2021届高三数学之函数与导数(文理通用)专题04 函数与导数之零点问题

2021届高三数学之函数与导数(文理通用)专题04 函数与导数之零点问题
2021届高三数学之函数与导数(文理通用)专题04 函数与导数之零点问题

专题04 函数与导数之零点问题

一.考情分析

零点问题涉及到函数与方程,但函数与方程是两个不同的概念,但它们之间有着密切的联系,方程f (x )=0的解就是函数y =f (x )的图像与x 轴的交点的横坐标,函数y =f (x )也可以看作二元方程f (x )-y =0通过方程进行研究.就中学数学而言,函数思想在解题中的应用主要表现在两个方面:

①是借助有关初等函数的性质,解有关求值、解(证)不等式、解方程以及讨论参数的取值范围等问题:②是在问题的研究中,通过建立函数关系式或构造中间函数,把所研究的问题转化为讨论函数的有关性

质,达到化难为易,化繁为简的目的.

许多有关方程的问题可以用函数的方法解决,反之,许多函数问题也可以用方程的方法来解决.函数与方程的思想是中学数学的基本思想,也是各地模考和历年高考的重点.

二.经验分享

1.确定函数f (x )零点个数(方程f (x )=0的实根个数)的方法:

(1)判断二次函数f (x )在R 上的零点个数,一般由对应的二次方程f (x )=0的判别式Δ>0,Δ=0,Δ<0来完成;对于一些不便用判别式判断零点个数的二次函数,则要结合二次函数的图象进行判断.

(2)对于一般函数零点个数的判断,不仅要用到零点存在性定理,还必须结合函数的图象和性质才能确定,如三次函数的零点个数问题.

(3)若函数f (x )在[a ,b ]上的图象是连续不断的一条曲线,且是单调函数,又f (a )·f (b )<0,则y =f (x )在区间(a ,b )内有唯一零点.

2.导数研究函数图象交点及零点问题

利用导数来探讨函数)(x f y =的图象与函数)(x g y =的图象的交点问题,有以下几个步骤: ①构造函数)()()(x g x f x h -=; ②求导)('x h ;

③研究函数)(x h 的单调性和极值(必要时要研究函数图象端点的极限情况); ④画出函数)(x h 的草图,观察与x 轴的交点情况,列不等式; ⑤解不等式得解.

探讨函数)(x f y =的零点个数,往往从函数的单调性和极值入手解决问题,结合零点存在性定理求解.

三、题型分析

(一)确定函数的零点与方程根的个数问题

例1.【四川省成都七中2020届高三上半期考试,理科数学,12】

函数)(x f 是定义在R 上的偶函数,周期是4,当[]2,0∈x 时,3)(2

+-=x x f ,则方程

0log )(2=-x x f 的根个数为( )

A.3

B.4

C.5

D.6 【答案】C

【解析】)(x f 是定义在R 上的偶函数,周期是4,当[]2,0∈x 时,3)(2

+-=x x f ,根据

性质我们可以画出函数图像,方程0log )(2=-x x f 的根个数转化成?

?

?==x y x f y 2log )

(的交点个

数,有图像可以看出,一共有5个交点,ABCDE.其中我x=8处是要仔细看图,是易错点。

我们将图像放大在8=x 时,

可以看到有两个交点。

【变式训练1】【2017中原名校高三上学期第三次质量考评】定义在实数集R 上的函数()f x ,满足()()()22f x f x f x =-=-,当[]0,1x ∈时,()2x

f x x =?.则函数

()()lg g x f x x =-的零点个数为( )

A .99

B .100 C.198 D .200 【答案】B

【解析】()f x 是偶函数,图象关于直线1x =对称,周期是2,画图可得,零点个数为100,故选B.

【变式训练2】 【2017河南百校联盟高三11月质检】已知函数()f x 满足()14f x f x ??

=

???

,当1,14x ??

∈????时,()ln f x x =,若在1

,44??????

上,方程()f x kx =有三个不同的实根,则实数k 的

取值范围是( )

A.44ln 4,e ??--????

B.[]4ln 4,ln 4--

C.4,ln 4e ??--????

D. 4,ln 4e ??

--????

【答案】D 【解析】

,

1,14x ??

∈????

()ln f x x

=,当

(]

1,4x ∈时,

()1111,1,44ln 44f x f x x x x ??

??

∈===-? ??????

,如图 4ln x kx -=在

(]1,4x ∈有两解,4ln x

k x

-=

有两解,设函数

()()24ln 1n ,4x l x

g x g x x x

--'=

=-g x ()在(]1,e 上单调递减,在[],4e 上单调递增,4

ln 4k e

∴-

≤≤-.故选:D .

【变式训练3】已知函数32

()f x x ax bx c =+++有两个极值点12,x x ,若

112()f x x x =<,则关于x 的方程23(())2()0f x af x b ++=的不同实根个数为( )

A .3

B .4

C .5

D .6 【答案】A

【解析】2

'()32f x x ax b =++,12,x x 是方程2

320x ax b ++=的两根,

由2

3(())2()0f x af x b ++=,则又两个()f x 使得等式成立,

11()x f x =,211()x x f x >=,其函数图象如下:

x

21)=x 1

如图则有3个交点,故选A.

【变式训练4】若a b c <<,则函数()()()()()()()f x x a x b x b x c x c x a =--+--+--的两个零点分别位于区间( )

A .(),a b 和(),b c 内

B .(),a -∞和(),a b 内

C .(),b c 和(),c +∞内

D .(),a -∞和(),c +∞内 【答案】A

【解析】由a b c <<,可得()()()0f a a b a c =-->,()()()0f b b c b a =--<,

()()()0f c c a c b =-->.显然()()0f a f b ?<,()()0f b f c ?<,

所以该函数在(,)a b 和(,)b c 上均有零点,故选A .

(二)根据函数零点个数或方程实根个数确定参数取值范围

例2.已知关于x 的方程22||ln 0x x ax x +-=恰有两解,则实数a 的取值范围为( ) (A )132

2

(,2)

(2,)e e -

-

-∞--+∞

(B )312

2

(2,2)e

e -

-

(C )132

2

(2,2)[0,)e e ----+∞

(D )132

2

(2,2)e

e -

-

--

【答案】C

【解析】由已知得:求定义域()()+∞?∞-∈,00,x , ①当0>x 时,0)ln(2

2

=-+x ax x x 整理,分离常数x x a ln 21-=

,令x

x

x g ln 21)(-=, 求导)('

x g 23ln 2x x -=,令导函数等于0,得到23

e x =,在???

? ??230e ,,x x x g ln 21)(-=递减,

在???

? ??∞+,23e 单增,==)()(

23

e g x g 极小值232--e ;

②当0

2

=++x ax x x 整理,分离常数x x a 1ln 2+=,令x

x x h 1ln )(2+=,

求导2

2

'

ln 1)(x x x h -=,令导函数等于0,得到21

e x -=,在???

? ??-∞-21e ,,)(x h 单调递减,

在???

? ??-021,e 单调递增,21

212)()(--=-=e e h x h 极小值,

恰好有两个解,结合函数图像得a 的取值范围为(C )1

32

2

(2,2)[0,)e e ----+∞,所以正确

答案是C 。

【变式训练1】【高2020届泸州高三第一次教学质量诊断性考试数学文科理科试题,12题】 已知函数x x f 3log )(=的图像与函数)(x g 的图像关于直线x y =对称,函数)(x h 的最小正周期为2的偶函数,且当[]1,0∈x 时,1)()(-=x g x h ,若函数)()(x h x kf y +=有三个零点,则实数k 的取值范围( )

A.(

)

3

7log 1, B.()35log 2,2-- C.()

1,log 235-- D.??

? ??

