格物学 第五章 一元函数的导数及其应用导数在研究函数中的应用

利用导数解决函数零点问题-导数在研究函数中的应用知识点回顾进阶单选题自测题答案-河南省等高二数学选择必修,平均正确率38.0%

2025-05-12
利用导数解决函数零点问题-导数在研究函数中的应用知识点回顾进阶单选题自测题答案-河南省等高二数学选择必修,平均正确率38.0%
1、['函数零点所在区间的判定', '利用导数解决函数零点问题', '函数零点存在定理']

正确率60.0%函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{(}{\sqrt {e}}{{)}^{x}}}$$的图象与函数$${{g}{(}{x}{)}{=}{2}{−}{{l}{n}}{x}}$$的图象交点横坐标所在的区间可能为(

B

A.$${{(}{0}{,}{1}{)}}$$

B.$${{(}{1}{,}{2}{)}}$$

C.$${{(}{2}{,}{3}{)}}$$

D.$${{(}{3}{,}{4}{)}}$$

2、['导数与单调性', '利用导数解决函数零点问题']

正确率60.0%已知函数$${{y}{=}{{x}^{3}}{−}{3}{x}{+}{c}}$$的图象与$${{x}}$$轴恰有两个公共点,则$${{c}{=}}$$(

A

A.$${{−}{2}}$$或$${{2}}$$

B.$${{−}{9}}$$或$${{3}}$$

C.$${{−}{1}}$$或$${{1}}$$

D.$${{−}{3}}$$或$${{1}}$$

3、['一元二次方程根与系数的关系', '一元二次方程根的范围问题', '利用导数解决函数零点问题']

正确率19.999999999999996%已知函数$$f ( x )=a \mathrm{e}^{x}-x+\frac{3 \mathrm{e}^{2 x}} {\mathrm{e}^{x}-x}$$有三个不同的零点$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}{,}{{x}_{3}}}$$,且$${{x}_{1}{<}{{x}_{2}}{<}{{x}_{3}}}$$,则$$( 1-\frac{x_{1}} {\mathrm{e}^{x_{1}}} )^{2} ( 1-\frac{x_{2}} {\mathrm{e}^{x_{2}}} ) ( 1-\frac{x_{3}} {\mathrm{e}^{x_{3}}} )$$的值为(

D

A.$${{1}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{9}}$$

4、['简单复合函数的导数', '导数与单调性', '导数与极值', '利用导数讨论函数单调性', '利用导数解决函数零点问题', '根据函数零点个数求参数范围', '命题的真假性判断', '函数零点个数的判定', '分段函数的图象']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l l} {} & {e^{x}, x < 0} \\ {} & {4 x^{3}-6 x^{2}+1, x \geq0} \\ \end{array} \right.$$,其中$${{e}}$$为自然对数的底数,则对于函数$${{g}{(}{x}{)}{=}{{f}^{2}}{(}{x}{)}{−}{f}{(}{x}{)}{+}{a}}$$有下列四个命题:
命题$${{1}}$$存在实数$${{a}}$$使得函数$${{g}{(}{x}{)}}$$没有零点
命题$${{2}}$$存在实数$${{a}}$$使得函数$${{g}{(}{x}{)}}$$有$${{2}}$$个零点
命题$${{3}}$$存在实数$${{a}}$$使得函数$${{g}{(}{x}{)}}$$有$${{4}}$$个零点
命题$${{4}}$$存在实数$${{a}}$$使得函数$${{g}{(}{x}{)}}$$有$${{6}}$$个零点
其中,正确的命题的个数是

D

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

5、['利用导数解决函数零点问题', '函数零点的值或范围问题', '分段函数的图象']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l l} {\operatorname{l n} x, \; \; x > 0} \\ {2 x+1, \; \; x \leqslant0} \\ \end{array} \right.$$,若方程$${{f}{(}{x}{)}{=}{a}{x}}$$有三个不同的实数根$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}{,}{{x}_{3}}}$$,且$${{x}_{1}{<}{{x}_{2}}{<}{{x}_{3}}}$$,则$${{x}_{1}{-}{{x}_{2}}}$$的取值范围是

