内容正文:
专题04 指数函数与对数函数
考纲解析
·
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· 有理数指数幂
· 实数指数幂及其运算法则
· 指数函数的图像和性质
· 对数的概念(含常用对数、自然对数)
· 积、商、幂的对数
· 对数函数的图像和性质
· 指数函数与对数函数的实际应用
考点预测
· 有理数指数幂的运算
· 指数函数图像及性质运用
· 对数函数图像及性质运用
要点自测
知识点01 n次方根,n次根式
(1).n次方根,n次根式
1.a的n次方根的定义:一般地,如果xn=a,那么x叫做a的n次方根,其中n>1,且n∈N*.
2.a的n次方根的表示
n的奇偶性
a的n次方根的表示符号
a的取值范围
n为奇数
R
n为偶数
±
[0,+∞)
3.根式:式子叫做根式,这里n叫做根指数,a叫做被开方数.
(2)二.根式的性质
①负数没有偶次方根.
②0的任何次方根都是0,记作=0.
③.()n=a(n∈N*,且n>1).
④.=a(n为大于1的奇数).
⑤.=|a|=(n为大于1的偶数).
·
( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知,,则 .
知识点02 指数函数的定义及特征
(1)指数函数的概念
定义:一般地,函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中指数x是自变量,定义域是R.
(2)指数函数三个特征:
(1)底数a为大于0且不等于1的常数;(2)指数位置是自变量x;(3)ax的系数是1.
·
已知指数函数图象过点,则等于( )
A.3 B.6 C.9 D.27
【变式探究】下列函数是指数函数的序号为 .(请填入全部正确的序号)
①; ②; ③; ④; ⑤.
知识点03 指数函数的图像与性质
(1)指数函数图像与性质
a>1
0<a<1
图象
性质
定义域
R
值域
(0,+∞)
过定点
过定点(0,1),即x=0时,y=1
函数值的变化
当x>0时,y>1
当x>0时,0<y<1
当x<0时,0<y<1
当x<0时,y>1
单调性
在R上是增函数
在R上是减函数
对称性
y=ax与y=x的图象关于y轴对称
·
函数(,且)的图象过的定点是( )
A. B. C. D.
【变式探究】指数函数在上是严格减函数,则的取值范围是 .
知识点04 对数的概念与性质
1、对数的概念:如果(且),那么数x叫做以a为底N的对数,记作,
其中a叫作对数的底数,N叫作真数.
2、常用对数与自然对数
名称
定义
记法
常用对数
以10为底的对数叫做常用对数
自然对数
以无理数为底的对数称为自然对数
3、对数的性质
(1)当,且时,;
(2)负数和0没有对数,即;
(3)特殊值:1的对数是0,即0(,且);
底数的对数是1,即(,且);
(4)对数恒等式:;
(5).
4、对数的运算性质:,且,
(1);
(2);
(3)
·
若(且),则( )
A. B.
C. D.
【变式探究】若,则 .
知识点05 对数函数的图象与性质
图象和性质
a>1
0<a<1
图象
性质
(1)定义域:(0,+∞)
(2)值域:R
(3)过定点(1,0),即x=1时,y=0
(4)当x>1时,y>0;当0<x<1时,y<0
(4)当x>1时,y<0;当0<x<1时,y>0
(5)在定义域(0,+∞)上是增函数
当x值趋近于正无穷大时,函数值趋近于正无穷大;
当x值趋近于0时,函数值趋近于负无穷大
(5)在定义域(0,+∞)上是减函数
当x值趋近于正无穷大时,函数值趋近于负无穷大;
当x值趋近于0时,函数值趋近于正无穷大
·
已知,则等于( )
A. B.
C.1 D.2
【变式探究】函数的图象恒过定点 .
模拟演练
一、单选题
1.已知集合,则( )
A. B. C. D.
2.若,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B. C. D.
3.已知,则( )
A. B.
C. D.
4.已知,则( )
A. B.
C. D.
5.( )
A. B. C. D.2
6.如图,图象①②③④所对应的函数不属于中的一个是( )
A.① B.② C.③ D.④
二、填空题
7.函数且的图象必过定点 .
8.根式写成指数幂形式为 .
9.计算: .
