈阶梯状(右连续,左端点取到)。画图时注意每个整数点处函数值取左端点高度(如 ,图象在 处取值为1,不是0)。
注意:
1、负数取整易出错:,不是0(不大于 -0.5 的最大整数是 -1)。
时, 的取值范围是 ,注意左闭右开。
3、对含参问题,若参数参与取整,需分类讨论参数所在的整数区间。
【典例1】(2026·河南开封·模拟预测)高斯是德国著名的数学家,用其名字命名的“高斯函数”为:设,用表示不超过x的最大整数,则称为高斯函数,例如:,.已知函数,则函数的值域为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先用换元法求得的值域,再根据高斯函数定义求出结论.
【详解】,
设,因为,则,
所以,
因为,则,即,
所以当时,,当时,,当时,,
所以的值域是
【典例2】(2026·山东德州·模拟预测)(多选)高斯函数又称为下取整函数.表示不超过的最大整数,比如,.设,,则( )
A.是奇函数 B.是周期函数
C.的值域为 D.方程有且仅有2个实数根
【答案】BD
【分析】通过特殊值可判断A,由周期函数的定义可判断B,通过换元令,构造函数,求导,求得的值域,进而得到的范围即可判断C,通过四种情况分别判断即可.
【详解】由题意得,
令,则,
设,得到,
令,可得,令,可得,
所以在单调递增,在单调递减,
又,所以,
则,且为下取整函数,
对于A:取 ,,则;
,,
故不是奇函数,A错误,
对于B:因为,
即的周期为,因此,
故是周期为的周期函数,B正确,
对于C:当时,,
当时,,当时,,
当时,,因此的值域为, C错误,
选项D, ,
是整数,因此必为整数,且只能是,
当时,,
则,不满足;
当,,
,不满足;
当,时,成立;
时,,
可得,成立;
当 或,超出范围,不可能相等,因此方程仅有2个实根,D正确.
【变式1】(2026·北京海淀·三模)高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的称号,为了纪念数学家高斯,我们把函数称为高斯函数,其中表示不超过的最大整数,如,,则点集所表示的平面区域的面积是( )
A.2 B. C.4 D.6
【答案】C
【分析】根据集合的描述及已知函数新定义有或,进而作出点集表示的对应区域,即可得答案.
【详解】由可得或,
即或或或,
即或或或,
上述不等式组表示的平面区域如图示:
由图可知平面区域由4个边长为1的正方形组成,
所以点集所表示的平面区域的面积是.
【变式2】(2026·江西上饶·二模)(多选)高斯是德国的著名数学家、物理学家、天文学家和大地测量学家.他被认为是历史上最重要的数学家之一,有“数学王子”的美誉.高斯函数,表示不超过的最大整数,如,,则( )
A.对于,有
B.是单调函数
C.方程有无数组解
D.方程共有个不等的实数根
【答案】AC
【详解】A选项:设,,其中,分别是,的整数部分,,分别是,的小数部分,
则,,所以,故A正确;
B选项:当时,此时,函数为常函数,故B错误;
C选项:当,,,,……均满足故C正确;
D选项:由,得,则.
当时,,此时;
当时,,代入原方程,得,
即或(舍去),解得;
当时,,代入原方程,得,即,不符合题意;
当时,,代入原方程,得,
即或(舍去),解得,
综上,原方程共有个不同的实根,故D错误.
题型02 狄利克雷函数
1、求函数值:直接判断自变量是有理数还是无理数,有理数得1,无理数得0。
2、判断奇偶性:因为 与 同为有理数或无理数,所以 ,是偶函数。
3、求周期:任意非零有理数 都是周期(因为 与 同为有理数或无理数),无最小正周期。
4、复合函数:若 ,则内层 取有理数时得1,取无理数时得0;若 ,则只需求 和 ,因为 只能取0或1。
遇到狄利克雷函数,只需分两类(自变量是有理数还是无理数)讨论即可,一切问题都归为这两类。
【典例1】(2026·浙江宁波·二模)十九世纪德国数学家狄利克雷提出了“狄利克雷函数”.已知,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【详解】,
,
,
,
故“”是“”的必要条件,
当,假设时,,
此时,则,
故“”是“”的不充分条件,
综上: “”是“”的必要不充分条件.
【典例2】(25-26高二下·浙江温州·期末)历史上第一个给出函数一般定义的是19世纪德国数学家狄利克雷(Dirichlet),他在1829年定义了一个“奇怪的函数”:,其中为实数集,为有理数集.则关于函数的如下四个命题中,不正确的是( )
A.,都有
B.,都有
C.,都有
D.,都有
【答案】D
【详解】对于选项A,当时,,则,
当时,,则,所以A正确;
对于选项B,,当时,,则,
当时,可知,则,所以B正确;
对于选项C,,若,则,此时,
若,则有两种情况,
当时,此时,满足,当时,此时,
若,则有两种情况,
当时,此时,满足,
当时,此时,
综上,,都有,所以C正确;
对于选项D,当时,有,
此时,所以D错误.
【变式1】(25-26高二下·黑龙江佳木斯·期中)(多选)德国著名数学家狄利克雷(Dirichlet)定义了一个“奇怪的函数”其中为实数集,为有理数集.则关于函数有如下四个命题,正确的为( )
A.存在,有
B.函数的图像关于直线对称
C.函数是周期函数,无最小正周期
D.存在三个点,,,使为等腰直角三角形
【答案】ABC
【分析】代入特殊值可判断选项A,利用对称性可判断选项B,利用周期性可判断选项C,利用函数的定义域和单调性和函数的奇偶性的应用判定选项D的结论.
【详解】对于A:取,则,,因此存在,有,故A正确;
对于B:若是有理数,则也是有理数,故,
若是无理数,则也是无理数,故,
因此,,是偶函数,图像关于直线对称,故B正确;
对于C:设为任意有理数,若是有理数,则是有理数,,
若是无理数,则是无理数,,因此,任意正有理数都是的周期,
而任意正有理数无最小值,故无最小正周期,故C正确;
对于D:假设存在三个点,,,使为等腰直角三角形,不妨设,
分两类情况,第一种,斜边平行于轴或在轴上;
第二种,斜边不平行于轴或也不在轴上,如图所示
第一种情况,不妨设斜边在轴上,
所以,,即,则,
此时,,,与假设矛盾;
第二种情况,不妨设点在轴上,即,所以,
此时,,即在轴上,与假设矛盾,故D错误.
