資源簡介 專題十六 基本初等函數、函數與方程【題型分析】考情分析:1.基本初等函數的圖象與性質是高考考查的重點,利用函數性質比較大小、解不等式是常見題型.2.函數零點的個數判斷及求參數的取值范圍是高考熱點,常以壓軸題的形式出現.題型1 基本初等函數的圖象與性質例1 (1)函數f(x)=log22x與g(x)=2-x在同一平面直角坐標系中的圖象大致是( ).A B C D(2)函數f(x)=的一個單調遞減區間為( ).A.(-∞,0) B.(-1,0)C.(0,1) D.(1,+∞)(3)(2023年天津卷)若a=1.010.5,b=1.010.6,c=0.60.5,則a,b,c的大小關系為( ).A.c>a>b B.c>b>aC.a>b>c D.b>a>c方法總結:1.指數函數、對數函數的圖象與性質受底數a的影響,解決指數函數、對數函數問題時,首先要看底數a的取值范圍. 2.基本初等函數的圖象和性質是相互統一的,在解題中可相互轉化.1.已知log2a+log2b=0(a>0且a≠1,b>0且b≠1),則函數f(x)=x與g(x)=logbx的圖象可能是( ).A BC D2.(2023年新高考全國Ⅰ卷)設函數f(x)=2x(x-a)在區間(0,1)上單調遞減,則a的取值范圍是( ).A.(-∞,-2] B.[-2,0)C.(0,2] D.[2,+∞)3.已知a=,b=,c=log32,則a,b,c的大小關系是( ).A.a>b>c B.b>a>cC.a>c>b D.c>b>a題型2 函數零點與方程的根函數零點個數的判斷例2 函數f(x)=cos πx-2x+1的零點個數為( ).A.3 B.4 C.5 D.6方法總結:判斷函數零點個數的方法(1)利用零點存在定理判斷.(2)代數法:求方程f(x)=0的實數根.(3)幾何法:對于不易求根的方程,將它與函數y=f(x)的圖象聯系起來,利用函數的性質找出零點或利用兩個函數圖象的交點求解.已知函數f(x)=則f(x)的圖象上關于原點對稱的點有( ).A.1對 B.2對 C.3對 D.4對求參數的值或范圍例3 設函數f(x)=若函數g(x)=f(x)-b有三個零點,則實數b的取值范圍是 .方法總結:利用函數零點的情況求參數值或取值范圍的方法已知函數f(x)=若實數a,b,c(a題型3 函數模型及其應用例4 (1)某公司打算利用函數模型f(x)=k(其中k>0,b>0,a為參數)預測該公司新產品未來的銷售量增長情況,已知a=e.若x=1表示該新產品今年的年產量,估計明年(x=2)的產量將是今年的e倍,那么b的值為( ).(e為自然對數的底數)A. B. C.-1 D.+1(2)地震震級通常是用來衡量地震釋放能量大小的數值,里氏震級最早是由查爾斯·里克特提出的,其計算基于地震波的振幅,計算公式為M=lg A-lg A0,其中M表示某地地震的里氏震級,A表示該地地震臺測振儀記錄的地震波的最大振幅,A0表示這次地震中的標準地震振幅.假設在一次地震中,某地地震臺測振儀記錄的地震波的最大振幅為5 000,且這次地震的標準地震振幅為0.002,則該地這次地震的里氏震級約為( ).(參考數據:lg 2≈0.3)A.6.3級 B.6.4級 C.7.4級 D.7.6級方法總結:1.構建函數模型解決實際問題的失分點(1)不能正確選擇相應變量得到函數模型.(2)構建的函數模型有誤.(3)忽視函數模型中變量的實際意義.2.解決新概念信息題的關鍵(1)仔細審題,明確問題的實際背景,依據新概念進行分析.(2)有意識地運用轉化思想,將新問題轉化為熟知的問題.1.二手汽車價位受多方因素影響,交易市場常用年限折舊法計算車價位,即按照同款新車裸車價格,第一年汽車貶值20%,從第二年開始每年貶值10%.剛參加工作的小明打算買一輛已使用了約5年的二手車,價格不超過8萬元.根據年限折舊法,設小明可以考慮的同款新車裸車最高價位是m(m∈N)萬元,則m=( ).A.13 B.14 C.15 D.162.