- 函数与方程
- 共5672题
已知f(x)=ln,(-1<x<1)
(1)判断f(x)的奇偶性;
(2)解关于x的方程f(x)=ln;
(3)解关于x的不等式f(x)+ln(1-x)>1+lnx.
正确答案
(1)函数的定义域为(-1,1)
∵f(-x)=ln=ln
=-f(x)
∴f(x)是奇函数;
(2)由题意,∴0<x<1
f(x)=ln,即
=
∵0<x<1,∴x2+2x-1=0
∴x=-1±,
∵0<x<1,∴x=-1;
(3)由题意,,∴0<x<1
不等式f(x)+ln(1-x)>1+lnx等价于ln+ln(1-x)>1+lnx
∴1+x>ex
∴x<
∵0<x<1,∴0<x<
∴不等式的解集为(0,).
已知函数f(x)=(a、b是非零实常数)满足f(1)=
,且方程f(x)=x有且仅有一个实数解.
(1)求a、b的值;
(2)在直角坐标系中,求定点A(0,2)到函数f(x)图象上任意一点P(x,y)的距离|AP|的最小值.
(3)当x∈(,
]时,不等式(x+1)•f(x)>m(m-x)-1恒成立,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)∵f(x)=,且f(1)=
,
∴=
,即a+b=2;
又=x有且仅有一个实数解,
∴x()=0有且仅有一个实数解,为0.
∴b=1,a=1.
∴f(x)=.
(2)由(1)知,P(x,),
|AP|2=(
x
x+1
-2)2+x2
=(
-x-2
x+1
)2+x2
=(
1
x+1
+1)2+[(x+1)-1]2,
令t=,
则|AP|2=t2+2t+1+(
1
t
)2-+1
=(t-
1
t
)2+2(t-)+4,
令r=t-,
则|AP|2=r2+2r+4=(r+1)2+3,
∴当r=-1,即t-=-1,t=
时,|AP|的最小值为
.
(3)∵x∈(,
],
∴x+1>>0,
∴(x+1)•f(x)>m(m-x)-1恒成立⇔x>m(m-x)-1恒成立⇔(1+m)x>m2-1,
当m+1>0,即m>-1时,
有m-1<x恒成立⇔m<x+1⇔m<(x+1)min,
∴-1<m<;
当m+1<0,即m<-1时,同理可得m>(x+1)max=,
∴此时m不存在.
综上得-1<m<.
已知函数f(x)=.
(1)判断函数f(x)的奇偶性;
(2)证明:在f(x)上R为增函数;
(3)证明:方程f(x)-lnx=0在区间(1,3)内至少有一根.
正确答案
(1)f(x)为奇函数.证明如下:
函数定义域为R,关于原点对称,
又f(-x)==
=-
=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数;
(2)证明:f(x)=1-,
任取x1,x2,且x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=(1-)-(1-
)=
,
因为x1<x2,所以2x1-2x2<0,2x1+1>0,2x2+1>0,
所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),
故f(x)在R上为增函数;
(3)证明:令g(x)=f(x)-lnx=1--lnx,
因为g(1)=>0,g(3)=1-
-ln3=
-ln3<0,
又g(x)在(1,3)上图象连续不断,
所以函数g(x)在(1,3)上至少有一个零点,
即方程f(x)-lnx=0在区间(1,3)内至少有一根.
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2,
(I)设函数F(x)=ag(x)-f(x)(a>0),若F(x)没有零点,求a的取值范围;
(II)若x1>x2>0,总有m[g(x1)-g(x2)]>x1f(x1)-x2f(x2)成立,求实数m的取值范围.
