25年上海卷 第21题(压轴题)

已知函数y=f(x)y=f(x)的定义域为RR.对于正实数aa,定义集合Ma={xf(x+a)=f(x)}M_{a}=\{x\mid f(x+a)=f(x)\}

(3)若y=f(x)y=f(x)是偶函数,当x(0,1]x\in(0,1]时,f(x)=1xf(x)=1-x,且对任意a(0,2)a\in(0,2),均有MaM2M_{a}\subseteq M_{2}.写出y=f(x)y=f(x)x(1,2)x\in(1,2)解析式,并证明:对任意实数cc,函数y=f(x)cy=f(x)-c[3,3][-3,3]上至多有99个零点.

条件:f(x)f(x)是偶函数,当x(0,1]x\in(0,1]时,f(x)=1xf(x)=1-x

第三问第一部分

1<x<0,0<x<1-1\lt x \lt 0时, 0\lt -x \lt 1

f(x)是偶函数    f(x)=f(x)    f(x)=1(x)    f(x)=1+x\begin{aligned} &\qquad \quad f(x)是偶函数 \\ &\implies f(x)=f(-x) \\ &\implies f(x)=1-(\textcolor{red}{-x}) \\ &\implies f(x)=1+x \end{aligned}

x(1,0),f(x)=1+x\therefore \large \boxed{x\in (-1, 0)时,f(x) = 1+x}

集合定义:Ma={xf(x+a)=f(x)}M_{a}=\{x\mid f(x+a)=f(x)\}

条件:当x(0,1]x\in(0,1]时,f(x)=1xf(x)=1-x

已得到结论:当x(1,0]x\in(-1,0]时,f(x)=1+xf(x)=1+x

目标:利用偶函数求得MaM_a的一个元素

令: x0<0x0+a>0x_0 \lt 0,x_0 + a \gt 0

1+x0=1(x0+a)(解方程f(x)=f(x+a))    x0=a2    a2Ma\begin{aligned} &\qquad \quad 1+x_0 =1-(x_0+a) \quad(解方程f(x)=f(x+a)) \\ & \implies x_0 = - \frac{a}{2} \\ & {\Large \implies \boxed{-\frac{a}{2} \in M_a}} \end{aligned}

条件:对任意a(0,2)a\in(0,2),均有MaM2M_{a}\subseteq M_{2}

已得到结论:a2Ma-\frac{a}{2} \in M_a

对任意a(0,2),均有MaM2    对任意a(0,2),均有a2M2    对任意a(0,2)f(a2)=f(a2+2)\begin{aligned} &\qquad \quad 对任意a\in(0,2),均有M_{a}\subseteq M_{2} \\ &\implies 对任意a\in(0,2),均有-\frac{a}{2} \in M_2 \\ &{\implies 对任意a\in(0,2) f(-\frac{a}{2}) = f(-\frac{a}{2}+2)} \end{aligned}

b=a2,b(1,0)b=-\frac{a}{2},b\in(-1,0)

则有b(1,0)时,f(b+2)=f(b)\large \boxed{b\in (-1, 0)时,f(b+2)=f(b)}当

条件:a(0,2)a\in(0,2)

已得到结论:对任意b(1,0)均有f(b)=f(b+2)对任意b\in(-1,0)均有f(b) = f(b+2)

t=b+2t=b+2,那么b=t2b=t-2

b(1,0),t(1,2)\because b\in(-1,0), t\in (1,2)

f(t)=f(t2)=1+t2=t1f(t)=f(t-2)=1+t-2=t-1

t(1,2)时,f(t)=t1\therefore \large \boxed{t\in (1,2)时,f(t)=t-1}

已知函数y=f(x)y=f(x)的定义域为RR.对于正实数aa,定义集合Ma={xf(x+a)=f(x)}M_{a}=\{x\mid f(x+a)=f(x)\}

(3)若y=f(x)y=f(x)是偶函数,当x(0,1]x\in(0,1]时,f(x)=1xf(x)=1-x,且对任意a(0,2)a\in(0,2),均有MaM2M_{a}\subseteq M_{2}.写出y=f(x)y=f(x)x(1,2)x\in(1,2)解析式,并证明:对任意实数cc,函数y=f(x)cy=f(x)-c[3,3][-3,3]上至多有99个零点.

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