“阿托秒”是一種時間的國際單位,1“阿托秒”等于10-18秒,原子核內部作用過程的持續時間可用“阿托秒”表示.《莊子·天下篇》中提到“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,如果把“棰”的總長度看成1米,按照此法,至少需要經過 天才能使剩下“棰”的長度小于光在2“阿托秒”內走過的距離.(參考數據:光速為3×108米/秒,lg 2≈0.3,lg 3≈0.48)【真題改編】1.(2024年新高考全國Ⅱ卷,T6改編)設函數f(x)=(ax+1)2+a,g(x)=-ex-e-x+2ax,若方程f(x)=g(x)有且只有一個實數根,則a=( ).A.-3 B.-1 C.1 D.22.(2023年新高考全國Ⅰ卷,T4改編)設函數f(x)=ex(x-a)在區間(0,1)上單調,則實數a的取值范圍是( ).A.(-∞,0)∪[2,+∞) B.(-∞,0)∪(2,+∞)C.(0,2] D.(-∞,0]∪[2,+∞)3.(2023年新高考全國Ⅱ卷,T4改編)若f(x)=a-ln 為偶函數,則a=( ).A.-1 B.0 C. D.14.(2019年江蘇卷,T14改編)已知定義在R上的函數f(x)滿足f(x+4)=f(x),f(x)=若方程f(x)-ax=0(a>0)有5個實數根,則正實數a的取值范圍是( ).A., B., C.,8-2 D.16-6,5.(2018年天津卷,理科T14改編)設函數f(x)=若方程f(x)=x+a有三個不同的實數根,則這三個實數根之和的取值范圍是 .【最新模擬】(總分:84分 單選題每題5分,多選題每題6分,填空題每題5分)1.已知冪函數的圖象過點(2,4),則函數的解析式為( ).A.y=2x B.y=x2 C.y=x3 D.y=3x2.已知正實數m,n滿足ln m=ln(m-2n)-ln n,則=( ).A.1 B. C.4 D.1或3.已知函數f(x)=log5(ax-2)在[1,+∞)上單調遞增,則實數a的取值范圍是( ).A.(1,+∞) B.[ln 2,+∞)C.(2,+∞) D.[2,+∞)4.函數f(x)=ex--ln x2的圖象大致為( ).A B C D5.已知函數f(x)=lg(1-x),則( ).A.f(x)的定義域為(-∞,1)B.f(x)的值域為RC.f(-1)+f(-4)=1D.y=f(x2)的單調遞增區間為(0,1)6.已知函數f(x)是偶函數,對任意x∈R,均有f(x)=f(x+2),當x∈[0,1]時,f(x)=1-x,則函數g(x)=f(x)-log5(x+1)的零點個數為( ).A.3 B.4 C.5 D.67.已知集合A=-,-,,,2,3,若a,b,c∈A且互不相等,則使得指數函數y=ax,對數函數y=logbx,冪函數y=xc中至少有兩個函數在(0,+∞)上單調遞增的有序數對(a,b,c)的個數是( ).A.16 B.24 C.32 D.488.我們知道“函數y=f(x)的圖象關于坐標原點成中心對稱圖形”的充要條件是“函數y=f(x)為奇函數”.有同學發現可以將該結論推廣為“函數y=f(x)的圖象關于點P(a,b)成中心對稱圖形”的充要條件是“函數y=f(x+a)-b為奇函數”.已知函數f(x)=,則下列結論正確的有( ).A.函數f(x)的值域為(0,2]B.函數f(x)的圖象關于點(1,1)成中心對稱圖形C.函數f(x)的導函數f'(x)的圖象關于直線x=1對稱D.若函數g(x)滿足y=g(x+1)-1為奇函數,且其圖象與函數f(x)的圖象有2 024個交點,記為Ai(xi,yi)(i=1,2,…,2 024),則(xi+yi)=4 0489.已知命題p:設函數f(x)在區間(0,+∞)上的圖象是一條連續不斷的曲線,若f(1)·f(2)>0,則f(x)在區間(1,2)內無零點.能說明p為假命題的一個函數的解析式是 .10.