内容正文:
第4节 指数与指数函数
课程标准 核心素养 考情聚焦
1.通过对有理数指数幂a
m
n (a>0,且a≠1;m,n
为整数,且n>0)、实数指数幂ax(a>0,且a
≠1;x∈R)含义的认识,了解指数幂的拓展过
程,掌握指数幂的运算性质.
2.通过具体实例,了解指数函数的实际意义,理
解指数函数的概念.
3.能用描点法或借助计算工具画出具体指数函数
的图象,探索并理解指数函数的单调性与特殊点
1.根式与有理数指数幂的
运 算,提 升 数 学 运 算
素养.
2.指数函数的图象及应用,
达成直观想象和逻辑推
理素养.
3.指数函数的性质及应用,
发展逻辑推理和数学运
算素养
幂的运算性质、指数函
数的图象和性质是高考命
题的热点,往往与其他函数
相结合考查,如:图象的识
别与应用,利用单调性比较
大小,解不等式,求参数的
取值 范 围 等.主 要 以 选 择
题、填空题形式出现,属于
中低档题
[必备知识]
1.根式
(1)概念:式子
n
a叫做 ,其中n叫做根指
数,a叫做被开方数.
(2)性质:(
n
a)n= (a使
n
a有意义);当n为奇
数时,
n
an= ,当n 为偶数时,
n
an =|a|
=
a,a≥0,
-a,a<0.{
2.分数指数幂
(1)规 定:正 数 的 正 分 数 指 数 幂 的 意 义 是a
m
n =
(a>0,m,n∈N∗ ,且n>1);正数的负
分数指数幂的意义是a-
m
n = (a>0,
m,n∈N∗ ,且n>1);0的正分数指数幂等于0;
0的负分数指数幂 .
(2)有理指数幂的运算性质:aras= ;
(ar)s= ;(ab)r= ,其 中
a>0,b>0,r,s∈Q.
3.指数函数及其性质
(1)概念:函数 叫做指数函数,其中
指数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
续表
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
1.(
n
a)n=a(n∈N∗).
2.
n
an=
a,n为奇数,
|a|=
a,a≥0,
-a,a<0,{ n为偶数.
ì
î
í
ï
ï
ïï
3.底数a的大小决定了图象相对位置的高低,不论
是a>1,还是0<a<1,在第一象限内底数越大,
函数图象越高.
[自主诊断]
[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号
里打“√”,错误的打“×”.
(1)2a2b=2ab. ( )
(2)函数y=32x 与y=2x+1都不是指数函数.
( )
(3)函数y=ax
2
+1(a>1)的值域是(0,+∞).
( )
(4)函数y=2-x在R上为单调减函数. ( )
72
上篇:第二章 函数、导数及其应用
[小题查验]
1.化简[(-2)6]
1
2 -(-1)0 的结果为 ( )
A.-9 B.7 C.-10 D.9
2.在同一坐标系中,函数y=2x 与y= 12
æ
è
ç
ö
ø
÷
x
的图
象之间的关系是 ( )
A.关于y轴对称 B.关于x轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线y=x对称
3.已知函数f(x)=4+ax-1的图象恒过定点P,则
点P 的坐标是 ( )
A.(1,5) B.(1,4) C.(0,4) D.(4,0)
4.(2025山东济宁模拟)若a=1.010.5,b=1.
010.6,c=0.60.5,则a,b,c的大小关系为 ( )
A.c>a>b B.c>b>a
C.a>b>c D.b>a>c
5.(2025日照二模)已知函数f(x)=
1,x≤0
2x,x>0{ ,
则f(x)的值域为 .
考点一 根式与有理数指数幂的运算(自主练透)
[题组集训]
1.下列等式能够成立的是 ( )
A.nm
æ
è
ç
ö
ø
÷
5
=m
1
5n5 B.
12
(-2)4=
3
-2
C.
4
x3+y3=(x+y)
3
4 D.
3
9=
3
3
2.求值与化简.