【变式2】(25-26高一上·广东珠海·阶段检测)(多选)历史上第一个给出函数一般定义的是19世纪德国数学家狄利克雷(Dirichlet),狄利克雷在1829年给出了著名函数:(其中为有理数集,为无理数集).一般地,广义的狄利克雷函数可定义为:(其中,且),以下对说法正确的有( )
A.定义域为 B.当时,的值域为
C.为偶函数 D.在实数集上不具有单调性
【答案】ACD
【分析】由狄利克雷函数定义,奇偶性和单调性的定义逐项判断即可.
【详解】选项A,因为(其中,且),而,
所以的定义域为,所以A的说法正确;
选项B,根据函数的对应法则,是有理数时,是无理数时,所以的值域为,所以B的说法错误;
选项C,若,则,;
若,则,,综合可得,所以为偶函数,所以C的说法正确;
选项D,由于实数具有稠密性,任何两个有理数之间都有无理数,任何两个无理数之间也都有理数,其函数值在和之间无间隙转换,
所以在实数集上不具有单调性,所以D的说法正确.
故选:ACD
题型03 函数新性质
新性质题考的是“现场学习能力”,本质都是代入和验证,不要被陌生名词吓住——直接按定义操作即可。注意判断选项时,若能举出一个反例即可排除该选项。
【典例1】如果函数满足:当a,b,c是一个三角形的三边长,且都存在时,也是某个三角形的三边长,那么就称具有“性质P”,则下列说法正确的是______
①具有“性质P”
②不具有“性质P”
③当具有“性质P”时,M的最小值为2
④当具有“性质P”时,
【答案】①②③
【分析】对于①②,利用不等式的性质或特例可判断①②的正误.对于③,根据函数的性质可求的范围,对于④,可证时,函数具有性质,故可判断③④的正误.
【详解】对于选项①②,在上单调递增的函数,具有“性质P”等价于对任意满足且的实数a,b,c,均有.
而,
因此具有“性质P”;
取,则,
于是不具有“性质P”.
对于选项③,显然.
当且时,由知,
从而有.
而当时,取且,则,
不符合题意.因此M的最小值为2.
对于选项④,若,可以取,
但不能构成三角形,因此.
下面证明当时,具有“性质P”.
若且能构成三角形,不妨设
当时,,
同理,,所以构成三角形.
当时,此时,,
故,
所以,同理可得
又,
若,则,
若,因此,故,
所以,而,
所以,
所以构成三角形.
因此命题得证,从而M可以取得,命题④错误.
【典例2】(2026·上海·三模)设,对于定义域为D的函数与,,若函数是区间D上的单调函数,则称与在区间D上满足“性质”.
(1)设,,,若与在区间D上满足“性质”,求t的取值范围;
(2)设,,,.若与在区间D上满足“性质”,求的取值范围;
(3)设,若对任意s、t,函数与在上都满足“性质”.求证:存在不全为零的实数A、B,使得函数为常值函数.
【答案】(1);
(2);
(3)若函数为常值函数,取;
同理,若函数是常值函数,取;
因此,以下考虑函数与都不为常值函数的情况.
分别取和,可以得到函数与,
不妨设函数与都是增函数(否则,若函数为减函数,将替换为).由于函数与都不为常值函数,
因此存在,使得且,
令,其中.
首先证明:对任意都有.
反证法:假设存在使得,其中且,
不妨设,取,,对于函数,
则,
,
因此,,与是单调函数矛盾.
同理可以证明对任意都有,
因此,对任意,,
所以为常值函数,
取,则A、B不全为零,且为常值函数.得证.
【分析】(1)先求出,根据单调可得对称轴的位置关系,故可求参数的取值范围;
(2)依据单调性定义可得在上恒成立,其中,据此可求的取值范围;
(3)利用性质对任意s、t成立,先取和知与均单调,假设不存在不全为零的实数A、B使得函数为常值函数,则存在两点使与的增量比值不同,从而可构造s、t使在两点处单调性相反,产生矛盾,因此必存在线性组合为常值函数.
【详解】(1)因为,在区间D上满足“性质”,
故在上为单调函数,
因为为开口向上的抛物线,对称轴为,故,即.
(2)由题设有在上为单调函数,
设任意,,
则,
因为,,故,,
而为上的单调函数,
故在上恒成立或在上恒成立,
而,,故或,故或.
(3)略
【变式1】(25-26高三下·上海·阶段检测)若函数满足:对任意,,都有,则称函数具有性质.
(1)设,分别判断与是否具有性质?并说明理由;
(2)已知定义在上的奇函数具有性质,求关于的不等式的解;
(3)已知函数具有性质,且图像是一条连续曲线,若在上是严格增函数,求证:是奇函数.
【答案】(1)不具有性质,具有性质,理由见解析
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)取特殊值判断,利用所给定义判断;
(2)利用奇函数的性质可将不等式化为,利用具有性质和奇函数性质可得是上的增函数,从而利用增函数的性质即可求解;
(3)先由具有性质且函数的图像是一条连续曲线求得,然后利用反证法证明是奇函数.
【详解】(1)不具有性质,
理由:取,,,所以不具有性质.
具有性质,
理由:对任意,,
当时,,因为为上的增函数,
所以,即,所以,
当时,,所以,即,
所以,
综上,对任意,,有,
所以具有性质.
(2)因为是奇函数,所以可化为,
因为具有性质,所以对任意,,都有,
因为是奇函数,所以,
所以,即是上的增函数,
故,解得,所以不等式的解集为.
(3)由具有性质知:当时,当时,
因为函数的图象是一条连续曲线,所以,即.
下面用反证法证明是奇函数,
假设存在使得,不妨设,则由在上是严格增函数有,
若,则构造函数,
,
,
由零点存在定理知,存在,使得,即;
因为在上是严格增函数,所以,
从而有,
与具有性质矛盾.
若,构造函数,同理也可推出与具有性质矛盾.
综合上述,存在使得的假设不能成立,即对任意都有,故是奇函数.
【变式2】(25-26高三下·上海·阶段检测)设函数的定义域为,且在上存在导函数,若实数满足对任意的、都有,则称函数具有“性质”.
