题目
12.(2024·新课标Ⅱ卷)设函数f(x)=a(x+1)^2-1,g(x)=cosx+2ax,当x∈(-1,1)时,曲线y=f(x)与y=g(x)恰有一个交点,则a=( )A. -1B. (1)/(2)C. 1D. 2
12.(2024·新课标Ⅱ卷)设函数$f(x)=a(x+1)^{2}-1$,g(x)=cosx+2ax,当x∈(-1,1)时,曲线y=f(x)与y=g(x)恰有一个交点,则a=( )
A. -1
B. $\frac{1}{2}$
C. 1
D. 2
题目解答
答案
D. 2
解析
考查要点:本题主要考查函数交点问题的转化与分析,涉及偶函数性质、导数应用及函数零点存在性定理。
解题核心思路:
- 构造差函数:将问题转化为方程$f(x) - g(x) = 0$的解的个数问题。
- 利用偶函数性质:通过分析差函数的对称性,确定唯一解的位置。
- 导数分析单调性:验证解的唯一性,确保区间内无其他零点。
破题关键点:
- 偶函数性质:若差函数为偶函数,则非零解必成对出现,唯一解只能在$x=0$处。
- 代入验证:通过$x=0$处的函数值确定参数$a$,再结合导数分析单调性,确认解的唯一性。
构造差函数
设$h(x) = f(x) - g(x) = a(x+1)^2 - 1 - (\cos x + 2ax)$,化简得:
$h(x) = ax^2 + a - 1 - \cos x$
分析偶函数性质
$h(x)$为偶函数($h(-x) = h(x)$),因此若在$(-1,1)$内存在零点,则非零零点必成对出现。唯一解只能是$x=0$。
代入$x=0$求参数
令$h(0) = 0$,代入得:
$a - 2 = 0 \quad \Rightarrow \quad a = 2$
验证唯一性
当$a=2$时,$h(x) = 2x^2 + 1 - \cos x$,求导得:
$h'(x) = 4x + \sin x$
- 在$(-1,0)$时:$h'(x) < 0$,$h(x)$单调递减,且$h(-1) > 0$,$h(0) = 0$,无其他零点。
- 在$(0,1)$时:$h'(x) > 0$,$h(x)$单调递增,且$h(1) > 0$,$h(0) = 0$,无其他零点。
综上,当$a=2$时,$h(x)$在$(-1,1)$内仅$x=0$为零点,满足题意。