-

-21,log 37 【解析】因为函数x x f 3log )(=的图像与函数)(x g 的图像关于直线x y =对称; 所以:x

x g 3)(=,

再根据:13)(-=x x h ,()10≤≤x 且周期4=T ,画出图像:

函数)()(x h x kf y +=有三个零点???-=-=?x

x k x kf x h 3

log )(1

3)(有三个交点, 讨论k 的不同情况:

①0=k ,此时会有无数多的交点,不符合题意,舍去; ②0>k ,此时只会有一个交点,也不符合题意,舍去; ③0

由图像可以得出:

35log 220

)5(0

)3(-<<-????>

【变式训练2】 【第12题】已知偶函数)(x g 满足)1()1(--=-x g x g ,当[]1,0∈x 时,

12)(-=x x g ;若函数)()1(log k 2x g x y -+=有3个零点,则k 的取值范围( )

A.???

??1,21 B.[

)1,log 2

3 C.??? ??32log 21, D.??? ?

?21log 26,

【解析】由已知得:偶函数)(x g 满足)1()1(--=-x g x g ,满足)()(x g x g =- 所以)1()1()1(+=--=-x g x g x g )2()(+=?x g x g 周期是2,然后是偶函数。

12)(-=x x g 的函数图像为图中红色部分;

函数)()1(log k 2x g x y -+=有3个零点?()

()

???-==+,偶函数周期为212)(log )(12x

x x g k x h 有三个交点;

分类讨论k 的不同情况:

①0=k ,此时会有无数多的交点,不符合题意,舍去; ②0k ,要保证有三个交点,我们做出图像:

由图像可以知道:

??

?>+<+.

1)13(log ;1)11(log 22k k ?121

<

=f x x .又函数()()=cos g x x x π,则函数()()()h x g x f x =-在13

[,]22

-上的零

点个数为( )

A .5

B .6

C .7

D .8 【答案】B

【解析】由题意()()f x f x -=知,所以函数()f x 为偶函数,所以

()(2)(2)f x f x f x =-=-,所以函数()f x 为周期为2的周期函数,

且(0)0f =,(1)1f =,而()|cos()|g x x x π=为偶函数,

且1

13(0)()()()0222

g g g g ==-==,在同一坐标系下作出两函数在13[,]22

-上的图像,发

现在13[,]22-内图像共有6个公共点,则函数()()()h x g x f x =-在13

[,]22

-上的零点个数

为6,故选B .

(三)根据函数零点满足条件解不等式或证明不等式

例3.已知函数321()e 2(4)243x f x x x a x a ??

=-++--????

,其中a ∈R ,e 为自然对数的底数.

(1)若函数()f x 的图象在0x =处的切线与直线0x y +=垂直,求a 的值; (2)关于x 的不等式4

()e 3

x f x <-在(2)-∞,上恒成立,求a 的取值范围; (3)讨论函数()f x 极值点的个数. 【解析】

(1) 由题意,321()e 3x f x x x ax a ??

'=-+- ???

, 因为()f x 的图象在0x =处的切线与直线

0x y +=垂直,

所以(0)=1f ',解得1a =-.

(2) 【法一】:由4()e 3x f x <-,得3214e 2(4)24e 33x x x x a x a ??

-++--<-????

即326(312)680x x a x a -++--<对任意(2)x ∈-∞,恒成立, 即()32636128x a x x x ->-=-对任意(2)x ∈-∞,恒成立,

因为2x <,所以()()322

612812323

x x x a x x -++>

=----, 记()2

1()23

g x x =-

-,因为()g x 在(2)-∞,

上单调递增,且(2)0g =, 所以0a ≥,即a 的取值范围是[0)+∞,.

【法二】:由4()e 3x f x <-,得3214e 2(4)24e 33x x x x a x a ??-++--<-????

即326(312)680x x a x a -++--<在(2)-∞,上恒成立,

因为326(312)680x x a x a -++--<等价于2(2)(434)0x x x a --++<, ①当0a ≥时,22434(2)30x x a x a -++=-+≥恒成立, 所以原不等式的解集为(2)-∞,,满足题意.

②当0a <时,记2()434g x x x a =-++,有(2)30g a =<, 所以方程24340x x a -++=必有两个根12,x x ,且122x x <<, 原不等式等价于12(2)()()0x x x x x ---<,解集为12()

(2)x x -∞,,,与题设矛盾,

所以0a <不符合题意.综合①②可知,所求a 的取值范围是[0)+∞,.

(3) 因为由题意,可得321()e 3x f'x x x ax a ??=-+- ???

所以()f x 只有一个极值点或有三个极值点. ……11分 令321

()3

g x x x ax a =-+-, ①若()f x 有且只有一个极值点,所以函数()g x 的图象必穿过x 轴且只穿过一次, 即()g x 为单调递增函数或者()g x 极值同号.

ⅰ)当()g x 为单调递增函数时,2()20g'x x x a =-+≥在R 上恒成立,得1a ≥.………12分

ⅰ)当()g x 极值同号时,设12,x x 为极值点,则12()()0g x g x ?≥,

由2()20g'x x x a =-+=有解,得1a <,且21120,x x a -+=22220x x a -+=, 所以12122,x x x x a +==,

所以3211111()3

g x x x ax a =-+-211111(2)3

x x a x ax a =--+- 11111(2)33x a ax ax a =---+-[]12

(1)3a x a =--,

同理,[]222

()(1)3

g x a x a =--,

所以()()[][]121222

(1)(1)033

g x g x a x a a x a =--?--≥,

化简得221212(1)(1)()0a x x a a x x a ---++≥,

所以22(1)2(1)0a a a a a ---+≥,即0a ≥, 所以01a <≤. 所以,当0a ≥时,()f x 有且仅有一个极值点;

②若()f x 有三个极值点,所以函数()g x 的图象必穿过x 轴且穿过三次,同理可得0a <; 综上,当0a ≥时,()f x 有且仅有一个极值点, 当0a <时,()f x 有三个极值点.

【变式训练1】【2017浙江杭州地区重点中学期中】已知函数2||

()2

x f x kx x =-+(x R ∈)有四个不同的零点,则实数k 的取值范围是( ) A .0k <

B .1k <

C .01k <<

D .1k >

【分析】把函数2||

()2

x f x kx x =

-+(x R ∈)有四个不同的零点转化为方程1(2)k x x =

+有三个不同的根,再利用函数图象求解

【点评】()()y f x g x =- 零点问题也可转化为方程()()f x g x =的根的问题,

()()f x g x =的根的个数问题,可以转化为函数()y f x =和()y g x =图象交点的个数问题,

通过在直角坐标系中作出两个函数图象,从而确定交点的个数,也就是方程()()f x g x =根的个数.

【变式训练2】【2018届北京北京师大附中高中三年级期中】已知函数

()()221,1

{

log 1,1

x x f x x x +≤=+>, ()2221g x x x m =-+-.若函数()y f g x m ??=-?? 恰有6个不同的零点,则m 的取值范围是( )

A. (]

0,3 B. (),1-∞ C. ()0,1 D. 30,5?

? ???

【答案】D

【解析】∵函数()()2211{

log 11

x x f x x x +≤=->,,, ()2221g x x x m =-+-.∴当

()()2

1221g x x m =-+-≤时,即()2

132x m -≤-时,则

()()()()2

212143y f g x g x x m ==+=-+-,当()()2

1221g x x m =-+->时,即

()

2

132x m ->-时,则()()()22log 123y f g x x m ??==-+-??,①当320m -≤,即3

2

m ≥

时, y m =只与()()

()2

2log 123y f g x x m ??==-+-??

的图象有两个交点,不满足题意,应

该舍去;②当3

2

m <

时, y m =与()()()22log 123y f g x x m ??==-+-??的图象有两个交

点,需要直线y m =与函数()()

()()2

212143y f g x g x x m ==+=-+-的图象有四个交点时才满足题意,∴034m m <<-,又32m <

,解得3

05

m <<,综上可得: m 的取值范围是3

05

m <<,故选D .

【变式训练3】【2017中原名校高三上学期第三次质量考评】已知定义在()0,+∞的函数

()()41f x x x =-,若关于x 的方程()()()2320f x t f x t +-+-=有且只有3个不同的

实数根,则实数t 的取值集合是 . 【答案】{}

2,522-

【解析】设()()2

32g y y t y t =+-+-,当2t =时,0y =,1y =显然符合题意.2t <时,一正

一负根,()()00,10g g <<,方程的根大于1,()()()2

220f

x t f x t +-+-=只有1根;

2t >时,两根同号,只能有一个正根在区间()0,1,而()()02,1240g t g t =-=->,对称轴

()30,12

t

y -=

∈,13t <<,0522t ?=?=±所以522t =-所以取值集合为{}2,522-,故答案为{}2,522-.