(1)设,判断函数是否具有“性质”?
(2)已知函数具有“性质”,且,记,求证:;
(3)对任意的、,,都有,判断函数是否一定具有“性质”?并证明你的结论.
【答案】(1)具有
(2)由具有“性质”,
令,,得.
当时,由得,
整理得,所以.
当时,由可得,
由题意可得,可得,
由可得,
整理可得,所以,
因为,故,所以,即,故.
(3)具有“性质”,证明如下:
对任意的,设,,
则,且,
当时, .
当时,在中,
将替换为,将替换为,
可得,
整理得(*).
当时,由(*)得,即,
当时,由(*)得,即.
所以在上严格增,在上严格减,从而.
因此对任意的.都有.
即,所以具有“性质”.
【分析】(1)利用题中定义结合作差法验证可得结论;
(2)令,,结合函数具有“性质”得出,分别令、推导出,即可证得结论成立;
(3)对任意的,令,求,利用赋值法结合导数判断函数的单调性和最值,即可证明.
【详解】(1)因为,
由均值不等式可得,当且仅当时,等号成立,
因此恒成立,
所以满足“性质”.
(2)略
(3)略
题型04 函数新关系
将题目给出的新关系当作“规则”,直接代入验证或列方程。只需按定义把文字翻译成代数式,再按常规方法求解(解方程、解不等式、画图等)。选择题多用特值验证(代特殊数快速排除),填空题重在代数转化,解答题则需分步说明规则适用性。关键:不要在陌生名词上纠结,按定义“照做”即可。
【典例1】(25-26高二下·天津河北·期末)已知函数的图象与的图象的所有交点的横坐标之积不大于1(若的图象与的图象只有一个交点,则这个交点的横坐标不大于1),则称与是一组“小积函数”.下列四组函数中,是一组“小积函数”的序号是_________.
①与
②与
③与
④与
【答案】①③④
【分析】构造新函数,则函数与的图像交点的横坐标即为函数的零点,则只需判断函数的所有零点之积是否不大于1即可.
【详解】令,根据题意可得,
若的所有零点之积不大于1,则称与是一组“小积函数”.
①,,则,
,所以在R上单调递增,
,,
则有唯一零点,且零点在,故与是一组“小积函数”;
②,,则,,
令,则,即在R上单调递增,
且,,
则在存在唯一零点,当时,,即,单调递减;
当时,即,单调递增,大致图像如图所示:
因为,,
,则有两个零点,,
且,故与不是一组“小积函数”;
③,,则为偶函数,
当时,,在时单调递减,
且,,则在存在唯一零点,
当时, 单调递增;当时,,单调递减,
大致图像如图所示:
因为,所以在时,
有两个零点,,则,
因为为偶函数,根据对称性可知故有四个零点,
且这四个零点之积小于1,故与是一组“小积函数”;
④,,则,
因为,所以,
若,则,即的零点之积等于1,故与是一组“小积函数”.
【典例2】(25-26高一下·上海·阶段检测)已知是定义在上的函数,若对任意的,均有,则称是关联.
(1)判断和证明是否是关联?
(2)若是(3)关联,当时,,解不等式;
(3)证明:“是关联,且是关联”的充要条件是“是关联”.
【答案】(1)是关联,
任取,若,
则,
是关联.
(2)
(3)证明:必要性:
任取,满足,记,
由关联得到:,
由关联,,故,
,
又,
,结合得,
,
,
综上,,即是关联;
充分性:
对任意,故,
,故,
又,
两个同在区间内的数相加仍在区间内,
仅当时成立,即关联;
任取,若,则,
若,设,则,
由关联可得,
由结合关联可得,
,
综上,任取均满足,
即是关联.
【分析】(1)根据关联定义,结合已知条件证明结论;
(2)根据关联定义,结合已知条件作出大致图象,结合图象解不等式;
(3)根据关联定义,结合已知命题分别证明必要性和充分性,进而证明结论.
【详解】(1)是关联,证明:略
(2)依题意当时,
,即满足,
作出的大致图象,
由图象可知点,
原不等式的解集为.
(3)略
【变式1】(2026·安徽合肥·二模)(多选)已知是定义域为,最小正周期为的函数,我们把称为的叠加函数,则( )
A.的叠加函数是最小正周期为的周期函数
B.当时,的值域为
C.当时方程在上有25个实根
D.当,,时方程在有实根的充要条件为
【答案】BCD
【分析】由题意,求出,分析可判断A的正误;当时,可得最小正周期,即可得的解析式,即可得的解析式,根据正弦型函数的值域,即可判断B的正误;分别讨论和两种情况,分别求出的解析式,根据条件,求出根,可判断C的正误;分别讨论和两种情况,分别求出的解析式,根据二次函数的性质,可得的值域,分析可判断D的正误.
【详解】选项A:,
所以的叠加函数的一个周期为,故A错误;
选项B:当时,最小正周期,
则,
所以,
因为,所以,则,所以,故B正确;
选项C:的最小正周期,则,
当时,,,则,
此时方程在上的根为,共13个;
当时,,,
所以,
令,则,
所以,则,
此时方程在上的根为,共12个,
所以方程在上有25个实根,故C正确;
选项D:由题意的最小正周期为2,则,
当时,,
则,
因为,所以,
当时,,
则,
因为,所以,综上在上的值域为,
则方程在有实根的充要条件为,故D正确.
【变式2】(25-26高三下·安徽六安·阶段检测)对于函数,若函数的零点为,的零点为,当存在,满足,则称为亲密函数.若,互为亲密函数,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用导数求出函数的零点,由定义确定函数零点所在的区间,再利用零点的意义分离参数并构造函数,利用导数参数的取值范围.
【详解】函数的定义域为R,求导得,
函数在R上单调递增,而,
因此函数有唯一零点2026,即,
由,得,解得,
则函数在上存在零点,令,由,得,
由,得,则,依题意,在上有解,
令函数,求导得,当时,;
当时,,即函数在上单调递增,在上单调递减,
,而,
则函数在的值域为,所以的取值范围为.
36.(25-26高二下·上海·阶段检测)设,若对任意的,且,函数与满足关系,则称函数是函数在区间上的级控制函数.
