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

利用导数求解方程解的个数-导数在研究函数中的应用知识点课后进阶自测题解析-内蒙古自治区等高二数学选择必修,平均正确率34.00000000000001%

2025-05-20
利用导数求解方程解的个数-导数在研究函数中的应用知识点课后进阶自测题解析-内蒙古自治区等高二数学选择必修,平均正确率34.00000000000001%
1、['利用导数求解方程解的个数', '根据函数零点个数求参数范围']

正确率19.999999999999996%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l l} {x^{2}-1, x < 1} \\ {\frac{\operatorname{l n} x} {x}, x \geq1} \\ \end{array} \right.$$,关于$${{x}}$$的方程$${{2}{[}{f}{(}{x}{)}{{]}^{2}}{+}{(}{1}{−}{2}{m}{)}{f}{(}{x}{)}{−}{m}{=}{0}}$$,有$${{5}}$$个不同的实数解,则$${{m}}$$的取值范围是(

B

A.$$\{-1, \frac{1} {e} \}$$

B.$$\left( 0, \frac{1} {e} \right)$$

C.$${{(}{0}{,}{+}{∞}{)}}$$

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

2、['导数与最值', '导数与极值', '利用导数求解方程解的个数', '利用导数解决函数零点问题']

正确率40.0%设函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{(}{{x}^{2}}{−}{3}{)}{{e}^{x}}{,}}$$则(

D

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$有极大值,且有最大值

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$有极小值,但无最小值

C.若方程$${{f}{(}{x}{)}{=}{a}}$$恰有一个实根,则$$a > \frac{6} {\mathrm{e^{3}}}$$

D.若方程$${{f}{(}{x}{)}{=}{a}}$$恰有三个实根,则$$0 < a < \frac{6} {\mathrm{e^{3}}}$$

3、['分段函数与方程、不等式问题', '导数与极值', '利用导数求解方程解的个数', '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$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l l} {e^{x}, x < 0,} \\ {4 x^{3}-6 x^{2}+1, x \geq0,} \\ \end{array} \right.$$若方程$${{a}{[}{f}{(}{x}{)}{{]}^{2}}{−}{(}{a}{+}{1}{)}{f}{(}{x}{)}{+}{1}{=}{0}}$$恰有四个不同的实数解,则实数$${{a}}$$的取值范围是

A

A.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{1}{)}}$$

B.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{1}{]}}$$

C.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{1}{)}{∪}{\{}{2}{\}}}$$

D.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{1}{)}{∪}{(}{1}{,}{+}{∞}{)}}$$

4、['利用导数求解方程解的个数', '利用导数解决函数零点问题', '函数零点存在定理']

正确率40.0%对于函数$${{f}{(}{x}{)}}$$和$${{g}{(}{x}{)}}$$,设$${{α}{∈}{\{}{x}{|}{f}{(}{x}{)}{=}{0}{\}}{,}{β}{∈}{\{}{x}{|}{g}{(}{x}{)}{=}{0}{\}}{,}}$$若存在$${{α}{,}{β}{,}}$$使得$${{|}{α}{−}{β}{|}{⩽}{1}}$$,则称$${{f}{(}{x}{)}}$$和$${{g}{(}{x}{)}}$$互为$${{“}}$$零点相邻函数$${{”}}$$,若函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{l}{n}{(}{x}{−}{1}{)}{+}{x}{−}{2}}$$与$${{g}{(}{x}{)}{=}{{x}^{2}}{−}{a}{x}{−}{a}{+}{8}}$$互为$${{“}}$$零点相邻函数$${{”}}$$,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

B

A.$$[ \frac{1 7} {4}, \ \frac{9} {2} ]$$

B.$$[ 4, ~ \frac{9} {2} ]$$

C.$$[ \frac{7} {3}, \ 3 ]$$

D.$${{[}{2}{,}{4}{]}}$$

5、['导数与最值', '导数与单调性', '利用导数求解方程解的个数', '根据函数零点个数求参数范围']

正确率40.0%对于$${{∀}{y}{∈}{[}{1}{,}{e}{]}{,}}$$关于$${{x}}$$的方程$$x^{2} y e^{1-x}=a y+\operatorname{l n} y$$在$${{x}{∈}{[}{−}{1}{,}{4}{]}}$$上有三个不同的实根,则实数$${{a}}$$的取值范围是  (

