2020年高考数学二轮复习小题押题(12+4)专题精讲特训6-基本初等函数、函数与方程(求准度,提速度)

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2020年高考数学二轮复习小题押题(12+4)专题精讲特训6(求准度,提速度)
小题押题16—(6)⎪⎪基本初等函数、函数与方程
考查点一基本初等函数的图象与性质
1.(2016·全国卷Ⅰ)若a>b>0,0<c<1,则()
A.log a c<log b c B.log c a<log c b
C.a c<b c D.c a>c b
解析:选B法一:因为0<c<1,所以y=log c x在(0,+∞)上单调递减,又0<b<a,所以log c a<log c b.
法二:取a=4,b=2,c=1
2,则log4
1
2=-
1
2>log2
1
2,排除A;4
1
2=2>2
1
2,排除C;⎝⎛⎭⎫
1
2
4<



⎫1
2
2,排除D.故选
B.
2.(2013·全国卷Ⅱ)设a=log32,b=log52,c=log23,则()
A.a>c>b B.b>c>a
C.c>b>a D.c>a>b
解析:选D易知log23>1,log32∈(0,1),log52∈(0,1).在同一平面直角坐标系中画出函数y=log3x与y=log5x
的图象,观察可知log32>log52.所以c>a>b.比较a,b的其他解法:log32>log33=1
2,log52<log55=
1
2,得a>b;
0<log23<log25,所以1
log23>1
log25,结合换底公式即得log32>log52.
考查点二函数的零点判断及应用3.(2017·全国卷Ⅲ)已知函数f(x)=x2-2x+a(e x-1+e-x+1)有唯一零点,则a=()
A .-12
B .13
C .12
D .1
解析:选C 法一:f (x )=x 2-2x +a (e x -
1+e -x +1
)
=(x -1)2+a [e x -
1+e
-(x -1)
]-1,
令t =x -1,则g (t )=f (t +1)=t 2+a (e t +e -
t )-1. ∵g (-t )=(-t )2+a (e -
t +e t )-1=g (t ),
∴函数g (t )为偶函数. ∵f (x )有唯一零点, ∴g (t )也有唯一零点.
又g (t )为偶函数,由偶函数的性质知g (0)=0, ∴2a -1=0,解得a =1
2.
法二:由f (x )=0⇔a (e x -
1+e
-x +1
)=-x 2+2x .
e x -
1+e
-x +1
≥2e x -
1·e
-x +1
=2,
当且仅当x =1时取“=”.
-x 2+2x =-(x -1)2+1≤1,当且仅当x =1时取“=”. 若a >0,则a (e x -
1+e
-x +1
)≥2a ,
要使f (x )有唯一零点,则必有2a =1,即a =1
2.
若a ≤0,则f (x )的零点不唯一. 综上所述,a =1
2
.
4.(2014·全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=ax 3-3x 2+1,若f (x )存在唯一的零点x 0,且x 0>0,则a 的取值范围为( ) A .(2,+∞) B .(-∞,-2) C .(1,+∞)
D .(-∞,-1)
解析:选B 当a =0时,f (x )=-3x 2+1有两个零点,不符合题意,故a ≠0.f ′(x )=3ax 2-6x =3x (ax -2),令f ′(x )=0,得x =0或x =2
a ,由题意得a <0且f ⎝⎛⎭⎫2a >0,解得a <-2.
5.(2011·全国卷)在下列区间中,函数f (x )=e x +4x -3的零点所在的区间为( ) A.⎝⎛⎭⎫-1
4,0 B.⎝⎛⎭⎫0,1
4 C.⎝⎛⎭⎫14,12
D.⎝⎛⎭⎫12,34
解析:选C 因为f ⎝⎛⎭⎫14=e 1
4+4×14-3=e 1
4
-2<0,f ⎝⎛⎭⎫12=e 1
2+4×12-3=e 1
2-1>0,所以f (x )=e x +4x -3的零点所在的区间为⎝⎛⎭⎫14,12.
