2018版高考数学一轮复习第二章函数概念与基本初等函数Ⅰ2.8函数与方程真题演练集训理
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1 2018版高考数学一轮复习 第二章 函数概念与基本初等函数Ⅰ 2.8 函数与方程真题演练集训 理 新人教A版 1.[2015·山东卷]设函数f(x)= 3x-1,x<1,2x,x≥1,则满足f(f(a))=2f(a)的a的取值范围是( ) A.23,1 B.[0,1]
C.23,+∞ D.[1,+∞) 答案:C 解析:由f(f(a))=2f(a)得,f(a)≥1. 当a<1时,有3a-1≥1,
∴ a≥23,即23≤a<1. 当a≥1时,有2a≥1,∴ a≥0,即a≥1; 综上,a的取值范围为23,+∞,故选C.
2.[2015·天津卷]已知函数f(x)= 2-|x|,x≤2,x-22,x>2,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①,则b的取值范围是( ) A.74,+∞ B.-∞,74
C.0,74 D.74,2 答案:D 解析:当x>2时,g(x)=x+b-4,f(x)=(x-2)2; 当0≤x≤2时,g(x)=b-x,f(x)=2-x; 当x<0时,g(x)=b-x2,f(x)=2+x. 由于函数y=f(x)-g(x) 恰有4个零点, 所以方程f(x)-g(x)=0恰有4个根. 当b=0时, 当x>2时,方程f(x)-g(x)=0可化为x2-5x+8=0,无解; 当0≤x≤2时,方程f(x)-g(x)=0可化为2-x-(-x)=0,无解; 当x<0时,方程f(x)-g(x)=0可化为x2+x+2=0,无解. 2
所以b≠0,排除答案B. 当b=2时,当x>2时,方程f(x)-g(x)=0可化为(x-2)2=x-2,得x=2(舍去)或x=3,有1解; 当0≤x≤2时,方程f(x)-g(x)=0可化为2-x=2-x,有无数个解; 当x<0时,方程f(x)-g(x)=0可化为2-x2=x+2,得x=0(舍去)或x=-1,有1解. 所以b≠2,排除答案A. 当b=1时,当x>2时,方程f(x)-g(x)=0可化为x2-5x+7=0,无解; 当0≤x≤2时,方程f(x)-g(x)=0可化为1-x=2-x,无解; 当x<0时,方程f(x)-g(x)=0可化为x2+x+1=0,无解.所以b≠1,排除答案C. 故选D.
3.[2014·湖南卷]已知函数f(x)=x2+ex-12(x<0)与g(x)=x2+ln(x+a)的图象上存在关于y轴对称的点,则a的取值范围是( ) A.-∞,1e B.(-∞,e)
C.-1e,e D.-e,1e 答案:B 解析:由题意可得,当x>0时,y=f(-x)与y=g(x)的图象有交点,即g(x)=f(-x)有
正解,即x2+ln(x+a)=(-x)2+e-x-12有正解,即e-x-ln(x+a)-12=0有正解,令F(x)
=e-x-ln(x+a)-12,则F′(x)=-e-x-1x+a<0,故函数F(x)=e-x-ln(x+a)-12在(0,+∞)上是单调递减的,要使方程g(x)=f(-x)有正解,则存在正数x使得F(x)≥0,即e-x-
ln(x+a)-12≥0,所以a≤ee-x-12 -x,又y=ee-x-12 -x在(0,+∞)上单调递减,所以a
4.[2016·山东卷]已知函数f(x)= |x|,x≤m,x2-2mx+4m,x>m,其中m>0.若存在实数b,使得关于x的方程f(x)=b有三个不同的根,则m的取值范围是________. 答案:(3,+∞)
解析:f(x)= |x|,x≤m,x2-2mx+4m,x>m,当x>m时,f(x)=x2-2mx+4m=(x-m)2 +4m-m2,其顶点为(m,4m-m2);当x≤m时,函数f(x)的图象与直线x=m的交点为Q(m,m). 3
当 m>0,4m-m2≥m,即0的图象有一个或两个不同的交点,不符合题意; 当 4m-m20,即m>3时,函数f(x)的图象如图②所示,则存在实数b满足4m-m2使得直线y=b与函数f(x)的图象有三个不同的交点,符合题意.综上,m的取值范围为(3,+∞).
