嵌套函数的零点问题

合集下载

嵌套函数的零点问题

嵌套函数的零点问题

嵌套函数作为复合函数的一种形式,在高考命题中经常出现㊂嵌套函数分同一个函数间的嵌套与不同函数间的嵌套,利用复合函数的形式加以合理嵌套,巧妙融入零点及其应用问题,成为高考中的一类比较综合的创新应用问题,倍受大家的关注㊂一㊁整体思维,分类讨论对于一些相对简单的嵌套函数的零点问题,可以将其内层函数加以整体化处理,借助整体思维进行合理转化,由内到外通过分类讨论,达到解决问题的目的㊂例1已知函数f (x )=x +1,x ɤ0,l o g 2x ,x >0,则函数y =f [f (x )]+1的所有零点构成的集合为㊂分析:根据题设条件,化嵌套函数的零点问题为对应的方程问题,利用分段函数中变量的取值范围,通过内层方程的求解,由内到外结合外层方程的求解来确定原方程的解,从而可得对应嵌套函数的零点㊂解:依题意可令y =f [f (x )]+1=0,所以f [f (x )]=-1㊂当x ɤ0时,由f (x )=x +1=-1得x =-2,由f (x )=-2得x +1=-2或l o g 2x =-2,解得x =-3或x =14;当x >0时,由f (x )=l o g 2x =-1得x =12,由f (x )=12得x +1=12或l o g 2x =12,解得x =-12或x =2㊂综上可得,函数y =f [f (x )]+1的所有零点构成的集合为-3,-12,14,2㊂涉及简单的嵌套函数的零点问题,可结合内外层函数之间的关系,通过内层函数的整体思维,先内层处理,由内及外,后外层求解,分层分析,分类讨论,结合内外层函数所对应的方程,达到解题的目的㊂整体思维解决嵌套函数的零点问题,是换元解套思维的简单形式㊂二㊁换元解套,数形结合对于一些相对复杂的嵌套函数的零点问题,可以将内层函数进行换元处理,通过换元,引入新参数,转化为新参数的外层函数问题,进而回归问题本源加以分析与处理㊂例2已知函数f (x )=x +2,x <0,x 2+12x ,x ȡ0,则函数y =f [f (x )]-1的零点个数为㊂分析:根据题设条件,化嵌套函数的零点问题为对应的方程问题,通过内层函数的换元处理,结合换元后方程的求解,以及分段函数的图像来确定对应曲线与直线的交点个数,即确定方程的解的个数,从而得到相应函数的零点个数㊂解:依题意可令y =f [f (x )]-1=0,可得f [f (x )]=1㊂令f (x )=t ,由f (t )=1,可得t +2=1或t 2+12t =1,解得t =-1或t =-1+174t =-1-174<0,舍去㊂ 图1作出分段函数y =f (x )的图像,如图1所示㊂结合函数y =f (x )的图像,可知方程f (x )=-1有1个解,方程f (x )=-1+174有2个解,所以函数y =f [f (x )]-1的零点个数为3㊂32知识结构与拓展高一数学 2023年11月换元解套是处理嵌套函数的零点问题的主要方法,解答的两个步骤是:换元解套,通过换元t=g(x),引入参数,则y=f(t),将一个嵌套函数的零点问题巧妙拆解为两个简单函数t=g(x)与y=f(t)的零点问题;解方程,利用方程f(t)=0,确定参数t的值,代入方程t=g(x)求出x的值㊂在利用换元解套思维解题时,可借助函数的图像进行数形结合,从而达到直观处理问题的目的㊂三㊁逆向思维,参数范围解决一些含参数的嵌套函数的零点问题,可以通过整体思维应用或换元解套思维突破,加以合理的逆向思维,结合图像的直观分析来确定参数的取值范围㊂例3已知函数f(x)=-x2-2x,函数g(x)=x+14x,x>0,x+1,xɤ0,若函数y=g[f(x)]-a有4个不同的零点,则实数a的取值范围是㊂分析:根据题设条件,化嵌套函数的零点问题为对应的方程问题,利用函数y=f(x)的值域,结合内层函数的换元处理,确定外层函数y=g(t)(t<1)与y=a的图像的交点个数,从而借助数形结合来确定对应参数的取值范围㊂解:由题意知函数y=g[f(x)]-a有4个不同的零点,所以方程g[f(x)]-a=0有4个不同的实数根㊂令t=f(x)=-x2-2x=-(x+1)2+1ɤ1,由方程g[f(x)]-a=0,可得方程g(t)=a(tɤ1)有4个不同的实数根㊂易知方程f(x)=t在tɪ(-ɕ,1)内有2个不同的实数根,即函数y=f(x)=-x2-2x与直线y=t(t<1)有2个不同的交点,所以方程g(t)-a=0有4个不同的实数根等价于函数y=g(t)(t<1)与y=a的图像有2个不同的交点㊂易得g(1)=1+14=54㊂当x>0时,g(x)=x+14xȡ2x㊃14x=1,当且仅当x=14x,即x=12时,等号成立㊂图2画出函数y=g(t)(t<1)的图像,如图2所示㊂结合图像可知当1ɤa<54时,函数y=g(t)(t<1)与y=a有2个不同的交点,所以实数a的取值范围是1,54㊂解决含参数的嵌套函数的零点问题,可借助整体思维或换元解套思维来分析内外层函数的图像与性质,通过分离参数,结合对应的图像来确定参数的取值范围㊂利用数形结合分析参数的取值范围时,要注意图像的关键点(如区间的端点㊁函数的极值点等)的位置关系,从而加以合理的取舍㊂(多选题)已知x0是函数f(x)=e x+x-2的零点(其中e=2.71828 为自然对数的底数),下列说法正确的是()㊂A.x0ɪ(0,1)B.l n(2-x0)=x0C.x0-e-x0<0D.x2-x00>e提示:对于A,函数f(x)=e x+x-2为增函数,则f(0)=-1<0,f(1)=e-1>0,所以零点x0ɪ(0,1),A正确㊂对于B,x0是方程f(x)=e x+x-2的零点,则e x0+x0-2=0,变形可得e x0=2-x0,两边同时取对数得l n(2-x0)=x0,B正确㊂对于C,x0是函数f(x)=e x+x-2的零点,则e x0+x0-2=0,即x0=2-e x0,所以x0-e-x0=2-e x0-e-x0=2-(e x0+e-x0)㊂又x0ɪ(0,1),所以e x0+e-x0>2,所以x0-e-x0<0,C正确㊂对于D,x0ɪ(0,1),所以2-x0ɪ(1,2),所以x2-x00<1<e,D不正确㊂应选A B C㊂作者单位:甘肃省肃南裕固族自治县第一中学(责任编辑郭正华) 42知识结构与拓展高一数学2023年11月。

17 第二章 微专题 嵌套函数的零点问题

17 第二章 微专题 嵌套函数的零点问题

由于f (1)=-1<0,f (2)=ln 2-12>0, 由零点存在定理可知,存在t1∈(1,2),使得f (t1)=0;
②当t≤0时,f (t)=t2+2t,由f (t)=t2+2t=0,解得t2=-2,t3=0. 作出函数t=f (x)+1,直线t=t1,t=-2,t=0的图象如图所示.
由图象可知,直线t=t1与函数t=f (x)+1的图象有两个交点;直线t=0与函数t= f (x)+1的图象有两个交点;直线t=-2与函数t=f (x)+1的图象有且只有一个交 点.综上所述,函数y=f [f (x)+1]的零点个数为5.
②若b≠0,因为[f (x)]2+af (x)-b2<0有解,所以Δ=a2 +4b2>0,
解得-a- 2a2+4b2<f (x)<-a+ 2a2+4b2, 其中-a- 2a2+4b2<0<-a+ 2a2+4b2. 由于当f (x)=0时,不等式的解集中含有2个整数解{0,2},故舍去. 综上,a的最大值为8.故选D.
微专题 嵌套函数的零点问题
思维建模 已知函数零点的个数求参数范围时,常利用数形结合法将其转化为两个函数的 图象的交点问题,需准确画出两个函数的图象,利用图象写出满足条件的参数 范围.
THANKS
类型一 判断嵌套函数零点的个数
【例1】已知函数f
(x)=ቐln
x

1 x
,x>0,则函数y=f
[f
(x)+1]的零点个数是
x2+2x,x≤0,
()
A.2 C.4
B.3
√D.5
D
解析:令t=f
(x)+1=ቐln
x

1 x

嵌套函数的零点问题(解析版)

嵌套函数的零点问题(解析版)

