- 函数与方程
- 共5672题
将函数y=lgx的图象向左平移一个单位长度,可得函数f(x)的图象;将函数y=cos(2x-)的图象向左平移
个单位长度,可得函数g(x)的图象.
(1)在同一直角坐标系中画出函数f(x)和g(x)的图象.
(2)判断方程f(x)=g(x)解的个数.
正确答案
函数y=lgx的图象向左平移一个单位长度,可得函数f(x)=lg(x+1)的图象,即图象C1;
函数y=cos(2x-)的图象向左平移
个单位长度,可得函数g(x)=cos[2(x+
)-
]=cos2x的图象,即图象C2.
(1)画出图象C1和C2的图象如图
(2)由图象可知:两个图象共有7个交点.
即方程f(x)=g(x)解的个数为7.
已知二次函数,设方程
的两个实数根为
和
.
(1)如果,设函数
的对称轴为
,求证:
;
(2)如果,
,求
的取值范围.
正确答案
答案见解析
解:设,则
的二根为
和
.
(1) 由及
,可得
,
即 ,
即
两式相加得,所以,
;
(2)由, 可得
.
又,所以
同号.
∴ ,
等价于
或
,
即 或
解之得 或
.
函数f(x)=,则函数y=[f(x)]+1的所有零点构成的集合为______.
正确答案
当x≤0时,f(x)=x+1,
由f(x)+1=0得x+1+1=0,∴x=-2;
当x>0时,f(x)=log2x,
由f(x)+1=0得log2x+1=0,∴x=;
则函数y=[f(x)]+1的所有零点所构成的集合为 {-2,}
故答案为:{-2,}.
设函数f(x)=ex+1,g(x)=(e-1)x+2(e是自然对数的底数).
(1)判断函数H(x)=f(x)-g(x)零点的个数,并说明理由;
(2)设数列{an}满足:a1∈(0,1),且f(an)=g(an+1),n∈N*;
①求证:0<an<1;
②比较an与(e-1)an+1的大小.
正确答案
(1)函数f(x)=ex+1,g(x)=(e-1)x+2,∴H(x)=f(x)-g(x)=ex-(e-1)x-1
∴H′(x)=ex-(e-1),
令H′(x)=0,则x0=ln(e-1)
当x∈(-∞,x0)时,H′(x)<0,H(x)在(-∞,x0)单调递减
当x∈(x0,+∞)时,H′(x)>0,H(x)在(x0,+∞)单调递增
故H(x)min=H(x0)=ex0-(e-1)x0-1=e-1-(e-1)ln(e-1)-1
令t=e-1>1,函数h(t)=t-tlnt-1,
因为h′(t)=-lnt<0,所以函数h(t)=t-tlnt-1在(1,+∞)单调递减,故h(t)≤h(1)=0,
又e-1>1,故H(x0)<0,从而H(x)有两个零点;
(2)①证明:因为f(an)=g(an+1),即ean+1=(e-1)an+1+2,所以an+1=(ean-1)
下面用数学归纳法证明an∈(0,1)
1°当n=1时,a1∈(0,1)成立;
2°假设当n=k时,ak∈(0,1),则ak+1=(eak-1)
∵ak∈(0,1),∴1<eak<e,∴0<<e-1
∴0<ak+1<1
综上知,an∈(0,1);
②∵(e-1)an+1-an=ean-1-an,
考虑函数p(x)=ex-1-x(0<x<1)
∵p′(x)=ex-1>0,
∴p(x)在(0,1)上是增函数
故p(x)>p(0)=0
∴(e-1)an+1-an>0
∴(e-1)an+1>an.
已知定义在R上的函数f(x)=ax3+bx+c(a,b,c∈R),当x=-1时,f(x)取得极大值3,f(0)=1.
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)已知实数t能使函数f(x)在区间(t,t+3)上既能取到极大值,又能取到极小值,记所有的实数t组成的集合为M.请判断函数g(x)=(x∈M)的零点个数.
正确答案
(1)由f(0)=1得c=1.
又当x=-1时,f(x)取得极大值3,所以f(-1)=3,f'(-1)=0.
f′(x)=3ax2+b,,
得a=1,b=-3
∴f(x)=x3-3x+1.
(2)由f′(x)=3(x-1)(x+1)=0,得x=-1,
在x=1时取得极值.由-1∈(t,t+3),1∈(t,t+3)得-2<t<-1.
∴M=(-2,-1).(8分)g(x)==x2+
-3,g′(x)=2x-
,
∴当x∈M时,g′(x)<0,
∴g(x)在M上递减.
又g(-2)=,g(-1)=-3
∴函数g(x)=,x∈M的零点有且仅有1个.
:已知函数,
(1)若,且关于
的方程
有两个不同的正数解,求实数
的取值范围;
(2)设函数,
满足如下性质:若存在最大(小)值,则最大(小)值与
无关.试求
的取值范围.
正确答案
:略
:解:(1)令,
,因为
,所以
,所以关于
的方程
有两个不同的正数解等价于关于
的方程
有相异的且均大于1的两根,即关于
的方程
有相异的且均大于1的两根,……………………………………………………2分
所以,…………………………………………………………………4分
解得,故实数
的取值范围为区间
.……………………………6分
(2)
①当时,
a)时,
,
,所以
,
b)时,
,所以
……8分
ⅰ当即
时,对
,
,所以
在
上递增,
所以,综合a) b)
有最小值为
与a有关,不符合……10分
ⅱ当即
时,由
得
,且当
时,
,当
时,
,所以
在
上递减,在
上递增,所以
,综合a) b)
有最小值为
与a无关,符合要求.………12分
②当时,
a) 时,
,
,所以
b) 时,
,
,
所以
,
在
上递减,
所以,综合a) b)
有最大值为
与a有关,不符合………14分
综上所述,实数a的取值范围是.………………………………………………16分
已知f(x)=x3+bx2+cx+2.
