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4.5.1函数的零点与方程的解
一.选择题(共6小题)
1.设函数f(x)=a(x+1)2,g(x)=|x|+2ax+1,当x∈(﹣1,1)时,曲线y=f(x)与y=g(x)恰有一个交点,则a=( )
A.﹣1 B. C.1 D.2
2.已知函数y=f(x)的图象是连续不间断的,且对应关系如下表:
x 1 1.5 1.75 1.875 2
y ﹣6 ﹣2.625 ﹣0.14 1.342 ﹣0.158
则f(x)在[1,2]上的零点个数( )
A.只有1个 B.至少有2个 C.至多有2个 D.只有2个
3.已知函数,若互不相等的实根x1,x2,x3满足f(x1)=f(x2)=f(x3),则x1+x2+x3的范围是( )
A.(2,8) B.(﹣8,4) C.(﹣6,0) D.(﹣6,8)
4.已知x0是方程2x2e2x+lnx=0的实根,则关于实数x0的判断正确的是( )
A.x0>ln2 B.
C.2x0+lnx0=0 D.
5.已知函数若函数y=f(x)图象与直线y=k有且仅有三个不同的交点,则实数k的取值范围是( )
A.k>0 B.0<k<1 C.0<k<3 D.1<k<3
6.高斯是世界四大数学家之一,一生成就极为丰硕,以他的名字“高斯”命名的成果达110个.高斯函数y=[x],其中[x]表示不超过实数x的最大整数,如[1,8]=1,[﹣1.9]=﹣2.若函数y=x﹣[x]﹣1+logax(a>0,a≠1)有且仅有4个零点,则实数a的取值范围为( )
A.(3,4] B.(3,4) C.(4,5] D.[4,5)
二.多选题(共3小题)
(多选)7.已知函数令g(x)=f(f(x)),则下列说法正确的是( )
A.g(﹣1)=0
B.方程g(x)=2有3个根
C.方程g(x)=﹣2的所有根之和为﹣1
D.当x<0时,f(x)≤g(x)
(多选)8.已知函数f(x)=x3﹣|3x2﹣3|﹣m,则下列结论正确的有( )
A.f(x)只有1个极小值点
B.y=f(x)在点(3,f(3))处的切线斜率为9
C.当f(x)有3个零点时,m的取值范围为(﹣3,1)
D.当f(x)只有1个零点时,m的取值范围为(﹣∞,﹣3)∪(1,+∞)
(多选)9.已知定义在[1,+∞)上的函数f(x)满足 x∈[1,+∞),2f(x)=f(2x),且当x∈[1,2)时,f(x)=﹣x2+3x﹣2,则下列结论正确的是( )
A.f(4)=0
B.f(x)在[6,8]上单调递增
C.若方程f(x)﹣a=0的实数根从小到大依次记为x1,x2,x3, ,且x1+x2=12,则实数a的取值范围为
D.若方程bf(x)﹣2=0在[3,16]上恰有4个实数根,则实数b的取值范围为(2,4)
三.填空题(共3小题)
10.定义,记f(x)=min{|x|﹣1,x2﹣ax+2a﹣3},若f(x)至少有3个零点,则实数a的取值范围为 .
11.若函数f(x)=x2﹣x+a有两个零点,则实数a的取值范围是 .
12.设a∈R,已知关于x的方程(x+1)2(x+a)2=a2+3存在四个实数根且(x1+1)(x2+1)(x3+1)(x4+1)=6(a+1),则x1+x2+x3+x4= .
四.解答题(共3小题)
13.已知函数f(x)=x2﹣(m+1)x+m+1.
(1)若关于x的方程f(x)=0一根大于0,一根小于0,求实数m的取值范围;
(2)若关于x的方程f(x)=0有两个大于﹣1的不等实根,求实数m的取值范围.
14.给定函数f(x)=x+1,g(x)=|x﹣2|,x∈R.
