《函数与方程》(二)考查内容:主要涉及函数零点个数的判断(方程法、数形结合法、图象法、零点存在定理与函数性质结合法)一.选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.函数26,0()3ln ,0x x x f x x x ⎧--≤=⎨-+>⎩的零点个数为( )A .3B .2C .1D .02.已知函数ln ,0()2(2),0x x f x x x x ⎧>=⎨-+≤⎩,则函数()3y f x =-的零点个数是( )A .1B .2C .3D .43.函数()ln 1f x x x =-+的零点个数为( ) A .0B .1C .2D .34.已知函数()()y f x x R =∈满足(2)()f x f x +=,且(1,1]x ∈-时,2()f x x =,则4()log ||y f x x =-的零点个数为( ) A .8B .6C .4D .25.函数()sin 1f x x x =-在,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上的零点个数为( )A .2B .3C .4D .56.函数()22lg 2||f x x x x =+-的零点的个数为( ) A .2B .3C .4D .67.已知函数23(0),()1(0),x x x x f x e x -⎧-=⎨-+<⎩则方程|()1|2f x c -=-(c 为常数且(1,0)c ∈-)的不同的实数根的个数为( )A .3B .4C .5D .68.已知函数()2e e xx f x ax =--有且只有一个零点,则实数a 的取值范围为( )A .(],0-∞B .[)0,+∞ C .()()0,11,+∞ D .(]{},01-∞9.已知函数23||,3()(3),3x x f x x x -⎧=⎨->⎩,()(3)6g x f x +-=,则函数()()y f x g x =-的零点个数为( )A .0B .4C .3D .210.若函数()2020xlog x x f x a x ⎧=⎨--≤⎩,>,有且只有一个零点,则a 的取值范围是( ) A .(﹣∞,﹣1)∪(0,+∞) B .(﹣∞,﹣1)∪[0,+∞) C .[﹣1,0)D .[0,+∞)11.已知函数()sin ,02224xx f x x π⎧≤≤⎪=⎨⎪<≤⎩,若函数()()1g x f x kx =--恰有三个零点,则实数k 的取值范围为 ( )A .31,44⎡⎤--⎢⎥⎣⎦B .31,44⎛⎤-- ⎥⎝⎦C .41,34⎛⎫-- ⎪⎝⎭D .41,34⎛⎤-- ⎥⎝⎦12.已知函数()()21,1ln 1,1x x f x x x -≤⎧⎪=⎨->⎪⎩,则方程()()1f f x =根的个数为( )A .3B .5C .7D .9二.填空题13.函数()()2ln 14xf x x =⋅+-的零点个数为_______.14.已知函数32,2()(1),2x f x xx x ⎧≥⎪=⎨⎪-<⎩,若关于x 的方程()f x k =有两个不同的实根,则实数k 的取值范围是________.15.已知函数32ln(2),2,()68,,x x m f x x x x x m +-<<⎧=⎨-+≥⎩若函数()f x 仅有2个零点,则实数m 的取值范围为______. 16.已知函数,0()(1),0xlnx x f x e x x >⎧=⎨+⎩,若函数()()()F x f x c c R =-∈恰有3个零点,则实数c 的取值范围是__.三.解答题(解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 17.求函数lg y x =和sin y x =的图像的交点个数.18.讨论a 取不同值时,关于x 的方程2|log |1|2|x a -+=的解的个数.19.已知函数()f x =,()3g x ax =-.(1)设函数()()()()25h x f x g x x =+-+,讨论函数()y h x =在区间[]0,2内的零点个数;(2)若对任意[]0,4x ∈,总存在[]02,2x ∈-,使得()()0g x f x =成立,求实数a 的取值范围.20.已知函数2()7f x x mx m =++-,m R ∈.(1)若()f x 在区间[]2,4上单调递增,求m 的取值范围; (2)求()f x 在区间[]1,1-上的最小值()g m ; (3)讨论()f x 在区间[]3,3-上的零点个数.21.已知函数()22,182,1x a x f x ax x a x ⎧-≤=⎨-+>⎩,其中a R ∈.()1当1a =时,求()f x 的最小值; ()2当2a ≤时,讨论函数()f x 的零点个数.22.已知函数()34ln f x x x x=--. (1)求()f x 的单调区间;(2)判断()f x 在(]0,10上的零点的个数,并说明理由.