1-9函数与方程.函数模型及其应用
1.(2011·湘潭调研) 下列函数图象与x 轴均有公共点,其中能用二分法求零点的是( )
[答案] C
[解析] 能用二分法求零点的函数必须在给定区间[a ,b ]上连续不断,并且有f (a )·f (b )
2.若函数f (x ) 在区间[-2,2]上的图象是连续不断的曲线,且f (x ) 在(-2,2) 内有一个零点,则f (-2)·f (2)的值( )
A .大于0 C .等于0 [答案] D
[解析] 若函数f (x ) 在(-2,2) 内有且仅有一个零点,且是变号零点,才有f (-2)·f (2)
3.(文)(2010·天津市南开区模考) 已知函数f (x ) =a x -x -a (a >0,a ≠1) ,那么函数f (x ) 的零点个数是( )
A .0个 C .2个 [答案] D
B .1个 D .至少1个 B .小于0 D .不能确定
[解析] 在同一坐标系中作出函数y =a x 与y =x +a 的图象,a >1时,如图(1),0
D.
[点评] 解决这类问题的有效方法是数形结合法.
⎛1⎫x (理)(2010·吉林市质检) 函数f (x ) = 2-sin x 在区间[0,2π]上的零
⎝⎭
点个数为( )
A .1个 C .3个 [答案] B
⎛1⎫
[解析] 在同一坐标系中作出函数y = 2x 与y =sin x 的图象,易
⎝⎭
B .2个 D .4个
知两函数图象在[0,2π]内有两个交点.
4.(2011·深圳一检) 已知函数f (x ) =x +2x ,g (x ) =x +ln x ,h (x ) =x -x -1的零点分别为x 1,x 2,x 3,则x 1,x 2,x 3的大小关系是( )
A .x 1
[解析] 令f (x ) =x +2x =0,因为2x 恒大于零,所以要使得x +
B .x 2
2x =0,x 必须小于零,即x 1小于零;令g (x ) =x +ln x =0,要使得ln x 有意义,则x 必须大于零,又x +ln x =0,所以ln x 1,即x 3>1,从而可知x 1
5.(2010·山东滨州) 偶函数f (x ) 在区间[0,a ](a >0)上是单调函数,且f (0)·f (a )
A .3 C .1 [答案] B
[解析] ∵f (0)·f (a )
∴f (-x ) =f (x ) ,∴f (x ) 在[-a, 0) 中也只有一个零点,故f (x ) 在[-a ,a ]内有两个零点,即方程f (x ) =0在区间[-a ,a ]内根的个数为2个.故选B.
6.(文)(2010·北京西城区抽检) 某航空公司经营A 、B 、C 、D 这四个城市之间的客运业务.它的部分机票价格如下:A —B 为2000元;A —C 为1600元;A —D 为2500元;B —C 为1200元;C —D 为900元.若这家公司规定的机票价格与往返城市间的直线距离成正比,则B —D 的机票价格为( )
(注:计算时视A 、B 、C 、D 四城市位于同一平面内) A .1000元 C .1400元 [答案] D
[解析] 注意观察各地价格可以发现:A 、C 、D 三点共线,A 、
B .1200元 D .1500元 B .2 D .0
C 、B 构成以C 为顶点的直角三角形,如图可知BD =5×300=
1500.
[点评] 观察、分析、联想是重要的数学能力,要在学习过程中加强培养.
(理)(2010·济南一中) 如图,A 、B 、C 、D 是四个采矿点,图中的直线和线段均表示公路,四边形ABQP 、BCRQ 、CDSR 近似于正方形,A 、B 、C 、D 四个采矿点的采矿量之比为6 :2 :3 :4,且运矿费用与路程和采矿量的乘积成正比.现从P 、Q 、R 、S 中选一个中转站,要使中转费用最少,则应选(
)
A .P 点 C .R 点 [答案] B
[解析] 设图中每个小正方形的边长均为1,A 、B 、C 、D 四个采矿点的采矿量分别为6a, 2a, 3a, 4a (a >0),设s i (i =1,2,3,4) 表示运矿费用的总和,则只需比较中转站在不同位置时s i (i =1,2,3,4) 的大小.如果选在P 点,s 1=6a +2a ×2+3a ×3+4a ×4=35a ,如果选在Q 点,s 2=6a ×2+2a +3a ×2+4a ×3=32a ,如果选在R 处,s 3=6a ×4+
B .Q 点 D .S 点
2a ×3+3a +4a ×2=33a ,如果选在S 处,s 4=6a ×4+2a ×3+3a ×2+4a =40a ,显然,中转站选在Q 点时,中转费用最少.
