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新高考数学一轮复习(举一反三)重难点题型精练专题2.18 函数与方程(2份打包,原卷版+解析版)
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1.(5分)(2022春•湖北月考)已知函数f(x)在区间[﹣2,2]上有定义,则“f(x)在区间[﹣2,2]上有零点”是“f(﹣2)•f(2)<0”的( )
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
【解题思路】利用特例法结合充要条件的定义判断即可得出结论.
【解答过程】解:函数f(x)在区间[﹣2,2]上有定义,
若函数在区间[﹣2,2]上有零点,不妨设f(x)=x²,则f(﹣2)•f(2)>0,
即函数在区间[﹣2,2]上有零点,得不到f(﹣2)•f(2)<0;
另一方面,若f(﹣2)•f(2)<0,不妨取f(x),
则函数在[﹣2,2]上无零点,即f(﹣2)•f(2)<0得不到函数在区间[﹣2,2]上有零点,
故“f(x)在区间[﹣2,2]上有零点”是“f(﹣2)•f(2)<0”的既不充分也不必要条件,
故选:D.
2.(5分)(2020秋•青铜峡市校级期末)已知函数f(x)lg2x,在下列区间中,函数f(x)有零点的是( )
A.(0,1)B.(1,2)C.(2,4)D.(4,+∞)
【解题思路】首先判断函数f(x)lg2x在(0,+∞)上是减函数,且连续;从而由零点的判定定理判断即可.
【解答过程】解:易知函数f(x)lg2x在(0,+∞)上是减函数,且连续;
f(1)=1﹣0=1>0,f(2)10;
故函数f(x)有零点的区间是(1,2);
故选:B.
3.(5分)(2022•郏县校级开学)函数f(x)的零点个数为( )
A.3B.2C.1D.0
【解题思路】由f(x)=0,然后结合分段函数的解析式即可求解.
【解答过程】解:当x>0时,由f(x)=xln(x+1)=0可得x=0(舍),
当x≤0时,由f(x)=2x2﹣3x﹣2=0可得,x=2(舍)或x,
综上可得,x.
故选:C.
4.(5分)(2021秋•碑林区校级月考)已知函数f(x)=2x+x,g(x)=lg2x+x,h(x)=x3+x的零点分别为a,b,c,则a,b,c的顺序为( )
A.a<b<cB.a<c<bC.c<b<aD.c<a<b
【解题思路】将函数的零点转化成两图象交点的横坐标,再数形结合即可求解.
【解答过程】解:∵函数f(x)=2x+x,g(x)=lg2x+x,h(x)=x3+x的零点分别为a,b,c,
∴y=﹣x与三个函数y=2x,y=lg2x,y=x3的交点横坐标分别为a,b,c,
作出图象如下:
数形结合可得:a<c<b,
故选:B.
5.(5分)(2022•湖北模拟)函数f(x)=lnx﹣ax+1有两个零点x1,x2(x1<x2),下列说法错误的是( )
A.0<a<1B.
C.D.
【解题思路】先将问题转化为y=a与y有两个交点,数形结合,根据选项进行判断即可.
【解答过程】解:∵函数f(x)=lnx﹣ax+1有两个零点x1,x2(x1<x2),
∴lnx﹣ax+1=0有两个根,∴a,
∴y=a与y有两个交点,如图,
设g(x)(x>0),∴,
当g′(x)>0时,解得0<x<1,函数g(x)单调递增,
当g′(x)<0时,解得x>1,函数g(x)单调递减,
∴g(x)max=g(1)=1,当x→+∞时,g(x)→0,当x→0时,g(x)→﹣∞,
∴当0<a<1时,y=a与y有两个交点,
即函数f(x)=lnx﹣ax+1有两个零点,故A正确;
结合图象可知,
∵,∴,
要证明,即证明(x1+x2)2,
整理得2(0),
令t,则lnt(0<t<1),
设g(t)=lnt(0<t<1),
∴g′(t)0,(0<t<1)恒成立,∴g(t)在(0,1)单调递增,
∴g(t)>g(1)=0,即lnt(0<t<1),故D正确;
由D正确,即x1+x2,即x1x2<1成立,
∵0<a<1,∴,∴x1x2,故B错误;
∵,,
∴﹣x1>﹣1,可得x2﹣x11,故C正确.