(提示:ln10 2.303≈)《函数与方程》(二)解析1.【解析】若260x x --=.则2x =-或3x =.又∵0x ≤∴2x =- 若3ln 0x -+=,则3x e =满足0x >,综上,函数()f x 的零点个数为2. 故选:B2.【解析】当0x >时,3|ln |30,ln 3,x x x e -=∴=±∴=或3e -,都满足0x >; 当0x ≤时,222430,2430,20,164230x x x x ---=∴++=>∆=-⨯⨯<,所以方程没有实数根.综合得函数()3y f x =-的零点个数是2.故选:B3.【解析】函数()ln 1f x x x =-+的零点个数等价于函数ln y x =与函数1y x =-的图象的交点个数.在同一坐标系下作出函数ln y x =与1y x =-的图象,如下图:因为1(ln )y x x ''==,曲线ln y x =在点(1,0)处的切线的斜率为:11k x==, 所以曲线ln y x =在点(1,0)处的切线方程为1y x =-,所以可知两函数图象有一个交点,故函数()ln 1f x x x =-+的零点个数为1. 故选:B .4.【解析】因为()()y f x x R =∈为周期为2的函数,通过且(1,1]x ∈-时,2()f x x =,做出函数图象如图所示:4()log ||y f x x =-的零点个数即为()y f x =与4log ||y x =图象交点个数,由图象可知共有6个交点.故选:B.5.【解析】令()sin 10f x x x =-=,显然0x =不是函数的零点,可得1sin x x=. 故作出函数sin y x =和1y x =的图象,如图所示:在(,)22ππ-上有2个交点.故选:A6.【解析】函数()22lg 2||f x x x x =+-的零点个数,即方程22lg 2||x x x =-+的根的个数,考虑()()22lg ,2||g x x h x x x ==-+,定义在()(),00,-∞+∞的偶函数,当0x >时,()()22lg ,2g x x h x x x ==-+,作出函数图象:两个函数一共两个交点,即当0x >时22lg 2||x x x =-+有两根, 根据对称性可得:当0x <时22lg 2||x x x =-+有两根, 所以22lg 2||x x x =-+一共4个根,即函数()22lg 2||f x x x x =+-的零点的个数为4.故选:C7.【解析】由|()1|2f x c -=-,得()1(2)f x c =±-.∵(1,0)c ∈-, ∴1(2)(3,4),1(2)(2,1)c c +-∈--∈--. 作出函数()f x 和1(2)y c =±-的图象如图所示,易知它们的图象共有4个不同的交点,即方程|()1|2f x c -=-(c 为常数且(1,0)c ∈-)有4个不同的实数根.故选:B8.【解析】(0)1100f =--=,则可知0x =一定是函数()f x 的一个零点0x ≠时,可得:1x x e a x e -=,令1(),()x x e a g x h x x e -==,21()x x xe e g x x '-+=,令()1x x u x xe e =-+, ()xu e x x '=,可得函数()u x 在0x =时取得极小值即最小值 ,()()00u x u ∴≥=.())'0(0g x x ∴>≠.∴函数()g x 在(,0)-∞和(0,)+∞上单调递增,此时,()0g x >恒成立,对于()xa h x e =, 0a <时 , 函数()g x 与()h x 没有交点,如下图,满足条件0a =时 , 函数()g x 与()h x 没有交点,如下图,满足条件1a =时 , 函数1()x h x e=, 经过()0,1, 与函数()g x 的图象没有交点, 如下图,满足条件 .0a >, 且1a ≠时 , 函数()h x 与函数()g x 的图象有交点,如下图,不满足条件,舍去 .综上可得:实数a 的取值范围为{}(],01-∞⋃,故选:D .9.【解析】由()6(3)g x f x =--,知()()()(3)6y f x g x f x f x =-=+--. 令()()(3)F x f x f x =+-,则(3)(3)()F x f x f x -=-+, 所以(3)()F x F x -=,即()F x 的图象关于直线32x =对称.当302x时,()()(3)33(3)3F x f x f x x x =+-=-+--=; 当0x <时,2221()()(3)3(33)32F x f x f x x x x x x ⎛⎫=+-=++--=++=++⎪⎝⎭114.作出()F x 的图象可知,函数()6F x =的解有2个,所以函数()()y f x g x =-的零点个数2个.故选:D10.