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第09講利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)問題及方程的根(6類核心考點(diǎn)精講精練)1.5年真題考點(diǎn)分布5年考情考題示例考點(diǎn)分析關(guān)聯(lián)考點(diǎn)2024年新Ⅱ卷,第11題,6分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)利用導(dǎo)數(shù)研究具體函數(shù)單調(diào)性函數(shù)對稱性的應(yīng)用極值與最值的綜合應(yīng)用判斷零點(diǎn)所在的區(qū)間2023年新Ⅱ卷,第22題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(不含參)利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題根據(jù)極值點(diǎn)求參數(shù)2022年新I卷,第10題,5分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)求在曲線上一點(diǎn)處的切線方程(斜率)求已知函數(shù)的極值點(diǎn)2022年新I卷,第22題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(含參)2021年新Ⅱ卷,第21題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根求離散型隨機(jī)查量的均值均值的實(shí)際應(yīng)用2021年新Ⅱ卷,第22題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間2.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】本節(jié)內(nèi)容是新高考卷的必考內(nèi)容,設(shè)題穩(wěn)定,難度較大,分值為15-17分【備考策略】1能用導(dǎo)數(shù)證明函數(shù)的單調(diào)性2能結(jié)合零點(diǎn)的定義及零點(diǎn)存在性定理解決零點(diǎn)問題3能結(jié)合方程的根的定義用導(dǎo)數(shù)解決方程的根的問題【命題預(yù)測】導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容,也是高考壓軸題之一近幾年高考命題的趨勢,是穩(wěn)中求變、變中求新、新中求活,縱觀近幾年的高考題,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用題考查多個核心素養(yǎng)以及綜合應(yīng)用能力,有一定的難度,一般放在解答題的最后位置,對數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理等多個數(shù)學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)都有較深入的考查,需綜合復(fù)習(xí)知識講解利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)零點(diǎn)的方法(1)通過最值(極值)判斷零點(diǎn)個數(shù)的方法借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值后,通過極值的正負(fù),函數(shù)單調(diào)性判斷函數(shù)圖象走勢,從而判斷零點(diǎn)個數(shù)或者通過零點(diǎn)個數(shù)求參數(shù)范圍.(2)數(shù)形結(jié)合法求解零點(diǎn)對于方程解的個數(shù)(或函數(shù)零點(diǎn)個數(shù))問題,可利用函數(shù)的值域或最值,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,畫出草圖數(shù)形結(jié)合確定其中參數(shù)的范圍.(3)構(gòu)造函數(shù)法研究函數(shù)零點(diǎn)①根據(jù)條件構(gòu)造某個函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值點(diǎn),根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的個數(shù)尋找函數(shù)在給定區(qū)間的極值以及區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值與0的關(guān)系,從而求解.②解決此類問題的關(guān)鍵是將函數(shù)零點(diǎn)、方程的根、曲線交點(diǎn)相互轉(zhuǎn)化,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)轉(zhuǎn)化與化歸的思想方法.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)方程的根的方法(1)通過最值(極值)判斷零點(diǎn)個數(shù)(方程的根)的方法借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值后,通過極值的正負(fù),函數(shù)單調(diào)性判斷函數(shù)圖象走勢,從而判斷零點(diǎn)個數(shù)(方程的根)或者通過零點(diǎn)個數(shù)(方程的根)求參數(shù)范圍.(2)數(shù)形結(jié)合法求解零點(diǎn)(方程的根)對于方程解的個數(shù)(或函數(shù)零點(diǎn)個數(shù))問題,可利用函數(shù)的值域或最值,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,畫出草圖數(shù)形結(jié)合確定其中參數(shù)的范圍.(3)構(gòu)造函數(shù)法研究函數(shù)零點(diǎn)(方程的根)①根據(jù)條件構(gòu)造某個函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值點(diǎn),根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的個數(shù)(方程的根)尋找函數(shù)在給定區(qū)間的極值以及區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值與0的關(guān)系,從而求解.②解決此類問題的關(guān)鍵是將函數(shù)零點(diǎn)、方程的根、曲線交點(diǎn)相互轉(zhuǎn)化,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)轉(zhuǎn)化與化歸的思想方法.考點(diǎn)一、求函數(shù)零點(diǎn)及其個數(shù)1.(2024·湖北武漢·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的最大值;(2)討論函數(shù)在區(qū)間上零點(diǎn)的個數(shù).2.(2024·湖南長沙·三模)已知函數(shù).(1)求的最小值;(2)設(shè)函數(shù),討論零點(diǎn)的個數(shù).3.(2024·河北保定·二模)已知函數(shù).(1)若,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若,試討論的零點(diǎn)個數(shù).1.(2024·山東·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線在軸上的截距;(2)探究的零點(diǎn)個數(shù).2.(2024·浙江·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)當(dāng)時,判斷的零點(diǎn)個數(shù).3.(2024·河南·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)求的極大值;(2)若,求在區(qū)間上的零點(diǎn)個數(shù).考點(diǎn)二、由函數(shù)零點(diǎn)及個數(shù)求參數(shù)值1.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的最大值;(2)若恰有一個零點(diǎn),求a的取值范圍.2.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù)(1)當(dāng)時,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若在區(qū)間各恰有一個零點(diǎn),求a的取值范圍.3.(2024·湖南邵陽·三模)已知函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間;(2)若函數(shù)有且僅有三個零點(diǎn),求的取值范圍.4.(2024·廣東茂名·一模)設(shè)函數(shù),.(1)當(dāng)時,在上恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;(2)若在上存在零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.1.(2024·廣東汕頭·三模)已知函數(shù).(1)若曲線在處的切線與軸垂直,求的極值.(2)若在只有一個零點(diǎn),求.2.(2024·福建泉州·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)若是函數(shù)的極值點(diǎn),求的值,并求其單調(diào)區(qū)間;(2)若函數(shù)在上僅有2個零點(diǎn),求的取值范圍.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為.(1)求函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程;(2)若函數(shù)有兩個零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.4.(2024·安徽·三模)已知函數(shù).(1)求證:至多只有一個零點(diǎn);(2)當(dāng)時,分別為的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn),若成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.考點(diǎn)三、求方程根的個數(shù)1.(2024·浙江溫州·一模)已知().(1)求導(dǎo)函數(shù)的最值;(2)試討論關(guān)于的方程()的根的個數(shù),并說明理由.1.(2024·山西·模擬預(yù)測)已知函數(shù),且與軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn).(1)求實(shí)數(shù)的值及的最大值;(2)證明:當(dāng)時,;(3)判斷關(guān)于的方程實(shí)數(shù)根的個數(shù),并證明.2.(2024·河南信陽·一模)已知函數(shù).(1)若,求證:;(2)討論關(guān)于x的方程在上的根的情況.考點(diǎn)四、由方程根的個數(shù)求參數(shù)范圍1.(2024·貴州貴陽·二模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時.求在處的切線方程;(2)若方程存兩個不等的實(shí)數(shù)根,求的取值范圍.2.(2024·山東煙臺·三模)已知函數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)當(dāng)時,若方程有三個不等的實(shí)根,求實(shí)數(shù)的取值范圍.1.(2023·廣東梅州·三模)已知函數(shù),,為函數(shù)的導(dǎo)函數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)若方程在上有實(shí)根,求的取值范圍.2.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程為.(1)求的值;(2)若有兩個不同的實(shí)數(shù)根,求實(shí)數(shù)的取值范圍.考點(diǎn)五、圖象交點(diǎn)問題1.(2021·全國·高考真題)已知且,函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)若曲線與直線有且僅有兩個交點(diǎn),求a的取值范圍.2.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù)和有相同的最小值.(1)求a;(2)證明:存在直線,其與兩條曲線和共有三個不同的交點(diǎn),并且從左到右的三個交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列.1.(2024·江蘇·模擬預(yù)測)已知函數(shù)在處的切線經(jīng)過原點(diǎn).(1)判斷函數(shù)的單調(diào)性;(2)求證:函數(shù)的圖象與直線有且只有一個交點(diǎn).2.(2024·陜西西安·二模)設(shè)函數(shù).(1)當(dāng)時,討論的單調(diào)性;(2)若時,函數(shù)的圖像與的圖像僅只有一個公共點(diǎn),求的取值范圍.3.(2024·云南昆明·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)證明:若曲線與直線有且僅有兩個交點(diǎn),求的取值范圍.考點(diǎn)六、零點(diǎn)、方程的根、圖象交點(diǎn)小題綜合1.(2023·全國·高考真題)函數(shù)存在3個零點(diǎn),則的取值范圍是(
)A. B. C. D.2.(2024·全國·高考真題)(多選)設(shè)函數(shù),則(
