(新高考)高考数学一轮复习小题多维练专题06《函数的应用》(解析版)
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这是一份(新高考)高考数学一轮复习小题多维练专题06《函数的应用》(解析版),共23页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题等内容,欢迎下载使用。
专题06 函数的应用
一、单选题
1.已知k∈R,函数f(x)=|x2﹣4|+x2+kx的定义域为R,若函数f(x)在区间(0,4)上有两个不同的零点,则k的取值范围是( )
A.﹣7<k<﹣2 B.k<﹣7或k>﹣2 C.﹣7<k<0 D.﹣2<k<0
【答案】A
【分析】令g(x)=|x2﹣4|+x2,h(x)=﹣kx,问题转化为g(x)与h(x)在(0,4)上有2个交点,分别求出KOP,KOQ,求出k的范围即可.
【解答】解:令g(x)=|x2﹣4|+x2,h(x)=﹣kx,
画出函数的图象,如图示:
,
∵函数f(x)在区间(0,4)上有两个不同的零点,
∴g(x)与h(x)在(0,4)上有2个交点,
由图可知P(2,4),Q(4,28),
故KOP=2,KOQ=7,
故2<﹣k<7,故﹣7<k<﹣2,
故选:A.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
2.已知f(x)=,则f(x)≥3的解集为( )
A.[2,+∞) B.(﹣∞,﹣2],∪[1,+∞)
C.(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞) D.(﹣∞,﹣2]∪[3,+∞)
【答案】C
【分析】利用不等式,通过x的范围结合分段函数,转化求解即可.
【解答】解:f(x)≥3的解集满足:当x≥2时,2ex﹣1+1≥3,解得x≥1,所以x≥2;
当x<2时,由,可得,解得x≤﹣2,
综上,不等式的解集为(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞).
故选:C.
【知识点】分段函数的应用
3.新冠病毒是一种传染性极强的病毒,在不采取保护措施的情况下,每天的累计感染人数是前一天的累计感染人数的1.2倍,某国在5月1日时确诊的累计新冠病毒感染总人数为200人,如果不采取任何措施,从( )天后该国总感染人数开始超过100万.(lg1.2=0.0790,lg5=0.6990)( )
A.43 B.45 C.47 D.49
【答案】C
【分析】由题意可得x天后总感染人数为200×1.2x,由200×1.2x>1000000求解x的范围得结论.
【解答】解:设y为x天后该国的总感染人数,
则y=200×1.2x,令200×1.2x>1000000,
两边取对数得:xlg1.2>lg5000,即xlg1.2>3+lg5,
解得x≥47.
故选:C.
【知识点】根据实际问题选择函数类型
4.已知f(x)=,则f(4)+f(﹣4)=( )
A.63 B.83 C.86 D.91
【答案】C
【分析】根据题意,由函数的解析式可得则f(﹣4)=f(5),f(4)=f(7),进而计算f(5)、f(7)的值,相加即可得答案.
【解答】解:根据题意,f(x)=,
当x<5时,f(x)=f(x=3),
则f(﹣4)=f(﹣1)=f(2)=f(5),f(4)=f(7),
当x≥5时,f(x)=2x﹣x2,则f(5)=25﹣52=7,f(7)=27﹣72=79,
故f(4)+f(﹣4)=86,
故选:C.
【知识点】函数的值、分段函数的应用
5.函数f(x)=,对∀x∈R,f(x)+1≥0,则a的取值范围为( )
A.(1,+∞) B.(﹣,+∞) C.(﹣∞,1] D.(﹣,1)
【答案】C
【分析】判断函数为偶函数,求出x≥0时的最小值,由最小值大于等于﹣1求解a的范围.
【解答】解:函数f(x)的定义域为R,且f(﹣x)=f(x),则函数为偶函数,
则问题只需考虑x≥0时即可.
当0≤x<2时,函数f(x)单调递增,f(x)的最小值为f(0)=﹣a;
当x≥2时,函数f(x)单调递增,f(x)的最小值为f(2)=0.