A

A.$$[ \frac{1 6} {e^{3}}, \frac{3} {e} )$$

B.$$( 0, \frac{1 6} {e^{3}} ]$$

C.$$[ \frac{1 6} {e^{3}}, e^{2}-\frac{3} {e} ]$$

D.$$[ \frac{1 6} {e^{3}}, e^{2}-\frac{1} {e} )$$

6、['利用导数求解方程解的个数', '函数零点存在定理']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{x}{−}{{l}{n}}{(}{x}{+}{1}{)}{−}{1}}$$,则此函数$${{(}{)}}$$

D

A.没有零点

B.有唯一零点

C.有两个零点$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}}$$,并且$${{−}{1}{<}{{x}_{1}}{<}{0}{,}{1}{<}{{x}_{2}}{<}{2}}$$

D.有两个零点$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}}$$,并且$${{1}{<}{{x}_{1}}{+}{{x}_{2}}{<}{3}}$$

7、['导数的几何意义', '利用导数求解方程解的个数', '利用导数解决函数零点问题']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=( a x^{2}+b \operatorname{l n} x ) e^{x-1}-1$$在$${{x}{=}{1}}$$处的切线方程为$${{y}{=}{2}{x}{−}{2}}$$,则该函数的零点个数为(

B

A.$${{3}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{1}}$$

D.$${{0}}$$

8、['导数与极值', '利用导数讨论函数单调性', '利用导数求解方程解的个数']

正确率40.0%若三次函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{{x}^{3}}{+}{b}{{x}^{2}}{+}{c}{x}{+}{d}}$$有极值点$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}}$$且$${{f}{(}{{x}_{1}}{)}{=}{{x}_{1}}}$$,设$${{g}{(}{x}{)}}$$是$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数,那么关于$${{x}}$$的方程$${{g}{(}{f}{(}{x}{)}{)}{=}{0}}$$的不同实数根的个数为  (

D

A.$${{6}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{3}}$$

9、['导数与最值', '导数与极值', '利用导数讨论函数单调性', '利用导数求解方程解的个数']

正确率0.0%已知函数$$f ( x )=x e^{2 x}$$,下列说法正确的是(

D

A.任意$$m >-\frac{1} {2 e}$$,函数$${{y}{=}{f}{(}{x}{)}{−}{m}}$$均有两个不同的零点

B.存在实数$${{k}}$$,使得方程$${{f}{(}{x}{)}{=}{k}{(}{x}{+}{2}{)}}$$有两个负数根

C.若$${{f}{(}{a}{)}{=}{f}{(}{b}{)}{(}{a}{≠}{b}{)}}$$,则$${{−}{1}{<}{a}{+}{b}{<}{0}}$$

D.若实数$${{a}{,}{b}}$$满足$$e^{2 a}+e^{2 b} < 2 e^{-1} ( a \neq b )$$,则$${{f}{(}{a}{)}{≠}{f}{(}{b}{)}}$$

10、['利用导数求解方程解的个数']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{|}{x}{{e}^{x}}{|}}$$,又$${{g}{(}{x}{)}{=}{[}{f}{(}{x}{)}{{]}^{2}}{+}{t}{f}{(}{x}{)}{(}{t}{∈}{R}{)}}$$,若关于$${{x}}$$的方程$${{g}{(}{x}{)}{=}{−}{1}}$$有四个不同的实根,则实数$${{t}}$$的取值范围为$${{(}{)}}$$

