内容正文:
4.1.2 指数函数
第1课时 指数函数的概念
1.通过具体实例,了解指数函数模型的实际背景;
2.理解指数函数的概念和意义.
1.某种细胞分裂时,由1个分裂成2个,2个分裂成4个,…,一个这样的细胞分裂x次以后,得到的细胞个数y与x之间的关系是什么?
提示:分裂次数与细胞个数:
分裂次数
1
2
3
…
x
细胞个数
2
2×2=22
2×2×2=23
…
2×2×…×2=2x
归纳:y=2x(x∈N*).
2.某种放射性物质不断变化为其他物质,每经过1年剩余的这种物质是原来的84%,那么经过x年后剩余量y与x的关系是什么?
提示:经过1年,剩余量为y=1×84%=0.84;经过2年,剩余量为y=0.84×0.84=0.842;
……
经过x年,剩余量为y=0.84x.
3.你能从以上的两个例子中得到的关系式里找到什么异同点吗?
提示:共同点:变量x与y构成的函数关系式是指数的形式,自变量在指数位置,底数是常数;不同点:底数的取值不同.
[知识点] 指数函数的概念
一般地,函数 y=ax(a>0,且a≠1,x∈R) 称为指数函数,其中指数x是自变量,定义域是 R .
1.为什么指数函数的底数a>0,且a≠1?
提示:①如果a=0,当x>0时,ax恒等于0,没有研究的必要;当x≤0时,ax无意义.
②如果a<0,例如y=(-4)x,这时对于x=,,…,该函数无意义.
③如果a=1,则y=1x是一个常量,没有研究的价值.
为了避免上述各种情况,所以规定a>0,且a≠1.
2.指数函数的解析式有什么特征?
提示:指数函数解析式的3个特征:①底数a为大于0且不等于1的常数;②自变量x的位置在指数上,且x的系数是1;③ax的系数是1.
1.下列函数中一定是指数函数的是( )
A.y=5x+1 B.y=x4
C.y=3-x D.y=2·3x
解析:C [只有y=3-x=x符合指数函数的定义,A、B、D中函数都不符合y=ax(a>0且a≠1)的形式.]
2.若函数f(x)=(a-1)x是指数函数,则实数a的取值范围是 ________ .
A.a>0,且a≠2 B.a≥0,且a≠2
C.a>1,且a≠2 D.a≥1
解析:C [由a-1>0,且a-1≠1得a>1且a≠2.故选C.]
3.指数函数f(x)的图象过点(2,4),则f(3)=__________________.
解析:设f(x)=ax(a>0,且a≠1),
因为f(x)的图象过点(2,4),所以a2=4,a=2,即f(x)=2x,所以f =8.
答案:8
指数函数的判定
下列函数中,哪些是指数函数?
(1)y=10x;(2)y=10x+1;(3)y=-4x;(4)y=xx;(5)y=xα(α是常数).
[解] (1)y=10x符合定义,是指数函数.
(2)y=10x+1中指数是x+1而非x,不是指数函数.
(3)y=-4x中系数为-1而非1,不是指数函数.
(4)y=xx中底数和指数均是自变量x,不符合指数函数定义,不是指数函数.
(5)y=xα中底数是自变量,不是指数函数.
判断一个函数是否是指数函数,关键是看解析式是否符合ax(a>o,a≠1)这一结构形式.指数函数具有以下特征:
(1)底数a为大于0且不等于1的常数,不含有自变量x;
(2)指数位置是自变量x,且x的系数是1;
(3)ax的系数是1.
[变式训练]
1.指出下列函数哪些是指数函数:(1)y=3x.(2)y=x2.(3)y=-3x.(4)y=(-3)x.
解析:(1)为指数函数.
(2)中底数不是常数,故不是指数函数.
(3)是-1与指数函数3x的乘积.
(4)中底数-3<0,故不是指数函数.
求指数函数解析式
(1)函数y=(a2-a-1)·ax是指数函数,求a的值.