)A.當(dāng)時,有三個零點(diǎn)B.當(dāng)時,是的極大值點(diǎn)C.存在a,b,使得為曲線的對稱軸D.存在a,使得點(diǎn)為曲線的對稱中心3.(2022·全國·高考真題)(多選)已知函數(shù),則(
)A.有兩個極值點(diǎn) B.有三個零點(diǎn)C.點(diǎn)是曲線的對稱中心 D.直線是曲線的切線4.(2021·北京·高考真題)已知函數(shù),給出下列四個結(jié)論:①若,恰有2個零點(diǎn);②存在負(fù)數(shù),使得恰有1個零點(diǎn);③存在負(fù)數(shù),使得恰有3個零點(diǎn);④存在正數(shù),使得恰有3個零點(diǎn).其中所有正確結(jié)論的序號是.1.(2024·四川綿陽·模擬預(yù)測)函數(shù)恰好有一零點(diǎn),且,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.2.(2024·陜西銅川·模擬預(yù)測)已知,若函數(shù)有4個零點(diǎn),則的取值范圍是(
)A. B. C. D.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)(多選)已知函數(shù),,則(
)A.若有極值點(diǎn),則B.當(dāng)時,有一個零點(diǎn)C.D.當(dāng)時,曲線上斜率為2的切線是直線4.(2024·安徽·模擬預(yù)測)若關(guān)于的方程有解,則實(shí)數(shù)m的最大值為.5.(2024·天津北辰·三模)若函數(shù)有四個零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為.一、單選題1.(2023·陜西西安·模擬預(yù)測)方程有兩個不等的實(shí)數(shù)解,則的取值范圍為(
)A. B. C. D.2.(2024·四川涼山·二模)若,,則函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù)為(
)A.0 B.1 C.2 D.3二、多選題3.(2024·四川成都·模擬預(yù)測)已知函數(shù),則(
)A.有兩個極值點(diǎn)B.有一個零點(diǎn)C.點(diǎn)是曲線的對稱中心D.直線是曲線的切線4.(2024·遼寧·模擬預(yù)測)已知函數(shù),則下列說法正確的是(
)A.的極值點(diǎn)為B.的極值點(diǎn)為1C.直線是曲線的一條切線D.有兩個零點(diǎn)三、填空題5.(2024·全國·模擬預(yù)測)方程有兩個不相等的實(shí)數(shù)根,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.6.(2024·山西·三模)已知函數(shù),若函數(shù)恰有一個零點(diǎn),則的取值范圍是.7.(23-24高三上·四川內(nèi)江·期末)已知函數(shù),若函數(shù)的圖象與曲線有三個交點(diǎn),則的取值范圍是.四、解答題8.(2023·廣西河池·模擬預(yù)測)已知函數(shù)(1)當(dāng)時,求函數(shù)在處的切線方程;(2)若函數(shù)與直線在上有兩個不同的交點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.9.(23-24高三上·北京大興·階段練習(xí))已知,(1)求的極值;(2)若函數(shù)存在兩個零點(diǎn),求的取值范圍.10.(2024·湖南邵陽·三模)已知函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間;(2)若函數(shù)有且僅有三個零點(diǎn),求的取值范圍.一、單選題1.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知過點(diǎn)的直線與函數(shù)的圖象有三個交點(diǎn),則該直線的斜率的取值范圍為(
)A. B. C. D.2.(2024·貴州貴陽·一模)已知函數(shù),若方程存在三個不相等的實(shí)根,則實(shí)數(shù)的取值范圍是(
)A. B. C. D.二、填空題3.(2024·重慶·模擬預(yù)測)若函數(shù)的圖象與函數(shù)的圖象有三個不同的公共點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為.4.(2024·湖北黃岡·二模)已知函數(shù)與函數(shù)的圖象有且僅有兩個不同的交點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為.5.(2024·福建泉州·一模)已知函數(shù)有且只有兩個零點(diǎn),則a的范圍.三、解答題6.(2024·廣東深圳·模擬預(yù)測)已知在時取得極大值.(1)討論在上的單調(diào)性;(2)令,試判斷在上零點(diǎn)的個數(shù).7.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù),,.(1)若的最小值為0,求的值;(2)當(dāng)時,證明:方程在上有解.8.(2024·廣東梅州·二模)已知函數(shù),,().(1)證明:當(dāng)時,;(2)討論函數(shù)在上的零點(diǎn)個數(shù).1.2.3.4.9.(2024·廣西南寧·二模)已知函數(shù)(1)若在定義域內(nèi)單調(diào)遞增,求的取值范圍,(2)若函數(shù)恰有兩個零點(diǎn),求的取值范圍,10.(2024·廣西賀州·一模)已知函數(shù).(1)若,討論的單調(diào)性;(2)若關(guān)于x的方程有且只有一個解,求a的取值范圍.1.(2022·浙江·高考真題)設(shè)函數(shù).(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)已知,曲線上不同的三點(diǎn)處的切線都經(jīng)過點(diǎn).證明:(?。┤簦瑒t;(ⅱ)若,則.(注:是自然對數(shù)的底數(shù))2.(2021·全國·高考真題)已知函數(shù).(1)討論的單調(diào)性;(2)從下面兩個條件中選一個,證明:只有一個零點(diǎn)①;②.3.(2021·浙江·高考真題)設(shè)a,b為實(shí)數(shù),且,函數(shù)(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)若對任意,函數(shù)有兩個不同的零點(diǎn),求a的取值范圍;(3)當(dāng)時,證明:對任意,函數(shù)有兩個不同的零點(diǎn),滿足.(注:是自然對數(shù)的底數(shù))4.(2020·全國·高考真題)設(shè)函數(shù),曲線在點(diǎn)(,f())處的切線與y軸垂直.(1)求b.(2)若有一個絕對值不大于1的零點(diǎn),證明:所有零點(diǎn)的絕對值都不大于1.5.(2020·全國·高考真題)已知函數(shù).(1)討論的單調(diào)性;(2)若有三個零點(diǎn),求的取值范圍.6.(2020·全國·高考真題)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,討論的單調(diào)性;(2)若有兩個零點(diǎn),求的取值范圍.7.(2019·全國·高考真題)已知函數(shù).證明:(1)存在唯一的極值點(diǎn);(2)有且僅有兩個實(shí)根,且兩個實(shí)根互為倒數(shù).8.(2019·全國·高考真題)已知函數(shù)f(x)=2sinx-xcosx-x,f′(x)為f(x)的導(dǎo)數(shù).(1)證明:f′(x)在區(qū)間(0,π)存在唯一零點(diǎn);(2)若x∈[0,π]時,f(x)≥ax,求a的取值范圍.9.(2019·全國·高考真題)已知函數(shù),為的導(dǎo)數(shù).證明:(1)在區(qū)間存在唯一極大值點(diǎn);(2)有且僅有2個零點(diǎn).10.(2018·江蘇·高考真題)若函數(shù)在內(nèi)有且只有一個零點(diǎn),則在上的最大值與最小值的和為第09講利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)問題及方程的根(6類核心考點(diǎn)精講精練)1.5年真題考點(diǎn)分布5年考情考題示例考點(diǎn)分析關(guān)聯(lián)考點(diǎn)2024年新Ⅱ卷,第11題,6分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)利用導(dǎo)數(shù)研究具體函數(shù)單調(diào)性函數(shù)對稱性的應(yīng)用極值與最值的綜合應(yīng)用判斷零點(diǎn)所在的區(qū)間2023年新Ⅱ卷,第22題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(不含參)利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題根據(jù)極值點(diǎn)求參數(shù)2022年新I卷,第10題,5分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)求在曲線上一點(diǎn)處的切線方程(斜率)求已知函數(shù)的極值點(diǎn)2022年新I卷,第22題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(含參)2021年新Ⅱ卷,第21題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根求離散型隨機(jī)查量的均值均值的實(shí)際應(yīng)用2021年新Ⅱ卷,第22題,12分利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間2.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】本節(jié)內(nèi)容是新高考卷的必考內(nèi)容,設(shè)題穩(wěn)定,難度較大,分值為15-17分【備考策略】1能用導(dǎo)數(shù)證明函數(shù)的單調(diào)性2能結(jié)合零點(diǎn)的定義及零點(diǎn)存在性定理解決零點(diǎn)問題3能結(jié)合方程的根的定義用導(dǎo)數(shù)解決方程的根的問題【命題預(yù)測】導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容,也是高考壓軸題之一近幾年高考命題的趨勢,是穩(wěn)中求變、變中求新、新中求活,縱觀近幾年的高考題,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用題考查多個核心素養(yǎng)以及綜合應(yīng)用能力,有一定的難度,一般放在解答題的最后位置,對數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理等多個數(shù)學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)都有較深入的考查,需綜合復(fù)習(xí)知識講解利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)零點(diǎn)的方法(1)通過最值(極值)判斷零點(diǎn)個數(shù)的方法借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值后,通過極值的正負(fù),函數(shù)單調(diào)性判斷函數(shù)圖象走勢,從而判斷零點(diǎn)個數(shù)或者通過零點(diǎn)個數(shù)求參數(shù)范圍.(2)數(shù)形結(jié)合法求解零點(diǎn)對于方程解的個數(shù)(或函數(shù)零點(diǎn)個數(shù))問題,可利用函數(shù)的值域或最值,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,畫出草圖數(shù)形結(jié)合確定其中參數(shù)的范圍.(3)構(gòu)造函數(shù)法研究函數(shù)零點(diǎn)①根據(jù)條件構(gòu)造某個函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值點(diǎn),根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的個數(shù)尋找函數(shù)在給定區(qū)間的極值以及區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值與0的關(guān)系,從而求解.②解決此類問題的關(guān)鍵是將函數(shù)零點(diǎn)、方程的根、曲線交點(diǎn)相互轉(zhuǎn)化,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)轉(zhuǎn)化與化歸的思想方法.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)方程的根的方法(1)通過最值(極值)判斷零點(diǎn)個數(shù)(方程的根)的方法借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值后,通過極值的正負(fù),函數(shù)單調(diào)性判斷函數(shù)圖象走勢,從而判斷零點(diǎn)個數(shù)(方程的根)或者通過零點(diǎn)個數(shù)(方程的根)求參數(shù)范圍.(2)數(shù)形結(jié)合法求解零點(diǎn)(方程的根)對于方程解的個數(shù)(或函數(shù)零點(diǎn)個數(shù))問題,可利用函數(shù)的值域或最值,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,畫出草圖數(shù)形結(jié)合確定其中參數(shù)的范圍.(3)構(gòu)造函數(shù)法研究函數(shù)零點(diǎn)(方程的根)①根據(jù)條件構(gòu)造某個函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值點(diǎn),根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的個數(shù)(方程的根)尋找函數(shù)在給定區(qū)間的極值以及區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值與0的關(guān)系,從而求解.