嵌套函数的零点问题思路引导函数的零点是命题的热点,常与函数的性质和相关问题交汇.对于嵌套函数的零点,通常先“换元解套”,设中间函数为t ,通过换元将复合函数拆解为两个相对简单的函数,借助函数的图象、性质求解.例题讲解类型一嵌套函数零点个数的判断【典例1】已知函数f (x )=2x +22,x ≤1log 2x -1 ,x >1,则函数F (x )=f f x -2f x -32的零点个数是( )A.4B.5C.6D.7【解题指导】令t =f (x ),F (x )=0→f (t )=2t -32→作函数y =f (x )与y =2x +32图象→两个交点的横坐标为t 1=0,t 2∈(1,2)→f (x )=t 1、f (x )=t 2判断F (x )的零点个数.【解析】令t =f (x ),F (x )=0,则f (t )-2t -32=0,作出y =f (x )的图象和直线y =2x +32,由图象可得有两个交点,设横坐标为t 1,t 2,∴t 1=0,t 2∈(1,2).当f (x )=t 1时,有x =2,即有一解;当f (x )=t 2时,有三个解,∴综上,F (x )=0共有4个解,即有4个零点,故选A【方法总结】1.判断嵌套函数零点个数的主要步骤(1)换元解套,转化为t =g (x )与y =f (t )的零点.(2)依次解方程,令f(t)=0,求t,代入t=g(x)求出x的值或判断图象交点个数.2.抓住两点:(1)转化换元.(2)充分利用函数的图象与性质.【针对训练】(2022·长春市实验中学高三模拟)已知f(x)=lg x,x>02x ,x≤0,则函数y=2[f(x)]2-3f(x)+1的零点个数是( )A.3B.5C.7D.8【答案】B【分析】函数y=2f2(x)-3f(x)+1=[2f(x)-1][f(x)-1]的零点,即方程f(x)=12和f(x)=1的根,画出函数f(x)=lg x,x>02x ,x≤0的图象,数形结合可得答案.【详解】函数y=2f2(x)-3f(x)+1=[2f(x)-1][f(x)-1]的零点,即方程f(x)=12和f(x)=1的根,函数f(x)=lg x,x>02x ,x≤0的图象如下图所示:由图可得方程f(x)=12和f(x)=1共有5个根,即函数y=2f2(x)-3f(x)+1有5个零点,故选B.类型二已知嵌套函数的零点个数求参数【例2】函数f(x)=ln(-x-1),x<-12x+1,x≥-1,若函数g(x)=f(f(x))-a有三个不同的零点,则实数a的取值范围____.【解题指导】设t=f(x)→令g(x)=f(f(x))-a=0→a=f(t)→作y=a,y=f(t)的图像数形结合根据a的范围分类讨论y=a,y=f(t)的交点个数【解析】设t=f(x),令g(x)=f(f(x))-a=0,则a=f(t).在同一平面直角坐标系内作y=a,y=f(t)的图像:①当a≥-1时,y=a与y=f(t)的图像有两个交点,设交点的横坐标为t1,t2(不妨设t2>t1),则t1<-1,t2≥-1.当t1<-1时,t1=f(x)有一解;当t2≥-1时,t2=f(x)有两解,∴此时g(x)=f(f(x))-a有三个不同的零点,满足题意;②当a<-1时,y=a与y=f(t)的图像有一个交点.设交点的横坐标为t 3,令ln (-t -1)=-1得t =-1-1e ,∴-1-1e<t 3<-1,此时t 3=f (x )有一个解,不满足题意;综上所述,当a ≥-1时,函数g (x )=f (f (x ))-a 有三个不同的零点.【方法总结】(1)求解本题抓住分段函数的图象性质,由y =a 与y =f (t )的图象,确定t 1,t 2的取值范围,进而由t =f (x )的图象确定零点的个数.(2)含参数的嵌套函数方程,还应注意让参数的取值“动起来”,抓临界位置,动静结合.【针对训练】已知函数f (x )=2x-1 ,x <12-x ,x ≥1,若关于x 的函数y =2f 2(x )+2bf (x )+1有6个不同的零点,则实数b 的取值范围是__________.【答案】-32,-2【解析】作出f (x )的函数图象如下:设f (x )=t ,则当t =1或t <0时,方程f (x )=t 只有1解,当t =0时,方程f (x )=t 有2解,当0<t <1时,方程f (x )=t 有3解,当t >1时,方程f (x )=t 无解.∵关于x 的函数y =2f 2(x )+2bf (x )+1有6个不同的零点,∴关于t 的方程2t 2+2bt +1=0在0,1 上有两解,∴4b 2-8>00<-b 2<12+2b +1>0,解得-32<b <-2.模拟训练1.(2023春·浙江温州·高二温州中学校联考期末)已知函数f x =x e x 2+axex -2a 有三个不同的零点x 1,x 2,x 3(其中x 1<x 2<x 3),则2-x 1e x 122-x 2e x22-x 3e x 3=( )A.1B.4C.16D.64【答案】C【解析】令t (x )=x e x ,则t (x )=1-xe x.所以当x <1时,t (x )>0,函数t (x )=x e x 单调递增;当x >1时,t(x )<0,函数t (x )=x e x单调递减.所以t (x )max =t (1)=1e.由题意g t =t 2+at -2a 必有两个根t 1<0,且0<t 2<1e.由根与系数的关系有:t 1+t 2=-a ,t 1t 2=-2a .由图可知,t 1=x e x 有一解x 1<0,即t 1=x 1e x 1.t 2=xex 有两解x 2,x 3且0<x 2<1<x 3,即t 2=x 2e x 2=x3ex 3.所以2-x 1e x 122-x 2e x 22-x3e x 3=2-t 1 22-t 2 2-t 2 =2-t 1 2-t 2 2=4-2t 1+t 2 +t 1t 2 2=4+2a -2a 2=16.故选:C2.(2023秋·江西景德镇·高二景德镇一中校考期中)已知函数F x =ln x x2+(a -1)ln xx+1-a 有三个不同的零点x 1,x 2,x 3(其中x 1<x 2<x 3),则1-ln x 1x 1 21-ln x 2x 2 1-ln x 3x 3 的值为A.1-aB.a -1C.-1D.1【答案】D 【解析】令y =ln x x ,则y ′=1-ln xx 2,故当x ∈(0,e )时,y ′>0,y =ln x x 是增函数,当x ∈(e ,+∞)时,y ′>0,y =ln x x是减函数;且limx →0ln xx =-∞,ln e e =1e ,lim x →+∞ln xx =0;令ln x x =t ,则可化为t 2+(a -1)t +1-a =0,故结合题意可知,t 2+(a -1)t +1-a =0有两个不同的根,故△=(a -1)2-4(1-a )>0,故a <-3或a >1,不妨设方程的两个根分别为t 1,t 2,①若a <-3,t 1+t 2=1-a >4,与t 1≤1e 且t 2≤1e相矛盾,故不成立;②若a >1,则方程的两个根t 1,t 2一正一负;不妨设t 1<0<t 2,结合y =ln xx 的性质可得,ln x 1x 1=t 1,ln x 2x 2=t 2,ln x 3x 3=t 2,故1-ln x 1x 1 21-ln x 2x 2 1-ln x 3x 3=(1-t 1)2(1-t 2)(1-t 2)=(1-(t 1+t 2)+t 1t 2)2又∵t 1t 2=1-a ,t 1+t 2=1-a ,∴1-ln x 1x 1 21-ln x 2x 2 1-ln x 3x 3=1;故选D .3.(2023·全国·高三专题练习)已知函数f (x )=(xe x )2+(a -1)(xe x )+1-a 有三个不同的零点x 1,x 2,x 3.其中x 1<x 2<x 3,则(1-x 1e x 1)(1-x 2e x 2)(1-x 3e x 3)2的值为( )A.1B.(a -1)2C.-1D.1-a【答案】A【解析】令t =xe x ,则t ′=(x +1)e x ,故当x ∈(-1,+∞)时,t ′>0,t =xe x 是增函数,当x ∈(-∞,-1)时,t ′<0,t =xe x 是减函数,可得x =-1处t =xe x 取得最小值-1e ,x →-∞,t →0,画出t =xe x 的图象,由f (x )=0可化为t 2+(a -1)t +1-a =0,故结合题意可知,t 2+(a -1)t +1-a =0有两个不同的根,故Δ=(a -1)2-4(1-a )>0,故a <-3或a >1,不妨设方程的两个根分别为t 1,t 2,①若a <-3,t 1+t 2=1-a >4,与-2e<t 1+t 2<0相矛盾,故不成立;②若a >1,则方程的两个根t 1,t 2一正一负;不妨设t 1<0<t 2,结合t =xe x 的性质可得,x 1e x 1=t 1,x 2e x 2=t 1,x 3e x 3=t 2,故(1-x 1e x 1)(1-x 2e x 2)(1-x 3e x 3)2=(1-t 1)(1-t 1)(1-t 2)2=(1-(t 1+t 2)+t 1t 2)2又∵t 1t 2=1-a ,t 1+t 2=1-a ,∴(1-x 1e x 1)(1-x 2e x 2)(1-x 3e x 3)2=(1-1+a +1-a )2=1.故选:A .4.(2023·全国·高三专题练习)已知函数f (x )=x e x 2+axex -a 有三个不同的零点x 1,x 2,x 3(其中x 1<x 2<x 3),则1-x 1e x 121-x 2e x 21-x3ex 3的值为A.1B.-1C.aD.-a【答案】A 【解析】令x e x =t ,构造g (x )=x e x ,求导得g (x )=1-xex ,当x <1时,g (x )>0;当x >1时,g (x )<0,故g (x )在-∞,1上单调递增,在1,+∞ 上单调递减,且x <0时,g (x )<0,x >0时,g (x )>0,g (x )max =g (1)=1e,可画出函数g (x )的图象(见下图),要使函数f (x )=x e x2+axex -a 有三个不同的零点x 1,x 2,x 3(其中x 1<x 2<x 3),则方程t 2+at -a =0需要有两个不同的根t 1,t 2(其中t 1<t 2),则Δ=a 2+4a >0,解得a >0或a <-4,且t 1+t 2=-at 1⋅t 2=-a ,若a >0,即t 1+t 2=-a <0t 1⋅t 2=-a <0 ,则t 1<0<t 2<1e,则x 1<0<x 2<1<x 3,且g x 2 =g x 3 =t 2,故1-x 1e x121-x 2e x21-x 3ex 3=1-t 1 21-t 2 2=1-t 1+t 2 +t 1t 2 2=1+a -a 2=1,若a <-4,即t 1+t 2=-a >4t 1⋅t 2=-a >4 ,由于g (x )max =g (1)=1e ,故t 1+t 2<2e<4,故a <-4不符合题意,舍去.故选A .5.(2023·全国·高三专题练习)已知函数f x =ax +ln x x -ln x -x 2,有三个不同的零点,(其中x 1<x 2<x 3),则1-ln x 1x 1 21-ln x 2x 2 1-ln x 3x 3 的值为A.a -1B.1-aC.-1D.1【答案】D【解析】令f (x )=0,分离参数得a =x x -ln x -ln x x 令h (x )=x x -ln x -ln xx由h ′(x )=ln x 1-ln x 2x -ln xx 2x -ln x 2=0 得x =1或x =e .当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0;当x ∈(1,e )时,h ′(x )>0;当x ∈(e ,+∞)时,h ′(x )<0.即h (x )在(0,1),(e ,+∞)上为减函数,在(1,e )上为增函数.∴0<x 1<1<x 2<e <x 3,a =x x -ln x -ln x x 令μ=ln xx则a =11-μ-μ即μ2+(a -1)μ+1-a =0,μ1+μ2=1-a <0,μ1μ2=1-a <0,对于μ=ln x x ,μ =1-ln xx 2则当0<x <e 时,μ′>0;当x >e 时,μ′<0.而当x >e 时,μ恒大于0.不妨设μ1<μ2,则μ1=ln x 1x 1,μ2=ln x 2x 2,μ3=ln x 3x 3, 1-ln x 1x 1 21-ln x 2x 2 1-ln x 3x 3 =(1-μ1)2(1-μ2)(1-μ3)=[(1-μ1)(1-μ2)]2=[1-(1-a )+(1-a )]2=1.故选D .6.(2023·辽宁·校联考二模)已知函数f x =9ln x 2+a -3 x ln x +33-a x 2有三个不同的零点x 1,x 2,x 3,且x 1<1<x 2<x 3,则3-ln x 1x 1 23-ln x 2x 2 3-ln x 3x 3的值为( )A.81B.-81C.-9D.9【答案】A【解析】f x =9ln x 2+a -3 x ln x +33-a x 2=0∴a -3 x ln x -3x 2 =-9ln x 2∴a -3=9ln x 23x 2-x ln x =9ln x x 23-ln xx令t =3-ln x x ,t ∈0,+∞ ,则ln xx =3-t ,∴t =-1-ln x x 2=ln x -1x 2令t =0,解得x =e∴t ∈0,e 时,t <0,t 单调递减;t ∈e ,+∞ 时,t >0,t 单调递增;∴t min =3-1e ,t ∈3-1e,+∞ ,∴a -3=9(3-t )2t =9t 2-54t +81t ∴9t 2-51+a t +81=0.设关于t 的一元二次方程有两实根t 1,t 2,∴Δ=51+a 2-4×9×81>0,可得a >3或a <-105.∵a -3=93-t 2t >0,故a >3∴a <-105舍去∴t 1+t 2=51+a 9>51+39=6,t 1t 2=9.又∵t 1+t 2=t 1+9t 1≥29=6,当且仅当t 1=t 2=3时等号成立,由于t 1+t 2≠6,∴t 1>3,t 2=9t 1<3(不妨设t 1>t 2).∵x 1<1<x 2<x 3,可得3-ln x 1x 1>3,3-ln x 2x 2<3,3-ln x 3x 3<3.