专题01 指数重难点题型专训(8大题型+20道拓展培优)-2024-2025学年高一数学重难点专题提升精讲精练(人教A版2019必修第一册)

2024-10-17
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内容正文:

专题01 指数重难点题型专训(8大题型+20道拓展培优) 题型一 指数与指数幂的运算 题型二 根式的化简求值 题型三 指数幂的运算 题型四 分数指数幂与根式的互化 题型五 指数幂的化简、求值 题型六 指数式的给条件求值问题 题型七 指数幂等式及幂的方程问题 题型八 指数幂等式的证明 知识点1 指数幂的拓展 1.正分数指数幂 互素指的是两个数之间除了1之外没有更多的公约数 给定正数a和正整数m,n(n>1,且m,n互素),若存在唯一的正数b,使得bn=am,则称b为a的次幂,记作b=.这就是正分数指数幂. 有时,也把写成的形式. 2.负分数指数幂 给定正数a和正整数m,n(n>1,且m,n互素),定义 3.无理数指数幂 一般地,给定正数a,对于任意的正无理数α,自然地,规定a-α=. 这样,指数幂中指数的范围就拓展到了全体实数. 知识点2 指数幂的运算性质 对于任意正数a,b和实数α,β,实数指数幂均满足下面的运算性质: 运算性质的成立需此约束条件的限制 (1)aα·aβ=aα+β; (2)(aα)β=aαβ; (3)(ab)α=aαbα. 知识点3 指数幂的化简,求值 对于指数幂的化简与求值要注意以下两点: (1)对于既含有分数指数幂,又含有根式的式子,一般把根式统一化成分数指数幂的形式,以便于计算.如果根式中的根指数不同,也应化成分数指数幂的形式. (2)对于计算题的结果,不强求统一用什么形式来表示,但结果不能同时含有根号和分数指数,也不能既含有分母又含有负指数. 【经典例题一 指数与指数幂的运算】 【例1】(24-25高一上·广东佛山·开学考试)已知,则(    ) A.3 B.4 C.5 D.6 1.(23-24高二下·浙江·期末)常用放射性物质质量衰减一半所用的时间来描述其衰减情况,这个时间被称做半衰期,记为(单位:天).铅制容器中有甲、乙两种放射性物质,其半衰期分别为.开始记录时,这两种物质的质量相等,512天后测量发现乙的质量为甲的质量的,则满足的关系式为(    ) A. B. C. D. 2.(23-24高一下·上海杨浦·期中)已知,则的值是 . 3.(23-24高一下·全国·单元测试)计算:. 【经典例题二 根式的化简求值】 【例2】(23-24高一上·北京大兴·阶段练习)已知,则(    ) A. B. C. D. 1.(22-23高一上·北京延庆·期末)的值为(    ) A. B. C.2 D.4 2.(23-24高一下·全国·课前预习)根式的性质 (1) (2)当n为奇数时, ;当n为偶数时, . 3.(25-26高一上·全国·课前预习)化简下列各式: (1); (2); (3); (4). 【经典例题三 指数幂的运算】 【例3】(2024·北京大兴·三模)若集合,,则(   ) A. B. C. D. 1.(22-23高一上·北京丰台·期中)下列各式正确的是(    ) A. B. C. D. 2.(23-24高一下·全国·课前预习)实数指数幂的运算性质 (1)= . . (2)= . . (3)= . . 3.(23-24高一·上海·课堂例题)求下列各式的值: (1); (2). 【经典例题四 分数指数幂与根式的互化】 【例4】(22-23高一上·北京海淀·阶段练习)等于(    ) A. B. C. D. 1.(21-22高一上·北京大兴·期末)已知,则 (    ) A. B. C. D. 2.(23-24高一下·全国·课前预习)根式的定义 (1)的次方根的定义:一般地,如果,那么叫作的次方根,其中,且. (2)的次方根的表示: ①当是奇数时,的次方根表示为 . ②当是偶数时,的次方根表示为 ,其中表示的 ,. (3)根式:式子叫作根式,这里叫作根指数,叫作被开方数. 3.(23-24高一·上海·课堂例题)用有理数指数幂的形式表示下列各式(其中): (1); (2). 