本题导读
本题考查复合方程根的个数问题。通过换元法将外层方程转化为一元二次方程,再根据内层函数的图象分析自变量 的解的个数与中间变量 的对应关系,从而确定系数的取值范围。
📌【题干】
Question
(2005年上海卷(理)) 设定定义域为 的函数 ,则关于 的方程 有 7 个不同实数解的充要条件是 ()
A. 且 B. 且
C. 且 D. 且
🔍【思路分析】
破题导航
- 令 ,将原方程转化为关于 的一元二次方程 。
- 观察内层函数 的图象与性质,分析对于不同的 值,方程 对应的实数解 的个数:
- 当 时,求出 的解的个数。
- 当 时,求出 的解的个数。
- 根据总解数为 7 的要求,合理分配两个 构成的解数组合,进而确定一元二次方程根的特征,利用根与系数的关系求得 的范围。
✅【答案】
Success
C
✍【详细解析】
Abstract
令 (由绝对值及分段定义可知 ),则原方程化为:
先分析方程 的解 的个数:
当 时:
若 ,由分段函数定义知 ,有 1 个解;
若 ,由 ,解得 或 。
综上,当 时,方程 有且仅有 3 个不同的实数解(分别为 )。
当 时:
方程为 。
当 ,可解得 2 个不同的 值;
当 ,由于 , ,同样可解得 2 个不同的 值。
综上,当 时,每个正数 对应的方程 有且仅有 4 个不同的实数解。
由于关于 的方程总共有 7 个不同的实数解,而外层一元二次方程 最多只有两个实数根: 根据解的个数凑配:。 这说明一元二次方程 必须满足:一个根为 ,另一个根为 。
将 代入方程 中,得:
此时方程化为 ,解得两个根为 ,。 为了满足另一个根为正数(),则必须有:
综上所述,方程有 7 个不同实数解的充要条件是 且 。 故选 C
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:含绝对值对数函数的零点与交点分析、换元法处理复合方程、一元二次方程特殊根的判定。
- 核心方法:根的个数拆分凑配法。
- 避坑指南:一是在分析 的解时,容易漏掉分段函数中 处的 ,误认为 时只有 2 个解,从而无法凑出总数 7;二是在由 推导 的范围时,注意负号,避免错选 D。
📖【试题探源与推广】
Tip
1.试题探源: 本题是复合方程求根问题的典型选择题,考查换元法处理复合方程及根的个数分析。 2.结论推广: 设方程 的解数函数为 。解决复合方程 根的个数问题时,可先分析内层方程 的解数 ,再结合外层方程根的情况,用整数拆分(如将 7 拆为一元二次方程两组解数之和)确定外层方程的根。
🔗【关联脉络】
Multi column