[解析] 依题意应有
解得a=2(a=-1舍去).所以a的值是2.
(2)指数函数f(x)过点,则f(x)= ________ .
[解析]设f(x)=ax(a>0,a≠1),所以a2=,所以a=,所以f(x)=x.
[答案] x
求指数函数解析式的步骤
(1)设指数函数的解析式为f(x)=ax(a>0且a≠1).
(2)利用已知条件求底数a.
(3)写出指数函数的解析式.
[变式训练]
2.(1)函数f(x)=(a2-3a+3)ax是指数函数,则有( )
A.a=1或a=2 B.a=1
C.a=2 D.a>0且a≠1
解析:C [由指数函数的定义知:
,所以a=2(a=1舍去).]
(2)若指数函数f(x)的图象经过点(2,9),则f(-1)= ________ .
解析:设f(x)=ax(a>0,a≠1),将点(2,9)的坐标代入,得a2=9,解得a=3或a=-3(舍去),所以f(x)=3x,所以f(-1)=.
答案:
求函数的定义域
求下列函数的定义域.
(1)y=;
(2)y=-|x|;
[解] (1)要使y=有意义,则应有x-4≠0,即x≠4,所以函数的定义域为(-∞,4)∪(4,+∞).
(2)要使y=-|x|有意义,则应有x∈R,所以函数的定义域为(-∞,+∞).
定义域的求法
(1)依据:分式分母不为0,二次根式的被开方数不小于0,0次幂的底数不为0等.
(2)应用:如果解析式中含有多个式子,则用大括号将x满足的条件列成不等式组,求交集.
[变式训练]
3.求下列函数的定义域:
(1)y=;
(2)y=
解:(1)要使y=有意义,则应有x∈R,所以函数的定义域为(-∞,+∞).
(2)要使y=有意义,则应有2x-4>0,所以x>2,故函数的定义域为(2,+∞).
1.下列函数中,为指数函数的是( )
A.y=(-8)x
B.y=2x2-1
C.y=ax
D.y=(2a-1)x
解析:D [由指数函数的定义可知D为指数函数,ABC不是指数函数,故选D.]
2.若指数函数f(x)的图象过点(3,8),则f(x)的解析式为( )
A.f(x)=x3 B.f(x)=2x
C.f(x)=x D.f(x)=x
解析:B [设f(x)=ax(a>0且a≠1),由f(3)=a3=8,得a=2.故f(x)=2x,选B.]
3.若函数f(x)是指数函数,且f(2)=4,则f(1)= ________ .
解析:设f(x)=ax(a>0且a≠1),由f(2)=4
得a2=4,故a=2或a=-2(舍去).所以f(1)=2.
答案:2
4.求下列函数的定义域.
(1)y=;
(2)y=2-x.
解:(1)要使y=有意义,则应有3x-1≠0,所以x≠0,所以函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).
(2)要使y=2-x有意义,则应有x∈R,所以函数的定义域为(-∞,+∞).
1.以x为自变量的四个函数中,是指数函数的为( )
A.y=(e-1)x B.y=(1-e)x
C.y=3x+1 D.y=x2
解析:A [由指数函数的定义可知A为指数函数,选A.]
2.函数y=(a2-4a+4)ax是指数函数,则a的值是( )
A.4 B.1或3
C.3 D.1
解析:C [由得a=3,故选C.]
3.y=2x-1的定义域是( )
A.(-∞,+∞) B.(1,+∞)
C.[1,+∞) D.(0,1)∪(1,+∞)
答案:A
4.指数函数y=ax的图象经过点 ,则a的值是( )
A. B.
C.2 D.4
解析:B [因为y=ax的图象经过点 ,
所以a3= ,解得a= .]
5.已知f(x)=2x+1,则f(0)=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
答案:D
6.若指数函数f(x)的图象经过点(2,8),则f(-1)= ________ .
解析:设f(x)=ax(a>0,且a≠1),将点(2,8)代入,得a2=8,解得a=2或a=-2(舍去).
所以f(x)=(2)x.
