8.1.1 函数的零点
一、 单项选择题
1 函数y=2x-1的零点是( )
A. 0 B. (0,-1)
C. D.
2 下列选项中,是函数f(x)=x2-kx+1在R上有零点的充分且不必要条件的是( )
A. k∈R B. k≥2
C. -2≤k≤2 D. k≥2或k≤-2
3 (2025长寿期末)已知函数f(x)=3x+x,g(x)=ln x+x,h(x)=x3+x的零点分别为x1,x2,x3,则x1,x2,x3的大小关系为( )
A. x1
C. x24 已知函数f(x)=tan -sin x,则在下列区间中,函数f(x)一定有零点的是( )
A. B.
C. D.
5 (2024枣庄期末)已知函数f(x)=sin (ωx+)(ω>0),若f(x)在区间[0,]上有两个零点,则ω的取值范围是( )
A. B.
C. D.
6 (2025淮安期末)已知函数f(x)=若关于x的方程f(x)-f(2-a)=0至少有两个不等的实根,则实数a的取值范围为( )
A. [-8,2]
B. (-∞,-8]∪[2,+∞)
C. (-8,2)
D. [-2,8]
二、 多项选择题
7 若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象为一条不间断的曲线,则下列说法中正确的是 ( )
A. 若f(a)f(b)<0,则存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
B. 若f(a)f(b)>0,则不存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
C. 若对任意的实数c∈[a,b],f(c)≠0,则 f(a)f(b)>0
D. 若对任意的实数c∈(a,b),f(c)=0,则 f(a)f(b)<0
8 (2025德州期末)已知函数f(x)=则下列结论中正确的是( )
A. 函数f(x)有3个零点
B. 若函数y=f(x)-t有2个零点,则0C. 关于x的方程f(f(x))=-有5个不等的实根
D. 若当关于x的方程f(x)=t有3个不等的实根时,实根之和为m,当f(x)=t有4个不等的实根时,实根之和为n,则m三、 填空题
9 (2025昭通期末)已知函数f(x)=则函数y=f(x)的零点为________.
10 (2025葫芦岛期末)已知函数f(x)=若函数g(x)=f(x)-b有四个不同的零点,则实数b的取值范围为________.
11 (2025岳阳期末)已知x1,x2分别是方程2x+x-10=0与log2x+x-10=0的实数解,则 x1+x2的值为________.
四、 解答题
12 若函数f(x)=ln x+x2-a有一个零点在区间(1,2)上,求实数a的取值范围.
13 (2025厦门期末)设函数f(x)=x+logax,其中a>0,且a≠1.
(1) 当a=2时,求f(x)的零点个数;
(2) 若f(x)在区间(1,2)和(4,6)上均存在零点,写出一个满足题意的a(结果保留两位小数),并说明理由(参考数据:1.486≈10.509).
8.1.1 函数的零点
1. C 令y=2x-1=0,则x=,即函数y=2x-1的零点是.
2. B 因为函数f(x)=x2-kx+1在R上有零点的充要条件为Δ=k2-4≥0,解得k≥2或k≤-2,所以结合选项可知k≥2是函数f(x)=x2-kx+1在R上有零点的充分且不必要条件.
3. D 函数f(x)=3x+x的零点x1可以看成函数y=3x与y=-x的图象交点的横坐标,由函数图象可知x1<0,同理函数g(x)=ln x+x的零点x2可以看成函数y=ln x与y=-x的图象交点的横坐标.由函数图象可知x2>0,函数h(x)=x3+x的零点x3可以看成函数y=x3与y=-x的图象交点的横坐标,可得x3=0,所以x14. D 如图,在同一平面直角坐标系内,作出y=tan (x+),y=sin x的图象,由图象可排除A,B;又f=tan -sin =--1<0,f=tan -sin =tan -<-<0,f(π)=tan -sin π=tan =>0,所以由零点存在定理及图象知,函数f(x)在区间上无零点,在区间上有零点,故C错误,D正确.
5. C 因为0≤x≤,所以≤ωx+≤+.因为函数f(x)=sin (ωx+)(ω>0)在区间[0,]上有2个零点,所以2π≤+<3π,解得≤ω<4,即ω的取值范围是[,4).
6. A 由题意,得f(x)==作出函数f(x)的图象如图所示.因为关于x的方程f(x)-f(2-a)=0至少有两个不等的实根,即关于x的方程f(x)=f(2-a)至少有两个不同的交点,所以-4≤f(2-a)≤4.当x≤2时,令f(x)=x2-4x=4,解得x=2-2;当x>6时,令f(x)=16-2x=-4,解得x=10,所以2-2≤2-a≤10,解得-8≤a≤2.
7. AC 若f(a)f(b)<0,则存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0,故A正确;若f(a)f(b)>0,则有可能存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0,故B错误;若对任意的实数c∈[a,b],f(c)≠0,则f(a)f(b)>0,故C正确;若对任意的实数c∈(a,b),f(c)=0,则f(a)f(b)=0,故D错误.故选AC.
8. AC 对于A,由函数解析式可画出函数图象如图,显然函数图象与x轴有3个交点,故A正确;对于B,若函数y=f(x)-t有2个零点,则函数f(x)与函数y=t有两个交点,得0-1×2+6=4.当t=0时,实根之和为m=-1×2+3=1.当f(x)=t有4个不等的实根时,可得-n,故D错误.故选AC.
9. 1和4 令f(x)=0,则或解得x=1或x=4,则函数y=f(x)的零点为1和4.
10. (0,4] 由g(x)=f(x)-b=0,得b=f(x),则等价于直线y=b与函数y=f(x)的图象有四个交点,作出函数图象如图所示,由图象知,实数b的取值范围为(0,4].
11. 10 由2x+x-10=0,得2x=10-x.由log2x+x-10=0,得log2x=10-x.不妨记f(x)=2x,g(x)=log2x,h(x)=10-x.由题意,得x1为f(x)=2x与h(x)=10-x的交点A的横坐标,x2为g(x)=log2x与h(x)=10-x的交点B的横坐标,作出函数的图象如图所示.因为函数f(x)=2x与g(x)=log2x是一对反函数,所以图象关于直线y=x对称.又直线h(x)=10-x与直线y=x垂直,所以h(x)关于直线y=x对称,则点A(x1,10-x1)与点B(x2,10-x2)关于直线y=x对称,所以=,化简,得2(x1+x2)=20,即x1+x2=10.
12. 易知函数f(x)=ln x+x2-a在区间(1,2)上单调递增.由题意,得f(1)·f(2)<0,
即(ln 1+1-a)·(ln 2+4-a)<0,
解得1故实数a的取值范围为(1,4+ln 2).
13. (1) 当a=2时,f(x)=x+log2x.
因为f=log2+=-1+<0,f(1)=log21+1=0+1>0,
所以ff(1)<0.
由零点存在定理,得f(x)在区间上至少存在一个零点.
因为y=x和y=log2x均在区间(0,+∞)上单调递增,
所以f(x)=x+log2x在区间(0,+∞)上单调递增,
所以函数f(x)恰有一个零点.
(2) 当a>1时,由(1)可知,f(x)=x+logax是增函数,f(x)至多有一个零点,不符合题意;
当0当时,有f(1)f(2)<0,f(4)f(6)<0,符合题意,
此时解得a2>,a6<.
因为0.712>0.7082>2=,且0.746=6=<<,
所以a的值可能为0.71或0.72或0.73或0.74.