(1)在图一的直角坐标系中画出函数f(x),g(x)的图象;
(2) x∈R,用M(x)表示f(x),g(x)中的最大者,记为M(x)=max{f(x),g(x)}.在图二中画出函数M(x)的图象并写出M(x)的解析式;
(3)若方程M(x)﹣a=0有两个不同的实根,求实数a的取值范围.
15.已知函数f(x)=2+log3x,g(x)=3x.
(1)若F(x)=f(g(x)) g(f(﹣x)),求函数F(x)在区间上的值域;
(2)若,求的值;
(3)令G(x)=(f(x)﹣2)2+(4﹣k)(f(x)﹣1),已知函数G(x)在区间[1,9]上有零点,求实数k的取值范围.
4.5.1函数的零点与方程的解
参考答案与试题解析
一.选择题(共6小题)
1.设函数f(x)=a(x+1)2,g(x)=|x|+2ax+1,当x∈(﹣1,1)时,曲线y=f(x)与y=g(x)恰有一个交点,则a=( )
A.﹣1 B. C.1 D.2
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】函数思想;方程思想;转化思想;数形结合法;综合法;函数的性质及应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】C
【分析】由题意可得a,即直线y=a与函数h(x) 在(﹣1,1)上只有一个交点,利用转化思想、对勾函数及偶函数的性质,作出h(x)的图象,结合图象求解即可.
【解答】解:令f(x)=g(x),
则有a(x+1)2=|x|+2ax+1,
即a[(x+1)2﹣2x]=|x|+1,
所以a(x2+1)=|x|+1,
即a,
由题意可知直线y=a与函数h(x) 在(﹣1,1)上只有一个交点,
易知h(x)为偶函数,
当0≤x<1时,h(x),
令t=x+1∈[1,2),
则h(x)=φ(t),
由对勾函数的性质可知y=t2在(1,)上单调递减,在(,2)上单调递增,
所以φ(t)在[1,)上单调递增,在(,2)上单调递减,
又φ(1)=1,φ(),
即h(x)在[0,1)上单调递增,在(1,1)上单调递减,
且h(0)=1,h(1),
又因为h(x)为偶函数,‘
作出y=h(x)在(﹣1,1)上的图象,如图所示:
由此可得只有a=1时,才能满足题意.
故选:C.
【点评】本题考查了函数与方程思想、转化思想及数形结合思想,考查了对勾函数的性质,属于中档题.
2.已知函数y=f(x)的图象是连续不间断的,且对应关系如下表:
x 1 1.5 1.75 1.875 2
y ﹣6 ﹣2.625 ﹣0.14 1.342 ﹣0.158
则f(x)在[1,2]上的零点个数( )
A.只有1个 B.至少有2个 C.至多有2个 D.只有2个
【考点】判定函数零点的存在性.
【专题】转化思想;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】B
【分析】根据题意,运用零点存在性定理进行求解,即可得到本题的答案.
【解答】解:函数y=f(x)的图象是连续不间断的,且f(1.75)f(1.875)<0,
根据零点存在性定理,可知f(x)在区间(1.75,1.875)上存在至少一个零点,
根据f(1.875)f(2)<0,可知f(x)在区间(1.875,2)上存在至少一个零点,
综上所述,函数f(x)在区间[1,2]上至少存在2个零点.
故选:B.
【点评】本题主要考查了函数的零点存在性定理及其应用,属于基础题.
3.已知函数,若互不相等的实根x1,x2,x3满足f(x1)=f(x2)=f(x3),则x1+x2+x3的范围是( )
A.(2,8) B.(﹣8,4) C.(﹣6,0) D.(﹣6,8)
【考点】函数的零点与方程根的关系;分段函数的应用.
【专题】计算题;函数思想;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】A
【分析】先画出函数f(x)的大致图象,由图象可知x2+x3=8,﹣6<x1<0,进而求出x1+x2+x3的取值范围.
【解答】解:画出函数f(x)的大致图象,如图所示:
不妨设x1<x2<x3,则x2和x3关于直线x=4对称,
∴x2+x3=8,
令2x+4=﹣8,得x=﹣6,
∴﹣6<x1<0,
∴x1+x2+x3的取值范围为:﹣6+8<x1+x2+x3<0+8,即x1+x2+x3∈(2,8),
故选:A.