要使∀x∈R,f(x)+1≥0,则只需﹣a+1≥0即可,∴a≤1.
即a的取值范围为(﹣∞,1].
故选:C.
【知识点】分段函数的应用
6.已知函数f(x)=,若互不相等的实数x1,x2,x3满足f(x1)=f(x2)=f(x3),则()+()+()的取值范围是( )
A.(,) B.(1,4) C.(,4) D.(4,6)
【答案】A
【分析】由函数解析式作出图象,令f(x1)=f(x2)=f(x3)=t,t∈(0,),把()+()+() 转化为关于t的函数求解.
【解答】解:画出分段函数f(x)=的图象如图,
令互不相等的实数x1,x2,x3满足f(x1)=f(x2)=f(x3)=t,t∈(0,),
则x1∈,x2∈(0,1),x3∈(1,2),
则()+()+()=1+t+1﹣t+22t﹣2=2+22t﹣2,
又t∈(0,),
∴()+()+()∈(,).
故选:A.
【知识点】分段函数的应用
7.已知函数f(x)=2k(x﹣1)ex(k<1)的图象与函数g(x)=x2的图象有且仅有两个不同的公共点,则实数k的取值范围是( )
A.(﹣∞,0) B.(﹣1,0] C.(0,+∞) D.(0,1]
【答案】A
【分析】令F(x)=f(x)﹣g(x)(k<1),根据条件可知F(x)有两个不同的零点,然后分k<0,k=0和0<k<1三种情况,求出k的取值范围.
【解答】解:令F(x)=f(x)﹣g(x)(k<1),则F(x)=2k(x﹣1)ex﹣x2,
∵f(x)和g(x)图象有且仅有两个不同的公共点,∴F(x)有两个不同的零点,
又F′(x)=2kxex﹣2x=2x(kex﹣1),
当k<0时,F(x)在(﹣∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,且F(0)=﹣2k>0,
∴F(x)图象的左右两边向下无限延伸,故此时F(x)有两个零点,∴k<0,满足题意;
当k=0时,F(x)=﹣x2只有一个零点,不滿足题意;
当0<k<1时,>0在(上单调递增,且F(0)=﹣2k<0,
易知F(x)只有一个零点,不满足题意;
综上,k的取值范围是(﹣∞,0).
故选:A.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
8.以下函数在区间(0,)上必有零点的是( )
A.y=x B.y=3 C.y=ln(x+) D.y=2x+1
【答案】C
【分析】根据题意,依次分析选项中函数在区间(0,)上有没有零点,综合即可得答案.
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,y==,在区间(0,)有y>0恒成立,在区间(0,)上没有零点,不符合题意,
对于B,y==,在区间(0,)有y>0恒成立,在区间(0,)上没有零点,不符合题意,
对于C,y=ln(x+),当x=时,y=ln1=0,区间(0,)上有零点,符合题意,
对于D,y=2x+1,在区间(0,)有y>0恒成立,在区间(0,)上没有零点,不符合题意,
故选:C.
【知识点】函数的零点、函数零点的判定定理
9.已知a>0,函数f(x)=2eax﹣x,若函数F(x)=f(f(x))﹣x恰有两个零点,则实数a的取值范围是( )
A.[,) B.(0,] C.(0,) D.[,]
【答案】C
【分析】根据题意可得函数F(x)=2af(x)﹣2eax,问题可以转化为f(x)=x有两个解,即a=恰有两个解,记函数g(x)=,
对g(x)求导,分析单调性,值域,进而可得结论.