四、迁移应用

1.设函数()f x 的定义域为R ,满足(1) 2 ()f x f x +=,且当(0,1]x ∈时,()(1)f x x x =-.若对任意(,]x m ∈-∞,都有8

()9

f x ≥-,则m 的取值范围是 A .9,4

??-∞ ??

?

B .7,3

??-∞ ??

?

C .5,2

??-∞ ??

?

D .8,3

??-∞ ??

?

【答案】B

【解析】:因为(1)2()f x f x +=,所以()2(1)f x f x =-,

当(0,1]x ∈时,1()(1),04f x x x ??

=-∈-

????

, 当(1,2]x ∈时,1(0,1]x -∈,1()2(1)2(1)(2),02f x f x x x ??=-=--∈-????

, 当(2,3]x ∈时,1(1,2]x -∈,[]()2(1)4(2)(3)1,0f x f x x x =-=--∈-, 当(2,3]x ∈时,由84(2)(3)9x x --=-

解得73x =或8

3x =, 若对任意(,]x m ∈-∞,都有8()9f x -

,则7

3m .

故选B .

2.已知,a b ∈R ,函数32

,0

()11(1),03

2x x f x x a x ax x

=?-++≥??,若函数()y f x ax b =--恰有3个零点,则 A .a <-1,b <0

B .a <-1,b >0

C .a >-1,b <0

D .a >-1,b >0

【答案】C

【解析】:当0x <时,()(1)y f x ax b x ax b a x b =--=--=--,最多一个零点; 当0x 时,32321111

()(1)(1)3232

y f x ax b x a x ax ax b x a x b =--=

-++--=-+-, 2(1)y x a x '=-+,

当10a +,即1a -时,0y '>,()y f x ax b =--在上递增,()y f x ax b

=--最多一个零点不合题意;

10a +>,即1a >-时,令0y '>得(1,)x a ∈++∞,函数递增,令0y '<得(0,1)x a ∈+,函数递减;函数最多有2个零点;

根据题意函数()y f x ax b =--恰有3个零点函数()y f x ax b =--在(,0)-∞上有一个

零点,在[0,)+∞上有2个零点, 如下图:

所以01b a <-且32

11(1)(1)(1)03

2b a a a b ->???+-++-,3

1

(1)6

b a >-+. 故选C .

3.已知函数0()ln 0?=?

>?,≤,

,,

x e x f x x x ()()=++g x f x x a .若()g x 存在2个零点,则a 的取值范围是

A .[1,0)-

B .[0,)+∞

C .[1,)-+∞

D .[1,)+∞

【答案】C

【解析】函数()()=++g x f x x a 存在 2个零点,即关于x 的方程()=--f x x a 有2 个不同的实根,即函数()f x 的图象与直线=--y x a 有2个交点,作出直线=--y x a 与函数()f x 的图象,如图所示,

由图可知,1-≤a ,解得1≥a ,故选C .

4.已知当[0,1]x ∈时,函数2

(1)y mx =-的图象与y m =的图象有且只有一个交点,

则正实数m 的取值范围是 A .(]

)

0,123,?+∞

?

B .(][)0,13,+∞

C .

(

)

23,?+∞?

D .(

[)3,+∞

【答案】B

【解析】当01m <≤时,

1

1m

≥,函数2()(1)y f x mx ==-,在[0,1]上单调递减,函数()y g x m ==,在[0,1]上单调递增,因为(0)1f =,(0)g m =,2(1)(1)f m =-,

(1)1g m =+,所以(0)(0)f g >,(1)(1)f g <,此时()f x 与()g x 在[0,1]x ∈有一个交点;当1m >时,1

01m

<

<,函数2()(1)y f x mx ==-,在 1[0,]m 上单调递减,在1[,1]m 上单调递增,此时(0)(0)f g <,在1

[0,]m

无交点, 要使两个函数的图象有一个交点,需(1)(1)f g ≥,即2

(1)1m m -+≥,解得3m ≥. 选B .

5.已知函数()f x =2(4,0,

log (1)13,0

3)a x a x a x x x ?+,且1a ≠)在R 上单调递减,且关

于x 的方程|()|2f x x =-恰好有两个不相等的实数解,则a 的取值范围是 A .(0,

23] B .[23,34] C .[13,23

]{

34} D .[13,23){3

4

} 【答案】C

【解析】当0x <时,()f x 单调递减,必须满足4302

a --

故3

04a <,此时函数()f x 在[0,)+∞上单调递减,若()f x 在R 上单调递减,还需31a ,即1

3

a

,所以13

3

4

a

.当0x 时,函数|()|y f x =的图象和直线2y x =-只有一个公共点,即当

0x 时,方程|()|2f x x =-只有一个实数解.因此,只需当0x <时,方程

|()|2f x x =-只有一个实数解,根据已知条件可得,当0x <时,方程2(43)x a x +-+

32a x =-,即22(21)320x a x a +-+-=在(,0)-∞上恰有唯一的实数解.判别式24(21)4(32)4(1)(43)a a a a ?=---=--,当34a =

时,0?=,此时1

2

x =-满足题意;令2

()2(21)32h x x a x a =+-+-,由题意得(0)0h <,即320a -<,即23a <时,

方程2

2(21)320x a x a +-+-=有一个正根、一个负根,满足要求;当(0)0h =,即23

a =

时,方程2

2(21)320x a x a +-+-=有一个为0、一个根为23

-,满足要求;当(0)0h >,

即320a ->,即2334

a <<时对称轴(21)0a --<,此时方程2

2(21)320

x a x a +-+-=有两个负根,不满足要求;综上实数a 的取值范围是123

[,]{}334

6.若,a b 是函数()()2

0,0f x x px q p q =-+>> 的两个不同的零点,且,,2a b - 这三个

数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则p q +的值等于 A .6 B .7 C .8 D .9 【答案】.D

【解析】由韦达定理得a b p +=,a b q ?=,则0,0a b >>,当,,2a b -适当排序后成等比数列时,2-必为等比中项,故4a b q ?==,4

b a

=

.当适当排序后成等差数列时,2-必

不是等差中项,当a 是等差中项时,4

22a a

=-,解得1a =,4b =; 当

4a 是等差中项时,8

2a a

=-,解得4a =,1b =,综上所述,5a b p +==, 所以p q +9=,选D .

7.对二次函数2

()f x ax bx c =++(a 为非零整数),四位同学分别给出下列结论,其中有且仅有一个结论是错误的,则错误的结论是

A .-1是()f x 的零点

B .1是()f x 的极值点

C .3是()f x 的极值

D .点(2,8)在曲线()y f x =上 【答案】A

【解析】由A 知0a b c -+=;由B 知()2f x ax b '=+,20a b +=;由C 知

()2f x ax b '=+,令()0f x '=可得2b x a =-

,则()32b

f a

-=,则2434ac b a -=; 由D 知428a b c ++=,假设A 选项错误,则20

20434428

a b c a b ac b a a b c -+≠??+=??

?-=??++=??,得5108a b c =??=-??=?,满足题意,

故A 结论错误,同理易知当B 或C 或D 选项错误时不符合题意,故选A . 8.已知函数()26

log f x x x

=

-,在下列区间中,包含()f x 零点的区间是 A .()0,1 B .()1,2 C .()2,4 D .()4,+∞ 【答案】C

【解析】∵2(1)6log 160f =-=>,2(2)3log 220f =-=>,

231

(4)log 4022

f =

-=-<,∴()f x 零点的区间是()2,4.

9.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,当0x ≥时,2()=3f x x x -.则函数()()+3g x f x x =-的零点的集合为

A .{1,3}

B .{3,1,1,3}-- C

.{23} D

.{21,3}-

【答案】D

【解析】当0x ≥时,函数()g x 的零点即方程()3f x x =-的根,由2

33x x x -=-,解得

1x =或3;当0x <时,由()f x 是奇函数得2()()3()f x f x x x -=-=--,

即()f x =2

3x x --,由()3f x x =-得2x =-.