【经典例题五 指数幂的化简、求值】 【例5】(23-24高一上·北京·期中)下列各式正确的是(    ) A. B. C. D. 1.(22-23高三上·北京通州·期中)已知函数,则对任意实数x,有(    ) A. B. C. D. 2.(24-25高一上·吉林·阶段练习) . 3.(24-25高一上·江苏南通·阶段练习)已知,求下列各式的值: (1); (2) 【经典例题六 指数式的给条件求值问题】 【例6】(23-24高一上·辽宁丹东·期中)已知正实数满足. 求的值( ) A.1 B.2 C.3 D.4 1.(23-24高一上·四川乐山·期中)若,求的值( ) A.24 B.32 C.47 D.52 2. (23-24高一上·全国·课后作业)若,则= 3.(23-24高一上·浙江·课后作业)(1)已知,化简. (2)设,,,求的值. 【经典例题七 指数幂等式及幂的方程问题】 【例7】(24-25高一上·全国·课后作业)方程的解是(    ) A. B. C. D. 1.(23-24高一·江苏·课后作业)方程的解为(    ) A.0 B.1 C.2 D.3 2. (23-24高一上·浙江台州·开学考试)若,,且满足,,则的值为 3.(2024高一·全国·专题练习)方程的解集是 【经典例题八 指数幂等式的证明】 【例8】(2024高一·全国·专题练习)已知且,,求( ) A. B . C.2n D.3m 1.(2024高一·全国·专题练习)已知,求3k2+2的值( ) A.m B C.2k D.3 2. (23-24高一上·山西临汾·期中)(1)计算= 3.(23-24高一·全国·课后作业)若a,b为不等于1的正数,并且实数x,y,z满足关系式.求证: (1)若,则; (2)若,则. 1.(22-23高一上·江苏徐州·阶段练习)下列式子中成立的是(    ). A. B. C. D. 2.(2023高三上·广西·学业考试)(    ) A.0 B. C.1 D.2 3.(22-23高二下·江西南昌·阶段练习)的值为(    ) A. B. C. D. 4.(24-25高一上·全国·课后作业)化简(a<0)的结果为(    ) A. B. C. D. 5.(24-25高一上·江苏南通·阶段练习)(    ) A. B. C. D. 6.(23-24高一上·河南·阶段练习)下列各式错误的是(    ) A. B. C. D. 7.(23-24高一上·四川南充·阶段练习)已知,且,则下列结论正确的是(    ) A., B., C., D., 8.(24-25高三上·江苏盐城·开学考试)下列选项中正确的有(    ) A. B.若,则 C. D. 9.(24-25高一上·全国·课后作业)下列根式与分数指数幂的互化正确的是(    ) A. B. C. D. 10.(22-23高一上·全国·期中)已知实数满足等式,则下列可能成立的关系式为(    ) A. B. C. D. 11.(25-26高一上·全国·课前预习)a的n次方根的定义 若一个(实)数x的n次方(,)等于a,即 ,则称x是a的n次方根. 12.(23-24高一下·全国·课前预习)实数指数幂的运算性质 (1)= . . (2)= . . (3)= . . 13.(24-25高一上·全国·课后作业)化简: . 14.(24-25高一上·广西玉林·开学考试)已知,则的值为 . 15.(24-25高一上·上海·开学考试)化简:= . 16.(24-25高一上·江苏南通·阶段练习)(1)计算:; (2)已知,求下列各式的值: ①; ②. 17.(23-24高一·上海·课堂例题)求的5次方根. 18.(24-25高一上·河南信阳·开学考试)计算: (1) (2) 19.(23-24高一·上海·课堂例题)用根式的形式表示下列各式(其中): (1); (2); (3); (4). 20.(22-23高一上·湖南益阳·阶段练习)(1)计算: (2)已知,求下列各式的值: ① ;       ②;       ③. 