- 函数零点的判断和求解
- 共205题
21. 设函数f(x)=-mlnx,g(x)=
-(m+1)x.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当m≥0时,讨论函数f(x)与g(x)图象的交点个数.
正确答案
(1)当时,函数
的单调增区间是
,无减区间;当
时,函数
的单调增区间是
,减区间是
;(2)一个.
解析
⑴解:函数的定义域为
,
,
当时,
,所以函数
的单调增区间是
,无减区间;
当时,
;
当时,
,函数
的单调递减;
当时,
,函数
的单调递增.
综上:当时,函数
的单调增区间是
,无减区间;当
时,函数
的单调增区间是
,减区间是
.⑵解:令
,问题等价于求函数
的零点个数,当
时,
,有唯一零点;当
时,
,当
时,
,函数
为减函数,注意到
,
,所以
有唯一零点;当
时,
或
时
,
时
,所以函数
在
和
单调递减,在
单调递增,注意到
,
,所以
有唯一零点;当
时,
或
时
,
时
, 所以函数
在
和
单调递减,在
单调递增,意到
,所以
,而
,所以
有唯一零点. 综上,函数
有唯一零点,即两函数图象总有一个交点.
考查方向
本题考查了利用导数求含参数的函数极值,分类讨论,讨论点大体可以分成以下几类:
1、根据判别式讨论;
2、根据二次函数的根的大小;
3、定义域由限制时,根据定义域的隐含条件;
4、求导形式复杂时取部分特别常常只需要转化为一个二次函数来讨论;
5、多次求导求解等.
解题思路
1、求导,然后解导数不等式,求单调区间。
2、对参数分类讨论得结论。
易错点
第二问中的易丢对a的分类讨论。
知识点
10.设函数f(x)=,若关于x的方程[f(x)]3一a|f(x)|+2=0有两个不等实根,
则实数a的取值范围是( )
正确答案
解析
试题分析:本题属于函数中的零点问题,题目的难度较大。注意对函数f(x)的值域的分析.
考查方向
本题主要考查了函数的零点问题,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与基本初等函数图像、不等式含参问题等知识点交汇命题。
解题思路
本题考查函数的零点问题,解题步骤如下:
由题可知,函数f(x)∈(-1,1), [f(x)]3+2∈(1,3), |f(x)|∈[0,1)。
故只有当a>3时,方程才有2个不等的实根。
易错点
本题易在含参的讨论上发生错误。
知识点
21.己知函数f(x)=a(x-)-2lnx,其中a∈R.
(1)若f(x)有极值,求a的取值范围;
(2)讨论(x)的零点个数,并说明理由.(参考数值:ln2≈0. 6931)
正确答案
(1)0<a<1;
(2)当a≤0或a≥1时,有唯一零点;当0<a<1时,
有三个零点.
解析
试题分析:本题属于导数应用中的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,(1)直接按照步骤来求;(2)要注意对参数的讨论.
(1),因为f(x)定义域为(0,+∞),
所以ax2-2x+a=0有正根且不为等根。显然a≠0,由x1x2=1>0.得Δ>0且x1+x2>0,
所以 0<a<1 。
(2)由上知,,因为x∈(0,+∞),
①若a≤0,则<0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)单调递减,
因为f(1)=0,所以f(x)的零点唯一;
②若a≥1,则≥0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)单调递增,
因为f(1)=0,所以f(x)的零点唯一;
③若0<a<1,记x1,x2分别为ax2-2x+a=0的两根,且x1<1<x2,且f(x)在(0,x1)单调递增,在(x1,x2)单调递增,(x2,+∞)单调递增。
因为f(1)=0,所以f(x1)>0,f(x2)<0.
当x∈(0,x1)时,取
令
显然,>0,所以h(a)在(0,1)单调递增,所以
,
故f(x)在
有一个零点;
因为,
则f(x)在有一个零点;
综上可知:当a≤0或a≥1时,有唯一零点;
当0<a<1时,有三个零点.
考查方向
本题考查了利用导数求含参数的函数极值,分类讨论,讨论点大体可以分成以下几类:
(1)根据判别式讨论;
(2)根据二次函数的根的大小;
(3)定义域由限制时,根据定义域的隐含条件;
(4)求导形式复杂时取部分特别常常只需要转化为一个二次函数来讨论;
(5)多次求导求解等.
解题思路
本题考查导数的性质,解题步骤如下:
(1)求导,然后解导数不等式,算极值。
(2)对参数分类讨论求得零点个数。
易错点
第二问中的易丢对a的分类讨论。
知识点
20.已知函数,直线
.