(1)(0.027)-
1
3 - -17
æ
è
ç
ö
ø
÷
-2
+ 279
æ
è
ç
ö
ø
÷
1
2
-(2-1)0;
(2)14
æ
è
ç
ö
ø
÷
-12
(4ab
-1)3
0.1-2(a3b-3)
1
2
.
指数幂运算的一般原则
(1)有括号的先算括号里的,无括号的先做指数
运算.
(2)先乘除后加减,负指数幂化成正指数幂的
倒数.
(3)底数是负数,先确定符号;底数是小数,先化
成分数;底数是带分数的,先化成假分数.
(4)若是根式,应化为分数指数幂,尽可能用幂
的形 式 表 示,运 用 指 数 幂 的 运 算 性 质 来
解答.
易错警示: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(师生共研)
[典例] (1)函数f(x)=1-e|x|的图象大致是
( )
(2)(2025长春市模拟)若存在正数x使2x(x
-a)<1成立,则a的取值范围是 ( )
A.(-∞,+∞) B.(-2,+∞)
C.(0,+∞) D.(-1,+∞)
直观想象———函数图象在不等式中的具体应用
信息提取 信息解读 直观想象
存在
正数x
存在正数x,即x>0,体现
在图象上就是y轴的右侧
将不等式 2x(x-a)<1
变形为x-a< 12( )
x
信息提取 信息解读 直观想象
2x(x-a)
<1成立
题干给出的不等式2x(x-
a)<1不易求解,可转化为
两个基本初等函数构成不
等式x-a< 12( )
x
画出y= 12( )
x
的图象
考虑利用初等函数的图象解
决,即转化为直线y=x-a
在(0,+∞)上,有一部分在
曲线y= 12( )
x
的下方
画出直线y=x-a 的图
象,满足在y轴的右侧,有
一 部 分 在 曲 线 y =
1
2( )
x
的下方
求a的
取值
范围
观察 图 象,写 出 满 足 的 条
件,即可求得结果
根据 在 同 一 平 面 直 角 坐
标系内直线y=x-a与y
= 12( )
x
的 图 象,列 出
有 关 a 的 不 等 式,求 得
结果
(3)若曲线|y|=2x+1与直线y=b没有公共
点,则b的取值范围是 .
[尝试解答] (1)
(2)
(3)
82
艺考生文化课百日冲关数学
[互动探究]
1.若将本例(3)中“|y|=2x+1”改为“y=|2x-1|”,
且与直线y=b有两个公共点,则b的取值范围是
.
2.若将本例(3)改为:函数y=|2x-1|在(-∞,k]
上单调递减,则k的取值范围是 .
3.若将本例(3)改为:直线y=2a与函数y=|ax-1|
(a>0且a≠1)的图象有两个公共点,则a的取值范
围是 .
指数函数图象可解决的两类热点问题及思路
(1)求解指数型函数的图象与性质问题
对指数型函数的图象与性质问题(单调性、
最值、大小比较、零点等)的求解往往利用相
应指数函数的图象,通过平移、对称变换得
到其图象,然后数形结合使问题得解.
(2)求解指数型方程、不等式问题
一些指数型方程、不等式问题的求解,往往
利用相应指数型函数图象数形结合求解.
易错警示:应用指数函数的图象解决指数方
程、不等式问题以及指数型函数的性质,要注
意画出图象的准确性,否则数形结合得到的
可能为错误结论.
[跟踪训练]
1.函数y=ax-1a
(a>0,且a≠1)的图象可能是
( )
2.方程2x=2-x的解的个数是 .
考点三 指数函数的性质及应用(多维探究)
[命题角度1] 比较指数式的大小
1.(2024天津卷)若a=4.2-0.3,b=4.20.3,c=
log4.20.2,则a,b,c的大小关系为 ( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>a>b D.b>c>a
[命题角度2] 简单的指数方程或不等式的应用
2.设函数f(x)=
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
x
-7,x<0,
x,x≥0,
ì
î
í
ïï
ï
若f(a)<1,则
实数a的取值范围是 ( )
A.(-∞,-3) B.(1,+∞)
C.(-3,1) D.(-∞,-3)∪(1,+∞)
[命题角度3] 探究指数型函数的性质
3.已知函数f(x)= 13
æ
è
ç
ö
ø
÷
ax
2
-4x+3
.
