复合函数的零点问题PPT课件
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复合函数零点问题例1:设定义域为R 的函数()1,111,1x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩,若关于x 的方程()()20f x b f x c ++=由3个不同的解123,,x x x ,则222123x x x ++=______ 思路:先作出()f x 的图像如图:观察可发现对于任意的0y ,满足()0y f x =的x 的个数分别为2个(000,1y y >≠)和3个(01y =),已知有3个解,从而可得()1f x =必为()()20f x bf x c ++=的根,而另一根为1或者是负数。
所以()1i f x =,可解得:1230,1,2x x x ===,所以2221235x x x ++=答案:5例2:关于x 的方程()22213120x x ---+=的不相同实根的个数是( )A. 3B. 4C. 5D. 8思路:可将21x -视为一个整体,即()21t x x =-,则方程变为2320t t -+=可解得:1t =或2t =,则只需作出()21t x x =-的图像,然后统计与1t =与2t =的交点总数即可,共有5个 答案:C 例3:已知函数11()||||f x x x x x=+--,关于x 的方程2()()0f x a f x b ++=(,a b R ∈)恰有6个不同实数解,则a 的取值范围是 . 思路:所解方程2()()0f x a f x b ++=可视为()()20f x a f x b ++=,故考虑作出()f x 的图像:()2,12,012,102,1x x x x f x x x x x⎧>⎪⎪<≤⎪=⎨--≤<⎪⎪-<-⎪⎩, 则()f x 的图像如图,由图像可知,若有6个不同实数解,则必有()()122,02f x f x =<<,所以()()()122,4a f x f x -=+∈,解得42a -<<-答案:42a -<<-例4:已知定义在R 上的奇函数,当0x >时,()()121,0212,22x x f x f x x -⎧-<≤⎪=⎨->⎪⎩,则关于x 的方程()()2610f x f x --=⎡⎤⎣⎦的实数根个数为( )A. 6B. 7C. 8D. 9思路:已知方程()()2610f x f x --=⎡⎤⎣⎦可解,得()()1211,23f x f x ==-,只需统计11,23y y ==-与()y f x =的交点个数即可。
复合函数的零点复合函数的零点 一、相关概念及有关结论 1.复合函数的定义设函数()u x ϕ=的定义域为是A ,值域是B ;又设函数()y f u =的定义域是C ,且B C y M ⊆∈,,这时对A 内每一个x ,通过ϕ,得到B 内唯一的一个u 与此x 对应,再通过f 又得到M 内唯一的一个y 与此x 对应.因此对于A 内的每一个x 先通过ϕ再通过f ,得到M 内唯一的一个y 与此x 对应,这就确定了一个从A 到M 的函数,称它是由()u x ϕ=与()y f u =合成的复合函数(也称嵌套函数),记为()y f x ϕ⎡⎤=⎣⎦.称u 为中间变量,为了叙述方便起见,不妨将()u x ϕ=称为内层函数,称()y f u =为外层函数. 2.有关命题与结论函数的零点问题不仅与函数、方程、不等式、导数等知识交汇融合,同时还涉及“函数与方程”、“化归与转化”、“数形结合”、“分类与讨论”等数学思想.以下引入上述思想的相关命题,以便为下面的分析与求解提供理论支撑. 二、常见复合函数零点问题的考察类型 1.“()()=f f x k ”型问题 例11.设函数()2log f x x =,则函数()()()1g x f f x =−的零点为_______. 例22.设函数f (x )=22,0,0x x x x x ⎧+<⎨−≥⎩若f (f (a ))≤2,则实数a 的取值范围是__________.2.“()()=f g x k ”型问题 例33.设函数()()3221014680x x f x x x g x x x x x ⎧+>⎪=−+=⎨⎪−−−≤⎩,,,,,则函数()()()1h x f g x =−的零点为________.3.