则可知3-ln x 1x 1=t 1,3-ln x 2x 2=3-ln x 3x 3=t 2.∴3-ln x 1x 1 23-ln x 2x 2 3-ln x 3x 3=t 1t 2 2=81.故选:A .7.(2023春·全国·高三专题练习)已知函数f (x )=ae x-x +3e 2x e x -x有三个不同的零点x 1,x 2,x 3,且x 1<x 2<x 3,则1-x 1e x 121-x 2e x 21-x3ex 3的值为( )A.1B.3C.4D.9【答案】D【解析】由f x =0得a =x e x -3e xe x -x,即a =x e x -31-x e x =-1-x e x -31-x e x+1,记t =1-x e x ,且设g x =1-xex ,一方面由a =-t -3t +1得t 2+a -1 t +3=0(*),当Δ>0时方程(*)有两个不相等的实数根t 1,t 2,且t 1+t 2=1-a ,t 1t 2=3;另一方面,由g x =x -1e x知g x 在-∞,1 上单调递减,在1,+∞ 上单调递增,g 1=1-1e,g 0 =1,当x →-∞时,g x →+∞,当x →+∞时,g x →1-,如图:t1≥1>t 2>1-1e,且1-x 1e x 1=t 1,1-x 2e x 2=1-x3ex 3=t 2,因此1-x 1e x 121-x 2e x 21-x 3e x 3=t 21⋅t 2⋅t 2=t 1t 2 2=9.故选:D8.(2023秋·重庆南岸·高三重庆市第十一中学校校考阶段练习)设定义在R 上的函数f (x )满足f (x )=9x 2+(a -3)xe x +3(3-a )e 2x 有三个不同的零点x 1,x 2,x 3,且x 1<0<x 2<x 3, 则3-x 1e x123-x 2e x23-x 3e x 3的值是( )A.81B.-81C.9D.-9【答案】A【解析】由f (x )=9x 2+(a -3)xe x +3(3-a )e 2x 有三个不同的零点知:9x 2+(a -3)xe x +3(3-a )e 2x =0有三个不同的实根,即a -3=9x 23e 2x -xe x =9x ex 23-x ex有三个不同实根,若t =3-xe x ,则a -3=9(3-t )2t ,整理得9t 2-(a +51)t +81=0,若方程的两根为t 1,t 2,∴t 1t 2=9,而t=xe x -e x e 2x=x -1e x,∴当x <1时,t <0即t 在(-∞,1)上单调递减;当x >1时,t >0即t 在(1,+∞)上单调递增;即当x =1时t 有极小值为3-1e ,又x 1<0<x 2<x 3,x =0有t =3,即t 1>3>t 2>3-1e.∵方程最多只有两个不同根,∴x 1<0<x 2<1<x 3,即t 1=3-x 1e x 1,t 2=3-x 2e x 2=3-x 3e x3,∴3-x1e x 123-x 2e x23-x 3ex 3=t 12t 22=81.故选:A9.(2023秋·江西宜春·高三江西省丰城中学校考期中)已知函数f (x )=2(a +2)e 2x -(a +1)xe x +x 2有三个不同的零点x 1,x 2,x 3,且x 1<0<x 2<x 3,则2-x1e x 122-x 2e x22-x 3e x 3的值为( )A.3B.6C.9D.36【答案】D【解析】因为f (x )=2(a +2)e 2x -(a +1)xe x +x 2,所以f (x )=e 2x 2(a +2)-(a +1)x e x +x e x 2,因为e 2x>0,所以2(a +2)-(a +1)x e x +x e x 2=0有三个不同的零点x 1,x 2,x 3,令g x =x e x ,则g x =1-x e x,所以当x <1时g x >0,当x >1时g x <0,即g x 在-∞,1 上单调递增,在1,+∞ 上单调递减,所以g x max =g 1 =1e ,当x >0时x e x >0,令t =x ex ∈-∞,1e ,则2(a +2)-(a +1)t +t 2=0必有两个根t 1、t 2,不妨令t 1<0、0<t 2<1e ,且t 1+t 2=a +1,t 1t 2=2a +2 ,即t 1=x e x 必有一解x 1<0,t 2=xe x 有两解x 2、x 3,且0<x 2<1<x 3,故2-x 1e x122-x 2e x22-x 3ex 3=2-t 1 22-t 2 2=4-2t 1+t 2 +t 1t 2 2=4-2a +1 +2a +2 2=36故选:D10.(2023·陕西·统考模拟预测)已知函数f (x )=(a +3)e 2x -(a +1)xe x +x 2有三个不同的零点x 1,x 2,x 3,且x 1<x 2<x 3,则1-x 1e x121-x 2e x21-x 3e x 3的值为( )A.3B.4C.9D.16【答案】C【解析】f (x )=(a +3)e 2x -(a +1)xe x +x 2=e 2x x e x 2-a +1 ⋅x ex +a +3 ,e 2x >0,x e x2-a +1 ⋅xex +a +3 =0有三个不同的零点x 1,x 2,x 3.令g x =x e x ,g x =1-xe x,g x 在-∞,1 递增,在1,+∞ 上递减,g x max =g 1 =1e .x >0时,xex >0.令t =x ex ∈-∞,1e,t 2-a +1 ⋅t +a +3 =0必有两个根t 1,t 2,t 1<0,0<t 2<1e,且t 1+t 2=a +1,t 1⋅t 2=a +3,t 1=x e x 有一解x 1<0,t 2=x ex 有两解x 2,x 3,且0<x 2<1<x 3,故1-x 1e x 121-x 2e x 21-x3e x 31-t 1 21-t 22=1-t 1+t 2 +t 1⋅t 2 2=1-a +1 +a +3 2=9.故选:C11.(2023春·江苏扬州·高三扬州中学校考开学考试)关于x 的方程ln x x +xln x -x+m =0有三个不等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<1<x 2<x 3,则ln x 1x 1-1 2ln x 2x 2-1 ln x 3x 3-1 的值为( )A.eB.1C.4D.1-m【答案】B【解析】令t =ln xx-1,则t =1-ln xx 2,当x >e 时,t <0,当0<x <e 时,t >0,所以t 在e ,+∞ 上递减,在0,e 上递增,所以当x =e 时,函数取得最大值1e-1,函数t =ln xx-1的图象如图所示:则ln x 1x 1-1=t 1,ln x 2x 2-1=t 2,ln x 3x 3-1=t 3,由图象知:t 2=t 3,因为关于x 的方程ln x x +xln x -x+m =0有三个不等的实数解x 1,x 2,x 3,所以方程t +1t+m +1 =0有两个不等的实数解t 1,t 2,由韦达定理得:t 1⋅t 2=1,所以ln x 1x 1-1 2ln x 2x 2-1 ln x 3x 3-1 =t 12⋅t 2⋅t 3=t 12⋅t 22=1,故选:B12.(2023秋·山西太原·高三山西大附中校考阶段练习)若关于x 的方程e ln x x +x e ln x +x+m =0有三个不相等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<x 2<x 3,则ln x 21x 1+ln x 2x 2+ln x 3x 3的取值范围为( )A.0,1e B.0,e C.1,e D.0,1【答案】A【解析】由方程e ln x x +x e ln x +x +m =0,可得e ln x x +1e ln x x+1+m =0.令e ln x x =t ,则有t +1t +1+m =0,即t 2+m +1 t +m +1=0.令函数g x =e ln x x ,则g x =e ⋅1-ln x x 2,由g x >0,解得0<x <e ,g x <0,解得x >e所以g x 在0,e 上单调递增,在e ,+∞ 上单调递减,且g e =1作出图象如图所示,要使关于x 的方程e ln x x +x e ln x +x+m =0有三个不相等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<x 2<x 3,结合图象可得关于t 的方程t 2+m +1 t +m +1=0一定有两个实根t 1,t 2,且e ln x 1x 1=t 1,e ln x 2x 2=t 2,t 1+t 2=-m +1 ,t 1t 2=m +1.所以Δ=m +1 2-4m +1 >0,解得m >3或m <-1若t 1=1,则1+m +1 ×1+m +1=0,解得m =-32,则t 2=-12此时e ln x 2x 2=t 2=-12只有1个实数根,此时原方程没有3个不等实数根,故不满足题意.若t 1=0,则m =-1,可得t 2=0,显然此时原方程没有3个不等实数根,故不满足题意.要使原方程有3个不等实数根,则t 1<0<t 2<1所以m +1<0,1+m +1+m +1>0,解得-32<m <-1.所以e ln x 1x 1=t 1,e ln x 2x 2=e ln x 3x 3=t 2故ln x 21x 1+ln x 2x 2+ln x 3x 3=2e t 1+t 2 =-2m +1 e ∈0,1e.故选:A13.(2023·山西阳泉·统考三模)关于x 的方程ln x x +x ln x -x+m =0有三个不等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<1<x 2<x 3,则ln x 1x 1-1 2ln x 2x 2-1 ln x 3x 3-1 的值为A.e B.1 C.1+m D.1-m【答案】B【解析】设f x =ln x x ,则f x =1-ln x x 2,故函数在0,e 上单调递增,在e ,+∞ 上单调递减,f e =1e,画出函数图像,如图所示:设ln x x =t ,ln x x +x ln x -x +m =0,则ln x x +1ln x x -1+m =0,即t +1t -1+m =0,化简整理得到:t 2+m -1 t +1-m =0,故t 1+t 2=1-m ,t 1t 2=1-m ,且t 1<0,0<t 2<1e,ln x 1x 1-1 2ln x 2x 2-1 ln x 3x 3-1 =t 1-1 2t 2-1 2=t 1t 2-t 1+t 2 +1 2=1.故选:B .14.(多选题)(2023秋·山东临沂·高三校联考阶段练习)若关于x 的方程e ln x x +x e ln x +x+m =0有三个不相等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<x 2<x 3,则ln x 21x 1+ln x 2x 2+ln x 3x 3的值可能为( )A.1B.2e 3C.1e 2D.1e 【答案】BC【解析】由方程e ln x x +x e ln x +x +m =0,可得e ln x x +1e ln x x+1+m =0.令e ln x x =t ,则有t +1t +1+m =0,即t 2+(m +1)t +m +1=0.令函数g (x )=e ln x x ,则g (x )=e ⋅1-ln x x 2,所以g (x )在(0,e )上单调递增,在(e ,+∞)上单调递减.作出图象如图所示,要使关于x 的方程e ln x x +x e ln x +x+m =0有三个不相等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<x 2<x 3,结合图象可得关于t 的方程t 2+(m +1)t +m +1=0一定有两个实根t 1,t 2(t 1<0<t 2<1),且e ln x 1x 1=t 1,e ln x 2x 2=t 2,t 1+t 2=-(m +1),t 1t 2=m +1.所以m +1<0,1+m +1+m +1>0,解得-32<m <-1.故ln x 21x 1+ln x 2x 2+ln x 3x 3=2e (t 1+t 2)=-2(m +1)e ∈0,1e.因为2e 3∈0,1e ,1e 2∈0,1e,所以BC 都符合题意,故选:BC15.(2023秋·河南信阳·高三信阳高中校考开学考试)已知函数f (x )=x x -e x +e 2x +me x x -e x 有三个零点x 1,x 2,x 3,且x 1<0<x 2<x 3,其中m ∈R ,e =2.718为自然对数的底数,则m -x 1e x 1-1 2x 2e x 2-1 x 3e x 3-1 的范围为______.【答案】0,1e 2-e 【解析】由f x =0,两边同时除以e x x -e x 变形为x e x +e x x -e x+m =0,有x e x +1x e x-1+m =0设x e x =t 即t +1t -1+m =0,所以t 2+(m -1)t +1-m =0令g (x )=x e x ,则g (x )=1-x e x,所以g (x )在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,且g 0 =0,g 1 =1e,当x >0时,g (x )>0其大致图像如下.要使关于x 的方程x e x +e x x -e x+m =0有三个不相等的实数解x 1,x 2,x 3,且x 1<0<x 2<x 3.结合图像可得关于t 的方程g (t )=t 2+(m -1)t +1-m =0一定有两个不等的实数根t 1,t 2且t 1<0<t 2<1e ,从而1<m <1+1e 2-e.t 1+t 2=1-m ,t 1⋅t 2=1-m ,则x 1e x 1=t 1,x 2e x 2=x 3ex 3=t 2.所以x 1e x 1-1 2x 2e x 2-1 x 3e x 3-1 =t 1-1 2t 2-1 2=t 1-1 t 2-1 2=t 1t 2-t 1+t 2 +1 2=[1-m -(1-m )+1]2=1m -x 1e x 1-1 2x 2e x 2-1 x 3e x 3-1 =m -1∈0,1e 2-e .故答案为:0,1e 2-e。