故选:B.
6.(5分)(2022•成都开学)若关于x的方程x2﹣tx+1=0有两个不相等的实根x1、x2,且满足0<x1<1<x2<2,则实数t的取值范围是( )
A.(2,5)B.(2,)
C.(﹣∞,2)∪(5,+∞)D.(﹣∞,2)∪(,+∞)
【解题思路】利用二次函数根的分布,建立不等式组,即可得到结论.
【解答过程】解:设f(x)=x2﹣tx+1,
∵0<x1<1<x2<2,
∴,
则2<t,
即关于x的方程x2﹣tx+1=0有两个不相等的实根x1、x2,且满足0<x1<1<x2<2,则实数t的取值范围是2<t.
故选:B.
7.(5分)(2021秋•南岗区校级月考)已知f(x)是定义在R上的奇函数,满足f(x+1)=﹣f(x),当x∈[0,]时,f(x)=4x﹣1,则h(x)=(x﹣1)f(x)﹣1在区间[﹣1,3]上所有零点之和为( )
A.4B.3C.2D.1
【解题思路】根据题意,分析可知f(x)关于(0,0)对称,关于直线对称,则其周期为2,而h(x)=(x﹣1)f(x)﹣1的零点,即为函数y=f(x)与函数的图象的交点的横坐标,作出图象,观察图象,利用对称性即可得解.
【解答过程】解:∵f(x)为R上的奇函数,
∴f(x)关于(0,0)对称,
又f(x+1)=﹣f(x),则f(x+1)=f(﹣x),
∴f(x)关于直线对称,
∴f(x)的周期为,
而h(x)=(x﹣1)f(x)﹣1的零点,即为函数y=f(x)与函数的图象的交点的横坐标,
作出函数f(x)及函数的如下图所示,
由图象可知,共有四个交点,且四个交点分别关于(1,0)对称,
∴所有零点之和为2+2=4.
故选:A.
8.(5分)(2022春•长治期末)已知函数,若函数g(x)=f(x)﹣|x2﹣kx|有且仅有3个零点,则实数k的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【解题思路】由题意x=0为函数g(x)的一个零点,若函数g(x)有且仅有3个零点,只需要函数与 φ(x)=|x﹣k|的图象有且仅有2个交点,作出图象结合图象即可求解.
【解答过程】解:由g(0)=f(0)﹣0=0,可得x=0为函数g(x)的一个零点.
当x>0时,g(x)=0可化为2x﹣x2=|x﹣k|;
当x<0时,g(x)=0可化为﹣xex=﹣x|x﹣k|,可得ex=|x﹣k|.
若函数g(x)有且仅有3个零点,只需要函数与 φ(x)=|x﹣k|的图象有且仅有2个交点,函数h(x),φ(x)的图象为:
当k变动时,函数φ(x)的图象左、右平移,可求得实数k的范围,
当φ(x)与相切时,由图象可知y=k﹣x与y=2x﹣x2由唯一交点,或者y=x﹣k与y=2x﹣x2由唯一交;
则x2﹣3x+k=0有唯一解,或者x2﹣x﹣k=0有唯一解;
此时有Δ=9﹣4k=0,或者Δ=1+4k=0;解得或者,
则时,由图象可知φ(x)=|x﹣k|与没有交点,时,由图象可知与有1交点,
又当k=1时,由图象可知φ(x)=|x﹣1|与有2个交点,
故时,由图象可知φ(x)=|x﹣k|与有2个交点,
当0<k<1时,由图象可知φ(x)=|x﹣k|与有3个交点,
当k=0时,由图象可知φ(x)=|x|与有2个交点,
故时,由图象可知φ(x)=|x﹣k|与有3个交点,时,
由图象可知与有2交点,时,由图象可知φ(x)=|x﹣k|与有1交点.k<﹣1时,
由图象可知φ(x)=|x﹣k|与有2交点,
综上可知函数与 φ(x)=|x﹣k|的图象有且仅有2个交点时,,
即函数g(x)有且仅有3个零点时,.
