内容正文:
核心素养测评 (时间:45分钟 分值:80分)
十一 指数与指数函数
基础保分练
一、单选题
1.(5分)若m=,n=,则m+n的值为( )
A.-7 B.-1 C.1 D.7
【解析】选C.m+n=π-3+|π-4|=π-3+4-π=1.
2.(5分)下列函数中,值域是(0,+∞)的为( )
A.y= B.y=()x
C.y= D.y=
【解析】选B.函数y=的值域为[0,+∞);
函数y=()x的值域为(0,+∞);
函数y=的值域为[0,1);
函数y=的值域为(0,1)∪(1,+∞).
3.(5分)(2022·北京卷)已知函数f(x)=,则对任意实数x,有( )
A.f(-x)+f(x)=0 B.f(-x)-f(x)=0
C.f(-x)+f(x)=1 D.f(-x)-f(x)=
【命题意图】考查函数的奇偶性、对称性,中档题.
【解析】选C.因为f(x)=,所以f(-x)==,f(x)+f(-x)==1.
4.(5分)函数f(x)= ()|x+1|的图象大致为( )
【解析】选B.作出函数y=()|x|=的图象,如图所示,将y=()|x|的图象向左平移1个单位长度得到f(x)= ()|x+1|的图象.
5.(5分)若函数f(x)=a|2x-4|(a>0,且a≠1)满足f(1)=,则f(x)的单调递减区间是( )
A.(-∞,2] B.[2,+∞)
C.[-2,+∞) D.(-∞,-2]
【解析】选B.由f(1)=,得a2=,所以a=或a=-(舍去),即f(x)= ()|2x-4|,由于y=|2x-4|在(-∞,2]上单调递减,在[2,+∞)上单调递增,y=()x在(-∞,+∞)上单调递减,所以f(x)在(-∞,2]上单调递增,在[2,+∞)上单调递减.
6.(5分)一个容器装有细沙a cm3,细沙从容器底部一个细微的小孔漏出,t min后剩余的细沙量(单位:cm3)为y=a.6 min后发现容器内还有一半的细沙,要使容器内的细沙只有开始时的八分之一,则需再经过( )
A.6 min B.12 min
C.18 min D.32 min
【解析】选B.当t=0时,y=a;当t=6时,y=a=a,所以=.若容器内的细沙只有开始时的八分之一,则y=a=a,所以e-bt==()3=,则t=18,18-6=12(min),所以再经过12 min,容器内的细沙只有开始时的八分之一.
二、多选题
7.(5分)(2024·广州模拟)已知函数y=(),则下列说法正确的是( )
A.定义域为R
B.值域为(0,2]
C.在[-2,+∞)上单调递增
D.在[-2,+∞)上单调递减
【解析】选ABD.函数y=()的定义域为R,A正确;
因为x2+4x+3=(x+2)2-1≥-1,所以0<()≤2,故函数y=()的值域为(0,2],B正确;
因为y=()u在R上是减函数,u=x2+4x+3在(-∞,-2]上单调递减,在[-2,+∞)上单调递增,
所以函数y=()在[-2,+∞)上单调递减,C错误,D正确.
8.(5分)(2025·杭州模拟)已知函数f(x)=,下列说法正确的有( )
A.f(x)的图象关于原点对称
B.f(x)的图象关于y轴对称
C.f(x)的值域为(-1,1)
D.∀x1,x2∈R,且x1≠x2,<0
【解析】选AC.对于A,由f(-x)==-=-f(x),可得函数f(x)为奇函数,函数f(x)的图象关于原点对称,故选项A正确,选项B错误;
对于C,设y=,可得3x=,所以>0,即<0,解得-1<y<1,即函数f(x)的值域为(-1,1),所以C正确;
对于D,对∀x1,x2∈R,且x1≠x2,<0,可得函数f(x)为减函数,
而f(x)==1-为增函数,所以D错误.
【加练备选】
已知函数f(x)=,则下列结论中正确的是( )
A.f(x)的定义域为R
B.f(x)是奇函数
C.f(x)在定义域上是减函数
D.f(x)无最小值,无最大值
【解析】选BD.对于A,由ex-e-x≠0,解得x≠0,故f(x)的定义域为{x|x≠0},故A错误;
对于B,函数f(x)的定义域关于原点对称,且f(-x)==-f(x),故f(x)是奇函数,故B正确;
对于C,f(x)===1+,
故函数f(x)在(-∞,0)和(0,+∞)上分别单调递减,当x→-∞时,f(x)→-1,x→0-时,f(x)→-∞,x→0+时,f(x)→+∞,x→+∞时,f(x)→1,
所以f(x)在定义域上不是减函数,故C错误;
对于D,由选项C的分析可知,函数f(x)的值域为(-∞,-1)∪(1,+∞),无最小值,无最大值,故D正确.
三、填空题
9.(5分)(一题多法)(2024·东莞调研)已知函数f(x)=+是奇函数,则a=________.
【解析】法一:f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f(x)为奇函数,所以f(-x)=-f(x),所以+=-(+),
即+=--,
所以+=-1,
即=-1,所以a=1.
法二:f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),
因为f(x)为奇函数,所以f(-1)=-f(1),
即+=-(+),解得a=1.
当a=1时,f(x)=+,
f(-x)=+=+=-+=-+
=--=-(+)=-f(x),
所以当a=1时,f(x)为奇函数.
答案:1
10.(5分)(2025·深圳质检)若直线y=2a与函数y=|ax-1|(a>0,且a≠1)的图象有两个交点,则a的取值范围是________.