(1)判断函数是否是函数在区间上的1级控制函数,并说明理由;
(2)若函数是函数在区间上的级控制函数,求实数的最大值;
(3)若函数是函数在区间上的2026级控制函数,且函数在区间上存在两个零点,求两零点之积的取值范围.
【答案】(1)不是,理由见解析
(2)
(3)
【分析】(1)直接取区间端点 ,计算,,不满足要求,故不是1级控制函数;
(2)由定义化为,得递增,即,分离得,从而得到最小值;
(3)由控制函数定义及 得,利用在单调递增,得 ,应用换元法求得范围.
【详解】(1)由于,
故.
所以函数不是函数在区间上的1级控制函数.
(2)由函数是函数在区间上的m级控制函数,
得,
,
从而,
即在上恒成立.
令,则在上恒成立,
即在上为增函数,
故在上恒成立.
即,
在恒成立,即.
记,则,
故在上单调递减,在上单调递增,
从而,故实数m的最大值为e.
(3)因为函数在区间上存在两个零点,
不妨设,且,
因为函数是在区间上的2026级控制函数,
所以,即,
所以,
即.
又函数在上单调递增,故有,
从而,即.
令,
则.
令,则,
从而,
即的取值范围是.
题型05 函数的特殊点
按新定义将“特殊点”条件直接转化为方程,代入求解即可。
1、不动点:满足 的点,解方程 。
2、稳定点:满足 的点,先解 再与 联立,或直接代入复合函数解方程。
3、其他新定义点(如“倍值点”、“零点”等)同理,将定义翻译成等式,代入函数解析式求解。
注意:解出的点必须验证是否在函数定义域内;若含参,需讨论方程有解条件(如判别式、值域限制)。若涉及多个特殊点,可能需列方程组。
【典例1】(2026·江苏无锡·模拟预测)已知函数是定义在上的函数,其导函数为.对于,若对任意恒成立,则称为函数的“切线支撑点”,记函数的所有切线支撑点构成的集合为.
(1)若,判断是否为函数的“切线支撑点”,并说明理由;
(2)若.求;
(3)若,其定义域为,其中均为正实数,且.证明:.
【答案】(1)不是,理由如下:
,,
令,
则,
所以当时,,单调递增;当时,,单调递减,
有,所以,
不满足对于任意恒成立,
因此不是函数的“切线支撑点”.
(2)
(3)由题,,则存在,使得对任意恒成立,
即对任意恒成立,
不等式左侧:,为有界函数,值域;
不等式右侧:,其中,是一次函数;
若,则在时必然趋向,无法被有界函数恒大于等于,所以必须为0,即①;
不等式化简为,即对于任意恒成立,
因为,所以②,
由②可得,,即,其中,
故,显然,也满足①,
因此
【分析】(1)构造差函数,但,与定义矛盾,故不是支撑点;
(2)在处取最小值0,任意都满足不等式,因此;
(3)不等式右边含一次项,欲有界三角函数恒大于该式,必先令一次项系数为0;再使三角函数在处取得最小值,由此比存在满足条件的,证得
【详解】(1)略
(2)由题,令,
又,故时,,函数严格单增;
时,,函数严格单减;
因此,,即对任意,对任意恒成立,
由此可得.
(3)略
【典例2】(2026·山东青岛·三模)定义函数的“佳点”如下:对动点,当时,,当时,.当时,.
(1)若函数.写出的一个“佳点”,并说明理由;
(2)若函数的最小值为0,其中.
(ⅰ)求;
(ⅱ)求的横坐标最大的“佳点”.
【答案】(1)“佳点”为,理由:
画出与圆的图像如下图所示:
若,则.
若,由图可知的图像在圆的内部,所以.
若,则,
所以,是的一个“佳点”.
(2)(ⅰ);(ⅱ)
【分析】(1)根据“佳点”定义,取点,分、、三种情况,通过计算与的大小关系,验证该点满足佳点条件.
(2)(ⅰ)利用函数最小值为的条件,先由确定,再分别讨论和时函数的取值情况,验证仅满足最小值为的要求.
(ⅱ)先构造辅助函数分析的符号,验证满足佳点定义;再通过反证法证明不存在横坐标大于的佳点,从而确定是横坐标最大的佳点.
【详解】(1)略
(2)(ⅰ)由题知:,得
若,先证,构造函数,
,所以在区间上单调递减,
在区间上单调递增,所以,
所以(证毕).
因为,变形得,
所以,当时等号成立,满足题意
若,,
当时,,
当时,,
当时,,不合题意
综上,.
(ⅱ)由(i)得,
先证明是的“佳点”:
因为,
令,
法1:先证,构造函数,
所以当时,单调递减,当时,单调递增,
所以,所以(证毕).
令,,
,
所以在上单调递增,又因为,
所以当时,,即时,;
当时,,即时,.
法2:,
所以,在上单调递增
又因为,,
所以,当时,,,
所以,得;
当时,;
当时,,,所以,得,
所以是的“佳点”.
再证明是的横坐标最大的“佳点”:
假设是的“佳点”,且;
如果,则,点在曲线上,
则,不合题意;
如果,则,考虑点,因为,所以.
根据“佳点”的定义,应有,
但,矛盾.
综上,的横坐标最大的“佳点”为点.
【变式1】(2026·河南郑州·一模)已知函数定义域为,,若对任意,存在,当时,都有.则称为在上的“点”.
(1)设函数求在上的最大“点”;
(2)判断函数在上是否存在“点”,并说明理由;
(3)若函数在上不存在“点”,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)不存在,理由见解析
(3)
【分析】(1)先利用导数分析函数在上的单调区间,从而找到最大值,即可确定最大“点”;
(2)通过导数求出在上的最大值,不满足“点”的条件,即可作出判断;
(3)将不存在“点”转化为在上恒成立,通过导数分析的单调性,分和的不同情况讨论,最终求得的取值范围.
【详解】(1)因为,,
所以,令,解得,
当时,,单调递增,当时,,单调递减,
所以在处取得极大值,也是在的最大值,
所以在上的最大“点”为.
(2)不存在“点”,理由如下:
因为,令得,
则当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
而,
所以是在上的最大值,
所以对任意,都有,所以在上不存在“点”.
