格物学 第五章 一元函数的导数及其应用5.3 导数在研究函数中的应用

利用导数解决函数零点问题-5.3 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-福建省等高二数学选择必修,平均正确率38.0%

2025-07-01
利用导数解决函数零点问题-5.3 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-福建省等高二数学选择必修,平均正确率38.0%
1、['利用导数解决函数零点问题', '导数中的函数构造问题']

正确率19.999999999999996%已知函数$$f ( x )=\mathrm{e}^{x^{2}-2 \mathrm{l n} x}-2 a \mathrm{l n} x+a x^{2}$$有两个不同的零点,则实数$${{a}}$$的取值范围是 (

D

A.$$(-\sqrt{\mathrm{e}}, \ 0 )$$

B.$$(-\infty, ~-\sqrt{\mathrm{e}} )$$

C.$$(-\infty, \ 0 )$$

D.$$(-\infty, ~-\mathrm{e} )$$

2、['正切曲线的对称中心', '函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '三角函数值在各象限的符号', '正弦曲线的对称轴', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '绝对值的概念与几何意义', '利用导数解决函数零点问题', '函数零点个数的判定']

正确率40.0%有下列叙述,
$${①}$$函数$${{y}{=}{{t}{a}{n}}{x}}$$的对称中心是$$( k \pi, 0 )$$;
$${②}$$若函数$$f ( x )=2 \mathrm{s i n} ( \omega x+\varphi) ( \omega\! > \! 0, 0 < \varphi< \pi)$$对于任意$${{x}{∈}{R}}$$都有$$f ( \frac{\pi} {6} \!+\! x ) \!=\! f ( \frac{\pi} {6} \!-\! x )$$成立,则$$f ( \frac{\pi} {6} )=2$$;
$${③}$$函数$$f ( x ) \mathbf{=} x-\operatorname{s i n} x$$在$${{R}}$$上有且只有一个零点;
$${④}$$已知定义在$${{R}}$$上的函数$$f ( x )=| \frac{\operatorname{s i n} x-\operatorname{c o s} x} {2} |+\frac{\operatorname{s i n} x+\operatorname{c o s} x} {2}$$,当且仅当$$2 k \pi-\frac{\pi} {2} < x < 2 k \pi+\pi( k \in{\bf Z} )$$时,$$f ( x ) > 0$$成立.
则其中正确的叙述有(

B

A.$${{1}}$$个

B.$${{2}}$$个

C.$${{3}}$$个

D.$${{4}}$$个

3、['导数与最值', '利用导数求曲线的切线方程(斜率)', '两条直线垂直', '利用导数解决函数零点问题']

正确率40.0%已知函数$$g \left( x \right)=a \left( x+1 \right) \operatorname{l n} ( x+1 )$$的图像在点$$\left( e^{2}-1, g \left( e^{2}-1 \right) \right)$$处的切线与直线$$x+6 y+1=0$$垂直$$( e=2. 7 1 8 2 8 \dots$$是自然对数的底数$${{)}}$$,函数$${{f}{{(}{x}{)}}}$$满足$$x f \left( x \right)+g \left( x-1 \right)-x^{3}=0$$,若关于$${{x}}$$的方程$$f^{2} ( x )-b f ( x )+c=0 ( b \in R )$$在区间$$[ \frac{1} {e}, e \brack$$上恰有$${{3}}$$个不同的实数解,则实数$${{b}}$$的取值范围是

D

A.$$( 1, \frac{1} {e^{2}}+2 ]$$

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

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

D.$$( 2, \frac{1} {e^{2}}+e^{2} ]$$

4、['根据函数零点个数求参数范围', '利用导数解决函数零点问题', '分段函数的图象']

正确率40.0%已知函数$$f \left( x \right)=\left\{\begin{matrix} {x^{2}+4 x+2, x \leqslant0} \\ {\frac{e \operatorname{l n} x} {x}, x > 0} \\ \end{matrix} \right.$$,若函数$$g \left( x \right)=f \left( x \right)-3 m$$有$${{4}}$$个不同的零点,则$${{m}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

C

A.$$\left( 0, \frac{2} {3} \right)$$

B.$$\left(-\frac{2} {3}, \frac{2} {3} \right)$$

C.$$\left( 0, \frac{1} {3} \right)$$

D.$$\left(-\frac{2} {3}, \frac{1} {3} \right)$$

5、['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', '函数零点个数的判定']

正确率40.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=2 x^{3}-6 x^{2}+7$$在$$( {\bf0}, ~ {\bf2} )$$内零点的个数为(

B

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{4}}$$

6、['利用导数讨论函数单调性', '根据函数零点个数求参数范围', '利用导数解决函数零点问题']

正确率0.0%若$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=e^{x}-a x^{2}+\left( \begin{matrix} {a} \\ {-e} \\ \end{matrix} \right) \cdot x$$有三个不同的零点,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$$( \mathrm{\bf~ 0}, \mathrm{\bf~ \Lambda}+\infty)$$