所以f(-1)=(2)-1=.
答案:
7.若函数f(x)是指数函数,且f(2)=2,则f(x)= ________
解析:设f(x)=ax(a>0且a≠1),
由f(2)=2得a2=2,所以a=或-(舍去).
所以f(x)=()x.
答案:()x
8.已知函数f(x)= ,则f(f(-1))= ________ .
解析:f(f(-1))=f(2)=32=9.
答案:9
10.函数y= ax是指数函数,求a的值.
解:因为y=ax是指数函数,所以 ,解得a= 或a=2.
11.若函数y=(2a-1)x(x是自变量)是指数函数,则a的取值范围是( )
A.a>0且a≠1 B.a≥0且a≠1
C.a> 且a≠1 D.a≥
解析:C [函数y=(2a-1)x(x是自变量)是指数函数,则 ,解得a> 且a≠1.]
12.若函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)的图象经过,则f(-1)=( )
A.1 B.2
C. D.3
解析:C [由已知,f(2)=a2=,
又a>0,则a= ,
所以f(x)=x,故f(-1)=-1=.]
13.若函数y=(k+2)ax+2-b(a>0,且a≠1)是指数函数,则k= ________ ,b= ________ .
解析:根据指数函数的定义,得 解得
答案:-1 2
14.已知函数f(x)=ax,a为常数,且函数的图象过点(-1,2).
(1)求a的值;
(2)若g(x)=2-x-2,且g(x)=f(x),求满足条件的x的值.
解:(1)由已知得-a=2,解得a=1.
(2)由(1)知f(x)=x,又g(x)=f(x),
则2-x-2=f(x)=x,所以x=1=0,所以x=0.
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$$
1.以x为自变量的四个函数中,是指数函数的为( )
A.y=(e-1)x B.y=(1-e)x
C.y=3x+1 D.y=x2
解析:A [由指数函数的定义可知A为指数函数,选A.]
2.函数y=(a2-4a+4)ax是指数函数,则a的值是( )
A.4 B.1或3
C.3 D.1
解析:C [由得a=3,故选C.]
3.y=2x-1的定义域是( )
A.(-∞,+∞) B.(1,+∞)
C.[1,+∞) D.(0,1)∪(1,+∞)
答案:A
4.指数函数y=ax的图象经过点 ,则a的值是( )
A. B.
C.2 D.4
解析:B [因为y=ax的图象经过点 ,
所以a3= ,解得a= .]
5.已知f(x)=2x+1,则f(0)=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
答案:D
6.若指数函数f(x)的图象经过点(2,8),则f(-1)= ________ .
解析:设f(x)=ax(a>0,且a≠1),将点(2,8)代入,得a2=8,解得a=2或a=-2(舍去).
所以f(x)=(2)x.
所以f(-1)=(2)-1=.
答案:
7.若函数f(x)是指数函数,且f(2)=2,则f(x)= ________
解析:设f(x)=ax(a>0且a≠1),
由f(2)=2得a2=2,所以a=或-(舍去).
所以f(x)=()x.
答案:()x
8.已知函数f(x)= ,则f(f(-1))= ________ .
解析:f(f(-1))=f(2)=32=9.
答案:9
10.函数y= ax是指数函数,求a的值.
解:因为y=ax是指数函数,所以 ,解得a= 或a=2.
11.若函数y=(2a-1)x(x是自变量)是指数函数,则a的取值范围是( )
A.a>0且a≠1 B.a≥0且a≠1
C.a> 且a≠1 D.a≥
解析:C [函数y=(2a-1)x(x是自变量)是指数函数,则 ,解得a> 且a≠1.]
12.若函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)的图象经过,则f(-1)=( )
A.1 B.2
C. D.3
解析:C [由已知,f(2)=a2=,
又a>0,则a= ,
所以f(x)=x,故f(-1)=-1=.]
13.若函数y=(k+2)ax+2-b(a>0,且a≠1)是指数函数,则k= ________ ,b= ________ .