故选:D.
二.多选题(共4小题,满分20分,每小题5分)
9.(5分)(2021秋•福田区校级期末)设函数f(x)=4sin(2x+1)﹣x,则在下列区间中函数f(x)存在零点的是( )
A.[﹣4,﹣2]B.[﹣2,0]C.[0,2]D.[2,4]
【解题思路】将函数f(x)的零点转化为函数g(x)=4sin(2x+1)与h(x)=x的交点,在同一坐标系中画出g(x)=4sin(2x+1)与h(x)=x的图象,数形结合对各个区间进行讨论,即可得到答案
【解答过程】解:在同一坐标系中画出g(x)=4sin(2x+1)与h(x)=x的图象
如下图示:
由图可知g(x)=4sin(2x+1)与h(x)=x的图象在区间[﹣2,0],[0,2],[2,4]上有交点,
函数f(x)在[﹣2,0],[0,2],[2,4]存在零点,
故选:BCD.
10.(5分)(2022春•高邮市期中)下列说法正确的是( )
A.已知方程ex=8﹣x的解在(k,k+1)(k∈Z)内,则k=1
B.函数f(x)=x2﹣2x﹣3的零点是(﹣1,0),(3,0)
C.方程x2﹣2ax+a2﹣4=0的一个实根在区间(﹣1,0)内,另一个实根大于2,则实数a的取值范围是1<a<2
D.若函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点,则一定有f(a)•f(b)<0
【解题思路】构造函数f(x)=ex+x﹣8,根据零点存在性定理可判断A;
求出函数f(x)=x2﹣2x﹣3的零点可判断B;
构造函数f(x)=2ax+a2﹣4,根据二次函数的图象求出a的范围,可判断C;
利用特殊函数f(x)=(x﹣1)(x﹣2)可判断D.
【解答过程】解:对于A,令f(x)=ex+x﹣8,显然f(x)为增函数,
因为f(1)=e+1﹣8=e﹣7<0,f(2)=e2+2﹣8=e2﹣6>0,
所以f(x)在(1,2)内有唯一零点,
所以方程ex=8﹣x在(1,2)内有唯一解,
因为方程ex=8﹣x的解在(k,k+1)(k∈Z)内,所以k=1,故A正确;
对于B,令f(x)=x2﹣2x﹣3=0,得x=﹣1或x=3,
所以函数f(x)=x2﹣2x﹣3的零点是﹣1和3,故B不正确;
对于C,令f(x)=2ax+a2﹣4,依题意可得,即,解得1<a<2,故C正确;
对于D,因为f(x)=(x﹣1)(x﹣2)在(0,3)上有两个零点,但是f(0)f(3)=2×2=4>0,故D不正确;
故选:AC.
11.(5分)(2022春•开福区校级月考)已知m为常数,函数,g(x)=mx+2,若函数y=f(x)﹣g(x)恰有四个零点,则实数m的值可以是( )
A.﹣2B.﹣1C.D.
【解题思路】作出f(x)的图像,若y=f(x)﹣g(x)恰有4个零点,则l1与y=lnx相切,l2与y相切,l3为过点(1,0),即可得出答案.
【解答过程】解:作出f(x)的图像:
当x≤0时,f(x)1,
x→﹣1﹣时,x+1<0,f(x)→﹣∞,
x→﹣1+时,x+1>0,f(x)→+∞,
x→﹣∞时,→0,f(x)→1,
因为y=f(x)﹣g(x)恰有4个零点,
所以两个临界位置l1和l2,l3,
即l1与y=lnx相切,l2与y相切,l3为过点(1,0),
设l1与y=lnx相切的切点为(x0,lnx0),
切线方程为y﹣lnx0=k(x﹣x0),
因为y=lnx,
所以y′,即k,
所以l1切线方程为y﹣lnx0(x﹣x0),
因为l1过点(0,2),
所以2﹣lnx0(0﹣x0),
解得x0=e3,
所以k=m,
设l2与y切点(x1,),
所以ym(x﹣x1),
因为y,
所以y′,
所以2(0﹣x1),
所以1,解得x1=0,不合题意,
因为l3过点(1,0),
所以m2,
所以m=﹣2或.
