资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台解题大招17轻松破解嵌套函数的零点问题(含不动点与稳定点)知识点01 嵌套函数的概念1.嵌套函数也称复合函数,是将一个函数的输出作为另一个函数的输入构成的组合函数.2.嵌套函数的通用形式为:其中为内层函数,为外层函数,中间变量为的输出,需满足t属于的定义域要求.知识点02 求解嵌套函数零点问题的基本策略——换元法对于嵌套函数的零点,通常先“换元解套”, 再将复合函数拆解为两个相对简单的函数,最后借助函数的图象、性质求解.在利用换元法解决嵌套函数零点问题时,还要特别注意内层函数和外层函数的定义域问题,即定义域优优先!知识点03 不动点与稳定点1.不动点的定义及其几何意义把对应的的值叫不动点,其几何意义是:函数图像与直线的交点.2.稳定点的定义及其几何意义把对应的的值叫稳定点.稳定点要么是不动点,要么必成对出现且关于对称.这是因为若,则必有.3.不动点与稳定点具有以下两个基本性质性质1 .性质2 若函数单调递增,则.解释:因为函数单调递增,所以不可能存在两个关于 对称的点,否则这两点的单调性必与原函数的单调性相反.4.重要推论推论1 若连续,则有:有解等价于有解.推论2 无解等价于无解.推论3 有解等价于有解.5.布劳韦尔不动点定理任意一个把维球体变为自身的连续变换至少有一个不动点.其特殊情况为:设是连续函数,其定义域和值域均为 ,则必有不动点(即存在一点,使.题型01 内外自复合型的零点问题f(f(x))型函数零点问题处理策略 1.换元解套,转化为t=g(x)与y=f(t)的零点. 2.依次解方程,令f(t)=0,求t,代入t=g(x)求出x的值或判断图象的交点个数.【典例1-1】(2026·安徽滁州·一模)已知函数则方程f(f(x))+3=0的解的个数为( )A.3 B.4 C.5 D.6【答案】C【分析】确定函数的性质,作出函数的图象,解方程时,先确定的解,并确定解的范围,然后再研究的解,这样可得结论.注意数形结合思想的应用.【详解】作出函数的图象,时,(时取等号),上递增,上递减,上递增,由图象可知有三个解,不妨设,由于,因此,于是有3个解,有1个解,有一个解,共5个解.故选:C.【典例1-2】(25-26高三上·浙江衢州·期中)已知函数,若函数有7个零点,则可以为( )A.2 B.3 C.4 D.5【答案】A【分析】根据解析式,作出图象,根据有7个零点,可得与的图象有7个交点,分别讨论、、、和,5种不同的情况,根据图象交点个数,分析判断,可得a的范围,即可得答案.【详解】当时,单调递减,当时,单调递减,当时,单调递增,作出图象,如图所示 因为函数有7个零点,所以有7个根,即与的图象有7个交点,令,则,当时,与的图象只有一个交点,此时, 因为,所以与图象只有一个交点,不符合题意; 当时,与的图象有2个交点,且为-1和2,则和与图象共有4个交点,不符合题意; 当时,与的图象有3个交点,设为, 则,此时与共有7个交点,符合题意; 当时,与的图象有3个交点,设为,则,此时与共有6个交点,不符合题意; 当时,与的图象有2个交点,设为,则,若时,此时与共有4个交点,不符合题意,若时,此时与共有3个交点,不符合题意,参考上图,综上,a的取值范围是,则可以为2.故选:A【跟踪训练】1.(25-26高一上·广东东莞·期中)已知函数,则方程实数根的个数为( )A.6 B.7 C.10 D.11【答案】D【分析】先通过换元将方程等价转化为四个方程,,,的根,再结合函数的图象分别求解这四个方程可得.【详解】令,则.当时,则,得或.当时,则,得或.再由,即,所以原方程等价于下面四个方程的根:——①,——②,——③,——④.再由,可知函数在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,图象如下:对方程①,因为,所以时,,得或,解得或;当时,,得或(舍去).所以方程共有3个根.对方程——②,因为.所以时,,得或,解得或;当时,,得或(舍去).所以方程共有3个根.对于方程——③,所以时,,得或,解得或;当时,,得或.所以方程共有4个根.对于——④,由函数的图象可知方程有唯一的根.综上所述,方程的根共有个根.故选:D.2.(多选)(2026高三·全国·专题练习)(多选题)已知函数,下列是关于函数的零点的判断,其中正确的是( )A.在内一定有零点 B.在内一定有零点C.当时,有个零点 D.当时,有个零点【答案】CD【分析】分及并画出相应图象进行讨论即可得.【详解】当时,,图象如图(1),此时即,若,则,若,则,又有2个零点,也有2个零点,故有4个零点,故C正确;当时,,图象如图(2),此时即,只有一种情况,此时仅有1个零点,所以当时,有1个零点,故D正确;由图象可得A、B错误.3.(25-26高三上·河南·月考)设函数,则关于的方程根的个数为 ,其所有根之和的取值范围为 .【答案】 2【分析】令,则,由得,进而得,作出的图象,利用数形结合即可求解;由题意,进而得,令,则,令,利用导数法研究单调性得,又时,,可得,即可求解.【详解】令,则,所以,由,因为,所以,作出的图像:由图可知:有两个交点,所以的根的个数为2;由有,所以,所以,令,则,令,则,所以在上单调递减,所以当时,,所以,又因为时,,所以,且当时,,又当无限趋向于正无穷大时,无限趋向于正无穷大,所以,所以.题型02 内外双函数复合型的零点问题f(g(x))型函数零点问题的处理策略 1.换元解套,转化为t=g(x)与y=f(t)的零点. 2.依次解方程,令f(t)=0,求t,代入t=g(x)求出x的值或判断图象的交点个数.【典例2-1】(25-26高三上·湖南邵阳·月考)已知函数,,其中均为实数.若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积为( )A. B. C. D.【答案】A【分析】画出的图象,令,根据函数图象可得有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,数形结合得到,此时两个整数根分别为2和,数形结合得到三个整数根中,必有一个小于2,只有满足要求,故,求出五个整数根分别为,,1,2,4,即可得到答案.