(3)由函数在上不存在“点”,
得在上恒成立,
求导得,令,
求导得,
当时,恒成立,函数在上单调递减,
则,
因此函数在上单调递减,,符合要求;
当时,令,则,
①当,即时,,即在上单调递增,
则,
所以函数在上单调递增,,不符合要求;
②当,即时,恒成立,函数在上单调递减,
则,
函数在上单调递减,此时,符合要求;
③当,即时,
若,,若,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
而,
若,则在上恒成立,在上单调递减,
此时,
若,则存在,使得,
当时,,函数在上单调递减,在上单调递增,
则要恒成立,只需,解得,
由,得,
由,得
即当时,符合要求.
综上,的取值范围是.
【变式2】(25-26高二下·上海·期中)对于函数的导函数,若在其定义域内存在实数和,使得成立,则称是“跃点”函数,并称是函数的“跃点”.
(1)若函数是“跃点”函数,求实数的取值范围;
(2)若函数是定义在上的“0跃点”函数,且在定义域内存在三个不同的“0跃点”,求实数的取值范围;
(3)若函数是“1跃点”函数,且在定义域内恰存在2个“1跃点”,求实数满足的条件.
【答案】(1)
(2)
(3)且
【分析】(1)求出给定函数的导数,再由“跃点”函数的定义结合三角函数的性质求得实数的范围作答.
(2)根据“0跃点”函数的定义,可得方程在R上有3个不同的解,构造函数令,利用导数判断单调性,求出极值得解.
(3)根据题意将问题转化为在R上恰有两根,再构造函数,借助导数求解作答.
【详解】(1)函数的导函数为,
因为函数是“跃点”函数,
所以方程有解,即有解,
又,所以.
(2)函数的导函数为,
由题意可得方程,即在R上有3个不同的解,
令,则,令,得或,
当时,,即单调递增,
当时,,即单调递减,
当时,,即单调递增,
又,,,当时,,当时,,
所以,即实数的取值范围为.
(3)函数的导函数为,
因为函数是“1跃点”函数,且在定义域内恰存在2个“1跃点”,
所以方程,即在R上恰有两根,
令,则,
当时,,在R上单调递增,此时最多只有一个实根,不合题意;
当时,令,得,
当时,,单调递减,当时,,单调递增,
所以在处取得极小值,且,
又当时,,当时,,
要使得在R上恰有两根,仅需,即.
综上,实数满足的条件为且.
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1.(26-27高三上·重庆沙坪坝·开学考试)我们说函数 在其定义域 上具有 “不减性质”,是指 ,若 ,则有 . 代表不超过 的最大整数,如[4.8] = 4,[-0.3] = -1 . 已知 ,其中 .
(1)求出 的定义域 ;
(2)若 恒成立,求实数 的取值范围;
(3)若 在其定义域 上具有不减性质,求实数 的取值范围.
【答案】(1).
(2).
(3).
【分析】(1)由对数的真数必须为正,结合 为整数确定定义域;(2)先取定义域左端点 得到必要条件,再证明该条件下不等式恒成立;(3)令 ,研究 与 的单调变化,并对 构造使函数值下降的两个自变量,从而得到 的范围.
【详解】(1)因为 有意义,所以 .
又因为 为整数,所以 ,即 .
因为 ,所以 .
故 的定义域为
(2)必要性:由(1)知 .
此时所以
若 恒成立,则从而
解得
结合 ,得
充分性:当 时,对任意 ,有
令
则
因为 ,所以 ;
又 ,故 .
所以 在 上单调递增,从而
于是
又因为 ,所以 ,从而 .
因此
故 的取值范围为.
(3)令
在定义域 上, 随 的增大而不减,因此 也随 的增大而不减.
下面研究 .
先证明当 时, 在 上具有不减性质.
因为且 随 的增大而增大,所以 随 的增大而增大.
若则对任意 ,均有 ,所以 在 上单调递增,从而 在 上具有不减性质.
若则 .
此时必有 .
事实上,若 ,则 ;
又 ,所以 ,从而 ,矛盾.
因此
又由 可得
故 在 上单调递减,在 上单调递增.
因为 ,所以
于是当 时,从而
当 时, 单调递增,所以 也具有不减性质.
因此 在整个定义域 上具有不减性质.
由此,当 时, 与 都具有不减性质,所以 在 上具有不减性质.
下面证明 时不满足题意.
当 时,对 ,有所以 在该区间上单调递减.
又而
因此存在 ,使得
取 且充分接近 ,使得并且
于是而
这与 且 在 上具有不减性质矛盾.
所以 不合题意.
综上, 的取值范围为.
2.(25-26高三上·贵州贵阳·高考复习)对于函数和,设,,若存在,,使得,则称函数和互为“零点相邻函数”,若函数与互为“零点相邻函数”,则实数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】结合的单调性得到为的唯一零点;根据题意求出,令,将问题转化为在内有解,分离参数得到,构造函数,根据导数与单调性及最值的关系求解即可.
【详解】的定义域为,且在定义域内单调递增.
又,所以为的唯一零点,即.
若函数与互为“零点相邻函数”,
则存在使得,即,解得,
也即至少有一个零点.
令,则在内有解,
可转化为在内有解.
由,得,.
令,,则.
令,即,解得.
当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
所以,当时,在处取得最小值,
为.
故实数的最小值为.
3.(26-27高三上·上海·开学考试)定义:设函数在区间上有最大值,最小值,则称为函数在区间上的“最值距”,为在区间上的“中值”.
(1)请直接写出和在区间上的“最值距”和“中值”;
(2)求证:不存在区间使函数在区间上的“最值距”只与有关;
(3)若与在区间上的“最值距”相同,求:在区间上的“中值”.
【答案】(1)的“最值距”为,“中值”为;的“最值距”为2,“中值”为0
(2)假设在区间上有最大值,最小值,存在,使得,
则:,
又只与有关,则 解得:,
这与定义域为矛盾,
∴ 不存在区间使函数在区间上的“最值距”只与有关.
(3)2或
【分析】(1)求出两个函数的最值,再结合题意求解;
(2)利用反证法进行证明;
(3)将平方,得到,根据在区间上的符号分3类进行讨论,利用与在区间上的“最值距”相同列方程,求解.
