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第四章 指数函数、对数函数与幂函数
4.5 增长速度的比较
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知识点一 函数的平均变化率
1.函数y=2x+1在区间[1,2]上的平均变化率为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
答案
解析
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解析 当x=1时,y=3,当x=2时,y=5,故平均变化率为eq \f(5-3,2-1)=2.故选C.
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2.如图,函数y=f(x)在A,B两点间的平均变化
率是( )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
答案
解析
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解析 eq \f(Δy,Δx)=eq \f(1-3,3-1)=-1.故选B.
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3.在对数函数y=log2x的图象上,从x=2到x=4的平均变化率是多少?此变化率的几何意义是什么?
解
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解 从x=2到x=4的平均变化率为
eq \f(log24-log22,4-2)=eq \f(log22,2)=eq \f(1,2).
此变化率的几何意义是过对数函数y=log2x图象上两点(2,1),(4,2)的直线的斜率.
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知识点二 平均变化率的大小比较
4.已知函数f(x)=3x,g(x)=log2x,若这两个函数在区间[1,4]上的平均变化率分别为k1,k2,则k1________k2(填“>”“<”或“=”).
>
答案
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解析
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解析 k1=eq \f(Δf,Δx)=eq \f(f(x2)-f(x1),x2-x1)=eq \f(3x1(3x2-x1-1),x2-x1),所以函数f(x)=3x在区间[1,4]上的平均变化率为eq \f(31×(34-1-1),4-1)=26.k2=eq \f(Δg,Δx)=eq \f(g(x2)-g(x1),x2-x1)=eq \f(log2x2-log2x1,x2-x1),所以函数g(x)=log2x在区间[1,4]上的平均变化率为eq \f(log24-log21,4-1)=eq \f(2-0,3)=eq \f(2,3).故k1>k2.
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5.函数f(x)=x2在x=1,2,3附近的平均变化率中,在x=________附近的平均变化率最大.
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答案
解析
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解析 在x=1附近的平均变化率为
k1=eq \f(f(1+Δx)-f(1),Δx)=eq \f((1+Δx)2-1,Δx)=2+Δx;
在x=2附近的平均变化率为
k2=eq \f(f(2+Δx)-f(2),Δx)=eq \f((2+Δx)2-22,Δx)=4+Δx;
在x=3附近的平均变化率为
k3=eq \f(f(3+Δx)-f(3),Δx)=eq \f((3+Δx)2-32,Δx)=6+Δx.
对任意Δx有k1<k2<k3,∴在x=3附近的平均变化率最大.
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a<b
答案
解析
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6.(2023·北京一零一中矿大分校期中)函数f(x)=x+eq \f(1,x),设f(x)在区间[1,2]与[3,5]的平均变化率为a,b,则a,b的大小关系为________.
解析 自变量x从1变化到2时,函数f(x)的平均变化率为a=eq \f(Δf,Δx)=eq \f(f(2)-f(1),2-1)=eq \f(1,2),自变量x从3变化到5时,函数f(x)的平均变化率为b=eq \f(Δf,Δx)=eq \f(f(5)-f(3),5-3)=eq \f(14,15),由于eq \f(1,2)<eq \f(14,15),所以函数f(x)在区间[1,2]的平均变化率比在区间[3,5]的平均变化率小,即a<b.
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知识点三 函数平均变化率的应用
7.巍巍泰山为我国的五岳之首,有“天下第一山”之美誉,登泰山在当地有“紧十八,慢十八,不紧不慢又十八”的俗语来形容爬十八盘的感受,如图是一段登山路线图.同样是登山,但是从A处到B处会