故选:AC.
12.(5分)(2021秋•天河区期末)已知函数,令h(x)=f(x)﹣k,则下列说法正确的是( )
A.函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞)
B.当k∈(﹣4,﹣3]时,h(x)有3个零点
C.当k=﹣2时,h(x)的所有零点之和为﹣1
D.当k∈(﹣∞,﹣4)时,h(x)有1个零点
【解题思路】画出函数f(x)的图象,结合图象,判断选项中的命题是否正确即可.
【解答过程】解:画出函数的图象,如图所示:
由图象可知,函数f(x)在(﹣1,0)和(0,+∞)上单调递增,由于函数图象不连续,所以选项A错误;
由图象可知,当﹣4<k≤﹣3时,函数f(x)的图象与y=k的图象有3个不同的交点,所以h(x)=f(x)﹣k有3个零点,选项B正确;
当k=﹣2时,h(x)=f(x)+2,令h(x)=0,得x1=﹣1,x2=1,计算x1+x2,即h(x)的所有零点之和为,选项C错误;
当k<﹣4时,函数f(x)的图象与y=k的图象有1个交点,即函数h(x)有1个零点,选项D正确.
故选:BD.
三.填空题(共4小题,满分20分,每小题5分)
13.(5分)(2022春•福州期末)函数f(x)=2x+3x﹣4的零点所在的区间是(a,a+1)则a= 0 .
【解题思路】确定f(0)=1﹣4=﹣3<0,f(1)=2+3﹣4=1>0,根据零点存在定理,可得结论.
【解答过程】解:f(0)=1﹣4=﹣3<0,f(1)=2+3﹣4=1>0,
根据零点存在定理,可得函数f(x)=2x+3x﹣4的零点所在的大致区间是(0,1)
故a=0.
故答案为:0.
14.(5分)(2022春•南阳月考)已知[x]表示不超过x的最大整数,则函数f(x)=[x]﹣x+sinx,x∈[﹣1,π]的零点有 4 个.
【解题思路】在同一平面直角坐标系作出y=x﹣[x](y∈[0,1))与y=sinx,x∈[﹣1,π]的图象,数形结合得解.
【解答过程】解:由f(x)=[x]﹣x+sinx=0,可得x﹣[x]=sinx,
令y=x﹣[x],y=sinx,x∈[﹣1,π],
在同一平面直角坐标系作出图象,如图,
则由图可知,y=x﹣[x](y∈[0,1))与y=sinx,x∈[﹣1,π]有4个交点,
所以f(x)=[x]﹣x+sinx,x∈[﹣1,π]有4个零点.
故答案为:4.
15.(5分)(2022春•海淀区校级月考)已知函数若函数g(x)=f(x)﹣k有两个不同的零点,则实数k的取值范围是 [0,1) .
【解题思路】画出f(x)的图象,由y=f(x)与y=k的图象有两个交点来求得k的取值范围.
【解答过程】画出f(x)的图象如下图所示,
令g(x)=f(x)﹣k=0,则f(x)=k,
即y=f(x)与y=k的图象有两个交点,
由图可知,k的取值范围是[0,1).
故答案为:[0,1).
16.(5分)(2022•二模拟)已知函数,则函数f(x)的各个零点之和为 5 ;若方程恰有四个实根,则实数m的取值范围为 (﹣1,0)∪(ln2,+∞) .
【解题思路】求出函数f(x)的零点,可求得函数f(x)的各零点之和;令,可得出函数的值域为(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞),设方程f(t)=m在(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)上有两个不等的实根,设为t1、t2,可得出t1、t2∈(2,+∞)或t1、t2∈(﹣∞,﹣2)或t1>2,t2<﹣2,数形结合可得出实数m的取值范围.