【详解】令,则,根据的图象可知,要满足题意必须有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,结合图象,当与相切时满足要求,在上单调递减,在上单调递增,故当时,取得最小值,最小值为,故,又,,其在定义域内单调递减,令,解得,故时,有两个整数根,分别为2和,由图象可知,的三个整数根中,必有一个小于2,显然只有满足要求,此时,故,令,解得另一个根为4,又,解得,故五个整数根分别为,,1,2,4,所以最大整数解和最小整数解之积为.故选:A.【典例2-2】 (多选)(25-26高三上·福建泉州·期中)已知函数、的定义域均为,其图象如图所示,则( )A.为奇函数 B.在单调递增C.在单调递减 D.关于的方程在有三个解【答案】AB【分析】利用函数奇偶性的定义可判断A选项;利用函数单调性的性质可判断B选项;利用复合函数的单调性可判断C选项;数形结合可判断D选项.【详解】由图可知,函数为奇函数,为偶函数,对于A选项,对任意的,,故函数为奇函数,A对;对于B选项,由图可知,函数在上为增函数,函数在上为减函数,所以函数在上为增函数,故函数在单调递增,B对;对于C选项,令,,由图可知,,当时,,因为内层函数在时单调递增,外层函数在时单调递减,由复合函数的单调性可知,函数在上单调递减,当时,,内层函数在时单调递减,外层函数在上不单调,由复合函数法可知,函数在上不单调,C错;对于D选项,令,结合函数的图象可知或、,其中,,由函数的图象可知,方程在时有两个解,方程在时无解,方程在时无解,综上所述,关于的方程在上有两个解,D错.故选:AB.【跟踪训练】1.(多选)(25-26高三上·四川宜宾·阶段检测)已知函数,,,则下列结论中正确的有( )A.当时有1个零点B.当时有4个零点C.当有6个不同零点时,实数m的取值范围为D.当的零点个数最多时,实数m的取值范围为[ln3,ln4]【答案】BC【分析】转化为方程的解的个数,令,画出,的图象,数形结合,对四个选项一一判断,得到答案.【详解】A选项,的零点个数等价于关于的方程的解的个数,令,画出,的图象如下:当时,的解为,令,结合图象可知,有2个解,故时,有2个零点,A错误;B选项,当时,有2个解,设为,令,解得或,不妨设,其中对应两个解,对应两个解,,共四个解,当时有4个零点,B正确;CD选项,当时,有3个解,分别为,易得,,均有2个解,当或时,有2个解,此时有6个解,故或,当有6个不同零点时,实数m的取值范围是,C正确;最多有4个解,所以最多有8个解,当有4个解时,则,即,即当的零点个数最多时,m的取值范围为,D错误.故选:BC2.(25-26高三下·湖南长沙·开学考试)已知函数,若有6个零点,则的取值范围为 .【答案】【分析】作出函数图象,进行分析,最多有两个零点,根据一个零点对应最多4个解,用数形结合讨论各种情况,根据一元二次方程根的分布即可得出结果.【详解】由题可得函数图象,当或时,有两个解;当时,有4个解;当时,有3个解;当时,有1个解;因为最多有两个解.因此,要使有6个零点,则有两个解,设为,则存在下列几种情况:有2个解,有4个解,即或,显然,则此时应满足,即,解得,有3个解,有3个解,设即,则应满足,无解,舍去,综上所述,的取值范围为.【点睛】方法点睛:已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法:(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围;(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域问题加以解决;(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,利用数形结合的方法求解.题型03 二次函数复合型a[f(x)]2+bf(x)+c函数的零点问题a[f(x)]2+bf(x)+c型的处理策略 1.先作出函数f(x)的图象. 2.对a[f(x)]2+bf(x)+c进行换元解套. 3.数形结合解决问题.【典例3-1】(25-26高三上·山东聊城·期末)已知函数,若函数有6个不同的零点,则实数的范围是( )A. B.C. D.【答案】A【分析】根据解析式画出的草图,将问题化为的图像与直线和,共有6个交点,数形结合有的图像与直线有2个交点,从而得解.【详解】画出函数的图像如图所示,函数有6个零点,等价于有6个解,即或共有6个解,等价于的图像与直线和直线,共有6个交点,由图得的图像与直线有4个交点,所以的图像与直线有2个交点,所以或,解得或,即实数的取值范围是.故选:A.【典例3-2】(25-26高三上·贵州贵阳·月考)已知函数,若方程有且仅有5个不同实数根,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】D【分析】设,则方程转化为的一元二次方程,解出这个的一元二次方程的解,画出的图象,通过图象数形结合得到的取值范围.【详解】令,有,即,解得或,作出的图象,如图,方程有且仅有5个不同实数根,则由图得或,解得或,即或无解,所以故选:D【跟踪训练】1.(25-26高三上·重庆·开学考试)已知为偶函数,当 时, ,若关于 的方程 恰有4个不同的实根,则实数的取值范围为( )A. B.C. D.【答案】D【分析】先解方程得到或,方程有两根,问题转化为方程有两个不同于方程的两根,数形结合,可求的取值范围.【详解】因为.所以或.当时,,此时方程无解;当时,.因为为偶函数,所以有两解,分别为和.又方程恰有4 个不同的实根,所以也有两个不同于和的两根.作出函数的草图如下: 要使有两个不同于和的两根,则或且.故选:D2.(25-26高一上·云南昆明·期末)已知函数,若关于x的方程有4个不相等的实数根,则实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】B【分析】由题意或,作出的图象,数形结合求得有三个不同的实数根,从而结合图象求得有一个实数根时的取值范围.