内容正文:
课时训练(14) 幂函数
一、单选题
1.(2024·日照二模)已知幂函数图象过点(2,4),则函数的解析式为( )
A.y=2x B.y=x2
C.y=log2x D.y=sin x
B 解析:设幂函数的解析式为y=xα,由于函数过点(2,4),故4=2α,解得α=2,该幂函数的解析式为y=x2.
2.若幂函数f(x)=(m2-4m+4)·x在(0,+∞)上为增函数,则m的值为( )
A.1或3 B.1
C.3 D.2
B 解析:由题意得m2-4m+4=1,且m2-6m+8>0,解得m=1.
3.已知常数α∈Q,如图为幂函数y=xα的图象,则α的值可以为( )
A. B.
C.- D.-
C 解析:由幂函数y=xα的图象关于y轴对称知,函数y=xα是偶函数,排除B,D选项;再根据幂函数y=xα的图象在第一象限内单调递减,可得α<0,排除A选项.故选C.
4.(2025·保定模拟)已知a=2,b=3,c=25,则( )
A.b<a<c B.a<b<c
C.b<c<a D.c<a<b
A 解析:由题意得b=3<4=2=a,a=2=4<4<5=25=c,所以b<a<c.
5.(2025·合肥模拟)若0<x1<x2,则下列函数:①f(x)=x;②f(x)=x2;③f(x)=x3;④f(x)=;⑤f(x)=中,满足条件f()≤(0<x1<x2)的有( )
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
D 解析:若满足条件f()≤(0<x1<x2),则函数图象在y轴右侧为一条直线或下凸曲线,根据函数图象易得④f(x)=不满足,其余都满足.
二、多选题
6.已知函数g(x)=ax-2-(a>0且a≠1)的图象过定点A,幂函数 f(x)=xb的图象经过点A,则( )
A.f(x)在其定义域内是减函数
B.f(x)的图象经过点(1,1)
C.f(x)是奇函数
D.f(x)的定义域是R
BC 解析:由x-2=0,得x=2,可得g(2)=1-=,故函数g(x)=ax-2-(a>0且a≠1)的图象过定点A(2,),则f(2)=2b=,解得b=-1,则f(x)=,所以f(x)的定义域为{x|x≠0},且f(x)为奇函数,函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递减,但f(x)在其定义域内不单调.因为f(1)=1,所以函数f(x)的图象经过点(1,1).故选BC.
7.已知幂函数f(x)=(m+)xm,则( )
A.f(-32)=
B.f(x)的定义域是R
C.f(x)是偶函数
D.不等式f(x-1)≥f(2)的解集是[-1,1)∪(1,3]
ACD 解析:因为函数f(x)是幂函数,所以m+=1,得m=-,即f(x)=x,f(-32)=[(-2)5]=(-2)-4=,故A正确;函数的定义域是{x|x≠0},故B错误;因为定义域关于原点对称,f(-x)=f(x),所以函数f(x)是偶函数,故C正确;易知函数f(x)=x在(0,+∞)上单调递减,不等式f(x-1)≥f(2)等价于|x-1|≤2,解得-2≤x-1≤2,且x-1≠0,解得-1≤x≤3,且x≠1,即不等式的解集是[-1,1)∪(1,3],故D正确.
三、填空题
8.幂函数y=xn2+n+1(n∈N)的图象一定经过第________________象限.
答案:一、三 解析:因为n为自然数,所以n(n+1)为偶数,则n2+n+1为奇数,所以y=xn2+n+1(n∈N)是奇函数,且函数的图象经过点(0,0)和点(1,1),f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以幂函数y=xn2+n+1(n∈N)的图象一定经过第一、三象限.
9.(2025·南京模拟)幂函数f(x)=xa(a∈R)满足:任意x∈R有f(-x)=f(x),且f(-1)<f(2)<2,请写出符合上述条件的一个函数f(x)=________.