学科网(北京)股份有限公司 $$ 专题01 指数重难点题型专训(8大题型+20道拓展培优) 题型一 指数与指数幂的运算 题型二 根式的化简求值 题型三 指数幂的运算 题型四 分数指数幂与根式的互化 题型五 指数幂的化简、求值 题型六 指数式的给条件求值问题 题型七 指数幂等式及幂的方程问题 题型八 指数幂等式的证明 知识点1 指数幂的拓展 1.正分数指数幂 互素指的是两个数之间除了1之外没有更多的公约数 给定正数a和正整数m,n(n>1,且m,n互素),若存在唯一的正数b,使得bn=am,则称b为a的次幂,记作b=.这就是正分数指数幂. 有时,也把写成的形式. 2.负分数指数幂 给定正数a和正整数m,n(n>1,且m,n互素),定义 3.无理数指数幂 一般地,给定正数a,对于任意的正无理数α,自然地,规定a-α=. 这样,指数幂中指数的范围就拓展到了全体实数. 知识点2 指数幂的运算性质 对于任意正数a,b和实数α,β,实数指数幂均满足下面的运算性质: 运算性质的成立需此约束条件的限制 (1)aα·aβ=aα+β; (2)(aα)β=aαβ; (3)(ab)α=aαbα. 知识点3 指数幂的化简,求值 对于指数幂的化简与求值要注意以下两点: (1)对于既含有分数指数幂,又含有根式的式子,一般把根式统一化成分数指数幂的形式,以便于计算.如果根式中的根指数不同,也应化成分数指数幂的形式. (2)对于计算题的结果,不强求统一用什么形式来表示,但结果不能同时含有根号和分数指数,也不能既含有分母又含有负指数. 【经典例题一 指数与指数幂的运算】 【例1】(24-25高一上·广东佛山·开学考试)已知,则(    ) A.3 B.4 C.5 D.6 【答案】A 【分析】利用幂的运算,将已知等式进行变形,根据等式的性质可得,即可求出. 【详解】因为, 所以, 所以, 则,即,则. 故选:A. 1.(23-24高二下·浙江·期末)常用放射性物质质量衰减一半所用的时间来描述其衰减情况,这个时间被称做半衰期,记为(单位:天).铅制容器中有甲、乙两种放射性物质,其半衰期分别为.开始记录时,这两种物质的质量相等,512天后测量发现乙的质量为甲的质量的,则满足的关系式为(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】设开始记录时,甲乙两种物质的质量均为1,可得512天后甲,乙的质量,根据题意列出等式即可得答案. 【详解】设开始记录时,甲乙两种物质的质量均为1, 则512天后甲的质量为:, 乙的质量为:, 由题意可知,, 所以. 故选:A. 2.(23-24高一下·上海杨浦·期中)已知,则的值是 . 【答案】12 【分析】根据指数幂的运算,即可得答案. 【详解】由题意得, 故答案为:12 3.(23-24高一下·全国·单元测试)计算:. 【答案】 【分析】根据分数指数幂的运算法则计算即可得解. 【详解】原式 . 【经典例题二 根式的化简求值】 【例2】(23-24高一上·北京大兴·阶段练习)已知,则(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】利用根式和指数幂的运算求解, 【详解】解:, 故选:A 1.(22-23高一上·北京延庆·期末)的值为(    ) A. B. C.2 D.4 【答案】C 【分析】根据根式的运算求得正确答案. 【详解】. 故选:C 2.(23-24高一下·全国·课前预习)根式的性质 (1) (2)当n为奇数时, ;当n为偶数时, . 【答案】 a a 【分析】略 【详解】略 3.(25-26高一上·全国·课前预习)化简下列各式: (1); (2); (3); (4). 【答案】(1) (2) (3) (4)答案见解析 【分析】利用根式的运算性质求解即可. 【详解】(1); (2) ; (3) ; (4) , 当时,, 当时,, 所以当时,, 当时,. 【经典例题三 指数幂的运算】 【例3】(2024·北京大兴·三模)若集合,,则(   ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】先将集合化简,再根据集合的交集运算即可求解. 【详解】, 又 所以 故选:C 1.(22-23高一上·北京丰台·期中)下列各式正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】根据指数幂的性质计算可得. 