【详解】由,得,所以或.,作出的图象,如图,因为函数的图象与直线有三个交点,所以有三个不同的实数根,所以必须有一个实数根,即函数的图象与直线有一个交点,由图可知,即,所以实数的取值范围为.故选:B.3.(25-26高一下·黑龙江哈尔滨·开学考试)已知函数,若函数恰有4个零点,则实数的取值范围为________.【答案】或或【分析】结合函数的图像和值域,函数图象,再分类讨论解的个数,验证边界情况即可求解.【详解】当时,由基本不等式,当且仅当时,即时,等号成立,且在上单调递减,在上单调递增,当时,在上单调递增,且其值域为,综上可大概画出图像,且有1个解:;有2个解:;有3个解:;有2个解:;若恰有4个零点,即与的解的总个数为4个,因为值域为,所以可知,情况一:有1个解,即,且有3个解,则,即,解之可得,情况二:有2个解,即或,且有2个解,则,满足题意,综上可知或.故答案为 :或或.题型04 不动点与稳定点问题不动点与稳定点问题处理策略 1.基础求解:不动点满足函数值等于自变量值,直接解方程得候选值;稳定点需通过分析函数迭代过程中取值的变化趋势来确定,观察函数在某点附近的迭代行为,若迭代值逐渐趋近于该点,则该点为稳定点. 2.筛选验证:两类点都需验证是否在函数定义域内,分段函数要逐段排查,稳定点需额外排除导数不存在的点. 3.换元法:稳定点问题实质也是嵌套函数的零点问题,故也常换元解套求解.【典例4-1】设函数 为自然对数的底数). 若存在 使 成立, 则 的取值范围是( )A. B. C. D.【分析】本题是给出的稳定点的式子,且为增函数,根据不动点与稳定的关系,必有不动点 , 使得 ,再根据方程有解,分离参数,再利用函数零点问题,便可得出参数的范围.【详解】, 根据复合函数的单调性, 可以判断该函数为增函数.又因为存在 使 , 即有稳定点 ,所以它必有不动点 , 使得 ,即 在 有解,整理可得, , 在 有解.令 ,在 单调递增., 故选择 A,【题后反思】稳定点和不动点的关系是解决这类题的关键,尤其还要注意,不动点是稳定点,稳定点不一定是不动点,当函数单调时,两者等价.【温馨提醒】在研究关系时,注意给定的自变量的范围,另外有时是涉及一个函数,有时是涉及两个函数,注意分清楚.【典例4-2】(2026高三·全国·专题练习)对于函数,若,则称为函数的“不动点”;若,则称为函数的“稳定点”,若函数的稳定点恰是它的不动点,则实数a的取值范围是_________.【答案】【分析】法一:由题意建立方程,根据新定义可得方程的解情况,利用一元二次方程根的判别式,分类讨论,可得答案;法二:由函数作图,并根据图像,以及切线情况,可得答案.【详解】法一:设,由得,所以,两式相减得,即或,所以必有解,即有解,所以,因为函数的稳定点恰是它的不动点,所以无解或者与同解,当无解时,即方程无解,则,当与同解时,,两式相减得,经检验满足题意,综上所述.法二:如图所示,的其中一个不动点一定位于与的切点,此时原函数与反函数公切线斜率一定为,,当只有一个不动点时,,故.【跟踪训练】1.(2027高三·全国·专题练习)对于函数,若,则称为函数的“不动点”;若,则称为函数的“稳定点”.如果函数的“稳定点”恰是它的“不动点”,那么实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】D【分析】函数的“不动点”一定是“稳定点”,而函数的“稳定点”恰是它的“不动点”,即不存在非“不动点”的“稳定点”,所以有解,但方程组无解,然后利用判别式即得.【详解】因为函数的“不动点”一定是“稳定点”,而函数的“稳定点”恰是它的“不动点”,即不存在非“不动点”的“稳定点”,所以有解,但方程组无解,由,得有解,所以,解得由得两式相减,得,因为,所以,消去,得,因为方程无解或仅有两个相等的实根,所以,解得,故a的取值范围是故选:D.2.(2026·湖南衡阳·二模)已知函数与的图象关于直线对称,函数,,若方程在区间上有解,则实数的取值范围为( )A. B.C. D.【答案】C【分析】令可将方程变为,通过分析可确定,将问题转化为在上有解的问题,通过分离变量的方法,结合导数求得函数值域,进而得到所求范围.【详解】与图象关于直线对称,,,;设,则由得:,均在函数图象上;假设,在上单调递增,,即,与假设矛盾;假设,在上单调递增,,即,与假设矛盾;,即在上有解,即;令,则,当时,;当时,;在上单调递增,在上单调递减,又,,,解得:,即实数的取值范围为.3.(25-26高三上·四川成都·阶段检测)记函数的定义域为D,若存在,使成立,则称以为坐标的点是函数的图象上的“稳定点”.(1)若函数的图象上有且只有两个相异的“稳定点”,试求实数a的取值范围;(2)已知定义在实数集R上的奇函数存在有限个“稳定点”,求证:必有奇数个“稳定点”.【答案】(1) 或且.(2)证明见解析【分析】(1)设是函数的图象上的两个“稳定点”,由定义可得,所以是方程的两相异实根且不等于 a,由此可得关于a的不等式组,解出即可;(2)由为R上的奇函数可判断原点(0,0)是函数的“稳定点”,只要再说明除原点外“稳定点”成对出现即可;【详解】解:(1)设是函数的图象上的两个“稳定点”,则,即有是有两个不相等的实数根且不等于,,解得或且.(2)据题意得:是定义在实数集R上的奇函数.①是奇函数,;所以必是函数的图像上的“稳定点”;②若,是函数的图像上的“稳定点”;是奇函数,必有,故也是函数的图像上的“稳定点”;也就是说和是成对出现的.综上所述:必有奇数个“稳定点”.【点睛】本题以新定义为切入点,主要考查了二次方程的根的个数问题、奇函数性质等知识的综合应用,考查学生分析解决新问题的能力.1.已知函数f(x)=其中e为自然对数的底数,则函数g(x)=3[f(x)]2-10f(x)+3的零点个数为( )A.3 B.4 C.5 D.6【答案】B【详解】当x≥0时,f(x)=4x3-6x2+1,f'(x)=12x2-12x,当0<x<1时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x>1时,f'(x)>0,f(x)单调递增,可得f(x)在x=1处取得最小值,最小值为-1,且f(0)=1.作出函数y=f(x)的图象如图所示.