【点评】本题考查了函数的零点,同时考查了学生的作图能力,属于中档题.
4.已知x0是方程2x2e2x+lnx=0的实根,则关于实数x0的判断正确的是( )
A.x0>ln2 B.
C.2x0+lnx0=0 D.
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】函数思想;方程思想;转化思想;综合法;函数的性质及应用;导数的综合应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】C
【分析】设g(x)=2x2e2x+lnx,由g(x)=0,可得出,可得出x∈(0,1),构造新函数f(x)=xex,x>0,得到f(x)在(0,+∞)上为单调递增函数,结合,可判断C,D;再令h(x)=2x+lnx,x∈(0,1),结合零点的存在定理,可判断A、B.
【解答】解:设g(x)=2x2e2x+lnx,其中x>0,
对任意的x∈(0,+∞)恒成立,
则函数g(x)在(0,+∞)上为单调递增函数,
因为x0是方程2x2e2x+lnx=0的实根,
即x0是y=g(x)在(0,+∞)上的唯一零点,
由2x2e2x+lnx=0,可得,
由x>0,可得2xe2x>0,
所以,,故,
从而得出0<x<1,
令f(x)=xex,x>0,
可得f′(x)=ex+xex=(x+1)ex>0,
所以f(x)在(0,+∞)上为单调递增函数,
可得f(2x)=2xe2x,,
因为实数x0是方程2x2e2x+lnx=0的实根,
则,
即,
其中x0∈(0,1),
所以,
即2x0+lnx0=0,所以C正确,D不正确;
令h(x)=2x+lnx,x∈(0,1),
可得,
所以h(x)在(0,1)上为单调递增函数,
因为,,
即,
由零点存在定理可得,故B错误;
又由,且,
所以x0<ln2,故A错误.
故选:C.
【点评】本题考查了转化思想、同构思想,考查了导数的综合运用及函数的零点,属于中档题.
5.已知函数若函数y=f(x)图象与直线y=k有且仅有三个不同的交点,则实数k的取值范围是( )
A.k>0 B.0<k<1 C.0<k<3 D.1<k<3
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】函数思想;数形结合法;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】B
【分析】画出函数y=f(x)的图象,结合图象求解即可.
【解答】解:将y=2x的图象向下平移1个单位得到y=2x﹣1,
再将y=2x﹣1的图象的x轴下方的图象以x轴为对称轴翻转至x轴上方可得到y=|2x﹣1|,
将的图象向右平移1个单位得到,
所以的图象,如图所示:
因为函数y=f(x)图象与直线y=k有且仅有三个不同的交点,
由图可知,当0<k<1时,满足题意.
故选:B.
【点评】本题考查了函数与方程思想、数形给思想,属于基础题.
6.高斯是世界四大数学家之一,一生成就极为丰硕,以他的名字“高斯”命名的成果达110个.高斯函数y=[x],其中[x]表示不超过实数x的最大整数,如[1,8]=1,[﹣1.9]=﹣2.若函数y=x﹣[x]﹣1+logax(a>0,a≠1)有且仅有4个零点,则实数a的取值范围为( )
A.(3,4] B.(3,4) C.(4,5] D.[4,5)
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】函数思想;转化思想;数形结合法;定义法;函数的性质及应用;逻辑思维;运算求解;新定义类.
【答案】D
【分析】根据高斯函数的定义分区间讨论结合对数函数的图象判定即可.
【解答】解:易知函数y=x﹣[x]﹣1+logax的零点即logax=[x]+1﹣x的交点的横坐标,
对于函数,n∈N*,
显然y=[x]+1﹣x>0,
所以要符合题意需a>1,如下图所示,:
四个交点应在区间(1,5),
即,解得a∈[4,5).
故选:D.
【点评】本题考查了函数的零点、高斯函数的定义及性质,考查了转化思想及数形合思想,属于中档题.
