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文档介绍
高考理数 函数与方程
§2.6 函数与方程 高考 理 数 ( 课标专用) 考点一 函数零点个数及所在区间的判断 1. (2017课标Ⅲ,11,5分)已知函数 f ( x )= x 2 -2 x + a (e x -1 +e - x +1 )有唯一零点,则 a = ( ) A.- B. C. D.1 A组 统一命题·课标卷题组 五年高考 答案 C 由函数 f ( x )有零点得 x 2 -2 x + a (e x -1 +e - x +1 )=0有解, 即( x -1) 2 -1+ a (e x -1 +e - x +1 )=0有解, 令 t = x -1,则上式可化为 t 2 -1+ a (e t +e - t )=0,即 a = . 令 h ( t )= ,易得 h ( t )为偶函数, 又由 f ( x )有唯一零点得函数 h ( t )的图象与直线 y = a 有唯一交点,则此交点的横坐标为0,所以 a = = ,故选C. 2. (2018课标Ⅲ,15,5分)函数 f ( x )=cos 在[0,π]的零点个数为 . 答案 3 解析 本题考查函数与方程. 令 f ( x )=0,得cos =0,解得 x = + ( k ∈Z).当 k =0时, x = ;当 k =1时, x = ;当 k =2时, x = ,又 x ∈[0,π],所以满足要求的零点有3个. 考点二 由函数零点求参数的取值范围 (2018课标Ⅰ,9,5分)已知函数 f ( x )= g ( x )= f ( x )+ x + a .若 g ( x )存在2个零点,则 a 的取值范围 是 ( ) A.[-1,0) B.[0,+ ∞ ) C.[-1,+ ∞ ) D.[1,+ ∞ ) 答案 C 本题主要考查函数的零点及函数的图象. g ( x )= f ( x )+ x + a 存在2个零点等价于函数 f ( x )= 与 h ( x )=- x - a 的图象存在2个交点,如图, 当 x =0时, h (0)=- a , 由图可知要满足 y = f ( x )与 y = h ( x )的图象存在2个交点, 需要- a ≤ 1,即 a ≥ -1.故选C . 方法总结 已知函数零点的个数求参数范围的方法 已知函数零点的个数求参数范围,常利用数形结合法将其转化为两个函数的图象的交点个数 问题,需准确画出两个函数的图象,利用图象写出满足条件的参数范围. 考点一 函数零点个数及所在区间的判断 1. (2014北京,6,5分)已知函数 f ( x )= -log 2 x .在下列区间中,包含 f ( x )零点的区间是 ( ) A.(0,1) B.(1,2) C.(2,4) D.(4,+ ∞ ) B组 自主命题·省(区、市)卷题组 答案 C 易知 f ( x )是单调递减函数.∵ f (1)=6-log 2 1=6>0, f (2)=3-log 2 2=2>0, f (3)=2-log 2 3>0, f (4)= -log 2 4= -2<0,∴选项中包含 f ( x )零点的区间是(2,4). 2. (2017江苏,14,5分)设 f ( x )是定义在R上且周期为1的函数,在区间[0,1)上, f ( x )= 其中集 合 D = ,则方程f(x)-lg x =0的解的个数是 . 答案 8 解析 解法一:由于 f ( x )∈[0,1),则只需考虑1 ≤ x <10的情况, 在此范围内, x ∈Q且 x ∉ Z时,设 x = , p , q ∈N * , p ≥ 2且 p , q 互质,若lg x ∈Q,则由lg x ∈[0,1),可设lg x = , m , n ∈N * , m ≥ 2且 m , n 互质,因此1 = ,则10 n = ,此时等号左边为整数,等号右边为非整 数,矛盾.因此lg x ∉ Q, 因此lg x 不可能与每个周期内 x ∈ D 对应的部分相等, 只需考虑lg x 与每个周期内 x ∉ D 对应的部分的交点. 画出函数草图,图中交点除(1,0)外,其他交点的横坐标均为无理数,且 x =1处(lg x )'= = < 1,则在 x =1附近仅有一个交点,因此方程解的个数为8. 解法二:先证明结论:1 ≠ k - ,其中 p , q ∈N * 且 p , q 互质, k , n ∈N * . 