因为g(x)=3[f(x)]2-10f(x)+3,令t=f(x),由g(x)=0,可得3t2-10t+3=0,解得t=3或t=.当t=,即f(x)=时有3个解,则g(x)有3个零点;当t=3,即f(x)=3时有1个解,则g(x)有1个零点.综上,g(x)共有4个零点.故选B.2.(2026·福建三明·二模)已知函数与的图象关于直线对称,函数,若方程在区间上有两解,则实数a的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】B【分析】求出,设,推导出,转化为方程在区间上有两解,参变分离,在区间上有两解,构造函数,得到函数单调性,数形结合得到结论.【详解】由题意得函数与的图象关于直线对称,故,,设,则方程,即均在函数图象上,假设,因为在上单调递增,故,又,故,与假设矛盾,舍去;假设,因为在上单调递增,故,又,故,与假设矛盾,舍去;综上,,即方程在区间上有两解,即,在区间上有两解,令,,则,令得,令得,故在上单调递增,在上单调递减,又,,其中,即,画出函数在上的图象如下:要想在区间上有两解,需要,解得.3.(2026·山西临汾·二模)已知函数若方程有三个不同的实数根,则的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】A【分析】解方程得或,数形结合得方程无解,进而得到直线与曲线有个交点,结合图象可得出实数的取值范围.【详解】由可得或,当时,;当时,;当时,.作出函数、、的图象如下图所示:由图可知,直线与曲线有个交点,即方程无解,所以由题方程有个不同的解,即直线与曲线有个交点,则.4.(2026·浙江宁波·二模)已知函数,设是三个不同的实数,且满足,则的最小值为( )A. B.C. D.【答案】D【分析】先分析的图像及性质,依题意可知方程有三个不同的实根,结合图象可看出方程有三个不同的实根,当且仅当方程有两个不同的实根,结合等价于的等式可得到,最后即可推出的最小值.【详解】解:,在和单调递增,其简要图形如下:设,即方程有三个不同的实数解,又当时,有两个不同的实数解时,只有一个实数解,所以有三个不同的实数解,当且仅当有两个不同的实数解,且,,解得,时,即,不妨设,则,即,解得,又在上单调递增,时,.5.(2026·安徽滁州·一模)已知函数,若函数恰有个零点,则的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】A【分析】利用奇函数的定义及导数与函数单调性间的关系,可得为奇函数且为减函数,从而将问题转化成函数与函数的图象有个交点,再利用导数求出的单调性,进而得出的图象,数形结合,即可求解.【详解】因为,易知的定义域为,定义域关于原点对称,又,所以为奇函数,又恒成立,所以为减函数,令,得到,所以,整理得到,令,因为函数恰有个零点,则函数与函数的图象有个交点,又,当时,,当时,,所以的单调递增区间为,单调递减区间为,又时,,时,,时,,时,,且恒成立,其图象如图所示,由图可知,要使函数与函数的图象有个交点,则,解得,所以实数的取值范围是.6.(多选)(25-26高一上·广东深圳·期中)定义域和值域均为的函数和的图象如图所示,其中,下列四个结论中正确的有( )A.方程有且仅有1个解 B.方程有且仅有2个解C.方程有且仅有3个解 D.方程有且仅有9个解【答案】ACD【分析】由函数图象得到方程和的解,由函数的极大值和极小值得到方程及的解个数,从而判断各个选项.【详解】由函数图象可知,∴方程有且仅有1个解,A选项正确;由图象可知函数存在极大值和极小值,又∵,所以方程有且仅有3个解,B选项错误;∵,∴,∴方程有且仅有3个解,C选项正确;由图象可知存在三个解即或,∴时,或,∴方程有且仅有9个解,D选项正确.故选:ACD.7.(多选)(2026·海南·模拟预测)设函数的定义域为,且,则( )A.函数的值域为B.函数在上单调递减C.方程有3个不同的解D.若方程有10个不同的解,则【答案】BCD【分析】根据给定条件,求出函数,分段求出值域判断A;确定单调性判断B;求出方程的解判断C;转化为一元二次方程,并利用其根的分布列式求解判断D.【详解】依题意,当时,;当时,,则;当时,,则,对于A,当时,;当时,;当时,,函数的值域为,A错误;对于B,当时,在上单调递减,B正确;对于C,由选项A及,得或,解得或,方程有3个不同的解,C正确;对于D,观察图象,令,方程有10个不同的解,等价于方程在内各有一个实数根,因此,解得,D正确.8.已知函数,,则函数的零点个数为 个.【答案】【分析】令,得,再令,根据的解析式再分类讨论,即可求出,即或或,再画出的图象,数形结合即可求解.【详解】令,得,令,得或,解得或或,所以或或,作出函数图象,如图所示:由图象可知有个解,有个解,有个解,所以共有个零点.9.(25-26高三下·湖北武汉·阶段检测)已知函数,若,则函数的零点个数是___________.【答案】【分析】本题需要先分析函数的奇偶性,利用导数研究函数的单调性和极值,得到函数的图象,然后再通过换元法,把零点问题转换成两个函数图象的交点问题.【详解】函数的定义域为,由,得,所以函数是偶函数,当时,,当时,,当时,,故在上单调递增,上单调递减,又为偶函数,所以在上单调递增,在上单调递减,所以,又时,,所以的值域为.令,则,由,得,因为,所以,画出与的图象如图所示,所以在区间有唯一零点,令,,函数的图象与函数的图象有4个交点,故函数的零点个数是4.10.(2026·山东济宁·一模)已知函数若关于的方程恰有三个不相等的实数根,则实数的取值范围是__________.【答案】【分析】分类讨论,求得函数的解析式,利用数形结合求得实数的取值范围.【详解】函数在上单调递增,,在上单调递增,,当,即时,,且,当,即,,且,当,即时,,且,因此,在坐标系内作出函数和的图像,如图所示关于的方程恰有三个不相等的实数根,则.所以实数的取值范围是.10.(2026·河南南阳·模拟预测)已知函数,且关于的方程有8个不相等的实数根,则的取值范围是______.