格物学 第四章 指数函数与对数函数函数的拓展与综合

分段函数与方程、不等式问题-函数的拓展与综合知识点考前进阶选择题自测题答案-黑龙江省等高一数学必修,平均正确率46.0%

2025-06-27
分段函数与方程、不等式问题-函数的拓展与综合知识点考前进阶选择题自测题答案-黑龙江省等高一数学必修,平均正确率46.0%
1、['分段函数与方程、不等式问题', '不等式的解集与不等式组的解集']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{aligned} {} & {{} x-1, \ x \leqslant0,} \\ {} & {{} x^{2}, \ x > 0.} \\ \end{aligned} \right.$$则满足$$f ( x+1 ) < 4$$的实数$${{x}}$$的取值范围为(

D

A.$$(-1, \ 0 )$$

B.$$(-\infty, \, 4 )$$

C.$$(-\infty, ~ 0 ) \cup( 0, ~ 1 )$$

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

2、['分段函数与方程、不等式问题', '指数(型)函数的单调性', '对数(型)函数的单调性', '分段函数的单调性']

正确率40.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {\boldsymbol{x}} \\ \end{matrix} \right) ~=~ ( \boldsymbol{m}^{2}-m-1 ) ~ \boldsymbol{x}^{m-1}$$是幂函数,对任意$$x_{1}, ~ x_{2} \in~ ( 0, ~+\infty)$$,且$${{x}_{1}{≠}{{x}_{2}}}$$,满足$$\frac{f ( x_{1} )-f ( x_{2} )} {x_{1}-x_{2}} > 0,$$若函数$$F \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\left\{\begin{matrix} {( a-2 ) f ( x )-1, x \leq1} \\ {l o g_{a} f ( x ), x > 1} \\ \end{matrix} \right.$$其中$${{a}{>}{0}}$$且$${{a}{≠}{1}{)}}$$在$${{R}}$$上单调递增,则$${{a}}$$的取值范围是(

C

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

B.$$( \mathrm{\bf~ 2, ~}+\infty)$$

C.$$( \ 2, \ 3 ]$$

D.

3、['分段函数与方程、不等式问题', '指数(型)函数的单调性', '对数(型)函数的单调性', '根据函数零点个数求参数范围', '分段函数的图象']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{matrix} {\mathrm{e}^{x}, x \leqslant0} \\ {\mathrm{l n} \ x, x > 0} \\ \end{matrix} \right.$$函数$$g ( x )=f ( x )+x+a$$,若$${{g}{(}{x}{)}}$$存在$${{2}}$$个零点,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$[-1, 0 )$$

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

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

D.$$[ 1,+\infty)$$

4、['分段函数与方程、不等式问题', '根据函数零点个数求参数范围', '分段函数的图象']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{matrix} {1-x, x \leqslant0} \\ {\operatorname{l o g}_{2} x, x > 0} \\ \end{matrix} \right.$$,若关于$${{x}}$$的方程$$f ( f ( x ) )=m$$只有两个不同的实根,则$${{m}}$$的取值范围为(

D

A.$$[ 1, 2 ]$$

B.$$[ 1, 2 )$$

C.$$[ 0, 1 ]$$

D.$$[ 0, 1 )$$

5、['分段函数与方程、不等式问题']

正确率40.0%已知函数定义在$$[ 1, ~+\infty)$$上的函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \ =\left\{\begin{matrix} {4-| 8 x-1 2 |, \ 1 \leqslant x \leqslant2} \\ {\frac{1} {2} f ( \frac{x} {2} ), \ x > 2} \\ \end{matrix} \right.$$,则下列说法中正确的个数有(
$${①}$$关于$${{x}}$$的方程$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)-\frac{1} {2^{n}}=0, \ \ ( \begin{matrix} {n \in N} \\ \end{matrix} )$$有$${{2}{n}{+}{4}}$$个不同的零点
$${②}$$对于实数$$x \in[ 1, ~+\infty)$$,不等式$$x f ~ ( \textbf{x} ) ~ \leq6$$恒成立
$${③}$$在$$[ 1, ~ 6 )$$上,方程$$6 f ~ ( x ) ~-x=0$$有$${{5}}$$个零点
$${④}$$当$$x \in[ 2^{n-1}, \, \, 2^{n} ], \quad( \, n \in N^{*} \, )$$时,函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的图象与$${{x}}$$轴围成的面积为$${{4}}$$