7.定义在R 上的偶函数y =f (x ) ,当x ≥0时,y =f (x ) 是单调递增的,f (1)·f (2)
[答案] 2
[解析] 由已知可知,在(0,+∞) 上存在惟一x 0∈(1,2),使f (x 0) =0,又函数f (x ) 为偶函数,所以存在x ′0∈(-2,-1) ,使f (x ′0) =0,且x ′0=-x 0. 故函数的图象与x 轴有2个交点.
8.(2010·浙江金华十校联考) 有一批材料可以建成200m 长的围墙,如果用此批材料在一边靠墙的地方围成一块矩形场地,中间用同样材料隔成三个面积相等的矩形(如图所示) ,则围成场地的最大面积为________(围墙的厚度不计) .
[答案] 2500m 2
200-x
[解析] 设所围场地的长为x ,其中0
4200-x 1⎛x +200-x ⎫2
⎪=2500m 2,等号当且仅当x 场地的面积为x ×
44⎝2⎭=100时成立
.
1. 设a ∈{1,2,3,4},b ∈{2,4,8,12},则函数f (x ) =x 3+ax -b 在区间
[1,2]上有零点的概率为( )
1
A. 211
C. 16[答案] C
[解析] 因为f (x ) =x 3+ax -b ,所以f ′(x ) =3x 2+a . 因为a ∈{1,2,3,4},因此f ′(x )>0,所以函数f (x ) 在区间[1,2]上为增函数.若存在零点,则
⎧⎪f (1)=1+a -b ≤0⎨,解得a +1≤b ≤8+2a . 因此能使函数在区⎪f (2)=8+2a -b ≥0⎩
5
B. 83D. 4
间[1,2]上有零点的有:a =1,2≤b ≤10,故b =2,b =4,b =8. a =2,3≤b ≤12,故b =4,b =8,b =12. a =3,4≤b ≤14,故b =4,b =8,b =12. a =4,5≤b ≤16,故b =8,b =12. 根据古典概型可得有零点的概11率为.
16
⎧⎪ln x +2x -6 (x >0)
2.(文)(2011·舟山月考) 函数f (x ) =⎨的零点个
⎪-x (x +1)(x ≤0)⎩
数是( )
A .0 C .2 [答案] D
[解析] 令-x (x +1) =0得x =0或-1,满足x ≤0; 当x >0时,∵ln x 与2x -6都是增函数, ∴f (x ) =ln x +2x -6(x >0)为增函数, ∵f (1)=-40,
∴f (x ) 在(0,+∞) 上有且仅有一个零点,
B .1 D .3
故f (x ) 共有3个零点.
(理)(2010·瑞安中学) 函数f (x ) 在[-2,2]内的图象如图所示,若函数f (x ) 的导函数f ′(x ) 的图象也是连续不间断的,则导函数f ′(x ) 在(-2,2) 内有零点(
)
A .0个 C .2个 [答案] D
[解析] f ′(x ) 的零点,即f (x ) 的极值点,由图可知f (x ) 在(-2,2) 内,有一个极大值和两个极小值,故f (x ) 在(-2,2) 内有三个零点,故选D.
3.某流程图如图所示,现输入如下四个函数,则可以输出的函数是( )
B .1个 D .至少3个
A .f (x ) =tan x C .f (x ) =x [答案] C
[解析] 根据程序框图知,输出的函数f (x ) 为偶函数,且此函数111
存在零点.f (x ) =tan x 为奇函数;f (x ) =(若2-122-1111
+0,则x ,∴2x -1=-2,∴2x =-1与2x >0矛盾) ;f (x ) 222-1πππ
=lgsin x 不具有奇偶性(∵x =f ) =0,x =-时,f (x ) 无意义) ;
222f (x ) =x 是偶函数,且f (0)=0,故选C.