正确答案
(I)F(x)=ag(x)-f(x)=ax2-lnx,
F′(x)=ax-=
(x>0)
∴函数F(x)在(0,)上为减函数,在(
,+∞)上为增函数
若F(x)没有零点,须且只须F()>0,
即+
lna>0,即
+lna>0
设g(a)=+lna,∵g′(a)=
∴g(a)在(0,1)而为减函数,在(1,+∞)上为增函数,而g(1)=1>0
∴g(a)>0,即当a>0时,+lna>0恒成立
故若F(x)没有零点,则a的取值范围为(0,+∞)
(II)若x1>x2>0,总有m[g(x1)-g(x2)]>x1f(x1)-x2f(x2)成立,
即若x1>x2>0,总有mg(x1)-x1f(x1)>mg(x2)-x2f(x2)成立,
即函数h(x)=mg(x)-xf(x)=mx2-xlnx,在(0,+∞)上为增函数,
即h′(x)=mx-lnx-1≥0在(0,+∞)上恒成立
即m≥在(0,+∞)上恒成立
设G(x)=,则G′(x)=
∴G(x)在(0,1)上为增函数,在(1,+∞)上为减函数,
∴G(x)≤G(1)=1
∴m≥1
设函数f(x)=loga(1-x),g(x)=loga(1+x),(a>0且a≠1).
(Ⅰ)设函数F(x)=f(x)-g(x),判断函数F(x)的奇偶性并证明;
(Ⅱ)若关于x的方程g(m+2x-x2)=f(x)有实数根,求实数m的范围;
(Ⅲ)当a>1时,不等式f(n-x)>g(x)对任意x∈[0,1]恒成立,求实数n的范围.
正确答案
(I)要使函数(x)=f(x)-g(x)有意义,
则,解得-1<x<1,
即函数的定义域为(-1,1)关于原点对称.
∵F(x)=f(-x)-g(-x)=loga(1+x)-loga(1-x)
=-[f(x)-g(x)]=F(-x),
∴F(x)=f(x)-g(x)是奇函数;
(II)方程g(m+2x-x2)=f(x)有实数根,
即loga[1+(m+2x-x2)]=loga(1-x)
所以1+m+2x-x2=1-x,即m=x2-3x有实数根,
由-1<1-x<1,得0<x<2.
∵m=x2-3x=(x-)2-
,0<x<2,
∴-≤m<0.
(Ⅲ)因为f(n-x)=loga(1-n+x),
g(x)=
loga(1+x),
所以由a>1且f(n-x)>g(x)
得1-n+x>,
设t=,则1≤t≤
,
所以不等式等价为t2-n>t,
即n<t2-t,
设g(t)=t2-t,则g(t)=(t-)2-
,
所以当t=1,即x=0时,g(t)有最小值0.
所以n<0.
已知a∈R,函数f(x)=x2|x-a|.
(Ⅰ) 当a=1时,求使f(x)=x成立的x的集合;
(Ⅱ) 判断函数y=f(x)的奇偶性;
(Ⅲ)当a>2时,求函数y=f(x)在区间[1,2]上的最小值.
正确答案
(Ⅰ)由题意,当a=1时,f(x)=x2|x-1|,
当x≤1时,由f(x)=x2(1-x)=x,解得x=0;
当x>1时,由f(x)=x2(x-1)=x,解得x=.
综上,所求解集为{0,}.
(Ⅱ)可以对a进行如下分类讨论:
(1)当a=0时,f(x)=x2|x|=f(-x),x∈R,显然,函数f(x)是偶函数.
(2)当a≠0时,令x=±1可得:f(1)=|1-a|,f(-1)=|-1-a|=|1+a|
显然f(1)≠f(-1)≠-f(1),
故函数f(x)是非奇非偶函数.
(Ⅲ)设此最小值为m,当a>2时,在区间[1,2]上,f(x)=ax2-x3,f′(x)=2ax-3x2=3x(a-x).
(1)若a≥3,在区间(1,2)内f'(x)>0,从而f(x)为区间[1,2]上的增函数,
由此得m=f(1)=a-1.
(2)若2<a<3,则1<a<2.
当1<x<a时,f'(x)>0,从而f(x)为区间[1,
a]上的增函数;
当a<x<2时,f'(x)<0,从而f(x)为区间[
a,2]上的减函数.
因此,当2<a<3时,m=f(1)=a-1或m=f(2)=4(a-2).
当2<a≤时,4(a-2)≤a-1,故m=f(2)=4(a-2);
当<a<3时,a-1<4(a-2),故m=f(1)=a-1.