假设1 = k - ,则10 q = . 左边是整数,而右边不是整数,矛盾. 则1 ≠ k - , 则原方程即 f ( x )-lg( x + k )=0,其中 k ∈N * , x ∈[0,1), 该方程即 k =10 f ( x ) - x . 当 x ∈ D 时,该方程有唯一解 x =0,此时 k =1, 由于函数 y =10 x - x 在(0,1)上单调递增, 因此,当 x ∉ D 时, k =2,3,4,5,6,7,8均满足该方程有唯一解. 综上所述,方程的解的个数为8. 考点二 由函数零点求参数的取值范围 1.(2014山东,8,5分)已知函数 f ( x )=| x -2|+1, g ( x )= kx .若方程 f ( x )= g ( x )有两个不相等的实根,则实数 k 的取值范围是 ( ) A. B. C.(1,2) D.(2,+ ∞ ) 答案 B f ( x )= 如图,作出 y = f ( x )的图象,其中 A (2,1),则 k OA = . 要使方程 f ( x )= g ( x )有两个不相等的实根,则函数 f ( x )与 g ( x )的图象有两个不同的交点,由图可知, < k <1. 评析 本题考查方程的根与函数图象间的关系,考查学生利用数形结合思想分析问题、解决 问题的能力. 2. (2017山东,10,5分)已知当 x ∈[0,1]时,函数 y =( mx -1) 2 的图象与 y = + m 的图象有且只有一个交 点,则正实数 m 的取值范围是 ( ) A.(0,1] ∪ [2 ,+ ∞ ) B.(0,1] ∪ [3,+ ∞ ) C.(0, ] ∪ [2 ,+ ∞ ) D.(0, ] ∪ [3,+ ∞ ) 答案 B ①当0< m ≤ 1时,在同一平面直角坐标系中作出函数 y =( mx -1) 2 与 y = + m 的图象,如 图. 易知此时两函数图象在 x ∈[0,1]上有且只有一个交点; ②当 m >1时,在同一平面直角坐标系中作出函数 y =( mx -1) 2 与 y = + m 的图象,如图. 要满足题意,则( m -1) 2 ≥ 1+ m ,解得 m ≥ 3或 m ≤ 0(舍去), ∴ m ≥ 3. 综上,正实数 m 的取值范围为(0,1] ∪ [3,+ ∞ ) . 方法总结 已知函数有零点(方程有根或图象有交点)求参数的值或取值范围常用的方法: ①直接法:直接根据题设条件构建关于参数的方程或不等式,再通过解方程或不等式确定参数 的值或取值范围. ②分离参数法:先将参数分离,转化成求函数最值问题加以解决. ③数形结合法:在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,然后数形结合求解. 3. (2015天津,8,5分)已知函数 f ( x )= 函数 g ( x )= b - f (2- x ),其中 b ∈R.若函数 y = f ( x )- g ( x ) 恰有4个零点,则 b 的取值范围是 ( ) A. B. C. D. 答案 D 由已知条件可得 g ( x )= 函数 y = f ( x ), y = g ( x )的图象如图所示: 要使 y = f ( x )- g ( x )恰有4个零点,只需 y = f ( x )与 y = g ( x )的图象恰有4个不同的交点,需满足 在 x <0时有两个不同的解,即 x 2 + x +2- b =0有两个不同的负根,则 解得 < b <2; 同时要满足 在 x >2时有两个不同的解,即 x 2 -5 x +8- b =0有两个大于2的不同实根,令 h ( x )= x 2 -5 x +8- b ,需 即 解得 < b <2. 综上所述,满足条件的 b 的取值范围是 < b <2,故选D . 4. (2018天津,14,5分)已知 a >0,函数 f ( x )= 若关于 x 的方程 f ( x )= ax 恰有2个互异 的实数解,则 a 的取值范围是 . 答案 (4,8) 解析 本题主要考查函数零点的应用. 设 g ( x )= f ( x )- ax = 方程 f ( x )= ax 恰有2个互异的实数解即函数 y = g ( x )有两个零点,即 y = g ( x )的图象与 x 轴有2个交点, 满足条件的 y = g ( x )的图象有以下两种情况: 情况一: 则 ∴4< a <8. 