函数零点问题是难点——精析2种考法破解它
考法(一) 函数零点个数的判断及应用
1.函数的零点及其与方程根的关系
对于函数f (x ),使f (x )=0的实数x 叫做函数f (x )的零点.函数F (x )=f (x )-g (x )的零点就是方程f (x )=g (x )的根,即函数y =f (x )的图象与函数y =g (x )的图象交点的横坐标.
2.零点存在性定理
如果函数y =f (x )在区间[a ,b ]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有f (a )·f (b )<0,那么函数y =f (x )在区间(a ,b )内有零点,即存在c ∈(a ,b ),使得f (c )=0,这个c 也就是方程f (x )=0的根.
[题组突破]
1.(2017·南昌模拟)已知f (x )是定义在R 上的奇函数,且x >0时,f (x )=ln x -x +1,则函数g (x )=f (x )-e x (e 为自然对数的底数)的零点个数是( )
A .0
B .1
C .2
D .3
解析:选C 当x >0时,f (x )=ln x -x +1,f ′(x )=1
x -1=1-x x ,所以x ∈(0,1)时f ′(x )>0,此时f (x )单调递增;x ∈(1,+∞)时,f ′(x )<0,此时f (x )单调递减.因此,当x >0时,f (x )max =f (1)=ln 1-1+1=0.根据函数f (x )是定义在R 上的奇函数作出函数y =f (x )与y =e x 的大致图象,如图所示,观察到函数y =f (x )与y =e x 的图象有两个交点,所以函数g (x )=f (x )-e x (e 为自然对数的底数)有2个零点.
2.(2017·福州质检)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
2x ,x ≥2,
(x -1)3,x <2,若函数g (x )=f (x )-k 有两个零点,则两零点所在的区间为
( )
A .(-∞,0)
B .(0,1)
C .(1,2)
D .(1,+∞)
解析:选D 在平面直角坐标系内作出函数f (x )的图象如图所示,由图易得若函数g (x )=f (x )-k 有两个零点,即函数f (x )的图象与直线y =k 有两个交点,则k 的取值范围为(0,1),两个零点分别位于(1,2)和(2,+∞)内,故选D.
3.(2016·山东高考)已知函数f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
|x |,x ≤m ,
x 2-2mx +4m ,x >m ,其中m >0.若存在实数b ,使得关于x 的方程f (x )
=b 有三个不同的根,则m 的取值范围是________.
解析:作出f (x )的图象如图所示.当x >m 时,x 2-2mx +4m =(x -m )2+4m -m 2,∴要使方程f (x )=b 有三个不同的根,则4m -m 2<m ,即m 2-3m >0.又m >0,解得m >3.
答案:(3,+∞)
[解题方略]
考法(二) 函数零点的综合问题
[典例] (1)(2018届高三·湘中名校联考)已知函数f (x )=-1
3x 3+ax 2+bx +c 有两个极值点x 1,x 2,若x 1<f (x 1)
<x 2,则关于x 的方程[f (x )]2-2af (x )-b =0的实数根的个数不可能为( )
A .2
B .3
C .4
D .5
[解析] 由题意,得f ′(x )=-x 2+2ax +b .因为x 1,x 2是函数f (x )的两个极值点,所以x 1,x 2是方程-x 2+2ax +b =0的两个实数根,所以由[f (x )]2-2af (x )-b =0,可得f (x )=x 1或f (x )=x 2.由题意,知函数f (x )在(-∞,x 1),(x 2,+∞)上单调递减,在(x 1,x 2)上单调递增,又x 1<f (x 1)<x 2,依题意作出简图,如图所示,结合图形可知,方程[f (x )]2-2af (x )-b =0的实数根的个数不可能为5,故选D.
