高中数学人教A版 (2019)必修 第一册函数的零点与方程的解课时练习

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“任意性问题”与“存在性问题”是一类形同质异的问题，同时也是各类考试的高频考点，求解这两类问题的策略是转化为等价问题，恒成立问题与能成立问题，而后进行求解.
“任意性问题”与“存在性问题”的求解策略：
任意性问题转化为恒成立问题
存在性问题转化为有解问题
等式问题转化为值域关系问题
4.不等式问题转化为最值关系问题
对于一个不等式一定要看清楚是对“”恒成立，还是对“”使之成立，同时还要看清楚不等式两边中同一个变量，还是两个独立的变量，然后再根据不同的情况采取不同的等价条件.
1、单函数恒成立、能成立、恰成立问题的求解
恒成立问题的转化：恒成立；恒成立
能成立问题的转化：能成立；能成立·
3.恰成立问题的转化：在M上恰成立的解集为
另一转化方法：若，在D上恰成立，等价于在D上的最小值，若,在D上恰成立，则等价于在D上的最大值.
注：含参不等式恒成立问题一般较为复杂.仅运用不等式的性质，往往很难找到使不等式恒成立的条件，使问题顺利得解.这就需要采用不同思路，如函数性质、变换主元、分离参数、分类讨论、数形结合等来解题.
1、函数性质法
（1）一次函数——单调性法
给定一次函数,若在内恒有,则根据函数的图像可得上述结论等价于（1）或（2）可合并定成
同理,若在内恒有,则有
（2）二次函数——利用判别式
①一元二次不等式在R上的恒成立问题
设
上恒成立；（2）上恒成立．
②一元二次不等式在给定区间上的恒成立或有解问题
二次函数在区间D上大于(小于）零恒成立，讨论的标准是二次函数的图象的对称轴与区间D的相对位置，一般分对称轴在区间左侧、内部、右侧进行讨论。
“同号要分类，异号看端点”
设
（1）当时，上恒成立
上恒成立
（2）当时，上恒成立
上恒成立
（3）其它函数：
恒成立（注：若的最小值不存在,则恒成立的下界大于0）；恒成立（注：若的最大值不存在,则恒成立的上界小于0）．
2、分离参数法——极端化原则
分离参数法是解答含参不等式恒成立问题的重要方法.运用分离参数法求解不等式恒成立问题，需先将不等式进行变形，使参数分离，得到形如的式子，只要使，就能确保不等式恒成立.在求的最值时，往往可根据导数的性质、函数的单调性，或利用基本不等式.
3、主参换位——反客为主法
某些含参不等式恒成立问题,在分离参数会遇到讨论的麻烦或者即使能容易分离出参数与变量,但函数的最值却难以求出时,可考虑变换思维角度“反客为主”,即把习惯上的主元变与参数变量的“地位”交换一下,变个视角重新审查恒成立问题,往往可避免不必要的分类讨论或使问题降次、简化,起到“山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村”的出奇制胜的效果．运用变更主元法解答含参不等式恒成立问题，需先找出所要求证不等式中的变量与参数，然后将两者进行互换，得到新不等式，根据新主元的取值或者限制条件，列出满足题意的不等式或不等式组，从而解题.
4、分类讨论法
含参不等式恒成立问题中参数的取值往往不确定，因而在求解含参不等式恒成立问题时，需灵活运用分类讨论法，对参数或某些变量进行分类讨论，从而求得问题的答案.而确定分类讨论的标准是解题的关键，可根据一元二次方程的判别式大于、等于、小于0进行分类讨论；也可根据二次函数的二次项系数大于、小于0进行分类讨论；还可根据导函数值大于、等于、小于0进行分类讨论.
5、数形结合——直观求解法
若所给不等式进行合理的变形化为（或）后,能非常容易地画出不等号两边函数的图像,则可以通过画图直接判断得出结果．尤其对于选择题、填空题这种方法更显方便、快捷．
2、单变量双函数“任意性问题”与“存在性问题”的求解策略
（1）若不等式在区间D上恒成立，则等价于在区间D上函数的图象在函数图象上方；即有
（2）若不等式在区间D上恒成立，则等价于在区间D上函数的图象在函数图象下方.
2.（1）对，使得不等式成立，则问题等价于.
