3.2函数与方程、不等式之间的关系
-高中数学人教B版(2019)必修第一册同步提高练习
1.下列函数图象与x轴均有交点,其中不能用二分法求图中函数零点的是( )
A. B.
C. D.
2.若关于x的方程有两个实根1,2,则函数的零点为( )
A.1,2 B.-1,-2 C.1, D.-1,
3.下列图象表示的函数中没有零点的是
A. B.
C. D.
4.函数的零点的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
5.设函数,且,则等于( )
A. B.3 C. D.5
6.已知函数是奇函数,且,则( )
A. B. C. D.
7.函数的零点有( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.无数个
8.已知是函数的一个零点,则函数的零点是( )
A.-1,1 B.0,-1 C.1,0 D.2,1
9.函数满足,则在(1,2)上的零点( )
A.至多有一个 B.有1个或2个
C.有且仅有一个 D.一个也没有
10.已知函数,并且,是方程的两个根,则的大小关系可能是( )
A. B.
C. D.
11.已知当 时,函数 的图象与 的图象有且只有一个交点,则正实数m的取值范围是
A. B.
C. D.
12.已知函数的零点为,函数的最小值为,且,则函数的零点个数是( )
A.2或3 B.3或4 C.3 D.4
13.已知,函数若关于的方程恰有2个互异的实数解,则的取值范围是______________.
14.函数的值域为__________.
15.若函数只有一个零点,则实数______.
16.若函数的一个零点为,则______.
17.若函数,则函数的零点是______.
18.对于实数和,定义运算“*”:,设函数,,若方程恰有两个不同的实根,则实数的取值范围是______.
19.已知是定义在[-1,1]上的奇函数且,若a?b∈[-1,1],a+b≠0,有成立.
(1)判断函数在[-1,1]上是增函数还是减函数,并加以证明.
(2)解不等式.
(3)若对所有?, 恒成立,求实数m的取值范围.
20.已知函数,
(1)判断函数的单调性,并证明;
(2)求函数的最大值和最小值.
21.函数和的图象如图所示,设两函数的图象交于点,且.
(1)请指出图中曲线,分别对应的函数;
(2)结合函数图象,判断的大小.
22.若函数为上的奇函数,且当时,.
(1)求在的解析式;
(2)若,,试讨论取何值时,零点的个数最多?最少?
23.求证:函数的零点有且只有一个,且该零点位于区间.
24.设是上的奇函数,,当时,.
(1)求的值;
(2)当时,求的图象与轴所围成图形的面积.
25.已知函数.
(1)判断并证明函数的奇偶性;
(2)判断当时函数的单调性,并用定义证明;
(3)若定义域为,解不等式.
26. 已知函数f(x)=x2-bx+3.
(1)若f(0)=f(4),求函数f(x)的零点;
(2)若函数f(x)一个零点大于1,另一个零点小于1,求b的取值范围.
参考答案
1.B
【分析】二分法的理论依据是零点存在定理,必须满足零点两侧函数值异号才能求解,观察图象可得结果.
【详解】二分法的理论依据是零点存在定理,必须满足零点两侧函数值异号才能求解.
而选项B图中零点两侧函数值同号,即曲线经过零点时不变号,称这样的零点为不变号零点.
另外,选项A,C,D零点两侧函数值异号,称这样的零点为变号零点.
根据二分法的理论依据选项B不能用二分法求图中函数零点,
故选:B.
【点评】本题考查二分法求函数零点,关键是理解零点两侧函数值的正负问题,是基础题.
2.C
【分析】由韦达定理得出的关系,代入方程可求得的零点.
【详解】方程有两个实根1,2,则,所以,,于是
所以该函数的零点是1,.
故选C
【点评】本题考查零点的定义,解方程可得函数的零点.本题属于基础题.
3.A
【分析】根据图象观察图象与x轴有无交点,从而判断函数有无零点,据此得出选项.
