内容正文:
第二章 函数的概念与性质
第7课时 指数与指数函数
[考试要求] 1.掌握根式与分数指数幂的互化,掌握指数幂的运算性质.2.通过实例,了解指数函数的实际意义,会画指数函数的图象.3.理解指数函数的单调性、特殊点等性质,并能简单应用.
第7课时 指数与指数函数
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1.根式
(1)如果xn=a,那么___叫做a的n次方根,其中n>1,且n∈N*.
x
根式
a
a
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第7课时 指数与指数函数
0的正分数指数幂等于____,0的负分数指数幂没有意义.
3.指数幂的运算性质
aras=_______;(ar)s=____;
(ab)r=_____(a>0,b>0,r,s∈Q).
0
ar+s
ars
arbr
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第7课时 指数与指数函数
4.指数函数及其性质
(1)概念:函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中_______是自变量,定义域是R,___是底数.
(2)形如y=kax,y=ax+k(k∈R,且k≠0,如果是y=kax,那么k还应满足k≠1;a>0且a≠1)的函数叫做指数型函数,不是指数函数.
指数x
a
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(3)指数函数的图象与性质
项目 a>1 0<a<1
图象
定义域 R
值域 ____________
(0,+∞)
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项目 a>1 0<a<1
性质 过定点_________,即x=0时,y=___
当x>0时,_______;
当x<0时,___________ 当x<0时,_______;
当x>0时,____________
在(-∞,+∞)上是___函数 在(-∞,+∞)上是___函数
(0,1)
1
y>1
0<y<1
y>1
0<y<1
增
减
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[常用结论]
指数函数图象的特点
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(2)函数y=a-x是R上的增函数.( )
(3)若am<an(a>0,且a≠1),则m<n.( )
×
×
×
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√
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√
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3.(多选)(人教A版必修第一册P117例3改编) 下列各式比较大小正确的是( )
√
√
√
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考点一 指数幂的运算
[典例1] (1)(多选)已知a+a-1=3,则下列结论正确的是( )
A.a2+a-2=7 B.a3+a-3=18
√
√
√
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第7课时 指数与指数函数
指数幂运算的一般原则
(1)将根式、分数指数幂统一为分数指数幂,以便利用法则计算.
(2)先乘除后加减,负指数幂化成正指数幂的倒数.
(3)底数是小数,先化成分数;底数是带分数,先化成假分数.
(4)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,形式要求统一.
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√
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第7课时 指数与指数函数
考点二 指数函数的图象及应用
[典例2] (1)(多选)已知实数a,b满足等式2 022a=2 023b,则下列式子可以成立的是( )
A.a=b=0 B.a<b<0
C.0<a<b D.0<b<a
√
√
√
√
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第7课时 指数与指数函数
(1)ABD (2)C [(1)如图,观察易知,
a<b<0或0<b<a或a=b=0.故选ABD.
得a+b=0.又该函数图象无限接近于直线y=2,且不与该直线相交,所以b=2,则a=-2,所以ab=-4.故选C.]
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第7课时 指数与指数函数
[跟进训练]
2.(1)指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象如图所示,则y=ax2+x图象顶点的横坐标的取值范围是( )
√
(2)若曲线|y|=2x+1与直线y=b没有公共点,则实数b的取值范围是________.
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(1)A (2) [-1,1] [(1)由图象知函数为减函数,则0<a<1,
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第7课时 指数与指数函数
(2)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没有公共点,则b应满足的条件是b∈[-1,1].]
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√
考点三 指数函数的性质及应用
比较指数式的大小
[典例3] (1)(2023·天津高考)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
(2)若2x+5y≤2-y+5-x,则有( )
A.x+y≥0 B.x+y≤0
C.x-y≤0 D.x-y≥0
√
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第7课时 指数与指数函数
(1)D (2)B [(1)由y=1.01x在R上单调递增,则a=1.010.5<b=1.010.6,由y=x0.5在[0,+∞)上单调递增,则a=1.010.5>c=0.60.5.所以b>a>c.