(Ⅰ)求函数的极值;
(Ⅱ)求证:对于任意,直线
都不是曲线
的切线;
(Ⅲ)试确定曲线与直线
的交点个数,并说明理由.
正确答案
(Ⅰ)所以函数有极小值
,无极大值.
(Ⅲ)当时,曲线
与直线
没有交点,而当
时,曲线
与直线
有且仅有一个交点.。
解析
(Ⅰ)解:函数定义域为
,
求导,得,
令,解得
.
当变化时,
与
的变化情况如下表所示:
所以函数的单调增区间为
,
,单调减区间为
,
所以函数有极小值
,无极大值.
(Ⅱ)证明:假设存在某个,使得直线
与曲线
相切,
设切点为,又因为
,
所以切线满足斜率,且过点
,
所以,
即,此方程显然无解,
所以假设不成立.
所以对于任意,直线
都不是曲线
的切线.
(Ⅲ)解:“曲线与直线
的交点个数”等价于“方程
的根的个数”.
由方程,得
.
令,则
,其中
,且
.
考察函数,其中
,
因为时,
所以函数在
单调递增,且
.
而方程中,
,且
.
所以当时,方程
无根;当
时,方程
有且仅有一根,
故当时,曲线
与直线
没有交点,而当
时,曲线
与直线
有且仅有一个交点.
考查方向
解题思路
1、第一问写出函数的定义域,求出导数,然后令导数等于零解方程,列表求极值。
2、第二问直接不易证明,可考虑使用反证法:假设存在某个,使得直线
与曲线
相切,然后可设出切点,利用切点处导数值为斜率与已知直线方程建立联系,从而推出矛盾进而得到证明。
3、判断曲线与直线的交点个数问题可以考虑通过函数的极值与直线的相对位置关系以及函数图像的特点采用数形结合的方法判断交点个数;也可以转化为方程判断根的个数进而确定图像交点的个数。由第一问可看出图像较复杂,采用数形结合的办法不容易解决,于是可考虑转化为判断方程
根的个数来解决问题,通过分离参数k进一步转化为
根的个数问题,再通过换元、构造新函数,根据其特点即可逐步解决问题。
易错点
第一问中不交待极大值不存在而失分或未考虑函数的定义域而出错;
知识点
18.已知函数,函数
,其中
.
(Ⅰ)如果函数与
在
处的切线均为
,求切线
的方程及
的值;
(Ⅱ)如果曲线与
有且仅有一个公共点,求
的取值范围。
正确答案
(Ⅰ),
;
(Ⅱ),或
.
解析
试题分析:本题属于导数的应用的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,(1)直接按照步骤来求,(2)要注意作差构造新函数
(Ⅰ)解:求导,得,
,
.
由题意,得切线l的斜率,即
,解得
.
又切点坐标为,所以切线l的方程为
.
(Ⅱ)解:设函数,
.
“曲线与
有且仅有一个公共点”等价于“函数
有且仅有一
个零点”.
求导,得.
① 当时,
由,得
,所以
在
单调递增.
又因为,所以
有且仅有一个零点
,符合题意.
②当时,
当变化时,
与
的变化情况如下表所示:
所以在
上单调递减,在
上单调递增,
所以当时,
,
故有且仅有一个零点
,符合题意.
③ 当时,
令,解得
.
当变化时,
与
的变化情况如下表所示:
所以在
上单调递减,在
上单调递增,
所以当时,
.
因为,
,且
在
上单调递增,
所以.
又因为存在 ,
,
所以存在使得
,
所以函数存在两个零点
,1,与题意不符.
综上,曲线与
有且仅有一个公共点时,
的范围是
,或
考查方向
本题主要考查了导数的几何意义、利用导数研究函数的零点,导数作为一种工具,其应用主要分以下几类:
1.利用导数研究函数的单调性,
2.利用导数研究函数的极值、最值,
3.利用导数研究函数的零点个数,
4.利用导数研究不等式恒成立问题.
解题思路
本题考查导数的几何意义、导数在研究函数的应用,解题步骤如下:
1.求导,利用导数的几何意义得到等式,求出值和切线方程;
2.作差构造函数,将问题转化为函数有且只有一个零点;
3.求导,通过导函数的符号研究函数的单调性与极值;
4.通过研究极值的符号得到答案.
易错点
忽视新函数的定义域
知识点
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