【解析】当x >0时,因为log 21=0,所以有一个零点,所以要使函数()2020x log x x f x a x ⎧=⎨--≤⎩,>,有且只有一个零点,则当x ≤0时,函数f (x )没有零点即可,当x ≤0时,0<2x ≤1,∴﹣1≤﹣2x <0,∴﹣1﹣a ≤﹣2x ﹣a <﹣a ,所以﹣a ≤0或﹣1﹣a >0,即a ≥0或a <﹣1.故选:B11.【解析】当24x <≤时,y =,则0y ≤,等式两边平方得2268y x x =-+-,整理得()2231x y -+=,所以曲线)24y x =<≤表示圆()2231x y -+=的下半圆,如下图所示:由题意可知,函数()y g x =有三个不同的零点,等价于直线1y kx =+与曲线()y f x =的图象有三个不同交点,直线1y kx =+过定点()0,1P ,当直线1y kx =+过点()4,0A 时,则410k +=,可得14k =-; 当直线1y kx =+与圆()2231x y -+=相切,且切点位于第三象限时,k0<,1=,解得34k =-.由图象可知,当3144k -<≤-时,直线1y kx =+与曲线()y f x =的图象有三个不同交点.因此,实数k 的取值范围是31,44⎛⎤-- ⎥⎝⎦. 故选:B.12.【解析】令()u f x =,先解方程()1f u =. (1)当1u ≤时,则()211f u u =-=,得11u =;(2)当1u >时,则()()ln 11f u u =-=,即()ln 11u -=±,解得211u e=+,31u e =+. 如下图所示:直线1u =,11u e=+,1u e =+与函数()u f x =的交点个数为3、2、2, 所以,方程()1f f x ⎡⎤=⎣⎦的根的个数为3227++=.故选:C. 13.【解析】令()()2ln 140xf x x =⋅+-=,则()24ln 122x x x -+==, 在同一直角坐标系中作出函数()ln 1y x =+与22xy -=的图象,如图:由图象可知,函数()ln 1y x =+当1x →-时,()ln 1y x =+→+∞则与22xy -=的图象有必有两个交点, 所以方程()24ln 122xxx -+==有两个不同实根,所以函数()()2ln 14x f x x =⋅+-的零点个数为2.故答案为:2.14.【解析】作出函数()f x 的图象,如图所示,由图象可知,当01k <<时,函数()f x 与y k =的图象有两个不同的交点, 此时,方程有两个不同实根,所以所求实数k 的取值范围是(0,1).故答案为:(0,1) 15.【解析】对于函数3268y x x x =-+,23128y x x '=-+,令0y '=,解得23x =±,故当,2x ⎛∈-∞- ⎝⎭时,0y '>;当22x ⎛∈ ⎝⎭时,0y '<;当2x ⎛⎫∈+∞ ⎪ ⎪⎝⎭时,0y '>; 令ln(2)0x +=,解得1x =-;令32680x x x -+=,解得0x =,2x =或4x =. 作出ln(2)y x =+,3268y x x x =-+的大致图像:观察可知,若函数()f x 仅有2个零点,则24m <≤,故实数m 的取值范围为(]2,4. 16.【解析】当0x >时,函数()f x lnx =单调递增;当0x ≤时,()(1)xf x e x =+,则()(2)x f x e x '=+2x <-时,()0f x '<,20x -<时,()0f x '>,故当0x ≤时,()f x 在(,2)-∞-上单调递减,在(2,0)-上单调递增,所以()f x 在2x =-处取极小值,极小值为2(2)f e --=-;当1x <-时,()(1)0xf x e x =+< 作出函数()f x 的图象如图:函数()()()F x f x c c R =-∈恰有3个零点,等价于函数()f x 与y c =的图象有且仅有3个交点,由图可知,20e c --<<,故答案为:()20,e -- 17.【解析】由1y lgx ==解得10x =,又sin y x =的值域为[]1,1-, 且y lgx =在定义域上单调递增,作出函数sin y x =与y lgx =的图象如图: 由图象可知两个图象的交点个数为3个,18.【解析】令2()|log |1|2|f x x =-+,作出函数()f x 的图象,如图所示,所求问题可转化为函数()f x ,与直线y a =交点的个数问题. 当0a <时,()y f x =与y a =无交点,所以原方程无解; 当0a =时,()y f x =与y a =有两个交点,原方程有2个解; 当0a >时,()y f x =与y a =有四个交点,原方程有4个解.19.