高考数学函数嵌套问题

高考数学函数嵌套问题

高考数学函数嵌套问题【题型归纳目录】题型一:“()()=f f x k ”型问题题型二:“()()=f g x k ”型问题题型三:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f f x x 的零点问题题型四:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f g x x 的零点问题题型五:含参二次函数复合型零点问题题型六:零点求和问题题型七:其他型【解题思路】1.嵌套函数形式:形如2.解决嵌套函数零点个数的一般步骤(1)换元解套,转化为t =g (x )与y =f (t )的零点.(2)依次解方程,令f (t )=0,求t ,代入t =g (x )求出x 的值或判断图象交点个数.注:抓住两点:(1)转化换元;(2)充分利用函数的图象与性质.【典型例题】题型一:“()()=f f x k ”型问题例1.设函数()|2|f x x x =-,0x 是函数()(())1g x f f x =-的所有零点中的最大值,若0(x k ∈,1)()k k Z +∈,则k =.例2.设函数()|2|f x x x =-,则当(0,2)x ∈时,函数()f x 的最大值等于,若0x 是函数()(())1g x f f x =-的所有零点中的最大值,且0(x k ∈,1)()k k Z +∈,则k =.例3.已知函数2|(1)|,(1,3)()5,[3,)log x x f x x x +∈-⎧=⎨-∈+∞⎩,则函数()(())1g x f f x =-的零点个数为()A .3B .4C .5D .6变式1.已知函数22log (1),0()4,0x x f x x x x -⎧=⎨-+>⎩,则函数()[()]1g x f f x =-的零点个数为()A .4B .7C .8D .9变式2.已知函数2log (),(0)()2,(0)x x f x x x -<⎧=⎨-⎩,则函数()[()1]g x f f x =+的零点个数是()A .1个B .2个C .3个D .4个变式3.已知函数2()f x x x q =++,集合{|()0A x f x ==,}x R ∈,{|(())0B x f f x ==,}x R ∈,若B 为单元素集,试求q 的值.题型二:“()()=f g x k ”型问题例4.已知函数2()2f x x x =--,1,0()41,0x x g x xx x ⎧+>⎪=⎨⎪+⎩(1)求[g f (1)]的值;(2)若方程[()]0g f x a -=有4个实数根.求实数a 的取值范围.例5.设函数2()2f x x x =--,1,0()41,0x x g x xx x ⎧+>⎪=⎨⎪+⎩,()[()]h x g f x =.(1)求函数()h x 的单调递增区间.(2)若关于x 的方程()0h x a -=有4个不同的实数很,求实数a 的取值范围.例6.设函数2()2f x x x =--,1,0()41,0x x g x xx x ⎧+>⎪=⎨⎪+⎩,()[()]h x g f x =,求函数()h x 的单调递增区间.变式4.已知函数2()2f x x x =--,1;0()1;04x x g x x x x +⎧⎪=⎨+>⎪⎩,若函数[()]y g f x a =-有4个零点,则实数a 的取值范围是.变式5.已知函数32()31f x x x =-+,21,0()468,0x x g x xx x x ⎧+>⎪=⎨⎪---⎩,则当方程[()]0g f x a -=有6个解时a 的取值范围是()A .514a <<B .54a >或81a -<C .54a >D .01a题型三:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f f x x 的零点问题例7.定义:若函数()f x 对于其定义域内的某一数0x ,有00()f x x =,则称0x 是()f x 的一个不动点,已知函数2()(1(0)f x ax b x b a =++-≠.(1)当1a =,3b =时,求函数()f x 的不动点;(2)若对任意的实数b ,函数()f x 恒有两个不动点,求a 的取值范围;(3)在(2)的条件下,若()y f x =图象上两个点A 、B 的横坐标是函数()f x 的不动点,且A 、B 的中点C 在函数22()541ag x x a a =-+-+的图象上,求b 的最小值.例8.定义:若函数()f x 对于其定义域内的某一数0x ,有00()f x x =,则称0x 是()f x 的一个不动点.已知函数2()(1)1(0)f x ax b x b a =+++-≠.()I 当1a =,2b =-时,求函数()f x 的不动点;(Ⅱ)若对任意的实数b ,函数()f x 恒有两个不动点,求a 的取值范围.例9.设函数()0f x x =>,a R ∈,e 为自然对数的底数),若存在[0b ∈,1]使(f f (b ))b =成立,则a 的取值范围是.变式6.设函数2()f x x x c =++.若对任意x R ∈,均有(())f f x x >,则实数c 的取值范围是.变式7.对于函数()f x ,若()f x x =,则称x 为()f x 的“不动点”,若(())f f x x =,则称x 为()f x 的“稳定点”,记{|()}A x f x x ==,{|(())}B x f f x x ==,则下列说法错误的是()A .对于函数()f x x =,有AB =成立B .若()f x 是二次函数,且A 是空集,则B 为空集C .对于函数1()()2x f x =,有A B =成立D .对于函数()bf x x=,存在(0,)b ∈+∞,使得A B =成立变式8.对于函数()f x ,若00()f x x =,则称0x 为函数()f x 的“不动点”:若00(())f f x x =,则称0x 为()f x 的“稳定点”,如果函数2()1()f x ax a R =+∈的稳定点恰是它的不动点,那么a 的取值范围为()A .1(,]4-∞B .3(,)4-+∞C .31[,]44-D .1(1,]4-变式9.对于函数()f x ,若00()f x x =,则称0x 为函数()f x 的“不动点”;若00(())f f x x =,则称0x 为函数()f x 的“稳定点”.如果函数2()()f x x a a R =+∈的“稳定点”恰是它的“不动点”,那么实数a 的取值范围是()A .(-∞,1]4B .3(4-,)+∞C .3(4-,1]4D .3[4-,14变式10.设函数())f x a R =∈.若存在[0b ∈,1],使(f f (b ))b =成立,则a 的取值范围是()A .[0,14B .[1,2]C .[0,1]D .1[4,1]变式11.设函数()f x a R =∈,e 为自然对数的底数),若存在[0b ∈,1]使[f f (b )]b =成立,则a 的取值范围()A .[1,]e B .[0,]e C .[2,]e D .[1,1]e +变式12.设函数())f x a R =∈,若存在[1b ∈,]e ,使得(f f (b ))b =成立,则实数a 的取值范围是()A .[0,1]B .[0,2]C .[1,2]D .[1-,0]变式13.设函数())f x a R =∈.若方程(())f f x x =有解,则a 的取值范围为()A .1(,]4-∞B .1(0,8C .1(,]8-∞D .[1,)+∞题型四:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f g x x 的零点问题例10.设()f x ,()g x 都是定义在R 上的函数,若函数(())y f g x x =-有零点,则函数(())g f x 不可能是()A .215x -B .215x +C .215x x +-D .215x x ++例11.()f x 和()g x 都是定义在R 上的函数,且方程[()]0x g f x -=有实数解,则[()]f g x 不可能是()A .32x-B .23x -C .4|1|5x --+D .4|1|5x -+。