【答案】【分析】先分析函数的图象与取值范围,结合方程及的根的个数,方程的根的分布要求,确定的取值范围,分析条件求解参数的取值范围;【详解】当时,是开口向下的抛物线,对称轴,顶点为,此时,当时,,若,则单调递减,且,若,则单调递增且,根据原方程的根的结构,设,则原方程变为①,原方程的根的个数由的取值及的根的个数共同决定,的根的个数分析如下:当时,若在有1个根;若在有2个根;若在有2个根;若在有1个根;若在无根;当时,若在有2个根;若在有1个根;若在无根;若原方程有8个根,需满足①有两个不同的正根(否则根的总个数不是8个),对于每个的根的个数之和为4,结合的根的个数,要使的根的个数为4个,需,此时当时,有2个根,当时,有2个根,共4个根,方程①,令,需满足,解得,11.(21-22高一上·山东潍坊·阶段检测)已知函数,若,则称实数为的“不动点”,若,则称实数为的“稳定点”,函数的“不动点”和“稳定点”组成的集合分别记为A和B,即,.(1)已知函数,分别求出函数对应的集合A和B;(2)设,若,求函数对应的集合B.【答案】(1),(2)【分析】(1)由f(x)=x,解出的值即集合A的元素,由,解出的值即集合B的元素;(2)由可得,则,进而求解即可.【详解】(1)由,得,解得;由,得,解得,所以集合,.(2)因为,所以即解得所以,因为,所以,即,所以,解得或或,所以.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台解题大招17轻松破解嵌套函数的零点问题(含不动点与稳定点)知识点01 嵌套函数的概念1.嵌套函数也称复合函数,是将一个函数的输出作为另一个函数的输入构成的组合函数.2.嵌套函数的通用形式为:其中为内层函数,为外层函数,中间变量为的输出,需满足t属于的定义域要求.知识点02 求解嵌套函数零点问题的基本策略——换元法对于嵌套函数的零点,通常先“换元解套”, 再将复合函数拆解为两个相对简单的函数,最后借助函数的图象、性质求解.在利用换元法解决嵌套函数零点问题时,还要特别注意内层函数和外层函数的定义域问题,即定义域优优先!知识点03 不动点与稳定点1.不动点的定义及其几何意义把对应的的值叫不动点,其几何意义是:函数图像与直线的交点.2.稳定点的定义及其几何意义把对应的的值叫稳定点.稳定点要么是不动点,要么必成对出现且关于对称.这是因为若,则必有.3.不动点与稳定点具有以下两个基本性质性质1 .性质2 若函数单调递增,则.解释:因为函数单调递增,所以不可能存在两个关于 对称的点,否则这两点的单调性必与原函数的单调性相反.4.重要推论推论1 若连续,则有:有解等价于有解.推论2 无解等价于无解.推论3 有解等价于有解.5.布劳韦尔不动点定理任意一个把维球体变为自身的连续变换至少有一个不动点.其特殊情况为:设是连续函数,其定义域和值域均为 ,则必有不动点(即存在一点,使.题型01 内外自复合型的零点问题f(f(x))型函数零点问题处理策略 1.换元解套,转化为t=g(x)与y=f(t)的零点. 2.依次解方程,令f(t)=0,求t,代入t=g(x)求出x的值或判断图象的交点个数.【典例1-1】(2026·安徽滁州·一模)已知函数则方程f(f(x))+3=0的解的个数为( )A.3 B.4 C.5 D.6【典例1-2】(25-26高三上·浙江衢州·期中)已知函数,若函数有7个零点,则可以为( )A.2 B.3 C.4 D.5 【跟踪训练】1.(25-26高一上·广东东莞·期中)已知函数,则方程实数根的个数为( )A.6 B.7 C.10 D.112.(多选)(2026高三·全国·专题练习)(多选题)已知函数,下列是关于函数的零点的判断,其中正确的是( )A.在内一定有零点 B.在内一定有零点C.当时,有个零点 D.当时,有个零点3.(25-26高三上·河南·月考)设函数,则关于的方程根的个数为 ,其所有根之和的取值范围为 .【答案】 2题型02 内外双函数复合型的零点问题f(g(x))型函数零点问题的处理策略 1.换元解套,转化为t=g(x)与y=f(t)的零点. 2.依次解方程,令f(t)=0,求t,代入t=g(x)求出x的值或判断图象的交点个数.【典例2-1】(25-26高三上·湖南邵阳·月考)已知函数,,其中均为实数.若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积为( )A. B. C. D.【答案】A【分析】画出的图象,令,根据函数图象可得有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,数形结合得到,此时两个整数根分别为2和,数形结合得到三个整数根中,必有一个小于2,只有满足要求,故,求出五个整数根分别为,,1,2,4,即可得到答案.【详解】令,则,根据的图象可知,要满足题意必须有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,结合图象,当与相切时满足要求,在上单调递减,在上单调递增,故当时,取得最小值,最小值为,故,又,,其在定义域内单调递减,令,解得,故时,有两个整数根,分别为2和,由图象可知,的三个整数根中,必有一个小于2,显然只有满足要求,此时,故,令,解得另一个根为4,又,解得,故五个整数根分别为,,1,2,4,所以最大整数解和最小整数解之积为.故选:A.【典例2-2】 (多选)(25-26高三上·福建泉州·期中)已知函数、的定义域均为,其图象如图所示,则( )A.为奇函数 B.在单调递增C.在单调递减 D.关于的方程在有三个解【答案】AB【分析】利用函数奇偶性的定义可判断A选项;利用函数单调性的性质可判断B选项;利用复合函数的单调性可判断C选项;数形结合可判断D选项.【详解】由图可知,函数为奇函数,为偶函数,对于A选项,对任意的,,故函数为奇函数,A对;对于B选项,由图可知,函数在上为增函数,函数在上为减函数,所以函数在上为增函数,故函数在单调递增,B对;对于C选项,令,,由图可知,,当时,,因为内层函数在时单调递增,外层函数在时单调递减,由复合函数的单调性可知,函数在上单调递减,当时,,内层函数在时单调递减,外层函数在上不单调,由复合函数法可知,函数在上不单调,C错;对于D选项,令,结合函数的图象可知或、,其中,,由函数的图象可知,方程在时有两个解,方程在时无解,方程在时无解,综上所述,关于的方程在上有两个解,D错.