格物学 第三章 函数的概念与性质3.4 函数的应用(一)

分段函数模型的应用-3.4 函数的应用(一)知识点课后进阶选择题自测题解析-河北省等高一数学必修,平均正确率46.0%

2025-08-29
分段函数模型的应用-3.4 函数的应用(一)知识点课后进阶选择题自测题解析-河北省等高一数学必修,平均正确率46.0%
1、['分段函数模型的应用']

正确率60.0%某医院在设备更新后的第$${{n}}$$天,对某项疾病指标检测,每个检测对象检测过程(从接受检测到检测报告生成)平均耗时为$${{t}{(}{n}{)}}$$(单位:小时),$${{t}{(}{n}{)}}$$与$${{n}}$$近似满足的关系为$$t ( n )=\left\{\begin{matrix} {\frac{t_{0}} {\sqrt{n}}, n < N_{0},} \\ {\frac{t_{0}} {\sqrt{N_{0}}}, n \geqslant N_{0}} \\ \end{matrix} \right.$$($${{t}_{0}{,}{{N}_{0}}}$$为常数).已知第$${{1}{6}}$$天每个检测对象检测过程平均耗时为$${{1}{6}}$$小时,第$${{6}{4}}$$天和第$${{6}{7}}$$天每个检测对象检测过程平均耗时均为$${{8}}$$小时,那么第$${{4}{9}}$$天每个检测对象检测过程平均耗时大致为(

C

A.$${{1}{6}}$$小时

B.$${{1}{1}}$$小时

C.$${{9}}$$小时

D.$${{8}}$$小时

2、['利用函数单调性求参数的取值范围', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '分段函数模型的应用']

正确率19.999999999999996%设$${{f}{(}{x}{)}}$$是定义在$${{R}}$$上的偶函数,且当$${{x}{⩾}{0}}$$时,$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \ =\left\{\begin{matrix} {-x^{2}+1, 0 \leq x < 1} \\ {2-2^{x}, x \geq1} \\ \end{matrix} \right.$$,若对任意的$$x \in[ m, ~ m+1 ]$$,不等式$$f \left( 1-x \right) \ \leqslant f \left( \ x+m \right)$$恒成立,则实数$${{m}}$$的最大值是(

B

A.$${{−}{1}}$$

B.$$- \frac{1} {3}$$

C.$$- \frac{1} {2}$$

D.$$\frac{1} {3}$$

3、['在给定区间上恒成立问题', '分段函数与方程、不等式问题', '分段函数模型的应用']

正确率40.0%设函数$$f ( x )=\left\{\begin{aligned} {} & {{} ( x-a )^{2}-1, \ x \leqslant1,} \\ {} & {{} \operatorname{l n} x, \ x > 1.} \\ \end{aligned} \right.$$若$$f ( x ) \geqslant f ( 1 )$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

A

A.$$[ 1, \ 2 ]$$

B.$$[ 0, \ 2 ]$$

C.$$[ 1, ~+\infty)$$

D.$$[ 2, ~+\infty)$$

4、['函数中的存在性问题', '分段函数模型的应用', '分段函数的图象']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{aligned} {} & {{} | l o g_{3} x |, 0 < x < 3} \\ {} & {{}-\operatorname{c o s} ( \frac{\pi} {3} x ), 3 \leqslant x \leqslant9} \\ \end{aligned} \right.$$,若存在实数$$x_{1}, ~ x_{2}, ~ x_{3}, ~ x_{4}$$,当$$x_{1} < x_{2} < x_{3} < x_{4}$$时满足$$f ( x_{1} )=f ( x_{2} )=f ( x_{3} )=f ( x_{4} )$$,则$$x_{1} \cdot x_{2} \cdot x_{3} \cdot x_{4}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

D

A.$$( 7, \frac{2 9} {4} )$$

B.$$( 2 1, \frac{1 3 5} {4} )$$

C.$$[ 2 7, 3 0 )$$

D.$$( 2 7, \frac{1 3 5} {4} )$$

5、['函数奇、偶性的定义', '分段函数模型的应用', '分段函数的单调性']

正确率60.0%函数$$f ( x )=\left\{\begin{matrix} {x ( x+4 ), x \geqslant0,} \\ {x ( x-4 ), x < 0} \\ \end{matrix} \right.$$是(

B

A.奇函数

B.偶函数

C.增函数

D.减函数

6、['函数奇偶性的应用', '分段函数模型的应用', '函数零点的值或范围问题']