微专题22 函数嵌套问题(解析版)

微专题22 函数嵌套问题(解析版)

微专题22函数嵌套问题【题型归纳目录】题型一:“()()=f f x k ”型问题题型二:“()()=f g x k ”型问题题型三:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f f x x 的零点问题题型四:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f g x x 的零点问题题型五:含参二次函数复合型零点问题题型六:零点求和问题题型七:其他型【典型例题】题型一:“()()=f f x k ”型问题例1.设函数()|2|f x x x =-,0x 是函数()(())1g x f f x =-的所有零点中的最大值,若0(x k ∈,1)()k k Z +∈,则k =.【解析】解:函数()|2|f x x x =-,当(0,2)x ∈时,2()|2|(2)(1)11f x x x x x x =-=-=--+ ;作函数()|2|f x x x =-的图象如下:解(2)1x x -=,得到1x =或1x =+又0x 是函数()(())1g x f f x =-的所有零点中的最大值,所以(0)1f x =+f (2)01=<,f (3)31=>+,因为0(x k ∈,1)()k k Z +∈,所以2k =,故答案为:2.例2.设函数()|2|f x x x =-,则当(0,2)x ∈时,函数()f x 的最大值等于,若0x 是函数()(())1g x f f x =-的所有零点中的最大值,且0(x k ∈,1)()k k Z +∈,则k =.【解析】解:当(0,2)x ∈时,2()|2|(2)(1)11f x x x x x x =-=-=--+ ;作函数()|2|f x x x =-的图象如下,解|2|1x x -=得,1x =或1x =+;又0x 是函数()(())1g x f f x =-的所有零点中的最大值,0()1f x ∴=+;且f (2)01=<+f (3)31=>+;故2k =.故答案为:1,2.例3.已知函数2|(1)|,(1,3)()5,[3,)log x x f x x x +∈-⎧=⎨-∈+∞⎩,则函数()(())1g x f f x =-的零点个数为()A .3B .4C .5D .6【解析】解:令()(())10g x f f x =-=,可得1()2f x =-或()1f x =或()4f x =,函数2|(1)|,(1,3)()5,[3,)log x x f x x x +∈-⎧=⎨-∈+∞⎩的图象如图所示,由图象可知,当1()2f x =-时,有1个解;当()1f x =时,有3个解;当()4f x =时,有1个解.综上所述,函数()(())1g x f f x =-的零点个数为5个.故选:C .变式1.已知函数22log (1),0()4,0x x f x x x x -⎧=⎨-+>⎩,则函数()[()]1g x f f x =-的零点个数为()A .4B .7C .8D .9【解析】解:令()1f x =,解得2x =或1x =-,则令()0g x =,可得()2f x =±()1f x =-,作出函数()f x 的图象如图所示,由图象可知,()2f x =+3个零点,()2f x =-3个零点,()1f x =-有1个零点,故函数()g x 有7个零点.故选:B .变式2.已知函数2log (),(0)()2,(0)x x f x x x -<⎧=⎨-⎩,则函数()[()1]g x f f x =+的零点个数是()A .1个B .2个C .3个D .4个【解析】解:设()1M f x =+,解()0f M =,得2M =或1M =-,①当1M =-时,由()11f x +=-,得2log ()2x -=-或22x -=-,即得0x =或14x =-;②当2M =时,由()12f x +=得()1f x =,即2log ()1x -=或21x -=,即2x =-或3x =,综合①②得:函数()[()1]g x f f x =+的零点为:2x =-或3x =或0x =或14x =-共4个;故选:D .变式3.已知函数2()f x x x q =++,集合{|()0A x f x ==,}x R ∈,{|(())0B x f f x ==,}x R ∈,若B 为单元素集,试求q 的值.【解析】集合{|()0A x f x ==,},{|(())0}B x f f x ==A B∴⊆2211{|(()0}{|()()0}{|[(()]}24B x f f x x f x f x q x f x q ∴===++==++-B 为单元集,1()2f x ∴=-,1{}4B q ∴=-,2{|()0}{|0A x f x x x x q ===++=,}x R ∈,当A =∅时,B =∅不符题意,故A ≠∅,当1{|}2A x x ==-时,△140q =-=,解得:14q =,222111(())()()0444f f x x x x x ∴=++++++=,△11404=-⨯=21142x x ∴++==-,2304x x ++=,方程无解,不符B 为单元集,故1{|}2A x x ≠=-.∴方程20x x q ++=有2个不相等的实数解:12x x ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,A ∴=A B⊆∴B14q =-,解得:134q -+=或234q --=(舍去).B时有:1q =或2q =.综上,1q =题型二:“()()=f g x k ”型问题例4.已知函数2()2f x x x =--,1,0()41,0x x g x xx x ⎧+>⎪=⎨⎪+⎩ (1)求[g f (1)]的值;(2)若方程[()]0g f x a -=有4个实数根.求实数a 的取值范围.【解析】解:(1)f (1)123=--=-,[g f (1)](3)312g =-=-+=-,即[g f (1)]2=-.(2)令()f x t =,则原方程化为()g t a =,易知方程()f x t =在(,1)t ∈-∞内有2个不同的解,则原方程有4个解等价于函数()y g t =(1)t <与y a =的图象有2个不同的交点,作出函数()y g t =(1)t <的图象,如图;g (1)15144=+=,11()2142g x x x =+=⨯= ,由图象可知,当514a <时,函数()y g t =,(1)t <与y a =有2个不同的交点,即所求a 的取值范囿是[1,5)4.例5.设函数2()2f x x x =--,1,0()41,0x x g x xx x ⎧+>⎪=⎨⎪+⎩ ,()[()]h x g f x =.(1)求函数()h x 的单调递增区间.(2)若关于x 的方程()0h x a -=有4个不同的实数很,求实数a 的取值范围.【解析】解:(1)令220x x --=得,0x =,或2x =-;∴当2x - ,或0x 时,()0f x ,当20x -<<时,()0f x >;()()()21,20421,20f x x f x h x x x x x ⎧+-<<⎪∴=⎨⎪--+-⎩或 ;①当2x - 时,函数()h x 为增函数;0x 时,函数()h x 为减函数;②当20x -<<时,令()f x t =,01t <<,设()y h x =,则:14y t t=+,01t <<,22414t y t -'=,1(0,)2t ∴∈时,0y '<,14y t t =+为减函数,1(2t ∈,1)时,0y '>,14y t t=+为增函数;令21()22f x x x =--=,则212x =-±,当212x -<<--时,()f x 为增函数,()g x 为减函数,故()h x 为减函数;当112x --<<-时,()f x 为增函数,()g x 为增函数,故()h x 为增函数;当11x -<<-+()f x 为减函数,()g x 为增函数,故()h x 为减函数;当10x -+<<时,()f x 为减函数,()g x 为减函数,故()h x 为增函数;综上所述,函数()h x的单调递增区间为[12--,1]-,[12-+,)+∞,(-∞,2]-;(2)由(1)可得,当0x 或2x - 时,()1h x ;1x =-时,()h x 取得极大值54;1x =-时,()h x 取得极小值1;12x =-+时,()h x 取得极小值1.由方程()0h x a -=有4个不同的实数很,即为()y h x =的图象与直线y a =有4个交点.则a 的取值范围是[1,5)4.例6.设函数2()2f x x x =--,1,0()41,0x x g x xx x ⎧+>⎪=⎨⎪+⎩ ,()[()]h x g f x =,求函数()h x 的单调递增区间.【解析】解:令220x x --=得,0x =,或2x =-;∴当2x - ,或0x 时,()0f x ,当20x -<<时,()0f x >;∴()()()21,20421,2,0f x x f x h x x x x x ⎧+-<<⎪=⎨⎪--+-⎩或 ;(1)当2x - 时,函数()h x 为减函数;(2)当20x -<<时,令()f x t =,01t <<,设()y h x =,则:14y t t=+,01t <<,22414t y t -'=;∴1(0,)2t ∈时,0y '<,14y t t =+为减函数,1(,1)2t ∈时,0y '>,14y t t=+为增函数;令21()22f x x x =--=,则12x =-±,当2212x -<<--时,()f x 为增函数,()g x 为减函数,故()h x 为减函数;当11x -<-时,()f x 为增函数,()g x 为增函数,故()h x 为增函数;当112x -<<-+时,()f x 为减函数,()g x 为增函数,故()h x 为减函数;当102x -+<<时,()f x 为减函数,()g x 为减函数,故()h x 为增函数;(3)当0x 时,()h x 为增函数;综上所述,函数()h x的单调递增区间为[12--,1]-,[12-+,)+∞.变式4.已知函数2()2f x x x =--,1;0()1;04x x g x x x x +⎧⎪=⎨+>⎪⎩,若函数[()]y g f x a =-有4个零点,则实数a 的取值范围是.【解析】解:由题意可得函数[()]y g f x =与函数y a =有4个交点,如图所示:,结合图象可得514a < ,故答案为[1,5)4.变式5.已知函数32()31f x x x =-+,21,0()468,0x x g x xx x x ⎧+>⎪=⎨⎪---⎩ ,则当方程[()]0g f x a -=有6个解时a 的取值范围是()A .514a <<B .54a >或81a -<C .54a >D .01a 【解析】解:函数32()31f x x x =-+,21,0()()468,0x x g x g x xx x x ⎧+>⎪==⎨⎪---⎩ ,2()36f x x x ∴'=-,令()0f x '=得:0x =,或2x =,故当0x =时,函数()f x 取极大值1,当2x =时,函数取极小值3-;则()f x 与y m =的交点情况为:当3m <-,或1m >时,有一个交点;当3m =-,或1m =时,有两个交点;当31m -<<时,有三个交点;()g x 与y a =的交点情况为:当01a <<时有两个交点,一个在区间(4,3)--上,一个在区间(3,2)--上;当1a =时有两个交点,一个为3-,一个为12;当1a >时有两个交点,一个在区间1(0,)2上,一个在区间1(2-,1)上.若方程[()]0g f x a -=有6个解,()0g m a -=有两个根,均在(3,1)-上,故5(1,4a ∈,故选:A .题型三:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f f x x 的零点问题例7.定义:若函数()f x 对于其定义域内的某一数0x ,有00()f x x =,则称0x 是()f x 的一个不动点,已知函数2()(1)1(0)f x ax b x b a =+++-≠.(1)当1a =,3b =时,求函数()f x 的不动点;(2)若对任意的实数b ,函数()f x 恒有两个不动点,求a 的取值范围;(3)在(2)的条件下,若()y f x =图象上两个点A 、B 的横坐标是函数()f x 的不动点,且A 、B 的中点C 在函数22()541ag x x a a =-+-+的图象上,求b 的最小值.【解析】解:(1)2()42f x x x =++,由242x x x ++=,解得2x =-或1x =-,所以所求的不动点为1-或2-.(2)令2(1)1ax b x b x +++-=,则210ax bx b ++-=①,由题意,方程①恒有两个不等实根,所以△24(1)0b a b =-->,即2440b ab a -+>恒成立,则△216160a a =-<,故01a <<.(3)设1(A x ,1)y ,2(B x ,2)y ,12()x x ≠,22()541ag x x a a =-+-+,又AB 的中点在该直线上,所以12121222()225412x x x x x x ag a a +++=-+=-+,∴1222541ax x a a +=-+,而1x ,2x 应是方程①的两个根,所以12b x x a +=-,即22541b aa a a -=-+,∴2222222111541()4()5(2)1a b a a a a a =-=-=--+-+-+,∴当1(0,1)2a =∈时,2min b =-.例8.定义:若函数()f x 对于其定义域内的某一数0x ,有00()f x x =,则称0x 是()f x 的一个不动点.已知函数2()(1)1(0)f x ax b x b a =+++-≠.()I 当1a =,2b =-时,求函数()f x 的不动点;(Ⅱ)若对任意的实数b ,函数()f x 恒有两个不动点,求a 的取值范围.【解析】解:(Ⅰ)当1a =,2b =-时,2()3f x x x =--,因为0x 为()f x 的不动点,所以20003x x x --=,即20230x x --=解得01x =-,03x =,所以1-和3是2()3f x x x =--的不动点.(Ⅱ)因为()f x 恒有两个相异的不动点,即方程()f x x =恒有两个不同的解,即2()10f x ax bx b =++-=有两个不相等的实数根,所以24(1)0b a b -->恒成立,即对任意b R ∈,2440b ab a -+>恒成立,所以2(4)440a a --⨯<,所以20a a -<,所以01a <<,所以a 的取值范围为(0,1).例9.设函数()0f x x =>,a R ∈,e 为自然对数的底数),若存在[0b ∈,1]使(f f (b ))b =成立,则a 的取值范围是.【解析】解:存在[0b ∈,1],使(f f (b ))b =成立∴存在[0b ∈,1],使f (b )1f -=(b )即函数()f x 与其反函数1()f x -在[0,1]上有交点()f x =[0,1]上为增函数∴函数()f x 与其反函数1()f x -在[0,1]的交点在直线y x =上,即函数()f x 与其反函数1()f x -的交点就是()f x 与y x =的交点令:22x e x a x +-=,则方程在[0,1]上一定有解x a e ∴=,1a e ∴ .故答案为:1a e .变式6.设函数2()f x x x c =++.若对任意x R ∈,均有(())f f x x >,则实数c 的取值范围是.【解析】解:函数2()f x x x c =++.若对任意x R ∈,均有(())f f x x >,即为2()f x x c x ++>,即222()2x x c x x c x +++++>,可得222()20x x c x c ++++>恒成立,由222()0x x c x +++ ,即有0c >,故答案为:0c >.变式7.对于函数()f x ,若()f x x =,则称x 为()f x 的“不动点”,若(())f f x x =,则称x 为()f x 的“稳定点”,记{|()}A x f x x ==,{|(())}B x f f x x ==,则下列说法错误的是()A .对于函数()f x x =,有AB =成立B .若()f x 是二次函数,且A 是空集,则B 为空集C .对于函数1()()2x f x =,有A B =成立D .对于函数()bf x x=,存在(0,)b ∈+∞,使得A B =成立【解析】解:对于A :函数()f x x =,{|}A x x x R B ====,故A 正确;对于B :若()f x 为二次函数,A 是空集,则对任意实数x ,方程()f x x =无解,这样(())f f x x =也无解,所以B 也为空集,故B 正确;对于C :函数1()(2x f x =为单调减函数,任取0x A ∈,则001(2x x =,而00001(())(())()2x f f x f f x x ===,即A B ⊆,反之,任取0y B ∈,则001(())2y f y =,若001()2y y >,则001(())2y y <,出现矛盾,若001()2y y <,则001(())2y y >,出现矛盾,所以001()2y y =,则B A ⊆,综上所述,A B =,故C 正确;对于D :对于函数()b f x x=,由()bf x x x==,得2x b =,当0b >时,x =所以{A =,又(())()b bf f x f x b xx===,所以{|0}B x x =≠,所以A B ≠,故D 错误;故选:D .变式8.对于函数()f x ,若00()f x x =,则称0x 为函数()f x 的“不动点”:若00(())f f x x =,则称0x 为()f x 的“稳定点”,如果函数2()1()f x ax a R =+∈的稳定点恰是它的不动点,那么a 的取值范围为()A .1(,]4-∞B .3(,)4-+∞C .31[,]44-D .1(1,]4-【解析】解:0x 为函数()f x 的“不动点”,则方程()f x x =,即210ax x +-=有实根,故△140a =- ,14a ∴,如果“稳定点”恰是它的“不动点”,则上述方程的根0x 为方程(())f f x x =,即21ax x +=的实根,方程(())f f x x =可化为:22(1)1a ax x ++=,即2222(1)1a ax ax ax x +-++=,利用平方差公式分解因式得,222(1)(1)()0a ax x ax x x a x ∴+++-++-=,22()(1)0a x a x x x a ∴+-+++=,函数2()1()f x ax a R =+∈的“稳定点”恰是它的“不动点”,∴方程210x x a +++=无实数根,14(1)0a ∴-+<,∴34a >-,综上,1344a >- ,故选:C .变式9.对于函数()f x ,若00()f x x =,则称0x 为函数()f x 的“不动点”;若00(())f f x x =,则称0x 为函数()f x 的“稳定点”.如果函数2()()f x x a a R =+∈的“稳定点”恰是它的“不动点”,那么实数a 的取值范围是()A .(-∞,1]4B .3(4-,)+∞C .3(4-,1]4D .3[4-,14【解析】解:0x 为函数()f x 的“不动点”,则方程()f x x =,即20x a x +-=有实根,故△140a =- ,∴14a,如果“稳定点”恰是它的“不动点”,则上述方程的根0x 为方程(())f f x x =,即2x a x +=的实根,方程(())f f x x =可化为:22()x a a x ++=,即2222()x a x x a x +-++=,利用平方差公式分解因式得,222()()()0x a x x a x x a x ∴+++-++-=,22()(1)0x a x x x a ∴+-+++=,函数2()()f x x a a R =+∈的“稳定点”恰是它的“不动点”,∴方程210x x a +++=无实数根,14(1)0a ∴-+<,∴34a >-,当34a =-时,221104x x a x x +++=++=解得12x =-,此时22304x a x x x +-=--=的解为112x =-,232x =,两方程具有相同的实根,能同时满足20x a x +-=有实根且22()(1)0x a x x x a +-+++=有实根,因此34a =-满足题意.综上,3144a - ,故选:D .变式10.设函数())f x a R =∈.若存在[0b ∈,1],使(f f (b ))b =成立,则a 的取值范围是()A .[0,14B .[1,2]C .[0,1]D .1[4,1]【解析】解:由(f f (b ))b =,可得f (b )1f -=(b ),其中1()f x -是函数()f x 的反函数因此命题“存在[0b ∈,1]使(f f (b ))b =成立”,转化为“存在[0b ∈,1],使f (b )1f -=(b )”,即()y f x =的图象与函数1()y f x -=的图象有交点,且交点的横坐标[0b ∈,1],()y f x =的图象与1()y f x -=的图象关于直线y x =对称,()y f x ∴=的图象与函数1()y f x -=的图象的交点必定在直线y x =上,由此可得,()y f x =的图象与直线y x =有交点,且交点横坐标[0b ∈,1],x =,化简整理得2x a x -=.[0x ∈,1],即2a x x =-,[0x ∈,1],∴根据二次函数的性质得出:104a即实数a 的取值范围为[0,1]4.故选:A .变式11.设函数()f x a R =∈,e 为自然对数的底数),若存在[0b ∈,1]使[f f (b )]b =成立,则a 的取值范围()A .[1,]e B .[0,]e C .[2,]e D .[1,1]e +【解析】解:因为存在[0b ∈,1],使[f f (b )]b =成立,所以存在[0b ∈,1],使f (b )1f -=(b ),即函数()f x 与其反函数在[0,1]上有交点,因为函数()f x =[0,1]上为单调递增函数,所以函数()f x 与其反函数在[0,1]的交点在直线y x =上,即函数()f x 与其反函数的交点即为()f x 与y x =的交点,x =,即22x e x x a x ++-=在[0,1]上有解,所以x a e x =+在[0,1]上有解,因为x a e x =+在[0,1]上单调递增,所以11a e + ,则a 的取值范围为[1,1]e +.