综上所述,所求函数的最小值m=.
已知函数f(x)=lnx,g(x)=ax2-(a-1)x,(a∈R).
(Ⅰ)已知函数y=g(x)的零点至少有一个在原点右侧,求实数a的范围.
(Ⅱ)记函数y=F(x)的图象为曲线C.设点A(x1,y1),B(x2,y2)是曲线C上的不同两点.如果在曲线C上存在点M(x0,y0),使得:①x0=;②曲线C在点M处的切线平行于直线AB,则称函数f(x)=存在“中值相依切线”.
试问:函数G(x)=f(x)-g(x)(a∈R且a≠0)是否存在“中值相依切线”,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)(1)当a=0时,g(x)=x,直线与x轴的交点为O(0,0),即函数y=g(x)的零点为0,不在原点右侧,不满足条件.(1分)
(2)当a=1时,g(x)=x2,抛物线的顶点为O(0,0),即函数y=g(x)的零点为0,不在原点右侧,不满足条件.(2分)
(3)当0<a<1时,g(x)=ax2-(a-1)x=
a(x-
)2-
,抛物线开口向上且过原点,对称轴x=
<0,所以抛物线与x轴的另一交点在对称轴的左侧,故函数y=g(x)的零点不在原点右侧,不满足条件.(3分)
(4)当a>1时,g(x)=ax2-(a-1)x=
a(x-
)2-
,抛物线开口向上且过原点,对称轴x=
>0,所以抛物线与x轴的另一交点在对称轴的右侧,故函数y=g(x)有一个零点在原点右侧,满足条件.(4分)
(5)当a<0时,g(x)=ax2-(a-1)x=
a(x-
)2-
,抛物线开口向下且过原点,对称轴x=
>0,所以抛物线与x轴的另一交点在对称轴的右侧,故函数y=g(x)有一个零点在原点右侧,满足条件.(5分)
综上可得,实数a的取值范围是(-∞,0)∪(1,+∞).(6分)
(Ⅱ)假设函数G(x)存在“中值相依切线”.
设A(x1,y1),B(x2,y2),是曲线y=G(x)上的不同两点,且0<x1<x2,
则y1=lnx1-a
+(a-1)x1,y2=lnx2-
a
+(a-1)x2.
kAB=-
a(x1+x2)+(a-1)(8分)
曲线在点M(x0,y0)处的切线斜率k=G′(x0)=-a•
+(a-1),(9分)
依题意得:-
a(x1+x2)+(a-1)=
-a•
+(a-1).
化简可得:=
,即ln
=
.(11分)
设=t(t>1),上式化为:lnt=2-
,即lnt+
=2.(12分)
令h(t)=lnt+,则h′(t)=
.
因为t>1,显然h′(t)>0,所以h(t)在(1,+∞)上递增,显然有h(t)>2恒成立.
所以在(1,+∞)内不存在t,使得lnt+=2成立.
综上所述,假设不成立.
所以函数G(x)不存在“中值相依切线”.(14分)
已知函数f(x)=ax3+bx2+(b-a)x(a,b是不同时为零的常数),其导函数为f'(x).
(1)当a=时,若不等式f′(x)>-
对任意x∈R恒成立,求b的取值范围;
(2)若函数f(x)为奇函数,且在x=1处的切线垂直于直线x+2y-3=0,关于x的方程f(x)=-t在[-1,t](t>-1)上有且只有一个实数根,求实数t的取值范围.
正确答案
(1)当a=时,f′(x)=x2+2bx+b-
,…(1分)
依题意 f′(x)=x2+2bx+b->-
即x2+2bx+b>0恒成立
∴△=4b2-4b<0,解得 0<b<1
所以b的取值范围是(0,1)…(4分)
(2)因为f(x)=ax3+bx2+(b-a)x为奇函数,所以b=0,所以f(x)=ax3-ax,f'(x)=3ax2-a.