工廠廢氣排放前要過濾廢氣中的污染物再進行排放,廢氣中污染物含量y(單位:mg/L)與過濾時間t(單位:h)的關系滿足y=y0e-at(y0,a均為正實數).已知前5 h過濾掉了10%的污染物,那么還需要經過( )才能使污染物過濾掉50%.(最終結果精確到1 h,參考數據:lg 2≈0.301,lg 3≈0.477)A.43 h B.38 hC.33 h D.28 h11.已知函數f(x)=其中f(a)=f(b)=f(c)=λ,且aA.f(f(-2))=-32B.函數g(x)=f(x)-f(λ)有2個零點C.a+b+c∈4+log3,4D.abc∈(-4log35,0)12.已知函數f(x)=若存在實數x1,x2,x3,x4(x1A.+<8B.x1+x2=-C.x3x4-x3-x4=0D.013.若直線2mx+ny-4=0(m>0,n>0)過函數y=loga(x-1)+2(a>0,且a≠1)的圖象上的定點T,則+的最小值為 .14.已知函數f(x)=若曲線y=f(x)與直線y=ax恰有2個公共點,則實數a的取值范圍是 .15.(原創)若p:log4m<0,q:不等式x+x-m≥0在x∈(-∞,1]上恒成立,則p是q的( ).A.充分不必要條件B.必要不充分條件C.充要條件D.既不充分也不必要條件16.(人教A版必修第一冊P160T4改編)已知函數f(x)=若函數y=f(x)-kx有四個零點,則k的取值范圍是 .參考答案專題十六 基本初等函數、函數與方程題型1 基本初等函數的圖象與性質例1 (1)B (2)C (3)D【解析】(1)因為f(x)=log22x=1+log2x,所以f(x)在定義域內是增函數,且f(1)=1,故A不成立;因為g(x)=2-x,所以g(x)在定義域內是增函數,且g(0)=2-0=1,故C,D不成立.故選B.(2)令t(x)=x2-2|x|,則y=3t.由復合函數的單調性可知f(x)的單調遞減區間就是函數t(x)=x2-2|x|的單調遞減區間.又函數t(-x)=(-x)2-2|-x|=t(x),所以函數t(x)為偶函數,其圖象如圖所示,可知函數t(x)=x2-2|x|的單調遞減區間為(-∞,-1)和(0,1),即f(x)的單調遞減區間為(-∞,-1)和(0,1).故選C.(3)(法一)因為函數f(x)=1.01x是增函數,且0.6>0.5>0,所以1.010.6>1.010.5>1,即b>a>1.因為函數g(x)=0.6x是減函數,且0.5>0,所以0.60.5<0.60=1,即c<1.綜上,b>a>c.故選D.(法二)因為函數f(x)=1.01x是增函數,且0.6>0.5,所以1.010.6>1.010.5,即b>a.因為函數h(x)=x0.5在(0,+∞)上單調遞增,且1.01>0.6>0,所以1.010.5>0.60.5,即a>c.綜上,b>a>c.故選D.跟蹤訓練1.B【解析】由log2a+log2b=0,得log2ab=0,即ab=1.當a>1時,0當01,函數f(x)=x與g(x)=logbx均為增函數,排除A,C,D.故選B.2.D【解析】由題意得y=x(x-a)在區間(0,1)上單調遞減,所以x=≥1,解得a≥2.故選D.3.B【解析】由題意得a=>20=1,b=>30=1,c=log32易知b12=()12=33=27,a12=()12=24=16,故b12>a12,則b>a>1,可得b>a>c,故B正確.故選B.題型2 函數零點與方程的根考向1 函數零點個數的判斷例2 C【解析】令f(x)=cos πx-2x+1=0,可得cos πx=2x-1,則函數f(x)=cos πx-2x+1的零點個數為y=cos πx與y=2x-1的圖象的交點個數,顯然y=cos πx與y=2x-1的圖象均關于點,0對稱,又當x=2時,cos 2π>2×2-1,當x=4時,cos 4π<2×4-1,再結合兩個函數的圖象(如圖),可得y=cos πx與y=2x-1的圖象有5個交點,故函數f(x)=cos πx-2x+1的零點的個數為5,故C正確,故選C.