B

A.$$( \frac{1} {e}-e, \ \frac{e} {1-2 e} )$$

B.$$( \frac{2 e^{2}} {1-2 e}, ~-\frac{3} {2} )$$

C.$$( ~ \frac{1} {2}-e, ~ \frac{1-e} {2 e-1} )$$

D.$$( \frac{1} {2}-e, \ \frac{1} {e}-1 )$$

6、['利用导数解决函数零点问题', '分段函数的图象', '函数零点的值或范围问题']

正确率19.999999999999996%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l l} {e^{x},} & {x < 0} \\ {4 x^{3}-6 x^{2}+1,} & {x \geqslant0} \\ \end{array} \right.$$,其中$${{e}}$$为自然对数的底数,则函数$${{g}{(}{x}{)}{=}{3}{[}{f}{(}{x}{)}{{]}^{2}}{−}{{1}{0}}{f}{(}{x}{)}{+}{3}}$$的零点个数为$${{(}{)}}$$

B

A.$${{3}}$$

B.$${{4}}$$

C.$${{5}}$$

D.$${{6}}$$

7、['导数与单调性', '导数与最值', '导数与极值', '导数的几何意义', '利用导数解决函数零点问题']

正确率0.0%已知函数$$f ( x )=x e^{x} \mathrm{-m x}+\frac{m} {2} ( e$$为自然对数的底数$${{)}}$$在$${{(}{0}{{,}{+}{∞}}{)}}$$上有两个零点,则$${{m}}$$的范围是$${{(}{)}}$$

D

A.$${{(}{0}{,}{e}{)}}$$

B.$${{(}{0}{,}{2}{e}{)}}$$

C.$${{(}{e}{{,}{+}{∞}}{)}}$$

D.$${{(}{2}{e}{{,}{+}{∞}}{)}}$$

8、['导数与极值', '利用导数解决函数零点问题']

正确率60.0%直线$${{y}{=}{a}}$$与函数$${{y}{=}{{x}^{3}}{−}{3}{x}}$$的图象有相异三个交点,则$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$${({−}{2}{,}{2}{)}}$$

B.$${({−}{2}{,}{0}{)}}$$

C.$${({0}{,}{2}{)}}$$

D.$${({2}{,}{+}{∞}{)}}$$

9、['利用导数解决函数零点问题']

正确率60.0%函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{x}{−}{{s}{i}{n}}{x}}$$的零点个数有()个

A

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

10、['利用导数求参数的取值范围', '利用导数讨论函数单调性', '利用导数解决函数零点问题']

正确率19.999999999999996%已知函数$$f \left( x \right)=a-\frac{1} {2} x^{2} \left( \frac{1} {e} \leqslant x \leqslant e \right) ( e$$为自然对数的底数)与$${{g}{{(}{x}{)}}{=}{{l}{n}}{x}}$$的图象上存在关于$${{x}}$$轴对称的点,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

B

A.$$\left[ \frac{1} {2}, \frac{1} {2 e^{2}}+1 \right]$$

B.$$\left[ \frac{1} {2}, \frac{e^{2}} {2}-1 \right]$$

C.$$\left[ \frac{1} {2 e^{2}}+1, \frac{1} {2} e^{2}-1 \right]$$

D.$$\left[ \frac{1} {2} e^{2}-1,+\infty\right]$$

1. 设$$f(x) = (\sqrt{e})^x = e^{x/2}$$,$$g(x) = 2 - \ln x$$。求交点即解方程$$e^{x/2} = 2 - \ln x$$。代入区间端点:

- 当$$x=1$$时,$$e^{1/2} \approx 1.648$$,$$2 - \ln 1 = 2$$,$$1.648 < 2$$; - 当$$x=2$$时,$$e^{1} \approx 2.718$$,$$2 - \ln 2 \approx 1.307$$,$$2.718 > 1.307$$。

函数连续,由介值定理知交点在$$(1,2)$$内,故选B。

2. 函数$$y = x^3 - 3x + c$$与x轴有两个交点,即方程$$x^3 - 3x + c = 0$$有两个不同实根。求导得$$y' = 3x^2 - 3$$,临界点为$$x = \pm1$$。极值点函数值为$$y(1) = c - 2$$,$$y(-1) = c + 2$$。若函数与x轴相切,则极值点为零点:

- 若$$y(1) = 0$$,则$$c = 2$$; - 若$$y(-1) = 0$$,则$$c = -2$$。

故选A。

3. 设$$t = e^x - x$$,则原式可化为$$f(x) = a e^x - x + \frac{3e^{2x}}{t} = 0$$。注意到$$t = e^x - x > 0$$,且$$t' = e^x - 1$$,当$$x=0$$时$$t$$取最小值$$1$$。当$$x \to -\infty$$,$$t \to +\infty$$;当$$x \to +\infty$$,$$t \to +\infty$$。设$$t_1 = e^{x_1} - x_1$$,$$t_2 = e^{x_2} - x_2$$,$$t_3 = e^{x_3} - x_3$$,则$$(1 - \frac{x_1}{e^{x_1}})^2 (1 - \frac{x_2}{e^{x_2}})(1 - \frac{x_3}{e^{x_3}}) = \frac{t_1^2 t_2 t_3}{e^{2x_1 + x_2 + x_3}}$$。通过分析零点条件可得值为1,故选A。

4. 分析$$g(x) = f^2(x) - f(x) + a$$的零点个数,等价于解$$f(x) = \frac{1 \pm \sqrt{1 - 4a}}{2}$$。根据$$f(x)$$的分段性质:

- 当$$x < 0$$,$$f(x) = e^x \in (0,1)$$; - 当$$x \geq 0$$,$$f(x) = 4x^3 - 6x^2 + 1$$,求导得极值点$$x=0$$和$$x=1$$,$$f(0) = 1$$,$$f(1) = -1$$,$$f(x)$$在$$x \to +\infty$$趋向于$$+\infty$$。

通过调整$$a$$,可以使得$$g(x)$$有0、2、4、6个零点,故四个命题均正确,选D。

5. 方程$$\ln x = a x$$($$x > 0$$)和$$2x + 1 = a x$$($$x \leq 0$$)有三个不同实根。对于$$x \leq 0$$,$$x = \frac{-1}{a - 2}$$需满足$$x \leq 0$$,即$$a > 2$$。对于$$x > 0$$,$$\ln x = a x$$需有两个解,通过求导分析可得$$a \in (0, \frac{1}{e})$$。综合得$$a \in (0, \frac{1}{e})$$,进一步计算$$x_1 - x_2$$的范围为$$(\frac{1}{2} - e, \frac{1}{e} - 1)$$,故选D。

6. 设$$y = f(x)$$,则$$g(x) = 3y^2 - 10y + 3 = 0$$的解为$$y = \frac{1}{3}$$或$$y = 3$$。分析$$f(x) = \frac{1}{3}$$和$$f(x) = 3$$的解:

- $$f(x) = e^x = \frac{1}{3}$$有1解($$x < 0$$); - $$f(x) = e^x = 3$$无解($$3 > 1$$且$$x < 0$$); - $$f(x) = 4x^3 - 6x^2 + 1 = \frac{1}{3}$$有3解; - $$f(x) = 4x^3 - 6x^2 + 1 = 3$$有1解。

总计5个零点,选C。

7. 函数$$f(x) = x e^x - m x + \frac{m}{2}$$在$$(0, +\infty)$$有两个零点。设$$h(x) = e^x - m + \frac{m}{2x}$$,求导分析极值点条件可得$$m \in (0, 2e)$$,故选B。

8. 函数$$y = x^3 - 3x$$的导数为$$y' = 3x^2 - 3$$,极值点为$$x = \pm1$$,极值为$$y(1) = -2$$,$$y(-1) = 2$$。直线$$y = a$$与曲线有三个交点需满足$$-2 < a < 2$$,故选A。

9. 函数$$f(x) = x - \sin x$$的导数为$$f'(x) = 1 - \cos x \geq 0$$,且$$f(0) = 0$$。当$$x \to +\infty$$,$$f(x) \to +\infty$$;当$$x \to -\infty$$,$$f(x) \to -\infty$$。由单调性和连续性知仅有一个零点,选A。

10. 题意即$$a - \frac{1}{2}x^2 = -\ln x$$在$$\left[\frac{1}{e}, e\right]$$有解。设$$h(x) = \frac{1}{2}x^2 - \ln x$$,求导得极值点$$x=1$$,$$h(1) = \frac{1}{2}$$,$$h\left(\frac{1}{e}\right) = \frac{1}{2e^2} + 1$$,$$h(e) = \frac{e^2}{2} - 1$$。故$$a$$的取值范围为$$\left[\frac{1}{2}, \frac{e^2}{2} - 1\right]$$,选B。

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