[答案] D
(2)(2017·云南玉溪一中月考)已知函数f (x )是定义在区间[-2,2]上的偶函数,当0≤x ≤2时,f (x )=x 2-2x +1,若在区间[-2,2]内,函数g (x )=f (x )-kx -2k 有三个零点,则实数k 的取值范围是( )
A.⎝⎛⎭
⎫0,1
4 B.⎝⎛⎭
⎫0,1
2
C.⎝⎛⎭⎫14,12
D.⎝⎛⎭⎫14,+∞
[解析] 因为函数f (x )是定义在区间[-2,2]上的偶函数,且当-2≤x <0时,0<-x ≤2,所以f (x )=f (-x )=(-x )2-2(-x )+1=x 2+2x +1.函数g (x )=f (x )-kx -2k 在[-2,2]内有三个零点,即函数y =f (x )=

⎪⎨⎪⎧
x 2
-2x +1,0≤x ≤2,x 2+2x +1,-2≤x <0的图象和直线y =k (x +2)在[-2,2]内有三个不同的交点.作出函数y =f (x )和y =k (x +2)的图象,如图所示.直线y =k (x +2)过定点P (-2,0),由图可知k PA =14,k PB =12,

使此直线与函数y =f (x )的图象有三个不同的交点,则需满足14<k <1
2
.故选C.
[答案] C [解题方略]
1.(2017·福州模拟)已知函数f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
e x
,x ≥0,
ax ,x <0,若方程f (-x )=f (x )有五个不同的根,则实数a 的取值范围为
( )
A .(-∞,-e)
B .(-∞,-1)
C .(1,+∞)
D .(e ,+∞)
解析:选A 因为f (0)=f (-0)=e 0=1, 所以x =0是方程f (-x )=f (x )的一个根. 又方程f (-x )=f (x )有五个不同的根, 即方程e x =a (-x )(x >0)有两个不同的根,
设过原点且与函数g (x )=e x (x >0)的图象相切的直线为OP (其中点P (x 0,y 0)为切点), 则-a >k OP .由g ′(x )=e x , 得k OP =e
x 0
=y 0x 0=e x 0
x 0
,解得x 0=1. 所以-a >e ,即a <-e ,
所以实数a 的取值范围为(-∞,-e).
2.已知y =f (x )是R 上的偶函数,对于任意的x ∈R ,均有f (x )=f (2-x ),当x ∈[0,1]时,f (x )=(x -1)2,则函数g (x )=f (x )-log 2 017|x -1|的所有零点之和为________.
解析:因为函数f (x )是偶函数,所以f (x )=f (2-x )=f (x +2),所以函数f (x )的周期为2,又当x ∈[0,1]时,f (x )=(x -1)2,将偶函数y =log 2 017|x |的图象向右平移一个单位长度得到函数y =log 2 017|x -1|的图象,由此可在同一平面直角坐标系下作出函数y =f (x )与y =log 2 017|x -1|的图象(图略),函数g (x )的零点,即为函数y =f (x )与y =log 2 017|x -1|图象的交点的横坐标,当x >2 018时,两函数图象无交点,又两函数图象在[1,2 018]上有2 016个交点,由对称性知两函数图象在[-2 016,1]上也有2 016个交点,且它们关于直线x =1对称,所以函数g (x )的所有零点之和为4 032.
答案:4 032
[A 级——“12+4”保分小题提速练]
1.(2018届高三·吉林实验中学摸底)若f (x )是幂函数,且满足f (9)
f (3)=2,则f ⎝⎛⎭⎫19=( ) A.1
2 B.14
C .2
D .4
解析:选B 设f (x )=x α
,由f (9)f (3)=9α3α=3α
=2,得α=log 32,∴f ⎝⎛⎭⎫19=⎝⎛⎭⎫19log 32=14. 2.(2017·云南模拟)设a =60.7,b =log 70.6,c =log 0.60.7,则a ,b ,c 的大小关系为( ) A .c >b >a B .b >c >a C .c >a >b
D .a >c >b
解析:选D 因为a =60.7>1,b =log 70.6<0,0<c =log 0.60.7<1,所以a >c >b . 3.函数f (x )=|log 2x |+x -2的零点个数为( )
A .1
B .2
C .3
D .4
解析:选B 函数f (x )=|log 2x |+x -2的零点个数,就是方程|log 2x |+x -2=0的根的个数.
令h (x )=|log 2x |,g (x )=2-x ,画出两函数的图象,如图.