【解答过程】解:当x<0时,由f(x)=|ln(﹣x)|=0,可得x=﹣1,
当x≥0时,由f(x)=x2﹣6x+8=0,解得x=2或4,
所以,函数f(x)的各个零点之和为﹣1+2+4=5;
令,当x>0时,,当且仅当x=1时,等号成立,
当x<0时,,当且仅当x=﹣1时,等号成立,
所以,函数的值域为(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞),
作出函数的图象如下图所示:
若方程恰有四个实根,则方程f(t)=m在(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)上有两个不等的实根,设为t1,t2,
由图可知,t1,t2∈(2,+∞)或t1,t2∈(﹣∞,﹣2)或t1>2、t2<﹣2,
作出函数f(t)在(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)上的图象如下图所示:
由图可得m>ln2或﹣1<m<0,
因此,实数m的取值范围是(﹣1,0)∪(ln2,+∞).
故答案为:5;(﹣1,0)∪(ln2,+∞).
四.解答题(共6小题,满分70分)
17.(10分)(2021秋•城关区校级期末)已知函数f(x)=2x+x﹣5.
(1)判断函数f(x)的单调性;
(2)求证:函数f(x)在区间(1,2)上有零点.
【解题思路】(1)利用单调性的定义进行判断;
(2)利用零点存在性定理进行证明.
【解答过程】(1)解:设 x1>x2,
则,
∵指数函数y=2x在R上是增函数,
∴,
∴,
∴f(x1)﹣f(x2)>0,
∴函数f(x)=2x+x﹣5在R上是增函数;
(2)证明:∵函数 f(x)=2x+x﹣5 在区间(1,2)上连续且单调递增,
f(1)=2+1﹣5<0,f(2)=4+2﹣5=1>0
f(1)•f(2)<0,
∴函数f(x)在区间(1,2)上有零点.
18.(12分)(2022春•山东月考)已知函数f(x)=sinx﹣xcsx.
(1)证明:当x∈(0,π)时,f(x)>0;
(2)记函数g(x)=f(x)﹣x,判断g(x)在区间(﹣2π,2π)上零点的个数.
【解题思路】(1)求导后可知f(x)在(0,π)上单调递增,由f(x)>f(0)=0可得结论;
(2)由g(π)=0可知x=π是g(x)的一个零点;分别在x∈(,π)和x∈(π,2π)的情况下,结合零点存在定理判断导函数的正负,从而得到g(x)的单调性,确定区间内零点个数,得到g(x)在(0,2π)上的零点个数;根据奇函数性质可得最终结果.
【解答过程】解:(1)证明:由题意得:f′(x)=xsinx;
当x∈(0,π)时,sinx>0,
∴f′(x)>0,
∴f(x)在(0,π)上单调递增,
∴f(x)>f(0)=0;
(2)因为g(x)=sinx﹣xcsx﹣x,g'(x)=xsinx﹣1,
∵g(π)=sinπ﹣πcsπ﹣π=0,
∴x=π是g(x)的一个零点;
①当x∈(0,]时,设h(x)=sinx﹣x,则h′(x)=csx﹣1<0,
∴h(x)在(0,]上单调递减,
∴h(x)<h(0)=0,
又﹣xcsx<0,
∴g(x)<0,
即g(x)在(0,]上无零点;
②当x∈(,π)时,g″(x)=sinx+xcsx,g′″(x)=2csx﹣xsinx<0,
∴g″(x)在(,π)上单调递减,
又g″()=1>0,g″(π)=﹣π<0,
∴∃x0∈(,π),使得g″(x0)=0,
当x∈(,x0)时,g″(x)>0;当x∈(x0,π)时,g″(x)<0;
∴g′(x)在(,x0)上单调递增,在(x0,π)上单调递减;
∵g′(x0)>g'()1>0,g′(π)=﹣1<0,
∴g′(x)在(,π)上存在唯一零点x1,
当x∈(,x1)时,g′(x)>0;当x∈(x1,π)时,g′(x)<0;
∴g(x)在(,x1)上单调递增,在(x1,π)上单调递减,
∵g(x1)>g(π)=0,g()=10,
∴g(x)在(,π)有唯一零点;
③当x∈(π,2π)时,sinx<0,
∴g′(x)<0,∴g(x)在(π,2π)上单调递减,
∴g(x)<g(π)=0,
∴g(x)在(π,2π)上无零点;
综上所述:g(x)在(0,2π)上有两个零点;
∵g(﹣x)=﹣sinx+xcsx+x=﹣g(x),
∴g(x)为奇函数,图象关于原点对称,
∴g(x)在(﹣2π,0)上有两个零点;
又g(0)=0,
∴g(x)在(﹣2π,2π)上共有5个零点.
