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微专题22 函数嵌套问题(解析版)
,
结合图象可得 ,
故答案为 , .
变式5.已知函数 , ,则当方程 有6个解时 的取值范围是
A. B. 或 C. D.
【解析】解: 函数 , ,
,
令 得: ,或 ,
故当 时,函数 取极大值1,当 时,函数取极小值 ;
则 与 的交点情况为:
当 ,或 时,有一个交点;
当 ,或 时,有两个交点;
当 时,有三个交点;
令: ,则方程在 , 上一定有解
,
.
故答案为: .
变式6.设函数 .若对任意 ,均有 ,则实数 的取值范围是.
【解析】解:函数 .若对任意 ,均有 ,
即为 ,
即 ,
可得 恒成立,
由 ,
即有 ,
故答案为: .
变式7.对于函数 ,若 ,则称 为 的“不动点”,若 ,则称 为 的“稳定点”,记 , ,则下列说法错误的是
若 ,
则可判断 有解,故成立;
若 ,
则可判断 有解,故成立;
若 ,
则可判断 有解,故成立;
若 ,
则可判断 无解,故不成立;
故选: .
例11. 和 都是定义在 上的函数,且方程 有实数解,则 不可能是
A. B. C. D.
【解析】解:因为 ,所以 ,得 ,
即 ,所以 与 是等价的,
即 有解, 也有解,也就是说有解得都是有可能的,
由题意,方程①恒有两个不等实根,所以△ ,
即 恒成立,则△ ,故 .
(3)设 , , , , , ,
又 的中点在该直线上,所以 ,
,
而 , 应是方程①的两个根,所以 ,即 ,
,
当 时, .
例8.定义:若函数 对于其定义域内的某一数 ,有 ,则称 是 的一个不动点.已知函数 .
当 , 时,求函数 的不动点;
A. B. C. D.
【解析】解: 为函数 的“不动点”,则方程 ,即 有实根,故△ , ,
如果“稳定点”恰是它的“不动点”,则上述方程的根 为方程 ,即 的实根,
方程 可化为: ,即 ,利用平方差公式分解因式得,
, ,
函数 的“稳定点”恰是它的“不动点”, 方程 无实数根,
, ,
综上, ,
故选: .
(2)若关于 的方程 有4个不同的实数很,求实数 的取值范围.
【解析】解:(1)令 得, ,或 ;
当 ,或 时, ,
当 时, ;
;
①当 时,函数 为增函数; 时,函数 为减函数;
②当 时,令 , ,
设 ,则: , ,
,
时, , 为减函数,
, 时, , 为增函数;
令 ,则 ,
当 时, 为增函数, 为减函数,故 为减函数;
由此可得, 的图象与直线 有交点,且交点横坐标 , ,
根据 ,化简整理得 . , ,
即 , , ,
根据二次函数的性质得出:
即实数 的取值范围为 , .
故选: .
变式11.设函数 , 为自然对数的底数),若存在 , 使 (b) 成立,则 的取值范围
A. , B. , C. , D. ,
【解析】解:因为存在 , ,使 (b) 成立,
而 ,即 ,
反之,任取 ,则 ,
若 ,则 ,出现矛盾,
若 ,则 ,出现矛盾,
所以 ,则 ,
综上所述, ,故 正确;
对于 :对于函数 ,
由 ,得 ,
当 时, ,
所以 , ,
又 ,
所以 ,
所以 ,故 错误;
故选: .
变式8.对于函数 ,若 ,则称 为函数 的“不动点”:若 ,则称 为 的“稳定点”,如果函数 的稳定点恰是它的不动点,那么 的取值范围为
【解析】解:设 ,解 ,得 或 ,
①当 时,由 ,得 或 ,
即得 或 ;
②当 时,由 得 ,
即 或 ,即 或 ,
综合①②得:
函数 的零点为: 或 或 或 共4个;
故选: .
变式3.已知函数 ,集合 , , , ,若 为单元素集,试求 的值.
【解析】 集合 , ,
为单元集, ,
,
, ,
当 时, 不符题意,故 ,
且交点的横坐标 , ,
的图象与 的图象关于直线 对称,
的图象与函数 的图象的交点必定在直线 上,
由此可得, 的图象与直线 有交点,且交点横坐标 , ,
根据 ,化简整理得 .
记 , ,
由 , ,
可得 , ,即 .
即实数 的取值范围为 , .
故选: .
变式13.设函数 .若方程 有解,则 的取值范围为
A. B. C. D. ,
【解析】解:设 , ,则方程 等价为 ,
即 ,
,
即 ,
在 时有解,
即 ,
在 时成立,
设 ,
当 时, 取得最大值 ,
,
即 ,
故选: .