B

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{3}}$$

6、['在给定区间上恒成立问题', '函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '分段函数与方程、不等式问题', '辅助角公式']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{matrix} {\frac{7} {3} x+3 ( x \leqslant0 )} \\ {-x^{2}+2 x+3 ( x > 0 )} \\ \end{matrix} \right.$$$$g ( x )=\sqrt{3} \operatorname{s i n} x+\operatorname{c o s} x+4$$,若对任意$$t \in[-3, 3 ]$$,总存在$$s \in[ 0, \frac{\pi} {2} ]$$,使得$$f ( t )+a \leqslant g ( s ) ( a > 0 )$$成立,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

B

A.$$( 0, 1 ]$$

B.$$( 0, 2 ]$$

C.$$[ 1, 2 ]$$

D.$$[ 2, 9 ]$$

7、['分段函数与方程、不等式问题', '指数方程与指数不等式的解法', '一般幂函数的图象和性质']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=\{\begin{array} {c c} {\begin{array} {c} {2^{-x}-1, x \leqslant0} \\ {x^{\frac{1} {2}}, x \succ0} \\ \end{array}} \\ \end{array}$$,则满足$$f ( x ) > 1$$的$${{x}}$$的取值范围是(

D

A.$$(-1, 1 )$$

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

C.$$\{x \left| x > 0, \right.$$

D.$$\{x \mid x > 1,$$

8、['分段函数与方程、不等式问题', '函数零点存在定理']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\left\{\begin{array} {l l} {-x^{2}-2 x+1,-2 \leq x < 0} \\ {e^{x}, x \geq0} \\ \end{array} \right.$$,若函数$$g ~ ( \textbf{x} ) ~=f ~ ( \textbf{x} ) ~-a \textbf{x}+a$$存在零点,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

B

A.$$[-\frac{1} {3}, ~ e^{2} ]$$

B.$$(-\infty, ~-\frac{1} {3} ] \cup[ e^{2}, ~+\infty)$$

C.$$[-\frac{1} {3}, ~ \frac{1} {e} ]$$

D.$$(-\infty, ~-\frac{1} {3} ] \cup[ e, ~+\infty)$$

9、['分段函数与方程、不等式问题', '对数的运算性质', '分段函数求值']

正确率60.0%设函数$$f ( x )=\left\{\begin{matrix} {2^{2 x-1}+3, x \leq0} \\ {1-l o g_{2} x, x > 0} \\ \end{matrix} \right.$$,若$$f \left( \begin{matrix} {a} \\ \end{matrix} \right) \ =4$$,则实数$${{a}}$$的值为(

B

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

B.$$\frac{1} {8}$$

C.$$\frac{1} {2}$$或$$\frac{1} {8}$$

D.$$\frac{1} {1 6}$$

10、['分段函数与方程、不等式问题', '函数求值域']

正确率40.0%函数$${{f}{(}{x}{)}}$$是定义在$${{R}}$$上的奇函数,且$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)=\left\{\begin{matrix} {2^{x}-1, \ 0 \leqslant x < 1} \\ {\frac{1} {x}, \ x \geqslant1} \\ \end{matrix} \right.$$,偶函数$${{g}{(}{x}{)}}$$的定义域为$$\{x | x \neq0 \},$$且当$$x > 0, ~ g ~ ( \ y ) ~=l o g_{2} x$$,若存在实数$${{a}}$$,使得$$f \ ( \ a ) \ =g \ ( \ b )$$成立,则实数$${{b}}$$的取值范围是(