【详解】根据图象可知:
B选项的图象与x轴有一个交点,B选项的图象表示的函数有一个零点;
C选项的图象与x轴有两个交点,C选项的图象表示的函数有两个零点;
D选项的图象与x轴有两个交点,D选项的图象表示的函数有两个零点;
而A选项的图象与x轴没有交点,所以A选项的图象表示的函数没有零点.
故选A.
【点评】本题考查函数的图象与x轴的交点情况与函数的零点情况之间的关系,属于基础题.
4.A
【分析】二次函数,可用二次方程的判别式判断零点个数.
【详解】令,,所以方程无实数根,故函数无零点.
故选:A.
【点评】本题考查函数的零点个数问题,对二次函数来讲只要用二次方程的判别式就可进行判断,即时,两个零点,时,1个零点,时,没有零点.
5.C
【分析】令,由函数奇偶性的定义可得是奇函数,再由奇函数的性质即可得解.
【详解】令,则,
所以是奇函数,
又,所以,
所以.
故选:C.
【点评】本题考查了函数奇偶性的证明及应用,考查了运算求解能力与转化化归思想,属于基础题.
6.A
【分析】计算出的值,利用奇函数的性质可求得的值,由此可求得的值.
【详解】由于函数是奇函数,则,
所以,,因此,.
故选:A.
【点评】本题考查利用函数的奇偶性求函数值,考查计算能力,属于基础题.
7.C
【分析】由根的判别式可得方程有两个不相等的实根,即可得到函数的零点个数;
【详解】解:,
所以方程有两个不相等的实根,故函数有2个零点.
故选:C
【点评】本题考查函数的零点,属于基础题.
8.C
【分析】根据零点的定义求出关系,再解方程得所求零点.
【详解】因为是函数的一个零点,所以,所以,所以,令,得或.
故选:C.
【点评】本题考查零点的定义,解相应方程即可得出.
9.C
【分析】若,则是一次函数,根据条件有函数在(1,2)上只有一个零点,若,根据条件则在上必有零点,假设在上有两个零点,则得到矛盾,从而得出零点个数.
【详解】若,则是一次函数,由,
,可得其在(1,2)上只有一个零点.
若,则是二次函数,由,
则在上必有零点.
若在上有两个零点,
则必有,与已知矛盾.
故在上有且只有一个零点.
综上所述,则在上的零点有且仅有一个.
故选:C.
【点评】本题考查函数零点个数的求解问题,注意对二次项系数的讨论,属于基础题.
10.C
【分析】根据题意画出函数图象,根据函数图象即可得答案.
【详解】由题意得,,而,借助图像可知,
的大小关系可能是,
故选:C.
【点评】本题考查二次函数与二次方程的关系,考查数形结合思想,是中档题.
11.B
【解析】当时, , 单调递减,且,单调递增,且 ,此时有且仅有一个交点;当时, ,在 上单调递增,所以要有且仅有一个交点,需 选B.
【名师点睛】已知函数有零点求参数取值范围常用的方法和思路
(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.
12.A
【分析】由题意可知,函数的零点个数,等价于方程或的根的个数,等价于函数的图象与直线,的交点个数,画图求解,即可.
【详解】如图所示,
因为函数的零点为
所以.
因为,
所以或.
因为函数的最小值为,且,画出直线,.
则直线与必有两个交点,此时有2个实数根.
即函数由两个零点.
直线与可能有一个交点或无交点,此时有一个实数根或无实数根.
综上可知:函数的零点有2个或3个.
故选:A
【点评】本题考查函数零点的个数问题,属于较难题.
13.
【解析】分析:由题意分类讨论和两种情况,然后绘制函数图像,数形结合即可求得最终结果.
详解:分类讨论:当时,方程即,
整理可得:,
很明显不是方程的实数解,则,
当时,方程即,
整理可得:,
很明显不是方程的实数解,则,
令,
其中,
原问题等价于函数与函数有两个不同的交点,求的取值范围.