【解答】解:因为函数F(x)=f(f(x))﹣x=2af(x)﹣f(x)﹣x=2af(x)﹣2eax,
因此F(x)=0,即eaf(x)=eax,即af(x)=ax,又a>0,
所以函数F(x)恰有两个零点,即f(x)=x有两个解,
即eax=x恰有两个解,即a=恰有两个解,
记函数g(x)=,
则g′(x)=,
令g′(x)>0,解得0<x<e,
令g′(x)<0,解得x>e,
g(e)==,
所以g(x)在(0,e)上单调递增,值域为(﹣∞,),
在(e,+∞)上单调递减,值域为(0,),
所以a=恰有两个解,a∈(0,),
故选:C.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
10.已知函数下列关于函数y=f(f(x))﹣2的零点个数判断正确的是( )
A.当a>0时,至少有2个零点
B.当a>0时,至多有7个零点
C.当a<0时,至少有4个零点
D.当a<0时,至多有4个零点
【答案】B
【分析】画出f(x)的图象,再分a>0,a<0两种情况分析复合函数的零点个数即可.
【解答】解:对于y=x3﹣3x,x≤0,y′=3x2﹣3,令y′=0,可得x=±1,故y=x3﹣3x,x≤0在x=﹣1处取最大值2.
①当a>0时:
要取得最少的零点个数,则a>1,此时x+>2.(x>0)此时函数图象如图.
故y=f(f(x))﹣2=0有f(f(x))=2,故f(x)=﹣1,由图得y=f(f(x))﹣2零点个数为1.故A错误.
要取得最多的零点个数,则此时0<a<1,此时x+<2,(x>0).如图
故y=f(f(x))﹣2=0有f(f(x))=2,所以f1(x)=﹣1,f2(x)=t1,f3(x)=t2.
其中t2,t1<,∴f1(x)=﹣1有一根,f2(x)=t1最多2个根,f3(x)=t2.最多有4个根,一共最多有7个零点.故B正确.
②当a<0时,函数y=x+为增函数,画出图象有
令y=f(f(x))﹣2=0有f1(x)=﹣1,f2(x)=t,其中t+=2即t2﹣2t+a=0,
由图知t>0,故t=1+>2.故f1(x)=﹣1有2个零点,f2(x)=t有一个零点.故一共有3个零点.
所以C,D错误.
故选:B.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
11.已知函数f(x)=x2﹣2x﹣1,若函数g(x)=f(|ax﹣1|)+k|ax﹣1|+4k(其中a>1)有三个不同的零点,则实数k的取值范围为( )
A.(,] B.() C.(] D.()
【答案】C
【分析】通过设t=|ax﹣1|,t≥0,则函数g(x)=f(|ax﹣1|)+k|ax﹣1|+4k可换元为h(t)=t2+(k﹣2)t+4k﹣1,然后分类讨论函数零点的情况,从而得到实数k的取值范围.
【解答】解:令t=|ax﹣1|,t≥0,则函数g(x)=f(|ax﹣1|)+k|ax﹣1|+4k可换元为:
h(t)=t2+(k﹣2)t+4k﹣1.
若g(x)有三个不同的零点,则方程h(t)=0有两个不同的实数根t1,
t2,且解的情况有如下三种:
①t1∈(1,+∞),t2∈(0,1),此时,解得;
②t1=0,t2∈(0,1),此时由h(0)=0,求得k=,
∴h(t)=,即,不合题意;
③t1=1,t2∈(0,1),此时由h(1)=0,得k=,
∴h(t)=,解得,符合题意.
综上,实数k的取值范围为(].
故选:C.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
12.若函数f(x)=ae2x+(a﹣2)ex﹣x,a>0,若f(x)有两个零点,则a的取值范围为( )
A.(0,1) B.(0,1] C. D.
【答案】A
【分析】由于f(x)有两个零点,可得f(﹣lna)<0,令u(a)=1﹣+lna,u(1)=0.利用导数研究其单调性即可得出a的范围.又x→﹣∞时,f(x)→+∞;x→+∞时,f(x)→+∞.进而得出.