(1)若a=-1,求f(x)的单调区间;
(2)若f(x)有最大值3,求a的值;
(3)若f(x)的值域是(0,+∞),求a的值.
[思路导引] (1)遵循“同增异减”法则求f(x)
的单调区间;(2)由于f(x)有最大值 3,所以
g(x)应有最小值-1,由此可求出a的值;(3)要
使f(x)的值域为(0,+∞),应使g(x)=ax2-
4x+3的值域为R,由此可求出a的值.
指数函数的性质及应用问题解题策略
(1)比较大小问题.常利用指数函数的单调性及
中间值(0或1)法.
(2)简单的指数方程或不等式的求解问题.解决此
类问题应利用指数函数的单调性,要特别注意
底数a的取值范围,并在必要时进行分类
讨论.
(3)解决指数函数的综合问题时,要把指数函数
的概念和性质同函数的其他性质(如奇偶
性、周期性)相结合,同时要特别注意底数不
确定时,对底数的分类讨论.
学习至此,请完成配套训练 课时冲关九
92
上篇:第二章 函数、导数及其应用
跟踪训练
1.A [f -34( ) =f
3
4( ) =f 2+
3
4( ) =5-2 2+
3
4( )
=-12
,故选 A.]
2.A [令y=1,得f(x+1)+f(x-1)
=f(x)f(1)=f(x)⇒f(x+1)=f(x)-f(x-1),
故f(x+2)=f(x+1)-f(x),
f(x+3)=f(x+2)-f(x+1),
消去f(x+2)和f(x+1),得到f(x+3)=-f(x),
故f(x)周期为6;
令x=1,y=0,得f(1)+f(1)=f(1)f(0)⇒f(0)=2,
f(2)=f(1)-f(0)=1-2=-1,
f(3)=f(2)-f(1)=-1-1=-2,
f(4)=f(3)-f(2)=-2-(-1)=-1,
f(5)=f(4)-f(3)=-1-(-2)=1,
f(6)=f(5)-f(4)=1-(-1)=2,
根据周期性质,f(k)(k=1,2,,22)中,任意连续6个数
的和为0,
故∑
22
k=1
f(k)=3[f(1)+f(2)++f(6)]+f(19)+
f(20)+f(21)+f(22)=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)
=1+(-1)+(-2)+(-1)=-3,
即∑
22
k=1
f(k)=-3.]
第4节
夯实必备知识 必备知识
1.(1)根式 (2)a a 2.(1)
n
am 1n
am
没有意义
(2)ar+s ars arbr 3.(1)y=ax(a>0且a≠1)
(2)(0,+∞) (0,1) y>1 0<y<1 y>1 0<y<1
增函数 减函数
思考辨析 (1)× (2)√ (3)× (4)√
小题查验
1.B 2.A 3.A 4.D 5.[1,+∞)
跃升关键能力 考点一
1.D [ nm( )
5
=n5m-5,
12 (-2)4=
3
2,
4
x3+y3=(x3+
y3)
1
4 ≠(x+y)
3
4 , 39= 9
1
3( )
1
2 = 9
1
2( )
1
3 =33.]
2.解:(1)原 式 = 271000( )
-13
- (-1)-2 17( )
-2
+
25
9( )
1
2
-1=103-49+
5
3-1=-45.
(2)原式=4
1
2 4
3
2
100
a
3
2 a-
3
2 b
3
2 b-
3
2 = 425a
0b0
=425.
考点二
[典例] [解析] (1)A [将 函 数 解 析 式 与 图 象 对 比
分析,
因为函数f(x)=1-e|x|是偶函数,且值域是(-∞,0],
只有 A满足上述两个性质.]