结合对勾函数和函数图象平移的规律绘制函数的图象,
同时绘制函数的图象如图所示,考查临界条件,
结合观察可得,实数的取值范围是.
点睛:本题的核心在考查函数的零点问题,函数零点的求解与判断方法包括:
(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.
(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: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.
14.
【分析】由对勾函数的图象和性质得解.
【详解】
由题得函数的定义域为.
由对勾函数的性质得函数在单调递减,在单调递增,在单调递增,在单调递减.
.
所以函数的值域为.
故答案为:.
【点评】本题主要考查对勾函数的图象和性质,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.
15.0或
【分析】分为和进行讨论,分别判断函数只有一个零点时,满足的要求,从而得到关于的方程,得到答案.
【详解】当时,,解得,
满足函数只有一个零点的要求;
当时,函数为二次函数,
因为函数只有一个零点,
所以,解得.
故实数或.
【点评】本题考查由函数的零点个数求参数的值,属于简单题.
16.0
【分析】将代入函数得到函数值为,从而求出的值,确定出解析式,再代入,求出的值.
【详解】因为函数的一个零点为,
所以是方程的一个根,
则,
解得,
所以,
则.
【点评】本题考查根据函数的零点求参数的值,求具体函数的函数值,属于简单题.
17.
【分析】先表示出,再令,解出方程的解,得到零点.
【详解】由题意可得
.
令,即,
解得,
则函数的零点是.
【点评】本题考查求具体函数的零点,属于简单题.
18.
【分析】根据给出的新定义运算,得到函数的解析式,画出的示意图,由的图像和的图像有且仅有两个交点,从而得到的取值范围.
【详解】函数
由条件中给出的新定义运算可得
画出的图像如图所示,
要使方程恰有两个不同的实根,
则的图像和的图像有且仅有两个交点
由数形结合可得实数的取值范围是.
【点评】本题考查新定义运算,根据零点个数求参数的范围,数形结合解决函数与方程的问题,属于中档题.
19.(1)是增函数,证明见解析;(2) ;(3)
【分析】(1)要证明在上的单调性,应考虑定义,设出上的两个变量,作差并根据对其变形,判断出它的符号,即得其单调性;
(2)在(1)证明其单调性的基础上,结合其定义域和奇偶性,把不等式转化为关于的不等式组求解;
(3)若对所有?, 恒成立,则,对恒成立,进而构造函数,可得:,解得实数的取值范围.
【详解】(1)任取,且,则,
又∵为奇函数,
∴,
由已知得,,
∴,即.
∴在上单调递增.
(2)∵在上单调递增,
∴,∴,
∴不等式的解集为.
(3)因为在[﹣1,1]上是增函数,
所以,即1是的最大值.
若对所有?恒成立,
则有,对恒成立,
即恒成立.
令,它的图象是一条线段,
那么,
解得:.
【点评】本题主要考查函数奇偶性和单调性的应用,将不等式转化为函数问题是解决本题的关键,综合性较强,运算量较大.
20.(1)增函数.证明见解析;(2),.
【分析】(1)设,且,根据单调性的定义,判定函数单调性即可;
(2)根据函数单调性,即可直接得出最值.
【详解】(1)设,且,
所以,
∵,∴,,
∴,即,在上为增函数;
(2)在上为增函数,则,
.
【点评】本题主要考查函数单调性的判定,以及由函数单调性求最值,属于常考题型.
21.(1)对应的函数为,对应的函数为;
(2).
【分析】(1)根据和的图象和性质可得正确的匹配.
(2)根据图象可得.
【详解】(1)当较大时,总有,故为 的图象,为函数的图象.
(2)由图象可得有两个不同的解,
当或时,有;
当时,有,
令,因为,,,
由零点存在定理可以得到,
所以,,
又为上的增函数,故,所以.