【详解】解:对于A:,故A错误; 对于B:,故B错误; 对于C:,故C错误; 对于D:,故D正确; 故选:D 2.(23-24高一下·全国·课前预习)实数指数幂的运算性质 (1)= . . (2)= . . (3)= . . 【答案】 / / / 【分析】略 【详解】答案为:,, 3.(23-24高一·上海·课堂例题)求下列各式的值: (1); (2). 【答案】(1)1 (2)8 【分析】根据有理数幂的运算性质计算即可. 【详解】(1). (2). 【经典例题四 分数指数幂与根式的互化】 【例4】(22-23高一上·北京海淀·阶段练习)等于(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】先由根式化为指数,再结合指数幂的运算性质可求出答案. 【详解】由题意,可知, ∴·. 故选:A. 1.(21-22高一上·北京大兴·期末)已知,则 (    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】将根式转化为分数指数幂,然后根据幂的运算性质即可求解. 【详解】解:因为,所以, 故选:B. 2.(23-24高一下·全国·课前预习)根式的定义 (1)的次方根的定义:一般地,如果,那么叫作的次方根,其中,且. (2)的次方根的表示: ①当是奇数时,的次方根表示为 . ②当是偶数时,的次方根表示为 ,其中表示的 ,. (3)根式:式子叫作根式,这里叫作根指数,叫作被开方数. 【答案】 负的次方根 【分析】略 【详解】略 3.(23-24高一·上海·课堂例题)用有理数指数幂的形式表示下列各式(其中): (1); (2). 【答案】(1) (2) 【分析】(1)(2)利用分数指数幂与根式的互化公式及有理数指数幂的运算性质求解. 【详解】(1)() ; (2)() . 【经典例题五 指数幂的化简、求值】 【例5】(23-24高一上·北京·期中)下列各式正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】由指数函数的性质逐一判断即可. 【详解】A:,故A错误; B:,故B错误; C:,故C正确; D:,当时成立,故D错误; 故选:C. 1.(22-23高三上·北京通州·期中)已知函数,则对任意实数x,有(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】根据函数解析式,确定定义域为,则可得,利用指数与分式运算法则对变形即可确定与的关系. 【详解】解:已知函数,其中 所以则有. 故选:A. 2.(24-25高一上·吉林·阶段练习) . 【答案】 【分析】根据幂的运算化简求值. 【详解】原式. 故答案为: 3.(24-25高一上·江苏南通·阶段练习)已知,求下列各式的值: (1); (2) 【答案】(1) (2) 【分析】(1)将原式平方后可得,再配方后可得,故可求原式的值; (2)结合(1)中的结果配方可得,故可求原式的值. 【详解】(1)因为,故, 故,而,故, 故. (2)由(1)可得,故, 故,故. 【经典例题六 指数式的给条件求值问题】 【例6】(23-24高一上·辽宁丹东·期中)已知正实数满足. 求的值( ) A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】C 【分析】将两边平方得. 【详解】将两边平方得, 所以. 故选C 1.(23-24高一上·四川乐山·期中)若,求的值( ) A.24 B.32 C.47 D.52 【答案】C 【分析】运用完全平方公式计算即可. 【详解】由,得,即, 则有,得,即, 所以. 故选C 2. (23-24高一上·全国·课后作业)若,则= 【答案】 【分析】由,结合隐含的条件即可求解. 【详解】,由题意知,所以. 3.(23-24高一上·浙江·课后作业)(1)已知,化简. (2)设,,,求的值. 【答案】(1) (2)8 【分析】(1)由已知得,结合指数运算法则化简; (2)令,,结合因式分解可得,,则,结合已知即可求值. 