19.(12分)(2021春•雨花区校级期末)已知函数f(x)=ax2﹣2x+1(a≠0).
(1)若函数f(x)有两个零点,求a的取值范围;
(2)若函数f(x)在区间(0,1)与(1,2)上各有一个零点,求a的取值范围.
【解题思路】(1)由题意可得,a≠0,且Δ=4﹣4a>0,由此求得a的范围.
(2)若函数f(x)在区间(0,1)与(1,2)上各有一个零点,则由函数f(x)的图象可得 ,由此求得a的范围.
【解答过程】解:(1)由题意可得,a≠0,且Δ=4﹣4a>0,
解得a<1,且a≠0,
故a的范围是(﹣∞,0)∪(0,1).
(2)若函数f(x)在区间(0,1)与(1,2)上各有一个零点,
则由函数f(x)的图象可得 ,
即 ,
解得 a<1,
即所求的a的范围为(,1).
20.(12分)(2022春•南京期中)已知函数.
(1)若函数f(x)在(0,1)上有两个不同的零点,求实数a的取值范围;
(2)用min{mn}表示m,n中的最小值,设函数h(x)=min{f(x),g(x)}(x>0),讨论h(x)零点的个数.
【解题思路】(1)根据二次函数的性质有即可求范围;
(2)由对数函数性质确定g(x)的单调性和零点,讨论a研究f(x)的单调性、值域,进而判断区间内f(x)、g(x)的大小确定h(x),结合零点存在性定理判断h(x)的区间零点分布即可.
【解答过程】解:(1)因为f(x)开口向上,对称轴为x,且f(0)0,
所以f(x)在(0,1)上有两个不同的零点,
则,可得a<﹣1,
所以a的取值范围为:(,1);
(2)由对数函数性质知:g(x)定义域上递减且值域为R,g(1)=0,
而f(x)开口向上,对称轴为x,且f(0)0,
当a≥0时,f(x)对称轴为x0,则f(x)在 (0,+∞)上递增且f(1)a>0,
所以存在x0∈(0,1),有x∈(0,x0)时f(x)<g(x),x∈(x0,+∞)时f(x)>g(x),
则h(x),
而在(0,x0)上h(x),在(x0,+∞)上h(1)=0,
此时,h(x)只有1个零点;
当﹣1<a<0时,x∈(0,1)且Δ=a2﹣1<0,f(1)a>0,
所以存在x0∈(,1),有x∈(0,x0)时f(x)<g(x),x∈(x0,+∞)时f(x)>g(x),
则h(x),
而在(0,x0)上h(x)>0,在(x0,+∞)上h(1)=0,
此时,h(x)只有1个零点;
当a=﹣1时,x且f()=0,f(1)0,
所以存在x0∈(,1),有x∈(0,x0)时f(x)<g(x),x∈(x0,+∞)时f(x)>g(x),
则h(x),
而在(0,x0)上h()=0,在(x0,+∞)上h(1)=0,
此时,h(x)有两个零点;
当a<﹣1时,x∈(0,1)且Δ=a2﹣1>0,f(1)a>0,
所以存在x0∈(,1),有x∈(0,x0)时f(x)<g(x),x∈(x0,+∞)时f(x)>g(x),
则h(x),
由(1)知:在(0,x0)上有2个零点,在(x0,+∞)上h(1)=0,
此时,h(x)有3个零点;
当a时,f(x)=(x)(x﹣1),在(0,+∞)上f(x)有两个零点,1,
则h(x),
在(0,1)上h()=0,在[1,+∞)上h(1)=0,
此时,h(x)有2个零点;
当a时,x且Δ=a2﹣1>0,f(1)a<0,
所以存在x0∈(1,+∞),有x∈(0,x0)时f(x)<g(x),x∈(x0,+∞)时f(x)>g(x),
则h(x),
在(0,x0)上有1个零点,在(x0,+∞)上h(x)<0,
此时,h(x)有1个零点;
综上,a>﹣1或a时h(x)有1个零点;a=﹣1或a时h(x)有2个零点;a<﹣1时h(x)有3个零点.