10.若a b c <<,则函数()()()()()()()f x x a x b x b x c x c x a =--+--+--的两个零点分别位于区间

A .(),a b 和(),b c 内

B .(),a -∞和(),a b 内

C .(),b c 和(),c +∞内

D .(),a -∞和(),c +∞内 【答案】A

【解析】由a b c <<,可得()()()0f a a b a c =-->,()()()0f b b c b a =--<,

()()()0f c c a c b =-->.显然()()0f a f b ?<,()()0f b f c ?<,

所以该函数在(,)a b 和(,)b c 上均有零点,故选A . 11.函数0.5()2|log |1x f x x =-的零点个数为 A .1

B .2

C .3

D .4

【答案】B

【解析】令()0f x =,可得0.51

log 2x

x =

,由图象法可知()f x 有两个零点. 12.函数1

2

1()()2

x

f x x =-的零点个数为

A .0

B .1

C .2

D .3 【答案】B

【解析】因为()f x 在[0,)+∞内单调递增,又1

(0)10,(1)02

f f =-<=>, 所以()f x 在[0,)+∞内存在唯一的零点.

13.设函数)(x f ()x R ∈满足()()f x f x -=,()(2)f x f x =-,且当[]0,1x ∈时,

()3=f x x .又函数()()=cos g x x x π,则函数()()()h x g x f x =-在13

[,]22

-上的零点个

数为

A .5

B .6

C .7

D .8 【答案】B

【解析】由题意()()f x f x -=知,所以函数()f x 为偶函数,所以

()(2)(2)f x f x f x =-=-,所以函数()f x 为周期为2的周期函数,

且(0)0f =,(1)1f =,而()|cos()|g x x x π=为偶函数,

且1

13(0)()()()0222

g g g g ==-==,在同一坐标系下作出两函数在13[,]22

-上的图像,发

现在13[,]22-内图像共有6个公共点,则函数()()()h x g x f x =-在13

[,]22

-上的零点个数

为6,故选B .

14.对实数a 与b ,定义新运算“?”:,1,

, 1.

a a

b a b b a b -≤??=?

->? 设函数

()()22()2,.f x x x x x R =-?-∈若函数()y f x c =-的图像与x 轴恰有两个公共点,则实数c 的取值范围是 A .(]3,21,

2?

?-∞-?- ??? B .(]3,21,4?

?-∞-?-- ??

?

C .11,,44?

???-∞?+∞ ? ????? D .311,,44????

--?+∞ ???????

【答案】B

【解析】由题意知,若22

2()1x x x ---≤,即312

x -≤≤

时,2

()2f x x =-;当222()1x x x --->,即1x <-或32

x >

时,2

()f x x x =-,要使函数()y f x c =-的图像与x 轴恰有两个公共点,只须方程()0f x c -=有两个不相等的实数根即可,即函数

()y f x =的图像与直线y c =有两个不同的交点即可,画出函数()y f x =的图像与直线

高考数学(理)总复习:利用导数解决函数零点问题

题型一 利用导数讨论函数零点的个数 【题型要点解析】 对于函数零点的个数的相关问题,利用导数和数形结合的数学思想来求解.这类问题求解的通法是: (1)构造函数,这是解决此类题的关键点和难点,并求其定义域; (2)求导数,得单调区间和极值点; (3)画出函数草图; (4)数形结合,挖掘隐含条件,确定函数图象与x 轴的交点情况进而求解.1.已知f (x )= ax 3-3x 2+1(a >0),定义h (x )=max{f (x ),g (x )}=????? f (x ),f (x )≥ g (x ),g (x ),f (x )0)的零点个数. 【解】 (1)∈函数f (x )=ax 3-3x 2+1,∈f ′(x )=3ax 2-6x =3x (ax -2),令f ′(x )=0,得x 1 =0或x 2=2 a ,∈a >0,∈x 1

即不等式2a ≤1x 3+3 x 在x ∈[1,2]上有解. 设y =1x 3+3x =3x 2+1 x 3(x ∈[1,2]), ∈y ′=-3x 2-3x 4<0对x ∈[1,2]恒成立, ∈y =1x 3+3 x 在x ∈[1,2]上单调递减, ∈当x =1时,y =1x 3+3 x 的最大值为4, ∈2a ≤4,即a ≤2. (3)由(1)知,f (x )在(0,+∞)上的最小值为f ?? ? ??a 2=1-4a 2, ∈当1-4 a 2>0,即a >2时,f (x )>0在(0,+∞)上恒成立,∈h (x )=max{f (x ),g (x )}在(0,+ ∞)上无零点. ∈当1-4 a 2=0,即a =2时,f (x )min =f (1)=0. 又g (1)=0,∈h (x )=max{f (x ),g (x )}在(0,+∞)上有一个零点. ∈当1-4 a 2<0,即00, ∈存在唯一的x 0∈?? ? ??1,1e ,使得φ(x 0)=0, (∈)当0

导数与函数的切线及函数零点问题专题

导数与函数的切线及函数零点问题 高考定位 高考对本内容的考查主要有:(1)导数的几何意义是考查热点,要求是B 级,理解导数的几何意义是曲线上在某点处的切线的斜率,能够解决与曲线的切线有关的问题;(2)在高考试题导数压轴题中涉及函数的零点问题是高考命题的另一热点. 真 题 感 悟 (2016·江苏卷)已知函数f (x )=a x +b x (a >0,b >0,a ≠1,b ≠1). (1)设a =2,b =1 2. ①求方程f (x )=2的根; ②若对任意x ∈R ,不等式f (2x )≥mf (x )-6恒成立,求实数m 的最大值; (2)若0<a <1,b >1,函数g (x )=f (x )-2有且只有1个零点,求ab 的值. 解 (1)①由已知可得2x +? ?? ??12x =2, 即2x +1 2 x =2.∴(2x )2-2·2x +1=0, 解得2x =1,∴x =0. ②f (x )=2x +? ?? ??12x =2x +2-x , 令t =2x +2-x ,则t ≥2. 又f (2x )=22x +2-2x =t 2-2, 故f (2x )≥mf (x )-6可化为t 2-2≥mt -6, 即m ≤t +4t ,又t ≥2,t +4 t ≥2 t ·4 t =4(当且仅当t =2时等号成立), ∴m ≤? ? ???t +4t min =4,即m 的最大值为4. (2)∵0<a <1,b >1,∴ln a <0,ln b >0. g (x )=f (x )-2=a x +b x -2,

g′(x)=a x ln a+b x ln b且g′(x)为单调递增,值域为R的函数.∴g′(x)一定存在唯一的变号零点, ∴g(x)为先减后增且有唯一极值点. 由题意g(x)有且仅有一个零点, 则g(x)的极值一定为0, 而g(0)=a0+b0-2=0,故极值点为0. ∴g′(0)=0,即ln a+ln b=0,∴ab=1. 考点整合 1.求曲线y=f (x)的切线方程的三种类型及方法 (1)已知切点P(x0,y0),求y=f (x)过点P的切线方程:求出切线的斜率 f ′(x ),由点斜式写出方程. (2)已知切线的斜率为k,求y=f (x)的切线方程:设切点P(x0,y0),通过方程k=f ′(x )解得x0,再由点斜式写出方程. (3)已知切线上一点(非切点),求y=f (x)的切线方程:设切点P(x0,y0),利用导数求得切线斜率f ′(x0),再由斜率公式求得切线斜率,列方程(组)解得x ,再由点斜式或两点式写出方程. 2.三次函数的零点分布 三次函数在存在两个极值点的情况下,由于当x→∞时,函数值也趋向∞,只要按照极值与零的大小关系确定其零点的个数即可.存在两个极值点x1,x2且x1<x2的函数f (x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)的零点分布情况如下: 3.(1)研究函数零点问题或方程根问题的思路和方法 研究函数图象的交点、方程的根、函数的零点,归根到底还是研究函数的图