(1)若f(x)在x=1时有极值-1,求b、c的值;
(2)若函数y=x2+x-5的图象与函数y=的图象恰有三个不同的交点,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)求导函数,可得f′(x)=3x2+2bx+c,
由题,f(x)在x=1时有极值-1,知f′(1)=0,f (1)=-1
∴3+2b+c=0,1+b+c+2=-1
∴b=1,c=-5(3分)
∴f(x)=x3+x2-5x+2,f'(x)=3x2+2x-5
此时f(x)在[-,1]为减函数,f (x)在(1,+∞)为增函数
∴b=1,c=-5符合题意(5分)
(2)函数y=x2+x-5的图象与函数y=的图象恰有三个不同的交点,所以方程:x2+x-5=
,即x3+x2-5x+2=k(x≠0),恰有三个不同的实解,
从而当x≠0时,f (x)的图象与直线y=k恰有三个不同的交点,
由(1)知f (x)在[-∞, -]为增函数,f (x)在[-
, 1]为减函数,f (x)在(1,+∞)为增函数,
又f(-)=
,f (1)=-1,f (2)=2
∴-1<k<且k≠2(12分)
已知函数,其中
,
为自然对数的底数.
(Ⅰ)设是函数
的导函数,求函数
在区间
上的最小值;
(Ⅱ)若,函数
在区间
内有零点,求
的取值范围
正确答案
(Ⅰ)当时,
;当
时,
;
当时,
.(Ⅱ)
的范围为
.
试题分析:(Ⅰ)易得,再对分
情况确定
的单调区间,根据
在
上的单调性即可得
在
上的最小值.(Ⅱ)设
为
在区间
内的一个零点,注意到
.联系到函数的图象可知,导函数
在区间
内存在零点
,
在区间
内存在零点
,即
在区间
内至少有两个零点. 由(Ⅰ)可知,当
及
时,
在
内都不可能有两个零点.所以
.此时,
在
上单调递减,在
上单调递增,因此
,且必有
.由
得:
,代入这两个不等式即可得
的取值范围.
试题解答:(Ⅰ)
①当时,
,所以
.
②当时,由
得
.
若,则
;若
,则
.
所以当时,
在
上单调递增,所以
.
当时,
在
上单调递减,在
上单调递增,所以
.
当时,
在
上单调递减,所以
.
(Ⅱ)设为
在区间
内的一个零点,则由
可知,
在区间
上不可能单调递增,也不可能单调递减.
则不可能恒为正,也不可能恒为负.
故在区间
内存在零点
.
同理在区间
内存在零点
.
所以在区间
内至少有两个零点.
由(Ⅰ)知,当时,
在
上单调递增,故
在
内至多有一个零点.
当时,
在
上单调递减,故
在
内至多有一个零点.
所以.
此时,在
上单调递减,在
上单调递增,
因此,必有
.
由得:
,有
.
解得.
当时,
在区间
内有最小值
.
若,则
,
从而在区间
上单调递增,这与
矛盾,所以
.
又,
故此时在
和
内各只有一个零点
和
.
由此可知在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增.
所以,
,
故在
内有零点.
综上可知,的取值范围是
.
【考点定位】导数的应用及函数的零点.
若函数f(x)=|x|+-
(a>0)没有零点,则实数a的取值范围为________.
正确答案
(0,1)∪(2,+∞)
在平面直角坐标系中画出函数y= (a>0)的图象(其图象是以原点为圆心、
为半径的圆,且不在x轴下方的部分)与y=
-|x|的图象.观察图形可知,要使这两个函数的图象没有公共点,则原点到直线y=
-x的距离大于
,或
>
.又原点到直线y=
-x的距离等于1,所以有0<
<1,或
>
,由此解得02.所以,实数a的取值范围是(0,1)∪(2,+∞).
已知函数f(x)=x+sin x.
(1)设P,Q是函数f(x)图像上相异的两点,证明:直线PQ的斜率大于0;
(2)求实数a的取值范围,使不等式f(x)≥axcos x在上恒成立.
正确答案
(1)见解析 (2)(-∞,2]
解:(1)由题意,得f′(x)=1+cos x≥0.
所以函数f(x)=x+sin x在R上单调递增.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),x1≠x2,
则>0,即kPQ>0.
所以直线PQ的斜率大于0.
(2)当a≤0时,x∈,则f(x)=x+sin x≥0≥axcos x恒成立,所以a≤0;
当a>0时,令g(x)=f(x)-axcos x=x+sin x-axcos x,
则g′(x)=1+cos x-a(cos x-xsin x)
=1+(1-a)cos x+axsin x.
①当1-a≥0,即00,所以g(x)在上为单调增函数.
所以g(x)≥g(0)=0+sin 0-a·0·cos 0=0,符合题意.
②当1-a<0,即a>1时,
令h(x)=g′(x)=1+(1-a)cos x+axsin x,
于是h′(x)=(2a-1)sin x+axcos x.
因为a>1,所以2a-1>0,从而h′(x)≥0.
所以h(x)在上为单调增函数.
所以h(0)≤h(x)≤h,
即2-a≤h(x)≤a+1,
即2-a≤g′(x)≤a+1.
(ⅰ)当2-a≥0,即1上为单调增函数.
于是g(x)≥g(0)=0,符合题意.
(ⅱ)当2-a<0,即a>2时,存在x0∈,使得当x∈(0,x0)时,有g′(x)<0,此时g(x)在(0,x0)上为单调减函数,从而g(x)
综上所述,实数a的取值范围为(-∞,2].
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