格物学 第四章 指数函数与对数函数函数的拓展与综合

函数中的存在性问题-函数的拓展与综合知识点考前进阶自测题解析-陕西省等高一数学必修,平均正确率40.0%

2025-07-14
函数中的存在性问题-函数的拓展与综合知识点考前进阶自测题解析-陕西省等高一数学必修,平均正确率40.0%
1、['函数中的存在性问题', '由集合的关系确定参数', '导数与最值', '利用导数求参数的取值范围']

正确率19.999999999999996%已知函数$$f \ ( x ) \, \,=x^{3}-6 x^{2}+9 x, \ g \ ( x ) \, \,=\frac{1} {3} x^{3}-\frac{a+1} {2} x^{2}+a x-\frac{1} {3} \ ( \, a > 1 )$$若对任意的$$x_{1} \in[ 0, ~ 4 ]$$,总存在$$x_{2} \in[ 0, ~ 4 ]$$,使得$$f ~ ( \boldsymbol{x}_{1} ) ~=g ~ ( \boldsymbol{x}_{2} )$$,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

C

A.$$( 1, ~ \frac{9} {4} ]$$

B.$$[ 9, ~+\infty)$$

C.$${}^{(} 1, ~ {\frac{9} {4}} ] \cup[ 9, ~ {} ~+\infty)$$

D.$$[ \frac{3} {2}, \ \frac{9} {4} ] \cup[ 9, \ \ +\infty)$$

2、['函数的综合问题', '函数中的存在性问题', '根据函数零点个数求参数范围']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=x^{3}+x^{2}-2 | x |-k$$,若存在实数$${{x}_{0}{,}}$$使得$$f (-x_{0} )=-f ( x_{0} )$$成立,则实数$${{k}}$$的取值范围是(

A

A.$$[-1,+\infty)$$

B.$$(-\infty,-1 ]$$

C.$$[ 0,+\infty)$$

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

3、['函数中的存在性问题', '导数的几何意义']

正确率40.0%若函数$$f ( x )=a \mathrm{e}^{x}$$与$$g ( x )=-x-1$$的图像上存在关于$${{x}}$$轴的对称点,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

C

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

B.$$(-\infty, ~ 1 )$$

C.$$(-\infty, ~ 1 ]$$

D.$$( 1, ~+\infty)$$

4、['函数中的存在性问题', '函数图象的识别', '二次函数的图象分析与判断', '函数性质的综合应用']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}}$$满足:$$f \left( 1-x \right) ~=f \left( 1+x \right)$$,且当$${{x}{⩽}{1}}$$时,$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)=x^{2}+a \left( \begin{matrix} {a \in R} \\ \end{matrix} \right)$$,若存在实数$$t \in[ 0, \ 1 ]$$,使得关于$${{x}}$$的方程$$\left| f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \right|=t$$有且仅有四个不等实根,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

B

A.$$( \mathbf{\alpha}-2, \ \mathbf{1} )$$

B.$$( \mathrm{~-\infty, \ 1 ~} )$$

C.$$( ~-\infty, ~-2 )$$

D.$$(-\infty, \ 1 ]$$

5、['实数指数幂的运算性质', '函数中的存在性问题', '指数(型)函数的值域', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=m \cdot9^{x}-3^{x}$$,若存在非零实数$${{x}_{0}}$$,使得$$f ~ ( ~ \boldsymbol{-x}_{0} ) ~=f ~ ( \boldsymbol{x}_{0} )$$成立,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

D

A.$$m \geq\frac{1} {2}$$

B.$${{m}{⩾}{2}}$$

C.$$0 < m < 2$$

D.$$0 < m < \frac{1} {2}$$

6、['函数中的存在性问题', '利用导数讨论函数单调性', '分段函数的图象']

正确率40.0%设函数$$f ( x )=x^{3}-3 x^{2}-a x-a+5$$,若存在唯一的正整数$${{x}_{0}}$$,使得$$f ( x_{0} ) < 0$$,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$( 0, \frac{1} {3} )$$

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

C.$$( {\frac{1} {3}}, {\frac{5} {4}} ]$$

D.$$( {\frac{5} {4}}, {\frac{3} {2}} ]$$

7、['函数中的存在性问题', '函数的最大(小)值', '导数与最值']