① ② 5.[2015·湖南卷]已知函数f(x)= x3,x≤a,x2,x>a.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:函数g(x)有两个零点,即方程f(x)-b=0有两个不等实根,则函数y=f(x)和y=b的图象有两个公共点. ①若a<0,则当x≤a时,f(x)=x3,函数单调递增;当x>a时,f(x)=x2,函数先单调递减后单调递增,f(x)的图象如图①实线部分所示,其图 象与直线y=b可能有两个公共点. 4
① ② ②若0≤a≤1,则a3≤a2,函数f(x)在R上单调递增,f(x)的图象如图②实线部分所示,其图象与直线y=b至多有一个公共点. ③若a>1,则a3>a2,函数f(x)在R上不单调,f(x)的图象如图③实线部分所示,其图象与直线y=b可能有两个公共点. 综上,实数a的取值范围为(-∞,0)∪(1,+∞).
③ 课外拓展阅读 函数零点的综合问题 1.函数零点常与导数知识结合用于判断函数存在唯一一个零点等命题.解题时常先判断函数在某区间上存在零点(存在性),再说明函数在相应区间上单调递增(或单调递减)即可(唯 5
一性). 2.当题目不是求零点,而是利用零点的个数,或由零点求参数的范围时,一般采用数形结合法.
[典例1] 已知函数f(x)=-x2+2ex+t-1,g(x)=x+e2x(x>0),其中e表示自然对数的底数. (1)若g(x)=m有实根,求实数m的取值范围; (2)确定t的取值范围,使得g(x)-f(x)=0有两个相异实根. [思路分析] (1)可将g(x)=m有实根转化为一元二次方程有大于零的实根来求解,也可利用基本不等式或根据函数图象求解;(2)利用函数图象得到不等式,解不等式即可.
[解] (1)解法一:因为x>0,所以g(x)=x+e2x≥2e2=2e,等号成立的条件是x=e. 故g(x)的值域是[2e,+∞), 因而只需m≥2e,g(x)=m就有实根. 故实数m的取值范围为[2e,+∞).
解法二:作出g(x)=x+e2x(x>0)的图象,如图所示.
观察图象可知g(x)的最小值为2e,因此要使g(x)=m有实根,则只需m≥2e. 故实数m的取值范围为[2e,+∞). 解法三:由g(x)=m,得x2-mx+e2=0,
故 m2>0,Δ=m2-4e2≥0,
等价于 m>0,m≥2e或m≤-2e,故m≥2e. 故实数m的取值范围为[2e,+∞). 6
(2)若g(x)-f(x)=0有两个相异的实根,则函数g(x)与f(x)的图象有两个不同的交点. 因为f(x)=-x2+2ex+t-1=-(x-e)2+t-1+e2, 所以函数f(x)图象的对称轴为直线x=e,开口向下,最大值为t-1+e2.
由题意,作出g(x)=x+e2x(x>0)及f(x)=-x2+2ex+t-1的大致图象,如图所示.
故当t-1+e2>2e,即t>-e2+2e+1时,g(x)与f(x)的图象有两个交点,即g(x)-f(x)=0有两个相异实根. 所以t的取值范围是(-e2+2e+1,+∞). [典例2] 设函数f(x)=ax3-3ax,g(x)=bx2-ln x(a,b∈R),已知它们的图象在x=1处的切线的斜率相等. (1)求b的值;
(2)若函数F(x)= fx,x≤0,gx,x>0,且方程F(x)=a2有且仅有四个解,求实数a的取值范围. [思路分析]
[解] (1)f′(x)=3ax2-3a,所以f′(1)=0. 而g′(x)=2bx-1x,故g′(1)=2b-1,
由题意得2b-1=0,解得b=12. (2)当x∈(0,1)时,g′(x)=x-1x<0, 7
当x∈(1,+∞)时,g′(x)=x-1x>0, 所以当x=1时,g(x)取得极小值g(1)=12. 当a=0时,易知方程F(x)=a2不可能只有四个解. 当a<0时,x∈(-∞,-1)时,f′(x)<0,x∈(-1,0)时f′(x)>0, 所以当x=-1时,f(x)取得极小值f(-1)=2a, 又f(0)=0,画出F(x)的图象如图所示,从图象可以看出F(x)=a2不可能有四个解.
当a>0时,x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,x∈(-1,0)时,f′(x)<0,所以当x=-1时,f(x)取得极大值f(-1)=2a,
又f(0)=0,画出F(x)的图象如图所示,
从图象可以看出方程F(x)=a2有且只有四个解时,122
2,2.
温馨提示 解决此类问题要注意函数相关性质的研究,尤其要注意函数单调性与函数极值对函数图