高三数学专题复习 函数的零点与导数的应用关系

高三数学专题复习 函数的零点与导数的应用关系 21、(本题满分14分) 已知函数1()ln ,()f x a x a R x =-∈其中 (1)设()(),h x f x x =+讨论()h x 的单调性。 (2)若函数()f x 有唯一的零点,求a 取值范围。 21.解:(1)1()ln h x a x x x =-+,定义域为(0,)+∞………………1分 22211()1a ax x h x x x x ++'=++=………………2分 令22()1,4g x x ax a =++?=- 当0?≤,即22a -≤≤时()0g x ≥,()0h x '≥此时()h x 在(0,)+∞上单调递增。………………4分 当0?>即2a <-或2a >时,由()0g x =得1x =,2x = ………………5分 若2a >则10x <又1210x x =>所以20x < 故()0h x '>在(0,)+∞上恒成立 所以()h x 在(0,)+∞单调递增……………………6分 若2a <-则20x >又1210x x =>所以20x > 此时当1(0,)x x ∈时()0h x '>;当12(,)x x x ∈时()0h x '<当2(,)x x ∈+∞时()0h x '> 故()h x 在1(0,)x ,2(,)x +∞上单调递增,在12(,)x x 单调递减……………………7分 综上,当2a ≥-时()h x 在(0,)+∞上单调递增 当2a <-时()h x 在1(0,)x ,2(,)x +∞单调递增,在12(,)x x 单调递减……………8分 (2)方法1:问题等价于1ln a x x = 有唯一实根 显然0a ≠则关于x 的方程1ln x x a =有唯一实根……………10分 构造函数()ln x x x ?=,则()1ln x x ?'=+ 由0ln 1'=+=x ?,得e x 1=

数学高考导数难题导数零点问题导数整理2017

含参导函数零点问题的几种处理方法方法一:直接求出,代入应用对于导函数为二次函数问题,可以用二次函数零点的基本方法来求。 1)因式分解求零点(1123)?Rx?1(?(a?)x)f(x?a?2ax 例1 讨论函数的单调区间232)?2?1)(x?1)x?2?(axf'(x)?ax?(2a)(xf'可以因式分的符号问 题。由解析:即求 方法二:猜出特值,证明唯一对于有些复杂的函数,有些零点可能是很难用方程求解的方法求出的,这时我们可以考虑用特殊值去猜出零点,再证明该函数的单调性而验证其唯一性。 112x3ax1)x??x(a?f(x)?(x?a?1)e?R?a,讨论函数,的极值情况例4 23x2x)1e?x?a?(x?a)(?(x?a)ex?(a?1)x?f'(x)?a)f'(x其它的零点就的一个零点为,解析:,只能解 出x0?1?e?x的根,不能解。是 2Ra?x?a)ln x,f(x)?(例5(2011高考浙江理科)设函数a?ex)xy?f(的极值点,求实数(Ⅰ)若为2exf()?4ea],3e(0,x?为自然对数),(Ⅱ)求实数恒有的取值范围,使得对任意的成立(注:方法三:锁定区间,设而不求对于例5,也可以直接设函数来求,2e)?0?4f(xa e1?1?x?30?x 有实时,对于任意的数题,恒有意,首②当先①当,由立成a e22e22,?e?a) 4e ln(3e)f(3e)?(3)1???a)(2ln xf'(x)?(x?e?e?3?a3,但这时解得由 x)e3ln(ln(3e)a??12ln x ax?0?'(x)f=0外还有会发现的解除了的解,显然无法用特殊值猜出。 xa??(x)2ln x?1h h(1)?1?a?0h(a)?2ln a?0,,令,注意到x2e?3e ln(3e)1a)f02(ln3e?h(3e)?2ln(3e?2ln(3e)?1?)?1?且。= e33e)e3ln(3f'(x)?0(1,a)h(x)h(x)(1,3e]内,及(13e在)至少还有一个零点,又在故+∞)内 单调递增,所以函数0在(,x1?x?a。,则有唯一零点,但此时无法求出此零点怎么办。我们 可以采取设而不求的方法,记此零点为从 00x?(x,a)(0,x))x?x(0,)x f x)0f()x f0f,x)f'(x f a?(a??)'('(f在时,;当而,当时,,即;当时, 000?2e?x(1,3)xa(ef?)(x4)a(??,恒成立,只要内单调递增,在对内单调递增。所以要使内单调递减,在0,. 22?f(x)?(x?a)ln x?4e,(1)?000成 立。?22f(3e)?(3e?a)ln(3e)?4e,(2)??a2320??2ln x?1?)h(xx f1a?2ln x?xe ln4xx?4,注意到函1)得, 又(,知3)将(3)代入(0000000x0231p x?exx ln2x ln x?x在(1.+ +∞)。再由()内单调递增,故数3)以及函数内单调递增,可得在[1,+∞02e2e2e?a?3e??a?3e3e3e??e13p a?。所以的取值范围为)解得,综上,a。由(2ln(3e)ln(3e)ln(3e23ea??3?。

导数与函数零点问题解题方法归纳

导函数零点问题 一.方法综述 导数是研究函数性质的有力工具,其核心又是由导数值的正、负确定函数的单调性.应用导数研究函数的性质或研究不等式问题时,绕不开研究()f x 的单调性,往往需要解方程()0f x '=.若该方程不易求解时,如何继续解题呢?在前面专题中介绍的“分离参数法”、“构造函数法”等常见方法的基础上,本专题举例说明“三招”妙解导函数零点问题. 二.解题策略 类型一 察“言”观“色”,“猜”出零点 【例1】【2020·福建南平期末】已知函数()() 2 1e x f x x ax =++. (1)讨论()f x 的单调性; (2)若函数()() 2 1e 1x g x x mx =+--在[)1,-+∞有两个零点,求m 的取值范围. 【分析】(1)首先求出函数的导函数因式分解为()()()11e x f x a x x =++'+,再对参数a 分类讨论可得; (2)依题意可得()()2 1e x g x m x =+'-,当0m …函数在定义域上单调递增,不满足条件; 当0m >时,由(1)得()g x '在[)1,-+∞为增函数,因为()01g m '=-,()00g =.再对1m =,1m >, 01m <<三种情况讨论可得. 【解析】(1)因为()() 2 1x f x x ax e =++,所以()()221e x f x x a x a ??=+++??'+, 即()()()11e x f x a x x =++'+. 由()0f x '=,得()11x a =-+,21x =-. ①当0a =时,()()2 1e 0x f x x =+'…,当且仅当1x =-时,等号成立. 故()f x 在(),-∞+∞为增函数. ②当0a >时,()11a -+<-, 由()0f x >′得()1x a <-+或1x >-,由()0f x <′得()11a x -+<<-; 所以()f x 在()() ,1a -∞-+,()1,-+∞为增函数,在()() 1,1a -+-为减函数.

利用导数解决函数零点问题

利用导数解决函数零点问题(第二轮大题) 这是一类利用导数解决函数零点的问题,解决这类问题的一般步骤是:转化为所构造函数的零点问题(1)求导分解定义域(2)导数为零列表去,(先在草稿纸进行)(3)含参可能要分类 (4)一对草图定大局(零点判定定理水上水下,找端点与极值点函数值符号) 目标:确保1分,争取2分,突破3分. (一)课前测试 1.(2015年全国Ⅰ卷,21)设函数x a e x f x ln )(2-=. (1)讨论)(x f 的导函数)(x f '零点的个数; (二)典型例题 2.(2017年全国Ⅰ卷,21)已知函数 e a ae x f x x -+=)2()(2(2)若0>a 且)(x f 有两个零点,求a 的取值范围. 注: ①求导分解定义域,这1分必拿, )0)(2(1 )(2>-= 'x a xe x x f x ②草稿纸上令0)(='x f ,构造函数)0(2)(>-=x a xe x g x ,重复上面步骤, 042)(22>+='x x xe e x g , )(x g 在),0(+∞递增 ③草图 a g -=)0(, +∞→+∞→)(x g x 时。 一定要用零点判定定理确定零点个数 ④综上所述送1分. )(x f ' )(x f

