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微练(十五)
指数函数
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素养提升
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一、单项选择题
1.下列函数中值域为正实数集的是( )
A.y=-5x B.y=1-x
C.y= D.y=3|x|
A项中y<0,B项中y>0,C项中y≥0,D项中y≥1,只有B项正确.故选B.
2.(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
解法一:因为函数f(x)=1.01x是增函数,且0.6>0.5>0,所以1.010.6>1.010.5>1,即b>a>1;因为函数g(x)=0.6x是减函数,且0.5>0,所以0.60.5<0.60=1,即c<1.综上,b>a>c.故选D.
解法二:因为函数f(x)=1.01x是增函数,且0.6>0.5,所以1.010.6>1.010.5,即b>a;因为函数h(x)=x0.5在(0,+∞)上单调递增,且1.01>0.6>0,所以1.010.5>0.60.5,即a>c.综上,b>a>c.故选D.
3.不论a为何值,函数y=(a-1)2x-恒过定点,则这个定点的坐标为( )
A. B. C. D.
将y=(a-1)2x-变为a-(2x+y)=0,依题意,对a∈R,a-(2x+y)=0恒成立,则2x-=0且2x+y=0,所以x=-1且y=-,即这个定点的坐标为.故选C.
4.(2024·北京高考)已知(x1,y1),(x2,y2)是函数y=2x的图象上两个不同的点,则( )
A.log2<
B.log2>
C.log2<x1+x2
D.log2>x1+x2
解法一:画出y=2x的图象,设x1<x2,由图象知>2,所以log2>.故选B.
解法二:因为(x1,y1),(x2,y2)为函数y=2x的图象上两个不同的点,所以y1=2x1,y2=2x2,且x1≠x2,则2x1≠2x2,所以y1+y2=2x1+2x2>2=2,所以>>0,所以log2>log2=,故选B.
5.若函数f(x)=3-2x2+ax在区间(1,4)内单调递减,则a的取值范围是( )
A.(-∞,4] B.[4,16]
C.(16,+∞) D.[16,+∞)
设f(u)=3u,u=-2x2+ax,则f(u)=3u在(-∞ ,+∞)上单调递增.因为f(x)=3-2x2+ax在区间(1,4)内单调递减,所以函数u=-2x2+ax在区间(1,4)内单调递减,结合二次函数的图象和性质,可得≤1,解得a≤4.故选A.
6.(2024·江西九校联考)函数f(x)=的大致图象为( )
因为函数f(x)的定义域为{x|x≠0},且f(-x)==-f(x),所以f(x)为奇函数,排除C,D.当x>0时,2x-2-x>0,所以f(x)>0,排除B.故选A.
7.已知函数f(x)=|3x-1|,a<b<c,且f(a)>f(b)>f(c),则下列结论中一定成立的是( )
A.a<0,b<0,c<0 B.a<0,b≥0,c>0
C.3-a<3c D.3a+3c<2
作出f(x)的图象,如图所示.因为a<b<c,且f(a)>f(b)>f(c),所以a<b<0,且一定存在b′>0,使f(b)=f(b′),则b<c<b′,故排除A,B;取a=-1,c=0,可排除C;当c>0时,f(a)=1-3a>f(c)=3c-1,所以3a+3c<2,当c≤0时,3a<1,3c≤1,则3a+3c<2,故D一定成立.故选D.
二、多项选择题
8.对任意实数a>1,函数y=(a-1)x-1+1的图象过定点A(m,n),f(x)=x的定义域为[0,2],g(x)=f(2x)+f(x),则下列结论正确的是( )
A.m=1,n=2
B.g(x)的定义域为[0,1]
C.g(x)的值域为[2,6]
D.g(x)的值域为[2,20]
令x-1=0,得x=1,此时y=(a-1)0+1=2,所以函数y=(a-1)x-1+1的图象过定点A(1,2),即m=1,n=2,故A正确;所以f(x)=x=2x,x∈[0,2],所以g(x)=f(2x)+f(x)=22x+2x,由得0≤x≤1,所以g(x)的定义域为[0,1],故B正确;易知g(x)在[0,1]上单调递增,所以当x=0时,g(x)取得最小值,为2,当x=1时,g(x)取得最大值,为6,所以g(x)的值域为[2,6],故选项C正确,选项D错误.故选ABC.