②解決此類問題的關(guān)鍵是將函數(shù)零點(diǎn)、方程的根、曲線交點(diǎn)相互轉(zhuǎn)化,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)轉(zhuǎn)化與化歸的思想方法.考點(diǎn)一、求函數(shù)零點(diǎn)及其個數(shù)1.(2024·湖北武漢·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的最大值;(2)討論函數(shù)在區(qū)間上零點(diǎn)的個數(shù).【答案】(1)(2)答案見解析【分析】(1)求函數(shù)的定義域及導(dǎo)函數(shù),求時方程的解,分區(qū)間確定函數(shù)的單調(diào)性,單調(diào)性求最值;(2)函數(shù)的零點(diǎn),即方程的解,設(shè),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì),討論,結(jié)合圖象確定函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù).【詳解】(1)的定義域是,,,當(dāng)時,,得.當(dāng)時,,函數(shù)單調(diào)遞增,當(dāng)時,,函數(shù)單調(diào)遞減當(dāng)時,函數(shù)取最大值,最大值為;(2)由,得,令,則,由得,由,得,在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,又,,,作函數(shù)的圖象如下:綜上:當(dāng)或時,在上有一個零點(diǎn),當(dāng)時,在上有2個零點(diǎn),當(dāng)或時,在上沒有零點(diǎn).2.(2024·湖南長沙·三模)已知函數(shù).(1)求的最小值;(2)設(shè)函數(shù),討論零點(diǎn)的個數(shù).【答案】(1)最小值(2)答案見解析【分析】(1)先利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,進(jìn)而可求出函數(shù)的最小值;(2)令,得,令,則與有相同的零點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的極值點(diǎn),再分類討論即可得出結(jié)論.【詳解】(1)的定義域?yàn)?,則當(dāng)時,;當(dāng)時,,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,因此的最小值為;(2),且,令,得,令,則與有相同的零點(diǎn),且,令,則,因?yàn)楫?dāng)時,則,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,又,所以,使,且當(dāng)時,,即;當(dāng)時,,即,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,因此的最小值為,由,得,即,令,則在區(qū)間上單調(diào)遞增,因?yàn)?,所以,則,所以,從而,即所以的最小值,所以當(dāng)時,沒有零點(diǎn);當(dāng)時,有一個零點(diǎn);當(dāng)時,因?yàn)?,?dāng)趨近于0時,趨近于;當(dāng)趨近于時,趨近于,所以有兩個零點(diǎn).綜上,當(dāng)時,的零點(diǎn)個數(shù)為0;當(dāng)時,的零點(diǎn)個數(shù)為1;當(dāng)時,的零點(diǎn)個數(shù)為2.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)零點(diǎn)問題的方法:(1)直接法:先對函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的方法求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間與極值,根據(jù)函數(shù)的基本性質(zhì)作出圖象,然后將問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象與軸的交點(diǎn)問題,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化與化歸思想、數(shù)形結(jié)合思想和分類討論思想的應(yīng)用;(2)構(gòu)造新函數(shù)法:將問題轉(zhuǎn)化為研究兩函數(shù)圖象的交點(diǎn)問題;(3)參變量分離法:由分離變量得出,將問題等價(jià)轉(zhuǎn)化為直線與函數(shù)的圖象的交點(diǎn)問題.3.(2024·河北保定·二模)已知函數(shù).(1)若,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若,試討論的零點(diǎn)個數(shù).【答案】(1)(2)答案見解析【分析】(1)求得的導(dǎo)數(shù),可得切線斜率和切點(diǎn),從而求得切線方程;(2)由為奇函數(shù),將問題轉(zhuǎn)化為討論在上的零點(diǎn),求得導(dǎo)數(shù),討論,,和,求得的單調(diào)性、極值和最值,結(jié)合零點(diǎn)存在定理,即可得到零點(diǎn)個數(shù).【詳解】(1)當(dāng)時,,.,.故曲線在點(diǎn)處的切線方程為.(2)因?yàn)?,所以為奇函?shù).又因?yàn)?,所以只需要討論在上的零點(diǎn).,.令函數(shù),①當(dāng),即時,分段討論:當(dāng)時,.當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞減,即在上單調(diào)遞減因?yàn)?,,所以存在,使?當(dāng)時,,當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.因?yàn)?,,所以在上?個零點(diǎn),在上有3個零點(diǎn).②當(dāng),即時,,在上單調(diào)遞減,所以在上沒有零點(diǎn),在上有1個零點(diǎn).③當(dāng),即時,分段討論:當(dāng)時,.當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增,即在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,,所以存在,使?當(dāng)時,,當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,,所以在上沒有零點(diǎn),在上有1個零點(diǎn).④當(dāng),即時,分段討論:當(dāng)時,.當(dāng)時,令函數(shù),.所以在上單調(diào)遞增,即在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,,所以存在,使?所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,即在在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,,所以存在,使?當(dāng)時,,當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.因?yàn)椋?,所以在上沒有零點(diǎn),在上有1個零點(diǎn).綜上,當(dāng)時,在上有3個零點(diǎn);當(dāng)時,在上有1個零點(diǎn).【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)零點(diǎn)問題的方法:(1)直接法:先對函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的方法求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間與極值,根據(jù)函數(shù)的基本性質(zhì)作出圖象,然后將問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象與軸的交點(diǎn)問題,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化與化歸思想、數(shù)形結(jié)合思想和分類討論思想的應(yīng)用;(2)構(gòu)造新函數(shù)法:將問題轉(zhuǎn)化為研究兩函數(shù)圖象的交點(diǎn)問題;(3)參變量分離法:由分離變量得出,將問題等價(jià)轉(zhuǎn)化為直線與函數(shù)的圖象的交點(diǎn)問題.1.(2024·山東·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線在軸上的截距;(2)探究的零點(diǎn)個數(shù).【答案】(1)(2)有兩個零點(diǎn)【分析】(1)求得,得到,,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義,求得切線方程,進(jìn)而求得其在軸上的截距;(2)得到在上遞增,結(jié)合,得到,使得,進(jìn)而求得單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)的存在性定理,即可求解.【詳解】(1)解析:由函數(shù),可得,所以,又,所以的方程為,即,令,可得,所以直線在軸上的截距為.(2)解:因?yàn)楹驮谏暇鶈握{(diào)遞增,所以在上單調(diào)遞增,又因?yàn)?,所以,使得,所以,?dāng)時,,在單調(diào)遞減;當(dāng)時,,在單調(diào)遞增,又因?yàn)?,所以有兩個零點(diǎn).【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:已知函數(shù)零點(diǎn)(方程根)的個數(shù),求參數(shù)的取值范圍問題的三種常用方法:1、直接法,直接根據(jù)題設(shè)條件構(gòu)建關(guān)于參數(shù)的不等式(組),再通過解不等式(組)確定參數(shù)的取值范圍2、分離參數(shù)法,先分離參數(shù),將問題轉(zhuǎn)化成求函數(shù)值域問題加以解決;3、數(shù)形結(jié)合法,先對解析式變形,在同一平面直角坐標(biāo)系中作出函數(shù)的圖象,然后數(shù)形結(jié)合求解.結(jié)論拓展:與和相關(guān)的常見同構(gòu)模型①,構(gòu)造函數(shù)或;②,構(gòu)造函數(shù)或;③,構(gòu)造函數(shù)或.2.(2024·浙江·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)當(dāng)時,判斷的零點(diǎn)個數(shù).【答案】(1)減區(qū)間為,增區(qū)間為;(2)2個.【分析】(1)求導(dǎo),當(dāng)時,利用指數(shù)函數(shù)性質(zhì)和余弦函數(shù)有界性可判斷導(dǎo)數(shù)符號,當(dāng)時,利用二次導(dǎo)數(shù)判斷導(dǎo)函數(shù)單調(diào)性,然后可得導(dǎo)函數(shù)符號;(2)當(dāng)時,利用二次導(dǎo)數(shù)判斷的單調(diào)性,當(dāng)時,利用指數(shù)函數(shù)性質(zhì)和正弦函數(shù)有界性可判斷函數(shù)值符號,當(dāng)時,記,利用導(dǎo)數(shù)研究其圖象,根據(jù)與的圖象交點(diǎn)個數(shù)判斷即可.【詳解】(1)當(dāng)時,,所以,當(dāng)時,,所以,則,所以,在上單調(diào)遞減.當(dāng)時,記,則,因?yàn)?,所以,在單調(diào)遞增,所以,即,所以在上單調(diào)遞增.綜上,的減區(qū)間為,增區(qū)間為.(2)當(dāng)時,,則,
記,則,當(dāng)時,,所以,在單調(diào)遞增,所以,在上單調(diào)遞增,所以,在上無零點(diǎn).當(dāng)時,因?yàn)?,所以,此時無零點(diǎn).當(dāng)時,記,則,因?yàn)楫?dāng)趨近于0時,趨近于0,所以的變化越來越慢,圖象下凹,當(dāng)時,,當(dāng)時,,作出函數(shù)和的圖象如圖,由圖可知,當(dāng)時,兩個函數(shù)圖象有一個交點(diǎn),即有一個零點(diǎn).易知是的一個零點(diǎn).綜上,函數(shù)共有2個零點(diǎn).3.(2024·河南·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)求的極大值;(2)若,求在區(qū)間上的零點(diǎn)個數(shù).【答案】(1)答案見解析(2)2025個零點(diǎn)【分析】(1)求導(dǎo),分析函數(shù)的單調(diào)性,分情況討論,求函數(shù)的極大值.(2)先分析方程在上解得個數(shù),再分析在上解的個數(shù),進(jìn)一步考慮方程在上解的個數(shù),可得問題答案.【詳解】(1)由題易得,函數(shù)的定義域?yàn)椋?,所以,?dāng)時,隨的變化情況如下表:0200極小值極大值由上表可知,的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.所以的極大值為.當(dāng)時,隨的變化情況如下表:0200極大值極小值由上表可知,的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.所以的極大值為.綜上所述,當(dāng)時,的極大值為;當(dāng)時,的極大值為0.(2)方法一:當(dāng)時,,所以函數(shù).由,得.所以要求在區(qū)間上的零點(diǎn)的個數(shù),只需求的圖象與的圖象在區(qū)間上的交點(diǎn)個數(shù)即可.由(1)知,當(dāng)時,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減.又在區(qū)間上單調(diào)遞增,且,所以與的圖象在區(qū)間上只有一個交點(diǎn),所以在區(qū)間上有且只有1個零點(diǎn).