1x -2
4.(文) 设函数y =x 与y =() 的图象的交点为(x 0,y 0) ,则x 0
2
3
23
23
11
B .f (x ) =2-12D .f (x ) =lgsin x
所在的区间是( )
A .(0,1) C .(2,3)
B .(1,2) D .(3,4)
[答案] B
[解析] 令g (x ) =x 3-22-x ,可求得g (0)0,g (3)>0,g (4)>0.易知函数g (x ) 的零点所在区间为(1,2).
x
⎧⎪2-1 (x ≤0)
(理)(2010·安徽合肥质检) 已知函数f (x ) =⎨,
⎪⎩f (x -1)+1 (x >0)
把函数g (x ) =f (x ) -x 的零点按从小到大的顺序排列成一个数列,则该数列的通项公式为( )
n (n -1)
A .a n =n ∈N *)
2B .a n =n (n -1)(n ∈N *) C .a n =n -1(n ∈N *) D .a n =2n -2(n ∈N *) [答案] C
[解析] 当x ≤0时,f (x ) =2x -1;当0
当1
+1;„
∴当x ≤0时,g (x ) 的零点为x =0;当0
当1
故a 1=0,a 2=1,a 3=2,„,a n =n -1.
5.(文)(2010·揭阳市模拟) 某农场,可以全部种植水果、蔬菜、稻米、甘蔗等农作物,且产品全部供应距农场d (km)(d
产成本-运输成本) ,则n 的值为________.
[解析] 设单位面积全部种植水果、蔬菜、稻米、甘蔗的经济效益分别为y 1、y 2、y 3、y 4,则y 1=50-0.6d ,y 2=15-0.3d ,y 3=40-0.4d ,y 4=18-0.3d ,
⎧⎪y ≥y 由⎨y ≥y ⎪⎩d
33
24
y 3≥y 1
⇒50≤d
(理) 已知定义在R 上的奇函数f (x ) 满足f (x -4) =-f (x ) ,且在区间[0,2]上是增函数,若方程f (x ) =m (m >0)在区间[-8,8]上有四个不同的根x 1,x 2,x 3,x 4,则x 1+x 2+x 3+x 4=________.
[答案] -8
[解析] 解法1:由已知,定义在R 上的奇函数f (x ) 图象一定过原点,又f (x ) 在区间[0,2]上为增函数,所以方程f (x ) =m (m >0)在区间[0,2]上有且只有一个根,不妨设为x 1;
∵f (x 1) =-f (-x 1) =-[-f (-x 1+4)]=f (-x 1+4) ,∴-x 1+4∈[2,4]也是一个根,记为x 2,
∴x 1+x 2=4.
又∵f (x -4) =-f (x ) ,∴f (x -8) =f (x ) ,∴f (x ) 是周期为8的周期
函数,
∴f (x 1-8) =f (x 1) =m ,不妨将此根记为x 3,
且x 3=x 1-8∈[-8,-6];同理可知x 4=x 2-8∈[-6,-4], ∴x 1+x 2+x 3+x 4=x 1+x 2+x 1-8+x 2-8=-8.
解法2:∵f (x ) 为奇函数,且f (x -4) =-f (x ) ,
∴f (x -4) =f (-x ) ,以2-x 代入x 得:
f (-2-x ) =f (-2+x )
∴f (x ) 的图象关于直线x =-2对称,
又f (x ) 为奇函数,∴f (x ) 的图象关于直线x =2也对称.
又f (x -8) =f ((x -4) -4) =-f (x -4) =f (x ) ,
∴f (x ) 的周期为8.
又在R 上的奇函数f (x ) 有f (0)=0,f (x ) 在[0,2]上为增函数,方程f (x ) =m ,在[-8,8]上有四个不同的根x 1、x 2、x 3、x 4.