情况二: 则 不等式组无解. 综上,满足条件的 a 的取值范围是( 4 ,8). 解题策略 解决方程的根的问题时,通常转化为函数的零点问题,进而转化为函数图象的交点 问题;解决函数图象的交点问题时,常用数形结合的方法,以“形”助“数”,直观简捷. 5. (2018浙江,15,6分)已知 λ ∈R,函数 f ( x )= 当 λ =2时,不等式 f ( x )<0的解集是 . 若函数 f ( x )恰有2个零点,则 λ 的取值范围是 . 答案 (1,4);(1,3] ∪ (4,+ ∞ ) 解析 本小题考查分段函数,解不等式组,函数的零点,分类讨论思想和数形结合思想. 当 λ =2时,不等式 f ( x )<0等价于 或 即2 ≤ x <4或1< x <2, 故不等式 f ( x )<0的解集为(1,4). 易知函数 y = x -4( x ∈R)有一个零点 x 1 =4,函数 y = x 2 -4 x +3( x ∈R)有两个零点 x 2 =1, x 3 =3. 在同一坐标系中作出这两个函数的图象(图略),要使函数 f ( x )恰有2个零点,则只能有以下两种 情形:①两个零点为1,3,由图可知,此时 λ >4.②两个零点为1,4,由图可知,此时1< λ ≤ 3. 综上, λ 的取值范围为(1,3] ∪ (4,+ ∞ ). 思路分析 (1) f ( x )<0 ⇔ 或 此时要特别注意分段函数在每一段上的解析 式是不同的,要把各段上的不等式的解集取并集. (2)函数零点个数的判定一般要作出函数图象,此时要特别注意两段的分界点是否能取到. 6. (2015湖南,15,5分)已知函数 f ( x )= 若存在实数 b ,使函数 g ( x )= f ( x )- b 有两个零点,则 a 的 取值范围是 . 答案 (- ∞ ,0) ∪ (1,+ ∞ ) 解析 当 a <0时,若 x ∈( a ,+ ∞ ),则 f ( x )= x 2 ,当 b ∈(0, a 2 )时,函数 g ( x )= f ( x )- b 有两个零点,分别是 x 1 =- , x 2 = . 当0 ≤ a ≤ 1时, f ( x )的图象如图所示, 易知函数 g ( x )= f ( x )- b 最多有一个零点. 当 a >1时, f ( x )的图象如图所示, 当 b ∈( a 2 , a 3 ]时,函数 g ( x )= f ( x )- b 有两个零点,分别是 x 1 = , x 2 = .综上, a ∈(- ∞ ,0) ∪ (1,+ ∞ ). 考点一 函数零点个数及所在区间的判断 1.(2013重庆,6,5分)若 a < b < c ,则函数 f ( x )=( x - a )·( x - b )+( x - b )( x - c )+( x - c )( x - a )的两个零点分别位于区 间 ( ) A.( a , b )和( b , c )内 B.(- ∞ , a )和( a , b )内 C.( b , c )和( c ,+ ∞ )内 D.(- ∞ , a )和( c ,+ ∞ )内 C组 教师专用题组 答案 A 由题意可得 f ( a )>0, f ( b )<0, f ( c )>0,由二次函数图象知 f ( x )的两个零点分别位于区间 ( a , b )和( b , c )内. 2. (2013天津,7,5分)函数 f ( x )=2 x |log 0.5 x |-1的零点个数为 ( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 B 易知函数 f ( x )=2 x |log 0.5 x |-1的零点个数即为方程|log 0.5 x |= = 的根的个数,亦即函数 y 1 =|log 0.5 x | 与 y 2 = 的图象的交点个数.两个函数的图象如图所示,可知两个函数图象有两个交点,故 选B . 3. (2015安徽,15,5分)设 x 3 + ax + b =0,其中 a , b 均为实数.下列条件中,使得该三次方程仅有一个实根 的是 .(写出所有正确条件的编号) ① a =-3, b =-3;② a =-3, b =2;③ a =-3, b >2;④ a =0, b =2;⑤ a =1, b =2. 答案 ①③④⑤ 解析 设 f ( x )= x 3 + ax + b . 