因?yàn)楫?dāng)時,,在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以在區(qū)間上有極大值,即當(dāng)時,恒有.又當(dāng)時,的值域?yàn)?,且其最小正周期為,現(xiàn)考查在其一個周期上的情況,在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,且,,所以與的圖象在區(qū)間上只有一個交點(diǎn),即在區(qū)間上有且只有1個零點(diǎn).因?yàn)樵趨^(qū)間上,,所以與的圖象在區(qū)間上無交點(diǎn),即在區(qū)間上無零點(diǎn).在區(qū)間上,單調(diào)遞減,單調(diào)遞增,且,所以與的圖象在區(qū)間上只有一個交點(diǎn),即在區(qū)間上有且只有1個零點(diǎn).所以在一個周期上有且只有2個零點(diǎn).同理可知,在區(qū)間上,且單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,且,,所以與的圖象在區(qū)間和上各有一個交點(diǎn),即在上的每一個區(qū)間上都有且只有2個零點(diǎn).所以在上共有個零點(diǎn).綜上可知,在區(qū)間上共有個零點(diǎn).方法二:當(dāng)時,,所以函數(shù).當(dāng)時,,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減.又,所以存在唯一零點(diǎn),使得.所以在區(qū)間上有且僅有一個零點(diǎn).當(dāng)時,,所以.所以在上無零點(diǎn).當(dāng)時,,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增.又,所以存在唯一零點(diǎn).當(dāng)時,,設(shè),則所以在上單調(diào)遞增.又,所以存在,使得.即當(dāng)時,單調(diào)遞減;當(dāng)時,單調(diào)遞增.又,所以在區(qū)間上有且僅有一個零點(diǎn)所以在區(qū)間上有且僅有一個零點(diǎn).當(dāng)時,,設(shè),則所以在上單調(diào)遞增.又,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減:又,所以存在唯一,使得.所以在區(qū)間上有且僅有一個零點(diǎn).所以在區(qū)間上有兩個零點(diǎn).所以在上共有個零點(diǎn).綜上所述,在區(qū)間上共有個零點(diǎn).【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:導(dǎo)函數(shù)求解函數(shù)零點(diǎn)個數(shù)問題,要利用導(dǎo)函數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)而求出函數(shù)的極值情況,結(jié)合特殊點(diǎn)的函數(shù)值的正負(fù),零點(diǎn)存在性定理進(jìn)行求解.考點(diǎn)二、由函數(shù)零點(diǎn)及個數(shù)求參數(shù)值1.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的最大值;(2)若恰有一個零點(diǎn),求a的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)由導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)性,即可得解;(2)求導(dǎo)得,按照、及結(jié)合導(dǎo)數(shù)討論函數(shù)的單調(diào)性,求得函數(shù)的極值,即可得解.【詳解】(1)當(dāng)時,,則,當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減;所以;(2),則,當(dāng)時,,所以當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減;所以,此時函數(shù)無零點(diǎn),不合題意;當(dāng)時,,在上,,單調(diào)遞增;在上,,單調(diào)遞減;又,由(1)得,即,所以,當(dāng)時,,則存在,使得,所以僅在有唯一零點(diǎn),符合題意;當(dāng)時,,所以單調(diào)遞增,又,所以有唯一零點(diǎn),符合題意;當(dāng)時,,在上,,單調(diào)遞增;在上,,單調(diào)遞減;此時,由(1)得當(dāng)時,,,所以,此時存在,使得,所以在有一個零點(diǎn),在無零點(diǎn),所以有唯一零點(diǎn),符合題意;綜上,a的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:解決本題的關(guān)鍵是利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值與單調(diào)性,把函數(shù)零點(diǎn)問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性與極值的問題.2.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù)(1)當(dāng)時,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若在區(qū)間各恰有一個零點(diǎn),求a的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)先算出切點(diǎn),再求導(dǎo)算出斜率即可(2)求導(dǎo),對分類討論,對分兩部分研究【詳解】(1)的定義域?yàn)楫?dāng)時,,所以切點(diǎn)為,所以切線斜率為2所以曲線在點(diǎn)處的切線方程為(2)設(shè)若,當(dāng),即所以在上單調(diào)遞增,故在上沒有零點(diǎn),不合題意若,當(dāng),則所以在上單調(diào)遞增所以,即所以在上單調(diào)遞增,故在上沒有零點(diǎn),不合題意若(1)當(dāng),則,所以在上單調(diào)遞增所以存在,使得,即當(dāng)單調(diào)遞減當(dāng)單調(diào)遞增所以當(dāng),令則所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,又,,所以在上有唯一零點(diǎn)又沒有零點(diǎn),即在上有唯一零點(diǎn)(2)當(dāng)設(shè)所以在單調(diào)遞增所以存在,使得當(dāng)單調(diào)遞減當(dāng)單調(diào)遞增,又所以存在,使得,即當(dāng)單調(diào)遞增,當(dāng)單調(diào)遞減,當(dāng),,又,而,所以當(dāng)所以在上有唯一零點(diǎn),上無零點(diǎn)即在上有唯一零點(diǎn)所以,符合題意所以若在區(qū)間各恰有一個零點(diǎn),求的取值范圍為【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是對的范圍進(jìn)行合理分類,否定和肯定并用,否定只需要說明一邊不滿足即可,肯定要兩方面都說明.3.(2024·湖南邵陽·三模)已知函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間;(2)若函數(shù)有且僅有三個零點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)利用求導(dǎo),導(dǎo)數(shù)值大于0來求單調(diào)遞增區(qū)間即可;(2)利用函數(shù)的單調(diào)性和取值情況,分析可得的取值范圍.【詳解】(1)由,得,令,得,解得.所以的單調(diào)遞增區(qū)間為(2)令,解得或.當(dāng)變化時,,的變化情況如下表所示:0200單調(diào)遞減1單調(diào)遞增單調(diào)遞減由函數(shù)有且僅有三個零點(diǎn),得方程有且僅有三個不等的實(shí)數(shù)根,所以函數(shù)的圖象與直線有且僅有三個交點(diǎn).顯然,當(dāng)時,;當(dāng)時,.所以由上表可知,的極小值為,的極大值為,故.4.(2024·廣東茂名·一模)設(shè)函數(shù),.(1)當(dāng)時,在上恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;(2)若在上存在零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)構(gòu)建函數(shù),通過導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性,進(jìn)而求解實(shí)數(shù)的取值范圍;(2)分離參數(shù),令,,利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)在指定區(qū)間的最值,即得解.【詳解】(1)當(dāng)時,,所以不等式轉(zhuǎn)化為,在上恒成立.令,所以.當(dāng)時,恒成立.若,則在上恒成立,在上單調(diào)遞增,故,符合題意;若,令函數(shù),則在上恒成立,所以在上單調(diào)遞增,因?yàn)?,且?dāng)時,.所以,,故當(dāng)時,,單調(diào)遞減,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,則,不符合題意.綜上所述,實(shí)數(shù)的取值范圍為;(2)因?yàn)?,,令,即,所?令,,則.令,得.所以當(dāng)時,,單調(diào)遞減;當(dāng),時,單調(diào)遞增.所以當(dāng)時,取得極小值,即當(dāng)時,取得極小值.又因?yàn)?,,所?所以.當(dāng)取得極大值,即當(dāng)時,取得極大值.又因?yàn)?,,所?所以,所以當(dāng),.所以.又因?yàn)椋詴r,在上存在零點(diǎn),所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:本題可從以下方面解題(1)構(gòu)建函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,通過函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍;(2)分離參數(shù),將零點(diǎn)問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的交點(diǎn)問題,并利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)而求函數(shù)的最值.(3)本題計(jì)算量較大,注意導(dǎo)數(shù)求解過程中的容易出現(xiàn)的問題,以及單調(diào)性的分析要注意取值范圍.1.(2024·廣東汕頭·三模)已知函數(shù).(1)若曲線在處的切線與軸垂直,求的極值.(2)若在只有一個零點(diǎn),求.【答案】(1)極小值,無極大值;(2).【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),結(jié)合幾何意義求出,再分析單調(diào)性求出極值.(2)由函數(shù)零點(diǎn)的意義,等價(jià)變形得在只有一解,轉(zhuǎn)化為直線與函數(shù)圖象只有一個交點(diǎn)求解.【詳解】(1)函數(shù)的定義域?yàn)镽,求導(dǎo)得,,依題意,,則,,當(dāng)時,,當(dāng)時,,因此函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以函數(shù)在處取得極小值,無極大值.(2)函數(shù)在只有一個零點(diǎn),等價(jià)于在只有一個零點(diǎn),設(shè),則函數(shù)在只有一個零點(diǎn),當(dāng)且僅當(dāng)在只有一解,即在只有一解,于是曲線與直線只有一個公共點(diǎn),令,求導(dǎo)得,當(dāng)時,,當(dāng)時,,因此函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,函數(shù)在取得極小值同時也是最小值,當(dāng)時,;當(dāng)時,,畫山大致的圖象,如圖,在只有一個零點(diǎn)時,,所以在只有一個零點(diǎn)吋,.2.(2024·福建泉州·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)若是函數(shù)的極值點(diǎn),求的值,并求其單調(diào)區(qū)間;(2)若函數(shù)在上僅有2個零點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1);的增區(qū)間是和,減區(qū)間是;(2)【分析】(1)首先根據(jù),求的值,根據(jù)導(dǎo)數(shù)和函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系,即可求解函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)首先參變分離為,再構(gòu)造函數(shù),,并判斷函數(shù)在區(qū)間的單調(diào)性,極值和端點(diǎn)值,根據(jù)圖象的交點(diǎn)個數(shù),即可求解.【詳解】(1),,得,當(dāng)時,,得或,的變化情況如下表所示,00增區(qū)間極大值減區(qū)間極小值增區(qū)間所以函數(shù)的增區(qū)間是和,減區(qū)間是;(2)令,,得,令,,,得,如下表,130減區(qū)間極小值3增區(qū)間因?yàn)楹瘮?shù)在上僅有2個零點(diǎn),即與有2個交點(diǎn),如圖:即.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為.