故选D.
(2)设函数f(x)=2x-5-x,易知f(x)为增函数.
又f(-y)=2-y-5y,由已知得f(x)≤f(-y),所以x≤-y,所以x+y≤0.故选B.]
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第7课时 指数与指数函数
解简单的指数方程或不等式
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指数函数性质的综合应用
[典例5] (1)(2023·新高考Ⅰ卷)设函数f(x)=2x(x-a)在区间(0,1)上单调递减,则a的取值范围是( )
A.(-∞,-2] B.[-2,0)
C.(0,2] D.[2,+∞)
A.-2 B.-1
C.1 D.2
(3)若不等式4x-2x+1+a>0对任意x∈R都成立,则实数a的取值范围是________.
√
√
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(1)D (2)D (3)(1,+∞)
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第7课时 指数与指数函数
(3)原不等式可化为a>-4x+2x+1对x∈R恒成立,
令t=2x,则t>0,所以y=-4x+2x+1=-t2+2t=-(t-1)2+1≤1,当t=1,即x=0时,ymax=1,所以a>1.]
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第7课时 指数与指数函数
(1)利用指数函数的性质比较大小或解方程、不等式,最重要的是“同底”原则,比较大小还可以借助中间量.
(2)求解与指数函数有关的复合函数问题,要明确复合函数的构成,涉及值域、单调区间、最值等问题时,都要借助“同增异减”这一性质分析判断.
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√
A.aa<ab<ba B.aa<ba<ab
C.ab<aa<ba D.ab<ba<aa
A.f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)
B.f(x)的值域为R
C.当a=1时,f(x)为奇函数
D.当a=2时,f(-x)+f(x)=2
√
√
√
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第7课时 指数与指数函数
所以0<a<b<1.
当0<a<1时,指数函数y=ax在R上是减函数,所以ab<aa.
当0<a<1时,幂函数y=xa在[0,+∞)上单调递增,
所以aa<ba,所以ab<aa<ba.故选C.
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第7课时 指数与指数函数
(2)式子叫做______,其中n叫做根指数,a叫做被开方数.
(3)()n=___.
当n为奇数时,=___;
当n为偶数时,=|a|=
2.分数指数幂
正数的正分数指数幂,=______(a>0,m,n∈N*,n>1).
正数的负分数指数幂,=______(a>0,m,n∈N*,n>1).
(1)指数函数y=ax (a>0,且a≠1)的图象恒过点(0,1),(1,a),,依据这三点的坐标可得到指数函数的大致图象.
(2)函数y=ax与y=x(a>0,且a≠1)的图象关于y轴对称.
(3)在第一象限内,指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象越高,底数越大.
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)=()n=a.( )
二、教材经典衍生
1.(人教A版必修第一册P109习题4.1T1改编)化简的结果为( )
A.5 B.
C.- D.-5
B [原式=]
2.(人教A版必修第一册P114例1改编)若函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)的图象经过点,则f(-1)=( )
A.1 B.2
C. D.3
C [依题意可知a2=,解得a=,
所以f(x)=x,所以f(-1)=-1=.]
A.1.72.5>1.73 B.>2-
C.1.70.3>0.93.1 D.<
BCD [因为y=1.7x为增函数,所以1.72.5<1.73,故A错误;因为2-=,y=x为减函数,所以>=2-,故B正确;因为1.70.3>1,而0.93.1∈(0,1),所以1.70.3>0.93.1,故C正确;因为y=x为减函数,所以<,又y=x在(0,+∞)上单调递增,所以<,所以<<,故D正确.]
4.(人教A版必修第一册P120习题4.2T9改编)已知函数f(x)=+b的图象过原点,且无限接近于直线y=1,但又不与该直线相交,则f(-2)=________.
[因为f(x)的图象过原点,所以f(0)=a0+b=0,即a+b=0.又因为f(x)的图象无限接近于直线y=1,但又不与该直线相交,所以b=1,a=-1,所以f(x)=-+1,
所以f(-2)=-2+1=.]