【详解】(1)在区间上的最大值为,最小值为,
在区间上的最大值为,最小值为,
所以的“最值距”为,“中值”为;的“最值距”为2,“中值”为0.
(2)略
(3)由题意可得:,即,
设在区间上的最小值为,最大值为,设与的“最值距”分别为,
则的最小值为0,最大值为,
①如果在区间上变号,即,
若,则,解得:,
∵,则,则,这与矛盾,舍去;
同理,若,可得,这与矛盾,舍去;
②如果在区间上恒正,即,
此时,解得:;
③如果在区间上恒负,即,
此时,解得:;
综上:在区间上的“中值”为2或.
4.(25-26高一下·云南丽江·期末)对于函数,,,如果存在实数,使得,那么称为,的生成函数.
(1)设,,,生成函数是偶函数,求的值;
(2)设,,,,生成函数.若不等式在上恒成立,求实数的取值范围;
(3)设函数,,是否能够生成一个函数,且同时满足①是偶函数;②在区间上的最小值为,若能够生成,则求函数的解析式,否则说明理由.
【答案】(1);
(2);
(3)能,
【分析】(1)根据偶函数的概念可求的值.
(2)先确定函数的解析式,利用换元法,把问题转化成二次函数在给定区间的值域问题求解.
(3)先确定函数的解析式,根据函数的奇偶性确定,再结合对勾函数的单调性,结合函数在上的最小值可确定,的值,得到函数的解析式.
【详解】(1)因为,故,
因为为偶函数,故,,故.
(2)由题意可得,,,,,
所以,
不等式在上恒成立,
等价于在上恒成立,
因为,所以.
令,则,
由在上单调递减,
所以当时,取得最小值,故.
(3)设,则.
由,得,
整理得,即,
即对任意恒成立,
所以.所以
.
设,,令,则,
由对勾函数的性质可知在上单调递减,在上单调递增,
在上单调递增,,且当时取到“”.
,又在区间上的最小值为,
,且,此时,.
.
5.(25-26高三下·上海黄浦·开学考试)若函数的定义域内存在区间,且 ,则称函数具有“性质F ”.正确的是____________.① 具有“性质F ”的一次函数存在且有无数个;② 具有“性质F ”的二次函数存在且有无数个;③存在,使函数具有“性质F”;④对任意,函数都具有“性质F ”.
【答案】①②③
【分析】利用“性质F ”的定义结合函数的单调性逐项判断即可.
【详解】对于①选项,若函数为一次函数,设,不妨取,
则函数在上单调递增,
所以,解得,此时,
故任取时,必有函数在区间满足题意,①对;
对于②选项,不妨取,其中,,取,,
则函数在上单调递增,
由可得,
所以当且时,必有函数在区间上满足题意,②对;
对于③选项,若,则函数在上为增函数,
由题意可得,可知关于的方程在上至少有两个不等的实数解,
即,可得,
令,其中,则,
由可得,由可得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
且当时,,则;当时,,则.
且,
要使得方程至少有两个不等的实根,则,解得,
因为,故存在,使函数具有“性质F ”,③对;
对于④选项,若,则函数具有“性质F ”,
且函数在上为增函数,则,
故关于的方程至少有两个实数解,
当时,由可得,即,则,
令,其中,则,
由可得,由可得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,所以,
当时,,则;当时,,则.
若方程有两个实数解,则,解得,
当时,即当时,方程在时有且只有一个实数解,
当时,方程在时无实数解,
因为函数、在上均为增函数,
故函数在上为增函数,
因为,,
所以,存在,使得,
故当时,方程在时有且只有一个实数解,
方程在时无实数解,
即当时,函数不具有“性质F ”,④错.
故正确的是:①②③.
6.(2026·江苏盐城·模拟预测)定义函数()为的“伴生函数”,其中为的导函数.若区间满足,都有成立,则称在上具有“伴生性质”且为的“伴生区间”.已知(),设的“伴生函数”为.
(1)请求出的一个“伴生区间”;
(2)若方程有两个不同的实数解,().
(ⅰ)求的取值范围;
(ⅱ)证明:.(参考数据:,)
【答案】(1)
(2)(ⅰ);(ⅱ)证明见解析
【分析】(1)根据“伴生函数”定义,先求的导函数,再计算,结合“伴生性质”的条件,直接得出时满足,因此是一个伴生区间,核心是对新定义的理解与导数的基础应用;
(2)(i)先化简方程,将问题转化为函数 的零点问题,通过求导分析其单调性,结合零点存在定理,得到 的取值范围,关键是利用导数研究函数的单调性与零点存在条件;
(ii)本题通过等价转化要证的不等式,构造辅助函数、,利用导数分析函数的单调性与不等式关系,结合是方程的解的条件,通过放缩与单调性证明不等式,体现了导数在证明不等式中的构造与放缩技巧.
【详解】(1)当时,
的“伴生函数”为 , ,
当时, ,,具有“伴生性质”.
故的一个“伴生区间”为.
(2)(ⅰ) ,故,
设,,
令,解得;令,解得,
故当时,单调递减;时,单调递增.
因为方程有两个不同的实数解.
所以在上有两个零点,故,即 ,
当时, ,因为 ,
所以.
若,所以,令 ,则 .
当时, ,所以在 上恒成立,
因此 在 上单调递增,所以,即在上恒成立,
则在上单调递增,则,即当时,.
若,所以,则在上单调递减,
则,所以当时,.
当时,.
当时, ,即 .
因为 所以 ,
综上,的取值范围.
(ⅱ)由为方程的两个解可知:,
要证,即证,
令,,
令,,
则在单调递增,故 ,
所以时,,故M(x)在上单调递增,
则 .
设 ,令 ,
,
令 ,则 .
因为,所以,则,所以.
则在上单调递增,,即,
则在上单调递增,所以,即,成立,
因为,则 ,
又,,由(i)的单调性可知在单调递减,
则,即,
故,所以,所以 .
7.(2026·上海黄浦·三模)设,均为非空集合,函数的定义域为,若存在,使得对任意,均有,则称函数具有“性质”.下列说法中正确的是( ).
A.“”是“函数具有‘性质’”的充分非必要条件
B.设,则“函数具有‘性质’”是“具有最小值”的必要非充分条件
C.设,“”是“函数具有‘性质’”的充分必要条件
D.设,“函数具有‘性质’”是“具有‘性质’”的既非充分又非必要条件
【答案】D
【分析】结合新定义,根据条件之间的推出关系可判断.