(1)求函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程;(2)若函數(shù)有兩個零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)由的單調(diào)遞增區(qū)間為,得出函數(shù)在處取到極值,即可求解;(2)由(1),令得,令得,若有兩個零點(diǎn),則直線與函數(shù)的圖象有兩個交點(diǎn),此時,令的單調(diào)性即可求解.【詳解】(1)由題,的定義域?yàn)?,,由于函?shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為,因此函數(shù)在處取得極值,故,解得.因此,令,解得,當(dāng)時,,在單調(diào)遞增,當(dāng)時,,在單調(diào)遞減,符合題意,故,所以函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程為,即.(2)由(1)知,則,令,得.令,則,整理得.因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,且當(dāng)時,,當(dāng)時,,所以函數(shù)的最大值為,即.若有兩個零點(diǎn),則直線與函數(shù)的圖象有兩個交點(diǎn),此時,令,則,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,且當(dāng)時,,易知若有兩個零點(diǎn),則直線與函數(shù)的圖象有一個交點(diǎn),因此,所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.4.(2024·安徽·三模)已知函數(shù).(1)求證:至多只有一個零點(diǎn);(2)當(dāng)時,分別為的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn),若成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.【答案】(1)證明見解析(2)【分析】(1)分、及進(jìn)行討論,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性后結(jié)合零點(diǎn)的存在性定理即可得;(2)由(1)可將轉(zhuǎn)換為,再構(gòu)造函數(shù),分及進(jìn)行分類討論即可得.【詳解】(1)由題意得,,當(dāng)時,令,解得,①當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增,又,此時函數(shù)有唯一的零點(diǎn);②當(dāng)時,,所以時,單調(diào)遞增,時,單調(diào)遞減,時,單調(diào)遞增,又,則函數(shù)在區(qū)間上無零點(diǎn),在上至多只有一個零點(diǎn),所以函數(shù)至多只有一個零點(diǎn);③當(dāng)時,,所以時,單調(diào)遞增,時,單調(diào)遞減,時,單調(diào)遞增,又,則函數(shù)在上至多只有一個零點(diǎn),在區(qū)間上無零點(diǎn),所以函數(shù)至多只有一個零點(diǎn),綜上,函數(shù)至多只有一個零點(diǎn);(2)由(1)知,當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減,所以的極大值點(diǎn)為,極小值點(diǎn)為,此時,因?yàn)?,所以,因?yàn)椋裕?所以,即,設(shè),則,令,則,①當(dāng)時,,此時恒成立,則在上單調(diào)遞增,所以,此時,②當(dāng)時,,設(shè)的兩個根為,且,則,所以,則當(dāng)時,,此時在上單調(diào)遞減,所以當(dāng)時,,此時,與矛盾,不合題意.綜上所述,的取值范圍是.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題最后一問關(guān)鍵點(diǎn)在于借助第一問所得,將雙變量、變?yōu)閱巫兞?,從而可?gòu)造函數(shù),分及進(jìn)行討論即可得.考點(diǎn)三、求方程根的個數(shù)1.(2024·浙江溫州·一模)已知().(1)求導(dǎo)函數(shù)的最值;(2)試討論關(guān)于的方程()的根的個數(shù),并說明理由.【答案】(1)最大值等于(2)答案見解析【分析】(1)求出導(dǎo)函數(shù),令,對再求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)確定單調(diào)性得最值;(2)方程變形為,令,對求導(dǎo),確定單調(diào)性,得出函數(shù)值域后可得結(jié)論.【詳解】(1)∵,記∴,解得:當(dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,所以的最大值等于.(2)方法1:由,即,即.令,∴,由解得:∴在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,∴,且所以:當(dāng)時,方程無解;當(dāng)時,方程有1個解;當(dāng)時,方程有2個解.方法2:由,即,即.令,,∴,由解得:∴在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,∴,且所以:當(dāng)時,方程無解;當(dāng)時,方程有1個解;當(dāng)時,方程有2個解.方法3:由,即,兩邊取對數(shù)得:,即.令,所以由,解得當(dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減所以當(dāng),即時,方程無解;當(dāng),即時,方程有1個解;當(dāng),即時,方程有2個解.1.(2024·山西·模擬預(yù)測)已知函數(shù),且與軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn).(1)求實(shí)數(shù)的值及的最大值;(2)證明:當(dāng)時,;(3)判斷關(guān)于的方程實(shí)數(shù)根的個數(shù),并證明.【答案】(1),最大值為0(2)證明見解析(3)2個,證明見解析【分析】(1)由求出的值,即可得到解析式,再利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,從而求出函數(shù)的最大值;(2)依題意即證當(dāng)時,記,,當(dāng)時直接說明即可,當(dāng),利用導(dǎo)數(shù)說明函數(shù)的單調(diào)性,即可得證;(3)設(shè),,當(dāng)時,由(1)知,則,當(dāng)時,利用導(dǎo)數(shù)說明函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)存在性定理判斷函數(shù)的零點(diǎn),當(dāng)時,,令,利用導(dǎo)數(shù)說明在區(qū)間上單調(diào)遞減,即可得到,從而說明函數(shù)在無零點(diǎn),即可得解.【詳解】(1)由題意知,且,,,解得,,,則,當(dāng)時,,.故,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以.當(dāng)時,令,則,,,,在區(qū)間上單調(diào)遞減,則,在區(qū)間上單調(diào)遞增,則,則.綜上所述,,的最大值為.(2)因?yàn)?,要證當(dāng)時,即證,記,,當(dāng)時,,,;當(dāng)時,,記,則,在區(qū)間上單調(diào)遞減,則,則在區(qū)間上單調(diào)遞減,,綜上所述,當(dāng)時,.(3)設(shè),,,當(dāng)時,由(1)知,故,故在區(qū)間上無實(shí)數(shù)根.當(dāng)時,,因此為的一個實(shí)數(shù)根.當(dāng)時,單調(diào)遞減,又,,存在,使得,所以當(dāng)時,當(dāng)時,在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,,又,在區(qū)間上有且只有一個實(shí)數(shù)根,在區(qū)間上無實(shí)數(shù)根.當(dāng)時,,令,,故在區(qū)間上單調(diào)遞減,,于是恒成立.故在區(qū)間上無實(shí)數(shù)根,綜上所述,有2個不相等的實(shí)數(shù)根.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:導(dǎo)函數(shù)中常用的兩種常用的轉(zhuǎn)化方法:一是利用導(dǎo)數(shù)研究含參函數(shù)的單調(diào)性,?;癁椴坏仁胶愠闪栴}.注意分類討論與數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用;二是函數(shù)的零點(diǎn)、不等式證明常轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性、極(最)值問題處理.2.(2024·河南信陽·一模)已知函數(shù).(1)若,求證:;(2)討論關(guān)于x的方程在上的根的情況.【答案】(1)證明見解析;(2)答案見解析.【分析】(1)把代入,利用導(dǎo)數(shù)探討單調(diào)性,求出最大值即得.(2)構(gòu)造函數(shù),求出導(dǎo)數(shù)并確定導(dǎo)函數(shù)的單調(diào)性,再按導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)情況分類討論求解.【詳解】(1)當(dāng)時,,求導(dǎo)得,當(dāng)時,,當(dāng)時,,因此函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以.(2)依題意,,令,求導(dǎo)得,令,求導(dǎo)得,當(dāng)時,,,則,當(dāng)時,,,則,于是在上單調(diào)遞減,①當(dāng)時,時,,函數(shù)單調(diào)遞增,而,因此僅有1個零點(diǎn);②當(dāng)時,,,存在唯一的零點(diǎn),且,當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減;而,則在上有唯一的零點(diǎn)0,又,則當(dāng),即時,在上有唯一的零點(diǎn),函數(shù)在上有2個零點(diǎn);若,在上無零點(diǎn),在上有1個零點(diǎn);③當(dāng)時,,當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減,則,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,因此僅有1個零點(diǎn)0;④當(dāng)時,顯然,則,且,又,則函數(shù)存在唯一的零點(diǎn),.當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減,而,則在上有唯一的零點(diǎn)0,顯然,則,且,又,因此在上有唯一的零點(diǎn),此時有兩個零點(diǎn);所以當(dāng)且時,有兩個零點(diǎn);當(dāng)或時,有一個零點(diǎn).【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:已知函數(shù)的零點(diǎn)或方程的根的情況,求解參數(shù)的取值范圍問題的本質(zhì)都是研究函數(shù)的零點(diǎn)問題,求解此類問題的一般步驟:①轉(zhuǎn)化,即通過構(gòu)造函數(shù),把問題轉(zhuǎn)化成所構(gòu)造函數(shù)的零點(diǎn)問題;②列式,即根據(jù)函數(shù)的零點(diǎn)存在定理或結(jié)合函數(shù)的圖象列出關(guān)系式;③得解,即由列出的式子求出參數(shù)的取值范圍.考點(diǎn)四、由方程根的個數(shù)求參數(shù)范圍1.(2024·貴州貴陽·二模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時.求在處的切線方程;(2)若方程存兩個不等的實(shí)數(shù)根,求的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線方程;(2)方程進(jìn)行分離參數(shù)變形為,引入函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)性與極值,結(jié)合函數(shù)圖象得出結(jié)論.【詳解】(1)當(dāng)時,,則,所以,,所以在處的切線方程為:,即.(2)由得,,易知,顯然當(dāng)時等式不成立,所以當(dāng)時,令,則,當(dāng)或時,,當(dāng)時,,所以在和上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,且,作出的大致圖象,如圖,由的圖象可知當(dāng)時,方程有兩個不同的解,即方程有兩個不等的實(shí)數(shù)根,所以的取值范圍是..2.(2024·山東煙臺·三模)已知函數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)當(dāng)時,若方程有三個不等的實(shí)根,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)當(dāng)時,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.(2)【分析】(1)直接使用導(dǎo)數(shù)的符號判斷單調(diào)性;(2)將方程化為,再討論方程的解的個數(shù),然后得到方程的根滿足的條件,即可求出實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】(1)求導(dǎo)知.當(dāng)時,由可知,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,對有,對有,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.綜上,當(dāng)時,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.(2)當(dāng)時,,故原方程可化為.而,所以原方程又等價(jià)于.