跟蹤訓練 C【解析】畫出f(x)的圖象,再畫出函數y=x,x≥0關于原點對稱的圖象,如圖所示.因為函數y=x,x≥0關于原點對稱的圖象與y=-|x2+2x|,x<0的圖象有3個交點,所以f(x)的圖象上關于原點對稱的點有3對.故選C.考向2 求參數的值或范圍例3 (0,1]【解析】由題意知,函數g(x)=f(x)-b有三個零點,令函數g(x)=f(x)-b=0,則f(x)=b有三個根,即函數f(x)的圖象與直線y=b有三個交點.當x≤0時,f(x)=ex(x+1),則f'(x)=ex(x+1)+ex=ex(x+2),由f'(x)<0得x+2<0,即x<-2,此時f(x)在(-∞,-2)上單調遞減,由f'(x)>0得x+2>0,即-2即當x=-2時,f(x)取得極小值,極小值為f(-2)=-.作出f(x)在(-∞,+∞)上的圖象,如圖所示,要使f(x)=b有三個根,則0跟蹤訓練 2 [6,7)【解析】f(x)=故f(x)在(-∞,1)和(2,+∞)上單調遞減,在[1,2]上單調遞增,且有f(1)=0,f(2)=1,f(0)=1,f(4)=1,f(5)=0.由f(a)=f(b)=f(c),得0≤a<1則a+b+c=2+c∈[6,7).題型3 函數模型及其應用例4 (1)A (2)B【解析】(1)由a=e,得到f(x)=k,∴當x=1時,f(1)=k;當x=2時,f(2)=k.依題意,明年(x=2)的產量將是今年的e倍,得==e,∴-=1,即b2+b-1=0,解得b=.∵b>0,∴b=.故選A.(2)由題意知,該地地震波的最大振幅為5 000,且這次地震的標準地震振幅為0.002,可得M=lg 5 000-lg 0.002=lg -lg =4-lg 2-(lg 2-3)=7-2lg 2≈6.4.故選B.跟蹤訓練1.C【解析】依題意,m(1-20%)(1-10%)4≤8,解得m≤=≈15.24,又m∈N,所以m=15.故選C.2.31【解析】依題意知,光在2“阿托秒”內走的距離為2×10-18×3×108=6×10-10(米).設經過n天后,“棰”剩余的長度為f(n)=n米,由f(n)<6×10-10,得n<6×10-10,兩邊同時取對數,得n>lo(6×10-10)===≈≈30.73,而n∈N*,則n=31,所以至少需要經過31天才能使其長度小于光在2“阿托秒”內走過的距離.1.A【解析】令h(x)=f(x)-g(x)=a2x2+a+1+ex+e-x,原題意等價于h(x)有且僅有一個零點.因為h(-x)=a2(-x)2+a+1+e-x+ex=h(x),所以h(x)為偶函數,根據偶函數的對稱性可知h(x)的零點只能為0,即h(0)=a+3=0,解得a=-3.若a=-3,則h(x)=9x2+ex+e-x-2,又因為9x2≥0,ex+e-x≥2,當且僅當x=0時,等號成立,所以h(x)≥0,當且僅當x=0時,等號成立,即h(x)有且僅有一個零點0,所以a=-3符合題意.故選A.2.D【解析】當f(x)=ex(x-a)在區間(0,1)上單調遞減時,因為y=ex在R上單調遞增,所以函數y=x(x-a)=x-2-在區間(0,1)上單調遞減,所以≥1,解得a≥2.當f(x)=ex(x-a)在區間(0,1)上單調遞增時,因為y=ex在R上單調遞增,所以函數y=x(x-a)=x-2-在區間(0,1)上單調遞增,所以≤0,解得a≤0.綜上可知,實數a的取值范圍是(-∞,0]∪[2,+∞).故選D.3.D【解析】因為f(x)為偶函數,所以f(1)=f(-1),所以a-ln =a-ln 3,解得a=1.當a=1時,f(x)=1-ln =ln ,由(2x-1)(2x+1)>0,解得x>或x<-,則其定義域為xx>或x<-,關于原點對稱.又f(-x)=ln =ln =-ln-1=ln =f(x),所以f(x)為偶函數,符合題意.故選D.4.C【解析】由f(x+4)=f(x),得函數f(x)是以4為周期的周期函數.