复合函数()⎡⎤=−⎣⎦y f f x x 的零点问题一般地,关于复合函数()y f f x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点有如下结论:若()f x 单调,则()()0000f f x x f x x ⎡⎤=⇔=⎣⎦.证明 一方面,若()00f f x x ⎡⎤=⎣⎦,不妨设()f x 单调递增,若()00f x x >,则()()000f f x f x x ⎡⎤>>⎣⎦,与()00f f x x ⎡⎤=⎣⎦矛盾,同理可证()00f x x <的情形;另一方面,若()00f x x =,则()()000f f x f x x ⎡⎤==⎣⎦,综上可知结论成立. 例44.设函数()f x a ∈R ,e 为自然对数的底数),若曲线sin y x =上存在点()00x y ,使得()()00f f y y =,则a 的取值范围是( ). A .[]1e , B .111e ⎡⎤−⎢⎥⎣⎦, C .[]1e 1+,D .11e 1e ⎡⎤−+⎢⎥⎣⎦,4.复合函数()⎡⎤=−⎣⎦y f g x x 的零点问题一般地,关于复合函数()y f g x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点有如下结论:()y f g x x ⎡⎤=−⎣⎦有零点()y g f x x ⎡⎤⇔=−⎣⎦有零点.证明 设()00f g x x ⎡⎤=⎣⎦,则(){}()00g f g x g x ⎡⎤=⎣⎦,可知()0g x 为()y g f x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点,反之若0x 为()y g f x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点,则同理可得()0f x 为()y f g x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点. 例55.若()f x 和()g x 都是定义在实数集R 上的函数,且方程()0x f g x ⎡⎤−=⎣⎦有实数根,则()g f x ⎡⎤⎣⎦不可能是 A .215x x +−B .215x x ++C .215x −D .215x +5.含参二次函数复合型零点问题 例66.函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0)的图象关于直线x =-对称.据此可推测,对任意的非零实数a ,b ,c ,m ,n ,p ,关于x 的方程m [f (x )]2+nf (x )+p =0的解集都不可能是( ) A .{1,2}B .{1,4}C .{1,2,3,4}D .{1,4,16,64}例77.若函数32()f x x ax bx c =+++有极值点1x ,2x ,且()11f x x =,则关于x 的方程()()()232f x af x +0b +=的不同实根个数是A .3B .4C .5D .66.其他型 例88.已知定义在()0+∞,上的单调函数()f x ,若对任意()0x ∈+∞,都有()12log 3f f x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,则方程()2f x =_______. 例99.已知函数()12f x x x=+−,如果关于x 的方程()4213021xx f t ⎛⎫ ⎪−+−= ⎪−⎝⎭有三个相异的实数根,求t 的范围. 7.零点求和问题 例1010.定义域为R 的函数()12212x x f x x ⎧≠⎪−=⎨⎪=⎩,,,,若关于x 的函数()()()212h x f x af x =++有5个不同的零点1x 、2x 、3x 、4x 、5x ,则2222212345x x x x x ++++等于( ).A .15B .20C .30D .35同步练习11.设函数()210log 0x x f x x x +≤⎧=⎨>⎩,,,,若函数()()()g x f f x a =−有三个零点,则实数a 的范围为________.12.设函数()()2210230x x f x x x g x x x x ⎧+>⎪=+=⎨⎪−+≤⎩,,,,,若函数()()()h x g f x a =−有六个不同的零点,则实数a 的取值范围为________.13.已知函数2()(1)x f x x x e =−−,设关于x 的方程25()()()f x mf x m R e−=∈有n 个不同的实数解,则n 的所有可能的值为 A .3B .1或3C .4或6D .3或4或614.