2023届高考数学3高分突破智取压轴小题03 解密函数零点相关问题含答案.doc
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1、1/322023 届高考数学届高考数学 3 高分突破,智取压轴小题高分突破,智取压轴小题 03 解密函数零点相关问解密函数零点相关问题题一、方法综述一、方法综述新课标下的高考越来越注重对学生的综合素质的考察,函数的零点问题便是一个考察学生综合素质的很好途径,它主要涉及到基本初等函数的图象,渗透着转化、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用近几年的数学高考中频频出现零点问题,其形式逐渐多样化,但都与函数、导数知识密不可分根据 函数 零点 的定 义:对于 函数)(Dxxfy,把 使0)(xf成立 的实 数x叫做 函数)(Dxxfy的零点即:方程0)(
2、xf有实数根函数)(xfy 的图象与x轴有交点的横坐标函数)(xfy 有零点围绕三者之间的关系,在高考数学中函数零点的题型主要函数的零点的分布;函数的零点的个数问题;利用导数结合图像的变动将两个函数的图像的交点问题转化成函数的零点的个数问题二、解题策略二、解题策略类型一:函数零点的分布问题类型一:函数零点的分布问题例 1【2020河南高考模拟】已知单调函数()f x的定义域为(0,),对于定义域内任意x,2()log3ff xx,则函数()()7g xf xx的零点所在的区间为()A(1,2)B(2,3)C(3,4)D(4,5)【答案】C【解析】根据题意,对任意的(0,)x,都有2()log3
3、ff xx,又由 f x是定义在0+,上的单调函数,则2()logf xx为定值,设2()logtf xx,则 2logf xxt,又由 3f t,2log3f ttt,所以2t,所以 2log2f xx,所以 2log5g xxx,因为 1020304050ggggg,所以零点所在的区间为(3,4).【解题秘籍】判断函数零点所在区间有三种常用方法:直接法,解方程判断;定理法;图象法【举一反三】函数 f(x)ln xx12,则函数的零点所在区间是()A)21,41(B1 3(,)2 4C3(,1)4D(1,2)【答案】C2/32【解析】函数 f(x)ln xx12的图象在(0,)上连续,且3(
4、)4fln343412ln34140,f(1)ln 1112120,故 f(x)的零点所在区间为3(,1)4学科$网类型二类型二函数零点的个数问题函数零点的个数问题例 2【2020陕西高考模拟】已知函数 12,2311,2fxxfxxx,则函数 g(x)xf(x)1 的零点的个数为()A2B3C4D5【答案】B【解析】由 g(x)xf(x)10 得 xf(x)1,当 x0 时,方程 xf(x)1 不成立,即 x0,则等价为 f(x)1x,当 2x4 时,0 x22,此时 f(x)13f(x2)13(1|x21|)1313|x3|,当 4x6 时,2x24,此时 f(x)13f(x2)13131
5、3|x23|1919|x5|,作出 f(x)的图象如图,则 f(1)1,f(3)13f(1)13,f(5)13f(3)19,设 h(x)1x,则 h(1)1,h(3)13,h(5)15f(5),作出 h(x)的图象,由图象知两个函数图象有 3 个交点,即函数 g(x)的零点个数为 3 个,故选:B【点睛】函数零点的求解与判断方法:(1)直接求零点:令 f(x)0,如果能求出解,则有几个解就有几个零点3/32(2)零点存在性定理:利用定理不仅要函数在区间a,b上是连续不断的曲线,且 f(a)f(b)0,还必须结合函数的图象与性质(如单调性、奇偶性)才能确定函数有多少个零点(3)利用图象交点的个数
6、:将函数变形为两个函数的差,画两个函数的图象,看其交点的横坐标有几个不同的值,就有几个不同的零点【举一反三】【2020安徽高考模拟安徽高考模拟】已知函数已知函数e,0()21,0 xxxf xxx若函数若函数()()g xf xm有两个有两个零点零点1x,2x,则,则12xx+()A2B2或或12eC2或或3D2或或3或或12e【答案】【答案】D【解析】【解析】当0 x 时,1xfxxe,当1x 时,0fx,故 f x在,1 上为减函数,当10 x 时,0fx,故 f x在1,0上为增函数,所以当0 x 时,f x的最小值为11fe.又在R上,f x的图像如图所示:因为 g x有两个不同的零点