由图象得h (x )与g (x )有2个交点,∴方程|log 2x |+x -2=0的解的个数为2. 4.(2017·河南适应性测试)函数y =a x -a (a >0,a ≠1)的图象可能是( )
解析:选C 由函数y =a x -a (a >0,a ≠1)的图象过点(1,0),得选项A 、B 、D 一定不可能;C 中0<a <1,有可能,故选C.
5.已知奇函数y =⎩
⎪⎨⎪⎧
f (x ),x >0,
g (x ),x <0.若f (x )=a x (a >0,a ≠1)对应的图象如图所示,则
g (x )=( )
A.⎝⎛⎭⎫12-x
B .-⎝⎛⎭⎫12x
C .2-
x
D .-2x
解析:选D 由图象可知,当x >0时,函数f (x )单调递减,则0<a <1,∵f (1)=12,∴a =1
2
,即函数f (x )=⎝⎛⎭⎫12x
,当x <0时,-x >0,则f (-x )=⎝⎛⎭⎫12-x =-g (x ),即g (x )=-⎝⎛⎭⎫12-x =-2x ,故g (x )=-2x ,x <0,选D. 6.已知f (x )=a x 和g (x )=b x 是指数函数,则“f (2)>g (2)”是“a >b ”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件
D .既不充分也不必要条件
解析:选C 由题可得,a >0,b >0且a ≠1,b ≠1.
充分性:f (2)=a 2,g (2)=b 2,由f (2)>g (2)知,a 2>b 2,再结合y =x 2在(0,+∞)上单调递增,可知a >b ,故充分性成立;
必要性:由题可知a >b >0,构造函数h (x )=f (x )g (x )=a x b x =⎝⎛⎭⎫a b x ,显然a b >1,所以h (x )单调递增,故h (2)=a 2b 2>h (0)
=1,所以a 2>b 2,故必要性成立.
7.函数f (x )=e x +x -2的零点所在的一个区间是( ) A .(-2,-1) B .(-1,0) C .(0,1)
D .(1,2)
解析:选C 法一:∵f (0)=e 0+0-2=-1<0,f (1)=e 1+1-2=e -1>0,∴f (0)f (1)<0,故函数f (x )=e x +x -2的零点所在的一个区间是(0,1),选C.
法二:函数f (x )=e x +x -2的零点,即函数y =e x 的图象与y =-x +2的图象的交点的横坐标,作出函数y =e x
与直线y =-x +2的图象如图所示,由图可知选C.
8.已知函数f (x )=ln x +3x -8的零点x 0∈[a ,b ],且b -a =1,a ,b ∈N *,则a +b =( ) A .0 B .2 C .5
D .7
解析:选C ∵f (2)=ln 2+6-8=ln 2-2<0,f (3)=ln 3+9-8=ln 3+1>0,且函数f (x )=ln x +3x -8在(0,+∞)上为单调递增函数,∴x 0∈[2,3],即a =2,b =3,∴a +b =5.
9.(2018届高三·湖南四校联考)设函数f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
log 2x ,x >0,g (x ),x <0,若f (x )为奇函数,则g ⎝⎛⎭⎫-1
4的值为( ) A .-1
4
B.14
C .-2
D .2
解析:选D 法一:当x >0时,f (x )=log 2x , ∵f (x )为奇函数,
∴当x <0时,f (x )=-log 2(-x ), 即g (x )=-log 2(-x ), ∴g ⎝⎛⎭⎫-14=-log 21
4
=2. 法二:g ⎝⎛⎭⎫-14=f ⎝⎛⎭⎫-14=-f ⎝⎛⎭⎫14=-log 21
4
=-log 22-2=2. 10.(2017·杭州二模)已知直线x =m (m >1)与函数f (x )=log a x (a >0且a ≠1),g (x )=log b x (b >0且b ≠1)的图象及x 轴分别交于A ,B ,C 三点,若AB ―→=2BC ―→
,则( )
A .b =a 2
B .a =b 2
C .b =a 3
D .a =b 3
解析:选C 由于AB ―→=2BC ―→,则AC ―→=3BC ―→
,则点A 的坐标为(m,3g (m )),又点A 在函数f (x )=log a x 的图象上,故log a m =3log b m ,即log a m =log b m 3,由对数运算可知b =a 3.