已知函数32()f x x ax bx c =+++有两个极值点12,x x ,若112()f x x x =<,则关于x 的方程23(())2()0f x af x b ++=的不同实根个数为A .3B .4C .5D .615.设定义域为R 的函数2lg ,0(){2,0x x f x x x x >=−−≤, 若关于x 的函数有8个不同的零点,则实数b 的取值范围是 .16.已知定义在R 上的函数()y f x =存在零点,且对任意R m n ∈,都满足()()()()2f mf m f n f x n +=+,若关于x 的方程()()31log (01)a f f x x a a −=−>≠,恰有三个不同的根,求a 的取值范围.17.定义在R 上的函数1,22()1,2x x f x x ⎧≠⎪−=⎨⎪=⎩若关于x 的方程2()()3f x af x b ++=有三个不同的实数解1x , 2x ,3x ,且 123x x x <<,则下列结论错误的是A .22212314x x x ++= B .2a b += C .134x x += D .1322x x x +>复合函数的零点复合函数的零点 一、相关概念及有关结论 1.复合函数的定义设函数()u x ϕ=的定义域为是A ,值域是B ;又设函数()y f u =的定义域是C ,且B C y M ⊆∈,,这时对A 内每一个x ,通过ϕ,得到B 内唯一的一个u 与此x 对应,再通过f 又得到M 内唯一的一个y 与此x 对应.因此对于A 内的每一个x 先通过ϕ再通过f ,得到M 内唯一的一个y 与此x 对应,这就确定了一个从A 到M 的函数,称它是由()u x ϕ=与()y f u =合成的复合函数(也称嵌套函数),记为()y f x ϕ⎡⎤=⎣⎦.称u 为中间变量,为了叙述方便起见,不妨将()u x ϕ=称为内层函数,称()y f u =为外层函数. 2.有关命题与结论函数的零点问题不仅与函数、方程、不等式、导数等知识交汇融合,同时还涉及“函数与方程”、“化归与转化”、“数形结合”、“分类与讨论”等数学思想.以下引入上述思想的相关命题,以便为下面的分析与求解提供理论支撑. 二、常见复合函数零点问题的考察类型 1.“()()=f f x k ”型问题 例11.设函数()2log f x x =,则函数()()()1g x f f x =−的零点为_______. 例22.设函数f (x )=22,0,0x x x x x ⎧+<⎨−≥⎩若f (f (a ))≤2,则实数a 的取值范围是__________.2.“()()=f g x k ”型问题 例33.设函数()()3221014680x x f x x x g x x x x x ⎧+>⎪=−+=⎨⎪−−−≤⎩,,,,,则函数()()()1h x f g x =−的零点为________.3.复合函数()⎡⎤=−⎣⎦y f f x x 的零点问题一般地,关于复合函数()y f f x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点有如下结论:若()f x 单调,则()()0000f f x x f x x ⎡⎤=⇔=⎣⎦.证明 一方面,若()00f f x x ⎡⎤=⎣⎦,不妨设()f x 单调递增,若()00f x x >,则()()000f f x f x x ⎡⎤>>⎣⎦,与()00f f x x ⎡⎤=⎣⎦矛盾,同理可证()00f x x <的情形;另一方面,若()00f x x =,则()()000f f x f x x ⎡⎤==⎣⎦,综上可知结论成立. 例44.设函数()f x a ∈R ,e 为自然对数的底数),若曲线sin y x =上存在点()00x y ,使得()()00f f y y =,则a 的取值范围是( ). A .[]1e , B .111e ⎡⎤−⎢⎥⎣⎦, C .[]1e 1+,D .11e 1e ⎡⎤−+⎢⎥⎣⎦,4.复合函数()⎡⎤=−⎣⎦y f g x x 的零点问题一般地,关于复合函数()y f g x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点有如下结论:()y f g x x ⎡⎤=−⎣⎦有零点()y g f x x ⎡⎤⇔=−⎣⎦有零点.