解析:根据指数函数的定义,得 解得
答案:-1 2
14.已知函数f(x)=ax,a为常数,且函数的图象过点(-1,2).
(1)求a的值;
(2)若g(x)=2-x-2,且g(x)=f(x),求满足条件的x的值.
解:(1)由已知得-a=2,解得a=1.
(2)由(1)知f(x)=x,又g(x)=f(x),
则2-x-2=f(x)=x,所以x=1=0,所以x=0.
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$$4.1.2 指数函数
第1课时 指数函数的概念
第四章 指数函数与对数函数
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第四章 指数函数与对数函数
课前·预习学案
课堂·互动学案
01
02
随堂·步步夯实
03
课后·素养提升
04
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第四章 指数函数与对数函数
1.通过具体实例,了解指数函数模型的实际背景;
2.理解指数函数的概念和意义.
1.某种细胞分裂时,由1个分裂成2个,2个分裂成4个,…,一个这样的细胞分裂x次以后,得到的细胞个数y与x之间的关系是什么?
提示:分裂次数与细胞个数:
分裂次数
1
2
3
…
x
细胞个数
2
2×2=22
2×2×2=23
…
2×2×…×2=2x
归纳:y=2x(x∈N*).
2.某种放射性物质不断变化为其他物质,每经过1年剩余的这种物质是原来的84%,那么经过x年后剩余量y与x的关系是什么?
提示:经过1年,剩余量为y=1×84%=0.84;经过2年,剩余量为y=0.84×0.84=0.842;
……
经过x年,剩余量为y=0.84x.
3.你能从以上的两个例子中得到的关系式里找到什么异同点吗?
提示:共同点:变量x与y构成的函数关系式是指数的形式,自变量在指数位置,底数是常数;不同点:底数的取值不同.
[知识点] 指数函数的概念
一般地,函数 y=ax(a>0,且a≠1,x∈R) 称为指数函数,其中指数x是自变量,定义域是 R .
1.为什么指数函数的底数a>0,且a≠1?
提示:①如果a=0,当x>0时,ax恒等于0,没有研究的必要;当x≤0时,ax无意义.
②如果a<0,例如y=(-4)x,这时对于x=eq \f(1,2),eq \f(1,4),…,该函数无意义.
③如果a=1,则y=1x是一个常量,没有研究的价值.
为了避免上述各种情况,所以规定a>0,且a≠1.
2.指数函数的解析式有什么特征?
提示:指数函数解析式的3个特征:①底数a为大于0且不等于1的常数;②自变量x的位置在指数上,且x的系数是1;③ax的系数是1.
1.下列函数中一定是指数函数的是( )
A.y=5x+1
B.y=x4
C.y=3-x
D.y=2·3x
解析:C [只有y=3-x=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))x符合指数函数的定义,A、B、D中函数都不符合y=ax(a>0且a≠1)的形式.]
2.若函数f(x)=(a-1)x是指数函数,则实数a的取值范围是 ________ .
A.a>0,且a≠2
B.a≥0,且a≠2
C.a>1,且a≠2
D.a≥1
解析:C [由a-1>0,且a-1≠1得a>1且a≠2.故选C.]
3.指数函数f(x)的图象过点(2,4),则f(3)=__________________.
解析:设f(x)=ax(a>0,且a≠1),
因为f(x)的图象过点(2,4),所以a2=4,a=2,即f(x)=2x,
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3)) =8.
答案:8
指数函数的判定
下列函数中,哪些是指数函数?
(1)y=10x;(2)y=10x+1;(3)y=-4x;(4)y=xx;(5)y=xα(α是常数).
[解] (1)y=10x符合定义,是指数函数.
(2)y=10x+1中指数是x+1而非x,不是指数函数.
(3)y=-4x中系数为-1而非1,不是指数函数.
(4)y=xx中底数和指数均是自变量x,不符合指数函数定义,不是指数函数.
(5)y=xα中底数是自变量,不是指数函数.