9.(2025·山东临沂一模)已知函数f(x)=+a(a∈R),则( )
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
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;当x>0时,2x>1,2x-1>0,>0,所以+a>a,当x<0时,0<2x<1,-1<2x-1<0,<-2,所以+a<-2+a,综上可得,f(x)的值域为(-∞,-2+a)∪(a,+∞),故B错误;当a=1时,f(x)=+1=,定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),
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.
三、填空题
10.函数f(x)=-x2+2x+1的单调递减区间为__________.
设u=-x2+2x+1,因为y=u在R上为减函数,所以函数f(x)=
-x2+2x+1的单调递减区间即为函数u=-x2+2x+1的单调递增区间.又u=-x2+2x+1的单调递增区间为(-∞,1],所以f(x)的单调递减区间为
(-∞,1].
(-∞,1]
11.已知函数f(x)满足f(x-y)=,且f(1)<f(3),请写出一个符合上述条件的函数f(x)=______________.
令f(x)=2x,显然f(x)=2x在定义域上单调递增,满足f(1)<f(3),
且f(x-y)=2x-y=,即满足f(x-y)=,所以f(x)=2x符合题意.
2x(答案不唯一)
12.当x∈(-∞,-1]时,不等式1+2x+4xa≥0恒成立,则a的取值范围是______________.
当x∈(-∞,-1]时,不等式1+2x+4xa≥0恒成立可转化为-a≤=x+x恒成立.易知函数y=x+x是R上的减函数,因此当x∈
(-∞,-1]时,ymin=-1+-1=6,所以-a≤6,即a≥-6.
[-6,+∞)
四、解答题
13.已知函数f(x)=|x|-A.
(1)求f(x)的单调区间;
不论a取何值,y=|x|-a在(-∞,0]上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,又y=x是减函数,因此f(x)的单调递增区间是(-∞,0],单调递减区间是(0,+∞).
(2)若f(x)的最大值等于,求实数a的值.
由于f(x)的最大值是,且=-2,所以g(x)=|x|-a应该有最小值-2,即g(0)=,从而a=2.
14.已知函数f(x)=是定义在R上的奇函数.
(1)求实数a的值;
因为函数f(x)=是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0,即=0,解得a=1.当a=1时,f(x)=,f(-x)==-f(x),所以f(x)是奇函数,故a=1.
(2)判断函数y=f(x)的单调性并简要说明理由;
f(x)==1-,设x1,x2∈R,且x1>x2,则f(x1)-f(x2)=-=,因为x1>x2,所以22x1+1-22x2+1>0,则f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),故f(x)在R上单调递增.
(3)求函数f(x)的值域.
f(x)=1-(x∈R),因为22x∈(0,+∞),所以0<<2,所以函数f(x)的值域为(-1,1).
15.(多选题)(2025·南京调研)已知函数f(x)=a|x|+b的图象经过原点,且无限接近直线y=2,但又不与该直线相交,则下列说法正确的是( )
A.a+b=0
B.若f(x)=f(y),且x≠y,则x+y=0
C.若x<y<0,则f(x)<f(y)
D.f(x)的值域为[0,2)
因为函数f(x)=a|x|+b的图象过原点,所以a+b=0,即b=-a,f(x)=a|x|-a,且f(x)的图象无限接近直线y=2,但又不与该直线相交,所以b=2,a=-2,f(x)=-2·|x|+2,故A正确;由于f(x)为偶函数,故若f(x)=f(y),且x≠y,则x=-y,即x+y=0,故B正确;由于在(-∞,0)上,f(x)=2-2·2x单调递减,故若x<y<0,则f(x)>f(y),故C错误;因为|x|∈(0,1],所以f(x)=-2·|x|+2∈[0,2),故D正确.故选ABD.
16.已知函数f(x)=4x+(k∈R)为定义在R上的偶函数,当x∈
[0,+∞)时,函数g(x)=f(x)-a(a∈R)的最小值为1,则a=________.
由题意知f(-x)=f(x),得4-x+k·4x=4x+k·4-x,整理得(k-1)(4x-4-x)=0,所以k=1,所以f(x)=4x+,g(x)=4x+-a=2-a+2.令u=2x-(x≥0),则h(u)=u2-au+2.易知u=2x-在
2
[0,+∞)上单调递增,所以u≥0.因为g(x)在x∈[0,+∞)上的最小值是1,所以h(u)在u∈[0,+∞)上的最小值是1.当a≥0时,h(u)min=h=-+2=1,解得a=2或a=-2(舍去).当a<0时,h(u)min=h(0)=2≠1,不符合题意,舍去.综上,a=2.
$$