【解析】(1)因为()()()()()22511h x fx g x x x a x =+-+=+-+,令()0h x =,则()2110x a x +-+=,当=0x 时,则10=,不符合条件,当0x ≠时,则11a x x-=+ 作函数1y a =-与()102y x x x=+<≤的图象,由图可知:①当12a -<时,即1a >-时,两图象无公共点,则()h x 在区间[]0,2内无零点;②当12a -=时或512a ->时,即32a <-或1a =-时,两图象仅有一个公共点, 则()h x 在区间[]0,2内仅有一个零点; ③当5212a <-≤时,即312a -≤<-时,两图象有两个公共点, 则()h x 在区间[]0,2内有两个零点.(2)当[]0,4x ∈时,[]20,16x ∈,则[]299,25x +∈,所以()f x 的值域是[]3,5; 当[]02,2x ∈-时,设函数()0g x 的值域是M ,依题意,[]3,5M ⊆,①当0a =时,()03g x =-不合题意;②当0a >时,()()[]2,223,23M g g a a =-=---⎡⎤⎣⎦, 由()()2523g g ⎧≥⎪⎨-≤⎪⎩ ,得2352330a a a -≥⎧⎪--≤⎨⎪>⎩,解得4a ≥; ③当0a <时,()()[]2,223,23M g g a a =-=---⎡⎤⎣⎦,由()()2523g g ⎧-≥⎪⎨≤⎪⎩,得2352330a a a --≥⎧⎪-≤⎨⎪<⎩,解得4a ≤-; 综上得,实数a 的取值范围是(][),44,-∞-⋃+∞.20.【解析】(1)由题意,函数2()()7f x x mx m m R =++-∈开口向上,对称轴的方程为2m x =-,若使得函数()f x 在[]2,4上单调递增,则满足122m -≤,解得4m ≥-,即实数m 的取值范围[4,)-+∞.(2)①当112m -≤-即2m ≥时,函数()y f x =在区间[]1,1-单调递增, 所以函数()y f x =的最小值为()()16g m f =-=-;②当1112m -<-<,即22m -<<时, 函数()y f x =在区间11,2m ⎡⎤--⎢⎥⎣⎦单调递减,在区间1,12m ⎡-⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增, 所以函数()y f x =的最小值为21()724m g m f m m ⎛⎫=-=-+- ⎪⎝⎭; ③当112m -≥即2m ≤-时,函数()y f x =在区间[]1,1-单调递减, 所以函数()y f x =的最小值为()()126g m g m ==-, 综上可得,函数的最小值为226,27(),2246,2m m m m g m m m -≤-⎧⎪+-⎪=--<<⎨⎪-≥⎪⎩. (3)因为函数()y f x =的对称轴方程为12x m =-,且24280m m ∆=-+>恒成立, ①当()()133232203420m f m f m ⎧-<-<⎪⎪-=-≥⎨⎪=+≥⎪⎩,即112m -≤≤时, 函数()f x 在区间[]3,3-上有2个零点; ②当()1323220m f m ⎧-≤-⎪⎨⎪-=-≥⎩,此时m 不存在; ③当()1323420m f m ⎧-≥⎪⎨⎪=+≥⎩,此时m 不存在;④当()()330f f -⋅≤,即()()22420m m -+≤,解得m 1≥或12m ≤-时,函数()f x 在区间[]3,3-上有1个零点. 综上可得:当112m -≤≤时,函数()f x 在区间[]3,3-上有2个零点, 当m 1≥或12m ≤-时,函数()f x 在区间[]3,3-上有1个零点. 21.【解析】()1当1a =时,()221,182,1x x f x x x x ⎧-≤=⎨-+>⎩,则当1x ≤时,()f x 在(],1-∞上单调递增,()1f x >-且无最小值;当1x >时,由二次函数()()2282414g x x x x =-+=--知,()f x 在(]1,4上单调递减,在()4,+∞上单调递增,故()()min 414f x f ==-.()2当0a ≤,1x ≤时,()f x 没有零点,当1x >时,()f x 没有零点;当02a <≤,1x ≤时,()f x 有一个零点,当1x >时,()f x 有一个零点.22.【解析】(1)由题意知,()f x 的定义域为()0,∞+,则令2223443()10x x f x x x x -+'=+-==, 解得1x =或3x =,当01x <<或3x >时,()0f x '>,则此时()f x 单调递增; 当13x <<时,()0f x '<,则此时()f x 单调递减.故()f x 的单调递增区间是()0,1和()3,+∞,单调递减区间是()1,3.(2)由函数在()0,1上单调递增,在()1,3上单调递减,则当03x <≤时,()()12f x f ≤=-,故()f x 在(]0,3上无零点;又()324ln30f =-<,当310x <≤时,因为3(10)104ln10100.34 2.3030.488010f =--≈--⨯=>, 又()f x 在(]3,10上单调递增,所以()f x 在(]3,10上仅有一个零点.综上,()f x 在(]0,10上的零点的个数为1.。