判断一个函数是否是指数函数,关键是看解析式是否符合ax(a>o,a≠1)这一结构形式.指数函数具有以下特征:
(1)底数a为大于0且不等于1的常数,不含有自变量x;
(2)指数位置是自变量x,且x的系数是1;
(3)ax的系数是1.
[变式训练]
1.指出下列函数哪些是指数函数:(1)y=3x.(2)y=x2.(3)y=-3x.(4)y=(-3)x.
解析:(1)为指数函数.
(2)中底数不是常数,故不是指数函数.
(3)是-1与指数函数3x的乘积.
(4)中底数-3<0,故不是指数函数.
求指数函数解析式
(1)函数y=(a2-a-1)·ax是指数函数,求a的值.
[解析] 依题意应有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2-a-1=1,,a>0,,a≠1,))
解得a=2(a=-1舍去).所以a的值是2.
(2)指数函数f(x)过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,\f(1,2))),则f(x)= ________ .
[解析]设f(x)=ax(a>0,a≠1),所以a2=eq \f(1,2),所以a=eq \f(\r(2),2),所以f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))x.
[答案] eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))x
求指数函数解析式的步骤
(1)设指数函数的解析式为f(x)=ax(a>0且a≠1).
(2)利用已知条件求底数a.
(3)写出指数函数的解析式.
[变式训练]
2.(1)函数f(x)=(a2-3a+3)ax是指数函数,则有( )
A.a=1或a=2
B.a=1
C.a=2
D.a>0且a≠1
解析:C [由指数函数的定义知:
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2-3a+3=1,a>0且a≠1)),所以a=2(a=1舍去).]
(2)若指数函数f(x)的图象经过点(2,9),则f(-1)= ________ .
解析:设f(x)=ax(a>0,a≠1),将点(2,9)的坐标代入,得a2=9,解得a=3或a=-3(舍去),所以f(x)=3x,所以f(-1)=eq \f(1,3).
答案:eq \f(1,3)
求函数的定义域
求下列函数的定义域.
(1)y=;
(2)y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))-|x|;
[解] (1)要使y=有意义,则应有x-4≠0,即x≠4,所以函数的定义域为(-∞,4)∪(4,+∞).
(2)要使y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))-|x|有意义,则应有x∈R,所以函数的定义域为(-∞,+∞).
定义域的求法
(1)依据:分式分母不为0,二次根式的被开方数不小于0,0次幂的底数不为0等.
(2)应用:如果解析式中含有多个式子,则用大括号将x满足的条件列成不等式组,求交集.
[变式训练]
3.求下列函数的定义域:
(1)y=;
(2)y=
解:(1)要使y=有意义,则应有x∈R,所以函数的定义域为(-∞,+∞).
(2)要使y=有意义,则应有2x-4>0,所以x>2,故函数的定义域为(2,+∞).
1.下列函数中,为指数函数的是( )
A.y=(-8)x
B.y=2x2-1
C.y=ax
D.y=(2a-1)xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a>\f(1,2),且a≠1))
解析:D [由指数函数的定义可知D为指数函数,ABC不是指数函数,故选D.]
2.若指数函数f(x)的图象过点(3,8),则f(x)的解析式为( )
A.f(x)=x3
B.f(x)=2x
C.f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))x
D.f(x)=xeq \f(1,3)
解析:B [设f(x)=ax(a>0且a≠1),由f(3)=a3=8,得a=2.故f(x)=2x,选B.]
3.若函数f(x)是指数函数,且f(2)=4,则f(1)= ________ .
解析:设f(x)=ax(a>0且a≠1),由f(2)=4
得a2=4,故a=2或a=-2(舍去).所以f(1)=2.
答案:2
4.求下列函数的定义域.
(1)y=eq \f(1,3x-1);
(2)y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2-x.
解:(1)要使y=eq \f(1,3x-1)有意义,则应有3x-1≠0,所以x≠0,所以函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).
(2)要使y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2-x有意义,则应有x∈R,所以函数的定义域为(-∞,+∞).
$$