7、,所以方程 f xm有两个不同的解即直线ym与 yf x有两个不同交点且交点的横坐标分别为12,x x,故12m或0m 或1me,若12m,则122xx,故0m,则123xx,若1me,则12111 32xxee .综上,选 D.类型三类型三已知函数零点求已知函数零点求参数参数4/32例 3【2020天津高考模拟】已知函数()lnf xx,20,01,()42,1xg xxx若关于x的方程()()f xmg x恰有三个不相等的实数解,则m的取值范围是A0,ln2B(2ln2,0)C2ln2,0 D0,2ln2【答案】C【解析】关于x的方程 f xmg x恰有三个不相等的实数解,即方程 mg x
8、f x恰有三个不相等的实数解,即ym与2224bk有三个不同的交点.令22ln,01()()()2ln,12ln6,2xxh xg xf xxxxxxx,当12x时,2121()20 xh xxxx ,函数单调递减;当2x 时,2121()20 xh xxxx,函数单调递增;且当1x 时,22ln1xx,当2x 时,22ln2ln2xx ,2ln62ln2xx ,当3x 时,2ln63ln31xx,据此绘制函数 h x的图像如图所示,结合函数图像可知,满足题意时m的取值范围是2ln2,0.本题选择 C 选项.5/32【举一反三【举一反三】【2020江苏高考模拟】已知函数4()3f xaxax
9、有且仅有三个零点,并且这三个零点构成等差数列,则实数 a 的值为_【答案】116或3132【解析】函数 43f xaxax 0,得|x+a|4xa3,设 g(x)|x+a|4xa,h(x)3,则函数 g(x)424xaxaxxxax ,不妨设 f(x)0 的 3 个根为 x1,x2,x3,且 x1x2x3,当 xa 时,由 f(x)0,得 g(x)3,即 x4x3,得 x23x40,得(x+1)(x4)0,解得 x1,或 x4;若 a1,即 a1,此时 x21,x34,由等差数列的性质可得 x16,由 f(6)0,即 g(6)3 得 6462a3,解得 a116,满足 f(x)0 在(,a上有
10、一解若1a4,即4a1,则 f(x)0 在(,a上有两个不同的解,不妨设 x1,x2,其中 x34,所以有 x1,x2是x4x2a3 的两个解,即 x1,x2是 x2+(2a+3)x+40 的两个解得到 x1+x2(2a+3),x1x24,又由设 f(x)0 的 3 个根为 x1,x2,x3成差数列,且 x1x2x3,得到 2x2x1+4,解得:a13 32(舍去)或 a13 32a4,即 a4 时,f(x)0 最多只有两个解,不满足题意;综上所述,a116或13 32三、强化训练三、强化训练6/321 已知函数已知函数2,0(),0 xxexf xex,若函数若函数()()1g xf xax
11、有有3个零点个零点,则实数则实数a的取值范围是的取值范围是()A1,B2,C1,2D2,4【来源】【来源】四川省成都市南开为明学校 2020-2021 学年高三上学期第二次调研考试数学(理)试题【答案】【答案】A【解析】令()()10g xf xax,则()1f xax,则函数()()1g xf xax有3个零点即直线1yax与函数()yf x有3个交点,将直线1yax与函数()yf x的图像分别沿y轴的正方向上移1个单位,即直线yax与函数1,0()1,0 xxexh xex的图像有3个交点,因为1,0()1,0 xxexh xex,满足()()hxh x,所以函数()yh x是奇函数,因为
12、直线yax过点0,0,所以只需满足直线yax与()10 xh xex刚好有除点0,0外的另一个交点即可,()xh xe,0(0)10he,01(0)he,故()10 xh xex在点0,0处的切线方程为yx,如图,将直线yx绕原点逆时针旋转,显然1yax a与()10 xh xex只有一个交点,故实数a的取值范围是1,,故选:A.7/322已知函数已知函数 f xxxa,若函数,若函数 fx在在R上恒有两个零点,则实数上恒有两个零点,则实数a的取值范围为(的取值范围为()A0a B0a 或或14a C0a 或或14a D104a【来源】【来源】百师联盟 2020-2021 学年高三上学期一轮复