【解答】解:f′(x)=2ae2x+(a﹣2)ex﹣1=(2ex+1)(aex﹣1).
a≤0时,f′(x)<0,函数f(x)在R上单调递减,
此时函数f(x)最多有一个零点,不满足题意,舍去.
a>0时,f′(x)=2ae2x+(a﹣2)ex﹣1=(2ex+1)(aex﹣1).
令f′(x)=0,∴ex=,解得x=﹣lna.
∴x∈(﹣∞,﹣lna)时,f′(x)<0,∴函数f(x)在(﹣∞,﹣lna)上单调递减;
x∈(﹣lna,+∞)时,f′(x)>0,∴函数f(x)在(﹣lna,+∞)上单调递增.
∴x=﹣lna时,函数f(x)取得极小值,
∵f(x)有两个零点,∴f(﹣lna)=a×+(a﹣2)×+lna=1﹣+lna<0,
令u(a)=1﹣+lna,u(1)=0.
u′(a)=+>0,∴函数u(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴0<a<1.
又x→﹣∞时,f(x)→+∞;x→+∞时,f(x)→+∞.
∴满足函数f(x)有两个零点.
∴a的取值范围为(0,1),
故选:A.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
二、多选题
13.已知函数f(x)=2e﹣|x﹣1|,函数g(x)满足g(x)=﹣g(x+1),且当x∈[﹣1,1]时,g(x)=﹣x2+1,那么( )
A.f(x)在R上关于直线x=1对称
B.当x>0时,f(x)单调递减
C.当x∈[﹣2,4]时,h(x)=f(x)﹣g(x)有6个零点
D.当x∈[﹣2,4]时,h(x)=f(x)﹣g(x)所有零点的和为6
【答案】ACD
【分析】根据f(x),g(x)的解析式,结合选项,逐项判断可得答案;
【解答】解:由函数f(x)=2e﹣|x﹣1|,
对于A:由f(2﹣x)=2e﹣|2﹣x﹣1|=2e﹣|x﹣1|=f(x),可得f(x)在R上关于直线x=1对称,故A正确;
对于B:由f(x)=2e﹣|x﹣1|=,当x≤1时,函数f(x)是单调递增函数;当x>1时,函数f(x)是单调递减函数;故B错误;
对于C:g(x)=﹣g(x+1),可得g(x)是周期为2的函数,且当x∈[﹣1,1]时,g(x)=﹣x2+1,
作出函数f(x)图象与y=g(x)的图象,从图象可知有6个不同交点,故h(x)有6个零点,故C正确;
对于D:根据图象可得g(x)也关于直线x=1对称,所以6个零点两两关于直线x=1对称,可得6个零点的和为6,故D正确;
综上,可得答案为ACD.
故选:ACD.
【知识点】函数与方程的综合运用、函数的零点与方程根的关系
14.已知函数f(x)=,若方程f(x)=m有四个不同的实根x1,x2,x3,x4满足x1<x2<x3<x4,则下列说法正确的是( )
A.x1x2=1 B.+=1
C.x3+x4=12 D.x3x4∈(27,29)
【答案】BCD
【分析】作出函数f(x)的图象,可知|log2(x1﹣1)|=|log2(x2﹣1)|,x3,x4是方程的两根,由此即可判断出正确选项.
【解答】解:依题意,|log2(x1﹣1)|=|log2(x2﹣1)|且1<x1<2<x2<3,
∴log2(x1﹣1)+log2(x2﹣1)=0,即(x1﹣1)(x2﹣1)=1,
∴x1x2﹣x1﹣x2+1=1,
∴,即选项A错误,选项B正确;
易知,x3,x4是方程,即方程x2﹣12x+29﹣2m=0的两根,
∴x3+x4=12,x3x4=29﹣2m∈(27,29),即选项C,选项D均正确.
故选:BCD.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
15.已知函数f(x)=,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)存在两个不同的零点
B.函数f(x)既存在极大值又存在极小值
C.当﹣e<k<0时,方程f(x)=k有且只有两个实根
D.若x∈[t,+∞)时,f(x)max=,则t的最小值为2
【答案】ABC
【分析】作出函数f(x)=的图象即可得到结论.