【详解】(1)由,得, ∴. (2)令,,则 ,, , . ∴. 【经典例题七 指数幂等式及幂的方程问题】 【例7】(24-25高一上·全国·课后作业)方程的解是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】先将方程化为同底数幂的形式后,再求解即可. 【详解】由,得, 所以,, 解得. 故选:B. 1.(23-24高一·江苏·课后作业)方程的解为(    ) A.0 B.1 C.2 D.3 【答案】B 【分析】设,转化为求一元二次方程的正实数根,先求出的值,进而得出方程的解. 【详解】设,即转化为求方程的正实数根由得或 (舍)所以,则 故选:B. 2. (23-24高一上·浙江台州·开学考试)若,,且满足,,则的值为 【答案】 【分析】由已知可得,解得,再代回已知等式求出,可得的值. 【详解】由,,得,即,解得, 把代入,得,即,两边平方得,由得, 则. 3.(2024高一·全国·专题练习)方程的解集是 【答案】 【分析】根据题意,先把转化为,且,然后再化简求值即可. 【详解】原方程可化为:,即,解得:. 【经典例题八 指数幂等式的证明】 【例8】(2024高一·全国·专题练习)已知且,,求( ) A. B . C.2n D.3m 【答案】A 【分析】根据题意,由,得到,即可得到证明. 【详解】∵且,, ∴,∴, ∴.∴. 故选:A 1.(2024高一·全国·专题练习)已知,求3k2+2的值( ) A.m B C.2k D.3 【答案】B 【分析】由,化为2|m|2+3k2,两边平方整理利用完全平方公式即可得出. 【详解】∵, ∴2|m|2+3k2, 两边平方可得:, 化为, ∴. 故选:B 2. (23-24高一上·山西临汾·期中)(1)计算= 【答案】41 【分析】由指数幂的运算规则化简计算 【详解】; 3.(23-24高一·全国·课后作业)若a,b为不等于1的正数,并且实数x,y,z满足关系式.求证: (1)若,则; (2)若,则. 【分析】(1)依题意可得,代入,根据指数幂的运算法则计算可得; (2)依题意可得,由可得,,再代入根据指数幂的运算法则计算可得. 【详解】(1)证明:由得 将①代入②,得,∴,∴,∴,∴. (2)证明:由,得, ∵,∴,. 由,得,即, ∴.两边同乘以,得. 1.(22-23高一上·江苏徐州·阶段练习)下列式子中成立的是(    ). A. B. C. D. 【答案】C 【分析】先由得,对于A,由和即可判断;对于BD,由时无意义即可判断;对于C,由得得解. 【详解】由可知, 对于A,,,故A错误; 对于B,时,,而无意义,故B错误; 对于C,,,且,故C正确; 对于D,时,,而无意义,故D错误; 故选:C. 2.(2023高三上·广西·学业考试)(    ) A.0 B. C.1 D.2 【答案】D 【分析】根据指数幂运算计算即可. 【详解】. 故选:D. 3.(22-23高二下·江西南昌·阶段练习)的值为(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】根据无理数指数幂的运算性质计算即可. 【详解】, 故选:. 4.(24-25高一上·全国·课后作业)化简(a<0)的结果为(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】运用指数幂性质公式化简即可. 【详解】. 故选:B. 5.(24-25高一上·江苏南通·阶段练习)(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】将根式转化为指数式,化简可得解. 【详解】, 故选:B. 6.(23-24高一上·河南·阶段练习)下列各式错误的是(    ) A. B. C. D. 【答案】ABC 【分析】A选项,举出反例;BCD选项,根据指数幂的运算法则和根式的运算法则得到答案; 【详解】对于A,当时,,故A错误; 对于B,时显然等式不成立,故B错误; 对于C,,故C错误; 对于D,,故D正确. 故选:ABC. 7.