13、习联考(四)全国卷 I 文科数学试题【答案】【答案】B【解析】作出yx和yx,如图所示,要使函数 fx在R上恒有两个零点,即函数 g xx与 h xxa的图象有两个交点,易知当0a 时,满足题意;当0a 时,有三个交点,不满足题意;当0a 时,考虑yxa与yx相切时,设切点坐标为00,x xa,所以000112xaxx,解得01414xa,8/32所以当14a 时,有两个交点,满足题意;当104a时,有四个交点,不满足题意;当14a 时,无交点,不满足题意综上,实数a的取值范围为0a 或14a,故选B.3已知函数已知函数 f xkx,21xee,121xg xe,若若 fx与与 g x的图象上
14、分别存在点的图象上分别存在点M N,使得使得M N关于直线关于直线1yx对称,则实数对称,则实数k的取值范围是(的取值范围是()A1,eeB24,2eeC2,2eeD3,3ee【来源】【来源】四川省内江市高中 2020-2021 学年高三上学期第一次模拟考试数学理科试题【答案】【答案】C【解析】设00,xy是函数 g x的图象上的任意一点,其关于1yx对称的点的坐标为,x y,所以001,1xyyx,所以函数 g x关于1yx对称的函数为=2lnh xx.由于 fx与 g x的图象上分别存在点MN,使得MN关于直线1yx对称,故函数=2lnh xx与函数 f xkx图象在区间21,ee有交点,
15、所以方程2lnkxx 在区间21,ee上有解,所以42kx,即42kxx,所以22kee.故选:C.4已知函数已知函数 23,03,0 xx xf xf xx,以下结论正确的是(,以下结论正确的是()A fx在区间在区间4,6上是增函数上是增函数B220206ff9/32C若方程若方程 1fxkx 恰有恰有3个实根,则个实根,则 11,13k D若函数若函数 yf xb在在,6上有上有 个零点个零点1,2,3,4,5,6ix i,则,则616iix【来源】【来源】四川省师范大学附属中学 2020-2021 学年高三上学期期中数学(理)试题【答案】【答案】C【解析】由题意,作出函数 23,03,
16、0 xx xf xf xx的图象,如图所示,对于 A 中,当0 x,若30 x,即03x,可得 223333f xxxxx ,当0 x 时,fx为周期为3的函数,作出 fx在区间(,6的函数,可知 fx在区间4,6上先增后减,所以 A 错误;对于 B 中,因为0 x 时,函数 fx为周期为3的函数,又由2020673 3 1,所以 20201,2462fff ,11 32f ,所以220204ff,所以 B 错误;对于 C 中,直线1ykx恒过定点0,1,函数 fx的图象和函数1ykx的图象有三个交点,当0k,设y与 fx相切于点00,xy,则020002313kxkxxx ,解得011kx,
17、当0k,根据对称性可知,当 fx与y相切时,1k ,则1310kk ,即113k ,综上可得,当函数 fx的图象和函数1ykx的图象有三个交点时,11,13k ,所以 C 正确对于 D 中,又由函数 yf xb在,6上有 个零点1,2,3,4,5,6ix i,故直线yb与 yf x在,6上由 6 个交点,10/32不妨设1,1,2,3,4,5iixxi,由图象可知12,x x关于直线32x 对称,34,x x关于直线32x 对称,56,x x关于直线92x 对称,所以613392229222iix,所以 D 错误.故选:C.5x为实数,为实数,x表示不超过表示不超过x的最大整数的最大整数.()
18、f xxx,若,若 fx的图像上恰好存在一个点与的图像上恰好存在一个点与 2(1)(20)gxaxx 的图像上某点关于的图像上某点关于y轴对称,则实数轴对称,则实数a的取值范围为的取值范围为_.【答案】【答案】10,11,4【解析】设02x,点,x f xx gx关于y轴对称,由题意可知2(1)xxxa 在02x有一个解,故 22(1)31xxxxaxx在02x有一个解设 231h xxxx,02x写成分段函数形式即为 22231 0132 12332xxxh xxxxxxx作出函数图象可知11/32ya与 231h xxxx,02x只有一个交点,由图象可知,a的取值范围为114a 或01a故
19、答案为:10,11,4 6已知已知 32f xxx,2,01ln,02xexg xxx,若函数若函数 yf g xm(m为实数为实数)有两个不同的零点有两个不同的零点1x,2x,且,且12xx,则,则21xx的最小值为的最小值为_.【答案】【答案】11ln22【解析】32f xxxQ,求导 2320fxx,f x在R上单调递增.函数 yf g xm有两个不同零点,等价于方程 0f g xm有两个不等实根.设 g xt,则 f tm,又 fx在R上单调递增,作出函数 g x的图像,12/32则问题转化为 g xt在0,1t上有两个不同的实根1x,2x,12xx则1221ln2xext,则11ln