由方程f(x)-ax=0(a>0)有5個實數根,可得函數y=f(x)與函數y=ax(a>0)的圖象有5個交點.作出函數y=f(x)與函數y=ax(a>0)的圖象,如圖.由圖象可得方程-(x-4)2+1=ax,即x2+(a-8)x+15=0在(3,5)上有2個實數根,由Δ=(a-8)2-60>0,得a>8+2或a<8-2,分析可知01,即a>.綜上所述,5.,6【解析】因為方程f(x)=x+a有三個不同的實數根,所以y=a和y=f(x)-x的圖象有三個交點.y=f(x)-x=在同一平面直角坐標系中畫出函數y=a和y=f(x)-x的圖象,如圖所示.設三個交點的橫坐標分別為x1,x2,x3,且滿足x1結合圖象可知-3根據二次函數圖象的對稱性得到x2+x3=6,則x1+x2+x3∈,6.1.B【解析】設冪函數的解析式為y=xα,由于冪函數的圖象過點(2,4),故4=2α,解得α=2.故冪函數的解析式為y=x2.故選B.2.B【解析】由ln m=ln(m-2n)-ln n,得ln =ln(m-2n),因此=m-2n>0,整理得22+-1=0,解得=,即=.經檢驗符合題意,所以=.故選B.3.C【解析】若f(x)=log5(ax-2)在[1,+∞)上單調遞增,則f(x)必然在x=1處有意義,所以a1-2>0,即a>2.若a>2,則當x≥1時,ax-2≥a-2>0,所以f(x)在[1,+∞)上有意義,再由a>1知y=ax-2在R上單調遞增,所以f(x)在[1,+∞)上單調遞增.故選C.4.A【解析】f(x)=ex--ln x2=因為當x<0時,y=ex,y=-,y=-2ln(-x)都為增函數,所以y=ex--2ln(-x)在(-∞,0)上單調遞增,故B,C錯誤;又因為f(-x)=e-x--ln x2≠-f(x),所以f(x)不是奇函數,即其圖象不關于原點對稱,故D錯誤.故選A.5.ABC【解析】對于A,B,由1-x>0,得x<1,則f(x)的定義域為(-∞,1),值域為R,A,B均正確;對于C,f(-1)+f(-4)=lg 2+lg 5=lg 10=1,C正確;對于D,因為f(x2)=lg(1-x2),令u=1-x2,則y=lg u,所以1-x2>0,解得-1因為外層函數y=lg u為增函數,內層函數u=1-x2在(-1,0)上單調遞增,在(0,1)上單調遞減,所以y=f(x2)的單調遞增區間為(-1,0),不是(0,1),D錯誤.故選ABC.6.B【解析】函數f(x)是偶函數,說明函數f(x)的圖象關于y軸對稱,f(x)=f(x+2)說明f(x)的周期是2.在同一平面直角坐標系中畫出函數y=f(x)的圖象與y=log5(x+1)的圖象,如圖所示,由圖可知兩個函數的圖象共有4個不同的交點,即g(x)=f(x)-log5(x+1)有4個零點.故選B.7.B【解析】若y=ax和y=logbx在(0,+∞)上單調遞增,y=xc在(0,+∞)上單調遞減,則有×=4個滿足題意的有序數對;若y=ax和y=xc在(0,+∞)上單調遞增,y=logbx在(0,+∞)上單調遞減,則有××=8個滿足題意的有序數對;若y=logbx和y=xc在(0,+∞)上單調遞增,y=ax在(0,+∞)上單調遞減,則有××=8個滿足題意的有序數對;若y=ax,y=logbx和y=xc在(0,+∞)上單調遞增,則有×=4個滿足題意的有序數對.綜上所述,共有4+8+8+4=24個滿足題意的有序數對.故選B.8.BCD【解析】對于A,顯然f(x)的定義域為R,2x>0,則0<<2,即函數f(x)的值域為(0,2),A錯誤;對于B,令h(x)=f(x+1)-1=-1=-1=,則h(-x)===-h(x),即函數y=f(x+1)-1是奇函數,因此函數f(x)的圖象關于點(1,1)成中心對稱圖形,B正確;對于C,由選項B知,f(-x+1)-1=-[f(x+1)-1],即f(1-x)+f(1+x)=2,兩邊求導得-f'(1-x)+f'(1+x)=0,即f'(1-x)=f'(1+x),所以函數f(x)的導函數f'(x)的圖象關于直線x=1對稱,C正確;對于D,由函數g(x)滿足y=g(x+1)-1為奇函數,得函數g(x)的圖象關于點(1,1)中心對稱,由選項B知,函數g(x)的圖象與函數f(x)的圖象有2 024個交點,且兩個圖象都關于點(1,1)對稱,因此(xi+yi)=xi+yi=1 012×2+1 012×2=4 048,D正確.