21.(12分)(2021秋•滕州市校级月考)已知f(x)是定义在(﹣∞,0)∪(0,+∞)上的奇函数,且当x>0时,f(x),g(x)=f(x)﹣a.
(1)若函数g(x)恰有三个不相同的零点,求实数a的值;
(2)记h(a)为函数g(x)的所有零点之和.当﹣1<a<1时,求h(a)的取值范围.
【解题思路】(1)作出函数的图象,把函数g(x)=f(x)﹣a恰有两个不相同的零点,转化为y=f(x)的图象与y=a的图象有3个不同交点,由图可得实数a的值;
(2)当﹣1<a<1时,f(x)=a的实根的个数为6,由小到大设为x1,x2,x3,x4,x5,x6,由绝对值函数的对称性和指数方程的求解,即可得到所求范围.
【解答过程】解:(1)作出函数f(x)的图象,如图所示:
由图象可知,当且仅当a=2或a=﹣2时,
直线y=a与函数y=f(x)的图象有三个不同的交点,
∴函数g(x)恰有三个不相同的零点,
a=2或a=﹣2.
(2)由f(x)的图象可知,当﹣1<a<1时,
g(x)有6个不同的零点,
设由小到大设为x1,x2,x3,x4,x5,x6,
则由对称性可得x1+x2=﹣10,x5+x6=10,
x3是方程﹣3﹣x+7﹣a=0的解,
x4是方程3x﹣7﹣a=0的解,
∴h(a)=﹣10﹣lg3(7﹣a)+lg3(7+a)+10,
=lg3,
当﹣1<a<1时,1∈(,)
∴h(a)∈(1﹣2lg32,2lg32﹣1).
22.(12分)(2021秋•徐汇区校级期中)已知f(x)=x2﹣a|x﹣b|,其中a>0,b>0.
(1)若a=2,b=1,写出f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)恰有三个不同的零点,且这些零点之和为﹣2,求a、b的值;
(3)若函数f(x)在[﹣2,2]上有四个不同零点x1、x2、x3、x4,求|x1|+|x2|+|x3|+|x4|的最大值.
【解题思路】(1)分类讨论x与1的关系,进而求解;
(2)由(1)知x>b时,方程有唯一解,进而利用判别式求解;
(3)f(x)=x2﹣a|x﹣b|=0即x2﹣ax+ab=0或x2+ax﹣ab=0,进而由韦达定理及求根公式1求解;
【解答过程】解:(1)a=2,b=1时,f(x)=x2﹣2|x﹣1|,
∴f(x)在(﹣∞,﹣1]单调递减,在(﹣1,1)上单调递增,在[1,+∞)单调递增;
(2)由题意f(x)=x2﹣a|x﹣b|=0有三个解,且他们的和为﹣2,
∵x<b时,f(x)=x2+ax﹣ab=0必有两个解,x,∴x>b时,f(x)=x2﹣ax+ab=0只有一解,Δ=a2﹣4ab=0,a=4b①,x=2b②,联立①②解得a=4,b=1,
综上所述a=4,b=1;
(3)f(x)=x2﹣a|x﹣b|=0即x2﹣ax+ab=0或x2+ax﹣ab=0,设x2﹣ax+ab=0的两根为x1,x2,则x1+x2=a,x1>0,x2>0;设x2+ax﹣ab=0的两根为x3,x4,则x3+x4=﹣a,x3•x4=﹣ab<0,
∴|x3|+|x4|=|x3﹣x4|,∵x1,x2,x3,x4均在区间[﹣2,2]内,
∴x2+ax﹣ab=0的负根在区间[﹣2,2]内,
∴2,∴a4,
∴|x1|+|x2|+|x3|+|x4|=a4,
综上所述|x1|+|x2|+|x3|+|x4|=a的最大值为4.
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