由于和不能同時為零,故原方程又等價(jià)于.即.設(shè),則,從而對有,對有.故在上遞增,在上遞減,這就得到,且不等號兩邊相等當(dāng)且僅當(dāng).然后考慮關(guān)于的方程:①若,由于當(dāng)時有,而在上遞增,故方程至多有一個解;而,,所以方程恰有一個解;②若,由于在上遞增,在上遞減,故方程至多有兩個解;而由有,再結(jié)合,,,即知方程恰有兩個解,且這兩個解分別屬于和;③若,則.由于,且不等號兩邊相等當(dāng)且僅當(dāng),故方程恰有一解.④若,則,故方程無解.由剛剛討論的的解的數(shù)量情況可知,方程存在三個不同的實(shí)根,當(dāng)且僅當(dāng)關(guān)于的二次方程有兩個不同的根,且,.一方面,若關(guān)于的二次方程有兩個不同的根,且,,則首先有,且.故,,所以.而方程的解是,兩解符號相反,故只能,.所以,即.這就得到,所以,解得.故我們得到;另一方面,當(dāng)時,關(guān)于的二次方程有兩個不同的根,.且有,,.綜上,實(shí)數(shù)的取值范圍是.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:對于取值范圍問題,使用分類討論法是最直接的手段.1.(2023·廣東梅州·三模)已知函數(shù),,為函數(shù)的導(dǎo)函數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)若方程在上有實(shí)根,求的取值范圍.【答案】(1)函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增(2)【分析】(1)由題意得,令,則,分類討論,,即可得出答案;(2)由(1)得,題意轉(zhuǎn)化為方程在上有實(shí)根,令,則,分類討論,,,即可得出答案.【詳解】(1),令,則當(dāng)時,,函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,,得,,得.所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.(2)由(1)知,,方程在上有實(shí)根等價(jià)于方程在上有實(shí)根.令,則當(dāng)時,,函數(shù)在上單調(diào)遞增,,不合題意;當(dāng)時,在上恒成立,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,,不合題意;當(dāng)時,,得,,得,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,所以,所以綜上所述,的取值范圍為2.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程為.(1)求的值;(2)若有兩個不同的實(shí)數(shù)根,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)已知條件利用切點(diǎn)求出的斜率和函數(shù)值列兩個等式求解即可.(2)把方程中的參數(shù)分離,構(gòu)造新函數(shù),將方程根的個數(shù)轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象的交點(diǎn)個數(shù),通過研究構(gòu)造的新函數(shù)的大致圖象數(shù)形結(jié)合求解即可.【詳解】(1)因?yàn)辄c(diǎn)在直線上,所以.又,所以.,,所以.綜上.(2)由(1)得,易知,所以有兩個不同的實(shí)數(shù)根可轉(zhuǎn)化為:關(guān)于的方程有兩個不同的實(shí)數(shù)根.設(shè),,令得,或.所以當(dāng)變化時,的變化情況為000單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減單調(diào)遞減單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增所以的極大值為,極小值為,當(dāng)時,,當(dāng)時,,當(dāng)且時,,,當(dāng)且時,,當(dāng)時,.根據(jù)以上信息畫出的大致圖象,如圖所示.所以實(shí)數(shù)的取值范圍為考點(diǎn)五、圖象交點(diǎn)問題1.(2021·全國·高考真題)已知且,函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)若曲線與直線有且僅有兩個交點(diǎn),求a的取值范圍.【答案】(1)上單調(diào)遞增;上單調(diào)遞減;(2).【分析】(1)求得函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)與函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系即可得到函數(shù)的單調(diào)性;(2)方法一:利用指數(shù)對數(shù)的運(yùn)算法則,可以將曲線與直線有且僅有兩個交點(diǎn)等價(jià)轉(zhuǎn)化為方程有兩個不同的實(shí)數(shù)根,即曲線與直線有兩個交點(diǎn),利用導(dǎo)函數(shù)研究的單調(diào)性,并結(jié)合的正負(fù),零點(diǎn)和極限值分析的圖象,進(jìn)而得到,發(fā)現(xiàn)這正好是,然后根據(jù)的圖象和單調(diào)性得到的取值范圍.【詳解】(1)當(dāng)時,,令得,當(dāng)時,,當(dāng)時,,∴函數(shù)在上單調(diào)遞增;上單調(diào)遞減;(2)[方法一]【最優(yōu)解】:分離參數(shù),設(shè)函數(shù),則,令,得,在內(nèi),單調(diào)遞增;在上,單調(diào)遞減;,又,當(dāng)趨近于時,趨近于0,所以曲線與直線有且僅有兩個交點(diǎn),即曲線與直線有兩個交點(diǎn)的充分必要條件是,這即是,所以的取值范圍是.[方法二]:構(gòu)造差函數(shù)由與直線有且僅有兩個交點(diǎn)知,即在區(qū)間內(nèi)有兩個解,取對數(shù)得方程在區(qū)間內(nèi)有兩個解.構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)數(shù)得.當(dāng)時,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,所以,在內(nèi)最多只有一個零點(diǎn),不符合題意;當(dāng)時,,令得,當(dāng)時,;當(dāng)時,;所以,函數(shù)的遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為.由于,當(dāng)時,有,即,由函數(shù)在內(nèi)有兩個零點(diǎn)知,所以,即.構(gòu)造函數(shù),則,所以的遞減區(qū)間為,遞增區(qū)間為,所以,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,故的解為且.所以,實(shí)數(shù)a的取值范圍為.[方法三]分離法:一曲一直曲線與有且僅有兩個交點(diǎn)等價(jià)為在區(qū)間內(nèi)有兩個不相同的解.因?yàn)椋詢蛇吶?shù)得,即,問題等價(jià)為與有且僅有兩個交點(diǎn).①當(dāng)時,與只有一個交點(diǎn),不符合題意.②當(dāng)時,取上一點(diǎn)在點(diǎn)的切線方程為,即.當(dāng)與為同一直線時有得直線的斜率滿足:時,與有且僅有兩個交點(diǎn).記,令,有.在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增;在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減;時,最大值為,所以當(dāng)且時有.綜上所述,實(shí)數(shù)a的取值范圍為.[方法四]:直接法.因?yàn)椋傻茫?dāng)時,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,不滿足題意;當(dāng)時,,由得在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,由得在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減.因?yàn)?,且,所以,即,即,兩邊取對?shù),得,即.令,則,令,則,所以在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,所以,所以,則的解為,所以,即.故實(shí)數(shù)a的范圍為.]【整體點(diǎn)評】本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,根據(jù)曲線和直線的交點(diǎn)個數(shù)求參數(shù)的取值范圍問題,屬較難試題,方法一:將問題進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化,分離參數(shù),構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值,圖象,利用數(shù)形結(jié)合思想求解.方法二:將問題取對,構(gòu)造差函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值.方法三:將問題取對,分成與兩個函數(shù),研究對數(shù)函數(shù)過原點(diǎn)的切線問題,將切線斜率與一次函數(shù)的斜率比較得到結(jié)論.方法四:直接求導(dǎo)研究極值,單調(diào)性,最值,得到結(jié)論.2.(2022·全國·高考真題)已知函數(shù)和有相同的最小值.(1)求a;(2)證明:存在直線,其與兩條曲線和共有三個不同的交點(diǎn),并且從左到右的三個交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列.【答案】(1)(2)見解析【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)可得函數(shù)的單調(diào)性,從而可得相應(yīng)的最小值,根據(jù)最小值相等可求a.注意分類討論.(2)根據(jù)(1)可得當(dāng)時,的解的個數(shù)、的解的個數(shù)均為2,構(gòu)建新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)可得該函數(shù)只有一個零點(diǎn)且可得的大小關(guān)系,根據(jù)存在直線與曲線、有三個不同的交點(diǎn)可得的取值,再根據(jù)兩類方程的根的關(guān)系可證明三根成等差數(shù)列.【詳解】(1)的定義域?yàn)椋?,若,則,此時無最小值,故.的定義域?yàn)?,?當(dāng)時,,故在上為減函數(shù),當(dāng)時,,故在上為增函數(shù),故.當(dāng)時,,故在上為減函數(shù),當(dāng)時,,故在上為增函數(shù),故.因?yàn)楹陀邢嗤淖钚≈?,故,整理得到,其中,設(shè),則,故為上的減函數(shù),而,故的唯一解為,故的解為.綜上,.(2)[方法一]:由(1)可得和的最小值為.當(dāng)時,考慮的解的個數(shù)、的解的個數(shù).設(shè),,當(dāng)時,,當(dāng)時,,故在上為減函數(shù),在上為增函數(shù),所以,而,,設(shè),其中,則,故在上為增函數(shù),故,故,故有兩個不同的零點(diǎn),即的解的個數(shù)為2.設(shè),,當(dāng)時,,當(dāng)時,,故在上為減函數(shù),在上為增函數(shù),所以,而,,有兩個不同的零點(diǎn)即的解的個數(shù)為2.當(dāng),由(1)討論可得、僅有一個解,當(dāng)時,由(1)討論可得、均無根,故若存在直線與曲線、有三個不同的交點(diǎn),則.設(shè),其中,故,設(shè),,則,故在上為增函數(shù),故即,所以,所以在上為增函數(shù),而,,故上有且只有一個零點(diǎn),且:當(dāng)時,即即,當(dāng)時,即即,因此若存在直線與曲線、有三個不同的交點(diǎn),故,此時有兩個不同的根,此時有兩個不同的根,故,,,所以即即,故為方程的解,同理也為方程的解又可化為即即,故為方程的解,同理也為方程的解,所以,而,故即.[方法二]:由知,,,且在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,且①時,此時,顯然與兩條曲線和共有0個交點(diǎn),不符合題意;②時,此時,故與兩條曲線和共有2個交點(diǎn),交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為0和1;③時,首先,證明與曲線有2個交點(diǎn),即證明有2個零點(diǎn),,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又因?yàn)?,,,令,則,所以在上存在且只存在1個零點(diǎn),設(shè)為,在上存在且只存在1個零點(diǎn),設(shè)為其次,證明與曲線和有2個交點(diǎn),即證明有2個零點(diǎn),,所以上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又因?yàn)?,,,令,則,所以在上存在且只存在1個零點(diǎn),設(shè)為,在上存在且只存在1個零點(diǎn),設(shè)為再次,證明存在b,使得因?yàn)?,所以,若,則,即,所以只需證明在上有解即可,即在上有零點(diǎn),因?yàn)?,,所以在上存在零點(diǎn),取一零點(diǎn)為,令即可,此時取則此時存在直線,其與兩條曲線和共有三個不同的交點(diǎn),最后證明,即從左到右的三個交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列,因?yàn)樗?,又因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞減,,即,所以,同理,因?yàn)?,又因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,即,,所以,又因?yàn)椋?,即直線與兩條曲線和從左到右的三個交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:函數(shù)的最值問題,往往需要利用導(dǎo)數(shù)討論函數(shù)的單調(diào)性,此時注意對參數(shù)的分類討論,而不同方程的根的性質(zhì),注意利用方程的特征找到兩類根之間的關(guān)系.1.