∴必在[-2,2]上有一实根,不妨设为x 1,∵m >0,∴0≤x 1≤2,∴四根中一对关于直线x =2对称一对关于直线x =-6对称,故x 1+x 2+x 3+x 4=2×2+2×(-6) =-8.
6.(文) 某加工厂需定期购买原材料,已知每公斤原材料的价格为1.5元,每次购买原材料需支付运费600元.每公斤原材料每天的保管费用为0.03元,该厂每天需消耗原材料400公斤,每次购买的原材料当天即开始使用(即有400公斤不需要保管) .
(1)设该厂每x 天购买一次原材料,试写出每次购买的原材料在x 天内总的保管费用y 1(元) 关于x 的函数关系式;
(2)求该厂多少天购买一次原材料才能使平均每天支付的总费用y (元) 最少,并求出这个最小值.
[解析] (1)每次购买原材料后,当天用掉的400公斤原材料不需
要保管,第二天用掉的400公斤原材料需保管1天,第三天用掉的400公斤原材料需保管2天,第四天用掉的400公斤原材料需保管3天,„,第x 天(也就是下次购买原材料的前一天) 用掉最后的400公斤原材料需保管x -1天.
∴每次购买的原材料在x 天内的保管费用为
y 1=400×0.03[1+2+3+„+(x -1)]=6x 2-6x .
(2)由(1)可知,购买一次原材料的总的费用为6x 2-6x +600+
1.5×400x =6x 2+594x +600(元) ,
∴购买一次原材料平均每天支付的总费用为
600y =x +6x +594=26006x +594=714. x ·
600当且仅当x =6x ,即x =10时,取得等号.
∴该厂10天购买一次原材料可以使平均每天支付的总费用最少,最少费用为714元.
(理) 当前环境问题已成为问题关注的焦点,2009的哥本哈根世界气候大会召开后,为减少汽车尾气对城市空气的污染,某市决定对出租车实行使用液化气替代汽油的改装工程,原因是液化气燃烧后不产生二氧化硫、一氧化氮等有害气体,对大气无污染,或者说非常小.请根据以下数据:①当前汽油价格为2.8元/升,市内出租车耗油情况是一升汽油大约能跑12千米;②当前液化气价格为3元/千克,一千克液化气平均可跑15~16千米;③一辆出租车日平均行程为200千米.
(1)从经济角度衡量一下使用液化气和使用汽油哪一种更经济(即省钱) ;
(2)假设出租车改装液化气设备需花费5000元,请问多长时间省出的钱等于改装设备花费的钱.
[解析] (1)设出租车行驶的时间为t 天,所耗费的汽油费为W 元,耗费的液化气费为P 元,
由题意可知,W =200t 140t 2.8(t ≥0且t ∈N) 123
200t 200t ×3≤P ≤×3 (t ≥0且t ∈N) , 1615
即37.5t ≤P ≤40t .
又140t >40t ,即W >P ,所以使用液化气比使用汽油省钱. 3
140t (2)①令37.5t +5000=,解得t ≈545.5, 3
又t ≥0,t ∈N ,∴t =546.
140t ②令40t +5000=t =750. 3
所以,若改装液化气设备,则当行驶天数t ∈[546,750]时,省出的钱等于改装设备的钱.
7.(文) 甲方是一农场,乙方是一工厂,由于乙方生产须占用甲方的资源,因此甲方有权向乙方索赔以弥补经济损失并获得一定净收入,在乙方不赔付的情况下,乙方的年利润x (元) 与年产量t (吨) 满足函数关系:x =t . 若乙方每生产一吨产品必须赔付甲方s 元(以下称s 为赔付价格) .
(1)将乙方的年利润w (元) 表示为年产量t (吨) 的函数,并求出乙方获得最大利润的年产量;
(2)在乙方年产量为t 吨时,甲方每年受乙方生产影响的经济损失金额y =0.002t 2(元) ,在乙方按照获得最大利润的产量进行生产的前提下,甲方要在索赔中获得最大净收入,应向乙方要求的赔付价格s 是多少?