【点评】本题考查图象的性质和应用,注意根据图象得到零点的个数,再根据函数的性质判断零点的范围以及不等式的解,本考题考查学生的数学抽象、数据分析的数学素养,本题为中档题.
22.(1);(2)见解析.
【分析】(1)由奇函数的性质得出,并设,可得出,求出的表达式,利用奇函数的定义得出函数在的表达式,由此可得出函数在上的表达式;
(2)令,得出,作出函数与直线的图象,结合图象得出实数在不同取值下函数的零点个数,由此可得出函数零点最多和最少时,实数的取值.
【详解】(1)由于函数为上的奇函数,则;
当时,,.
综上所述,;
(2)令,得出,作出函数与直线的图象如下图所示:
当时,有个零点;
当或时,有个零点;
当时,有个零点;
当或时,有个零点;
当或时,有个零点;
综上所述,当时,零点的个数最多;当或时,零点的个数最少.
【点评】本题考查奇函数解析式的求解,同时也考查了利用函数零点个数求参数,一般转化为两个函数的交点个数问题,利用数形结合思想求解,考查化归与转化思想、数形结合思想的应用,属于中等题.
23.证明见解析.
【分析】利用函数单调性的定义证明出函数在上为增函数,结合零点存在定理可证得结论.
【详解】任取、,且,
则,
,,,,
则函数在上为增函数,
又,,
由零点存在定理可知,函数的零点有且只有一个,且该零点位于区间.
【点评】本题考查函数零点存在性的证明,解答的关键就是利用定义证明出函数的单调性,考查推理能力,属于中等题.
24.(1);(2).
【分析】(1)由可得函数的周期为,然后利用周期性确定的值;
(2)根据函数的性质画出的图象,然后计算当时,的图象与轴围成的图象的面积.
【详解】(1)由得,
,
所以是以为周期的周期函数,
所以.
(2)由是奇函数且,
得,
即.
故知函数的图象关于直线对称.
又当时,,且的图象关于原点成中心对称,则在上的图象如下图所示:
当时,的图象与轴围成的图形面积为,则.
【点评】本题考查函数的周期性、对称性的运用,考查函数的图象及应用,难度一般.解答时,确定函数的周期、对称轴是关键.
25.(1)为奇函数,证明见解析;(2)为增函数,证明见解析;
(3).
【分析】(1)根据函数的奇偶性的定义,即可得到函数的奇偶性;
(2)根据函数的单调性的定义和判定方法,即可求得函数的单调性;
(3)由(1)、(2)把不等式转化为,结合单调性,得出不等式组,即可求解.
【详解】(1)函数为奇函数.
证明如下:
由函数,可得定义域为,
又由,所以为奇函数.
(2)函数在为单调函数.
证明如下:
任取,则
,
因为,所以,可得,
即,故在上为增函数.
(3)因为,即,
由(1)、(2)可得,
可得,解得,所以原不等式的解集为.
【点评】本题主要考查函数的单调性和奇偶性的判定与证明,以及利用函数的性质求解不等式,其中解答中熟记函数的单调性和奇偶性的定义,以及熟练应用函数的单调性转化为不等式组是解答的关键,着重考查推理与运算能力.
26.(1)1和3 (2) b的取值范围为(4,+∞)
【解析】试题分析:(1)由,得出,再将代入函数,解方程即可;(2)根据二次函数的图象,只需即可.
试题解析:(1)由f(0)=f(4),得3=16-4b+3,即b=4,所以f(x)=x2-4x+3,令f(x)=0,
即x2-4x+3=0,得x1=3,x2=1,
所以f(x)的零点是1和3.
(2)因为f(x)的零点一个大于1,另一个小于1,如图.
需f(1)<0,即1-b+3<0,所以b>4.
故b的取值范围为(4,+∞).
点睛:二次函数零点的分布问题应结合二次函数的图象,应从开口方向、对称轴的位置、判别式、区间端点函数值的正负四个方面考虑,有的可以省略掉.