91学 首页 > 数学 > 高考题 > 2026 > 2026年北京 > 正文 返回 打印

2026年高考数学北京-15

  2026-10-10 17:46:19  

(5分)已知$c$是非负常数,函数$f(x)=\vert x^{2}-\cos x-c^{2}\vert$.给出下列四个结论:
①$f(x)$在区间$(-1$,$1]$上有最小值和最大值;
②当$c=1$时,$f(x)$在区间$(1$,$2]$上有最大值;
③当$c=0$时,方程$f(x)=1$的解集有3个元素;
④当$c > 0$时,方程$f(x)=c$的解集有4个元素.
其中正确结论的序号是____ .
〖答案〗①②③④.
〖分析〗①,构造函数$g(x)=x^{2}-\cos x-c^{2}$并求其单调性和奇偶性,求出$f(x)$的奇偶性,分$g(x)$在$(-1$,$1]$内有零点和$g(x)$在$(-1$,$1]$内无零点两种情况讨论,即可判断;②,求出$f(x)$在$c$取任意实数的单调性,结合零点存在性定理即可求出$f(x)=1$时$x$的值,即可判断;③,求出$f(x)$在$(1$,$2]$上的单调性,即可判断;④,求出$f(0)=1+c^{2} > c$,结合$f(x)$单调性即可得出与直线$y=c$的交点个数,即可判断.
〖解答〗解:由题意,
①在$g(x)=x^{2}-\cos x-c^{2}$中,$g'(x)=2x+\sin x$,$g$(1)$=1-\cos 1-c^{2}$,
$g(-x)=(-x)^{2}-\cos (-x)-c^{2}=x^{2}-\cos x-c^{2}=g(x)$,函数为偶函数,
在$h(x)=g'(x)=2x+\sin x$中,$h'(x)=2+\cos x > 0$,
$\therefore$函数$h(x)=g'(x)=2x+\sin x$单调递增,
$\because h(0)=g'(0)=0+0=0$,
$\therefore$当$x < 0$时,$h(x)=g'(x) < 0$,当$x > 0$时,$h(x)=g'(x) > 0$,
$\therefore g(x)$在$(-\infty ,0)$上单调递减,在$(0,+\infty )$上单调递增,
$\therefore$函数在$x=0$处取最小值,$g(0)=0-\cos 0-c^{2}=-1-c^{2}$,
在$f(x)=\vert x^{2}-\cos x-c^{2}\vert$中,
$f(-x)=\vert (-x)^{2}-\cos (-x)-c^{2}\vert =\vert x^{2}-\cos x-c^{2}\vert =f(x)$,为偶函数,
当$g(x)$在$(-1$,$1]$内有零点时,
即$\exists x_{1}\in (-1,0)$,$x_{2}\in (0,1)$,使得$g(x)=0$,
此时$f(x)$在$(-1$,$x_{1}]$,$[0$,$x_{2}]$上单调递减,在$[x_{1}$,$0]$,$[x_{2}$,$1]$上单调递增,
$f(x_{1})=f(x_{2})=0$,$f(0)=-g(0)=1+c^{2}$,$f$(1)$=g$(1)$=1-\cos 1-c^{2}$,
$\because 1+c^{2} > 1-\cos 1-c^{2}$,
$\therefore f(0) > f$(1),
$\therefore f(x)$在$x=x_{1}$和$x=x_{2}$处取最小值,$f(x)_{min}=0$,
在$x=0$处取最大值,$f{{(x)}_{max}}=1+{{c}^{2}}$.
当$g(x)$在$(-1$,$1]$内无零点时,$f(x)=-g(x)=-x^{2}+\cos x+c^{2}$,
$f(x)$在$(-1$,$0]$上单调递增,在$[-2$,$-1]$,$[0$,$1]$上单调递减,
$\therefore f(x)$在$x=1$处取得最小值,$f{{(x)}_{min}}=f(1)=-1+\cos 1+{{c}^{2}}$,
在$x=0$处取得最大值,$f{{(x)}_{max}}=f(0)=0+\cos 0+{{c}^{2}}={{c}^{2}}+1$,
故①正确;
②同①可得推广结论,
在$f(x)=\vert x^{2}-\cos x-c^{2}\vert$中,$f(0)=\vert 0-\cos 0-c^{2}\vert =1+c^{2}$,
$f(-x)=\vert (-x)^{2}-\cos (-x)-c^{2}\vert =\vert x^{2}-\cos x-c^{2}\vert =f(x)$,为偶函数,
即$\exists x_{1}\in (-\infty ,0)$,$x_{2}\in (0,+\infty )$,使得$g(x_{1})=0$,$g(x_{2})=0$,
此时$f(x)$在$(-\infty$,$x_{1}]$,$[0$,$x_{2}]$上单调递减,在$[x_{1}$,$0]$,$[x_{2}$,$+\infty )$上单调递增,
$\therefore f(x)$在$x=x_{1}$和$x=x_{2}$处取极小值,
当$c=0$时,$f(x)=\vert x^{2}-\cos x\vert$,$g(x)=x^{2}-\cos x$,$f(0)=1$,
$\because f(x)$在$(-\infty$,$x_{1}]$上单调递减,$f(x_{1})=0$,
$\therefore \exists x_{3}\in (-\infty$,$x_{1}]$,使得$f(x_{3})=1$,
$\because f(x)$在$[x_{2}$,$+\infty )$上单调递增,$f(x_{2})=0$,
$\therefore \exists x_{4}\in [x_{2}$,$+\infty )$,使得$f(x_{4})=1$,
$\therefore$当$x=x_{3}$,$x_{4}$,0时,$f(x)=1$,
$\therefore c=0$,$f(x)$有3解,
故②正确;
③当$c=1$时,
$f(x)=\vert x^{2}-\cos x-1\vert$,$g(x)=x^{2}-\cos x-1$,$f$(1)$=\vert 1-\cos 1-1\vert =\cos 1 > 0$,
由①可得,$g(x)$在$(0,+\infty )$上单调递增,
$\because g$(1)$=1-\cos 1-1=-\cos 1 < 0$,$g$(2)$=2^{2}-\cos 2-1=3-\cos 2 > 0$,
$\therefore \exists x_{5}(1,2)$,使得$g(x_{5})=0$,
$\therefore$在$f(x)=\vert x^{2}-\cos x-1\vert$中,$x\in (1$,$2]$,
此时$f(x)$在$(1$,$x_{5}]$上单调递减,在$[x_{5}$,$2]$上单调递增,
$\therefore f(x)$在$x=2$处取最大值,
③正确;
④由②可得,
在$f(x)=\vert x^{2}-\cos x-c^{2}\vert$中,$f(0)=1+c^{2}$,
此时$f(x)$在$(-\infty$,$x_{1}]$,$[0$,$x_{2}]$上单调递减,在$[x_{1}$,$0]$,$[x_{2}$,$+\infty )$上单调递增,
在$\omega (x)=1+x^{2}-x$中,△$=(-1)^{2}-4\times 1\times 1=-3 < 0$,
$1 > 0$,开口向上,
$\therefore$函数$\omega (x)=1+x^{2}-x > 0$,即$1+x^{2} > x$恒成立,
$\therefore f(0)=1+c^{2} > c$
$\therefore y=c$在$(0$,$f(0))$下方,
$\because c > 0$,
$\therefore y=c$在$x$轴上方,
此时$y=c$与$f(x)$有4个交点,
故④正确.

故答案为:①②③④.
〖点评〗本题主要考查导数的综合运用,属于难题.

http://x.91apu.com//shuxue/gkt/2026/2026bj/2026-10-12/34589.html