故选:D .变式12.设函数())f x a R =∈,若存在[1b ∈,]e ,使得(f f (b ))b =成立,则实数a 的取值范围是()A .[0,1]B .[0,2]C .[1,2]D .[1-,0]【解析】解:由(f f (b ))b =,可得f (b )1f -=(b ),其中1()f x -是函数()f x 的反函数因此命题“存在[1b ∈,]e 使(f f (b ))b =成立”,转化为“存在[1b ∈,]e ,使f (b )1f -=(b )”,即()y f x =的图象与函数1()y f x -=的图象有交点,且交点的横坐标[1b ∈,]e ,()y f x =的图象与1()y f x -=的图象关于直线y x =对称,()y f x ∴=的图象与函数1()y f x -=的图象的交点必定在直线y x =上,由此可得,()y f x =的图象与直线y x =有交点,且交点横坐标[1b ∈,]e ,x =,化简整理得lnx a =.记()F x lnx =,()G x a =,由[1x ∈,]e ,可得()[0F x ∈,1],即01a .即实数a 的取值范围为[0,1].故选:A .变式13.设函数())f x a R =∈.若方程(())f f x x =有解,则a 的取值范围为()A .1(,]4-∞B .1(0,]8C .1(,]8-∞D .[1,)+∞【解析】解:设()f x t =,0t ,则方程(())f f x x =等价为()f t x =,即tx==,t x ∴=,即()f x x =,∴x =在0x 时有解,即2x a x -=,2a x x ∴=-+在0x 时成立,设22211()()()24g x x x x x x =-+=--=--+,x ∴当12x =时,()g x 取得最大值14,1()4g x ∴,即14a,故选:A .题型四:复合函数()⎡⎤=-⎣⎦y f g x x 的零点问题例10.设()f x ,()g x 都是定义在R 上的函数,若函数(())y f g x x =-有零点,则函数(())g f x 不可能是()A .215x -B .215x +C .215x x +-D .215x x ++【解析】解:函数(())y f g x x =-有零点,∴方程(())f g x x =有解,((()))()g f g x g x ∴=,(())g f x x ∴=有解,若21(())5g f x x =-,则可判断215x x -=有解,故成立;若21(())5g f x x =+,则可判断215x x +=有解,故成立;若21(())5g f x x x =+-,则可判断215x x x +-=有解,故成立;若21(())5g f x x x =++,则可判断215x x x ++=无解,故不成立;故选:D .例11.()f x 和()g x 都是定义在R 上的函数,且方程[()]0x g f x -=有实数解,则[()]f g x 不可能是()A .32x-B .23x -C .4|1|5x --+D .4|1|5x -+【解析】解:因为[()]0x g f x -=,所以[()]g f x x =,得{[()]}()f g f x f x =,即[()]f g x x =,所以[()]g f x x =与[()]f g x x =是等价的,即[()]x g f x =有解,[()]f g x x =也有解,也就是说有解得都是有可能的,A .当32x x -=时,1x =成立;B .当23x x -=时,23x x =+结合图象有解;C .当4|1|5x x --+=时,即4|1|5x x -=-,当1x 时,得910x =,舍去;当1x <时,无解,故方程无解,C 错误;D .当4|1|5x x -+=时,得910x =有解.故选:C .例12.函数()f x 、()g x 都是定义在R 上的函数,若[()]x g f x =方程有解,则函数[()]g f x 不可能是()A .215x x +-B .215x -C .215x x ++D .215x +【解析】解:[()]x g f x =方程有解,得[()]g f x x =方程有实根,直接把四个答案分别代入,发现只有C 无解;题目要我们选不可能的,所以只能选无解的那个C .故选:C .题型五:含参二次函数复合型零点问题例13.设定义域为R 的函数|1|251,0()44,0x x f x x x x -⎧-=⎨++<⎩,若关于x 的方程22()(21)()0f x m f x m -++=有7个不同的实数解,则(m =)A .6m =B .2m =C .6m =或2D .6m =-【解析】解:当2m =时,由2()5()40f x f x -+=得()1f x =或()4f x =,当0x 时,|1|()51x f x -=-,由|1|511x --=得51log 2x =±均符合,由|1|514x --=得0x =,2x =均符合,当0x <时,2()44f x x x =++,由2441x x ++=得1x =-,3x =-均符合,由2444x x ++=得0x =(舍),4x =-符合,故2m =时,关于x 的方程22()(21)()0f x m f x m -++=有7个不同的实数解,所以排除A 和D ;当6m =时,由2()13()90f x f x -+=得()4f x =或()9f x =,当()4f x =时,已经解出0x =,2x =,4x =-均符合;当()9f x =时,由|1|0519x x -⎧⎨-=⎩ ,解得51log 10x =+,由20449x x x <⎧⎨++=⎩得5x =-,故6m =时,原方程只有5个不同实根,不符合题意,故排除C .故选:B .例14.设定义域为R 的函数|1|251,0()44,0x x f x x x x -⎧-=⎨++<⎩若关于x 的方程22()(21)()0f x m f x m -++=有5个不同的实数解,则(m =)A .6B .4或6C .6或2D .2【解析】解:题中原方程22()(21)()0f x m f x m -++=有5个不同的实数根,结合函数()f x 的图象可得,令()t f x =,则关于t 的方程22(21)0t m t m -++=有一根为4t =,另一个根大于4或等于0.把4t =代入方程22(21)0t m t m -++=求得2m =或6m =.当2m =时,关于t 的方程22(21)0t m t m -++=有一根为4t =,另一个根等于1,不满足条件.当6m =时,关于t 的方程22(21)0t m t m -++=有一根为4t =,另一个根等于9,满足条件.故选:A.例15.设定义域为R 的函数1(1)|1|()1(1)x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩,若关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有5个不同的实数解,则b c +值为()A .0B .1C .1-D .不能确定【解析】解:作函数1(1)|1|()1(1)x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩的图象,关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有5个不同的实数解,∴方程20x bx c ++=有2个不同的实数解1,1x ,11x b ∴+=-,11x c =,故1111b c x x +=--+=-,故选:C.变式14.设定义域为R 的函数|1|21,(1)(),(1)x x f x a x --⎧+≠=⎨=⎩,若关于x 的方程22()(23)()30f x a f x a -++=有五个不同的实数解,则a 的取值范围是()A .(0,1)B .3(0,)2C .(1,2)D .33(1,)(,2)22【解析】解:作出()f x 的图象如图:设()t f x =,则方程等价为22(23)30t a t a -++=,由图象可知,若关于x 的方程22()(23)()30f x a f x a -++=有五个不同的实数解,∴即要求对应于()f x 等于某个常数有3个不同实数解,∴故先根据题意作出()f x 的简图:由图可知,只有当()f x a =时,它有三个根.所以有:12a <<①.再根据22()(23)()30f x a f x a -++=有两个不等实根,则判别式△2(23)4230a a =+-⨯⨯>,解得32a ≠,故312a <<或322x <<,故选:D.变式15.设定义域为R 的函数|1|(1)()1()1(1)2x a x f x x -=⎧⎪=⎨+≠⎪⎩,若关于x 的方程22()(23)()30f x a f x a -++=有五个不同的实数解,则a 的取值范围是()A .(0,1)B .11(0,)(,1)22C .(1,2)D .33(1,)(,2)22【解析】解:题中原方程22()(23)()30f x a f x a -++=有且只有5个不同实数解,∴即要求对应于()f x 等于某个常数有3个不同实数解,∴故先根据题意作出()f x 的简图:由图可知,只有当()f x a =时,它有三个根.所以有:12a <<①.再根据22()(23)()30f x a f x a -++=有两个不等实根,得:△23(23)42302a a a =+-⨯⨯>⇒≠②结合①②得:312a <<或322a <<.故选:D .变式16.设定义域为R 的函数2,1()|(1)|,1x x f x lg x x ⎧=⎨->⎩ ,若关于x 的方程2()()0f x bf x +=有4个不同的实根,则实数b 的取值范围为()A .(2,)+∞B .(0,2]C .[2-,0)D .(,2)-∞-【解析】解:作函数2,1()|(1)|,1x x f x lg x x ⎧=⎨->⎩的图象如下,,2()()0f x bf x +=,()0f x ∴=或()f x b =-,结合图象可知,方程()0f x =有且仅有一个根2x =,故方程()f x b =-有3个不同的根,故02b <- ,故20b -< ,故选:C .变式17.(多选题)函数2()(0)f x ax bx c a =++≠的图象关于直线2bx a=-对称,据此可推测,对任意的非零实数a ,b ,c ,m ,n ,p 关于x 的方程2[()]()0m f x nf x p ++=的解集不可能是()A .{1,2}B .{1,3,6,9}C .{1,2,3,4}D .{1,4,16,64}【解析】解:2()f x ax bx c =++的对称轴为直线2b x a=-,设方程2[()]()0m f x nf x p ++=的解为1()f x ,2()f x ,则必有211()f x y ax bx c ==++,222()f x y ax bx c ==++,那么从图象上看,1y y =,2y y =是一条平行于x 轴的直线,它们与()f x 有交点,由对称性,则方程21y ax bx c =++的两个解1x ,2x 要关于直线2b x a =-对称,即12b x x a+=-,同理方程22y ax bx c =++的两个解3x ,4x 也要关于直线2b x a =-对称,即34b x x a+=-,在A 中,可以找到对称轴为直线32x =,在C 中,可以找到对称轴为直线 2.5x =,在B 中,找不到这样的组合使得对称轴一致,也就是说无论怎么分组,都没办法使得其中两个的和等于另外两个的和,故答案B 不可能,在D 中,找不到这样的组合使得对称轴一致,也就是说无论怎么分组,都没办法使得其中两个的和等于另外两个的和,故答案D 不可能,故选:BD .变式18.设定义域为R 的函数2|1|,0()(1),0x x f x x x +⎧=⎨->⎩,找出一组b 和c 的值,使得关于x 的方程2()()0f x b f x c +⋅+=有7个不同的实根.【解析】解:()f x 的图象如图所示:32b =-,12c =满足条件,理由如下:设()f x t =,20t bt c ++=,由图象可得以上有关于t 的方程必须有一解为1,另一解a 在区间(0,1)中,才会使得关于x 的方程2()()0f x b f x c +⋅+=有7个解.其中,()1f x =有3个解,()(0f x a =∈,1)有四个解.所以可令11t =,212t =,即可得方程231022x x -+=,则32b =-,12c =.故答案为:32b =-,12c =.变式19.设定义域为R 的函数|1|2,(0)(),(0)x a x f x x bx c x -⎧=⎨++<⎩,f (2)4=,(3)(1)1f f -=-=.(1)求()f x 的解析式;(2)若关于x 的方程22()(21)()0f x m f x m -++=有7个不同的实数解,求实数m 的值.【解析】解:(1)由题意,f (2)4a ==;(3)931f b c -=-+=,(1)11f b c -=-+=;则4a =,4b =,4c =;故|1|24,0()44,0x x f x x x x -⎧=⎨++<⎩ ;(2)作|1|24,0()44,0x x f x x x x -⎧=⎨++<⎩的图象如下,则若使关于x 的方程22()(21)()0f x m f x m -++=有7个不同的实数解,则22(21)0t m t m -++=有两个不同的实数解,且有一个解为1或4;若1是22(21)0t m t m -++=得解,则21(21)0m m -++=;故0m =或2m =;若0m =,则22(21)0t m t m -++=的两个解为1,0;不成立;若2m =,则22(21)0t m t m -++=的两个解为1,4;由图知不成立;若4是22(21)0t m t m -++=得解,则2164(21)0m m -++=;故6m =或2m =;若6m =,则22(21)0t m t m -++=的两个解为4,9;不成立;故不存在.题型六:零点求和问题例16.设定义域为R 的函数1,11()1,11,11x x f x x x x⎧>⎪-⎪==⎨⎪⎪<-⎩,若关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有三个不同的解1x ,2x ,3x ,则222123x x x ++的值是()A .1B .3C .5D .10【解析】解:令()f x t =,做出()f x 的函数图象如下:由图象可知当1t =时,()f x t =有三解,当01t <<或1t >时,()f x t =有两解,当0t 时,方程()f x t =无解.关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有三个不同的解1x ,2x ,3x ,()1f x ∴=,当1x <时,令111x=-解得0x =,当1x >时,令111x =-解得2x =,当1x =时,显然1x =是()1f x =的解.不妨设123x x x <<,则10x =,21x =,32x =,∴2221235x x x ++=.故选:C .例17.设定义域为R 的函数1,1|1|()1,1x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩,若关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有三个不同的实数根1x ,2x ,3x ,则222123x x x ++等于()A .5B .4C .1D .0【解析】解:分段函数的图象如图所示:由图可知,只有当()1f x =时,它有三个根.由11|1|x =-,即|1|1x -=,解得0x =,2x =或1x =.∴关于x 的方程2()()0f x af x b ++=有且只有3个不同实数解,解分别是2,1,0,即12x =,21x =,30x =,2221234105x x x ∴++=++=,故选:A .例18.设定义域为R 的函数|2|,2()4,2lg x x f x x -≠⎧=⎨=⎩,则关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有5个不同的实数解(1i x i =,2,3,4,5),则12345(2)(f x x x x x +++++=)A .12B .14C .2D .1【解析】解:画出()f x 的图象,由于关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有5个不同的实数解,令()f x t =,则20t bt c ++=有两个不等的实数根,且其中一个为2,画出直线(2)y m m =≠,得到5个交点,其横坐标为1x ,2x ,3x ,4x ,5x ,设32x =,且12345x x x x x <<<<,由于|2|y lg x =-的图象关于直线2x =对称,则15244x x x x +=+=,即有1234510x x x x x ++++=,则12345(2)(12)101f x x x x x f lg +++++===,故选:D .变式20.(多选题)设定义域为R 的函数1,1|1|()1,1x x f x x ⎧≠-⎪+=⎨⎪=-⎩,若关于x 的方程2[()]()0f x af x b ++=有且仅有三个不同的实数解1x ,2x ,3x ,且123x x x <<.下列说法正确的是()A .2221235x x x ++=B .10a b ++=C .1322x x x +>D .132x x +=-【解析】解:因为函数1,1|1|()1,1x x f x x ⎧≠-⎪+=⎨⎪=-⎩,作出函数图象如图所示,关于x 的方程2[()]()0f x af x b ++=有且仅有三个不同的实数解,由图象可知,只有当()1f x =时,方程有三个根1x ,2x ,3x ,且123x x x <<,故12x =-,21x =-,30x =,所以2221235x x x ++=,故选项A 正确;当()1f x =时,由2[()]()0f x af x b ++=,可得10a b ++=,故选项B 正确;因为1322022x x x +=-+=-=,故选项C 错误;因为13202x x +=-+=-,故选项D 正确;故选:ABD .变式21.设定义域为R 的函数1,1|1|()1,1x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩,若关于x 的方程2()()0f x bf x c ++=有5个不同的解1x ,2x ,3x ,4x ,5x ,则12345x x x x x ++++=.【解析】解:作出函数1,1|1|()1,1x x f x x ⎧≠⎪-=⎨⎪=⎩的图象,如图所示,令()f x t =,由图象可知,当1t =时,方程()f x t =有3个根,当01t <<或1t >时,方程()f x t =有2个根,则方程2()()0f x bf x c ++=,等价于20t bt c ++=,因为方程2()()0f x bf x c ++=恰有5个不同的实数解1x ,2x ,3x ,4x ,5x ,所以等价于方程20t bt c ++=有两个实数解11t =,或201t <<,或21t >,可得这5个根也关于直线1x =对称,所以123455x x x x x ++++=.故答案为:5.题型七:其他型例19.已知()f x 是定义域为(0,)+∞的单调函数,若对任意的(0,)x ∈+∞,都有13[()log ]4f f x x +=,且方程|()3|f x a -=在区间(0,3]上有两解,则实数a 的取值范围是()A .01a <B .1a <C .01a <<D .1a 【解析】解:()f x 是定义域为(0,)+∞的单调函数,对任意的(0,)x ∈+∞,都有13[()log ]4f f x x +=,∴必存在唯一的正实数a ,满足13()log f x x a +=,f (a )4=①,f ∴(a )13log a a +=②,由①②得:134log a a +=,即13log 4a a =-,41(3a a -∴=,解得3a =.故13()log 3f x x a +==,13()3log f x x ∴=-,由方程|()3|f x a -=在区间(0,3]上有两解,即有13|log |x a =在区间(0,3]上有两解,作出13|log |y x =的图象,如图所示:,结合题意,01a < ,故选:A .例20.已知定义域为(0,)+∞的单调函数()f x ,若对任意(0,)x ∈+∞,都有12[()log ]3f f x x +=”,则方程()2f x =+()A .3B .2C .1D .0【解析】解:定义域为(0,)+∞的单调函数()f x ,满足12[()log ]3f f x x +=,()2f x =+,∴必存在唯一的正实数a ,满足12()log f x x a +=,f (a )3=,①∴12()log f a a a +=,②由①②得:123log a a +=,12log 3a a =-,31()2a a -=,左增,右减,有唯一解2a =,故12()log 2f x x a +==,12()2log f x x =-,由122log 2x -=+,得2log x =∴x =,令0t =>,则22t t =,此方程只有两个正根2t =,或4t =,4x ∴=,或16x =.故方程()2f x =+2.故选:B .例21.已知定义域为(0,)+∞的单调函数()f x ,若对任意的(0,)x ∈+∞,都有12[()log ]3f f x x +=,则方程3()2f x x =-的解的个数是.【解析】解:定义域为(,)O +∞的单调函数()f x ,满足12[()log ]3f f x x +=,3()2f x x =-,∴必存在唯一的正实数a ,满足12()log f x x a +=,f (a )3=,①f ∴(a )12log a a +=,②由①②得:123log a a +=,12log 3a a =-,31()2a a -=,左增,右减,有唯一解2a =,故12()log 2f x x a +==,12()2f x log x =-,由31222log x x -=-,得312log x x =,∴由函数图象可知3()2f x x =-的解只有一个.故答案为1.。