故选:AB.【跟踪训练】1.(多选)(25-26高三上·四川宜宾·阶段检测)已知函数,,,则下列结论中正确的有( )A.当时有1个零点B.当时有4个零点C.当有6个不同零点时,实数m的取值范围为D.当的零点个数最多时,实数m的取值范围为[ln3,ln4]【答案】BC【分析】转化为方程的解的个数,令,画出,的图象,数形结合,对四个选项一一判断,得到答案.【详解】A选项,的零点个数等价于关于的方程的解的个数,令,画出,的图象如下:当时,的解为,令,结合图象可知,有2个解,故时,有2个零点,A错误;B选项,当时,有2个解,设为,令,解得或,不妨设,其中对应两个解,对应两个解,,共四个解,当时有4个零点,B正确;CD选项,当时,有3个解,分别为,易得,,均有2个解,当或时,有2个解,此时有6个解,故或,当有6个不同零点时,实数m的取值范围是,C正确;最多有4个解,所以最多有8个解,当有4个解时,则,即,即当的零点个数最多时,m的取值范围为,D错误.故选:BC2.(25-26高三下·湖南长沙·开学考试)已知函数,若有6个零点,则的取值范围为 .【答案】【分析】作出函数图象,进行分析,最多有两个零点,根据一个零点对应最多4个解,用数形结合讨论各种情况,根据一元二次方程根的分布即可得出结果.【详解】由题可得函数图象,当或时,有两个解;当时,有4个解;当时,有3个解;当时,有1个解;因为最多有两个解.因此,要使有6个零点,则有两个解,设为,则存在下列几种情况:有2个解,有4个解,即或,显然,则此时应满足,即,解得,有3个解,有3个解,设即,则应满足,无解,舍去,综上所述,的取值范围为.【点睛】方法点睛:已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法:(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围;(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域问题加以解决;(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,利用数形结合的方法求解.题型03 二次函数复合型a[f(x)]2+bf(x)+c函数的零点问题a[f(x)]2+bf(x)+c型的处理策略 1.先作出函数f(x)的图象. 2.对a[f(x)]2+bf(x)+c进行换元解套. 3.数形结合解决问题.【典例3-1】(25-26高三上·山东聊城·期末)已知函数,若函数有6个不同的零点,则实数的范围是( )A. B.C. D.【答案】A【分析】根据解析式画出的草图,将问题化为的图像与直线和,共有6个交点,数形结合有的图像与直线有2个交点,从而得解.【详解】画出函数的图像如图所示,函数有6个零点,等价于有6个解,即或共有6个解,等价于的图像与直线和直线,共有6个交点,由图得的图像与直线有4个交点,所以的图像与直线有2个交点,所以或,解得或,即实数的取值范围是.故选:A.【典例3-2】(25-26高三上·贵州贵阳·月考)已知函数,若方程有且仅有5个不同实数根,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】D【分析】设,则方程转化为的一元二次方程,解出这个的一元二次方程的解,画出的图象,通过图象数形结合得到的取值范围.【详解】令,有,即,解得或,作出的图象,如图,方程有且仅有5个不同实数根,则由图得或,解得或,即或无解,所以故选:D【跟踪训练】1.(25-26高三上·重庆·开学考试)已知为偶函数,当 时, ,若关于 的方程 恰有4个不同的实根,则实数的取值范围为( )A. B.C. D.【答案】D【分析】先解方程得到或,方程有两根,问题转化为方程有两个不同于方程的两根,数形结合,可求的取值范围.【详解】因为.所以或.当时,,此时方程无解;当时,.因为为偶函数,所以有两解,分别为和.又方程恰有4 个不同的实根,所以也有两个不同于和的两根.作出函数的草图如下: 要使有两个不同于和的两根,则或且.故选:D2.(25-26高一上·云南昆明·期末)已知函数,若关于x的方程有4个不相等的实数根,则实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】B【分析】由题意或,作出的图象,数形结合求得有三个不同的实数根,从而结合图象求得有一个实数根时的取值范围.【详解】由,得,所以或.,作出的图象,如图,因为函数的图象与直线有三个交点,所以有三个不同的实数根,所以必须有一个实数根,即函数的图象与直线有一个交点,由图可知,即,所以实数的取值范围为.故选:B.3.(25-26高一下·黑龙江哈尔滨·开学考试)已知函数,若函数恰有4个零点,则实数的取值范围为________.【答案】或或【分析】结合函数的图像和值域,函数图象,再分类讨论解的个数,验证边界情况即可求解.【详解】当时,由基本不等式,当且仅当时,即时,等号成立,且在上单调递减,在上单调递增,当时,在上单调递增,且其值域为,综上可大概画出图像,且有1个解:;有2个解:;有3个解:;有2个解:;若恰有4个零点,即与的解的总个数为4个,因为值域为,所以可知,情况一:有1个解,即,且有3个解,则,即,解之可得,情况二:有2个解,即或,且有2个解,则,满足题意,综上可知或.故答案为 :或或.题型04 不动点与稳定点问题不动点与稳定点问题处理策略 1.基础求解:不动点满足函数值等于自变量值,直接解方程得候选值;稳定点需通过分析函数迭代过程中取值的变化趋势来确定,观察函数在某点附近的迭代行为,若迭代值逐渐趋近于该点,则该点为稳定点. 2.筛选验证:两类点都需验证是否在函数定义域内,分段函数要逐段排查,稳定点需额外排除导数不存在的点. 3.换元法:稳定点问题实质也是嵌套函数的零点问题,故也常换元解套求解.【典例4-1】设函数 为自然对数的底数). 若存在 使 成立, 则 的取值范围是( )A. B. C. D.【分析】本题是给出的稳定点的式子,且为增函数,根据不动点与稳定的关系,必有不动点 , 使得 ,再根据方程有解,分离参数,再利用函数零点问题,便可得出参数的范围.