(2)D [第一步 将不等式2x(x-a)<1变形为两个基
本初等函数构成的不等式
不等式2x(x-a)<1可变形为x-a< 12( )
x
.
第 二 步 画 出 函 数 y =
1
2( )
x
与y=x-a的图象
在同一平面直角坐标系内作
出 直 线 y=x-a 与 y =
1
2( )
x
的 图 象.由 题 意,在
(0,+∞)上,直 线 有 一 部 分
在曲线的下方.
第三步 观察图象,列出有关a满足的条件
观察可知,有-a<1,所以a>-1.]
(3)[解析] 曲线|y|=2x+1
与直线y=b的图象如图所示,
由图象可得:如果|y|=2x+1与
直线y=b没有公共点,则b应满
足的条件是b∈[-1,1].
[答案] [-1,1]
互动探究
1.解析:曲线y=|2x-1|与直线
y=b的 图 象 如 图 所 示,由 图 象 可
得,如果曲线y=|2x-1|与直线y
=b有两个公共点,则b的取值范
围是(0,1).
答案:(0,1)
2.解析:因 为 函 数 y=|2x -1|的 单 调 递 减 区 间 为
(-∞,0],所以k≤0,即k的取值范围为(-∞,0].
答案:(-∞,0]
3.解析:y=|ax-1|的图象是由y=ax 先向下平移1个单
位,再将x轴下方的图象沿x 轴翻折过来得到的.
当a>1时,两图象只有一个交点,不合题意,如图(1);
当0<a<1时,要使两个图象有两个交点,
则0<2a<1,得到0<a<12
,如图(2).
综上可知,a的取值范围是 0,12( ).
答案:0,12( )
跟踪训练
1.D [法一:当0<a<1时,函数y=ax-1a
是减函数,且
其图象可视为是由函数y=ax 的图象向下平移 1a
个单
位长度得到的,结合各选项知选 D.
法二:因为函数y=ax-1a
(a>0,且a≠1)的图象必过
点(-1,0),所以选 D.]
2.解析:方程的解可看作函数y=2x
和y=2-x 的 图 象 交 点 的 横 坐
标,分别作出这两个函数图象(如
图所示).
由图象得只有一个交点,因此 该
方程只有一个解.
答案:1
考点三
1.B [因为y=4.2x 在R上递增,且-0.3<0<0.3,所以0<
4.2-0.3<4.20<4.20.3,
所以0<4.2-0.3<1<4.20.3,即0<a<1<b,
因为y=log4.2x在(0,+∞)上递增,且0<0.2<1,
所以log4.20.2<log4.21=0,即c<0,
所以b>a>c.]
2.C [当a<0时,不等式f(a)<1可化为 12( )
a
-7<1,
即 1
2( )
a
<8,即 12( )
a
< 12( )
-3
,
因为0<12<1
,所以a>-3,此时-3<a<0;
当a≥0时,不等式f(a)<1可化为 a<1,
所以0≤a<1.综上可知,a的取值范围是(-3,1).]
503
参考答案
3.解:(1)当a=-1时,f(x)= 13( )
-x2-4x+3
,
令g(x)=-x2-4x+3,
由于g(x)在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,+∞)上单
调递减,而y= 13( )
t
在 R上单调递减,
所以f(x)在(-∞,-2)上单调递减,在(-2,+∞)上单
调递增,即函数f(x)的单调递增区间是(-2,+∞),单
调递减区间是(-∞,-2).
(2)令g(x)=ax2-4x+3,f(x)= 13( )
g(x)
,
由于f(x)有最大值3,所以g(x)应有最小值-1,
因此必有
a>0,
3a-4
a =-1
,{
解得a=1,即当f(x)有最大值3时,a的值等于1.
(3)由指数函数的性质知,
要使y= 13( )
g(x)
的值域为(0,+∞),
应使g(x)=ax2-4x+3的值域为 R,
因此只能a=0.(因为若a≠0,则g(x)为二次函数,其值
域不可能为 R).故a的值为0.