（2）若，使得不等式成立，则问题等价于
3、双变量双函数“任意性问题”与“存在性问题”的求解策略
一般地，已知函数，
1、不等关系
（1）若，，总有成立，故；
（2）若，，有成立，故；
（3）若，，有成立，故；
（4）若，，有成立，故．
2、相等关系
记的值域为A, 的值域为B,
（1）若，，有成立，则有；
（2）若，，有成立，则有；
（3）若，，有成立，故；
考点一 单变量不等式恒成立问题
函数性质法
1．不等式的解集为，则实数的取值范围是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解题思路】由题意列不等式组求解
【解题过程】当即时，恒成立，满足题意，
当时，由题意得，解得，
综上，的取值范围是，故选：B
2．若关于x的一元二次不等式对于一切实数x都成立，则实数k的取值范围为__________.
【答案】
【解题思路】由判别式小于0可得．
【解题过程】由题意，．故答案为：．
3．已知函数满足，若在区间上恒成立，则实数的取值范围是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解题思路】首先判断函数的单调性，依题意恒成立，再根据对数函数的性质得到不等式组，解得即可.
【解题过程】解：因为且，又单调递减，在定义域上单调递增，
所以在定义域上单调递减，因为在区间上恒成立，所以恒成立，所以，解得，即；故选：C
4．已知定义在上的函数是奇函数．
(1)求实数的值；
(2)若对任意的，不等式恒成立，求实数的取值范围．
【答案】(1)；(2)
【解题思路】（1）根据奇函数的性质得到，即可取出，再代入检验即可；
（2）首先判断函数的单调性，依题意可得恒成立，则，即可求出参数的取值范围；
(1)解： 函数是定义域上的奇函数，
，即，解得．
此时，则，符合题意；
(2)解：因为，且在定义域上单调递增，在定义域上单调递减，
所以在定义域上单调递增，则不等式恒成立，
即恒成立，即恒成立，即恒成立，
所以，解得，即；
分离参数法
5．对任意的，恒成立，则的取值范围为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【解题思路】采用分离变量的方式，结合基本不等式可求得，进而得到所求范围.
【解题过程】当时，由得：，（当且仅当，即时取等号），，解得：，即的取值范围为.故选：D.
6．已知对恒成立，则实数的取值范围___________.
【答案】
【解题思路】将不等式分离参数，换元构造函数，利用单调性求得最小值，可得结论.
【解题过程】因为对恒成立，即在时恒成立，令，则代换为，令，由对勾函数可知，在上单增，所以，所以.故答案为：
7．已知函数为奇函数．
(1)求实数的值；
(2)若对任意的，有恒成立，求实数的取值范围．
【答案】(1)(2)
【解题思路】（1）根据奇函数的性质可求得b的值，验证符合题意，即可得答案;
（2）求得，确定其为增函数，且，从而将恒成立，转化为在上恒成立，构造函数，求得其最值，即可得答案.
（1）∵函数的定义域为，且为奇函数，∴，解得,
经验证：为奇函数，符合题意，故；
（2）∵，∴在上单调递增，且．
∵，则，
又函数在上单调递增，则在上恒成立，
∴在上恒成立，设，
令，则，函数在上递减，在上递增，
当时， ，当时， ，故，则 ，
∴实数的取值范围为．
8．已知函数，．
(1)若对于任意的，恒成立，求实数k的取值范围；
(2)若，且的最小值为，求实数k的值．
【答案】(1)，(2)
【解题思路】（1）问题转化为对于任意的，恒成立，然后利用基本不等式求出的最大值即可得答案，
（2）化简变形函数得，令，则，然后分，和求其最小值，从而可求出实数k的值．
（1）由，得恒成立，所以对于任意的，恒成立，
因为，当且仅当，即时取等号，所以，
即实数k的取值范围为
（2），
令，当且仅当，即时取等号，则，
当时，为减函数，则无最小值，舍去，
当时，最小值不是，舍去，
当时，为增函数，则，最小值为，解得，
综上，
9．已知对任意恒成立，则实数的取值范围为_________.
【答案】
【解题思路】对任意恒成立，利用参变分离，可等价为对任意恒成立，即，然后利用复合函数值域的求法，求出的最小值，从而求出的取值范围.
【解题过程】依题意，对任意恒成立，可等价为
对任意恒成立，即，
令，，，
，解得，实数的取值范围为.故答案为：.