【详解】对于A,的定义域为,
若,则对任意,均有,充分性成立;
若函数具有“性质”,则,,使得,
即,则,所以,必要性成立,
所以“”是“函数具有‘性质’”的充分必要条件,故A错误.
对于B,若函数具有“性质”,则,,使得,
即,则,所以充分性成立;
若具有最小值,设,则,,使得,
即,所以函数具有“性质”,必要性成立,
则“函数具有‘性质’”是“具有最小值”的充分必要条件,故B错误.
对于C,函数具有“性质”,则,,使得,
所以,且,
由不等式的性质可知,即,必要性成立;
若,取,而,
所以,所以函数不具有“性质”,充分性不成立,
所以“”是“函数具有‘性质’”的必要非充分条件,故C错误.
对于D,(方法一)若函数具有“性质”,则,,使得,
推不出,所以充分性不成立;
若函数具有“性质”,则,,使得,则,
若不在的值域内,则不存在,使得,所以必要性不成立.
(方法二)充分性:举反例,取常函数,
令,则,
所以,,使得,函数具有“性质”,
,所以函数不具有“性质”,
即函数具有“性质”推不出具有“性质”,充分性不成立;
必要性:举反例,取一个值域为的函数,令,则,
取,则,,使得,函数具有“性质”,
假设存在,使得,则,与值域矛盾,
所以假设不成立,所以不具有“性质”,
即函数具有“性质”推不出具有“性质”,必要性不成立.
综上,“函数具有‘性质’”是“具有‘性质’”的既非充分又非必要条件,故D正确.
8.(25-26高三下·安徽·阶段检测)(多选)定义:若函数满足对区间内任意一个实数,总在区间内存在唯一实数,使得,则称函数具有性质.下列说法正确的是( )
A.在上具有性质
B.若在区间上具有性质,则
C.若在上具有性质,则
D.已知,则不存在实数,使得在上具有性质
【答案】BCD
【分析】A利用基本不等式求出最小值即可判断;BC根据函数的单调性求出值域,再将问题转化为使得,根据值域的包含关系求出结论;D,分函数在上不单调和单调两种情况讨论,结合函数新定义判断即可.
【详解】当时,,等号成立时,
则当时有,
故在上不具有性质,故A错误;
因为在区间上单调递增,所以,
由题意可知,使得,即,
则,得,
即,得,得,故B正确;
因为在上单调递减,所以,,
由题意得,使得,即,
则,得,得,故C正确;
假设在上具有性质,
若函数在上不单调,
则存在与不相等的实数,使得,
因为,所以,
与性质中的唯一性矛盾,不满足定义;
若函数在上单调递增,设的最大值为M,
若,当时,,则不存在使得;
若,存在,则不存在使得;
故不存在实数,使得在上具有性质,故D正确.
9.(2026·上海·模拟预测)设函数的定义域为,若对任意实数,恒有成立,则称函数具有“性质”.
(1)若一次函数具有性质,其中,求实数,的值;
(2)若函数具有性质,且在上严格增,证明:;
(3)若具有性质的函数满足:存在常数,使得对任意,都有.证明:具有该性质的函数是唯一的,并写出其解析式.
【答案】(1),
(2)假设存在实数,使得,分两种情况讨论:
若,结合函数严格增,可得,
再由,代入得,整理可得,与矛盾;
若,因为严格增,可得,
结合,代入得,整理可得,与矛盾,
综上可知,假设不成立,即对任意的,都有,得证.
(3)已知对所有成立,令,即,,
则,
代入,可得,
化简得:,
对任意,构造数列满足.
由可知,,
则数列为等比数列,则,
所以,若,
则当时,,与矛盾,因此必须有,
即对任意的,,故,其函数唯一.
【分析】(1)由函数新定义列出方程,利用对应系数相等即可求出;
(2)由反证法结合严格增函数的性质推导,分与两种情况讨论;
(3)利用函数的递推,求证与矛盾,即可求解.
【详解】(1)因一次函数具有性质,
则,
则可得:,解得或,
因为,所以,.
(2)略
(3)略
10.(2026·浙江·二模)对于定义在区间上的函数,若对,都有,则称为在区间上的“上域函数”;若对,都有,则称为在区间上的“下域函数”.
(1)试判断以下函数中,哪些是在上的“上域函数”?哪些是在上的“下域函数”?(直接写出结论,无需证明)
①; ②; ③;
(2)已知实数是在区间上的“下域函数”,求实数的取值范围;
(3)求证:.
【答案】(1)①是“上域函数”,②③是“下域函数”;
(2)
(3)构造函数,
代入,
累加可得,
故仅需证即可,
构造函数,
其中,在上单调递减,,
即,
当时,,
可得
,原命题得证.
【分析】(1)结合定义并利用导数证明不等式,最后得到结论即可.
(2)对的取值进行分类讨论,再利用分离参数法求解参数范围即可.
(3)结合题意利用放缩法和导数证明不等式即可.
【详解】(1)对于①,令,定义域为,
而,当时,恒成立,
则在上单调递减,且,
则,可得,
得到是在上的上域函数,
对于②,令,定义域为,
而,当时,恒成立,
则在上单调递增,且,
则,可得,
得到是在上的下域函数,
对于③,令,
则,当时,恒成立,
则在上单调递增,且,
则,可得,
得到是在上的下域函数,
综上可得,①是“上域函数”,②③是“下域函数”.
(2)由题意知,当时,;
当时,,符合题意;当时,应有;
构造函数,可得,
令,
当时, ,所以在上单调递增,
因为,所以当时,,
故在上单调递增,而时,,
综上可得,的取值范围为.
(3)略
11.(2026·福建泉州·模拟预测)若将图象绕原点逆时针旋转后,所得曲线仍是函数的图象,则称为“旋转函数”.
(1)判断函数是否为“旋转函数”,并说明理由;
(2)已知函数是“旋转函数”,求的最大值;
(3)若函数是“旋转函数”,求的取值范围.
【答案】(1)不是,理由见详解
(2)
(3)
【分析】(1)根据函数的定义直接判断即可.