二.多选题(共3小题)
(多选)7.已知函数令g(x)=f(f(x)),则下列说法正确的是( )
A.g(﹣1)=0
B.方程g(x)=2有3个根
C.方程g(x)=﹣2的所有根之和为﹣1
D.当x<0时,f(x)≤g(x)
【考点】函数的零点与方程根的关系;分段函数的应用.
【专题】函数思想;方程思想;转化思想;数形结合法;综合法;函数的性质及应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】ACD
【分析】由题意知f(﹣1)=0,可得g(﹣1)=0从而判断A;
令f(x)=u,因为方程f(u)=2没有实根,即g(x)=2没有实根,从而判断B;
令u=f(x),则方程g(x)=﹣2,即f(u)=﹣2,通过化简与计算即可判断C;
当x<0时,g(x)=f(x+1),则将函数f(x)在(﹣∞,1)的图象向左平移1个单位长度可得函数g(x)的图象,即可判断D.
【解答】解:对于A,由题意知f(﹣1)=﹣1+1=0,
则g(﹣1)=f(f(﹣1))=f(0)=0,故A正确;
对于B,令f(x)=u,
则求g(x)=f(f(x))=2的根,
即求f(u)=2的根,
当u<0时,则有u+1=2,无解;
当u≥0时,﹣u2+2u=2,即u2﹣2u+2=0,
因为Δ=﹣4<0,
所以方程u2﹣2u+2=0无解,
综上,方程f(u)=2没有实根,
所以g(x)=2没有实根,故B错误;
对于C,令u=f(x),
则方程g(x)=﹣2,即f(u)=﹣2,
得u+1=﹣2,u<0,解得u1=﹣3,
﹣u2+2u=﹣2,u≥0,解得,
由方程f(x)=u1,得x+1=﹣3(x<0)或﹣x2+2x=﹣3(x≥0),
解得x=﹣4或x=3,
易知方程f(x)=u2没有实数根,
所以方程g(x)=﹣2的所有根之和为﹣4+3=﹣1,故C正确;
对于D,当x<0时,g(x)=f(x+1),
则将函数f(x)在(﹣∞,1)的图象向左平移1个单位长度可得函数g(x)的图象,
当x<0时,函数g(x)的图象不在f(x)的图象的下方,故D正确.
故选:ACD.
【点评】本题考查了函数与方程思想、转化思想及数形结合思想,考查了图象的平移,属于中档题.
(多选)8.已知函数f(x)=x3﹣|3x2﹣3|﹣m,则下列结论正确的有( )
A.f(x)只有1个极小值点
B.y=f(x)在点(3,f(3))处的切线斜率为9
C.当f(x)有3个零点时,m的取值范围为(﹣3,1)
D.当f(x)只有1个零点时,m的取值范围为(﹣∞,﹣3)∪(1,+∞)
【考点】由函数零点所在区间求解函数或参数.
【专题】分类讨论;函数思想;方程思想;转化思想;数形结合法;综合法;函数的性质及应用;导数的综合应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】BCD
【分析】讨论x的取值范围,通过求导分析函数的单调区间,可判断A,B;
把函数零点问题转化为g(x)=x3﹣|3x2﹣3|的图象与直线y=m的交点个数问题,作出函数图象,数形结合可判断C,D.
【解答】解:由3x2﹣3≥0,得x≥1或x≤﹣1;
由3x2﹣3<0,得﹣1<x<1,
当x≥1或x≤﹣1时,
f(x)=x3﹣3x2+3﹣m,
则f'(x)=3x2﹣6x=3x(x﹣2),
所以当x>2或x≤﹣1时,f′(x)>0,
当1≤x<2时,f′(x)<0,
所以f(x)在(﹣∞,﹣1],(2,+∞)上单调递增,在[1,2)上单调递减;
当﹣1<x<1时,f(x)=x3+3x2﹣3﹣m,
则f'(x)=3x2+6x=3x(x+2),
所以当0<x<1时,f′(x)>0,当﹣1<x<0时,f'(x)<0,
所以f(x)在(0,1)上单调递增,在(﹣1,0)上单调递减.