【解答】解:,令f′(x)=0,解得x=﹣1或x=2,
当x<﹣1或x>2时,f′(x)<0,故函数f(x)在(﹣∞,﹣1),(2,+∞)上单调递减,当﹣1<x<2时,f′(x)>0,故函数在(﹣1,2)上单调递增,
且函数f(x)有极小值f(﹣1)=﹣e,有极大值,当x→﹣∞时,f(x)→+∞,当x→+∞时,f(x)→0,
故作函数草图如下,
由图可知,选项ABC正确,选项D错误.
故选:ABC.
【知识点】函数与方程的综合运用
16.已知函数,若关于x的方程f(f(x))=0有8个不同的实根,则a的值可能为( )
A.﹣6 B.8 C.9 D.12
【答案】CD
【分析】结合题意可先对a进行分类:分a≤0及a>0两种情况,结合函数的零点性质分别进行求解.
【解答】解:由题意可得a≤0时,显然不成立;
当a>0时,令f(x)=t,
则由f(t)=0得,t1=﹣2a,t2=0,t3=a,
又方程f(f(x))=0有8个不同的实根,
由题意结合可得,即,解得a>8,
故选:CD.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
三、填空题
17.某校的“希望工程”募捐小组在假期中进行了一次募捐活动.他们第一天得到15元,从第二天起,每一天收到的捐款数都比前一天多10元.要募捐到不少于1100元,这次募捐活动至少需要 天.(结果取整)
【答案】14
【分析】由题意可知,捐款数构成一个以15为首项,以10为公差的等差数列,利用等差数列的前n项和公式可得n2+2n﹣220≥0,即可求出n的最小值.
【解答】解:由题意可知,捐款数构成一个以15为首项,以10为公差的等差数列,
设要募捐到不少于1100元,这次募捐活动至少需要n天,
则,
整理得:n2+2n﹣220≥0,
又∵n为正整数,
∴当n=13时,132+2×13﹣220=﹣25<0;当n=14时,142+2×14﹣220=4>0,
∴n的最小值为14,
即这次募捐活动至少需要14天.
故答案为:14.
【知识点】根据实际问题选择函数类型
18.对于定义域为D的函数f(x),若存在x1,x2∈D且x1≠x2,使得f(x12)=f(x22)=2f(x1+x2),则称函数f(x)具有性质M,若函数g(x)=|log2x﹣1|,具x∈(0,a]有性质M,则实数a的最小值为 .
【分析】设x1<x2,由f(x12)=f(x22),可得,结合可得,进而求得x1,x2,由此得解.
【解答】解:设x1<x2,由f(x12)=f(x22)得,,
则,故,
∴,
又,
∴,
∵,∴,
则,∴,
∴,故,
∴,则实数a的最小值为.
故答案为:.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
19.已知x1=,x2=是函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<)相邻的两个零点,则φ= ;若函数g(x)=|f(x)﹣|在[﹣,m]上的最大值为1,则m的取值范围是 .
【分析】利用三角函数的性质得到ω=2,再根据已知零点得到φ=,然后根据三角函数的性质得到关于m的不等式,即可得解.
【解答】解:设函数f(x)的最小正周期为T,由题意可得=﹣,则T=π,
所以=π,所以ω=2,
则f(x)=sin(2x+φ),
由题意知2×+φ=kπ,k∈Z,即φ=kπ﹣,k∈Z,
又0<φ<,
所以φ=,
所以f(x)=sin(2x+),
因为函数g(x)在[﹣,m]上的最大值为1,且当x∈[﹣,m]上的最大值为1,
当x∈[﹣,m]时,﹣≤2x+≤2m+,
所以﹣<2m+≤,
所以﹣<m≤.
故答案为:,(﹣,].