(2024·江蘇·模擬預(yù)測)已知函數(shù)在處的切線經(jīng)過原點(diǎn).(1)判斷函數(shù)的單調(diào)性;(2)求證:函數(shù)的圖象與直線有且只有一個交點(diǎn).【答案】(1)在上單調(diào)遞增(2)證明見解析【分析】(1)先根據(jù)題意求出參數(shù)的值,然后求導(dǎo),結(jié)合導(dǎo)數(shù)符號與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系即可得解;(2)由題意構(gòu)造函數(shù)(),利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)存在定理即可得解.【詳解】(1)因?yàn)?,所以切點(diǎn)為.因?yàn)椋?,所以切線方程為.因?yàn)榍芯€經(jīng)過原點(diǎn),所以,所以.由定義域?yàn)?,故,所以在上單調(diào)遞增.(2)設(shè)(),則.因?yàn)楫?dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,且,因?yàn)?,且?dāng)時,單調(diào)遞減,所以所以當(dāng)時,,所以函數(shù)在時沒有零點(diǎn),所以當(dāng)時,函數(shù)的圖象與直線沒有交點(diǎn).當(dāng)時,,單調(diào)遞增,又因?yàn)椋液瘮?shù)的圖象是不間斷的,所以當(dāng)時,函數(shù)有且只有一個零點(diǎn),函數(shù)的圖象與直線有且只有一個交點(diǎn).綜上所述,函數(shù)的圖象與直線有且只有一個交點(diǎn).2.(2024·陜西西安·二模)設(shè)函數(shù).(1)當(dāng)時,討論的單調(diào)性;(2)若時,函數(shù)的圖像與的圖像僅只有一個公共點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)答案見解析(2)【分析】(1)借助導(dǎo)數(shù)對、及分類討論即可得;(2)原問題可等價(jià)于即在上無解,構(gòu)造函數(shù),借助導(dǎo)數(shù)研究即可得.【詳解】(1)的定義域?yàn)椋?,①?dāng)時,,由,得,由,得,當(dāng)時,的在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,②當(dāng)時,,,當(dāng)時,,的區(qū)間上單調(diào)遞減,③當(dāng)時,由,得或,且.當(dāng)變化時,的變化情況如下表:遞減遞增遞減綜上所述,當(dāng)時,的在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減;當(dāng)時,在區(qū)間上的單調(diào)遞減;當(dāng)時,在區(qū)間上的單調(diào)遞增,在區(qū)間和上單調(diào)遞減區(qū)間;(2)若時,函數(shù)的圖像與的圖像僅只有一個公共點(diǎn),即關(guān)于的方程,即在區(qū)間上僅只有一個解,是方程的解,且時,問題等價(jià)于即在上無解,即曲線或與直線無公共點(diǎn),,由得,當(dāng)或時,變化時,,的變化情況如下表:遞減,負(fù)值無意義遞減,正值極小值遞增,正值且當(dāng)且時,;當(dāng)且時,.故的取值范圍為.3.(2024·云南昆明·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)證明:若曲線與直線有且僅有兩個交點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為(2).【分析】(1)求導(dǎo)后,根據(jù)的正負(fù)可得單調(diào)區(qū)間;(2)將問題轉(zhuǎn)化為方程有且僅有兩個不等實(shí)根,構(gòu)造函數(shù),結(jié)合導(dǎo)數(shù)知識可作出的圖象,進(jìn)而得到,結(jié)合單調(diào)性可得結(jié)果.【詳解】(1)當(dāng)時,,則定義域?yàn)?,,?dāng)時,;當(dāng)時,;的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.(2)由題意知:且;與有且僅有兩個交點(diǎn),方程有且僅有兩個不等實(shí)根,即方程有且僅有兩個不等實(shí)根,即方程有且僅有兩個不等實(shí)根;令,則定義域?yàn)?,,?dāng)時,;當(dāng)時,;在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,,當(dāng)時,;當(dāng)時,;可得大致圖象如下圖所示,令,則,有且僅有兩個不同實(shí)數(shù)根的充要條件為,即,實(shí)數(shù)的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題根據(jù)曲線與直線交點(diǎn)個數(shù)求解參數(shù)范圍的關(guān)鍵是能夠首先將問題轉(zhuǎn)化為方程根的個數(shù)問題,進(jìn)而采用同構(gòu)的邏輯,通過構(gòu)造函數(shù)的方式進(jìn)一步將問題轉(zhuǎn)化為同一函數(shù)不同函數(shù)值大小關(guān)系的比較問題.考點(diǎn)六、零點(diǎn)、方程的根、圖象交點(diǎn)小題綜合1.(2023·全國·高考真題)函數(shù)存在3個零點(diǎn),則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】寫出,并求出極值點(diǎn),轉(zhuǎn)化為極大值大于0且極小值小于0即可.【詳解】,則,若要存在3個零點(diǎn),則要存在極大值和極小值,則,令,解得或,且當(dāng)時,,當(dāng),,故的極大值為,極小值為,若要存在3個零點(diǎn),則,即,解得,故選:B.2.(2024·全國·高考真題)(多選)設(shè)函數(shù),則(
)A.當(dāng)時,有三個零點(diǎn)B.當(dāng)時,是的極大值點(diǎn)C.存在a,b,使得為曲線的對稱軸D.存在a,使得點(diǎn)為曲線的對稱中心【答案】AD【分析】A選項(xiàng),先分析出函數(shù)的極值點(diǎn)為,根據(jù)零點(diǎn)存在定理和極值的符號判斷出在上各有一個零點(diǎn);B選項(xiàng),根據(jù)極值和導(dǎo)函數(shù)符號的關(guān)系進(jìn)行分析;C選項(xiàng),假設(shè)存在這樣的,使得為的對稱軸,則為恒等式,據(jù)此計(jì)算判斷;D選項(xiàng),若存在這樣的,使得為的對稱中心,則,據(jù)此進(jìn)行計(jì)算判斷,亦可利用拐點(diǎn)結(jié)論直接求解.【詳解】A選項(xiàng),,由于,故時,故在上單調(diào)遞增,時,,單調(diào)遞減,則在處取到極大值,在處取到極小值,由,,則,根據(jù)零點(diǎn)存在定理在上有一個零點(diǎn),又,,則,則在上各有一個零點(diǎn),于是時,有三個零點(diǎn),A選項(xiàng)正確;B選項(xiàng),,時,,單調(diào)遞減,時,單調(diào)遞增,此時在處取到極小值,B選項(xiàng)錯誤;C選項(xiàng),假設(shè)存在這樣的,使得為的對稱軸,即存在這樣的使得,即,根據(jù)二項(xiàng)式定理,等式右邊展開式含有的項(xiàng)為,于是等式左右兩邊的系數(shù)都不相等,原等式不可能恒成立,于是不存在這樣的,使得為的對稱軸,C選項(xiàng)錯誤;D選項(xiàng),方法一:利用對稱中心的表達(dá)式化簡,若存在這樣的,使得為的對稱中心,則,事實(shí)上,,于是即,解得,即存在使得是的對稱中心,D選項(xiàng)正確.方法二:直接利用拐點(diǎn)結(jié)論任何三次函數(shù)都有對稱中心,對稱中心的橫坐標(biāo)是二階導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn),,,,由,于是該三次函數(shù)的對稱中心為,由題意也是對稱中心,故,即存在使得是的對稱中心,D選項(xiàng)正確.故選:AD【點(diǎn)睛】結(jié)論點(diǎn)睛:(1)的對稱軸為;(2)關(guān)于對稱;(3)任何三次函數(shù)都有對稱中心,對稱中心是三次函數(shù)的拐點(diǎn),對稱中心的橫坐標(biāo)是的解,即是三次函數(shù)的對稱中心3.(2022·全國·高考真題)(多選)已知函數(shù),則(
)A.有兩個極值點(diǎn) B.有三個零點(diǎn)C.點(diǎn)是曲線的對稱中心 D.直線是曲線的切線【答案】AC【分析】利用極值點(diǎn)的定義可判斷A,結(jié)合的單調(diào)性、極值可判斷B,利用平移可判斷C;利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義判斷D.【詳解】由題,,令得或,令得,所以在,上單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減,所以是極值點(diǎn),故A正確;因,,,所以,函數(shù)在上有一個零點(diǎn),當(dāng)時,,即函數(shù)在上無零點(diǎn),綜上所述,函數(shù)有一個零點(diǎn),故B錯誤;令,該函數(shù)的定義域?yàn)椋?,則是奇函數(shù),是的對稱中心,將的圖象向上移動一個單位得到的圖象,所以點(diǎn)是曲線的對稱中心,故C正確;令,可得,又,當(dāng)切點(diǎn)為時,切線方程為,當(dāng)切點(diǎn)為時,切線方程為,故D錯誤.故選:AC.4.(2021·北京·高考真題)已知函數(shù),給出下列四個結(jié)論:①若,恰有2個零點(diǎn);②存在負(fù)數(shù),使得恰有1個零點(diǎn);③存在負(fù)數(shù),使得恰有3個零點(diǎn);④存在正數(shù),使得恰有3個零點(diǎn).其中所有正確結(jié)論的序號是.【答案】①②④【分析】由可得出,考查直線與曲線的左、右支分別相切的情形,利用方程思想以及數(shù)形結(jié)合可判斷各選項(xiàng)的正誤.【詳解】對于①,當(dāng)時,由,可得或,①正確;對于②,考查直線與曲線相切于點(diǎn),對函數(shù)求導(dǎo)得,由題意可得,解得,所以,存在,使得只有一個零點(diǎn),②正確;對于③,當(dāng)直線過點(diǎn)時,,解得,所以,當(dāng)時,直線與曲線有兩個交點(diǎn),若函數(shù)有三個零點(diǎn),則直線與曲線有兩個交點(diǎn),直線與曲線有一個交點(diǎn),所以,,此不等式無解,因此,不存在,使得函數(shù)有三個零點(diǎn),③錯誤;對于④,考查直線與曲線相切于點(diǎn),對函數(shù)求導(dǎo)得,由題意可得,解得,所以,當(dāng)時,函數(shù)有三個零點(diǎn),④正確.故答案為:①②④.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:已知函數(shù)的零點(diǎn)或方程的根的情況,求解參數(shù)的取值范圍問題的本質(zhì)都是研究函數(shù)的零點(diǎn)問題,求解此類問題的一般步驟:(1)轉(zhuǎn)化,即通過構(gòu)造函數(shù),把問題轉(zhuǎn)化成所構(gòu)造函數(shù)的零點(diǎn)問題;(2)列式,即根據(jù)函數(shù)的零點(diǎn)存在定理或結(jié)合函數(shù)的圖象列出關(guān)系式;(3)得解,即由列出的式子求出參數(shù)的取值范圍.1.(2024·四川綿陽·模擬預(yù)測)函數(shù)恰好有一零點(diǎn),且,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】由題將函數(shù)恰好有一零點(diǎn),且等價(jià)于與相切,將切線斜率k和截距b求出來根據(jù)即可求解.【詳解】函數(shù)即,因?yàn)楹瘮?shù)恰好有一零點(diǎn),且,則由指數(shù)函數(shù)圖象特性與相切,因?yàn)?,設(shè)切點(diǎn)為,則切線斜率為,切點(diǎn)在切線上,故,所以由得.故選:B.2.(2024·陜西銅川·模擬預(yù)測)已知,若函數(shù)有4個零點(diǎn),則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)判斷在和上各有1個零點(diǎn),轉(zhuǎn)化為當(dāng)時,有2個零點(diǎn),利用正弦型函數(shù)的性質(zhì)建立不等式求解即可.【詳解】當(dāng)時,,當(dāng)時,單調(diào)遞增;當(dāng)時,單調(diào)遞減.又,,,所以在和上各有1個零點(diǎn).又因?yàn)橛?個根,所以當(dāng)時,有2個零點(diǎn),因?yàn)?,所以,即,解得.故選:B.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)(多選)已知函數(shù),,則(