【详解】, 根据复合函数的单调性, 可以判断该函数为增函数.又因为存在 使 , 即有稳定点 ,所以它必有不动点 , 使得 ,即 在 有解,整理可得, , 在 有解.令 ,在 单调递增., 故选择 A,【题后反思】稳定点和不动点的关系是解决这类题的关键,尤其还要注意,不动点是稳定点,稳定点不一定是不动点,当函数单调时,两者等价.【温馨提醒】在研究关系时,注意给定的自变量的范围,另外有时是涉及一个函数,有时是涉及两个函数,注意分清楚.【典例4-2】(2026高三·全国·专题练习)对于函数,若,则称为函数的“不动点”;若,则称为函数的“稳定点”,若函数的稳定点恰是它的不动点,则实数a的取值范围是_________.【答案】【分析】法一:由题意建立方程,根据新定义可得方程的解情况,利用一元二次方程根的判别式,分类讨论,可得答案;法二:由函数作图,并根据图像,以及切线情况,可得答案.【详解】法一:设,由得,所以,两式相减得,即或,所以必有解,即有解,所以,因为函数的稳定点恰是它的不动点,所以无解或者与同解,当无解时,即方程无解,则,当与同解时,,两式相减得,经检验满足题意,综上所述.法二:如图所示,的其中一个不动点一定位于与的切点,此时原函数与反函数公切线斜率一定为,,当只有一个不动点时,,故.【跟踪训练】1.(2027高三·全国·专题练习)对于函数,若,则称为函数的“不动点”;若,则称为函数的“稳定点”.如果函数的“稳定点”恰是它的“不动点”,那么实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】D【分析】函数的“不动点”一定是“稳定点”,而函数的“稳定点”恰是它的“不动点”,即不存在非“不动点”的“稳定点”,所以有解,但方程组无解,然后利用判别式即得.【详解】因为函数的“不动点”一定是“稳定点”,而函数的“稳定点”恰是它的“不动点”,即不存在非“不动点”的“稳定点”,所以有解,但方程组无解,由,得有解,所以,解得由得两式相减,得,因为,所以,消去,得,因为方程无解或仅有两个相等的实根,所以,解得,故a的取值范围是故选:D.2.(2026·湖南衡阳·二模)已知函数与的图象关于直线对称,函数,,若方程在区间上有解,则实数的取值范围为( )A. B.C. D.【答案】C【分析】令可将方程变为,通过分析可确定,将问题转化为在上有解的问题,通过分离变量的方法,结合导数求得函数值域,进而得到所求范围.【详解】与图象关于直线对称,,,;设,则由得:,均在函数图象上;假设,在上单调递增,,即,与假设矛盾;假设,在上单调递增,,即,与假设矛盾;,即在上有解,即;令,则,当时,;当时,;在上单调递增,在上单调递减,又,,,解得:,即实数的取值范围为.3.(25-26高三上·四川成都·阶段检测)记函数的定义域为D,若存在,使成立,则称以为坐标的点是函数的图象上的“稳定点”.(1)若函数的图象上有且只有两个相异的“稳定点”,试求实数a的取值范围;(2)已知定义在实数集R上的奇函数存在有限个“稳定点”,求证:必有奇数个“稳定点”.【答案】(1) 或且.(2)证明见解析【分析】(1)设是函数的图象上的两个“稳定点”,由定义可得,所以是方程的两相异实根且不等于 a,由此可得关于a的不等式组,解出即可;(2)由为R上的奇函数可判断原点(0,0)是函数的“稳定点”,只要再说明除原点外“稳定点”成对出现即可;【详解】解:(1)设是函数的图象上的两个“稳定点”,则,即有是有两个不相等的实数根且不等于,,解得或且.(2)据题意得:是定义在实数集R上的奇函数.①是奇函数,;所以必是函数的图像上的“稳定点”;②若,是函数的图像上的“稳定点”;是奇函数,必有,故也是函数的图像上的“稳定点”;也就是说和是成对出现的.综上所述:必有奇数个“稳定点”.【点睛】本题以新定义为切入点,主要考查了二次方程的根的个数问题、奇函数性质等知识的综合应用,考查学生分析解决新问题的能力.1.已知函数f(x)=其中e为自然对数的底数,则函数g(x)=3[f(x)]2-10f(x)+3的零点个数为( )A.3 B.4 C.5 D.6【答案】B【详解】当x≥0时,f(x)=4x3-6x2+1,f'(x)=12x2-12x,当0<x<1时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x>1时,f'(x)>0,f(x)单调递增,可得f(x)在x=1处取得最小值,最小值为-1,且f(0)=1.作出函数y=f(x)的图象如图所示.因为g(x)=3[f(x)]2-10f(x)+3,令t=f(x),由g(x)=0,可得3t2-10t+3=0,解得t=3或t=.当t=,即f(x)=时有3个解,则g(x)有3个零点;当t=3,即f(x)=3时有1个解,则g(x)有1个零点.综上,g(x)共有4个零点.故选B.2.(2026·福建三明·二模)已知函数与的图象关于直线对称,函数,若方程在区间上有两解,则实数a的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】B【分析】求出,设,推导出,转化为方程在区间上有两解,参变分离,在区间上有两解,构造函数,得到函数单调性,数形结合得到结论.【详解】由题意得函数与的图象关于直线对称,故,,设,则方程,即均在函数图象上,假设,因为在上单调递增,故,又,故,与假设矛盾,舍去;假设,因为在上单调递增,故,又,故,与假设矛盾,舍去;综上,,即方程在区间上有两解,即,在区间上有两解,令,,则,令得,令得,故在上单调递增,在上单调递减,又,,其中,即,画出函数在上的图象如下:要想在区间上有两解,需要,解得.3.(2026·山西临汾·二模)已知函数若方程有三个不同的实数根,则的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】A【分析】解方程得或,数形结合得方程无解,进而得到直线与曲线有个交点,结合图象可得出实数的取值范围.【详解】由可得或,当时,;当时,;当时,.作出函数、、的图象如下图所示:由图可知,直线与曲线有个交点,即方程无解,所以由题方程有个不同的解,即直线与曲线有个交点,则.4.