关于函数f(x)={2x−a,0⩽x<2b−x,x⩾2f(x)=\begin{cases}{2^{x}-a,0\leqslant x< 2}\\ {b-x,x\geqslant 2}\end{cases},其中aa,b∈Rb\in R,给出下列四个结论: 甲:66是该函数的零点; 乙:44是该函数的零点; 丙:该函数的零点之积为00; 丁:方程f(x)=52f(x)=\dfrac{5}{2}有两个根. 若上述四个结论中有且只有一个结论错误,则该错误结论是()(\quad)
A. 甲
B. 乙
C. 丙
D. 丁

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完整解法

1. 分析函数单调性并判断甲、乙两结论的关系

当 x⩾2x\geqslant 2 时,函数 f(x)=b−xf(x)=b-x 是关于 xx 的单调递减函数,因此在区间 [2,+∞)[2,+\infty) 上该函数至多有一个零点。
因为 6⩾26\geqslant 2 且 4⩾24\geqslant 2,所以 66 和 44 不可能同时为 f(x)f(x) 的零点。
由于四个结论中有且只有一个结论错误,因此甲和乙中必有一个错误、一个正确,从而丙和丁两个结论都是正确的。

2. 利用结论丙求出参数 $a$ 的值

因为丙“该函数的零点之积为 00”正确,所以该函数必有一个零点为 00。
当 0⩽x<20\leqslant x < 2 时,由 f(0)=20−a=0f(0)=2^0-a=0,解得 a=1a=1。

3. 分类讨论甲、乙的正确性并进行验证,确定错误结论

若甲正确,即 66 是 f(x)f(x) 的零点。
由于 6⩾26\geqslant 2,则 f(6)=b−6=0  ⟹  b=6f(6)=b-6=0 \implies b=6。
此时函数解析式为 f(x)={2x−1,0⩽x<26−x,x⩾2f(x)=\begin{cases}{2^{x}-1,0\leqslant x< 2}\\ {6-x,x\geqslant 2}\end{cases}。
检验丁:令 f(x)=52f(x)=\dfrac{5}{2}:
① 当 0⩽x<20\leqslant x< 2 时,2x−1=52  ⟹  2x=72  ⟹  x=log⁡2722^{x}-1=\dfrac{5}{2} \implies 2^x = \dfrac{7}{2} \implies x=\log_{2}\dfrac{7}{2}。由于 1<log⁡272<21 < \log_2 \dfrac{7}{2} < 2,在定义域内,此为一根;
② 当 x⩾2x\geqslant 2 时,6−x=52  ⟹  x=726-x=\dfrac{5}{2} \implies x=\dfrac{7}{2},满足 x⩾2x\geqslant 2,此为另一根。
此时方程 f(x)=52f(x)=\dfrac{5}{2} 有两个根,丁正确,符合“只有一个结论错误”的条件,所以错误结论为乙。

若乙正确,即 44 是 f(x)f(x) 的零点。
同理,可得 b=4b=4,函数解析式为 f(x)={2x−1,0⩽x<24−x,x⩾2f(x)=\begin{cases}{2^{x}-1,0\leqslant x< 2}\\ {4-x,x\geqslant 2}\end{cases}。
检验丁:当 x⩾2x\geqslant 2 时,4−x=52  ⟹  x=324-x=\dfrac{5}{2} \implies x=\dfrac{3}{2},这与 x⩾2x\geqslant 2 矛盾,舍去。
此时方程 f(x)=52f(x)=\dfrac{5}{2} 只有一个根,丁结论错误,这与“有且只有一个结论错误”矛盾。

综上所述,错误的结论是乙。

答案

B

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