)A.若有極值點(diǎn),則B.當(dāng)時,有一個零點(diǎn)C.D.當(dāng)時,曲線上斜率為2的切線是直線【答案】BC【分析】對A,判斷當(dāng)時情況即可;對B,求導(dǎo)分析函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)存在性定理判斷即可;對C,根據(jù)得關(guān)于對稱,再判斷的對稱性判斷即可;對D,根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義判斷即可.【詳解】對A,由題得,當(dāng)時,遞增,不存在極值點(diǎn),故A選項(xiàng)錯誤;對B,當(dāng)時,,令得或,令得,所以在上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增.因?yàn)椋?,,所以函?shù)在上有一個零點(diǎn),在上無零點(diǎn).綜上所述,函數(shù)有一個零點(diǎn),故B選項(xiàng)正確;對C,由得關(guān)于對稱,令,該函數(shù)的定義域?yàn)镽,因?yàn)?,則是奇函數(shù),圖象的對稱中心是原點(diǎn),將的圖象向上平移一個單位長度得到的圖象,所以點(diǎn)是曲線的對稱中心,故C選項(xiàng)正確;對D,令,可得.又,,所以當(dāng)切點(diǎn)為時,切線方程為,當(dāng)切點(diǎn)為時,切線方程為,故D選項(xiàng)錯誤.故選:BC.4.(2024·安徽·模擬預(yù)測)若關(guān)于的方程有解,則實(shí)數(shù)m的最大值為.【答案】/【分析】根據(jù)題意,由條件可得,構(gòu)造函數(shù),即可得到,然后利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的值域即可得到結(jié)果.【詳解】由題意得,,令,則,易知單調(diào)遞增,所以.令,,當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減,所以,所以,得.所以的最大值為.故答案為:5.(2024·天津北辰·三模)若函數(shù)有四個零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】分析可知關(guān)于直線對稱,由對稱性可知當(dāng)時,有2個零點(diǎn),令,化簡整理可得:與在內(nèi)只有一個交點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)分析的單調(diào)性和極值,結(jié)合圖象分析求解.【詳解】由題意可知:的定義域?yàn)?,且,可知關(guān)于直線對稱,原題意等價(jià)于:當(dāng)時,有2個零點(diǎn),且,即,若,則,顯然,若時,令,可得,令,可知與在內(nèi)只有一個交點(diǎn),則,令,解得或;令,解得;可知在內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增,且,又,可得的圖象如圖所示,由圖象可知:或或,解得或或,綜上所述:實(shí)數(shù)的取值范圍為.故答案為:.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是關(guān)于直線對稱,根據(jù)對稱性可得當(dāng)時,有2個零點(diǎn),這樣可以去絕對值,把問題轉(zhuǎn)化為常規(guī)問題.一、單選題1.(2023·陜西西安·模擬預(yù)測)方程有兩個不等的實(shí)數(shù)解,則的取值范圍為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】變形為有兩個不等的實(shí)數(shù)解,構(gòu)造,求導(dǎo),得到單調(diào)性和極值情況,又當(dāng)時,恒成立,當(dāng)時,恒成立,從而得到答案.【詳解】由題意得有兩個不等的實(shí)數(shù)解,令,定義域?yàn)镽,,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,故在時取得極小值,也是最小值,故,又當(dāng)時,恒成立,當(dāng)時,恒成立,故要想有兩個不等的實(shí)數(shù)解,則.故選:C2.(2024·四川涼山·二模)若,,則函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù)為(
)A.0 B.1 C.2 D.3【答案】C【分析】求導(dǎo),研究函數(shù)單調(diào)性,極值,畫圖,根據(jù)圖象得零點(diǎn)個數(shù).【詳解】,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,又,,,,則的草圖如下:由圖象可得函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù)為.故選:C.二、多選題3.(2024·四川成都·模擬預(yù)測)已知函數(shù),則(
)A.有兩個極值點(diǎn)B.有一個零點(diǎn)C.點(diǎn)是曲線的對稱中心D.直線是曲線的切線【答案】BC【分析】利用導(dǎo)數(shù)y與零點(diǎn)存在性定理求解三次函數(shù)的極值點(diǎn),零點(diǎn),對稱中心,切線問題.【詳解】選項(xiàng)A:則恒成立,故單調(diào)遞增,故不存在兩個極值點(diǎn),故選項(xiàng)A錯誤.選項(xiàng)B:又單調(diào)遞增,故有一個零點(diǎn),故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C:故點(diǎn)是曲線的對稱中心,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D:令,即,令,則令,則當(dāng)則當(dāng)切線斜率為切點(diǎn)為則切線方程為:與不相等,當(dāng)時同樣切線方程不為,故選項(xiàng)D錯誤.故選:BC.4.(2024·遼寧·模擬預(yù)測)已知函數(shù),則下列說法正確的是(
)A.的極值點(diǎn)為B.的極值點(diǎn)為1C.直線是曲線的一條切線D.有兩個零點(diǎn)【答案】BC【分析】利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的極值的關(guān)系可判斷AB;結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性與函數(shù)零點(diǎn)的知識可判斷D;利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求得在處的切線方程,從而得以判斷.【詳解】對A:因?yàn)?,所以,令,得;令,得,所以在上單調(diào)遞減;在上單調(diào)遞增.可知在處取得唯一極小值,也是的最小值,所以的極值點(diǎn)為,故A錯誤,B正確;對C:因?yàn)?,,所以在處的切線方程為,即,故C正確.對D:因?yàn)?,,結(jié)合在上的單調(diào)性,可知是在上的唯一零點(diǎn);當(dāng)時,恒成立,故恒成立,所以在上沒有零點(diǎn);綜上:只有一個零點(diǎn),故D錯誤.故選:BC.三、填空題5.(2024·全國·模擬預(yù)測)方程有兩個不相等的實(shí)數(shù)根,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】分離參數(shù),構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性與最值,作出函數(shù)大致圖象,數(shù)形結(jié)合計(jì)算即可.【詳解】由題意,得方程有兩個不相等的實(shí)數(shù)根.令,則,所以當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減.所以當(dāng)時,取最大值.作出函數(shù)的大致圖象,如圖.由圖可知,當(dāng)時,直線與函數(shù)的圖像有兩個交點(diǎn),即方程有兩個不相等的實(shí)數(shù)根,所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.故答案為:.6.(2024·山西·三模)已知函數(shù),若函數(shù)恰有一個零點(diǎn),則的取值范圍是.【答案】【分析】根據(jù)對勾函數(shù)的性質(zhì)以及導(dǎo)數(shù)求解函數(shù)的最值,即可作出函數(shù)的圖象,根據(jù)只有一個交點(diǎn),即可結(jié)合圖象求解.【詳解】,由于為對勾函數(shù),最小值為2,而,所以在單調(diào)遞減,故,作出的大致圖象如下:故要使恰有一個零點(diǎn),只需要只有一個交點(diǎn),故,即,故答案為:7.(23-24高三上·四川內(nèi)江·期末)已知函數(shù),若函數(shù)的圖象與曲線有三個交點(diǎn),則的取值范圍是.【答案】【分析】將問題轉(zhuǎn)為有三個不同的交點(diǎn).構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求解單調(diào)性,進(jìn)而根據(jù)極值即可求解.【詳解】由于的圖象與曲線有三個交點(diǎn),所以有三個不同的實(shí)數(shù)根,即有三個不同的交點(diǎn).記,則,令,則或,此時單調(diào)遞增,令,則,此時單調(diào)遞減,故和分別為的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn),要使有三個不同的交點(diǎn),則,即而,故,故答案為:四、解答題8.(2023·廣西河池·模擬預(yù)測)已知函數(shù)(1)當(dāng)時,求函數(shù)在處的切線方程;(2)若函數(shù)與直線在上有兩個不同的交點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)求導(dǎo),點(diǎn)斜式求切線方程即可;(2)構(gòu)造新函數(shù),在指定區(qū)間上求最大值,最小值即可解決.【詳解】(1)當(dāng)時,,所以,因?yàn)?,所以切點(diǎn)坐標(biāo)為,切線斜率為,所以切線方程為,即.(2)由題知,函數(shù)與直線在上有兩個不同的交點(diǎn),令,所以,因?yàn)椋粤?,得,所以?dāng)時,,當(dāng)時,,所以在上有最大值,因?yàn)?,又,所以,所以在上有最小值,所以在上有兩個不同的交點(diǎn)的條件是,解得所以實(shí)數(shù)的取值范圍為9.(23-24高三上·北京大興·階段練習(xí))已知,(1)求的極值;(2)若函數(shù)存在兩個零點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)極大值為,無極小值;(2).【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性,即可求極值;(2)問題化為與有兩個交點(diǎn),結(jié)合(1)結(jié)論及性質(zhì)確定參數(shù)范圍.【詳解】(1)令且,則,當(dāng)時,當(dāng)時,所以在上遞增,上遞減,故的極大值為,無極小值.(2)由題設(shè),有兩個根,即與有兩個交點(diǎn),由(1)知:在上遞增,上遞減,在上,在上,且當(dāng)趨向正無窮時趨向于0,綜上,只需,即.10.(2024·湖南邵陽·三模)已知函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間;(2)若函數(shù)有且僅有三個零點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)利用求導(dǎo),導(dǎo)數(shù)值大于0來求單調(diào)遞增區(qū)間即可;(2)利用函數(shù)的單調(diào)性和取值情況,分析可得的取值范圍.【詳解】(1)由,得,令,得,解得.所以的單調(diào)遞增區(qū)間為(2)令,解得或.當(dāng)變化時,,的變化情況如下表所示:0200單調(diào)遞減1單調(diào)遞增單調(diào)遞減由函數(shù)有且僅有三個零點(diǎn),得方程有且僅有三個不等的實(shí)數(shù)根,所以函數(shù)的圖象與直線有且僅有三個交點(diǎn).顯然,當(dāng)時,;當(dāng)時,.所以由上表可知,的極小值為,的極大值為,故.一、單選題1.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知過點(diǎn)的直線與函數(shù)的圖象有三個交點(diǎn),則該直線的斜率的取值范圍為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】方法一:問題轉(zhuǎn)化為方程有三個不等的實(shí)數(shù)根.分離參數(shù)后構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)分析單調(diào)性后求出參數(shù)的范圍;方法二:分離函數(shù),令,則方程變?yōu)?,分別構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)分析的單調(diào)性和極值,再討論當(dāng)時圖象的情況和當(dāng)時設(shè)切點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)的意義求出切線的斜率,再由點(diǎn)在直線上和點(diǎn)斜式方程寫出切線方程,求出斜率,最后綜合以上求出斜率范圍.【詳解】問題轉(zhuǎn)化為方程有三個不等的實(shí)數(shù)根.方法一:分離參數(shù)因?yàn)?,所以方程有三個不等的實(shí)根等價(jià)于方程有兩個不等的實(shí)根.令,則.令,則,即單調(diào)遞增.又,所以當(dāng)時,單調(diào)遞減,且;當(dāng)時,單調(diào)遞增,且.又因?yàn)楫?dāng)時,;當(dāng)時,;當(dāng)時,,所以實(shí)數(shù)k的取值范圍是.故選:C.方法二:分離函數(shù)令,則,所以.令,則,解得,令,得;令,得;所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,有極小值;而且,所以方程有一解.①當(dāng)時,過一、三象限,兩圖象有兩個交點(diǎn),不合題意;②當(dāng)時,過原點(diǎn)O作的切線,設(shè)切點(diǎn),則,所以.又,得,所以,所以.故選:C.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:方法一關(guān)鍵是能夠把問題轉(zhuǎn)化為方程有三個不等的實(shí)數(shù)根,再分離參數(shù)后由導(dǎo)數(shù)確定單調(diào)性和特殊
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