当 a =-3, b =-3时, f ( x )= x 3 -3 x -3, f '( x )=3 x 2 -3,令 f '( x )>0,得 x >1或 x <-1;令 f '( x )<0,得-1< x <1,故 f ( x )在(- ∞ ,-1)上为增函数,在(-1,1)上为减函数,在(1,+ ∞ )上为增函数,又 f (-1)=-1, f (1)=-5, f (3)=15,故方程 f ( x )=0只有一个实根,故①正确. 当 a =-3, b =2时, f ( x )= x 3 -3 x +2,易知 f ( x )在(- ∞ ,-1)上为增函数,在(-1,1)上为减函数,在(1,+ ∞ )上为增 函数,又 f (-1)=4, f (1)=0, x →- ∞ 时, f ( x )→- ∞ ,从而方程 f ( x )=0有两个根,故②错. 当 a =-3, b >2时, f ( x )= x 3 -3 x + b ,易知 f ( x )的极大值为 f (-1)=2+ b >0,极小值为 f (1)= b -2>0, x →- ∞ 时, f ( x ) →- ∞ ,故方程 f ( x )=0有且仅有一个实根,故③正确. 当 a =0, b =2时, f ( x )= x 3 +2,显然方程 f ( x )=0有且仅有一个实根,故④正确. 当 a =1, b =2时, f ( x )= x 3 + x +2, f '( x )=3 x 2 +1>0,则 f ( x )在(- ∞ ,+ ∞ )上为增函数,易知 f ( x )的值域为R,故 f ( x )=0有且仅有一个实根,故⑤正确. 综上,正确条件的编号有①③④⑤. 考点二 由函数零点求参数的取值范围 (2015北京,14,5分)设函数 f ( x )= ①若 a =1,则 f ( x )的最小值为 ; ②若 f ( x )恰有2个零点,则实数 a 的取值范围是 . 答案 ①-1 ② ∪ [2,+ ∞ ) 解析 ①当 a =1时, f ( x )= 其大致图象如图所示: 由图可知 f ( x )的最小值为- 1 . ②当 a ≤ 0时,显然函数 f ( x )无零点; 当0< a <1时,易知 f ( x )在(- ∞ ,1)上有一个零点,要使 f ( x )恰有2个零点,则当 x ≥ 1时, f ( x )有且只有一 个零点,结合图象可知,2 a ≥ 1,即 a ≥ ,则 ≤ a <1; 当 a ≥ 1时,2 a >1,由二次函数的性质可知,当 x ≥ 1时, f ( x )有2个零点, 则要使 f ( x )恰有2个零点,则需要 f ( x )在(- ∞ ,1)上无零点,则2- a ≤ 0,即 a ≥ 2. 综上可知,满足条件的 a 的取值范围是 ∪ [2,+ ∞ ). 考点一 函数零点个数及所在区间的判断 1. (2018河南濮阳一模,4)函数 f ( x )=ln 2 x -1的零点所在区间为( ) A.(2,3) B.(3,4) C.(0,1) D.(1,2) 三年模拟 A组 201 6 —201 8 年 高考模拟·基础题 组 答案 D 由 f ( x )=ln 2 x -1,得函数是增函数,并且是连续函数, f (1)=ln 2-1<0, f (2)=ln 4-1>0,根据 函数零点存在性定理可得,函数 f ( x )的零点位于区间(1,2)上,故选D. 2. (2018安徽安庆二模,9)定义在R上的函数 f ( x )满足 f ( x )= 且 f ( x +1)= f ( x -1),若 g ( x )= 3-log 2 x ,则函数 F ( x )= f ( x )- g ( x )在(0,+ ∞ )内的零点个数为 ( ) A.3 B.2 C.1 D.0 答案 B 由 f ( x +1)= f ( x -1),知 f ( x )的周期是2,画出函数 f ( x )和 g ( x )的部分图象,如图所示,由图象 可知 f ( x )与 g ( x )的图象有2个交点,故 F ( x )有2个零点.故选B. 3. (2018河南安阳一模,12)已知函数 f ( x )= (e为自然对数的底数),则函数 F ( x )= f ( f ( x ))- f ( x )-1的零点个数为 ( ) A.8 B.6 C.4 D.3 答案 B 令 f ( x )= t ,则由 F ( x )=0得 f ( t )= t +1.