10．若，不等式恒成立，则实数的取值范围为___________.
【答案】
【解题思路】分离参数，将恒成立问题转化为函数最值问题，根据单调性可得.
【解题过程】因为，不等式恒成立，所以对恒成立.记，，只需.因为在上单调递减，在上单调递减，所以在上单调递减，所以，所以.故答案为：
11．已知函数.
(1)当时，求的定义域；
(2)若对任意的恒成立，求的取值范围.
【答案】(1)(2)
【解题思路】（1）根据对数函数、指数函数的性质计算可得；
（2）依题意可得对任意的恒成立，参变分离可得对任意的恒成立，再根据指数函数的性质计算可得；
（1）解：当时，令，
即，即，解得，所以的定义域为.
（2）解：由对任意的恒成立，所以对任意的恒成立，
即对任意的恒成立，因为是单调递减函数，是单调递减函数，
所以在上单调递减，所以，所以在上单调递减，所以，所以，即的取值范围为.
主参换位法
12．已知，不等式恒成立，则的取值范围为___________.
【答案】
【解题思路】设，即当时，，则满足
解不等式组可得x的取值范围．
【解题过程】，不等式恒成立
即，不等式恒成立
设，即当时，
所以 ，即，解得或
故答案为：
13．若对于满足的一切实数t，不等式恒成立，则x的取值范围为______.
【答案】
【解题思路】不等式可化为，求出不等式的解集，再求出函数的最值，即可确定x的取值范围.
【解题过程】不等式可化为
∵，∴∴或
∵在时，最大值为9；在时，最小值为，∴或
故答案为：
14．若存在，使得不等式成立，则实数 x的取值范围为_________．
【答案】或
【解题思路】令，由题意得f(1)＞0，或f(3)＞0，由此求出实数 x的取值范围．
【解题过程】令，是关于a的一次函数，由题意得，
①或 ②,
解①可得 或 ． 解②可得 或．∴实数x的取值范围为或．
故答案为：或．
15．已知时，不等式恒成立，则x的取值范围为__________．
【答案】
【解题思路】由题意构造函数关于a的函数，则可得，从而可求出x的取值范围.
【解题过程】由题意，因为当，不等式恒成立，
可转化为关于a的函数，则对任意恒成立，
则满足，解得，即x的取值范围为．故答案为：
分类讨论法
16．已知f(x)＝x2－2ax＋2(a∈R)，当x∈[－1，＋∞)时，恒成立，则a的取值范围是_________．
【答案】.
【解题思路】g(x)＝x2－2ax＋2－a，根据对称轴与定义区间位置关系分类讨论：当时， ；当时， ；解不等式，再求并集得a的取值范围．
【解题过程】解：法一：f(x)＝(x－a)2＋2－a2，此二次函数图象的对称轴为x＝a.
①当a∈(－∞，－1)时，f(x)在[－1，＋∞)上单调递增，f(x)min＝f(－1)＝2a＋3.
要使f(x)≥a恒成立，只需f(x)min≥a，即2a＋3≥a，解得－3≤a＜－1；
②当a∈[－1，＋∞，)时，f(x)min＝f(a)＝2－a2，由2－a2≥a，解得－1≤a≤1.
综上所述，所求a的取值范围为－3≤a≤1.
法二：令g(x)＝x2－2ax＋2－a，由已知，得x2－2ax＋2－a≥0在[－1，＋∞)上恒成立，
即Δ＝4a2－4(2－a)≤0或解得－3≤a≤1.
17．设关于x的二次函数．
(1)若，解不等式；
(2)若不等式在上恒成立，求实数m的取值范围．
【答案】(1)；(2).
【解题思路】（1）由题设有，解一元二次不等式求解集即可.
（2）由题意在上恒成立，令并讨论m范围，结合二次函数的性质求参数范围.
【解题过程】（1）由题设，等价于，即，解得，
所以该不等式解集为.
（2）由题设，在上恒成立．
令，则对称轴 且，
①当时，开口向下且，要使对恒成立，
所以，解得，则．
②当时，开口向上，只需，即.