(2)将已知条件转化为函数与直线最多一个交点,利用两个函数图象的交点与对应方程根的关系,分离,构造新函数,转化为新函数在上单调,进而求解.
(3)同问题(2)根据已知条件构造新函数,转化为新函数在上单调,求导,分离参数,转化为恒成立问题求最值即可.
【详解】(1)函数不是“旋转函数”,理由如下:
的斜率为,倾斜角为,逆时针旋转后与轴重合,
当时,有无数个与之对应,不满足函数定义,
因此函数不是“旋转函数”.
(2)由题意可知,函数与函数最多有1个交点,
且,
所以最多有一个根,
即最多有一个根,
即函数与函数最多有1个交点,
所以函数在上单调,
因为,所以,
若恒成立,则恒成立,则,
因为,所以,矛盾,
所以,所以,
即,得,所以的最大值为.
(3)由题意可得函数与函数最多有1个交点,
即,
即函数与函数最多有1个交点,
即函数在上单调,
,当趋于0时,趋于,
所以,
令,则,
因为在上单调递减,且,
所以存在,使得,
即,
所以在上单调递增,在单调递减,
所以,即,
所以的取值范围.
12.(25-26高三上·上海杨浦·阶段检测)已知函数,若点是函数图象的两条互相垂直的切线的交点,则称点是该函数的“特征点”,记的所有“特征点”的集合为;
(1)若,,求;
(2)若,求证:函数的所有“特征点”在一条定直线上,并求出这条直线的方程;
(3)若,记函数图象上的所有点组成的集合为,若,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)
,则,
设、处切线垂直,则,得,即.
在处切线方程为,即,
在处切线方程为,即,
联立,解得,,
即切线的交点为,
所以函数的所有“特征点”在定直线上.
(3).
【分析】(1)根据“特征点”的定义进行分析,从而求得;
(2)根据“特征点”的定义列方程组,化简求得定直线;
(3)设曲线上处的切线经过曲线上的点,求得在处切线方程,代入后,可求得或,由题意点不属于,则,设,整理后根据二次函数的性质来求得的取值范围.
【详解】(1)由题意存在两条互相垂直的切线,不妨设为和处的切线,且,
由于,则,
为使得、处切线垂直,即,
又,必然,,即,,
当时,,切线方程为,即;
当时,,切线方程为,即,
两切线和的交点为,
所以.
(2)略
(3)设曲线上处的切线经过曲线上的点.
,,,
则在处切线方程为,即,
代入后,可得,
因式分解可得,
即或,
这两处的切线经过曲线上的点,
由于该点不属于,则,
设,
其中满足,即,所以的取值范围是.
可化为.
故方程在上无解,
即在上无解,
的对称轴为,所以,得,解得,
所以的取值范围是.
13.(25-26高三下·上海·阶段检测)已知函数定义域为,,若,存在,对任意,都有.则称为在上的“点”.
(1)设函数.求在上的最大“点”;
(2)命题:,在上不存在“点”.此命题是否为真命题,说明理由;
(3)设,且,.证明:在上的“点”个数不小于.
【答案】(1)
(2)是,理由如下:
,令得,
当,严格单调递减,
当,严格单调递增,
,
所以是在上的最大值,
对任意,都有,
在上不存在“点”;
(3)证明:
若在上的“点”个数为0,则,符合要求:
若在上的“点”个数为,
令在上的“点”分别为、、…、,
其中,,
若,则若,由,则,
即,
若,由题意,,,
故,即,又,
故,符合要求;
若,则,,…,
由,则,
若,即,则,
若,由题意,
,且,
又,故,
即,,…,,
即有,
即,由,故,
又,故,
即在上的“点”个数不小于.
【分析】(1)先得到函数单调性,从而确定最大“点”;
(2)求出函数单调性和最大值,得到结论;
(3)分情况分类讨论,结合题干条件,证明出结论
【详解】(1),,
由对勾函数性质,当时,严格单调递增,在上严格单调递减,
当时,若,恒有,
所以在上的最大“点”为;
(2)此命题是真命题,理由略;
(3)略.
14.(2026·重庆·模拟预测)在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石,布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(L.E.J.Brouwer),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”,给定函数,,已知函数,,在上均存在唯一不动点,分别记为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据新定义得到,,,得到三个具体的等式,构造函数,通过研究函数的单调性可比较大小.
【详解】由已知可得,,即,所以,即.
由得.
由得.
令,,则恒成立,
所以在上单调递增,所以,所以.
所以,即.
令,,
因为函数在上单调递增,在上单调递减,且,
根据复合函数的单调性可知,函数在上单调递减,
所以在上单调递减.
又,,所以.
因为在上单调递减,,所以.
又,所以,即.
令,,则恒成立,
所以在上单调递减.
又,,
所以.
综上可得,.
故选:C.
15.(2025·广东肇庆·一模)(多选)不动点理论是泛函分析与拓扑学中的重要理论,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,而称为该函数的一个不动点,依据不动点理论,下列说法正确的是( )
A.只有1个不动点
B.若()没有不动点,则没有零点
C.若()没有不动点,则方程无实根
D.有3个不动点
【答案】AC
【分析】根据“不动点”函数的定义,分别对每个选项进行分析,判断其是否满足“不动点”函数的条件,以及是否满足题目中的其他条件.
【详解】对于A,令,,,当且仅当时取“=”,
则在上单调递减,而,即在上只有一个零点,函数只有一个不动点,A正确;
对于B,没有不动点等价于的图象与直线没有交点,
没有零点等价于的图象与轴没有交点,
显然,当对称轴在轴左边,的图象与没有交点时,不能推出与轴没有交点,B错误;
对于C,依题意,没有不动点等价于方程无实数根无实数根,
即,
当时,二次函数的图象开口向上,则恒成立,
即,恒有,
而,因此有恒成立,即方程无实根,
当时,二次函数的图象开口向下,则恒成立,
即,恒有,
而,因此有恒成立,即方程无实根,
所以函数()没有不动点,则方程无实根,C正确;
对于D,由,得,
易知当时,,单调递减,且,所以当时,的图象与直线有且只有一个交点;
当时,,单调递减,且;
当时,,单调递增.令,得,
解得,此时,所以直线与曲线相切于点.
所以直线与曲线共有两个交点,所以只有两个不动点,故D错误;
故选:AC.
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