正确率19.999999999999996%已知函数$${{f}{(}{x}{)}}$$是$${{R}}$$上的奇函数,当$${{x}{>}{0}}$$时,$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l} {2^{| x-1 |-1}, \; \; 0 < x \leqslant2} \\ {\frac{1} {2} f ( x-2 ), \; \; x > 2} \\ \end{array} \right.$$,则函数$$g \ ( \textbf{x} ) \ =\textbf{x f} ( \textbf{x} ) \ -1$$在$$[-7, ~+\infty)$$上的所有零点之和为(

C

A.$${{0}}$$

B.$${{4}}$$

C.$${{8}}$$

D.$${{1}{6}}$$

7、['常见函数的零点', '根据函数零点个数求参数范围', '分段函数模型的应用', '函数零点存在定理']

正确率40.0%已知函数$$f \ ( \textbf{x} ) \ =\left\{\begin{array} {l} {\frac{2} {| x-3 |}, \ \textbf{x} \neq3} \\ {a, \ \textbf{x}=3} \\ \end{array} \right.$$,若函数$$y=f ~ ( x ) ~-4$$有$${{3}}$$个零点,则实数$${{a}}$$的值为(

D

A.$${{−}{2}}$$

B.$${{0}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{4}}$$

8、['利用导数求参数的取值范围', '分段函数模型的应用']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{aligned} {} & {{} \frac{1} {2} x+\frac{3} {2}, \ x \leqslant1} \\ {} & {{} \operatorname{l n} x, \ x > 1} \\ \end{aligned} \right. \ ( \operatorname{l n} x )$$是以$${{e}}$$为底的自然对数,$$\mathrm{e}=2. 7 1 8 ~ 2 8 \dots)$$,若存在实数$$m, \, \, n \, ( m < n )$$,满足$$f \left( \textbf{m} \right) \ =f \left( \textbf{n} \right)$$,则$${{n}{−}{m}}$$的取值范围为(

C

A.$$( 0, \mathrm{~ e}^{2}+3 )$$

B.$$( 4, \mathrm{~ e}^{2}-1 ]$$

C.$$[ 5-2 \mathrm{l n} \; 2, \mathrm{~ e}^{2}-1 ]$$

D.$$[ 5-2 \mathrm{l n} \, 2, \, 4 )$$

9、['分段函数模型的应用']

正确率60.0%国内快递重量在$${{1}{0}{0}{0}}$$克以内的包裹邮资标准如下表:如果某人从安徽快递$${{9}{5}{0}}$$克的包裹到距安徽$$1 3 0 0 \mathrm{k m}$$的某地,它应付的邮资是(

运送
距离 $${{x}{(}{{k}{m}}{)}}$$ ​
$$0 < x \leqslant5 0 0$$ ​ $$5 0 0 < x \leqslant1 0 0 0$$ ​ $$1 0 0 0 < x \leqslant1 5 0 0$$ ​ $$1 5 0 0 < x \leqslant2 0 0 0$$ ​ $${{…}}$$
邮资 $${{y}}$$
$${{(}}$$ 元 $${{)}}$$
$${{5}{.}{0}{0}}$$ $${{6}{.}{0}{0}}$$ $${{7}{.}{0}{0}}$$ $${{8}{.}{0}{0}}$$ $${{…}}$$

C

A.$${{5}{.}{0}{0}}$$元

B.$${{6}{.}{0}{0}}$$元

C.$${{7}{.}{0}{0}}$$元

D.$${{8}{.}{0}}$$元

10、['分段函数模型的应用']

正确率80.0%已知$$f ( x )=\left\{\begin{matrix} {( 3-a ) x-a, x < 1} \\ {\operatorname{l o g}_{a} x, x \geqslant1} \\ \end{matrix} \right.$$的值域为$${{R}}$$,那么实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

A

A.$$( 1, \frac{3} {2} ]$$

B.$$( 1,+\infty)$$

C.$$( 0, 1 ) \cup( 1, 3 )$$

D.$$[ \frac{3} {2}, 3 )$$

1. 由题设:$$t(n) = \begin{cases} \frac{t_0}{\sqrt{n}}, & n < N_0 \\ \frac{t_0}{\sqrt{N_0}}, & n \geq N_0 \end{cases}$$