证明 设()00f g x x ⎡⎤=⎣⎦,则(){}()00g f g x g x ⎡⎤=⎣⎦,可知()0g x 为()y g f x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点,反之若0x 为()y g f x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点,则同理可得()0f x 为()y f g x x ⎡⎤=−⎣⎦的零点. 例55.若()f x 和()g x 都是定义在实数集R 上的函数,且方程()0x f g x ⎡⎤−=⎣⎦有实数根,则()g f x ⎡⎤⎣⎦不可能是 A .215x x +−B .215x x ++C .215x −D .215x +5.含参二次函数复合型零点问题 例66.函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0)的图象关于直线x =-对称.据此可推测,对任意的非零实数a ,b ,c ,m ,n ,p ,关于x 的方程m [f (x )]2+nf (x )+p =0的解集都不可能是( ) A .{1,2} B .{1,4} C .{1,2,3,4} D .{1,4,16,64}例77.若函数32()f x x ax bx c =+++有极值点1x ,2x ,且()11f x x =,则关于x 的方程()()()232f x af x +0b +=的不同实根个数是A .3B .4C .5D .66.其他型 例88.已知定义在()0+∞,上的单调函数()f x ,若对任意()0x ∈+∞,都有()12log 3f f x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,则方程()2f x =_______. 例99.已知函数()12f x x x=+−,如果关于x 的方程()4213021xxf t ⎛⎫ ⎪−+−= ⎪−⎝⎭有三个相异的实数根,求t 的范围. 7.零点求和问题 例1010.定义域为R 的函数()12212x x f x x ⎧≠⎪−=⎨⎪=⎩,,,,若关于x 的函数()()()212h x f x af x =++有5个不同的零点1x 、2x 、3x 、4x 、5x ,则2222212345x x x x x ++++等于( ).A .15B .20C .30D .35同步练习11.设函数()210log 0x x f x x x +≤⎧=⎨>⎩,,,,若函数()()()g x f f x a =−有三个零点,则实数a 的范围为________.12.设函数()()2210230x x f x x x g x x x x ⎧+>⎪=+=⎨⎪−+≤⎩,,,,,若函数()()()h x g f x a =−有六个不同的零点,则实数a 的取值范围为________.13.已知函数2()(1)x f x x x e =−−,设关于x 的方程25()()()f x mf x m R e−=∈有n 个不同的实数解,则n 的所有可能的值为 A .3B .1或3C .4或6D .3或4或614.已知函数32()f x x ax bx c =+++有两个极值点12,x x ,若112()f x x x =<,则关于x 的方程23(())2()0f x af x b ++=的不同实根个数为A .3B .4C .5D .615.设定义域为R 的函数2lg ,0(){2,0x x f x x x x >=−−≤, 若关于x 的函数有8个不同的零点,则实数b 的取值范围是 .16.已知定义在R 上的函数()y f x =存在零点,且对任意R m n ∈,都满足()()()()2f mf m f n f x n +=+,若关于x 的方程()()31log (01)a f f x x a a −=−>≠,恰有三个不同的根,求a 的取值范围.17.定义在R 上的函数1,22()1,2x x f x x ⎧≠⎪−=⎨⎪=⎩若关于x 的方程2()()3f x af x b ++=有三个不同的实数解1x , 2x ,3x ,且 123x x x <<,则下列结论错误的是A .22212314x x x ++= B .2a b += C .134x x += D .1322x x x +>参考答案:1.4【分析】由题知2log 2x =,即求.【详解】函数()g x 的零点即为方程()0g x =的解,也即()22log log 10x −=的解.