(三)强化巩固 3.(2017年全国Ⅱ卷,21)(2)证明:x x x x x f ln )(2 --=存在唯一 的极大值点0x ,且202 2)(--<

导数和函数零点问题

导数和函数零点问题 Prepared on 24 November 2020

导数和函数零点 1、已知函数3()31,0f x x a x a =--≠ (1)求()f x 的单调区间; (2)若()f x 在1x =-处取得极值,直线y=m 与()y f x =的图象有三个不同的交 点, 求m 的取值范围。 2、设a 为实数,函数a x x x f ++-=3)(3 (1)求)(x f 的极值; (2)若方程0)(=x f 有3个实数根,求a 的取值范围; (3)若0)(=x f 恰有两个实数根,求a 的值。 3、已知函数)(ln 2)(2R a x ax x f ∈-= (1)讨论)(x f 的单调性; (2)是否存在a 的值,使得方程3)(=x f 有两个不等的实数根 若存在,求出a 的取值范围;若不存在,说明理由。 4、已知函数a ax x a x x f ---+=232 131)(,x R ∈,其中0>a 。 (1)求函数)(x f 的单调区间; (2)若函数)(x f 在区间)0,2(-内恰有两个零点,求a 的取值范围; 5、已知函数)0()23()(2 3>+--++=a d x b a c bx ax x f 的图象如图所示. (1)求c ,d 的值; (2)若函数,01132)(=-+=y x x x f 处的切线方程 在求函数)(x f 的解析式; (3)在(2)的条件下,函数m x x f y x f y ++= =5)(3 1)('与的图象有三个不同的交点, 求m 的取值范围; 6、已知定义域为R 的奇函数)(x f ,当0>x 时,)(1ln )(R a ax x x f ∈+-=

利用导数求解函数的零点或方程的根的问题

高中数学:利用导数求解函数的零点或方程的根的问题 (2019·石家庄模拟)已知函数f (x )=2a 2ln x -x 2(a >0). (1)当a =1时,求曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程; (2)求函数f (x )的单调区间; (3)讨论函数f (x )在区间(1,e 2)上零点的个数(e 为自然对数的底数). 解:(1)当a =1时,f (x )=2ln x -x 2, ∴f ′(x )=2x -2x ,∴f ′(1)=0, 又f (1)=-1,∴曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y +1=0. (2)∵f (x )=2a 2ln x -x 2, ∴f ′(x )=2a 2x -2x =2a 2-2x 2x =-2(x -a )(x +a )x , ∵x >0,a >0, ∴当0<x <a 时,f ′(x )>0,当x >a 时,f ′(x )<0. ∴f (x )在(0,a )上是增函数,在(a ,+∞)上是减函数. (3)由(2)得f (x )max =f (a )=a 2(2ln a -1). 讨论函数f (x )的零点情况如下: ①当a 2(2ln a -1)<0,即0<a <e 时,函数f (x )无零点,在(1,e 2)上无零点; ②当a 2(2ln a -1)=0,即a =e 时,函数f (x )在(0,+∞)内有唯一零点a ,而1<a =e <e 2, ∴f (x )在(1,e 2)内有一个零点; ③当a 2(2ln a -1)>0,即a >e 时, 由于f (1)=-1<0,f (a )=a 2(2ln a -1)>0,f (e 2)=2a 2lne 2-e 4=4a 2-e 4=(2a -e 2)(2a +e 2), 当2a -e 2<0,即 e <a <e 22时,1<e <a <e 22<e 2,f (e 2)<0, 由函数的单调性可知,函数f (x )在(1,a )内有唯一零点x 1,在(a ,

导数与函数的零点讲义(非常好,有解析)

函数的零点 【题型一】函数的零点个数 【解题技巧】用导数来判断函数的零点个数,常通过研究函数的单调性、极值后,描绘出函数的图象,再借助图象加以判断。 【例1】已知函数3 ()31,0f x x ax a =--≠ ()I 求()f x 的单调区间; ()II 若()f x 在1x =-处取得极值,直线y=m 与()y f x = 的图象有三个不同的交点, 求m 的取值范围。 变式:已知定义在R 上的奇函数)(x f ,满足(4)()f x f x -=-,且在区间[0,2]上是增函数,若方程 ()(0)f x m m =>在区间[8,8]-上有四个不同的根1234,,,x x x x ,则 1234_________. x x x x +++= 【答案】 -8 【解析】因为定义在R 上的奇函数,满足(4)()f x f x -=-,所以(4)()f x f x -=-,所以, 由)(x f 为奇函数,所以函数图象关于直线2x =对称且(0)0f =,由(4)()f x f x -=-知(8)()f x f x -=,所以函数是以8为周期的周期函数,又因为)(x f 在区间[0,2]上 是增函数,所以)(x f 在区间[-2,0]上也是增函数.如图所示,那么方程f(x)=m(m>0) 在区间 []8,8-上有四个不同的根1234,,,x x x x ,不妨设1234x x x x <<<,由对称性知 1212 x x +=-, 344 x x +=. 所以12341248 x x x x +++=-+=-. 6

【题型二】复合函数的零点个数 复合函数是由内层函数与外层函数复合而成的,在处理其零点个数问题时,应分清内层和外层函数与零点的关系。 【解题技巧】函数()(())h x f f x c =-的零点个数的判断方法可借助换元法解方程的思想 分两步进行。即令()f x d =,则()()h x f d c =- 第一步:先判断()f d c =的零点个数情况 第二步:再判断()f x d =的零点个数情况 【例2】已知函数3()3f x x x =- 设()(())h x f f x c =-,其中[22]c ∈-,,求函数()y h x =的零点个数 1.(江苏省连云港市2013届高三上学期摸底考试(数学)已知函数 322()39(0)f x x ax a x a =--≠.若方程'2()12169f x nx ax a a =---在[l,2]恰好有两个 相异的实根,求实数a 的取值范围(注:1n2≈0.69): 【题型三】如何运用导数求证函数“存在、有且只有一个”零点 【解题技巧】(1)要求证一个函数存在零点,只须要用“函数零点的存在性定理”即可证明。即:

利用导数解决函数零点问题

1 利用导数解决函数零点问题(第二轮大题) 这是一类利用导数解决函数零点的问题,解决这类问题的一般步骤是:转化为所构造函数的零点问题(1)求导分解定义域(2)导数为零列表去,(先在草稿纸进行)(3)含参可能要分类 (4)一对草图定大局(零点判定定理水上水下,找端点与极值点函数值符号) 目标:确保1分,争取2分,突破3分. (一)课前测试 1.(2015年全国Ⅰ卷,21)设函数x a e x f x ln )(2-=. (1)讨论)(x f 的导函数)(x f '零点的个数; (二)典型例题 2.(2017年全国Ⅰ卷,21)已知函数 e a ae x f x x -+=)2()(2(2)若0>a 且)(x f 有两个零点,求a 的取值范围. 注: ①求导分解定义域,这1分必拿, )0)(2(1 )(2>-= 'x a xe x x f x ②草稿纸上令0)(='x f ,构造函数)0(2)(>-=x a xe x g x ,重复上 面步骤, 042)(22>+='x x xe e x g , )(x g 在),0(+∞递增 ③草图 a g -=)0(, +∞→+∞→)(x g x 时。 一定要用零点判定定理确定零点个数 )(x f ' )(x f