(2026·浙江宁波·二模)已知函数,设是三个不同的实数,且满足,则的最小值为( )A. B.C. D.【答案】D【分析】先分析的图像及性质,依题意可知方程有三个不同的实根,结合图象可看出方程有三个不同的实根,当且仅当方程有两个不同的实根,结合等价于的等式可得到,最后即可推出的最小值.【详解】解:,在和单调递增,其简要图形如下:设,即方程有三个不同的实数解,又当时,有两个不同的实数解时,只有一个实数解,所以有三个不同的实数解,当且仅当有两个不同的实数解,且,,解得,时,即,不妨设,则,即,解得,又在上单调递增,时,.5.(2026·安徽滁州·一模)已知函数,若函数恰有个零点,则的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】A【分析】利用奇函数的定义及导数与函数单调性间的关系,可得为奇函数且为减函数,从而将问题转化成函数与函数的图象有个交点,再利用导数求出的单调性,进而得出的图象,数形结合,即可求解.【详解】因为,易知的定义域为,定义域关于原点对称,又,所以为奇函数,又恒成立,所以为减函数,令,得到,所以,整理得到,令,因为函数恰有个零点,则函数与函数的图象有个交点,又,当时,,当时,,所以的单调递增区间为,单调递减区间为,又时,,时,,时,,时,,且恒成立,其图象如图所示,由图可知,要使函数与函数的图象有个交点,则,解得,所以实数的取值范围是.6.(多选)(25-26高一上·广东深圳·期中)定义域和值域均为的函数和的图象如图所示,其中,下列四个结论中正确的有( )A.方程有且仅有1个解 B.方程有且仅有2个解C.方程有且仅有3个解 D.方程有且仅有9个解【答案】ACD【分析】由函数图象得到方程和的解,由函数的极大值和极小值得到方程及的解个数,从而判断各个选项.【详解】由函数图象可知,∴方程有且仅有1个解,A选项正确;由图象可知函数存在极大值和极小值,又∵,所以方程有且仅有3个解,B选项错误;∵,∴,∴方程有且仅有3个解,C选项正确;由图象可知存在三个解即或,∴时,或,∴方程有且仅有9个解,D选项正确.故选:ACD.7.(多选)(2026·海南·模拟预测)设函数的定义域为,且,则( )A.函数的值域为B.函数在上单调递减C.方程有3个不同的解D.若方程有10个不同的解,则【答案】BCD【分析】根据给定条件,求出函数,分段求出值域判断A;确定单调性判断B;求出方程的解判断C;转化为一元二次方程,并利用其根的分布列式求解判断D.【详解】依题意,当时,;当时,,则;当时,,则,对于A,当时,;当时,;当时,,函数的值域为,A错误;对于B,当时,在上单调递减,B正确;对于C,由选项A及,得或,解得或,方程有3个不同的解,C正确;对于D,观察图象,令,方程有10个不同的解,等价于方程在内各有一个实数根,因此,解得,D正确.8.已知函数,,则函数的零点个数为 个.【答案】【分析】令,得,再令,根据的解析式再分类讨论,即可求出,即或或,再画出的图象,数形结合即可求解.【详解】令,得,令,得或,解得或或,所以或或,作出函数图象,如图所示:由图象可知有个解,有个解,有个解,所以共有个零点.9.(25-26高三下·湖北武汉·阶段检测)已知函数,若,则函数的零点个数是___________.【答案】【分析】本题需要先分析函数的奇偶性,利用导数研究函数的单调性和极值,得到函数的图象,然后再通过换元法,把零点问题转换成两个函数图象的交点问题.【详解】函数的定义域为,由,得,所以函数是偶函数,当时,,当时,,当时,,故在上单调递增,上单调递减,又为偶函数,所以在上单调递增,在上单调递减,所以,又时,,所以的值域为.令,则,由,得,因为,所以,画出与的图象如图所示,所以在区间有唯一零点,令,,函数的图象与函数的图象有4个交点,故函数的零点个数是4.10.(2026·山东济宁·一模)已知函数若关于的方程恰有三个不相等的实数根,则实数的取值范围是__________.【答案】【分析】分类讨论,求得函数的解析式,利用数形结合求得实数的取值范围.【详解】函数在上单调递增,,在上单调递增,,当,即时,,且,当,即,,且,当,即时,,且,因此,在坐标系内作出函数和的图像,如图所示关于的方程恰有三个不相等的实数根,则.所以实数的取值范围是.10.(2026·河南南阳·模拟预测)已知函数,且关于的方程有8个不相等的实数根,则的取值范围是______.【答案】【分析】先分析函数的图象与取值范围,结合方程及的根的个数,方程的根的分布要求,确定的取值范围,分析条件求解参数的取值范围;【详解】当时,是开口向下的抛物线,对称轴,顶点为,此时,当时,,若,则单调递减,且,若,则单调递增且,根据原方程的根的结构,设,则原方程变为①,原方程的根的个数由的取值及的根的个数共同决定,的根的个数分析如下:当时,若在有1个根;若在有2个根;若在有2个根;若在有1个根;若在无根;当时,若在有2个根;若在有1个根;若在无根;若原方程有8个根,需满足①有两个不同的正根(否则根的总个数不是8个),对于每个的根的个数之和为4,结合的根的个数,要使的根的个数为4个,需,此时当时,有2个根,当时,有2个根,共4个根,方程①,令,需满足,解得,11.(21-22高一上·山东潍坊·阶段检测)已知函数,若,则称实数为的“不动点”,若,则称实数为的“稳定点”,函数的“不动点”和“稳定点”组成的集合分别记为A和B,即,.(1)已知函数,分别求出函数对应的集合A和B;(2)设,若,求函数对应的集合B.【答案】(1),(2)【分析】(1)由f(x)=x,解出的值即集合A的元素,由,解出的值即集合B的元素;(2)由可得,则,进而求解即可.【详解】(1)由,得,解得;由,得,解得,所以集合,.(2)因为,所以即解得所以,因为,所以,即,所以,解得或或,所以.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2027人教版高三数学一轮复习 -解题大招17 轻松破解嵌套函数的零点问题(含不动点与稳定点)(原卷版).docx 2027人教版高三数学一轮复习 -解题大招17 轻松破解嵌套函数的零点问题(含不动点与稳定点)(解析版).docx