【解析】y=|ax-1|的图象是由y=ax的图象先向下平移1个单位长度,再将x轴下方的图象翻折到x轴上方,保持x轴上及其上方的图象不变得到的.
当a>1时,如图1,两图象只有一个交点,不符合题意;当0<a<1时,如图2,要使两个图象有两个交点,则0<2a<1,即0<a<.
综上可知,a的取值范围是(0,).
答案: (0,)
四、解答题
11.(10分)已知函数f(x)=4x-a·2x-1+4.
(1)若a=4,求f(x)在[0,1]上的值域;
【解析】(1)当a=4时,f(x)=4x-2·2x+4=(2x-1)2+3,令2x=t,则y=(t-1)2+3.
因为x∈[0,1],所以2x∈[1,2],即t∈[1,2],
而y=(t-1)2+3的对称轴为直线t=1,
所以函数y=(t-1)2+3在[1,2]上单调递增,
所以3≤(t-1)2+3≤4,即3≤f(x)≤4.
所以f(x)在[0,1]上的值域为[3,4].
(2)若关于x的方程f(x)=0有解,求a的取值范围.
【解析】(2)f(x)=4x-·2x+4,
令2x=m(m>0),则y=m2-·m+4.
因为f(x)=0有解,所以m2-·m+4=0在(0,+∞)上有解,所以解得a≥8,所以a的取值范围为[8,+∞).
12.(10分)已知函数f(x)=(x∈R).
(1)求证:函数f(x)是R上的减函数;
【解析】(1)设任意的x1,x2∈R,x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=-==,因为x1,x2∈R,x1<x2,
所以->0,(+1)(+1)>0,所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),所以函数f(x)是R上的减函数.
(2)已知函数f(x)的图象存在对称中心(a,b)的充要条件是g(x)=f(x+a)-b的图象关于原点中心对称,判断函数f(x)的图象是否存在对称中心?若存在,求出该对称中心的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(2)假设函数f(x)的图象存在对称中心(a,b),则g(x)=f(x+a)-b=-b的图象关于原点中心对称,由于函数的定义域为R,
所以g(-x)+g(x)=-b+-b=0恒成立,即(1-2b)(+)+2-2b-2b·=0恒成立,
所以解得a=0,b=,
所以函数f(x)的图象存在对称中心(0,).
【加练备选】
定义在D上的函数f(x),如果满足:对任意x∈D,存在常数M>0,都有-M≤f(x)≤M成立,则称f(x)是D上的有界函数,其中M称为函数f(x)的上界.已知f(x)=4x+a·2x-2.
(1)当a=-2时,求函数f(x)在(0,+∞)上的值域,并判断函数f(x)在(0,+∞)上是否为有界函数,请说明理由;
【解析】(1)当a=-2时,f(x)=4x-2×2x-2=(2x-1)2-3,令2x=t,由x∈(0,+∞),可得t∈(1,+∞).
令g(t)=(t-1)2-3,有g(t)>-3,可得函数f(x)的值域为(-3,+∞),
故函数f(x)在(0,+∞)上不是有界函数.
(2)若函数f(x)在(-∞,0)上是以2为上界的有界函数,求实数a的取值范围.
【解析】(2)由题意有,当x∈(-∞,0)时,-2≤4x+a·2x-2≤2,可化为0≤4x+a·2x≤4,
必有a·2x≥0且a≤-2x.
令2x=k,由x∈(-∞,0),可得k∈(0,1),
由a·2x≥0恒成立,可得a≥0,
令h(k)=-k(0<k<1),可知函数h(k)为减函数,有h(k)>h(1)=4-1=3,
由a≤-2x恒成立,可得a≤3,
若故函数f(x)在(0,+∞)上是以2为上界的有界函数,则实数a的取值范围为[0,3].
创新提分练
13.(5分)(2025·邯郸模拟)对于函数f(x),若在定义域内存在实数x0,满足f(-x0)=-f(x0),则称f(x)为“局部奇函数”.已知f(x)=-aex-1在R上为“局部奇函数”,则a的取值范围是( )
A.[-1,+∞) B.(-∞,-1]
C.[-1,0) D.(-∞,1]
【解析】选C.因为f(x)=-aex-1在R上为“局部奇函数”,
所以存在实数x0,使得-a-1=a+1,
所以方程-ae-x-1=aex+1在R上有解,
所以方程=a在R上有解,
又ex+e-x=ex+≥2,当且仅当x=0时等号成立,所以-1≤a<0,
所以a的取值范围是[-1,0).
14.(5分)对于函数f(x),若在定义域内存在实数x0满足f(-x0)=-f(x0),则称函数f(x)为“倒戈函数”.设f(x)=3x+m-1(m∈R,m≠0)是定义在[-1,1]上的“倒戈函数”,则实数m的取值范围是________.
【解析】因为f(x)=3x+m-1是定义在[-1,1]上的“倒戈函数”,
所以存在x0∈[-1,1]满足f(-x0)=-f(x0),
所以+m-1=--m+1,
所以2m=--+2,
构造函数y=--+2,
x0∈[-1,1],令t=,t∈[,3],
则y=--t+2=2-(t+)在[,1]上单调递增,在(1,3]上单调递减,所以当t=1时,函数取得最大值0,
当t=或t=3时,函数取得最小值-,
所以y∈[-,0],
又因为m≠0,所以-≤2m<0,所以-≤m<0.
答案: [-,0)
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