2 (三)强化巩固 3.(2017年全国Ⅱ卷,21)(2)证明:x x x x x f ln )(2--=存在唯一 的极大值点0x ,且2022)(--<

利用导数研究函数的零点

利用导数研究函数的零点 (求导求出极值,画出函数的草图分析) 1.已知曲线C :32 112132 y x x x = --+,直线:l y a = (1)若直线l 与曲线C 有唯一一个交点,求a 的取值范围;(73a <-或13 6a >) (2)若直线l 与曲线C 有两个不同的交点,求a 的取值范围;(73a =-或13 6a =) (3)若直线l 与曲线C 有三个不同的交点,求a 的取值范围.(76a -<13 6 <) 解:令2 '2(1)(2)y x x x x =--=+-0=得11,x =-或22x = 当12x -<<时,'0y <;当1x <-或2x >时,'0y >. 所以()g x 在(1,2)-为减函数,在(,1)-∞-,(2,)+∞为增函数. 当1x =-时,取得极大值max 13 6 y =;当2x =时, 取得极大值min 73y =- ; (1)当73a <-或13 6a >时,直线l 与曲线C 有唯一一个交点; (2)当73a =-或13 6a =时,直线l 与曲线C 有两个不同的交点; (3)当713 36 a -<<时,直线l 与曲线C 有三个不同的交点. 2.已知函数3 ()31,1f x x ax a =--≠ (1)函数()y f x =的单调区间; (2)若()f x 在1x =-处取得极值,直线y m =与()y f x =的图象有三个不同的交点,求m 的取值范围.(-3,1) 解: (1)f ′(x )=3x 2-3a =3(x 2-a ),当a <0时,对x ∈R ,有f ′(x )>0, ∴当a <0时,f (x )的单调增区间为(-∞,+∞).当a >0时,由f ′(x )>0,解得x <-a 或x >a . 由f ′(x )<0,解得-a 0时,f (x )的单调增区间为 (-∞,-a ),(a ,+∞),单调减区间为(-a ,a ). (2)∵f (x )在x =-1处取得极值,∴f ′(-1)=3×(-1)2-3a =0, ∴a =1.∴f (x )=x 3-3x -1,f ′(x )=3x 2-3, 由f ′(x )=0,解得x 1=-1,x 2=1. 由(1)中f (x )的单调性可知,f (x )在x =-1处取得极大值 f (-1)=1,在x =1处取得极小值f (1)=-3.∵直线y =m 与函数y =f (x )的图象有三个不同的交点,结合如图所示f (x )的图象可知:实数m 的取值范围是(-3,1). x y (2,-7 6 )(-1,7 3 )f x () = 13?x 3 1 2 ?x 2 2?x + 1 2-1

导数和函数零点问题

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导数和函数零点 1、已知函数3()31,0f x x a x a =--≠ (1)求()f x 的单调区间; (2)若()f x 在1x =-处取得极值,直线y=m 与()y f x =的图象有三个不同的交 点, 求m 的取值范围。 2、设a 为实数,函数a x x x f ++-=3)(3 (1)求)(x f 的极值; (2)若方程0)(=x f 有3个实数根,求a 的取值范围; (3)若0)(=x f 恰有两个实数根,求a 的值。 3、已知函数)(ln 2)(2R a x ax x f ∈-= (1)讨论)(x f 的单调性; (2)是否存在a 的值,使得方程3)(=x f 有两个不等的实数根 若存在,求出a 的取值范围;若不存在,说明理由。 4、已知函数a ax x a x x f ---+=232 131)(,x R ∈,其中0>a 。 (1)求函数)(x f 的单调区间; (2)若函数)(x f 在区间)0,2(-内恰有两个零点,求a 的取值范围; 5、已知函数)0()23()(2 3>+--++=a d x b a c bx ax x f 的图象如图所示. (1)求c ,d 的值; (2)若函数,01132)(=-+=y x x x f 处的切线方程 在求函数)(x f 的解析式; (3)在(2)的条件下,函数m x x f y x f y ++= =5)(3 1)('与的图象有三个不同的交点, 求m 的取值范围; 6、已知定义域为R 的奇函数)(x f ,当0>x 时,)(1ln )(R a ax x x f ∈+-= (1)求函数)(x f 的解析式;

导数与函数的零点讲义

【题型一】函数的零点个数 【解题技巧】用导数来判断函数的零点个数,常通过研究函数的单调性、极值后,描绘出函数的图象,再借助图象加以判断。 【例1】已知函数3 ()31,0f x x ax a =--≠ ()I 求()f x 的单调区间; ()II 若()f x 在1x =-处取得极值,直线y=m 与()y f x =的图象有三个不同的交点,求m 的取值范围。 变式:已知定义在R 上的奇函数,满足,且在区间[0,2]上是增函数,若方程 ()(0)f x m m =>在区间[8,8]-上有四个不同的根,则 【答案】 -8 【解析】因为定义在R 上的奇函数,满足,所以,所以, 由为奇函数,所以函数图象关于直线对称且,由知,所以函数是以8为周期的周期函数,又因为在区间[0,2]上 是增函数,所以在区间[-2,0]上也是增函数.如图所示,那么方程f(x)=m(m>0) 在区间上有四个不同的根,不妨设,由对称性知,.所以 . 【题型二】复合函数的零点个数 复合函数是由内层函数与外层函数复合而成的,在处理其零点个数问题时,应分清内层和外层函数与零点的关系。 【解题技巧】函数()(())h x f f x c =-的零点个数的判断方法可借助换元法解方程的思想 分两步进行。即令()f x d =,则()()h x f d c =- 第一步:先判断()f d c =的零点个数情况 第二步:再判断()f x d =的零点个数情况

【例2】已知函数3()3f x x x =- 设()(())h x f f x c =-,其中[22]c ∈-,,求函数()y h x =的零点个数 1.(江苏省连云港市2013届高三上学期摸底考试(数学)已知函数 322()39(0)f x x ax a x a =--≠.若方程'2()12169f x nx ax a a =---在[l,2]恰好有两 个相异的实根,求实数a 的取值范围(注:1n2≈: 【题型三】如何运用导数求证函数“存在、有且只有一个”零点 【解题技巧】(1)要求证一个函数存在零点,只须要用“函数零点的存在性定理”即可证明。即: 如果函数()f x 在区间[]a b ,上是一条连续不断曲线,并且()()0f a f b ?<,则函数()f x 在区间()a b ,上至少有一个零点。即存在一点()0x a b ∈,,使得0()0f x =,这个0x 也就是方程()0f x =的根. (2)要求证一个函数“有且只有一个”零点,先要证明函数为单调函数,即存在零点;再用“函数零点的存在性定理”求证函数零点的唯一性。其依据为: 如果函数()f x 在区间[]a b ,上是单调函数,并且()()0f a f b ?<,则函数()f x 在区间 ()a b ,上至多有一个零点。 【例3】设函数3 2 9()62 f x x x x a =- +-. (1)对于任意实数x ,()f x m '≥恒成立,求m 的最大值; (2)若方程()0f x =有且仅有一个实根,求a 的取值范围.

第16讲-导数与函数的零点(解析版)

第16讲-导数与函数的零点 一、 经典例题 考点一 判断零点的个数 【例1】已知二次函数f (x )的最小值为-4,且关于x 的不等式f (x )≤0的解集为{x |-1≤x ≤3,x ∈R }. (1)求函数f (x )的解析式; (2)求函数g (x )=f (x )x -4ln x 的零点个数. 解 (1)∵ f (x )是二次函数,且关于x 的不等式f (x )≤0的解集为{x |-1≤x ≤3,x ∈R }, ∴设f (x )=a (x +1)(x -3)=ax 2-2ax -3a ,且a >0. ∴f (x )min =f (1)=-4a =-4,a =1. 故函数f (x )的解析式为f (x )=x 2-2x -3. (2)由(1)知g (x )=x 2-2x -3x -4ln x =x -3x -4ln x -2, ∴g (x )的定义域为(0,+∞),g ′(x )=1+3x 2-4x =(x -1)(x -3)x 2 ,令g ′(x )=0,得x 1=1,x 2=3. 当x 变化时,g ′(x ),g (x )的取值变化情况如下表: X (0,1) 1 (1,3) 3 (3,+∞) g ′(x ) + 0 - 0 + g (x ) 极大值 极小值 当03时,g (e 5)=e 5-3e 5-20-2>25-1-22=9>0. 又因为g (x )在(3,+∞)上单调递增, 因而g (x )在(3,+∞)上只有1个零点, 故g (x )仅有1个零点. 规律方法 利用导数确定函数零点或方程根个数的常用方法 (1)构建函数g (x )(要求g ′(x )易求,g ′(x )=0可解),转化确定g (x )的零点个数问题求解,利用导数研究该函数的单调性、极值,并确定定义区间端点值的符号(或变化趋势)等,画出g (x )的图象草图,数形结合求解函数零点的个数.