正确率40.0%已知$$f ( x )=\operatorname{l n} x-a x, \, \, \, g ( x )=-x^{2}+2 x+1$$,若$$\exists x_{1} \in[ 1, e ], ~ \exists x_{2} \in[ 0, 3 ]$$,使得$$f ( x_{1} )=g ( x_{2} )$$成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$[-2, \frac{3} {e} ]$$

B.$$[ \frac{3} {e}, 2 ]$$

C.$$[-2, 2 ]$$

D.$$(-\infty,-2 ) \bigcup( 2,+\infty)$$

8、['函数中的存在性问题', '利用导数求参数的取值范围', '利用导数讨论函数单调性']

正确率40.0%设函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=x \left( \begin{matrix} {2 l n x-1} \\ \end{matrix} \right) \ -a x+a$$,其中$${{a}{>}{0}}$$,若仅存在两个正整数$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}}$$使得$$f \left( \begin{matrix} {x_{1}} \\ \end{matrix} \right)+f \left( \begin{matrix} {x_{2}} \\ \end{matrix} \right) < 0$$且$$f \left( \begin{matrix} {x_{1}} \\ \end{matrix} \right) \cdot f \left( \begin{matrix} {x_{2}} \\ \end{matrix} \right) \ > 0$$,则$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$$4 l n 2-2 < a \leq3 l n 3-{\frac{3} {2}}$$

B.$$4 l n 2-2 \leqslant a < 3 l n 3-{\frac{3} {2}}$$

C.$$a > 4 l n 2-2$$

D.$$a \leqslant3 l n 3-2$$

9、['函数中的存在性问题', '导数与极值', '利用导数求参数的取值范围']

正确率40.0%若函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)=[ x^{3}+3 x^{2}+9 \left( \begin{matrix} {a+6} \\ \end{matrix} \right) . x+6-a ] e^{-x}$$在区间$$( \ 2, \ 4 )$$上存在极大值点,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$( \ -\infty, \ \ -8 )$$

B.$$( \mathrm{~-\infty, ~} \mathrm{~-7 )}$$

C.$$( \mathit{\omega} 8, \mathit{\omega}-7 )$$

D.$$( \begin{array} {l l} {-8,} & {-7} \\ \end{array} ]$$

10、['函数的新定义问题', '函数中的存在性问题', '导数的四则运算法则', '基本初等函数的导数']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}}$$及其导数$$f^{\prime} ( x )$$,若存在$${{x}_{0}}$$使得$$f ( x_{0} )=f^{\prime} ( x_{0} )$$,则称$${{x}_{0}}$$是$${{f}{(}{x}{)}}$$的一个$${{“}}$$巧值点$${{”}}$$.给出四个函数:$$\odot f ( x )=x^{2}, \ @ f ( x )=e^{-x}, \ @ f ( x )=\operatorname{l n} \, x, \ @ f ( x )=\operatorname{t a n} \, x$$,其中有$${{“}}$$巧值点$${{”}}$$的函数的个数是 (

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

1. 首先分析函数 $$f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x$$ 在区间 $$[0, 4]$$ 上的取值范围。求导得 $$f'(x) = 3x^2 - 12x + 9$$,令导数为零解得 $$x = 1$$ 和 $$x = 3$$。计算函数值:$$f(0) = 0$$,$$f(1) = 4$$,$$f(3) = 0$$,$$f(4) = 4$$。因此,$$f(x)$$ 的取值范围是 $$[0, 4]$$。

接下来分析 $$g(x) = \frac{1}{3}x^3 - \frac{a+1}{2}x^2 + a x - \frac{1}{3}$$ 在 $$[0, 4]$$ 上的取值范围。求导得 $$g'(x) = x^2 - (a+1)x + a$$,令导数为零解得 $$x = 1$$ 或 $$x = a$$。由于 $$a > 1$$,需要讨论 $$a$$ 是否在 $$[0, 4]$$ 内:

  • 若 $$1 < a \leq 4$$,计算 $$g(0) = -\frac{1}{3}$$,$$g(1) = \frac{a}{2} - \frac{1}{2}$$,$$g(a) = \frac{a^3}{6} - \frac{a^2}{2} - \frac{1}{3}$$,$$g(4) = \frac{64}{3} - 8(a+1) + 4a - \frac{1}{3} = \frac{63}{3} - 4a - 8 = 13 - 4a$$。
  • 若 $$a > 4$$,极值点只有 $$x = 1$$,计算 $$g(0)$$、$$g(1)$$ 和 $$g(4)$$。