C.a+a-=± D.a+=2
(2)计算:·=________(a>0,b>0).
(1)ABD (2) [(1)因为a+a-1=3,所以a2+a-2=(a+a-1)2-2=9-2=7,故选项A正确;因为a+a-1=3,所以a3+a-3=(a+a-1)(a2-1+a-2)=(a+a-1)·[(a+a-1)2-3]=3×6=18,故选项B正确;因为a+a-1=3,所以(a+a-)2=a+a-1+2=5,且a>0,所以a+a-=,故选项C错误;因为a3+a-3=18,且a>0,所以2=a3+a-3+2=20,所以a+=2,故选项D正确.
(2)原式=
[跟进训练]
1.(1)已知x<0,y>0,化简得( )
A.-x2y B.x2y
C.-3x2y D.3x2y
(2)计算:-+0.002--10(-2)-1+π0=________.
(1)B (2)- [(1)由题意得 =9(x8)(y4)=x2|y|=x2y.
(2)原式=-2+500-+1=+10-10-20+1=-.]
(2)(2025·日照模拟)已知函数y=+b的图象经过原点,且无限接近于直线y=2,但又不与该直线相交,则ab=( )
A.-1 B.-2
C.-4 D.-9
(2)因为函数y=+b的图象过原点,所以a0+b=0,
A. B.
C. D.
二次函数y=ax2+x图象的顶点的横坐标为x=-,
因为0<a<1,所以>, -<-,
即横坐标的取值范围是.故选A.
[典例4] (1)已知实数a≠1,函数f(x)=若f(1-a)=f(a-1),则a的值为________.
(2)设函数f(x)=若f(a)<1,则实数a的取值范围是________.
(1) (2)(-3,1) [(1)当a<1时,41-a=21,解得a=;
当a>1时,2a-(1-a)=4a-1无解,故a的值为.
(2)当a<0时,原不等式化为a-7<1,
则2-a<8,解得a>-3,所以-3<a<0.
当a≥0时,则<1,0≤a<1.
综上,实数a的取值范围是(-3,1).]
(2)(2023·全国乙卷)已知f(x)=是偶函数,则a=( )
[(1)法一(复合函数法):因为y=2x在R上单调递增,所以y=x(x-a)在区间(0,1)上单调递减,所以x=≥1,解得a≥2.故选D.
法二(特值法):取a=3,则y=x(x-3)=2-在(0,1)上单调递减,所以f(x)=2x(x-3)在(0,1)上单调递减,所以a=3符合题意,排除A,B,C.故选D.
(2)法一:f(x)的定义域为{x|x≠0},因为f(x)是偶函数,所以f(x)=f(-x),即=,即e(1-a)x-ex=-e(a-1)x+e-x,即e(1-a)x+e(a-1)x=ex+e-x,所以a-1=±1,解得a=0(舍去)或a=2.故选D.
法二:f(x)==,f(x)是偶函数,又y=x是奇函数,所以y=e(a-1)x-e-x是奇函数,故a-1=1,即a=2.故选D.
[跟进训练]
3.(1)设<b<a<1,那么( )
(2)(多选)(2025·临沂模拟)已知函数f(x)=+a(a∈R),则( )
(1)C (2)ACD [(1)因为<b<a<1且y=x在R上是减函数,
(2)对于函数f(x)=+a(a∈R),令2x-1≠0,解得x≠0,
所以f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),故A正确;
因为2x>0,当2x-1>0时,>0,所以+a>a,
当-1<2x-1<0时,<-2,所以+a<-2+a,
综上,f(x)的值域为(-∞,-2+a)∪(a,+∞),故B错误;
当a=1时,f(x)=+1=,则f(-x)==-=-f(x),
所以f(x)=+1为奇函数,故C正确;
当a=2时,f(x)=+2=+1,则f(-x)+f(x)=+1++1=2,故D正确.故选ACD.]
$$