【知识点】函数的零点与方程根的关系
20.已知y=f(x)是奇函数,定义域为[﹣1,1],当x>0时,f(x)=|﹣xα|﹣1(α>0,α∈Q),当函数g(x)=f(x)﹣t有3个零点时,则实数t的取值范围是 .
【分析】根据题意及函数图象的变换法则,作出函数f(x)的图象,由图象观察即可得解.
【解答】解:当x∈(0,1]时,易知函数单调递减,且x→0时,y→2,x=1时,,其大致图象如下,
∴f(x)=|﹣xα|﹣1在(0,1]的大致图象如下,
又函数f(x)是定义在[﹣1,1]上的奇函数,故函数f(x)的图象如下,
要使函数g(x)=f(x)﹣t有3个零点,只需函数y=f(x)的图象与直线y=t有且仅有3个交点,
由图象可知,.
故答案为:.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
21.方程1+log2x=log2(x2﹣3)的解为 .
【答案】x=3
【分析】问题转化为,求出x的值即可.
【解答】解:∵1+log2x=log2(x2﹣3),
∴log2(2x)=log2(x2﹣3),故2x=x2﹣3,
故,解得:x=3,
故答案为:x=3.
【知识点】函数的零点
22.若f(x)=|x+1|+|x+2|+…+|x+2020|+|x﹣1|+|x﹣2|+…+|x﹣2020|,x∈R,且f(a2﹣3a+2)=f(a﹣1),则满足条件的所有整数a的和是 .
【答案】6
【分析】通过函数的奇偶性,即可得到关系式,然后求出a的值.
【解答】解:f(x)=|x+1|+|x+2|+…+|x+2020|+|x﹣1|+|x﹣2|+…+|x﹣2020|,
则f(﹣x)=|x﹣1|+|x﹣2|+…+|x﹣2020|+|x+1|+|x+2|+…+|x+2020|,
可得f(﹣x)=f(x),∴函数是偶函数,
若f(a2﹣3a+2)=f(a﹣1)则a2﹣3a+2=a﹣1①或a2﹣3a+2=﹣(a﹣1)②
由①,得a2﹣3a+2=(a﹣1)(a﹣2)=a﹣1,
即(a﹣1)(a﹣3)=0,解得a=1或a=3;
由②,得a2﹣3a+2=(a﹣1)(a﹣2)=﹣(a﹣1),
即(a﹣1)(a﹣1)=0,解得a=1;
∴a=1或a=3,又f(0)=f(1)=f(﹣1),
∴当a=2时,也满足要求,
∴a的值有3个,可得1+2+3=6.
故答案为:6.
【知识点】函数与方程的综合运用
23.已知函数y=4sin(2x+)﹣h,x∈[0,]的图象有三个零点,其零点分别为x1,x2,x3,若x1<x2<x3,则x1+2x2+x3的值为 .
【分析】求出函数y=4sin(2x+),x∈[0,]的对称轴,可得x1+x2与x2+x3的值,则答案可求.
【解答】解:函数y=4sin(2x+)﹣h,x∈[0,]的图象有三个零点,
即函数y=4sin(2x+),x∈[0,]与y=h的图象有三个交点,
则其交点的横坐标分别为x1,x2,x3,
对于函数y=4sin(2x+),x∈[0,],
由2x+(k∈Z),可得x=与x=为其对称轴,
且当x=与x=时,y=4sin(2x+)分别求得最大值与最小值,
由函数的对称性可得,,,
∴x1+2x2+x3=.
故答案为:.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
24.设函数f(x)=|x﹣a|﹣+a,若关于x的方程f(x)=1有且仅有两个不同的实数根,则实数a的取值构成的集合为 .
【分析】由题意,转化为两个函数问题,即设,作出图,即可求解实数a的取值构成的集合.