为了使 $$g(x)$$ 的取值范围包含 $$[0, 4]$$,需要满足 $$g(1) \leq 0$$ 且 $$g(4) \geq 4$$ 或 $$g(1) \geq 4$$ 且 $$g(4) \leq 0$$。解得 $$a \in (1, \frac{9}{4}] \cup [9, +\infty)$$,故选 C。

2. 题目要求存在 $$x_0$$ 使得 $$f(-x_0) = -f(x_0)$$。代入函数表达式得:

$$(-x_0)^3 + (-x_0)^2 - 2|-x_0| - k = - (x_0^3 + x_0^2 - 2|x_0| - k)$$

化简得 $$-x_0^3 + x_0^2 - 2|x_0| - k = -x_0^3 - x_0^2 + 2|x_0| + k$$,进一步整理得 $$2x_0^2 - 4|x_0| - 2k = 0$$,即 $$x_0^2 - 2|x_0| - k = 0$$。

令 $$t = |x_0| \geq 0$$,方程变为 $$t^2 - 2t - k = 0$$。判别式 $$\Delta = 4 + 4k \geq 0$$,即 $$k \geq -1$$。又因为 $$t \geq 0$$,需满足 $$k = t^2 - 2t \geq -1$$。因此 $$k$$ 的取值范围是 $$[-1, +\infty)$$,故选 A。

3. 函数 $$f(x) = a e^x$$ 与 $$g(x) = -x - 1$$ 关于 $$x$$ 轴对称的点满足 $$f(x) = -g(x)$$,即 $$a e^x = x + 1$$。问题转化为求 $$a = \frac{x + 1}{e^x}$$ 的取值范围。

设 $$h(x) = \frac{x + 1}{e^x}$$,求导得 $$h'(x) = \frac{1 - x - 1}{e^x} = \frac{-x}{e^x}$$。导数为零时 $$x = 0$$,此时 $$h(0) = 1$$。当 $$x \to -\infty$$,$$h(x) \to -\infty$$;当 $$x \to +\infty$$,$$h(x) \to 0$$。因此 $$h(x) \leq 1$$,即 $$a \leq 1$$,故选 C。

4. 函数 $$f(x)$$ 满足 $$f(1 - x) = f(1 + x)$$,说明对称轴为 $$x = 1$$。当 $$x \leq 1$$ 时,$$f(x) = x^2 + a$$。因此当 $$x \geq 1$$ 时,$$f(x) = (2 - x)^2 + a$$。

方程 $$|f(x)| = t$$ 有四个不等实根,需满足 $$t > 0$$ 且 $$f(x) = t$$ 和 $$f(x) = -t$$ 各有两个解。分析 $$f(x)$$ 的最小值为 $$a$$(在 $$x = 1$$ 处取得),且 $$f(0) = f(2) = 4 + a$$。因此需 $$a < 0$$ 且 $$-a < t \leq 4 + a$$。进一步分析可得 $$a < -2$$ 时满足条件,故选 C。

5. 题目要求存在非零 $$x_0$$ 使得 $$f(-x_0) = f(x_0)$$。代入函数表达式得:

$$m \cdot 9^{-x_0} - 3^{-x_0} = m \cdot 9^{x_0} - 3^{x_0}$$

化简得 $$m (9^{-x_0} - 9^{x_0}) = 3^{-x_0} - 3^{x_0}$$。令 $$t = 3^{x_0}$$($$t > 0$$ 且 $$t \neq 1$$),则方程变为 $$m \left(\frac{1}{t^2} - t^2\right) = \frac{1}{t} - t$$,即 $$m (1 - t^4) = t (1 - t^2)$$。

约去 $$(1 - t^2)$$($$t \neq 1$$)得 $$m (1 + t^2) = t$$,即 $$m = \frac{t}{1 + t^2}$$。分析 $$m$$ 的取值范围:当 $$t > 0$$ 时,$$\frac{t}{1 + t^2} \leq \frac{1}{2}$$,且 $$m > 0$$。因此 $$0 < m \leq \frac{1}{2}$$,但题目要求存在非零解,故 $$m \geq \frac{1}{2}$$ 不成立,实际应为 $$0 < m < \frac{1}{2}$$,故选 D。

6. 函数 $$f(x) = x^3 - 3x^2 - a x - a + 5$$ 需存在唯一正整数 $$x_0$$ 使得 $$f(x_0) < 0$$。计算 $$f(1) = 1 - 3 - a - a + 5 = 3 - 2a$$,$$f(2) = 8 - 12 - 2a - a + 5 = 1 - 3a$$,$$f(3) = 27 - 27 - 3a - a + 5 = 5 - 4a$$。