()22log log 1x =,即2log 2x =解得4x =,即函数()g x 的零点为4. 故答案为:4 2.a ≤【分析】对()f a 的符号进行分类讨论,带入相应的解析式求解不等式,可得f (a )≥-2,再对a 的符号进行分类讨论代入相应解析式求解不等式即可.【详解】当()0f a <时,f (f (a ))≤2即为2()()2f a f a +≤,()()[1][2]0f a f a −+≤, 解得()21f a −≤≤,所以()20f a −≤<;当()0f a ≥时,f (f (a ))≤2即为2()2f a −≤,因为2()2f a ≥−恒成立,所以()0f a ≥满足题意.所以f (a )≥-2,则202a a a <⎧⎨+≥−⎩或22a a ≥⎧⎨−≥−⎩,解得a ≤故答案为:a ≤【点睛】本题考查利用分段函数的性质解不等式,考查分类讨论思想,属于较难题. 3.14322−−−,,, 【分析】由题可知求()()1f g x =的解,再利用分段函数求方程的解即可. 【详解】函数()h x 的零点即为方程()0h x =的解,也即()()1f g x =的解. 令()t g x =,则原方程的解变为方程组()()1t g x f t ⎧=⎪⎨=⎪⎩,①②的解.由方程②可得320t t −=, 解得0t =或1t =,将0t =代入方程①,而方程104x x+=无解,由方程2680x x −−−=解得4x =−或2x =−; 将1t =代入方程①,而方程114x x +=,解得12x =, 由方程2681x x −−−=,解得3x =−.综上,函数()h x 的零点为14322−−−,,,,共四个零点. 故答案为:14322−−−,,,. 4.A【分析】由题可得2e x x a x +−=,再利用函数的单调性即求.【详解】显然()f x =于是()()00f f y y =等价于()00f y y =,即00y =≥, 又00sin 1y x =≤,故001y ≤≤,从而0200e y a y y =+−,令()2e x g x x x =+−, 则()()'e 12''e 20x xg x x g x =+−=−=,,令()''0g x =,则ln2x =,可知当[]0ln2x ∈,时,()'g x 单调递减,当[]ln21x ∈,时,()'g x 单调递增, 从而()()''ln232ln20g x g ≥=−>, 故()g x 在[]01,上单调递增, 从而()()][011e a g g ⎡⎤∈=⎣⎦,,. 故选:A . 5.B【详解】试题分析:设0x 为方程的 ()0x f g x ⎡⎤−=⎣⎦的一个根,∴00[()]f g x x =,∴{}00()[()]g x g f g x =,再令0()t g x =,故有 [()]t g f t =,从而可知方程[()]g f x x =至少有一个实数根 t ,A ,C ,D 选项中的函数均符合条件,而B 选项:215x x x ++=无解,故选B . 【点睛】本题考察的是抽象函数与方程的问题,需挖掘条件中的隐含信息,对已知条件中的式子()0x f g x ⎡⎤−=⎣⎦进行等价变形,可以得到 [()]g f x x =至少也有一个实数根,分别考察四个选项中的函数,判断根的情况,从而可知选B . 6.D【分析】方程()()20mf x nf x p ++=不同的解的个数可为0,1,2,3,4.若有4个不同解,则可根据二次函数的图像的对称性知道4个不同的解中,有两个的解的和与余下两个解的和相等,故可得正确的选项.【详解】设关于()f x 的方程()()20mf x nf x p ++=有两根,即()1f x t =或()2f x t =.而()2f x ax bx c =++的图象关于2bx a=−对称,因而()1f x t =或()2f x t =的两根也关于2bx a =−对称.而选项D 中41616422++≠.故选D. 【点睛】对于形如()0f g x =⎡⎤⎣⎦的方程(常称为复合方程),通过的解法是令()t x g =,从而得到方程组()()0f t g x t ⎧=⎪⎨=⎪⎩,考虑这个方程组的解即可得到原方程的解,注意原方程的解的特征取决于两个函数的图像特征. 7.A【分析】由题意求导结合极值点的性质可得原方程等价于1()f x x =或2()f x x =,按照12x x <、12x x >分类,作出函数图象,数形结合即可得解.