B.$$( \mathrm{\bf~ 0}, \mathrm{\boldmath~ e ~} )$$

C.$$[ 1, ~ e )$$

D.$$( \textit{e}, \textit{}+\infty)$$

7、['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']

正确率40.0%svg异常

D

A.$${{0}}$$个

B.$${{1}}$$个

C.$${{2}}$$个

D.$${{3}}$$

8、['导数与最值', '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40.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{l n} x-x^{3}+2 e x^{2}-( a+e^{2} ) x$$在定义域内有零点,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

B

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

B.$$\left(-\infty, \frac{1} {e} \right]$$

C.$$\left( 0, \frac{1} {e} \right]$$

D.$$[ \frac{1} {e},+\infty)$$

9、['导数与最值', '利用导数解决函数零点问题']

正确率40.0%设$${{D}}$$是函数$$y=f ( x )$$定义域内的一个区间,若存在$${{x}_{0}{∈}{D}}$$,使$$f ( x_{0} )=k x_{0} ( k \neq0 )$$,则称$${{x}_{0}}$$是$$y=f ( x )$$在区间$${{D}}$$上的一个$${{“}{k}}$$阶不动点$${{”}}$$,若函数$$f ( x )=a x^{2}+x-a+\frac5 2$$在区间$$[ 1, 4 ]$$上存在$${{“}{3}}$$阶不动点$${{”}}$$,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

A

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

B.$$( 0, \frac{1} {2} )$$

C.$$[ \frac{1} {2},+\infty)$$

D.$$(-\infty, 0 ]$$

10、['利用导数解决函数零点问题']

正确率80.0%函数$$f ( x )=\operatorname{l n} x-x+1$$的零点个数是$${{(}{)}}$$

A

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

1. 题目解析:

函数 $$f(x) = e^{x^2 - 2 \ln x} - 2a \ln x + a x^2$$ 有两个不同的零点。

首先简化函数表达式:

$$e^{x^2 - 2 \ln x} = e^{x^2} \cdot e^{-2 \ln x} = \frac{e^{x^2}}{x^2}$$

因此,函数可以表示为:

$$f(x) = \frac{e^{x^2}}{x^2} - 2a \ln x + a x^2$$

设 $$t = \ln x$$,则 $$x = e^t$$,代入得:

$$f(e^t) = \frac{e^{e^{2t}}}{e^{2t}} - 2a t + a e^{2t} = e^{e^{2t} - 2t} - 2a t + a e^{2t}$$

要求 $$f(x)$$ 有两个不同的零点,即 $$f(e^t) = 0$$ 有两个不同的解。

设 $$g(t) = e^{e^{2t} - 2t} + a e^{2t} - 2a t$$,则需 $$g(t) = 0$$ 有两个不同的解。

分析函数行为:

当 $$a = 0$$ 时,$$g(t) = e^{e^{2t} - 2t} > 0$$,无零点。

当 $$a < 0$$ 时,$$g(t)$$ 在 $$t \to -\infty$$ 时趋近于 $$+\infty$$,在 $$t \to +\infty$$ 时趋近于 $$+\infty$$,且存在极小值点。

通过求导分析极值点,发现当 $$a < -\sqrt{e}$$ 时,$$g(t)$$ 有两个零点。

因此,实数 $$a$$ 的取值范围是 $$(-\infty, -\sqrt{e})$$,对应选项 B。

2. 题目解析:

① 函数 $$y = \tan x$$ 的对称中心是 $$(k\pi/2, 0)$$,而非 $$(k\pi, 0)$$,因此错误。

② 函数 $$f(x) = 2 \sin(\omega x + \phi)$$ 满足 $$f\left(\frac{\pi}{6} + x\right) = f\left(\frac{\pi}{6} - x\right)$$,说明 $$x = \frac{\pi}{6}$$ 是函数的对称轴,因此 $$\omega \cdot \frac{\pi}{6} + \phi = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,且 $$f\left(\frac{\pi}{6}\right) = \pm 2$$,题目中未说明符号,因此不一定成立。

③ 函数 $$f(x) = x - \sin x$$ 的导数为 $$f'(x) = 1 - \cos x \geq 0$$,且 $$f(0) = 0$$,函数单调递增,因此只有一个零点,正确。

④ 函数 $$f(x) = \left|\frac{\sin x - \cos x}{2}\right| + \frac{\sin x + \cos x}{2}$$,分析其定义域和符号,发现当 $$2k\pi - \frac{\pi}{2} < x < 2k\pi + \pi$$ 时,$$f(x) > 0$$ 成立,正确。

综上,正确的叙述有 2 个,对应选项 B。

3. 题目解析:

函数 $$g(x) = a(x+1) \ln(x+1)$$ 在点 $$(e^2 - 1, g(e^2 - 1))$$ 处的切线与直线 $$x + 6y + 1 = 0$$ 垂直,说明切线斜率为 6。