综上得,f(x)在x=0,x=2处取得极小值,
故f(x)有2个极小值点,故A错误;
因为f'(3)=3×32﹣6×3=9,
所以曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线斜率为9,故B正确;
由f(x)=0,得x3﹣|3x2﹣3|=m,
函数f(x)的零点个数问题转化为函数g(x)=x3﹣|3x2﹣3|的图象与直线y=m的交点个数问题,
根据函数f(x)单调性分析,作出函数g(x)=x3﹣|3x2﹣3|的图象,如图所示,
由图1可得,当函数g(x)=x3﹣|3x2﹣3|的图象与直线y=m有3个交点时,m的取值范围为(﹣3,1),故C正确;
由图2可得,当函数g(x)=x3﹣|3x2﹣3|的图象与直线y=m有1个交点时,m的取值范围为(﹣∞,﹣3)∪(1,+∞),故D正确.
故选:BCD.
【点评】本题考查了函数与方程思想、转化思想及数形结合,考查了导数的综合运用及分类讨论思想,属于中档题.
(多选)9.已知定义在[1,+∞)上的函数f(x)满足 x∈[1,+∞),2f(x)=f(2x),且当x∈[1,2)时,f(x)=﹣x2+3x﹣2,则下列结论正确的是( )
A.f(4)=0
B.f(x)在[6,8]上单调递增
C.若方程f(x)﹣a=0的实数根从小到大依次记为x1,x2,x3, ,且x1+x2=12,则实数a的取值范围为
D.若方程bf(x)﹣2=0在[3,16]上恰有4个实数根,则实数b的取值范围为(2,4)
【考点】函数的零点与方程根的关系;函数的单调性.
【专题】方程思想;定义法;函数的性质及应用;逻辑思维.
【答案】ACD
【分析】对于A,根据2f(x)=f(2x)推导即可;
对于B,令,再结合已知区域的函数关系式即可求解;
对于C,画出函数y=f(x)的图像,结合图像判断y=a与y=f(x)交点的位置,即可求出实数a的取值范围;
对于D,结合图像判断与y=f(x)交点的位置,即可求出实数b的取值范围.
【解答】解:对于选项A,由于 x∈[1,+∞),2f(x)=f(2x),因此f(4)=2f(2)=4f(1),
当x∈[1,2)时,函数f(x)=﹣x2+3x﹣2,那么f(1)=﹣1+3×1﹣2=0,
所以f(4)=0,因此选项A正确;
对于选项B,根据A知,f(2)=0,因此当x∈[1,2]时,函数f(x)=﹣x2+3x﹣2,
因此由x∈[6,8],那么,故,
其开口向下,且对称轴为x=6,因此函数f(x)在[6,8]上单调递减,因此选项B错误;
对于选项C,f(x)﹣a=0的实数根可看作y=f(x)与y=a图象交点的横坐标,
根据题可作出y=f(x)的图象如图所示,
若x1+x2=12,那么x1,x2是y=a与y=f(x)在对称轴为x=6对应区间上交点的横坐标,
因为,f(6)=2f(3)=1,所以,因此选项C正确;
对于选项D,同C分析,若bf(x)﹣2=0在[3,16]上有4个实数根,
那么函数y=f(x)与的图象有4个交点,由图知,则b的取值范围为(2,4),因此选项D正确.
故选:ACD.
【点评】本题考查函数零点与方程根的问题,属于中档题.
三.填空题(共3小题)
10.定义,记f(x)=min{|x|﹣1,x2﹣ax+2a﹣3},若f(x)至少有3个零点,则实数a的取值范围为 [6,+∞) .
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】分类讨论;函数思想;方程思想;转化思想;数形结合法;综合法;函数的性质及应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】[6,+∞).
【分析】令g(x)=x2﹣ax+2a﹣3,先由题意得到a≤2或a≥6,再结合g(﹣1)和g(1)的符号分类讨论得到结果.