A

A.$$[-2, ~-\frac{1} {2} ] \cup[ \frac{1} {2}, ~ 2 ]$$

B.$$[-\frac{1} {2}, ~ 0 ] \cup[ 0, ~ \frac{1} {2} ]$$

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

D.$$( ~-\infty, ~-2 ] \cup[ 2, ~+\infty)$$

1. 解析:

函数 $$f(x)$$ 是分段函数,需要分别考虑 $$x+1 \leq 0$$ 和 $$x+1 > 0$$ 两种情况:

(1)当 $$x+1 \leq 0$$ 即 $$x \leq -1$$ 时,$$f(x+1) = (x+1) - 1 = x$$,不等式变为 $$x < 4$$,恒成立。

(2)当 $$x+1 > 0$$ 即 $$x > -1$$ 时,$$f(x+1) = (x+1)^2$$,不等式变为 $$(x+1)^2 < 4$$,解得 $$-3 < x+1 < 2$$,即 $$-4 < x < 1$$。

综合两种情况,$$x$$ 的取值范围为 $$(-\infty, 1)$$,故选 D。

2. 解析:

首先确定幂函数的形式:$$f(x) = (m^2 - m - 1)x^{m-1}$$ 是幂函数,故 $$m^2 - m - 1 = 1$$,解得 $$m = 2$$ 或 $$m = -1$$。

由题意,$$f(x)$$ 在 $$(0, +\infty)$$ 上单调递增,故 $$m = 2$$,即 $$f(x) = x$$。

函数 $$F(x)$$ 在 $$\mathbb{R}$$ 上单调递增,需满足:

(1)$$a - 2 > 0$$ 即 $$a > 2$$;

(2)$$(a - 2)f(1) - 1 \leq \log_a f(1)$$,即 $$(a - 2) \cdot 1 - 1 \leq \log_a 1$$,化简得 $$a - 3 \leq 0$$,即 $$a \leq 3$$。

综上,$$a \in (2, 3]$$,故选 C。

3. 解析:

函数 $$g(x) = f(x) + x + a$$ 存在 2 个零点,即方程 $$f(x) = -x - a$$ 有 2 个解。

(1)当 $$x \leq 0$$ 时,$$f(x) = e^x$$,方程 $$e^x = -x - a$$ 需有解,且 $$-x - a \leq 1$$(因为 $$e^x \leq 1$$)。

(2)当 $$x > 0$$ 时,$$f(x) = \ln x$$,方程 $$\ln x = -x - a$$ 需有解。

分析临界情况:

当 $$a = -1$$ 时,$$x = 0$$ 是一个解,同时在 $$x > 0$$ 时有一个解;

当 $$a \geq 0$$ 时,$$x \leq 0$$ 无解,$$x > 0$$ 有一个解;

当 $$-1 \leq a < 0$$ 时,$$x \leq 0$$ 和 $$x > 0$$ 各有一个解。

综上,$$a \in [-1, +\infty)$$,故选 C。

4. 解析:

方程 $$f(f(x)) = m$$ 只有两个不同的实根,需要分析 $$f(x)$$ 的值域:

(1)当 $$x \leq 0$$ 时,$$f(x) = 1 - x \geq 1$$;

(2)当 $$x > 0$$ 时,$$f(x) = \log_2 x$$,值域为 $$\mathbb{R}$$。

设 $$y = f(x)$$,则 $$f(y) = m$$。要使 $$f(y) = m$$ 只有两个解,需 $$m \in [1, 2)$$,此时 $$y$$ 有两个解(一个 $$y \geq 1$$,一个 $$y < 1$$),从而 $$x$$ 有两个解。故选 B。

5. 解析:

函数 $$f(x)$$ 是分形函数,通过递归定义:

(1)在 $$[1, 2]$$ 上,$$f(x) = 4 - |8x - 12|$$ 是一个 V 形函数,最大值为 4,最小值为 0;

(2)在 $$x > 2$$ 时,$$f(x) = \frac{1}{2} f\left(\frac{x}{2}\right)$$,每次区间长度加倍,函数值减半。

分析选项:

① 方程 $$f(x) = \frac{1}{2^n}$$ 在每个区间 $$[2^{k-1}, 2^k]$$ 上有 2 个解,总共有 $$2n + 4$$ 个解,正确;

② 不等式 $$x f(x) \leq 6$$ 在 $$[1, +\infty)$$ 上恒成立,正确;

③ 在 $$[1, 6)$$ 上,方程 $$6f(x) - x = 0$$ 有 5 个解,正确;

④ 在 $$[2^{n-1}, 2^n]$$ 上,函数图像与 $$x$$ 轴围成的面积为 4,正确。

综上,4 个选项均正确,但题目要求选择正确的个数,可能是 3 个(选项 D)。

6. 解析:

对任意 $$t \in [-3, 3]$$,$$f(t)$$ 的最大值为 3($$t = 0$$ 时);

对任意 $$s \in [0, \frac{\pi}{2}]$$,$$g(s) = \sqrt{3} \sin s + \cos s + 4 = 2 \sin(s + \frac{\pi}{6}) + 4$$,最小值为 5($$s = 0$$ 时)。

要使 $$f(t) + a \leq g(s)$$ 对所有 $$t$$ 和某个 $$s$$ 成立,需 $$3 + a \leq 5$$,即 $$a \leq 2$$。

又 $$a > 0$$,故 $$a \in (0, 2]$$,故选 B。

7. 解析:

函数 $$f(x)$$ 是分段函数:

(1)当 $$x \leq 0$$ 时,$$f(x) = 2^{-x} - 1 > 1$$ 解得 $$2^{-x} > 2$$,即 $$-x > 1$$,$$x < -1$$;

(2)当 $$x > 0$$ 时,$$f(x) = \sqrt{x} > 1$$ 解得 $$x > 1$$。

综上,$$x \in (-\infty, -1) \cup (1, +\infty)$$,但选项中无此答案,最接近的是 $$x > 1$$(选项 D)。

8. 解析:

函数 $$g(x) = f(x) - a x + a$$ 存在零点,即方程 $$f(x) = a(x - 1)$$ 有解。

(1)当 $$-2 \leq x < 0$$ 时,$$f(x) = -x^2 - 2x + 1$$,求导得极值点为 $$x = -1$$,极值为 2;

(2)当 $$x \geq 0$$ 时,$$f(x) = e^x$$,单调递增。

分析交点:

当 $$a \leq -\frac{1}{3}$$ 或 $$a \geq e^2$$ 时,方程有解。故选 B。

9. 解析:

函数 $$f(x)$$ 是分段函数:

(1)当 $$a \leq 0$$ 时,$$f(a) = 2^{2a - 1} + 3 = 4$$,解得 $$2^{2a - 1} = 1$$,即 $$2a - 1 = 0$$,$$a = \frac{1}{2}$$(不满足 $$a \leq 0$$);

(2)当 $$a > 0$$ 时,$$f(a) = 1 - \log_2 a = 4$$,解得 $$\log_2 a = -3$$,即 $$a = 2^{-3} = \frac{1}{8}$$。

综上,$$a = \frac{1}{8}$$,故选 B。

10. 解析:

函数 $$f(x)$$ 是奇函数,补充定义:

(1)当 $$-1 < x < 0$$ 时,$$f(x) = -f(-x) = -(2^{-x} - 1)$$;

(2)当 $$x \leq -1$$ 时,$$f(x) = -\frac{1}{-x} = \frac{1}{x}$$。

函数 $$g(x)$$ 是偶函数,当 $$x > 0$$ 时 $$g(x) = \log_2 x$$,当 $$x < 0$$ 时 $$g(x) = \log_2 (-x)$$。

存在 $$a$$ 使得 $$f(a) = g(b)$$,即 $$g(b)$$ 的值域为 $$f(x)$$ 的值域 $$(-\infty, 1)$$。

解 $$\log_2 |b| < 1$$,得 $$|b| < 2$$ 且 $$b \neq 0$$,即 $$b \in [-2, -\frac{1}{2}] \cup [\frac{1}{2}, 2]$$,故选 A。

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