综上，．
数形结合法
18．已知函数f（x）=x2﹣ax（a＞0且a≠1），当x∈（﹣1，1）时，恒成立，则实数a的取值范围是__．
【答案】
【解题过程】“当x∈（﹣1，1）时，恒成立”等价于“当x∈（﹣1，1）时，恒成立”．
设，，则在区间（﹣1，1）上，函数的图象在函数图象的上方．
在坐标系内画出函数的图象，
由图象知，当时，需满足，即，解得；当时，需满足，即，解得．综上可得实数的取值范围为．答案：．
19．设函数的定义域为R，满足，且当时，.若对任意，都有，则m的最大值是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解题思路】分别求得，，，，，，，时，的最小值，作出的简图，因为，解不等式可得所求范围．
【解题过程】解：因为，所以，
当时，的最小值为；当时，，，
由知，，所以此时，其最小值为；
同理，当，时，，其最小值为；
当，时，的最小值为；作出如简图，
因为，要使，则有．解得或，
要使对任意，都有，则实数的取值范围是．故选：A．
20．已知．
(1)若时，，求实数k的取值范围；
(2)设若方程有三个不同的实数解，求实数k的取值范围．
【答案】(1)；(2)[，＋∞）
【解题思路】（1）将含参不等式，进行参变分离，转换为二次函数求最值即可求函数最值，得k的取值范围；
（2）将原方程转换为，利用整体换元，结合二次函数的实根分布即可求解.
【解题过程】(1)解： 即，
令，记．∴，∴即k的取值范围是．
(2)解：由得，
即，且，
令，则方程化为．
又方程有三个不同的实数解，由的图象可知，
有两个根，且或．
记，则 或，解得或
综上所述，k的取值范围是[，＋∞）．
考点二 单变量不等式能成立问题
21．已知函数在上的最大值为3，最小值为．
(1)求的解析式；
(2)若，使得，求实数m的取值范围．
【答案】(1)(2)
【解题思路】（1）根据的最值列方程组，解方程组求得，进而求得.
（2）利用分离常数法，结合基本不等式求得的取值范围.
【解题过程】（1）的开口向上，对称轴为，所以在区间上有：，
即，所以.
（2）依题意，使得，
即，由于，，当且仅当时等号成立.所以.
22．若关于x的不等式在上有实数解，则a的取值范围是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解题思路】根据题意转化为不等式在上有实数解，结合函数的单调性，求得，即可求解.
【解题过程】由不等式在上有实数解，等价于不等式在上有实数解，
因为函数在上单调递减，在单调递增，又由，
所以，所以，即实数的取值范围是.故选：A.
23．若两个正实数满足，且不等式有解，则实数的取值范围是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解题思路】根据题意，结合基本不等式求得的最小值为，把不等式有解，转化为，即可求得实数的取值范围.
【解题过程】由题意，正实数满足，则，
当且仅当时，即时，等号成立，即的最小值为，又由不等式有解，可得，即，解得或，即实数的取值范围为.
故选：C.
24．已知函数的图象经过定点，若为正整数，那么使得不等式在区间上有解的的最大值是__________.
【答案】
【解题思路】由可得出，由已知不等式结合参变量分离法可得出，令，求出函数在上的最大值，即可得出实数的取值范围，即可得解.
【解题过程】由已知可得，则，解得，故，
由得，因为，则，可得，
令，，则函数在上单调递减，所以，，.
因此，正整数的最大值为.故答案为：.
25．已知函数.
(1)设，求函数的值域；
(2)若不等式在区间有解，求实数的取值范围.
【答案】(1)(2)
【解题思路】（1）根据题意可得，，则等价于，即可求出值域．
（2）根据题意可得在恒成立，则，由对数函数的单调性可得在区间有解，即在区间有解；利用分离参数法，可得在区间有解，再令，则，根据单调性即可求出结果.
【解题过程】（1）解：
令，则等价于，
因为所以当时，所以的值域为；
（2）解：首先考虑定义域：在区间恒成立，得
由于在上是单调递增的，所以在区间有解.
即等价于在区间有解，即在区间有解
而，所以在区间有解，因为，令，
设，函数在区间上单调递增
所以在区间有解等价于，即
综上实数的取值范围为
考点三 双变量不等式成立问题
26．已知，若对任意，，使得，则实数m的取值范围是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】易知在上单调递增，，在上单调递减，，对任意，，使得，则所以，即.故选：C.