[解析] (1)因为赔付价格为s 元/吨,所以乙方的实际年利润为:
w =2000-st (t ≥0)
1000210002因为w =t -st =-s t -s +s ,
⎛1000⎫所以当t = s ⎪2时,w 取得最大值. ⎝⎭
⎛1000⎫所以乙方取得最大利润的年产量t = s 2吨 ⎝⎭
(2)设甲方净收入为v 元,则v =st -0.002t 2,
⎛1000⎫将t = s ⎪2代入上式,得到甲方纯收入v 与赔付价格s 之间的⎝⎭
函数关系式:
100022×1000v =s , s 323100028×10001000(8000-s )又v ′=-+ s s s 3
令v ′=0得s =20.
当s 0;
当s >20时,v ′
所以s =20时,v 取得最大值.
因此甲方向乙方要求赔付价格s =20(元/吨) 时,获最大纯收入. (理)(2010·济南一中)2009年,浙江吉利与褔特就收购福特旗下的沃尔沃达成初步协议,吉利计划投资20亿美元来发展该品牌.据专家预测,从2009年起,沃尔沃汽车的销售量每年比上一年增加10000辆(2009年销售量为20000辆) ,销售利润每辆每年比上一年减少10%(2009年销售利润为2万美元/辆) .
(1)第n 年的销售利润为多少?
(2)求到2013年年底,浙江吉利能否实现盈利(即销售利润超过总投资,0.95≈0.59) .
[解析] (1)∵沃尔沃汽车的销售量每年比上一年增加10000辆, ∴沃尔沃汽车的销售量构成了首项为20000,公差为10000的等差数列{a n }.
∴a n =10000+10000n .
∵沃尔沃汽车的销售利润按照每辆每年比上一年减少10%,因此每辆汽车的销售利润构成了首项为2,公比为1-10%的等比数列{b n }.∴b n =2×0.9n -1.
第n 年的销售利润记为c n ,则c n =a n ·b n =(10000+10000n ) ×2×0.9n -1.
(2)设到2013年年底,浙江吉利盈利为S ,则
S =20000×2+30000×2×0.9+40000×2×0.92+50000×2×0.93+60000×2×0.94①
0.9S =20000×2×0.9+30000×2×0.92+40000×2×0.93+50000×2×0.94+60000×2×0.95②
①-②得,0.1S =20000×2+20000×(0.9+0.92+0.93+0.94) -60000×2×0.95,
解得S =10×(220000-320000×0.95) ≈31.2×104>(20+
1.5) ×104.
所以到2013年年底,浙江吉利能实现盈利.
1.(2010·江苏南通九校) 若a >1,设函数f (x ) =a x +x -4的零点
11为m ,g (x ) =log a x +x -4的零点为n ,则m +n 的取值范围是( )
A .(3.5,+∞)
C .(4,+∞) B .(1,+∞) D .(4.5,+∞)
[答案] B
11[分析] 欲求m n 的取值范围,很容易联想到基本不等式,于是
需探讨m 、n 之间的关系,观察f (x ) 与g (x ) 的表达式,根据函数零点的意义,可以把题目中两个函数的零点和转化为指数函数y =a x 和对数函数y =log a x 与直线y =-x +4的交点的横坐标,因为指数函数y =a x 和对数函数y =log a x 互为反函数,故其图象关于直线y =x 对称,又因直线y =-x +4垂直于直线y =x ,指数函数y =a x 和对数函数y =log a x 与直线y =-x +4的交点的横坐标之和是直线y =x 与y =-x +4的交点的横坐标的2倍,这样即可建立起m ,n 的数量关系式,进而利用基本不等式求解即可.