【解答】解:函数y=|x|﹣1的图象与x轴有2个交点(﹣1,0)和(1,0),
所以函数g(x)=x2﹣ax+2a﹣3的图象和x轴至少有一个交点,
从而Δ=a2﹣8a+12≥0,
解得a≤2或a≥6;
函数g(x)的图象的对称轴为直线,开口向上,
设方程g(x)=0的两根分别为x1,x2(x1≤x2),
当a时,g(﹣1)=3a﹣2<0,g(1)=a﹣2<0,
所以﹣1和1不是函数f(x)的零点,
此时函数f(x)只有2个零点,不符合题意;
当a<2时,
g(﹣1)=3a﹣2≥0,g(1)=a﹣2<0,
则1不是函数f(x)的零点,
函数f(x)只有2个零点,不符合题意;
当a=2时,g(﹣1)>0,g(1)=0,
则函数f(x)只有2个零点,不符合题意;
当a≥6时,函数g(x)图象的对称轴方程满足且g(1)>0,
所以1<x1≤x2,函数f(x)至少有3个零点,符合题意.
综上,实数a的取值范围是[6,+∞).
故答案为:[6,+∞).
【点评】本题考查了函数的零点、转化思想及分类讨论思想,考查了方程思想及数形结合思想,属于中档题.
11.若函数f(x)=x2﹣x+a有两个零点,则实数a的取值范围是 .
【考点】函数零点的判定定理.
【专题】转化思想;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】(﹣∞,).
【分析】由题意知一元二次方程x2﹣x+a=0有两个不相等的实数根,利用根的判别式建立a的不等式,解之即可得到本题的答案.
【解答】解:若f(x)=x2﹣x+a有两个零点,则方程f(x)=0有两个根,
所以关于x的方程x2﹣x+a=0有两个不相等的实数根,
可得Δ=1﹣4a>0,解得a,实数a的取值范围是(﹣∞,).
故答案为:(﹣∞,).
【点评】本题主要考查函数的零点与方程的根、一元二次方程根的判别式及其应用,属于基础题.
12.设a∈R,已知关于x的方程(x+1)2(x+a)2=a2+3存在四个实数根且(x1+1)(x2+1)(x3+1)(x4+1)=6(a+1),则x1+x2+x3+x4= 4 .
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】函数思想;方程思想;转化思想;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】4.
【分析】记ti=xi+1,将问题转化为已知关于t的方程t2(t﹣1+a)2=a2+3,且t1t2t3t4=6(a+1),求t1+t2+t3+t4﹣4的值.然后利用韦达定理求解可得.
【解答】解:记ti=xi+1,
则问题转化为:已知关于t的方程t2(t﹣1+a)2=a2+3,且t1t2t3t4=6(a+1),求t1+t2+t3+t4﹣4的值.
由t2(t﹣1+a)2=a2+3,
得,
或,
不妨设前者的两根为t1,t2,后者的两根为t3,t4,
则由韦达定理得,t3t4,
所以t1t2t3t4()=6(a+1),
即a2+6a+9=0,
解得a=﹣3,
所以t1+t2+t3+t4﹣4=﹣2(a﹣1)﹣4=4.
故答案为:4.
【点评】本题考查了函数与方程思想、转化思想及韦达定理的应用,属于中档题.
四.解答题(共3小题)
13.已知函数f(x)=x2﹣(m+1)x+m+1.
(1)若关于x的方程f(x)=0一根大于0,一根小于0,求实数m的取值范围;
(2)若关于x的方程f(x)=0有两个大于﹣1的不等实根,求实数m的取值范围.
【考点】函数的零点与方程根的关系.
【专题】函数思想;转化思想;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】(1)m∈(﹣∞,﹣1);
(2).
【分析】(1)由韦达定可得两根之积m+1<0,求解即可;
(2)由Δ>0及韦达定理求解即可.
【解答】解:(1)由韦达定可得两根之积m+1<0,
解得m<﹣1,
故m∈(﹣∞,﹣1);
(2)设两根分别为x1,x2,
则有x1+x2=m+1,x1x2=m+1,且x1>﹣1,x2>﹣1,
由题意可得Δ=(m+1)(m﹣3)>0,
且x1+1+x2+1=m+1+2>0,(x1+1)(x2+1)=(m+1)+m+1+1>0,
解得m<﹣1或m>3,
故.