27．已知函数，且对任意的实数x，恒成立，函数，若对，，使，则正实数m的取值范围是（ ）
A．B． C．D．
【答案】B
【解题思路】先根据对称性求得，然后求得和在区间上的值域，再结合包含关系来求得的取值范围.
【解题过程】由于，所以关于直线对称，
所以，即，解得，
所以
.
当时，，，令，则在区间上递减，
，所以，所以当时，.
依题意，，当时，，函数在上递减，在上递增，
，所以在区间上，，所以在区间上，.
由于对，，使，所以.故选：B
28．已知函数 ，若对任意 ，总存在 ，使得不等 式 都恒成立，则实数 的取值范围为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【解题思路】探讨函数性质，求出最大值，再借助关于a的函数单调性列式计算作答.
【解题过程】依题意， ，则是上的奇函数，当时，，
在上单调递增，在上单调递减，则，由奇函数性质知，函数 在上的最大值是，依题意，存在 ，，令，显然是一次型函数，
因此，或，解得或，所以实数 的取值范围为.故选：D
29．已知函数，，对于任意，存在有，则实数的取值范围是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解题思路】使，据此求解即可.
【解题过程】对于任意，存在有等价于.
由，函数单调递增，可得，，对称轴为，时，，，解得.故选：B
30．已知函数，若，使得，则实数a的取值范围是___________.
【答案】
【解题思路】将“对，使得，”转化为，再根据二次函数的性质和指数函数的单调性求得最值代入即可解得结果.
【解题过程】当时，，∴当时，，
当时，为增函数，所以时，取得最大值，
∵对，使得，∴，∴，解得.
故答案为：.
31．已知函数是定义在上的奇函数，且.
(1)求，的值；
(2)判断在上的单调性，并用定义证明；
(3)设，若对任意的，总存在，使得成立，求实数的取值范围.
【答案】(1)，(2)在，上单调递增，证明见解析(3)
【解题思路】（1）利用奇函数的性质，结合（1），求解方程组，得到，的值，检验即可；
（2）利用函数单调性的定义判断并证明即可；
（3）将问题转化为，利用的单调性求出，分，和三种情况，利用的单调性求出，即可得到答案.
【解题过程】（1）因为函数是定义在，上的奇函数，且（1），
则，解得，，所以函数，经检验，函数为奇函数，所以，；
（2）在，上单调递增.证明如下：设，
则，其中，，
所以，即，故函数在，上单调递增；
（3）因为对任意的，，总存在，，使得成立，所以，
因为在，上单调递增，所以，
当时，；所以恒成立，符合题意；
当时，在，上单调递增，则（1），
所以，解得；
当时，函数在，上单调递减，则，
所以，解得.
综上所述，实数的取值范围为.
32．已知函数f (x)＝x2－4x＋a，g(x)＝ax＋5－a．
(1)若函数y＝f (x)在区间[－1，0]上存在零点，求实数a的取值范围；
(2)若对任意的x1∈[-1，3]，总存在x2∈[-1，3]，使得f (x1)＝g(x2)成立，求实数a的取值范围．
【答案】(1)[－5，0]；(2)
【解题思路】（1）根据二次函数的单调性及零点存在性定理建立不等式求解即可；
（2）由题意转化为当x∈[-1，3]时函数y＝f (x)的函数值组成的集合为函数y＝g(x)的函数值组成的集合的子集，先求出的值域，在分类讨论求的值域，根据子集建立不等式组求解.
【解题过程】（1）因为函数f (x)的对称轴是x＝2，所以y＝f (x)在区间[－1，0]上是减函数，
因为函数y＝f (x)在区间[－1，0]上存在零点，则必有即解得－5≤a≤0．
故所求实数a的取值范围[－5，0]．
（2）若对任意的x1∈[-1，3]，总存在x2∈[-1，3]，使得f (x1)＝g(x2)成立，只需当x∈[-1，3]时函数y＝f (x)的函数值组成的集合为函数y＝g(x)的函数值组成的集合的子集．
f (x)＝x2－4x＋a在区间x∈[-1，3]的函数值组成的集合为[a－4，a＋5]，
①当a＝0时，g(x)＝5为常数，不符合题意，舍去；
②当a>0时，g(x)在区间[-1，3]的值域为[5－2a，5+2a]，所以， 解得．
③当a