(23-24高一上·四川南充·阶段练习)已知,且,则下列结论正确的是(    ) A., B., C., D., 【答案】BD 【分析】根据得到,结合,得到且或,得到答案. 【详解】因为,又, 所以, 故, 又, 所以或, 故选:BD 8.(24-25高三上·江苏盐城·开学考试)下列选项中正确的有(    ) A. B.若,则 C. D. 【答案】BD 【分析】结合指数运算法则及其性质逐项判断即可得. 【详解】对A:当为偶数时,,故不一定成立,故A错误; 对B:,故,故B正确; 对C:显然不成立,如当时,左边为,右边为,故C错误; 对D:,故D正确. 故选:BD. 9.(24-25高一上·全国·课后作业)下列根式与分数指数幂的互化正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】BCD 【分析】运用分数指数幂与根式转化公式,结合指数幂性质求解即可. 【详解】A项错误,,而; B项正确,; C项正确,; D项正确,. 故选:BCD. 10.(22-23高一上·全国·期中)已知实数满足等式,则下列可能成立的关系式为(    ) A. B. C. D. 【答案】BCD 【分析】先由等式,得出;对于选项A和B,分析的情形即可;对于选项C,分析的情形即可;对于选项D,分析的情形即可. 【详解】因为,所以. 对于选项A和B,当时,,只能,选项A不成立,选项B正确; 对于选项C,当时,,只能,选项C正确; 对于选项D,当时,且,只能,等式成立,选项D正确; 故选:BCD. 11.(25-26高一上·全国·课前预习)a的n次方根的定义 若一个(实)数x的n次方(,)等于a,即 ,则称x是a的n次方根. 【答案】 【分析】略 【详解】略 12.(23-24高一下·全国·课前预习)实数指数幂的运算性质 (1)= . . (2)= . . (3)= . . 【答案】 【分析】略 【详解】略 13.(24-25高一上·全国·课后作业)化简: . 【答案】1 【分析】先将根式化为分数指数幂的形式,再利用分数指数幂的运算性质求解即可. 【详解】 . 故答案为:1 14.(24-25高一上·广西玉林·开学考试)已知,则的值为 . 【答案】1或 【分析】根据题意,先求,即可得解. 【详解】根据题意,, 所以, 则或. 故答案为:1或. 15.(24-25高一上·上海·开学考试)化简:= . 【答案】1 【分析】根据指数幂的运算法则计算即可. 【详解】解:由题意可知, 所以. 故答案为:1 16.(24-25高一上·江苏南通·阶段练习)(1)计算:; (2)已知,求下列各式的值: ①; ②. 【答案】(1);(2)①7;② 【分析】(1)利用分数指数幂和根式的运算性质求解; (2)利用平方关系求解. 【详解】(1)原式; (2)①因为,所以,即,所以; ②因为,又因为,所以 17.(23-24高一·上海·课堂例题)求的5次方根. 【答案】 【分析】利用5次方根的定义求解即可. 【详解】的5次方根为 . 18.(24-25高一上·河南信阳·开学考试)计算: (1) (2) 【答案】(1) (2) 【分析】(1)直接利用根式计算即可得出结果; (2)利用分数指数幂以及绝对值和三角函数值计算可得结果. 【详解】(1)易知, 所以 (2)显然, 所以. 19.(23-24高一·上海·课堂例题)用根式的形式表示下列各式(其中): (1); (2); (3); (4). 【答案】(1) (2) (3) (4) 【分析】(1)(2)(3)(4)根据分数指数幂与根式的互化公式求解即可. 【详解】(1); (2); (3); (4). 20.(22-23高一上·湖南益阳·阶段练习)(1)计算: (2)已知,求下列各式的值: ① ;       ②;       ③. 【答案】(1)2;(2)①;②7;③ 【分析】(1)直接利用根式和指数运算即可; (2)①②③根据完全平方式直接的转化即可. 【详解】(1). (2)①因为,所以, 又,所以. ②因为,所以,所以. ③因为,且, 所以,所以. 学科网(北京)股份有限公司 $$

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