导数和函数零点问题精选文档

导数和函数零点问题精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

导数和函数零点 1、已知函数3()31,0f x x a x a =--≠ (1)求()f x 的单调区间; (2)若()f x 在1x =-处取得极值,直线y=m 与()y f x =的图象有三个不同的交 点, 求m 的取值范围。 2、设a 为实数,函数a x x x f ++-=3)(3 (1)求)(x f 的极值; (2)若方程0)(=x f 有3个实数根,求a 的取值范围; (3)若0)(=x f 恰有两个实数根,求a 的值。 3、已知函数)(ln 2)(2R a x ax x f ∈-= (1)讨论)(x f 的单调性; (2)是否存在a 的值,使得方程3)(=x f 有两个不等的实数根? 若存在,求出a 的取值范围;若不存在,说明理由。 4、已知函数a ax x a x x f ---+=232 131 )(,x R ∈,其中0>a 。 (1)求函数)(x f 的单调区间;

(2)若函数)(x f 在区间)0,2(-内恰有两个零点,求a 的取值范围; 5、已知函数)0()23()(23>+--++=a d x b a c bx ax x f 的图象如图所示. (1)求c ,d 的值; (2)若函数,01132)(=-+=y x x x f 处的切线方程在求函数)(x f 的解析式; (3)在(2)的条件下,函数m x x f y x f y ++==5)(31)('与的图象有三个不同的交 点, 求m 的取值范围; 6、已知定义域为R 的奇函数)(x f ,当0>x 时,)(1ln )(R a ax x x f ∈+-= (1)求函数)(x f 的解析式; (2)若函数)(x f y =在R 上恰有5个零点,求实数a 的取值范围。

2020高考专题3.5 导数与函数的零点(解析版)

第三篇导数及其应用 专题3.5导数与函数的零点 【考点聚焦突破】 考点一判断零点的个数 【例1】(2019·青岛期中)已知二次函数f(x)的最小值为-4,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R}. (1)求函数f(x)的解析式; (2)求函数g(x)=f(x) x-4ln x的零点个数. 【答案】见解析 【解析】(1)∵f(x)是二次函数,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R}, ∴设f(x)=a(x+1)(x-3)=ax2-2ax-3a,且a>0. ∴f(x)min=f(1)=-4a=-4,a=1. 故函数f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3. (2)由(1)知g(x)=x2-2x-3 x-4ln x=x-3 x-4ln x-2, ∴g(x)的定义域为(0,+∞),g′(x)=1+3 x2- 4 x= (x-1)(x-3) x2,令g′(x)=0,得x1 =1,x2=3. 当x变化时,g′(x),g(x)的取值变化情况如下表: X(0,1)1(1,3)3(3,+∞) g′(x)+0-0+ g(x)极大值极小值 当03时,g(e5)=e5-3 e5-20-2>2 5-1-22=9>0. 又因为g(x)在(3,+∞)上单调递增,因而g(x)在(3,+∞)上只有1个零点,

故g(x)仅有1个零点. 【规律方法】利用导数确定函数零点或方程根个数的常用方法 (1)构建函数g(x)(要求g′(x)易求,g′(x)=0可解),转化确定g(x)的零点个数问题求解,利用导数研究该函数的单调性、极值,并确定定义区间端点值的符号(或变化趋势)等,画出g(x)的图象草图,数形结合求解函数零点的个数. (2)利用零点存在性定理:先用该定理判断函数在某区间上有零点,然后利用导数研究函数的单调性、极值(最值)及区间端点值符号,进而判断函数在该区间上零点的个数. 【训练1】已知函数f(x)=e x-1,g(x)=x+x,其中e是自然对数的底数,e=2.71828…. (1)证明:函数h(x)=f(x)-g(x)在区间(1,2)上有零点; (2)求方程f(x)=g(x)的根的个数,并说明理由. 【答案】见解析 【解析】(1)证明由题意可得h(x)=f(x)-g(x)=e x-1-x-x, 所以h(1)=e-3<0,h(2)=e2-3-2>0, 所以h(1)h(2)<0, 所以函数h(x)在区间(1,2)上有零点. (2)解由(1)可知h(x)=f(x)-g(x)=e x-1-x-x. 由g(x)=x+x知x∈[0,+∞), 而h(0)=0,则x=0为h(x)的一个零点. 又h(x)在(1,2)内有零点, 因此h(x)在[0,+∞)上至少有两个零点. h′(x)=e x-1 2x-1 2 -1,记φ(x)=e x- 1 2 x-1 2 -1, 则φ′(x)=e x+1 4 x-3 2 . 当x∈(0,+∞)时,φ′(x)>0,因此φ(x)在(0,+∞)上单调递增,易知φ(x)在(0,+∞)内至多有一个零点, 即h(x)在[0,+∞)内至多有两个零点,

高考数学导数与函数零点问题教师版

导数与函数零点问题 函数零点问题是高考中的热点,内容主要包括函数零点个数的确定、根据函数零点个数求参数范围、隐零点问题及零点存在性赋值理论. 例题分类精讲 一、函数零点个数问题 用导数研究函数的零点,一方面用导数判断函数的单调性,借助零点存在性定理判断;另一方面,也可将零点问题转化为函数图象的交点问题,利用数形结合来解决.对于函数零点个数问题,可利用函数的值域或最值 结合函数的单调性、草图确定其中参数范围.从图象的最高点、最低点,分析函数的最值、极值;从图象的 对称性,分析函数的奇偶性;从图象的走向趋势,分析函数的单调性、周期性等.但需注意探求与论证之间区别,论证是充要关系,要充分利用零点存在定理及函数单调性严格说明函数零点个数. 【例1】若函数f(x)=x3-3x+a 有三个不同的零点,则实数 a 的取值范围是___ . 【答案】(-2,2) 【分析】客观题中函数零点个数问题,可借组图象求解,先根据导函数的符号确定原函数的单调性,由单调性作出函数图象,再确定零点个数. 【解析】由f(x)=x3-3x+a,得f′x)(=3x2-3,由f′(x)=3x2-3=0,得x=±1,f(x)极大值=f(-1)=2+a,f(x)极小值=f(1)=a-2,要使函数f(x)=x3-3x+a有三个不同的零点,则有2+a>0,a-2<0,即- 21; f ′x)(>0 时,0

导数在函数零点中的应用

方程根的个数 图像法 1. 已知函数?(x )=2 -x e x (1)求?(x )的单调区间 增),3(+∞减)3,2()2,( -∞ (2)判断关于x 的方程e x =k(x-2)(k ∈R)的解的情况 2已知定义在R 上的奇函数)(x f ,满足(4)()f x f x -=-,且在区间[0,2]上是增函数,若方程f(x)=m(m>0)在区间[]8,8-上有四个不同的根1234,,,x x x x ,则1234_________.x x x x +++= 利用单调性 1已知二次函数)(x f 的二次项系数为a ,且不等式)(x f >x 2的解集为(-1,3)。 (1)若方程a x f 7)(-=有两个相等的实数根,求)(x f 的解析式 34)(2++-=x x x f (2)若函数)()(x xf x g =在区间?? ? ??∞-3,a 内单调递减,求a 的取值范围 (]1,-∞- (3)当a =-1时,证明:方程12)(3 -=x x f 仅有一个实数根 2、已知a >0,l x n x ax x f ),1(112)(2+++-=是曲线)(x f y =在点))0(,0(f P 处的切线 (1)求l 的方程 1+-=x y (2)若切线l 与曲线)(x f y =有且只有一个公共点,求a 的值 2 1=a (3)证明:对任意的),(*N ∈=n n a 函数)(x f y =总有单调递减区间,并求出)(x f 的单调递减区 间的长度的取值范围(区间[]21,x x 的长度=12x x -) (] 2,1 分离参数求值域 1. 已知函数=)(x f log 4)()14(R x kx x ∈++是偶函数 (1)求k 的值 2 1-=k (2)若方程0)(=-m x f 有解,求m 的取值范围 m ≥ 21

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