第5节
夯实必备知识 必备知识
1.(1)x=logaN (2)10 lgN e lnN 2.(1)0 1 N b
(2)logaM+logaN logaM-logaN nlogaM (3)logbN=
logaN
logab
logad 3.(2)(0,+∞) R (1,0) y>0
y<0 y<0 y>0 增函数 减函数 4.y=logax y=x
思考辨析 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
小题查验
1.D 2.D 3.64 4.ACD 5.0,12( ) ∪(2,+∞)
跃升关键能力 考点一
1.解析:根据题意有f(3)=log2(9+a)=1,可得9+a=2,
所以a=-7.
答案:-7
2.解析:原式=
(lg3)2-2lg3+1 32lg3+3lg2-
3
2( )
(lg3-1)(lg3+2lg2-1)
=
(1-lg3)32
(lg3+2lg2-1)
(lg3-1)(lg3+2lg2-1) =-
3
2.
答案:-32
3.解析:∵14b=5,∴log145=b,又log147=a,
∴log3528=
log1428
log1435
=
log14
142
7
log145+log147
=2-aa+b.
答案:2-a
a+b
考点二
[母题] [解析] B [法一:构造函
数f(x)=4x 和g(x)=logax,当a
>1 时 不 满 足 条 件,当 0<a<1
时,画出两个函 数 在 0,12( ] 上 的
图象,可知,f 12( ) <g
1
2( ) ,即2
<loga
1
2
,则a> 22
,
所以a的取值范围为 2
2
,1
æ
è
ç
ö
ø
÷.
法二:∵0<x≤12
,∴1<4x≤2,∴logax>4x>1,
∴0<a<1,排除选项 C,D;取a=12
,x=12
,
则有4
1
2 =2,log1
2
1
2=1
,显然4x<logax 不成立,排除选
项 A.]
[子题1]解析:由x2-logax<0,得x2<logax,
设f1(x)=x2,f2(x)=logax,
要使x∈ 0,12( ) 时,不等式x
2<logax 恒成立,
只需f1(x)=x2 在 0,
1
2( ) 上的图象在f2(x)=logax 图
象的下方即可.当a>1时,显然不成立;
当0<a<1时,如图所示,要使x2
<logax 在x∈ 0,
1
2( ) 上恒成立,
需f1
1
2( ) ≤f2
1
2( ) ,
所以有 1
2( )
2
≤loga
1
2
,解得a≥116
,∴116≤a<1.
即实数a的取值范围是 116
,1[ ).
答案: 1
16
,1[ )
[子题2]解析:若 x<logax 在x∈
0,14( ] 成立,则0<a<1,且y=
x的 图 象 在y=logax 图 象 的 下
方,如图所示,
由图象知 1
4 <loga
1
4
,
∴
0<a<1,
a
1
2 >14
,{ 解得116<a<1.
即实数a的取值范围是 116
,1( ).
答案: 1
16
,1( )
[子题3]解析:如图,在同一坐标系中
分别作出y=f(x)与y=-x+a的
图象,其中a表示直线在y轴上的截
距,由图可知,当a>1时,直线y=
-x+a与y=f(x)只有一个交点.
答案:a>1
考点三
1.B [∵0<c<1,∴当a>b>1时,logac>logbc,A 项错
误;∵0<c<1,∴y=logcx 在(0,+∞)上单调递减,又a
>b>0,∴logca<logcb,B项正确;
∵0<c<1,∴函数y=xc 在(0,+∞)上单调递增,
又∵a>b>0,∴ac>bc,C项错误;
∵0<c<1,∴y=cx 在(0,+∞)上单调递减,
又∵a>b>0,∴ca<cb,D项错误.]
2.解析:∵f(x)=logax,
则y=|f(x)|的图象如图所示.
由图 知,要 使x∈ 13
,2[ ] 时 恒 有
|f(x)|≤1,只需 f 13( ) ≤1,
即-1≤loga
1
3 ≤1
,即loga -1≤
loga
1
3≤loga .
603
艺考生文化课百日冲关数学