内容正文:
第5节 指数与指数函数
[考试要求]
1.理解有理数指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握指数幂的运算性质.
2.通过实例,了解指数函数的实际意义,会画指数函数的图象.
3.理解指数函数的单调性、特殊点等性质,并能简单应用.
课前预习 巩固主干知识
1.根式
(1)如果xn=a,那么 叫做a的n次方根,其中n>1,且n∈N*.
x
根式
a
a
0的正分数指数幂等于 ,0的负分数指数幂没有意义.
0
3.指数幂的运算性质
aras= ;(ar)s= ;(ab)r= (a>0,b>0,r,s∈Q).
ar+s
ars
arbr
4.指数函数及其性质
(1)概念:函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域是R,a是底数.
(2)指数函数的图象与性质.
a>1 0<a<1
图象
定义域 R
值域 .
性质 过定点 ,即x=0时,y=1
当x>0时, ;当x<0时, . 当x<0时, ;当x>0时, .
在(-∞,+∞)上是 . 在(-∞,+∞)上是 .
(0,+∞)
(0,1)
y>1
0<y<1
y>1
0<y<1
增函数
减函数
[重要结论]
2.如图所示是指数函数(1)y=ax,(2)y=bx,(3)y=cx,(4)y=dx的图象,则c>d>1>
a>b>0,即在第一象限内,指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象越高,底数越大.
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).
(2)2a·2b=2ab.( )
(3)函数y=3·2x与y=2x+1都不是指数函数.( )
(4)若am<an(a>0,且a≠1),则m<n.( )
×
×
√
×
B
C
4.(2023·福建模拟质检)已知a=0.30.6,b=0.30.5,c=0.40.5,则( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.b>c>a D.c>b>a
D
课堂突破 提升素养能力
考点一 指数幂的运算
B
解析:因为f(a)=2a+2-a=3.所以f(2a)=22a+2-2a=(2a+2-a)2-2=32-2=7.
2.已知f(x)=2x+2-x,若f(a)=3,则f(2a)= .
答案:7
答案:6
1.指数幂的运算首先将根式、分数指数幂统一为分数指数幂,以便利用法则计算,但应注意:(1)必须同底数幂相乘,指数才能相加;(2)运算的先后顺序.
2.当底数是负数时,先确定符号,再把底数化为正数.
3.运算结果不能同时含有根号和分数指数,也不能既有分母又含有负指数.
考点二 指数函数的图象及应用
答案:(1)D
(2)若函数f(x)=|2x-2|-b有两个零点,则实数b的取值范围是 .
解析:(2)在同一平面直角坐标系中画出y=|2x-2|与y=b的图象,如图所示.
所以当0<b<2时,两函数图象有两个交点,从而函数f(x)=|2x-2|-b有两个零点.所以b的取值范围是(0,2).
答案:(2)(0,2)
(1)对于有关指数型函数的图象问题,一般是从最基本的指数函数的图象入手,通过平移、伸缩、对称变换得到.特别地,当底数a与1的大小关系不确定时应注意分类讨论.
(2)有关指数方程、不等式问题的求解,往往利用相应的指数型函数图象,数形结合求解.
[素能演练1] (1)(2023·陕西汉台模拟)已知函数f(x)=(x-a)(x-b)(其中a>b)的图象如图所示,则函数g(x)=ax+b的图象是( )
解析:(1)由f(x)的图象可知,b<-1,0<a<1,所以函数g(x)=ax+b是减函数,
g(0)=1+b<0,所以选项A符合.故选A.
答案:(1)A
(2)如果函数y=|3x-1|+m的图象不经过第二象限,则实数m的取值范围是
.
解析:(2)在同一平面直角坐标系中画出y=|3x-1|与y=-m的图象,如图所示.由函数y=|3x-1|+m的图象不经过第二象限,可知y=|3x-1|与y=-m的图象在第二象限没有交点,由图象知-m≥1,即m≤-1.
答案:(2)(-∞,-1]
考点三 指数函数的性质及应用
解析:因为函数y=0.3x在R上是减函数,所以0<0.30.7<0.30.3<0.30=1,又因为幂函数y=x0.3在(0,+∞)上单调递增,0.3<0.7,所以0<0.30.3<0.70.3,所以0<a<b<1,而函数y=1.2x在R上是增函数,所以c=1.20.3>1.20=1,所以c>b>a.故选B.
微点1 比较指数式的大小
[例2] (2023·湖南永州模拟)