【详解】由题意2()32f x x ax b '=++,1x ,2x 为函数()f x 的极值点, 所以2()320f x x ax b '=++=有两解12,x x ,所以方程()()()232f x af x +0b +=等价于1()f x x =或2()f x x =,当12x x <时,则1x 为函数()f x 的极大值点,且()11f x x =,2x 为函数()f x 的极小值点, 画出函数图象,如图:此时1()f x x =有两个不同实根,2()f x x =有一个实根,()()()232f x af x +0b +=有三个不同实根;当12x x >时,则1x 为函数()f x 的极小值点,且()11f x x =,2x 为函数()f x 的极大值点, 画出函数图象,如图:此时1()f x x =有两个不同实根,2()f x x =有一个实根,()()()232f x af x +0b +=有三个不同实根;综上,()()()232f x af x +0b +=有三个不同实根. 故选:A.【点睛】本题考查了导数与函数极值的关系、函数与方程的综合应用,考查了逻辑推理能力与数形结合思想,属于中档题.8.{}416,.【分析】由题可求()122log f x x =−,再利用数形结合即求.【详解】∵定义在()0+∞,上的单调函数()f x ,对任意()0x ∈+∞,都有()12log 3f f x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,令()12log f x x c +=,则()3f c =,在上式中令x c =,则()1122log log 3f c c c c c +==−,,解得2c =,故()122log f x x =−,由()2f x =122log 2x −=2log x =在同一坐标系中作出函数2log y x =和y =可知这两个图像有2个交点,即()42,和()164,,则方程()2f x ={}416,. 故答案为:{}416,. 9.104t −<<.【分析】令21xm −=,由题得()232410m t m t −+++=,再采用数形结合法及二次方程根的分布即求.【详解】令21xm −=,则()430f m t m ⎛⎫+−= ⎪⎝⎭,即14230m t m m ⎛⎫+−+−= ⎪⎝⎭,去分母得:()232410m t m t −+++=,此方程最多有两个根,由函数21xm =−图像可知,方程()232410m t m t −+++=的两根必须有一根m 1≥,另一根01m <<,才能保证原方程有三根,设()()23241g m m t m t =−+++,因此由根的分布知识得:()()041011(32)410g t g t t ⎧=+>⎪⎨=−+++<⎪⎩或()()11(32)410041032012g t t g t t ⎧⎪=−+++=⎪=+>⎨⎪+⎪<<⎩,,,解得:104t −<<.10.C【分析】结合函数的图象可知1102a ++=,进而可得()1f x =或()12f x =,即求.【详解】作函数()12212x x f x x ⎧≠⎪−=⎨⎪=⎩,,,的图象如图所示,则由函数()()()212h x f x af x =++有5个不同的零点知1102a ++=,解得32a =−.解()()231022f x f x −+=得()1f x =或()12f x =.若()1f x =,则2x =或3x =或1x =; 若()12f x =,则0x =或4x =. 故222221234530x x x x x ++++=.故选:C .11.(]01,. 【分析】令()t f x =,则原方程的解变为方程组()()t f x f t a ⎧=⎪⎨=⎪⎩,①②的解,作出函数()y f x =,采用数形结合法即求.【详解】函数()g x 的零点即为方程()0g x =的解,令()t f x =, 则原方程的解变为方程组()()t f x f t a ⎧=⎪⎨=⎪⎩,①②的解,作出函数()y f x =的图象,由图象可知,当1t >时,有唯一的x 与之对应;当1t ≤时,有两个不同的x 与之对应. 由方程组()()t f x f t a ⎧=⎪⎨=⎪⎩,①②有三个不同的x 知,需要方程②有两个不同的t ,且一个1t >,一个1t ≤,结合图象可知,当(]01a ∈,时,满足一个(]10t ∈−,,一个(]12t ∈,,符合要求, 综上,实数a 的取值范围为(]01,. 