【点评】本题考查了函数与方程思想、韦达定理的应用,属于基础题.
14.给定函数f(x)=x+1,g(x)=|x﹣2|,x∈R.
(1)在图一的直角坐标系中画出函数f(x),g(x)的图象;
(2) x∈R,用M(x)表示f(x),g(x)中的最大者,记为M(x)=max{f(x),g(x)}.在图二中画出函数M(x)的图象并写出M(x)的解析式;
(3)若方程M(x)﹣a=0有两个不同的实根,求实数a的取值范围.
【考点】函数的零点与方程根的关系;分段函数的解析式求法及其图象的作法.
【专题】作图题;转化思想;综合法;函数的性质及应用;运算求解.
【答案】(1)如图一;
(2)图象见图二,且M(x);
(3)a的范围是(,+∞).
【分析】(1)根据一次函数的图象画法结合对称变换作图即可;
(2)找到两图象的交点,再作图即可;
(3)据图判断即可.
【解答】解:(1)(如图一)一次函数y=x+1的图象是一条直线,过点(0,1)和(﹣1,0),
而y=|x﹣2|的图象,只需画出y=x﹣2的图象,保留x轴上方部分,将x轴下方部分对称到x上方即可;
(2)联立,解得,y,即交点为(),
在图二中作出函数M(x)=max{f(x),g(x)}的图象;
(3)方程M(x)﹣a=0有两个不同的实根,即y=a与y=M(x)有两个交点,
显然当a即可,故所求a的范围是(,+∞).
【点评】本题考查图象的画法及应用,属于中档题.
15.已知函数f(x)=2+log3x,g(x)=3x.
(1)若F(x)=f(g(x)) g(f(﹣x)),求函数F(x)在区间上的值域;
(2)若,求的值;
(3)令G(x)=(f(x)﹣2)2+(4﹣k)(f(x)﹣1),已知函数G(x)在区间[1,9]上有零点,求实数k的取值范围.
【考点】由函数零点所在区间求解函数或参数;复合函数的值域.
【专题】函数思想;转化思想;综合法;函数的性质及应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】(1)[0,9];
(2)1012;
(3).
【分析】(1)求出F(x)的表达式,根据二次函数的性质即可求解;
(2)求出H(x)的表达式,再计算H(x)+H(1﹣x)的值,分析出规律后即可求解;
(3)求出G(x)的表达式,再令t=log3x,将G(x)转化为常见的二次函数形式,最后结合分离变量及对勾函数的单调性即可求解.
【解答】解:(1)F(x)=f(g(x)) g(f(﹣x))=(2+log33x) (32+log3(﹣x))
=(2+x) (﹣9x)
=﹣9(x+1)2+9,
F(x)为二次函数,对称轴为x=﹣1,开口向下,
当x∈[﹣2,﹣1)时,函数F(x)单调递增,
当时,函数F(x)单调递减;
又,F(﹣2)=0,F(﹣1)=9,
则函数F(x)的最大值为F(﹣1)=9,函数F(x)的最小值为F(﹣2)=0,
所以函数F(x)的值域为[0,9];
(2),
则,
所以
,
所以,
故;
(3),
令t=log3x,
当x∈[1,9]时,t∈[0,2],
则函数G(x)等价于y=p(t)=t2+(4﹣k)t+4﹣k,
若函数G(x)在区间[1,9]上有零点,
则等价于y=p(t)=t2+(4﹣k)t+4﹣k在t∈[0,2]上有零点,
即p(t)=t2+(4﹣k)t+4﹣k=0在区间[0,2]上有解,
所以t2+4t+4﹣k(1+t)=0在区间[0,2]上有解,
所以,
设m=t+1,则m∈[1,3],
则,
因为函数在区间[1,3]上单调递增,
且,
即当1≤m≤3时,,
所以,
所以实数k的取值范围是.
【点评】本题考查了指数函数、对数函数及对勾函数的性质,考查函数的零点及转化思想,属于中档题.
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