【解答】解:由方程f(x)=1,得有两个不同的解,
令,
则h(x)=|x﹣a|+a的顶点(a,a)在y=x上,
而y=x与的交点坐标为(2,2),(﹣1,﹣1),
联立得x2+(1﹣2a)x+2=0,
由△=(1﹣2a)2﹣8=0,解得或,
作出图象,数形结合,要使得有两个不同的解,
则实数a的取值范围是或或2.
故答案为.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
25.已知函数f(x)=,g(x)=x2+ax﹣3,若方程f(x)﹣g(x)=0有且仅有一个实数根,则a的最大值是 .
【答案】3
【分析】依题意,函数y=f(x)的图象与函数y=g(x)的图象有且仅有一个交点,作出函数f(x)的图象,结合题意及二次函数的性质可得0<g(1)≤1即可,进而得解.
【解答】解:方程f(x)﹣g(x)=0有且仅有一个实数根,
等价于函数y=f(x)的图象与函数y=g(x)的图象有且仅有一个交点,
∵g(1)=1+a﹣3=a﹣2,函数g(x)恒过点(0,﹣3),且开口向上,
∴只需0<a﹣2≤1即可,解得2<a≤3,
∴a的最大值为3.
故答案为:3
【知识点】函数的零点与方程根的关系
26.已知函数f(x)=|x2+mx+|(x∈R),且y=f(x)在x∈[0,2]上的最大值为,若函数g(x)=f(x)﹣ax2有四个不同的零点,则实数a的取值范围为 .
【答案】(0,1)
【分析】根据二次函数的性质,判断的对称轴,求出m=﹣2,利用两个抛物线相切求出a的极限值,利用数形结合进行求解即可.
【解答】解:设g(x)=x2+mx+,
则g(0)=,函数的对称轴为x=﹣,\
若﹣≤0,则函数g(x)在[0,2]上是增函数,y=f(x)在x∈[0,2]上的最大值为g(2)>,不满足条件.
则必有﹣>0,即m<0,
由g(x)=x2+mx+=得x2+mx=0,得x=0或x=﹣m,
若y=f(x)在x∈[0,2]上的最大值为,
则﹣m≥2,即m≤﹣2,
同时|g(﹣)|=|﹣+|=|﹣+|≤,
即﹣≤﹣≤,
即0≤≤1,即m2≤4,
得﹣2≤m≤2,
∵m≤﹣2,∴m=﹣2,
即f(x)=|x2﹣2x+|,对称轴x=1,
由g(x)=f(x)﹣ax2有四个不同的零点,
得g(x)=f(x)﹣ax2=0,即f(x)=ax2有四个不同的根,
即f(x)与y=ax2的图象有四个不同的交点,
作出两个函数的图象如图:
当a≤0时,不满足条件.
当a>0时,要使两个函数有四个交点,
当ax2=﹣(x2﹣2x+)在(0,1)相切时,
得(a+1)x2+2x+=0,
则判别式△=4﹣4×(a+1)=0,
得4﹣2a﹣2=0得2a=2,a=1,
要使使两个函数有四个交点,
则0<a<1,
即实数a的取值范围是(0,1).
【知识点】函数零点的判定定理
27.已知f(x)=|x•ex|,g(x)=f2(x)+tf(x)(t∈R)若满足g(x)=﹣1的x有四个,则t的取值范围为 .
【分析】g(x)=﹣1的x有四个,等价于方程f2(x)+tf(x)+1=0有4个根,设h(x)=x•ex,利用导数得到函数h(x)的单调性和极值,画出函数h(x)的大致图象,再利用函数图象的变换得到函数f(x)的大致图象,要使方程f2(x)+tf(x)+1=0有4个根,则方程m2+tm+1=0应有两个不等的实根,且一个根在(0,)内,一个根在(,+∞)内,设φ(m)=m2+tm+1,再利用二次函数根的分布列出不等式,即可解出t的取值范围.