故選BCD.9.f(x)=x-2(答案不唯一)【解析】因為函數f(x)=x-2的定義域為R,所以函數f(x)在區間(0,+∞)上的圖象是一條連續不斷的曲線.因為f(1)=,f(2)=,所以f(1)·f(2)>0,又f=0,所以f(x)在區間(1,2)內有零點,所以命題p為假命題,滿足題意.10.D【解析】廢氣中污染物含量y與過濾時間t的關系滿足y=y0e-at,令t=0,得廢氣中初始污染物含量為y=y0,又∵前5 h過濾掉了10%的污染物,∴(1-10%)y0=y0e-5a,則a=-=,∴當污染物過濾掉50%時,(1-50%)y0=y0e-at,則t=====≈33,33-5=28(h),∴還需要經過28 h才能使污染物過濾掉50%.故選D.11.ACD【解析】f(f(-2))=f(8)=-32,故A正確;畫出函數f(x)的圖象,如圖所示,觀察可知,0<λ<4,而f(λ)∈(0,4),故y=f(x)與y=f(λ)的圖象有3個交點,即函數g(x)有3個零點,故B錯誤;由對稱性知b+c=4,而a∈log3,0,故a+b+c∈4+log3,4,故C正確;b,c是方程x2-4x+λ=0的根,故bc=λ,令3-a-1=λ,則a=-log3(1+λ),故abc=-λlog3(1+λ),而λ,log3(1+λ)均為正數,且y=log3(1+λ)在(0,4)上單調遞增,∴y=-λlog3(1+λ)在(0,4)上單調遞減,故abc∈(-4log35,0),故D正確.故選ACD.12.BCD【解析】f(x)=故f(x)的圖象如圖所示,則x1+x2=-2×=-,且-log2(x3-1)=log2(x4-1)=m,0由-log2(x3-1)=log2(x4-1)=m,可得=x4-1,即(x3-1)(x4-1)=1,整理得到x3x4-x3-x4=0,故C正確.+=(x3+x4)2-2x3x4=(x3x4)2-2x3x4,由x3x4=x3+x4≥2可得x3x4≥4,但x3≠x4,故x3x4>4,故+>16-8=8,故A錯誤.故選BCD.13.6【解析】∵當x=2時,y=loga1+2=2,∴函數y=loga(x-1)+2(a>0,且a≠1)的圖象過定點T(2,2).∵定點T(2,2)在直線2mx+ny-4=0上,∴2m+n=2.∵m>0,n>0,∴>0,>0,+=+=+-2,+=+(2m+n)=8++≥4+×2=8,當且僅當n=2m=1時取等號,∴+=+-2≥8-2=6.故當且僅當n=2m=1時,+取得最小值,最小值為6.14.[-1,2)【解析】當x≤0時,f(x)=x2+2x,其在(-∞,-1)上單調遞減,在(-1,0)上單調遞增,且f'(x)=2x+2,則f'(0)=2;當0畫出f(x)的圖象,如圖,易知實數a的取值范圍是[-1,2).15.A【解析】由log4m<0,可得0若x+x-m≥0在x∈(-∞,1]上恒成立,則m≤x+x在x∈(-∞,1]上恒成立.因為y=x與y=x均為減函數,所以y=x+x也是減函數,所以當x=1時,y=x+x取得最小值,最小值為,則m≤1,故p是q的充分不必要條件.故選A.16.(-2,2)【解析】要符合題意,則需y=x2-4x+1,x≥0與y=x2+4x+1,x<0的圖象分別與y=kx的圖象各有兩個交點,即x2-(4+k)x+1=0有兩個不同的正根,且x2+(4-k)x+1=0有兩個不同的負根,所以且解得-2即k∈(-2,2). 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