10. .
11.已知函数是定义在上的奇函数,且当时,,则 .
三、解答题
12.计算下列各式的值:
(1)
(2)
13.求下列函数的定义域:
(1);
(2).
14.求下列函数的定义域:
(1);
(2);
(3);
(4).
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考纲解析
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· 有理数指数幂
· 实数指数幂及其运算法则
· 指数函数的图像和性质
· 对数的概念(含常用对数、自然对数)
· 积、商、幂的对数
· 对数函数的图像和性质
· 指数函数与对数函数的实际应用
考点预测
· 有理数指数幂的运算
· 指数函数图像及性质运用
· 对数函数图像及性质运用
要点自测
知识点01 n次方根,n次根式
(1).n次方根,n次根式
1.a的n次方根的定义:一般地,如果xn=a,那么x叫做a的n次方根,其中n>1,且n∈N*.
2.a的n次方根的表示
n的奇偶性
a的n次方根的表示符号
a的取值范围
n为奇数
R
n为偶数
±
[0,+∞)
3.根式:式子叫做根式,这里n叫做根指数,a叫做被开方数.
(2)二.根式的性质
①负数没有偶次方根.
②0的任何次方根都是0,记作=0.
③.()n=a(n∈N*,且n>1).
④.=a(n为大于1的奇数).
⑤.=|a|=(n为大于1的偶数).
·
( )
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.
【变式探究】已知,,则 .
【答案】3
【分析】利用指数的运算法则计算即可.
【详解】由题可知
故答案为:3
知识点02 指数函数的定义及特征
(1)指数函数的概念
定义:一般地,函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中指数x是自变量,定义域是R.
(2)指数函数三个特征:
(1)底数a为大于0且不等于1的常数;(2)指数位置是自变量x;(3)ax的系数是1.
·
已知指数函数图象过点,则等于( )
A.3 B.6 C.9 D.27
【答案】C
【分析】先求得的解析式,进而求得.
【详解】设且,
将代入得,
解得,所以,
所以.
故选:C
【变式探究】下列函数是指数函数的序号为 .(请填入全部正确的序号)
①; ②; ③; ④; ⑤.
【答案】②③⑤
【分析】根据指数函数的定义判断即可.
【详解】形如且的函数叫做指数函数,
因此②③⑤对.
故答案为:②③⑤.
知识点03 指数函数的图像与性质
(1)指数函数图像与性质
a>1
0<a<1
图象
性质
定义域
R
值域
(0,+∞)
过定点
过定点(0,1),即x=0时,y=1
函数值的变化
当x>0时,y>1
当x>0时,0<y<1
当x<0时,0<y<1
当x<0时,y>1
单调性
在R上是增函数
在R上是减函数
对称性
y=ax与y=x的图象关于y轴对称
·
函数(,且)的图象过的定点是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据指数函数的图象过定点,从而可求解.
【详解】由指数函数的图象过定点,
所以函数的图象过定点,故C正确.
故选:C.
【变式探究】指数函数在上是严格减函数,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据条件,利用指数函数的性质,即可求出结果.
【详解】因为指数函数在上是严格减函数,所以,得到,
故答案为:.
知识点04 对数的概念与性质
1、对数的概念:如果(且),那么数x叫做以a为底N的对数,记作,
其中a叫作对数的底数,N叫作真数.
2、常用对数与自然对数
名称
定义
记法
常用对数
以10为底的对数叫做常用对数
自然对数
以无理数为底的对数称为自然对数
3、对数的性质
(1)当,且时,;
(2)负数和0没有对数,即;
(3)特殊值:1的对数是0,即0(,且);
底数的对数是1,即(,且);
(4)对数恒等式:;
(5).
4、对数的运算性质:,且,
(1);
(2);
(3)
·
若(且),则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据对数的定义将指数化为对数.
【详解】因为(且),所以.
故选:A.
【变式探究】若,则 .
【答案】8
【分析】利用指数式与指数式互化关系及对数运算计算即得.
【详解】依题意,,所以.