14-专项拓展训练4 嵌套函数的零点问题高中数学必修一人教A版

14-专项拓展训练4 嵌套函数的零点问题高中数学必修一人教A版

= 0的根.
= = 0.当 ∈ [−, 0]时,满足方
程 = 0的有2个,此时 = 有4个不同的实数根;当 ∈
(0, ]时,满足方程 = 0的有1个,此时 = 有2个不同的实数根.
综上可知方程
= 0共有6个实数根,即函数 = 共有6个零点.
由图可知,要满足题意,则需函数 = 2 − 2 + 2在(1,3]上有2个不
1 < < 3,
1 = 3 − 2 > 0,
3
相等的零点,则
解得 2 < < .
2
3 = 11 − 6 ≥ 0,
Δ = 42 − 8 > 0,
类型2 关于函数 =
− 的零点
2
= − 6 + 4,当 >
26
时,方程
5

1
+

+ ,
= 0的根的个数为( C
)
A.4
B.3
C.2
D.1
【解析】 令 = = 2 − 6 + 4,则 ≥ −5,所以 = 0,即
1
+ + = 0 ⇔ 2 + + 1 = 0①,因为 = 2 − 4 > 0,所以方程①有
函数 的图象如图所示.由图可得方程 = 1和
= 2共有4个根,即函数 有4个零点.
2.[2024重庆南开中学期中]已知函数 = ൝

1
+ ,

> 0,
+ 3, ≤ 0,
若关于的方程
[ ]2 − 1 + + = 0有4个不同的实数根,则实数的取值范围

2022年新高考数学函数压轴小题专题突破专题11 零点嵌套问题(解析版)

2022年新高考数学函数压轴小题专题突破专题11 零点嵌套问题(解析版)

专题11 零点嵌套问题1.已知函数2()()()f x ax lnx x lnx x =+−−有三个不同的零点1x ,2x ,3x (其中123)x x x <<,则2312123(1)(1)(1)lnx lnx lnxx x x −−−的值为( ) A .1a − B .1a − C .1− D .12.已知1x ,2x ,3x 是函数2()x f x ax lnx x lnx =+−−三个不同的零点,且123x x x <<,设1(1i i i lnxM i x =−=,2,3),则2123(M M M = )A .1B .1−C .eD .1e3.已知函数2()()(1)()1x x f x xe a xe a =+−+−有三个不同的零点1x ,2x ,3x .其中123x x x <<,则3122123(1)(1)(1)x x x x e x e x e −−−的值为( ) A .1B .2(1)a −C .1−D .1a −4.已知函数2()()x x x axf x a e e =+−有三个不同的零点1x ,2x ,3x (其中123)x x x <<,则1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e −−−的值为( ) A .1B .1−C .aD .a −5.若关于x 的方程0xx x x e m e x e ++=+有三个不相等的实数解1x ,2x ,3x ,且1230x x x <<<,其中m R ∈,e 为自然对数的底数,则1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e +++的值为( ) A .1m + B .e C .1m − D .16.若关于x 的方程0xx x x e m e x e ++=−有三个不相等的实数解1x ,2x ,3x ,且1230x x x <<<,其中m R ∈,2.718e =为自然对数的底数,则1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e −−−的值为( ) A .e B .1m − C .1m + D .17.若关于x 的方程2|1|0|1|1x x e m e −++=−+有三个不相等的实数解1x 、2x 、3x ,123(0)x x x <<<其中m R ∈,2.71828e…,则3122(|1|1)(|1|1)(|1|1)x x x e e e −+−+−+ 的值为( )A .eB .4C .1m −D .1m +8.若存在正实数m ,使得关于x 的方程(224)[()]0x a x m ex ln x m lnx ++−+−=有两个不同的根,其中e 为自然对数的底数,则实数a 的取值范围是( ) A .(,0)−∞ B .1(0,)2eC .(−∞,10)(2e∪,)+∞ D .1(2e,)+∞ 9.若存在正实数m ,使得关于x 的方程(224)[()]0x a x m ex ln x m lnx ++−+−=成立,其中e 为自然对数的底数,则实数a 的取值范围是( ) A .(,0)−∞ B .1(0,)2eC .1(,0)[,)2e−∞+∞ D .1[,)2e+∞ 10.已知函数()(21)u x e x m =−−,()()x ln x m lnx υ+−若存在m ,使得关于x 的方程2()()a u x x x υ= 有解,其中e 为自然对数的底数则实数a 的取值范围是( ) A .1(,0)(,)2e−∞+∞ B .(,0)−∞ C .1(0,)2eD .1(,0)[,)2e−∞+∞ 11.已知2()()()f x ax lnx x lnx x =+−−恰有三个不同零点,则a 的取值范围为 .12.已知函数2()x f x ax lnx x lnx=+−−有三个不同的零点1x ,2x ,3x (其中123)x x x <<,则2312123(1)(1)(1)lnx lnx lnxx x x −−−的值为 .专题11 零点嵌套问题1.已知函数2()()()f x ax lnx x lnx x =+−−有三个不同的零点1x ,2x ,3x (其中123)x x x <<,则2312123(1)(1)(1)lnx lnx lnxx x x −−−的值为( ) A .1a − B .1a − C .1− D .1【解析】解:令()0f x =,分离参数得x lnxa x lnx x−−, 令()x lnxh x x lnx x=−−, 由22(1)(2)()0()lnx lnx x lnx h x x x lnx −−′==−,得1x =或x e =. 当(0,1)x ∈时,()0h x ′<;当(1,)x e ∈时,()0h x ′>;当(,)x e ∈+∞时,()0h x ′<. 即()h x 在(0,1),(,)e +∞上为减函数,在(1,)e 上为增函数.12301x x e x ∴<<<<<,11x lnx lnx alnx x lnx x x =−=−−−,令lnxxµ=, 则11aµµ−−,即2(1)10a a µµ+−+−=, 1210a µµ+=−<,1210a µµ=−<,对于lnx x µ=,21lnxxµ−′= 则当0x e <<时,0µ′>;当x e >时,0µ′<.而当x e >时,µ恒大于0. 画其简图,不妨设12µµ<,则111lnx x µ=,322323lnx lnx x x µµ===, 22312123123(1)(1)(1)(1)(1)(1)lnx lnx lnxx x x µµµ−−−=−−− 2212[(1)(1)][1(1)(1)]1a a µµ=−−=−−+−=.故选:D .2.已知1x ,2x ,3x 是函数2()x f x ax lnx x lnx =+−−三个不同的零点,且123x x x <<,设1(1i i i lnx M i x =−=,2,3),则2123(M M M = )A .1B .1−C .eD .1e【解析】解:令()0f x =得x lnx a x lnx x−−, 令lnx t x =,则11x t x lnx t=−−−,11a t t ∴=−−. 即2(1)10t a t a +−+−=. 令()lnx g x x =,则21()lnxg x x−′=, ()g x ∴在(0,)e 上单调递增,在(,)e +∞上单调递减,且当01x <<时,()0g x <,当x e >时,()0g x >, ()g x g ∴…(e )1e =,∴当10t e<<时,关于x 的方程()g x t =有两大于1的解,当0t …时,关于x 的方程()g x t =只有一小于1的解. 当1t e=时,关于x 的方程()g x t =有唯一解x e =. ()f x 有三个不同的零点,∴关于t 的方程2(1)10t a t a +−+−=在(−∞,10]{}e 和1(0,)e上各有1个解. 不妨设两解为1t ,2t ,则121t t a +=−,121t t a =−, 若1t e =,则11e a e e=−−,此时方程的另一解为1101e t a e e =−−=−<−, ∴原方程只有两解,不符合题意;同理0t =也不符合题意;设120t t <<,则111M t =−,2321M M t ==−, ∴2222123121212(1)(1)(1)1M M M t t t t t t =−−=−−+=.故选:A .3.已知函数2()()(1)()1x x f x xe a xe a =+−+−有三个不同的零点1x ,2x ,3x .其中123x x x <<,则3122123(1)(1)(1)x x x x e x e x e −−−的值为( ) A .1B .2(1)a −C .1−D .1a −【解析】解:令x t xe =,则(1)x t x e ′=+, 故当(1,)x ∈−+∞时,0t ′>,x t xe =是增函数, 当(,1)x ∈−∞−时,0t ′<,x t xe =是减函数, 可得1x =−处x t xe =取得最小值1e−,x →−∞,0t →,画出x t xe =的图象,由()0f x =可化为2(1)10t a t a +−+−=,故结合题意可知,2(1)10t a t a +−+−=有两个不同的根, 故△2(1)4(1)0a a =−−−>,故3a <−或1a >, 不妨设方程的两个根分别为1t ,2t , ①若3a <−,1214t t a +=−>, 与1220t t e−<+<相矛盾,故不成立;②若1a >,则方程的两个根1t ,2t 一正一负;不妨设120t t <<,结合x t xe =的性质可得,_111x x e t =,_221x x e t =,_332x x e t =, 故3122123(1)(1)(1)x x x x e x e x e −−−2112(1)(1)(1)t t t =−−− 21212(1())t t t t =−++又121t t a =− ,121t t a +=−,31222123(1)(1)(1)(111)1x x x x e x e x e a a ∴−−−=−++−=. 故选:A .4.已知函数2()()x x x axf x a e e =+−有三个不同的零点1x ,2x ,3x (其中123)x x x <<,则1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e −−−的值为( )A .1B .1−C .aD .a −【解析】解:令()x x t x e =,则1x xt e−′=, ∴当1x <时,()0t x ′>,函数()t x 在(,1)−∞单调递增,当1x >时,()0t x ′<,在(1,)+∞单调递减,且()1()1t x t e==极大值, 由题意,2()g t t at a =+−必有两个根10t <,且210t e<<,由根与系数的关系有,12t t a +=−,12t t a =−,由图可知,1x x t e =有一解10x <,2xxt e =有两解2x ,3x ,且2301x x <<<, 故12322222312122121212(1)(1)(1)(1)(1)(1)[(1)(1)][1()](1)1x x x x x x t t t t t t t t t a a e e e−−−=−−−=−−=−++=+−=. 故选:A .5.若关于x 的方程0xx x x e m e x e ++=+有三个不相等的实数解1x ,2x ,3x ,且1230x x x <<<,其中m R ∈,e 为自然对数的底数,则1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e +++的值为( )A .1m +B .eC .1m −D .1【解析】解:由方程0xx xx e m e x e ++=+ ⇒101xxxm x e ++=+, 令xxte =,则有101t m t ++=+. 2(1)10t m t m ⇒++++=, 令函数()x x g x e =,1()xx g x e −′=, ()g x ∴在(,1)−∞递增,在(1,)+∞递减,其图象如下,要使关于x 的方程0xx xx e m e x e ++=+有三个不相等的实数解1x ,2x ,3x ,且1230x x x <<< 结合图象可得关于t 的方程2(1)10t m t m ++++=一定有两个实根1t ,2t ,12(0)t t << 且111x x t e =,23322x x x x t e e ==, 1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e∴+++ 212[(1)(1)]t t =++.121212(1)(1)()1(1)(1)11t t t t t t m m ++=+++=+−++=.1232231212(1)(1)(1)[(1)(1)]1x x x x x x t t e e e ∴+++++. 故选:D .6.若关于x 的方程0x x x x e m e x e ++=−有三个不相等的实数解1x ,2x ,3x ,且1230x x x <<<,其中m R ∈,2.718e =为自然对数的底数,则1232312(1)(1)(1)x x x x x x e e e −−−的值为( )A .eB .1m −C .1m +D .1【解析】解:由方程0xx xx e m e x e ++=−⇒101x x x m x e ++=−, 令xx t e =,则有101t m t ++=−. 2(1)10t m t m ⇒+−+′−=, 令函数()xxg x e =,1()x x g x e −′=, ()g x ∴在(,1)−∞递增,在(1,)+∞递减,其图象如下,要使关于x 的方程0xx xx e m e x e ++=−有3个不相等的实数解1x ,2x ,3x ,且1230x x x <<< 结合图象可得关于t 的方程2(1)10t m t m +−+′−=一定有两个实根1t ,2t ,12(0)t t << 且111x x t e =,23223x x x x t e e== ∴1232231212(1)(1)(1)[(1)(1)]x x x x x x t t e e e−−−−−. 121212(1)(1)()1(1)(1)11t t t t t t m m −−=−++=−−−+=. ∴1232231212(1)(1)(1)[(1)(1)]1x x x x x xt t e e e−−−−−.故选:D .7.若关于x 的方程2|1|0|1|1x x e m e −++=−+有三个不相等的实数解1x 、2x 、3x ,123(0)x x x <<<其中m R ∈,2.71828e…,则3122(|1|1)(|1|1)(|1|1)x x x e e e −+−+−+ 的值为( )A .eB .4C .1m −D .1m +【解析】解:令|1|x t e =−,函数|1|x y e =−的图象如下:方程22|1|00|1|11x xe m t m e t −++=⇒++=−++.即2(1)20t m t m ++++=, 要使方程2|1|0|1|1x x e m e −++=−+有三个不相等的实数解1x 、2x 、3x ,123(0)x x x <<<,则方程2(1)20t m t m ++++=一定有两个实根1t ,2t , 可验证0t =或1不符合题意,所以方程2(1)20t m t m ++++=一定有两个实根1t ,2t ,且1201t t <<<. 且_1_21|1||1|x x e e t −=−=,_32|1|x e t −=, 则3122212(|1|1)(|1|1)(|1|1)[(1)(1)]x x x e e e t t −+−+−+++ . 121212(1)(1)()1(2)(1)12t t t t t t m m ++++++−++.则3122212(|1|1)(|1|1)(|1|1)[(1)(1)]4x x x e e e t t −+−+−+++ , 故选:B .8.若存在正实数m ,使得关于x 的方程(224)[()]0x a x m ex ln x m lnx ++−+−=有两个不同的根,其中e 为自然对数的底数,则实数a 的取值范围是( ) A .(,0)−∞ B .1(0,)2eC .(−∞,10)(2e∪,)+∞ D .1(2e,)+∞ 【解析】解:由题意得1(12)(1)(2)2m me ln t e lnt a x x−=+−+=−,(11)m t x +>, 令()(2)f t t e lnt =−,(1)t >, 则2()1ef t lnt t′=+−,212()0e f t t t ′′=+>,当t e >时,()f t f ′>′(e )0=,当1t e <<时,()f t f ′<′(e )0=, ()f t f ∴…(e )e =−, 12e a∴−>−, 而1t →时,()0f t →, 则要满足102e a−<−<, 解得:12a e>, 故选:D .9.若存在正实数m ,使得关于x 的方程(224)[()]0x a x m ex ln x m lnx ++−+−=成立,其中e 为自然对数的底数,则实数a 的取值范围是( ) A .(,0)−∞ B .1(0,)2eC .1(,0)[,)2e−∞+∞ D .1[,)2e+∞ 【解析】解:由(224)[()]0x a x m ex ln x m lnx ++−+−=得 2(2)0x mx a x m ex lnx+++−=, 即12(2)0x m x ma e ln x x+++−=, 即设x mt x+=,则0t >, 则条件等价为12(2)0a t e lnt +−=, 即1(2)2t e lnt a−=−有解,设()(2)g t t e lnt =−, 2()1eg t lnt t′=+−为增函数, g ′ (e )211120elne e=+−=+−=, ∴当t e >时,()0g t ′>,当0t e <<时,()0g t ′<,即当t e =时,函数()g t 取得极小值为:g (e )(2)e e lne e =−=−, 即()g t g …(e )e =−, 若1(2)2t e lnt a−=−有解,则12e a −−…,即12e a…, 则0a <或12a e…, ∴实数a 的取值范围是1(,0)[2e−∞ ,)+∞. 故选:C .10.已知函数()(21)u x e x m =−−,()()x ln x m lnx υ+−若存在m ,使得关于x 的方程2()()a u x x x υ= 有解,其中e 为自然对数的底数则实数a 的取值范围是( )A .1(,0)(,)2e −∞+∞ B .(,0)−∞ C .1(0,)2e D .1(,0)[,)2e−∞+∞ 【解析】解:由2()()a u x x x υ= 可得[2(21)2]0x m a e x am lnx x +−−−= , 即2[(21)]10m x m a e ln x x +−−−= ,即2(2)10x m x m a e ln x x ++−−= , 令x m t x +=,则方程1(2)2e t lnt a−=有解. 设()(2)f t e t lnt =−,则22()1e t e f t lnt lnt t t −′=−+=−+−, 显然()f t ′为减函数,又f ′(e )0=,∴当0t e <<时,()0f t ′>,当t e >时,()0f t ′<,()f t ∴在(0,)e 上单调递增,在(,)e +∞上单调递减,()f t ∴的最大值为f (e )e =, ∴12e a …,解得0a <或12a e…. 故选:D .11.已知2()()()f x ax lnx x lnx x =+−−恰有三个不同零点,则a 的取值范围为 (1,11)(1)e e +− . 【解析】解:令()0f x =,分离参数得x lnx ax lnx x −−, 令()x lnx h x x lnx x =−−, 由22(1)(2)()0()lnx lnx x lnx h x x x lnx −−′==−,得1x =或x e =. 当(0,1)x ∈时,()0h x ′<;当(1,)x e ∈时,()0h x ′>;当(,)x e ∈+∞时,()0h x ′<. 即()h x 在(0,1),(,)e +∞上为减函数,在(1,)e 上为增函数.1x ∴=时,()h x 有极小值h (1)1=;x e =时,()h x 有极大值h (e )11(1)e e =+−; 设lnxx µ=,则1µ<;这是因为对于函数y lnx x =−,0x >,有1xy x −′=,当01x <<时,0y ′>,函数单调递增;当1x >时,0y ′<,函数单调递减; 即1x =时函数有极大值,也是最大值1−,故0x ∀>,0lnx x −<,lnx x <,即得1lnxx <;11()(1)121111h x µµµµ=−=+−−−=−−…;∴当2()()()f x ax lnx x lnx x =+−−恰有三个不同零点,即y a =与()y h x =有三个不同的交点; 111(1)a e e ∴<<+−.故答案为:(1,11)(1)e e +−.12.已知函数2()x f x ax lnx x lnx =+−−有三个不同的零点1x ,2x ,3x (其中123)x x x <<,则2312123(1)(1)(1)lnxlnxlnx x x x −−−的值为 1 . 【解析】解:由2()0x f x ax lnx x lnx =+−=−分离参数得x lnxa x lnx x −−, 令()x lnxh x x lnx x =−−, 由222211(1)(2)()0()()lnxlnx lnx lnx x lnx h x x lnx x x x lnx −−−−′=−==−−,得1x =或x e =.当(0,1)x ∈时,()0h x ′<;当(1,)x e ∈时,()0h x ′>;当(,)x e ∈+∞时,()0h x ′<.即()h x 在(0,1),(,)e +∞上为减函数,在(1,)e 上为增函数.而当0x →,()h x →+∞,当x →+∞,()1h x →, 又h (1)1=,h (e )11(1)e e =+−; 结合函数的单调性可得,实数a 的取值范围为(1,11)(1)e e +−. 则12301x x e x <<<<<, 11x lnx lnx a lnx x lnx x x =−=−−−,令lnx x µ=, 则11aµµ−−,即2(1)10a a µµ+−+−=, 1210a µµ+=−<,1210a µµ=−<, 对于lnx xµ=,21lnx x µ−′= 则当0x e <<时,0µ′>;当x e >时,0µ′<.而当x e >时,µ恒大于0. 画其简图,不妨设12µµ<,则31212123,lnx lnx lnx x x x µµ===, ∴22231212212123(1)(1)(1)(1)(1)(1)[(1)(1)]lnx lnx lnx x x x µµµµµ−−−=−−−=−− 221212[1()][1(1)(1)]1a a µµµµ=−++=−−+−= 故答案为:1。

