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第3章 指数函数、对数函数和幂函数
3.4 函数的应用
3.4.1 函数与方程
第1课时 函数的零点
A级 基础巩固
1.对于函数f(x),若f(-1)·f(3)<0,则( )
A.方程f(x)=0一定有实数解
B.方程f(x)=0一定无实数解
C.方程f(x)=0一定有两实根
D.方程f(x)=0可能无实数解
解析:因为函数f(x)的图象在(-1,3)上未必连续,故尽管f(-1)·f(3)<0,但未必函数y=f(x)在(-1,3)上有实数解.
答案:D
2.函数f(x)=的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:x≤0时由x2+2x-3=0⇒x=-3;x>0时由-2+ln x=0⇒x=e2.
答案:C
3.方程2x-x2=0的解的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:在同一坐标系画出函数y=2x,及y=x2的图象略,可看出两图象有三个交点,故2x-x2=0的解的个数为3.
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答案:C
4.根据表格中的数据,可以断定函数f(x)=ex-x-2的一个零点所在的区间是( )
x
-1
0
1
2
3
ex
0.37
1
2.72
7.39
20.09
x+2
1
2
3
4
5
A.(-1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,3)
解析:由上表可知f(1)=2.72-3<0,
f(2)=7.39-4>0,
所以f(1)·f(2)<0.所以f(x)在区间(1,2)上存在零点.
答案:C
5.(2014·北京卷)f(x)=-log2x,在下列区间中,包含f(x)零点的区间是( )
A.(0,1) B. (1,2)
C. (2,4) D.(4,+∞)
解析:利用零点存在性定理,验证f(x)在各区间端点处的函数值的符号.
由题意知,函数f(x)在(0,+∞)上为减函数,又f(1)=6-0=6>0,f(2)=3-1=2>0,f(4)=-log24=-2=-<0,
由零点存在性定理,可知函数f(x)在区间(2,4)上必存在零点.
答案:C
6.函数f(x)=(x-1)(x2+3x-10)的零点构成的集合是________.
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解析:因为f(x)=(x-1)(x2+3x-10)=(x-1)(x+5)(x-2),
所以由f(x)=0解得x=-5或x=1或x=2.
答案:{-5,1,2}
7.已知函数f(x)为奇函数,且该函数有三个零点,则三个零点之和等于________.
解析:因为奇函数的图象关于原点对称,
所以若f(x)有三个零点,则其和必为0.
答案:0
8.函数f(x)=x2-2x+a有两个不同零点,则实数a的范围是________.
解析:由题意可知,方程x2-2x+a=0有两个不同解,
故Δ=4-4a>0,即a<1.
答案:(-∞,1)
9.若函数f(x)=ax-b(b≠0)有一个零点3,那么函数g(x)=bx2+3ax的零点是________.
解析:因为函数f(x)=ax-b的一个零点是3,
所以x=3是方程ax-b=0的根.
所以b=3a.
于是函数g(x)=bx2+3ax=bx2+bx=bx(x+1),
令g(x)=0,得x=0或x=-1.
答案:0,-1
10.设x0是方程ln x+x=4的解,且x0∈(k,k+1),k∈Z,则k=________.
解析:令f(x)=ln x+x-4,
且f(x)在(0,+∞)上递增,
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因为f(2)=ln 2+2-4<0,
f(3)=ln 3-1>0,
所以f(x)在(2,3)内有解.所以k=2.
答案:2
11.判断函数f(x)=log2x-x+2的零点的个数.
解:令f(x)=0,即log2x-x+2=0,即log2x=x-2.
令y1=log2x,y2=x-2.
画出两个函数的大致图象,如图所示,
函数的图象有两个不同的交点.
所以函数f(x)=log2x-x+2有两个零点.
12.函数f(x)=x3-3x+2.
(1)求f(x)的零点;
(2)求分别满足f(x)<0,f(x)=0,f(x)>0的x的取值范围.
解:f(x)=x3-3x+2=x(x-1)(x+1)-2(x-1)=(x-1)(x2+x-2)=(x-1)2(x+2).
(1)令f(x)=0,函数f(x)的零点为x=1或x=-2.
(2)令f(x)<0,得x<-2.
所以满足f(x)<0的x的取值范围是(-∞,-2);
满足f(x)=0的x的取值集合是{1,-2};
令f(x)>0,得-2<x<1或x>1,
满足f(x)>0的x的取值范围是(-2,1)∪(1,+∞).
B级 能力提升
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13.函数y=lg x-的零点所在的大致区间是( )
A.(6,7) B.(7,8)
C.(8,9) D.(9,10)
解析:因为f(9)=lg 9-1<0,
f(10)=lg 10-=1->0,
所以f(9)·f(10)<0.
所以y=lg x-在区间(9,10)上有零点.
答案:D
14.(2015·安徽卷)在平面直角坐标系xOy中,若直线y=2a与函数y=|x-a|-1的图象只有一个交点,则实数a的值为________.
解析:依题意可得,方程2a=|x-a|-1只有一解,
则方程|x-a|=2a+1只有一解.
所以2a+1=0.所以a=-.
答案:-
15.若函数f(x)=x2-ax-b的零点是2和3,试求函数g(x)=bx2-ax-1的零点.
解:函数f(x)=x2-ax-b的零点是2和3,
由函数的零点与方程的根的关系知方程x2-ax-b=0的两根为2和3.
再由根与系数的关系得a=5,b=-6,
所以g(x)=-6x2-5x-1,易求得函数g(x)的零点为
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-,-.
16.若关于x的方程3x2-5x+a=0的一个根在(-2,0)内,另一个根在(1,3)内,求实数a的取值范围.
解:令f(x)=3x2-5x+a,由已知条件得:
即
解得-12