题型四:复合函数 的零点问题
例10.设 , 都是定义在 上的函数,若函数 有零点,则函数 不可能是
A. B. C. D.
【解析】解: 函数 有零点,
方程 有解,
,
有解,
(1)当 , 时,求函数 的不动点;
(2)若对任意的实数 ,函数 恒有两个不动点,求 的取值范围;
(3)在(2)的条件下,若 图象上两个点 、 的横坐标是函数 的不动点,且 、 的中点 在函数 的图象上,求 的最小值.
【解析】解:(1) ,由 ,解得 或 ,所以所求 ,
,
△
,
,方程无解,不符 为单元集,故 .
方程 有2个不相等的实数解: ,
当 时有 ,解得: 或 (舍去).
同理当 时有: 或 (舍去).
综上, .
题型二:“ ”型问题
例4.已知函数 ,
(1)求 (1) 的值;
(2)若方程 有4个实数根.求实数 的取值范围.
【解析】解:(1) (1) ,
当 时, 为增函数, 为增函数,故 为增函数;
当 时, 为减函数, 为增函数,故 为减函数;
当 时, 为减函数, 为减函数,故 为增函数;
综上所述,函数 的单调递增区间为 , , , , , ;
(2)由(1)可得,当 或 时, ;
时, 取得极大值 ; 时, 取得极小值1;
时, 取得极小值1.
由方程 有4个不同的实数很,
所以存在 , ,使 (b) (b),
即函数 与其反函数在 , 上有交点,
因为函数 在 , 上为单调递增函数,
所以函数 与其反函数在 , 的交点在直线 上,
即函数 与其反函数的交点即为 与 的交点,
令 ,即 在 , 上有解,
所以 在 , 上有解,
因为 在 , 上单调递增,
所以 ,
则 的取值范围为 , .
所以 ,
所以 的取值范围为 .
例9.设函数 , , 为自然对数的底数),若存在 , 使 (b) 成立,则 的取值范围是.
【解析】解: 存在 , ,使 (b) 成立
存在 , ,使 (b) (b)
即函数 与其反函数 在 , 上有交点
在 , 上为增函数
函数 与其反函数 在 , 的交点在直线 上,
即函数 与其反函数 的交点就是 与 的交点
当 时,
;
作函数 的图象如下:
解 ,得到 或 ,
又 是函数 的所有零点中的最大值,
所以 ,且 (2) , (3) ,
因为 , ,
所以 ,
故答案为:2.
例2.设函数 ,则当 时,函数 的最大值等于,若 是函数 的所有零点中的最大值,且 , ,则 .
【解析】解:当 时,
;
作函数 的图象如下,
解 得,
或 ;
又 是函数 的所有零点中的最大值,
;
且 (2) , (3) ;
故 .
故答案为:1,2.
例3.已知函数 ,则函数 的零点个数为
A.3B.4C.5D.6
【解析】解:令 ,可得 或 或 ,
函数 的图象如图所示,
由图象可知,当 时,有1个解;
当 时,有3个解;
当 时,有1个解.
综上所述,函数 的零点个数为5个.
(Ⅱ)若对任意的实数 ,函数 恒有两个不动点,求 的取值范围.
【解析】解:(Ⅰ)当 , 时, ,
因为 为 的不动点,
所以 ,
即 解得 , ,
所以 和3是 的不动点.
(Ⅱ)因为 恒有两个相异的不动点,
即方程 恒有两个不同的解,
即 有两个不相等的实数根,
所以 恒成立,
即对任意 , 恒成立,
所以 ,
所以 ,
(1) ,
即 (1) .
(2)令 ,则原方程化为 ,
易知方程 在 内有2个不同的解,
则原方程有4个解等价于函数 与 的图象有2个不同的交点,作出函数 的图象,如图;
(1) , ,
由图象可知,当 时,函数 , 与 有2个不同的交点,
即所求 的取值范囿是 , .
例5.设函数 , , .
(1)求函数 的单调递增区间.
微专题22函数嵌套问题
【题型归纳目录】
题型一:“ ”型问题
题型二:“ ”型问题
题型三:复合函数 的零点问题
题型四:复合函数 的零点问题
题型五:含参二次函数复合型零点问题
题型六:零点求和问题
题型七:其他型
【典型例题】
题型一:“ ”型问题
例1.设函数 , 是函数 的所有零点中的最大值,若 , ,则 .
【解析】解: 函数 ,
即为 的图象与直线 有4个交点.
则 的取值范围是 , .
例6.设函数 , , ,求函数 的单调递增区间.
【解析】解:令 得, ,或 ;
当 ,或 时, ,
当 时, ;
;