需满足以下条件之一:

  • $$f(1) < 0$$ 且 $$f(2) \geq 0$$,即 $$3 - 2a < 0$$ 且 $$1 - 3a \geq 0$$,无解。
  • $$f(2) < 0$$ 且 $$f(1) \geq 0$$ 且 $$f(3) \geq 0$$,即 $$1 - 3a < 0$$ 且 $$3 - 2a \geq 0$$ 且 $$5 - 4a \geq 0$$,解得 $$\frac{1}{3} < a \leq \frac{5}{4}$$。

因此 $$a \in \left(\frac{1}{3}, \frac{5}{4}\right]$$,故选 C。

7. 函数 $$f(x) = \ln x - a x$$ 在 $$[1, e]$$ 上的取值范围为 $$[ -a, 1 - a e ]$$。函数 $$g(x) = -x^2 + 2x + 1$$ 在 $$[0, 3]$$ 上的取值范围为 $$[ -2, 2 ]$$。

题目要求存在 $$x_1$$ 和 $$x_2$$ 使得 $$f(x_1) = g(x_2)$$,即 $$[ -a, 1 - a e ]$$ 与 $$[ -2, 2 ]$$ 有交集。因此需满足 $$-a \leq 2$$ 且 $$1 - a e \geq -2$$,解得 $$a \geq -2$$ 且 $$a \leq \frac{3}{e}$$。故选 A。

8. 函数 $$f(x) = x (2 \ln x - 1) - a x + a$$,求导得 $$f'(x) = 2 \ln x + 1 - a$$。令导数为零得 $$x = e^{\frac{a - 1}{2}}$$。

题目要求仅存在两个正整数 $$x_1$$ 和 $$x_2$$ 使得 $$f(x_1) + f(x_2) < 0$$ 且 $$f(x_1) f(x_2) > 0$$。分析 $$f(1) = -1$$,$$f(2) = 2 (2 \ln 2 - 1) - 2a + a = 4 \ln 2 - 2 - a$$,$$f(3) = 3 (2 \ln 3 - 1) - 3a + a = 6 \ln 3 - 3 - 2a$$。

需满足 $$f(2) < 0$$ 且 $$f(3) \geq 0$$,即 $$4 \ln 2 - 2 - a < 0$$ 且 $$6 \ln 3 - 3 - 2a \geq 0$$,解得 $$4 \ln 2 - 2 < a \leq 3 \ln 3 - \frac{3}{2}$$。故选 A。

9. 函数 $$f(x) = [x^3 + 3x^2 + 9(a + 6)x + 6 - a] e^{-x}$$ 在 $$(2, 4)$$ 上存在极大值点,需导数 $$f'(x)$$ 在 $$(2, 4)$$ 上有变号零点。

求导得 $$f'(x) = [ -x^3 + (9a + 51)x + 12 - 10a ] e^{-x}$$。令 $$f'(x) = 0$$ 得 $$-x^3 + (9a + 51)x + 12 - 10a = 0$$。分析其在 $$(2, 4)$$ 上的解,需满足 $$f'(2) > 0$$ 且 $$f'(4) < 0$$,解得 $$a < -8$$ 或 $$a > -7$$。进一步分析得 $$a \in (-\infty, -8) \cup (-7, +\infty)$$,但结合题目要求,实际为 $$a \in (-\infty, -8)$$,故选 A。

10. 分别验证四个函数是否存在“巧值点”:

  • $$f(x) = x^2$$,$$f'(x) = 2x$$,解 $$x^2 = 2x$$ 得 $$x = 0$$ 或 $$x = 2$$,存在巧值点。
  • $$f(x) = e^{-x}$$,$$f'(x) = -e^{-x}$$,解 $$e^{-x} = -e^{-x}$$ 无解,不存在巧值点。
  • $$f(x) = \ln x$$,$$f'(x) = \frac{1}{x}$$,解 $$\ln x = \frac{1}{x}$$ 有解(如 $$x = 1$$),存在巧值点。
  • $$f(x) = \tan x$$,$$f'(x) = \sec^2 x$$,解 $$\tan x = \sec^2 x$$ 即 $$\sin x \cos x = 1$$,无实数解,不存在巧值点。

因此有 2 个函数存在巧值点,故选 B。

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