A

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

B.$$( \frac{e^{2}+1} {e},+\infty)$$

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

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

### 题目1解析 **函数分析**: - 分段函数 $$f(x)$$: - 当 $$x < 1$$ 时,$$f(x) = x^2 - 1$$,为开口向上的抛物线,最小值在 $$x = 0$$ 处为 $$-1$$。 - 当 $$x \geq 1$$ 时,$$f(x) = \frac{\ln x}{x}$$,求导得 $$f'(x) = \frac{1 - \ln x}{x^2}$$,极值点在 $$x = e$$ 处,值为 $$\frac{1}{e}$$。 **方程转换**: 方程 $$2[f(x)]^2 + (1 - 2m)f(x) - m = 0$$ 可因式分解为: $$(2f(x) + 1)(f(x) - m) = 0$$,解得 $$f(x) = -\frac{1}{2}$$ 或 $$f(x) = m$$。 **解的情况**: - $$f(x) = -\frac{1}{2}$$: - 在 $$x < 1$$ 时,$$x^2 - 1 = -\frac{1}{2}$$ 得 $$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2}$$(两个解)。 - 在 $$x \geq 1$$ 时,$$\frac{\ln x}{x} = -\frac{1}{2}$$ 无解(因为 $$\frac{\ln x}{x} \geq 0$$ 对 $$x \geq 1$$)。 - $$f(x) = m$$: - 需要有三个不同的解: - 在 $$x < 1$$ 时,$$x^2 - 1 = m$$ 有解当 $$m \geq -1$$,解得 $$x = \pm \sqrt{m + 1}$$(两个解)。 - 在 $$x \geq 1$$ 时,$$\frac{\ln x}{x} = m$$ 需有一个解,要求 $$0 < m < \frac{1}{e}$$(因为 $$\frac{\ln x}{x}$$ 在 $$x = e$$ 处取得最大值 $$\frac{1}{e}$$)。 **综上**: 总共有五个不同的实数解,当且仅当 $$0 < m < \frac{1}{e}$$。 **答案**:$$\boxed{B}$$ --- ### 题目2解析 **函数分析**: $$f(x) = (x^2 - 3)e^x$$,求导: - $$f'(x) = (x^2 + 2x - 3)e^x$$,临界点为 $$x = -3$$ 和 $$x = 1$$。 - 二阶导数 $$f''(x) = (x^2 + 4x - 1)e^x$$,用于判断极值性质: - 在 $$x = -3$$ 处,$$f''(-3) = (-9 - 12 - 1)e^{-3} < 0$$,为极大值。 - 在 $$x = 1$$ 处,$$f''(1) = (1 + 4 - 1)e^1 > 0$$,为极小值。 **选项分析**: - **A**:$$f(x)$$ 有极大值,但当 $$x \to +\infty$$ 时 $$f(x) \to +\infty$$,无最大值。错误。 - **B**:$$f(x)$$ 有极小值,且在 $$x \to -\infty$$ 时 $$f(x) \to 0^-$$,但极小值为最小值。错误。 - **C**:方程 $$f(x) = a$$ 恰有一个实根时,需 $$a > f(1) = -2e$$ 或 $$a < f(-3) = 6e^{-3}$$。但题目限定 $$a > \frac{6}{e^3}$$ 不完全正确,因为 $$a < -2e$$ 也满足。错误。 - **D**:方程 $$f(x) = a$$ 恰有三个实根时,需 $$0 < a < \frac{6}{e^3}$$(因为 $$f(1) = -2e$$ 和 $$f(-3) = 6e^{-3}$$)。正确。 **答案**:$$\boxed{D}$$ --- ### 题目3解析 **函数分析**: - 分段函数 $$f(x)$$: - 当 $$x < 0$$ 时,$$f(x) = e^x$$,单调递增,值域为 $$(0, 1)$$。 - 当 $$x \geq 0$$ 时,$$f(x) = 4x^3 - 6x^2 + 1$$,求导得 $$f'(x) = 12x^2 - 12x$$,极值点在 $$x = 0$$ 和 $$x = 1$$,值为 $$1$$ 和 $$-1$$。 **方程转换**: 方程 $$a[f(x)]^2 - (a + 1)f(x) + 1 = 0$$ 可因式分解为: $$(a f(x) - 1)(f(x) - 1) = 0$$,解得 $$f(x) = \frac{1}{a}$$ 或 $$f(x) = 1$$。 **解的情况**: - $$f(x) = 1$$: - 在 $$x < 0$$ 时,$$e^x = 1$$ 得 $$x = 0$$(但 $$x < 0$$ 无解)。 - 在 $$x \geq 0$$ 时,$$4x^3 - 6x^2 + 1 = 1$$ 得 $$x = 0$$ 或 $$x = \frac{3}{2}$$(两个解)。 - $$f(x) = \frac{1}{a}$$: - 需要有两个不同的解: - 在 $$x < 0$$ 时,$$e^x = \frac{1}{a}$$ 需 $$0 < \frac{1}{a} < 1$$,即 $$a > 1$$。 - 在 $$x \geq 0$$ 时,$$4x^3 - 6x^2 + 1 = \frac{1}{a}$$ 需 $$\frac{1}{a} \in (-1, 1)$$,即 $$a < -1$$ 或 $$a > 1$$。 - 但题目要求四个不同的实数解,因此需 $$a < -1$$(此时 $$f(x) = \frac{1}{a}$$ 在 $$x \geq 0$$ 有两个解,$$x < 0$$ 有一个解,加上 $$f(x) = 1$$ 的两个解,共五个解,不符合)。 - 重新分析:当 $$a = 2$$ 时,$$f(x) = \frac{1}{2}$$ 在 $$x \geq 0$$ 有三个解(因为 $$f(1) = -1$$ 和 $$f(0) = 1$$),但实际需验证。 **修正**: 更精确的条件是 $$a < -1$$ 或 $$a = 2$$。 **答案**:$$\boxed{C}$$ --- ### 题目4解析 **函数分析**: - $$f(x) = \ln(x - 1) + x - 2$$,定义域为 $$x > 1$$,单调递增,零点为 $$x = 2$$。 - $$g(x) = x^2 - a x - a + 8$$,零点为 $$\alpha = \frac{a \pm \sqrt{a^2 + 4a - 32}}{2}$$。 **条件**: 存在 $$\alpha$$ 使得 $$|\alpha - 2| \leq 1$$,即 $$1 \leq \alpha \leq 3$$。 **求解**: - 对于 $$g(x) = 0$$ 在 $$[1, 3]$$ 有解: - 判别式 $$\Delta = a^2 + 4a - 32 \geq 0$$,解得 $$a \leq -8$$ 或 $$a \geq 4$$。 - 检查 $$g(1) \cdot g(3) \leq 0$$: - $$g(1) = 9 - 2a$$,$$g(3) = 17 - 4a$$。 - 当 $$a \geq 4$$ 时,$$g(1) \leq 1$$ 和 $$g(3) \leq 1$$,需具体求解。 - 实际计算得 $$a \in [4, \frac{17}{4}]$$。 **答案**:$$\boxed{B}$$ --- ### 题目5解析 **方程转换**: 方程 $$x^2 y e^{1 - x} = a y + \ln y$$ 可改写为: $$x^2 e^{1 - x} = a + \frac{\ln y}{y}$$。 **变量替换**: 设 $$h(y) = \frac{\ln y}{y}$$,则方程变为: $$x^2 e^{1 - x} = a + h(y)$$。 **分析**: - 对于 $$y \in [1, e]$$,$$h(y)$$ 的最大值为 $$h(e) = \frac{1}{e}$$,最小值为 $$h(1) = 0$$。 - 因此,$$a + h(y) \in [a, a + \frac{1}{e}]$$。 - 需要 $$x^2 e^{1 - x}$$ 在 $$x \in [-1, 4]$$ 上有三个不同的值落在 $$[a, a + \frac{1}{e}]$$ 内。 **求解**: - 求 $$x^2 e^{1 - x}$$ 的极值: - 导数为 $$(2x - x^2)e^{1 - x}$$,临界点为 $$x = 0$$ 和 $$x = 2$$。 - 在 $$x = 2$$ 处取得最大值 $$4 e^{-1}$$。 - 在 $$x = 0$$ 处值为 $$0$$,在 $$x = 4$$ 处值为 $$16 e^{-3}$$。 - 需要 $$a < 4 e^{-1} < a + \frac{1}{e}$$,且 $$16 e^{-3} \in [a, a + \frac{1}{e}]$$。 - 解得 $$a \in [\frac{16}{e^3}, \frac{3}{e})$$。 **答案**:$$\boxed{A}$$ --- ### 题目6解析 **函数分析**: $$f(x) = x - \ln(x + 1) - 1$$,定义域为 $$x > -1$$。 **求导**: $$f'(x) = 1 - \frac{1}{x + 1}$$,临界点为 $$x = 0$$。 **极值**: - 在 $$x = 0$$ 处取得极小值 $$f(0) = -1$$。 - 当 $$x \to -1^+$$ 时,$$f(x) \to +\infty$$;当 $$x \to +\infty$$ 时,$$f(x) \to +\infty$$。 **零点**: - 由于 $$f(0) = -1$$ 和 $$f(2) = 2 - \ln 3 - 1 \approx 0.901 > 0$$,且 $$f(-0.5) \approx -0.5 - \ln(0.5) - 1 \approx -0.5 + 0.693 - 1 < 0$$,故有两个零点。 **零点范围**: - 一个在 $$-1 < x_1 < 0$$,另一个在 $$1 < x_2 < 2$$。 - $$x_1 + x_2 \in (1, 3)$$。 **答案**:$$\boxed{D}$$ --- ### 题目7解析 **切线条件**: - 在 $$x = 1$$ 处,$$f(1) = 0$$ 和 $$f'(1) = 2$$。 - 由 $$f(1) = (a + 0)e^0 - 1 = 0$$ 得 $$a = 1$$。 - 由 $$f'(x) = (2x + \frac{b}{x})e^{x-1} + (x^2 + b \ln x)e^{x-1}$$,在 $$x = 1$$ 处 $$f'(1) = (2 + b) = 2$$,得 $$b = 0$$。 **函数简化**: $$f(x) = x^2 e^{x-1} - 1$$。 **零点分析**: - 当 $$x \to -\infty$$ 时,$$f(x) \to -1$$;当 $$x \to +\infty$$ 时,$$f(x) \to +\infty$$。 - 求导得 $$f'(x) = (2x + x^2)e^{x-1}$$,临界点为 $$x = 0$$ 和 $$x = -2$$。 - 在 $$x = -2$$ 处取得极大值 $$f(-2) = 4e^{-3} - 1 < 0$$。 - 在 $$x = 0$$ 处取得极小值 $$f(0) = -1$$。 - 因此,$$f(x)$$ 只有一个零点(在 $$x > 1$$ 处)。 **答案**:$$\boxed{C}$$ --- ### 题目8解析 **函数分析**: - $$f(x) = x^3 + b x^2 + c x + d$$,导数为 $$g(x) = 3x^2 + 2b x + c$$。 - 极值点为 $$x_1$$ 和 $$x_2$$,且 $$f(x_1) = x_1$$。 **方程转换**: $$g(f(x)) = 0$$ 即 $$f(x) = x_1$$ 或 $$f(x) = x_2$$。 **解的情况**: - 由于 $$f(x_1) = x_1$$,$$x = x_1$$ 是一个解。 - 另外,$$f(x) = x_1$$ 和 $$f(x) = x_2$$ 可能各有三个解(因为 $$f(x)$$ 是三次函数)。 - 但需考虑 $$f(x)$$ 的图像与水平线 $$y = x_1$$ 和 $$y = x_2$$ 的交点数量。 **具体分析**: - 设 $$f(x) - x_1 = (x - x_1)^2 (x - k)$$,则 $$f(x) = x_1$$ 有两个解 $$x = x_1$$(重根)和 $$x = k$$。 - $$f(x) = x_2$$ 有三个不同的解。 - 因此,总共有 $$2 + 3 = 5$$ 个不同的实数解。 **答案**:$$\boxed{B}$$ --- ### 题目9解析 **函数分析**: $$f(x) = x e^{2x}$$,求导得 $$f'(x) = (1 + 2x)e^{2x}$$,临界点为 $$x = -\frac{1}{2}$$。 **选项分析**: - **A**:当 $$m > -\frac{1}{2e}$$ 时,$$f(x) = m$$ 有两个解(一个在 $$x > -\frac{1}{2}$$,一个在 $$x < -\frac{1}{2}$$)。正确。 - **B**:方程 $$x e^{2x} = k(x + 2)$$ 需有两个负数根,通过图像分析可发现存在 $$k$$ 满足。正确。 - **C**:若 $$f(a) = f(b)$$,则 $$a$$ 和 $$b$$ 关于 $$x = -\frac{1}{2}$$ 不对称,但 $$a + b$$ 的范围需具体计算。实际 $$a + b$$ 的范围为 $$-1 < a + b < 0$$。正确。 - **D**:若 $$e^{2a} + e^{2b} < 2e^{-1}$$,则 $$a$$ 和 $$b$$ 都小于 $$-\frac{1}{2}$$,此时 $$f(a) \neq f(b)$$。正确。 **答案**:$$\boxed{A, B, C, D}$$ --- ### 题目10解析 **函数分析**: $$f(x) = |x e^x|$$,$$g(x) = [f(x)]^2 + t f(x)$$。 **方程转换**: $$g(x) = -1$$ 即 $$f(x)^2 + t f(x) + 1 = 0$$。 **解的条件**: - 设 $$y = f(x)$$,方程变为 $$y^2 + t y + 1 = 0$$。 - 需有两个正解 $$y_1$$ 和 $$y_2$$,且每个 $$y_i$$ 对应两个 $$x$$ 的解(因为 $$f(x)$$ 在 $$x < 0$$ 和 $$x > 0$$ 各有一个解)。 - 判别式 $$\Delta = t^2 - 4 > 0$$,且 $$y_1 + y_2 = -t > 0$$,$$y_1 y_2 = 1 > 0$$,故 $$t < -2$$。 - 同时,$$f(x)$$ 的最大值为 $$f(-1) = e^{-1}$$,因此需 $$y_1, y_2 < e^{-1}$$,即 $$t > -\frac{e^2 + 1}{e}$$。 **综上**: $$t \in (-\frac{e^2 + 1}{e}, -2)$$。 **答案**:$$\boxed{C}$$ 题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
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