20、2xt,122txe,12211ln2txxet.设121()ln2th tet,0,1t,则 1212th tet,122102thtet h t在0,1t上单调递增,且102h,由零点存在性定理知,0h t在0,1t上有唯一零点,故 h t在10,2上单调递减,在1,12上单调递增,所以 min111ln222h th.7已知函数已知函数 24 ln2lnxf xexmxxex存在存在4个零点,则实数个零点,则实数m的取值范围是的取值范围是_.【来源】【来源】江西宜春市 2021 届高三上学期数学(理)期末试题【答案】【答案】10,2【解析】令 0f x,可得4 ln4 ln12lnln1
21、exxexmexxexxxx,令ln1extx,4 ln1144ln1exg ttexxtx,21 lnextx,令0t,可得xe,列表如下:x0,ee,e t0t极大值所以,函数ln1extx在xe处取得最大值,即maxln10eete.当1x 时,ln11extx .所以,函数 144g ttt的定义域为,0,13/32 2221414tg ttt,令 0g t,由于0t,解得12t ,列表如下:t1,2 121,02 gt0 g t极大值所以,函数 g t在12t 处取得最大值,即 max142402g t,若使得函数 24 ln2lnxf xexmxxex存在4个零点,则直线2ym 与
22、函数 g t的图象恰有两个交点,设交点的横坐标分别为1t、2t,作出函数ln1extxex的图如下图所示:由图象可知,12121010tttt .作出函数2ym 与函数 g t在,0上的图象如下图所示:14/32由图象可知,当120m 时,即当102m时,直线2ym 与函数 g t在1,0t 上的图象有两个交点,综上所述,实数m的取值范围是10,2.8已知函数已知函数222,()2,.xx xaf xxx xa,给出下列四个结论:给出下列四个结论:存在实数存在实数a,使函数,使函数()f x为奇函数;为奇函数;对任意实数对任意实数a,函数,函数()f x既无最大值也无最小值;既无最大值也无最小
23、值;对任意实数对任意实数a和和k,函数,函数()yf xk总存在零点;总存在零点;对于任意给定的正实数对于任意给定的正实数m,总存在实数总存在实数a,使函数使函数()f x在区间在区间(1,)m上单调递减上单调递减.其中所有正确结论的其中所有正确结论的序号是序号是_.【来源】【来源】中国人民大学附属中学 2021 届高三 3 月开学检测数学试题【答案】【答案】【解析】15/32如上图分别为0a,0a 和0a 时函数()f x的图象,对于:当0a 时,222,0()2,0 xx xf xxx x,()f x图象如图1关于原点对称,所以存在0a 使得函数()f x为奇函数,故正确;对于:由三个图知
24、当x 时,y ,当x 时,y ,所以函数()f x既无最大值也无最小值;故 正确;对于:如图2和图3中存在实数k使得函数()yf x图象与yk 没有交点,此时函数()yf xk没有零点,所以对任意实数a和k,函数()yf xk总存在零点不成立;故 不正确对于:如图2,对于任意给定的正实数m,取1am即可使函数()f x在区间(1,)m上单调递减,故正确;故答案为:9已知已知 yf x是奇函数,定义域为是奇函数,定义域为1,1,当,当0 x 时,时,211()12xf xx(0,Q),当函数当函数 g xf xt有有 3 个零点时,则实数个零点时,则实数t的取值范围是的取值范围是_.【答案】【答
25、案】111,0,122 16/32【解析】当0,1x时,易知函数2112xyx单调递减,且0 x 时,2y,1x 时,12y=-,其大致图象如下,21112xf xx在0,1的大致图象如下,又函数 fx是定义在1,1上的奇函数,故函数 fx的图象如下,要使函数 g xf xt有 3 个零点,只需函数 yf x的图象与直线yt有且仅有 3 个交点,17/32由图象可知,111,0,122t 10设函数设函数lg,010()2lg,10 xxf xx x,若若 b,c,d 分别为函数分别为函数()()g xf xa的三个不同零点的三个不同零点,则则abcd的的最大值是最大值是_.【答案】【答案】1
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