故答案为:8
知识点05 对数函数的图象与性质
图象和性质
a>1
0<a<1
图象
性质
(1)定义域:(0,+∞)
(2)值域:R
(3)过定点(1,0),即x=1时,y=0
(4)当x>1时,y>0;当0<x<1时,y<0
(4)当x>1时,y<0;当0<x<1时,y>0
(5)在定义域(0,+∞)上是增函数
当x值趋近于正无穷大时,函数值趋近于正无穷大;
当x值趋近于0时,函数值趋近于负无穷大
(5)在定义域(0,+∞)上是减函数
当x值趋近于正无穷大时,函数值趋近于负无穷大;
当x值趋近于0时,函数值趋近于正无穷大
·
已知,则等于( )
A. B.
C.1 D.2
【答案】B
【分析】根据给定条件,逐次判断代入计算即得.
【详解】函数,则,
所以.
故选:B
【变式探究】函数的图象恒过定点 .
【答案】
【分析】根据对数的性质即可令求解.
【详解】令,解得,所以,
故函数的图象恒过定点,
故答案为:
模拟演练
一、单选题
1.已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】解绝对值不等式与指数不等式可化简集合,再利用交集的定义求解即可.
【详解】,
由指数函数的性质可得,
所以.
故选:D.
2.若,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由指数函数、对数函数单调性即可得解.
【详解】.
故选:B.
3.已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据指对数互化、对数的运算性质和换底公式计算找到关系式;
【详解】因为,所以,
,故.
故选:A.
4.已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据对数运算求得正确答案.
【详解】依题意,,所以.
故选:D
5.( )
A. B. C. D.2
【答案】C
【分析】利用对数的运算法则即可得解.
【详解】.
故选:C.
6.如图,图象①②③④所对应的函数不属于中的一个是( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】D
【分析】由函数解析式确定其图象所过的定点,结合单调性确定对应的图形即可.
【详解】依题意,函数的图象分别过定点,
它们分别对应图③②①,因此④不属于给定的三个函数之一.
故选:D
二、填空题
7.函数且的图象必过定点 .
【答案】
【分析】令,求得和的值,从而求得函数且恒过定点的坐标.
【详解】令,求得,且,
故函数且恒过定点.
故答案为:.
8.根式写成指数幂形式为 .
【答案】
【分析】由指数幂的定义改写,注意化简.
【详解】,
故答案为:.
9.计算: .
【答案】9
【分析】利用对数的运算性质计算即可.
【详解】由题意可得:.
故答案为:9.
10. .
【答案】1
【分析】结合指数、对数运算求得正确答案.
【详解】
.
故答案为:
11.已知函数是定义在上的奇函数,且当时,,则 .
【答案】
【分析】根据奇函数有求参数,再由奇函数性质求函数值即可.
【详解】由题意,,则时有,
所以.
故答案为:
三、解答题
12.计算下列各式的值:
(1)
(2)
【答案】(1)4
(2)
【分析】(1)应用指数的运算规则,包括负指数、分数指数以及根号与指数的转换,将每个部分化简到最基础的形式,从而可得出结果;
(2)利用对数的性质,以及换底公式,将各个对数项转换为同底数对数相加或相减的形式,再进行计算即可.
【详解】(1)由题意可得,,,
,,将上述结果代入原式,可得:
;
(2)由对数的运算性质可得,
因为,则,
因为,则 ;
且,
将上述结果代入原式,可得:
.
胡最终计算得到:.
13.求下列函数的定义域:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据指数函数定义域即可得到答案;
(2)根据分母不等于0即可得到答案.
【详解】(1)因为,所以其定义域为.
(2)由题得,则其定义域为.
14.求下列函数的定义域:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【分析】(1)先由对数式中的真数大于零,然后分母不能为零,即可得到答案.
(2)先由根式内部的代数式大于等于零,然后对数式中的真数大于零,即可得到答案;
(3)根据对数式中的真数大于零,即可得到答案;
(4)根据对数真数大于零底数大于零且不等于,即可得到答案;
【详解】(1)要使函数式有意义,需满足,解得且,
∴函数的定义域是;
(2)要使函数式有意义,需满足,即,解得,
∴所求函数的定义域是;
(3)要使函数式有意义,需满足,解得,
∴所求函数的定义域是;
(4)要使函数式有意义,需满足,解得且,
∴所求函数的定义域是.
$$