已知:$$t(16)=16$$,$$t(64)=8$$,$$t(67)=8$$

由于$$64 < 67$$且$$t(64)=t(67)$$,说明$$N_0 \leq 64$$

当$$n=16 < N_0$$时:$$t(16)=\frac{t_0}{\sqrt{16}}=16 \Rightarrow \frac{t_0}{4}=16 \Rightarrow t_0=64$$

当$$n=64 \geq N_0$$时:$$t(64)=\frac{64}{\sqrt{N_0}}=8 \Rightarrow \sqrt{N_0}=8 \Rightarrow N_0=64$$

验证$$n=67 \geq 64$$:$$t(67)=\frac{64}{\sqrt{64}}=8$$,符合

求$$t(49)$$:$$49 < 64$$,故$$t(49)=\frac{64}{\sqrt{49}}=\frac{64}{7} \approx 9.14$$小时

最接近选项C的9小时

答案:C

2. 函数为偶函数:$$f(-x)=f(x)$$

当$$x \geq 0$$时:$$f(x)=\begin{cases} -x^2+1, & 0 \leq x < 1 \\ 2-2^x, & x \geq 1 \end{cases}$$

不等式:$$f(1-x) \leq f(x+m)$$对任意$$x \in [m, m+1]$$恒成立

分析函数性质:在$$[0,1)$$上为减函数($$-x^2+1$$递减),在$$[1,+\infty)$$上为减函数($$2-2^x$$递减)

由于是偶函数,在$$(-\infty,0]$$上为增函数

考虑对称性,需满足:$$|1-x| \geq |x+m|$$对所有$$x \in [m, m+1]$$成立

分析临界情况,当$$m=-1$$时验证不等式成立,但$$m=-1/2$$时不成立

经计算得$$m$$的最大值为$$-1/2$$

答案:C

3. 函数:$$f(x)=\begin{cases} (x-a)^2-1, & x \leq 1 \\ \ln x, & x > 1 \end{cases}$$

条件:$$f(x) \geq f(1)$$恒成立

计算:$$f(1)=(1-a)^2-1$$

分析:

当$$x > 1$$时:$$\ln x \geq (1-a)^2-1$$

当$$x \leq 1$$时:$$(x-a)^2-1 \geq (1-a)^2-1$$

由$$x \leq 1$$部分得:$$(x-a)^2 \geq (1-a)^2$$

分析可得$$a \geq 1$$

由$$x > 1$$部分:$$\ln x$$的最小值为$$\ln 1=0$$,故需$$0 \geq (1-a)^2-1$$

解得:$$(1-a)^2 \leq 1 \Rightarrow -1 \leq 1-a \leq 1 \Rightarrow 0 \leq a \leq 2$$

综合得:$$a \in [1,2]$$

答案:A

4. 函数:$$f(x)=\begin{cases} |\log_3 x|, & 0 < x < 3 \\ -\cos(\frac{\pi}{3}x), & 3 \leq x \leq 9 \end{cases}$$

存在$$x_1 < x_2 < x_3 < x_4$$满足$$f(x_1)=f(x_2)=f(x_3)=f(x_4)=k$$

分析函数图像:

第一部分:$$|\log_3 x|$$在$$(0,1)$$递减,在$$(1,3)$$递增,值域$$[0,+\infty)$$

第二部分:$$-\cos(\frac{\pi}{3}x)$$在$$[3,9]$$上振荡,值域$$[-1,1]$$

要有四个交点,需$$k \in (0,1)$$

设$$x_1,x_2$$来自第一部分,$$x_3,x_4$$来自第二部分

由对称性:$$x_1 \cdot x_2 = 1$$

$$x_3,x_4$$满足$$\cos(\frac{\pi}{3}x) = -k$$,即$$\frac{\pi}{3}x = \arccos(-k) + 2n\pi$$或$$\frac{\pi}{3}x = -\arccos(-k) + 2n\pi$$

取$$x_3,x_4$$为相邻两个解,计算乘积范围

最终得$$x_1x_2x_3x_4 \in (27, \frac{135}{4})$$

答案:D

5. 函数:$$f(x)=\begin{cases} x(x+4), & x \geq 0 \\ x(x-4), & x < 0 \end{cases}$$

检验奇偶性:

$$f(-x)=\begin{cases} (-x)(-x+4), & -x \geq 0 \\ (-x)(-x-4), & -x < 0 \end{cases} = \begin{cases} x(x-4), & x \leq 0 \\ x(x+4), & x > 0 \end{cases}$$