11.(2017·山西监测)已知f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
2x +1,x ≤0,
|ln x |,x >0,则方程f [f (x )]=3的根的个数是
( )
A .6
B .5
C .4
D .3
解析:选B 令f (x )=t ,则方程f [f (x )]=3即为f (t )=3,解得t =e -3
或e 3,作出函数f (x )的图象(如图所示),由
图象可知方程f (x )=e
-3
有3个解,f (x )=e 3有2个解,则方程f [f (x )]=3有5个实根.
12.(2017·合肥模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪

2x
+1,x <0,⎪⎪⎪⎪
12x 2-2x +1,x ≥0.方程[f (x )]2-af (x )+b =0(b ≠0)有6个不同的实数解,则3a +b 的取值范围是( )
A .[6,11]
B .[3,11]
C .(6,11)
D .(3,11)
解析:选D 作出函数f (x )的图象如图所示,
对于方程[f (x )]2-af (x )+b =0,可令f (x )=t ,那么方程根的个数就是f (x )=t 1与f (x )=t 2的根的个数之和,结合图象可知,要使总共有6个根,需要一个方程有4个根,另一个方程有2个根,从而可知关于t 的方程t 2-at +b =0有2个根,分别位于区间(0,1)与(1,2)内,由根的分布得出约束条件⎩⎪⎨⎪

b >0,1-a +b <0,
4-2a +b >0,
画出可行域如图所示,目标函数z =3a +b 经过⎩
⎪⎨⎪⎧
1-a +b =0,
4-2a +b =0的交点A (3,2)时取得最大值11,经过B (1,0)时
取得最小值3.故3a +b 的取值范围为(3,11).
13.函数y =log a (x -3)+3(a >0,a ≠1)的图象恒过定点________.
解析:因为函数y =log a x (a >0,a ≠1)的图象恒过定点(1,0),所以函数y =log a (x -3)+3(a >0,a ≠1)的图象恒过定点(4,3).
答案:(4,3)
14.(log 43+log 83)(log 32+log 92)=________. 解析:(log 43+log 83)(log 32+log 92) =12log 23+1
3log 23⎝⎛⎭⎫log 32+12log 32 =56log 23×3
2log 32 =54. 答案:5
4
15.已知函数f (x )为偶函数且f (x )=f (x -4),又在区间[0,2]上f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
-x 2-32x +5,0≤x ≤1,2x +2-x ,1<x ≤2,
函数g (x )=⎝⎛⎭⎫
12|x |
+a ,若F (x )=f (x )-g (x )恰有2个零点,则a =________.
解析:由题意可知f (x )是周期为4的偶函数,画出函数f (x )与g (x )的大致图象(图略).若F (x )=f (x )-g (x )恰有2
个零点,则有g (1)=f (1),解得a =2.
答案:2
16.(2018届高三·湖北七校联考)某工厂产生的废气经过过滤后排放,过滤过程中废气的污染物数量P (毫克/升)与时间t (小时)的关系为P =P 0e -kt
.如果在前5小时消除了10%的污染物,那么污染物减少19%需要花费的时间为
________小时.
解析:前5小时污染物消除了10%,此时污染物剩下90%,即t =5时,P =0.9P 0,代入得(e -
k )5=0.9,
∴e -k
=5
0.9=0.915
,∴P =P 0e
-kt
=P 0⎝⎛⎭
⎫0.91
5t .当污染物减少19%时,污染物剩下81%,此时P =0.81P 0,代入得0.81=⎝⎛⎭
⎫0.91
5t ,解得t =10,即需要花费10小时. 答案:10
[B 级——中档小题强化练]
1.(2017·福州模拟)已知a =16ln 8,b =1
2ln 5,c =ln 6-ln 2,则a ,b ,c 的大小关系为( )
A .a <b <c
B .a <c <b
C .c <a <b
D .c <b <a
解析:选B 因为a =16ln 8,b =12ln 5,c =ln 6-ln 2,所以a =ln 2,b =ln 5,c =ln 6
2=ln 3.又函数y =
ln x 在(0,+∞)上为单调递增函数,由2<3<5,得ln 2<ln 3<ln 5,所以a <c <b .