故答案为:(]01, 12.(]23,. 【分析】利用数形结合即求.【详解】函数()h x 的零点即为方程()0h x =的解,也即()()g f x a =的解, 令()t f x =,则原方程的解变为方程组()()t f x g t a ⎧=⎪⎨=⎪⎩,①②的解, 作出函数()y f x =和直线y t =的图象如图所示. 由图可知,当1t >−时,有两个不同的x 与之对应;当1t =−时,有一个x 与之对应,当1t <−时,没有x 与之对应.由方程组()()t f x g t a ⎧=⎪⎨=⎪⎩,①②有六个不同的x 解知,需要方程②有三个不同的t ,且都大于1−,作出函数()y g t =和直线y a =的图象如图所示,由图可知当(]23a ∈,时满足要求, 综上,实数a 的取值范围为(]23,. 故答案为:(]23,13.A【详解】()()()()'12,xf x x x e f x =−+∴在(),2−∞−和()1,+∞上单增,()2,1−上单减,又当x →−∞时,()0,f x x →→+∞时,()f x →+∞故()f x 的图象大致为:令()f x t =,则方程250t mt e −−=必有两个根,12,t t 且125t t e=−,不仿设120t t << ,当1t e=−时,恰有225t e −=,此时()1f x t =,有1个根,()2f x t =,有2个根,当1t e <−时必有2205t e −<<,此时()1f x t =无根,()2f x t =有3个根,当10e t −<<时必有225t e −>,此时()1f x t =有2个根,()2f x t =,有1个根,综上,对任意m R ∈,方程均有3个根,故选A.【方法点睛】已知函数零点(方程根)的个数,求参数取值范围的三种常用的方法:(1)直接法,直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;(2)分离参数法,先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决;(3)数形结合法,先对解析式变形,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.一是转化为两个函数()(),y g x y h x ==的图象的交点个数问题,画出两个函数的图象,其交点的个数就是函数零点的个数,二是转化为(),y a y g x ==的交点个数的图象的交点个数问题 . 14.A【详解】试题分析:求导得,显然是方程的二不等实根,不妨设,于是关于x 的方程3(f(x))2+2af(x)+b =0的解就是或,根据题意画图:所以有两个不等实根,只有一个不等实根,故答案选A.考点:导数、零点、函数的图象 15.【详解】关于的二次方程至多有两个实数根,设()2,2210f x t t bt =++=,要使得有8个零点,就是()f x t =有4个解,由图象知()f x t =,(0,1)t ∈内有4个解. 二次方程22210t bt ++=在内有两个不等的实数根,故有故填16.(3,+∞).【分析】令函数()y f x =的零点为m ,即f (m )=0,则由对任意m ,n ∈R 都满足f [mf (m )+f (n )]=f 2(m )+n .可得f [f (x )]=x ,进而x 的方程|f [f (x )]﹣3|=1﹣logax (a >0,a ≠1)恰有三个不同的根,可转化为|x ﹣3|=1﹣logax (a >0,a ≠1)恰有三个不同的根,根据对数函数的图象和性质分类讨论后,可得答案.【详解】令函数y =f (x )的零点为m ,即f (m )=0, ∵对任意m ,n ∈R 都满足f [mf (m )+f (n )]=f 2(m )+n . 则f [f (n )]=n 恒成立, 即f [f (x )]=x ,若关于x 的方程|f [f (x )]﹣3|=1﹣logax (a >0,a ≠1)恰有三个不同的根, 即|x ﹣3|=1﹣logax (a >0,a ≠1)恰有三个不同的根,当0<a <1时,函数y =|x ﹣3|与y =1﹣logax 