专题一 微重点2 函数的嵌套与旋转、对称问题

专题一 微重点2 函数的嵌套与旋转、对称问题

x+12,x≤0.
①当 t>0 时,f(t)=ln t-1t ,则函数 f(t)在(0,+∞)上单调递增, 由于 f(1)=-1<0,f(2)=ln 2-12>0,
由零点存在定理可知,存在t1∈(1,2),使得f(t1)=0; ②当t≤0时,f(t)=t2+2t,
由f(t)=t2+2t=0,解得t2=-2,t3=0.
称,即f(x)为奇函数,故A正确;
由双曲线的顶点为(± 3,0),渐近线方程为 y=± 33x,
可得 f(x)的图象的渐近线为 x=0 和 y=±33x,
由图象关于直线 y=
3x
对称,可得
f(x)的图象过点
23,23或
23,-32,

故 B 正确;
由对称性可得f(x)的图象按逆时针旋转60°位于
一、三象限,按顺时针旋转60°位于二、四象
12345678
作出函数t=f(x)+1,直线t=t1,t=-2,t=0的图象如图所示, 由图象可知,直线t=t1与函数t=f(x)+1的图象 有两个交点; 直线t=0与函数t=f(x)+1的图象有两个交点; 直线t=-2与函数t=f(x)+1的图象有且只有 一个交点. 综上所述,函数y=f(f(x)+1)的零点个数为5.
专题强化练
考点一
嵌套函数中的零点问题
考向1 函数的零点个数问题
例1 已知函数 f(x)=l-nxxe+x,1x,<0x,≥0, 函数 g(x)=f(f(x))-12的零点个数为
A.4
B.3
C.2
√D.1
令 u=f(x),令 g(x)=0,则 f(u)-12=0, 当u≥0时,则f(u)=ln(u+1), 所以 ln(u+1)=12,所以 u= e-1. 当u<0时,f(u)=-ueu,则f′(u)=-(u+1)eu, 当u<-1时,f′(u)>0;当-1<u<0时,f′(u)<0. 此时,函数 y=f(u)在 u=-1 处取得极大值,且极大值为 f(-1)=1e<12. 所以当 u<0 时,f(u)<12,
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

嵌套函数的零点问题
1.已知$f(x)=|e^x-1|+1$,若函数$g(x)=(f(x))^2+(a-2)f(x)-2a$有三个零点,则实数$a$的取值范围是什么?
2.若函数$f(x)=\begin{cases} x+1.& x\leq 0 \\ \ln x。

& x>0 \end{cases}$,则函数$y=f(f(x))+1$的零点个数是多少?
3.已知$f(x)=|e^x-1|$,$g(x)=f^2(x)-tf(x)$,若满足$g(x)=-1$的$x$有三个,则$t$的取值范围是什么?
4.若函数$f(x)=e^x$,则方程$3f(f(x))-e^3=0$的根的个数是多少?
5.已知函数$f(x)=\begin{cases} | \log(-x) |。

& x<0 \\ x^2+x-6x+4.& x\geq 2 \end{cases}$,若关于$x$的方程$f^2(x)-
bf(x)+1=0$有8个不同的根,则实数$b$的取值范围是什么?
6.已知函数$f(x)=\begin{cases} x^2+2x。

& x>0 \\ \ln(1-
x)+4.& x\leq 0 \end{cases}$,那么关于$x$的方程$f(x^2-
4x)=6$的不同实数根的个数是多少?
7.已知函数$y=f(x)$是定义域为$\mathbb{R}$上的偶函数,当$x\geq 2$时,$f(x)=\frac{1}{4}\left(1-\frac{1}{x^2}\right)$,
当$-2\leq x\leq 2$时,$f(x)=\frac{1}{4}(1-x^2)$。

若关于$x$的
方程$(f(x))^2+af(x)+\frac{1}{16}=0$,$a\in\mathbb{R}$有且仅有8个不同的实数根,则实数$a$的取值范围是什么?
8.已知函数$f(x)=x$,$g(x)=f(f(x)-1)$,其中$t>0$。

若函
数$g(x)$有6个不同的零点,则实数$t$的取值范围是什么?
9.若函数$f(x)=\begin{cases} e^x。

& x\leq 0 \\ \ln x。

& x>0 \end{cases}$,对任意的$t\in(1,\infty)$,函数$g(x)=f(f(x))-
2tk^2-t^2k$有且仅有唯一的零点,则正实数$k$的最小值为多少?
10.已知函数$f(x)=x^2+1-2a$,$g(x)=x$。

若函数
$y=f(g(x))$有4个零点,则实数$a$的取值范围是什么?。

相关文档
最新文档