答案:x(答案不唯一) 解析:取f(x)=x,则定义域为R,且f(-x)=(-x)=x=f(x),f(-1)=1,f(2)=2=,满足f(-1)<f(2)<2.
四、解答题
10.已知幂函数f(x)=x(m为正整数)的图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上是严格减函数,求满足(a+1)>(3-2a)的实数a的取值范围.
解:因为函数f(x)在(0,+∞)上是严格减函数,所以m2-2m-3<0,解得-1<m<3.
由m为正整数,则m=1或m=2.
又函数f(x)的图象关于y轴对称,得f(x)是偶函数,
而当m=2时,22-2×2-3=-3,f(x)=x-3为奇函数,不符合题意;
当m=1时,12-2×1-3=-4,f(x)=x-4为偶函数,于是m=1.
因为y=x为奇函数,在(-∞,0)与(0,+∞)上均为严格减函数,
所以(a+1)>(3-2a)等价于a+1<3-2a<0或3-2a>a+1>0或a+1>0>3-2a,
解得-1<a<或a>,
即a∈(-1,)∪(,+∞).
11.已知幂函数y=x(p,q∈N*,q>1且p,q互质)的图象如图所示,则( )
A.p,q均为奇数,且>1
B.q为偶数,p为奇数,且>1
C.q为奇数,p为偶数,且>1
D.q为奇数,p为偶数,且0<<1
D 解析:由幂函数y=x的图象关于y轴对称,可知该函数为偶函数,所以p为偶数,则q为奇数.因为幂函数y=x的图象在第一象限内向上凸起,且在(0,+∞)上单调递增,所以0<<1.
12.(多选)已知幂函数f(x)的图象经过点(,),P(x1,y1),Q(x2,y2)(x1<x2)是函数图象上的任意不同两点,则下列结论中正确的有( )
A.x1f(x1)>x2 f(x2)
B.x1 f(x2)<x2 f(x1)
C.>
D.<
BC 解析:设幂函数为f(x)=xα,则有()α=2-3α==2,解得α=,所以f(x)=(x≥0).由其图象知图象上的点与原点连线的直线的斜率随x增大而减小,即<,即x1f(x2)<x2f(x1),所以B,C正确.
13.已知函数f(x)=(m2-m-5)x是幂函数,对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,满足>0,若a,b∈R,且a+b>0,则f(a)+f(b)的值( )
A.恒大于0 B.恒小于0
C.等于0 D.无法判断
A 解析:∵函数f(x)=(m2-m-5)x是幂函数,∴m2-m-5=1,解得m=-2或m=3.∵对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,满足>0,∴函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,∴m2-6>0,∴m=3,∴f(x)=x3.若a,b∈R,且a+b>0,则a>-b,又函数f(x)=x3为奇函数且在R上单调递增,∴f(a)>f(-b)=-f(b),∴f(a)+f(b)>0.故选A.
14.若f(x)=x,则不等式f(x)>f(8x-16)的解集是________.
答案:[2,) 解析:因为f(x)=x在定义域[0,+∞)内为增函数,且f(x)>f(8x-16),所以即2≤x<,
所以不等式的解集为[2,).
15.若点(,2)在幂函数f(x)的图象上,点(2,)在幂函数g(x)的图象上.
(1)求f(x)和g(x)的解析式;
(2)定义h(x)=求函数h(x)的最大值及单调区间.
解:(1)设f(x)=xα,
因为点(,2)在幂函数f(x)的图象上,
所以()α=2,解得α=2,即f(x)=x2.
设g(x)=xβ,
因为点(2,)在幂函数g(x)的图象上,
所以2β=,解得β=-1,即g(x)=x-1.
(2)在同一平面直角坐标系中画出函数f(x)=x2和g(x)=x-1的图象,可得函数h(x)的图象如图中实线部分所示.
由题意及图象,可知h(x)=
根据函数h(x)的解析式及图象,可知函数h(x)的最大值为1,单调递增区间为(0,1],单调递减区间为(-∞,0),(1,+∞).
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