求导得:

$$g'(x) = a \ln(x+1) + a$$

在 $$x = e^2 - 1$$ 处:

$$g'(e^2 - 1) = a \ln(e^2) + a = 2a + a = 3a = 6$$

因此 $$a = 2$$。

根据 $$x f(x) + g(x-1) - x^3 = 0$$,得:

$$f(x) = \frac{x^3 - g(x-1)}{x} = x^2 - 2 \ln x$$

方程 $$f^2(x) - b f(x) + c = 0$$ 在 $$\left[\frac{1}{e}, e\right]$$ 上有 3 个不同的实数解,等价于 $$f(x)$$ 与某水平线 $$y = k$$ 有三个交点。

分析 $$f(x) = x^2 - 2 \ln x$$ 在区间上的极值:

$$f'(x) = 2x - \frac{2}{x}$$,极值点为 $$x = 1$$,$$f(1) = 1$$,$$f\left(\frac{1}{e}\right) = \frac{1}{e^2} + 2$$,$$f(e) = e^2 - 2$$。

因此,$$b$$ 的取值范围是 $$(1, \frac{1}{e^2} + 2]$$,对应选项 A。

4. 题目解析:

函数 $$f(x)$$ 分为两部分:

1. 当 $$x \leq 0$$ 时,$$f(x) = x^2 + 4x + 2$$,其零点为 $$x = -2 \pm \sqrt{2}$$。

2. 当 $$x > 0$$ 时,$$f(x) = \frac{e \ln x}{x}$$,其零点为 $$x = 1$$。

函数 $$g(x) = f(x) - 3m$$ 有 4 个不同的零点,要求 $$f(x) = 3m$$ 有 4 个解。

分析 $$f(x)$$ 的图像:

- 对于 $$x \leq 0$$,$$f(x)$$ 在 $$x = -2$$ 处取得极小值 $$f(-2) = -2$$。

- 对于 $$x > 0$$,$$f(x)$$ 在 $$x = e$$ 处取得极大值 $$f(e) = \frac{e}{e} = 1$$。

因此,$$3m$$ 的取值范围是 $$(0, 1)$$,即 $$m \in \left(0, \frac{1}{3}\right)$$,对应选项 C。

5. 题目解析:

函数 $$f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 7$$ 在 $$(0, 2)$$ 内的零点个数。

求导得:

$$f'(x) = 6x^2 - 12x$$,极值点为 $$x = 0$$ 和 $$x = 2$$。

计算函数值:

$$f(0) = 7$$,$$f(2) = -1$$。

由于函数在 $$(0, 2)$$ 内单调递减且连续,且 $$f(0) > 0$$,$$f(2) < 0$$,因此有一个零点,对应选项 B。

6. 题目解析:

函数 $$f(x) = e^x - a x^2 + (a - e)x$$ 有三个不同的零点。

设 $$f(x) = 0$$,即 $$e^x - a x^2 + (a - e)x = 0$$。

分析函数行为:

当 $$x = 1$$ 时,$$f(1) = e - a + (a - e) = 0$$,因此 $$x = 1$$ 是一个零点。

要求另外两个零点,需 $$f(x)$$ 在 $$x \neq 1$$ 处有极值点且极值异号。

求导得:

$$f'(x) = e^x - 2a x + (a - e)$$。

在 $$x = 1$$ 处,$$f'(1) = e - 2a + (a - e) = -a$$。

若 $$a > e$$,函数可能满足条件。

通过进一步分析,实数 $$a$$ 的取值范围是 $$(e, +\infty)$$,对应选项 D。

8. 题目解析:

函数 $$f(x) = \ln x - x^3 + 2e x^2 - (a + e^2)x$$ 在定义域内有零点。

求导得:

$$f'(x) = \frac{1}{x} - 3x^2 + 4e x - (a + e^2)$$。

分析极值点,发现当 $$a \leq \frac{1}{e}$$ 时,函数有零点。

因此,实数 $$a$$ 的取值范围是 $$(-\infty, \frac{1}{e}]$$,对应选项 B。

9. 题目解析:

函数 $$f(x) = a x^2 + x - a + \frac{5}{2}$$ 在区间 $$[1, 4]$$ 上存在 "3 阶不动点",即存在 $$x_0 \in [1, 4]$$ 使得 $$f(x_0) = 3x_0$$。

因此,方程 $$a x^2 + x - a + \frac{5}{2} = 3x$$ 在 $$[1, 4]$$ 上有解。

化简得:

$$a x^2 - 2x - a + \frac{5}{2} = 0$$。

解此方程,发现实数 $$a$$ 的取值范围是 $$(-\infty, \frac{1}{2}]$$,对应选项 A。

10. 题目解析:

函数 $$f(x) = \ln x - x + 1$$ 的零点个数。

求导得:

$$f'(x) = \frac{1}{x} - 1$$,极值点为 $$x = 1$$。

计算函数值:

$$f(1) = 0$$,且当 $$x \to 0^+$$ 时 $$f(x) \to -\infty$$,当 $$x \to +\infty$$ 时 $$f(x) \to -\infty$$。

因此,函数 $$f(x)$$ 在 $$x = 1$$ 处有唯一零点,对应选项 A。

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