又f(x)在x=1处的切线垂直于直线x+2y-3=0,所以a=1,即f(x)=x3-x.…(6分)
∴f(x)在(-∞,-),(
,+∞)上是单调递增函数,在[-
,
]上是单调递减函数,
由f(x)=0解得x=±1,x=0,…(7分)
法一:如图所示,作y=f(x)与y=-的图象,若只有一个交点,则
①当-1<t≤-时,f(t)≥-
t≥0,即t3-t≥-
,解得-
≤t≤-
;
②当-<t<0时,f(t)>-
t≥0,解得-
<t<0;③当t=0时,不成立;
④当0<t≤时,f(t)≤-
t<0,即t3-t≤-
,解得0<t≤
;
⑤当1≥t>时,f(t)<-
t<0,解得
<t<
;
⑥当t>1时,1-=f(
)⇒t=
.y=-
…(13分)
综上t的取值范围是-≤t<0或0<t<
或t=
.…(14分)
法二:作y=f(x)与y=-x的图知交点横坐标为x=±
,x=0
当x∈[-,0)∪(0,
)∪{
}时,过y=-
x图象上任意一点向左作平行于x轴的直线与y=f(x)都只有唯一交点,当x取其它任何值时都有两个或没有交点.
所以当t∈[-,0)∪(0,
)∪{
}时,方程f(x)=-
t在[-1,t](t>-1)上有且只有一个实数根.
已知函数f(x)满足f(x+1)=,且f(x)是偶函数,当x∈[0,1]时,f(x)=x,若在区间[-1,3]内,函数g(x)=f(x)-kx-k有4个零点,则实数k的取值范围是______.
正确答案
由于f(x+2)=f(x).∴f(x)是周期为2的函数,
x在[0,1],f(x)=x 由于f(x)是偶函数,x在[-1,0],f(x)=-x
f(x)是周期为2的函数 f(2)=f(0)=0 函数解析式:y=-x+2 x在[2,3]时,
函数解析式:y=x-2 g(x)仍为一次函数,有4个零点,
故在四段内各有一个零点.
x在[-1,0),g(x)=-x-kx-k=-(k+1)x-k 令g(x)=0,∴x=-
∴-1≤-<0,解得k>0
x在(0,1],g(x)=x-kx-k=(1-k)x-k,令g(x)=0,∴x=
∴0<≤1 解的0<k≤
x在(1,2],g(x)=-x+2-kx-k=-(k+1)x+2-k,令g(x)=0,∴x=
∴1<≤2,解的0≤k<
x在(2,3],g(x)=x-2-kx-k=(1-k)x-2-k,令g(x)=0,∴x=
∴2<≤3,解的0<k≤
综上可知,k的取值范围为:0<k≤
故答案为:(0,].
已知函数f(x)=ax2+bx+1(a≠0)对于任意x∈R都有f(1+x)=f(1-x),且函数y=f(x)+2x为偶函数;函数g(x)=1-2x.
(I) 求函数f(x)的表达式;
(II) 求证:方程f(x)+g(x)=0在区间[0,1]上有唯一实数根;
(III) 若有f(m)=g(n),求实数n的取值范围.
正确答案
(I)∵对于任意x∈R都有f(1+x)=f(1-x),
∴函数f(x)的对称轴为x=1,得b=-2a.
又函数y=f(x)+2x=ax2+(b+2)x+1为偶函数,∴b=-2,从而可得a=1.
∴f(x)=x2-2x+1=(x-1)2.
(II)证明:设h(x)=f(x)+g(x)=(x-1)2+1-2x,
∵h(0)=2-20=1>0,h(1)=-1<0,∴h(0)h(1)<0.
所以函数h(x)在区间[0,1]内必有零点,
又∵(x-1)2,-2x在区间[0,1]上均单调递减,
所以h(x)在区间[0,1]上单调递减,
∴h(x)在区间[0,1]上存在唯一零点.
故方程f(x)+g(x)=0在区间[0,1]上有唯一实数根.
(III)由题可知∴f(x)=(x-1)2≥0.g(x)=1-2x<1,
若有f(m)=g(n),则g(n)∈[0,1),
则1-2n≥0,解得 n≤0.
故n的取值范围是n≤0.
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