的图象如下图所示:由图可知,函数y=|x﹣3|与y=1﹣logax的图象有两个交点,即关于x的方程|f[f(x)]﹣3|=1﹣logax(a>0,a≠1)恰有两个不同的根,不满足条件;当1<a<3时,函数y=|x﹣3|与y=1﹣logax的图象如下图所示:由图可知,函数y=|x﹣3|与y=1﹣logax的图象有一个交点,即关于x的方程|f[f(x)]﹣3|=1﹣logax(a>0,a≠1)恰有一个不同的根,不满足条件;当a=3时,函数y=|x﹣3|与y=1﹣logax的图象如下图所示:由图可知,函数y=|x﹣3|与y=1﹣logax的图象有两个交点,即关于x的方程|f[f(x)]﹣3|=1﹣logax(a>0,a≠1)恰有两个不同的根,不满足条件;当a>3时,函数y=|x﹣3|与y=1﹣logax的图象如下图所示:由图可知,函数y =|x ﹣3|与y =1﹣logax 的图象有三个交点,即关于x 的方程|f [f (x )]﹣3|=1﹣logax (a >0,a ≠1)恰有三个不同的根,满足条件;综上所述,实数a 的取值范围是(3,+∞).17.D【详解】试题分析:当2x ≠时,()1()0,2f x x =∈+∞−且关于y 轴对称, 因为方程2()()3f x af x b ++=有三个不同的实数解,所以当时,,必为方程的一个解,代入方程得,即选项B 正确; 因为()()131f f ==,所以, 所以选项A 、C 正确,而选项D 错.故正确答案选D .。
第12讲复合函数零点问题在数学中,复合函数是由两个或更多个函数组成的函数。
具体地说,设y=f(t),t=g(x),且函数g(x)的值域为f(t)定义域的子集,那么y通过t的联系而得到自变量x的函数,称y是x的复合函数,记为y=f(g(x))。
复合函数函数值计算的步骤:求y=g(f(x))函数值遵循“由内到外”的顺序,一层层求出函数值。
例如:已知f(x)=2x,g(x)=x^2-x,计算g(f(2))解:f(2)=4,因此g(f(2))=g(4)=12.已知函数值求自变量的步骤:若已知函数值求x的解,则遵循“由外到内”的顺序,一层层拆解直到求出x的值。
例如:已知f(x)=2,g(x)=x-2x,若g(f(x))=x^2,求x。
解:令t=f(x),则g(t)=t-2t=-t。
解得t=0或t=2.当t=0时,f(x)=2,此时x∈Ø。
当t=2时,f(x)=2,此时x=1.复合函数零点问题的特点:考虑关于x的方程g(f(x))=0的根的个数,在解此类问题时,要分为两层来分析,第一层是解关于f(x)的方程,观察有几个f(x)的值使得等式成立;第二层是结合着第一层f(x)的值求出每一个f(x)被几个x对应,将x的个数汇总后即为g(f(x))的根的个数。
求解复合函数y=g(f(x))零点问题的技巧:此类问题与函数图象结合较为紧密,在处理问题的开始要作出f(x),g(x)的图像。
若已知零点个数求参数的范围,则先估计关于f(x)的方程g(f(x))中f(x)解的个数,再根据个数与f(x)的图像特点,分配每个函数值fi(x)被几个x所对应,从而确定fi(x)的取值范围,进而决定参数的范围。
例1:设定义域为R的函数$f(x)$如下,若关于$x$的方程$2+\frac{x}{3}=f^2(x)+bf(x)+c$有$3$个不同的解$x_1,x_2,x_3$,则$x_1+2x_2$的值为多少?解析:先作出$f(x)$的图像,观察可发现对于任意的$y$,满足$y=f(x)$的$x$的个数分别为$2$个($y>0,y\neq 1$)和$3$个($y=1$),已知有$3$个解,从而可得$f(x)=1$必为$f^2(x)+bf(x)+c$的根,而另一根为$1$或者是负数。
分段复合函数零点个数问题是一个复杂的问题,需要考虑函数的定义域、分段函数的性质以及复合函数的性质等多个因素。
以下是一些可能有用的提示和步骤,帮助您解决这个问题:确定函数的定义域:首先,您需要确定函数的定义域,以确保您在正确的范围内求解零点。
分析分段函数的性质:分段函数可能在不同的区间内具有不同的性质。
您需要仔细分析这些性质,并找出可能影响零点个数的关键点。
分析复合函数的性质:复合函数可能具有更复杂的性质,例如连续性、可导性等。
您需要分析这些性质,以确定如何找到零点。
使用代数方法求解零点:一旦您确定了函数的定义域、分段函数的性质和复合函数的性质,您可以使用代数方法(例如因式分解、求解方程等)来求解零点。
考虑特殊情况:在某些情况下,函数可能在某些特定的x值处具有特定的性质(例如奇函数、偶函数等)。
您需要仔细考虑这些特殊情况,并确定它们是否会影响零点的个数。
需要注意的是,解决分段复合函数零点个数问题可能需要一定的数学技巧和经验。
如果您不确定如何解决这个问题,建议请教数学专家或查阅相关的数学教材和文献。