作出 y = f ( x )的函数图象如图所示: 设直线 y = k 1 x +1与曲线 y =e x 相切,切点为( x 0 , y 0 ),则 解得 x 0 =0, k 1 =1. 设直线 y = k 2 x +1与曲线 y =ln x 相切,切点为( x 1 , y 1 ),则 解得 x 1 =e 2 , k 2 = . ∴直线 y = t +1与 f ( t )的图象有4个交点,不妨设4个交点横坐标为 t 1 , t 2 , t 3 , t 4 ,且 t 1 < t 2 < t 3 < t 4 ,由图象可 知 t 1 <0, t 2 =0,0< t 3 <1, t 4 =e 2 .由 f ( x )的函数图象可知 f ( x )= t 1 无解, f ( x )= t 2 有一个解, f ( x )= t 3 有三个解, f ( x ) = t 4 有两个解.∴ F ( x )有6个零点.故选B . 思路分析 F ( x )的零点个数即为 F ( x )=0的解的个数,换元,令 f ( x )= t ,将方程化为关于 t 的方程,画 函数图象,数形结合得关于 t 的方程的解的个数及解的范围,再由 f ( x )= t 确定所求零点个数. 4. (2016河南郑州第一次质量检测,5)已知函数 f ( x )= -cos x ,则 f ( x )在[0,2π]上的零点个数为 ( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 C 作出 g ( x )= 与 h ( x )=cos x 的图象(图略),可以看出函数 g ( x )与 h ( x )在[0,2π]上的图象 的交点个数为3,所以函数 f ( x )在[0,2π]上的零点个数为3,故选C. 考点二 由函数零点求参数的取值范围 1. (2018安徽黄山一模,12)已知定义在R上的函数 f ( x )满足 f ( x +2)= f ( x ),且 f ( x )是偶函数,当 x ∈[0,1] 时, f ( x )= x 2 .令 g ( x )= f ( x )- kx - k ,若在区间[-1,3]内,函数 g ( x )=0有4个不相等实根,则实数 k 的取值范围 是 ( ) A.(0,+ ∞ ) B. C. D. 答案 C ∵ f ( x )是偶函数,当 x ∈[0,1]时, f ( x )= x 2 ,∴当 x ∈[-1,0],即- x ∈[0,1]时, f (- x )=(- x ) 2 = x 2 = f ( x ),即当 x ∈[-1,0]时, f ( x )= x 2 ,则当 x ∈[-1,1]时, f ( x )= x 2 .∵ f ( x +2)= f ( x ),∴函数的周期为2.由 g ( x )=0,得 f ( x )- kx - k =0, 得 f ( x )= kx + k = k ( x +1),作出 y = f ( x )在[-1,3]上的函数图象如图所示: 设直线 y = k 1 ( x +1)经过点(3,1),则 k 1 = . ∵直线 y = k ( x +1)经过定点(-1,0),且由题意知直线 y = k ( x +1)与 y = f ( x )的图象有4个交点,∴0< k ≤ . 故选C . 2. (2018河南洛阳二模,12)已知函数 f ( x )= g ( x )= kx -1,若方程 f ( x )- g ( x )=0在 x ∈(-2,2)内 有三个实根,则实数 k 的取值范围为 ( ) A.(1,ln 2 ) B. C. D.(1,ln 2 ) ∪ 答案 D 显然, x =0不是方程 f ( x )- g ( x )=0的根,则 f ( x )- g ( x )=0即为 k = , 可设 k = φ ( x )= 由 x <0,可得 φ ( x )= x + +4 ≤ -2 +4=2,则 φ ( x )在 x <0时,有最大 值 φ (-1)=2;当 x >0时, φ ( x )= +ln x 的导数为 φ '( x )=- + = ,在 x >1时, φ '( x )>0, φ ( x )递增;在0< x <1 时, φ '( x )<0, φ ( x )递减.可得 φ ( x )在 x =1处取得最小值1.作出 φ ( x )在(-2,2)上的图象得,在1< k查看更多
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