【解答】解:∵g(x)=﹣1的x有四个,
∴方程f2(x)+tf(x)+1=0有4个根,
设h(x)=x•ex,则h'(x)=ex+xex=ex(x+1),
令h'(x)=0,得x=﹣1,
∴当x∈(﹣∞,﹣1)时,h'(x)<0,函数h(x)单调递减;
当x∈(﹣1,+∞)时,h'(x)>0,函数h(x)单调递增,
∴h(x)min=h(﹣1)=﹣,
画出函数h(x)=x•ex的大致图象,如图所示:,
∵f(x)=|x•ex|,
∴保留函数h(x)的x轴上方的图象,把x轴下方的图象关于x轴翻折到x轴上方,
即可得到函数f(x)=|x•ex|的图象,如图所示:,
令m=f(x),则m2+tm+1=0,
所以要使方程f2(x)+tf(x)+1=0有4个根,
则方程m2+tm+1=0应有两个不等的实根,且一个根在(0,)内,一个根在(,+∞)内,
设φ(m)=m2+tm+1,因为φ(0)=1>0,则只需φ()<0,即,
解得:t<﹣,
故答案为:(﹣∞,﹣).
【知识点】函数的零点与方程根的关系
28.已知函数f(x)=a,g(x)=若关于x的方程f(x)=g(x)有3个不同的实数根,则实数a的取值集合为 .
【分析】由 , 根据关于 x 的方程 f(x)=g(x) 有 3 个不同的实数根,所以方程 f(x)=g(x) 在 (﹣∞,0)有 1 个根,在 (0,+∞) 有 2 个根或者方程 f(x)=g(x) 在 (﹣∞,0)有 2 个根,在 (0,+∞) 有 1 个根,利用判别式法和导数法求解.
【解答】解:,
①当a≤0,由图象可知显然不满足题意,
②当a>0时,
当 x≤0 时,若方程 f(x)=g(x) 有 1 个实数根,
联立得 , 即 16y2﹣16a2y﹣a2=0,
则△=(﹣16a2)2﹣4×16×(﹣a2)=0,
解得:,
此时 ,
令,
,
当 0<x<16 时,h′(x)<0,当 x>16 时,h′(x)>0,
所以 x=16 时,函数 h(x) 取得极小值:,
又 ,
所以当 时,
方程 f(x)=g(x) 在 (﹣∞,0)有 1 个根,在 (0,+∞) 有 2 个根,符合题意.
当 x≤0 时,若方程 f(x)=g(x) 有 2 个实数根,
则△=(﹣16a2)2﹣4×16×(﹣a2)>0,解得:,
此时则需方程 f(x)=g(x) 在 (0,+∞) 有 1 个根,
令 ,
所以 ,
当 时,h′(x)<0,当 时,h′(x)>0,
所以 时,函数 h(x) 取得极小值:,
令 ,
则 ,
解得 ,
所以 ,符合题意.
综上:若关于 x 的方程 f(x)=g(x) 有 3 个不同的实数根,则实数a的取值集合为.
故答案为:.
【知识点】函数的零点与方程根的关系
29.已知函数f(x)=若关于x的方程[f(x)]2﹣2mf(x)+m+2=0有6个不同实根,则m的取值范围是 .
【答案】(2,+∞)
【分析】先作出函数f(x)的图象,结合图象可把问题转化为t2﹣2mt+m+2=0有两个不同实根t1,t2,且或0<t1<2<t2或t1=0,t2=2,然后结合二次函数的实根分布即可求解.
【解答】解:先作出f(x)的图象如图所示,
令f(x)=t,若关于x的方程[f(x)]2﹣2mf(x)+m+2=0有6个不同实根,则t2﹣2mt+m+2=0有两个不同实根t1,t2,设t1<t2
则或0<t1<2<t2或t1=0,t2=2,
令t2﹣2mt+m+2=g(t),
当时,则,此时m不存在,
或当0<t1<2<t2时,,解可得,m>2,
当t1=0,t2=2时,m不存在,
综上,m>2
故答案为:(2,+∞)
【知识点】函数的零点与方程根的关系
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