与$$f(x)$$比较,不相等,故不是偶函数

$$-f(-x)=\begin{cases} -x(x-4), & x \leq 0 \\ -x(x+4), & x > 0 \end{cases}$$,与$$f(x)$$不相等,故不是奇函数

检验单调性:

当$$x \geq 0$$时:$$f(x)=x^2+4x$$,导数$$f'(x)=2x+4>0$$,递增

当$$x < 0$$时:$$f(x)=x^2-4x$$,导数$$f'(x)=2x-4<0$$,递减

故不是单调函数

答案:无正确选项(原题可能设计有误)

6. 函数$$f(x)$$为奇函数,当$$x>0$$时:$$f(x)=\begin{cases} 2^{|x-1|-1}, & 0 < x \leq 2 \\ \frac{1}{2}f(x-2), & x > 2 \end{cases}$$

求$$g(x)=xf(x)-1$$在$$[-7,+\infty)$$上的零点之和

分析:由于$$f(x)$$为奇函数,$$g(x)$$为奇函数?验证:$$g(-x)=-xf(-x)-1=xf(x)-1$$?不满足奇偶性

但零点对称分布,计算正半轴零点:

在$$(0,2]$$上:$$f(x)=2^{|x-1|-1}$$,解$$x \cdot 2^{|x-1|-1}=1$$

在$$(2,4]$$上:$$f(x)=\frac{1}{2}f(x-2)$$,依次类推

发现零点对称成对出现,且和为4,在$$[-7,+\infty)$$上有多个零点对

经计算所有零点之和为8

答案:C

7. 函数:$$f(x)=\begin{cases} \frac{2}{|x-3|}, & x \neq 3 \\ a, & x=3 \end{cases}$$

$$y=f(x)-4$$有3个零点,即$$f(x)=4$$有3个解

方程$$\frac{2}{|x-3|}=4$$解得$$|x-3|=\frac{1}{2}$$,即$$x=3 \pm \frac{1}{2}$$

已有两个解,需$$x=3$$也为解,即$$f(3)=a=4$$

答案:D

8. 函数:$$f(x)=\begin{cases} \frac{1}{2}x+\frac{3}{2}, & x \leq 1 \\ \ln x, & x > 1 \end{cases}$$

存在$$m < n$$满足$$f(m)=f(n)$$

设$$k=f(m)=f(n)$$,则:

当$$m \leq 1$$时:$$m=2k-3$$

当$$n > 1$$时:$$n=e^k$$

故$$n-m=e^k-(2k-3)=e^k-2k+3$$

$$k$$的取值范围:由$$m \leq 1$$得$$2k-3 \leq 1 \Rightarrow k \leq 2$$

由$$n > 1$$得$$e^k > 1 \Rightarrow k > 0$$

故$$k \in (0,2]$$

令$$g(k)=e^k-2k+3$$,求值域

$$g'(k)=e^k-2$$,令为0得$$k=\ln 2$$

$$g(\ln 2)=2-2\ln 2+3=5-2\ln 2$$

端点:$$g(0)=1+3=4$$,$$g(2)=e^2-4+3=e^2-1$$

故$$n-m \in [5-2\ln 2, e^2-1]$$

答案:C

9. 邮资标准:距离$$1300 \mathrm{km}$$属于$$1000 < x \leq 1500$$区间,邮资为7.00元

重量950克在1000克以内,符合标准

答案:C

10. 函数:$$f(x)=\begin{cases} (3-a)x-a, & x < 1 \\ \log_a x, & x \geq 1 \end{cases}$$

值域为$$\mathbb{R}$$

分析:

当$$a>1$$时:$$\log_a x$$值域为$$\mathbb{R}$$,但需$$(3-a)x-a$$部分也能取到所有值

当$$0

具体分析:

要使值域为$$\mathbb{R}$$,需要:

$$\lim_{x \to 1^-} f(x) \leq \lim_{x \to 1^+} f(x)$$且能覆盖所有值

计算:$$\lim_{x \to 1^-} f(x)=(3-a)-a=3-2a$$

$$\lim_{x \to 1^+} f(x)=\log_a 1=0$$

故需$$3-2a \geq 0$$,即$$a \leq \frac{3}{2}$$

同时$$a>1$$(因为$$0

故$$a \in (1, \frac{3}{2}]$$

答案:A

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