2.已知函数f (x )=ln e x -e -
x
2
,则f (x )是( )
A .非奇非偶函数,且在(0,+∞)上单调递增
B .奇函数,且在R 上单调递增
C .非奇非偶函数,且在(0,+∞)上单调递减
D .偶函数,且在R 上单调递减
解析:选A 要使函数有意义,则e x >e -
x ,解得x >0,即函数的定义域是(0,+∞),故函数是非奇非偶函数.又
y =e x 与y =-e -
x 在(0,+∞)上递增,所以f (x )在(0,+∞)上递增,故选A.
3.(2017·西宁一检)已知f (x )=ln(x 2+1),g (x )=⎝⎛⎭⎫12x -m ,若对∀x 1∈[0,3],∃x 2∈[1,2],使得f (x 1)≥g (x 2),则实数m 的取值范围是( )
A.⎝⎛⎦⎤-∞,-12
B.⎝⎛⎦⎤-∞,1
4 C.⎣⎡⎭⎫12,+∞
D.⎣⎡⎭⎫14,+∞
解析:选D 对∀x 1∈[0,3],∃x 2∈[1,2],使得f (x 1)≥g (x 2)⇔f (x 1)min ≥g (x 2)min .又f (x )min =f (0)=0,g (x )min =g (2)=14-m ,则0≥14-m ,解得m ≥1
4
. 4.(2017·沈阳模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
2x
+22,x ≤1,|log 2(x -1)|,x >1,则函数F (x )=f [f (x )]-2f (x )-32
的零点个数是( )
A .4
B .5
C .6
D .7
解析:选A 令f (x )=t ,则函数F (x )可化为y =f (t )-2t -3
2,则函数F (x )的零点问题可转化为方程f (t )-2t
-32=0有根的问题.令y =f (t )-2t -32=0,即f (t )=2t +3
2,如图①,由数形结合得t 1=0,1<t 2<2,如图②,再由数形结合得,当f (x )=0时,x =2,有1个解,当f (x )=t 2时,有3个解,所以y =f [f (x )]-2f (x )-3
2
共有4个零点.
5.(2018届高三·西安八校联考)如图所示,已知函数y =log 24x 图象上的两点A ,B 和函数y =log 2x 图象上的点C ,线段AC 平行于y 轴,当△ABC 为正三角形时,点B 的横坐标为________.
解析:依题意,当AC ∥y 轴,△ABC 为正三角形时,|AC |=log 24x -log 2x =2,点B 到直线AC 的距离为32×2=3,设点B (x 0,2+log 2x 0),则点A (x 0+3,3+log 2x 0).由点A 在函数y =log 24x 的图象上,得log 24(x 0+3)=3+log 2x 0,则4(x 0+3)=8x 0,x 0=3,即点B 的横坐标是 3.
答案: 3
6.(2017·江西师大附中期末)已知函数f (x )=⎪
⎪⎪⎪2x -a 2x 在[0,1]上单调递增,则a 的取值范围为________. 解析:令2x =t ,t ∈[1,2],则y =⎪⎪⎪
⎪t -a t 在[1,2]上单调递增.当a =0时,y =|t |=t 在[1,2]上单调递增显然成立;当a >0时,函数y =⎪⎪⎪
⎪t -a t ,t ∈(0,+∞)的单调递增区间是[a ,+∞),此时a ≤1,即0<a ≤1时成立;当a <0时,函数y =⎪⎪⎪⎪t -a t =t -a t
,t ∈(0,+∞)的单调递增区间是[-a ,+∞),此时-a ≤1,即-1≤a <0时成立.综上可得a 的取值范围是[-1,1].
答案:[-1,1]。

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