[解析] 令a x +x -4=0得a x =-x +4,令log a x +x -4=0得log a x =-x +4,
在同一坐标系中画出函数y =a x ,y =log a x ,y =-x +4的图象,结合图形可知,n +m 为直线y =x 与y =-x +4的交点的横坐标的2
⎧⎪y =x 倍,由⎨,解得x =2,所以n +m =4, ⎪⎩y =-x +4
⎛11⎫m n 因为(n +m ) n +m =1+1+n +m ≥4,又n ≠m ,故(n +⎝⎭
⎛11⎫11m ) n m ⎪>4n m >1. ⎝⎭
2.(2011·温州十校模拟) 已知函数f (x ) =2mx 2-2(4-m ) x +1,g (x ) =mx ,若对于任一实数x ,f (x ) 与g (x ) 的值至少有一个为正数,则实数m 的取值范围是( )
A .(0,2)
C .(2,8)
[答案] B B .(0,8) D .(-∞,0)
[解析] 当m ≤0时,显然不合题意;当m >0时,f (0)=1>0,①
4-m 若对称轴≥0即0
4-m ②若对称轴4,只要Δ=4(4-m ) 2-8m =4(m -2m
8)(m -2)
综上0
3.定义域为D 的函数f (x ) 同时满足条件:①常数a ,b 满足a
A .1对
C .3对
[答案] C
[分析] 由“k 级矩形”函数的定义可知,f (x ) =x 3的定义区间为
[a ,b ]时,值域为[a ,b ],可考虑应用f (x ) 的单调性解决.
[解析] ∵f (x ) =x 3在[a ,b ]上单调递增,
∴f (x ) 的值域为[a 3,b 3].
又∵f (x ) =x 3在[a ,b ]上为“1级矩形”函数,
3⎧⎧⎧⎧⎪a =a ⎪a =-1⎪a =0⎪a =-1∴⎨3,解得⎨或⎨或⎨, ⎪⎪⎪⎪b =b b =0b =1b =1⎩⎩⎩⎩B .2对 D .4对
故满足条件的常数对共有3对.
[点评] 自定义题是近年来备受命题者青睐的题型,它能较好地考查学生对新知识的阅读理解能力,而这恰是学生后续学习必须具备的能力,解决这类问题的关键是先仔细审题,弄清“定义”的含义,把“定义”翻译为我们已掌握的数学知识.然后加以解决.
4.如图,有四个平面图形分别是三角形、平行四边形、直角梯形、圆.垂直于x 轴的直线l :x =t (0≤t ≤a ) 经过原点O 向右平行移动,l 在移动过程中扫过平面图形的面积为y (图中阴影部分) ,若函数y =f (t ) 的大致图象如图,那么平面图形的形状不可能是(
)
[答案] C
[解析] A 、B 、D 的面积都是随着t 的增大而增长的速度越来越
a a 快,到t =时,增长的速度又减慢,而C 图则从t =22
与f (t ) 不符.
5.(2010·天津文,4) 函数f (x ) =e x +x -2的零点所在的一个区间是( )
A .(-2,-1)
C .(0,1) B .(-1,0) D .(1,2)
[答案] C
[解析] ∵f (0)=-10,
即f (0)f (1)
∴由零点定理知,该函数在区间(0,1)内存在零点.
2⎧⎪x +2x -3,x ≤0,6.(2010·福建理,4) 函数f (x ) =⎨的零点个⎪-2+ln x ,x >0⎩
数为( )
A .0
C .2
[答案] C
[解析] 令x 2+2x -3=0得,x =-3或1
∵x ≤0,∴x =-3,令-2+ln x =0得,ln x =2
∴x =e 2>0,故函数f (x ) 有两个零点.
7.已知y =x (x -1)(x +1) 的图象如图所示,今考虑f (x ) =x (x -
1)(x +1) +0.01,则方程f (x ) =
0. B .1 D .3
①有三个实根
②当x
③当-1
④当0
⑤当x >1时,恰有一实根
正确的有________.
[答案] ①②
[解析] ∵f (-2) =-5.990,
即f (-2)·f (-1)
∴在(-2,-1) 内有一个实根,结合图象知,方程在(-∞,-1) 上恰有一个实根.所以②正确.
又∵f (0)=0.01>0,结合图象知f (x ) =0在(-1,0) 上没有实数根,所以③不正确.
又∵f (0.5)=0.5×(-0.5) ×1.5+0.01=-0.3650.所以f (x ) =0在(0.5,1)上必有一实根,在(0,0.5) 上也有一个实根.∴f (x ) =0在(0,1)上有两个实根.所以④不正确.
由f (1)>0结合图象知,f (x ) =0在(1,+∞) 上没有实根,∴⑤不正确,由此可知①正确.