内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第6章
幂函数、指数函数和对数函数
6.2 指数函数
第一课时 指数函数的概念
ax
自变量
R
N(1+p)x(x∈N)
课下培优巩固练(二十八)
[课程标准] 1.通过具体实例,了解指数函数模型的实际背景 2.理解指数函数的概念和意义,能借助计算器或计算机画出指数函数的图象. 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.
一、指数函数的概念
一般地,函数y=_______ (a>0,且a≠1)叫作指数函数,其中x是_________,定义域是___.值域y的范围为(0,+∞).
微思考:为什么指数函数的底数a>0,且a≠1?
提示:①如果a=0,当x>0时,ax恒等于0,没有研究的必要;当x≤0时,ax无意义.
②如果a<0,例如y=(-4)x,这时对于x= eq \f(1,2) , eq \f(1,4) ,…,该函数无意义.
③如果a=1,则y=1x是一个常量,没有研究的价值.
为了避免上述各种情况,所以规定a>0,且a≠1.
二、指数增长模型
(1)定义:设原有量为N,每次的增长率为p,经过x次增长,该量增长到y,则y=__________________.
(2)应用:刻画指数增长或衰减变化规律.
【基点小试】
1.(多选)下列函数是指数函数的是( )
A.y=x2
B.y=2x+1
C.y=2-x
D.y=πx
解析:根据指数函数的定义,形如y=ax(a>0且a≠1)的函数,其系数为1,故A选项不满足形式;B选项的系数为2;C选项y=2-x= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(x) ,满足;D选项满足.
答案:CD
2.若函数y=(2a-1)x(x是自变量)是指数函数,则a的取值范围是( )
A.a>0,且a≠1
B.a≥0,且a≠1
C.a> eq \f(1,2) ,且a≠1
D.a≥ eq \f(1,2)
解析:依题意得:2a-1>0,且2a-1≠1,解得a> eq \f(1,2) ,且a≠1,故选C.
答案:C
3.某种细菌在培养过程中,每20分钟分裂一次(一个分裂为两个).分别经过3小时和4小时,这种细菌由1个可繁殖成( )
A.511个和4 096个
B.512个和4 095个
C.511个和4 095个
D.512个和4 096个
解析:因为每20分钟分裂一次,故3个小时共分裂了9次,所以共繁殖细菌29=512(个);4个小时共分裂了12次,所以共繁殖细菌212=4 096(个).
答案:D
题型一 指数函数的概念
例1.下列函数中,哪些是指数函数?
(1)y=10x;(2)y=10x+1;(3)y=-4x;
(4)y=xx;(5)y=xα(α是常数).
解:(1)y=10x符合定义,是指数函数.
(2)y=10x+1中指数是x+1而非x,不是指数函数.
(3)y=-4x中系数为-1而非1,不是指数函数.
(4)y=xx中底数和指数均是自变量x,不符合指数函数定义,不是指数函数.
(5)y=xα中底数是自变量,不是指数函数.
[总结] 判断指数函数的方法
判断一个函数是否是指数函数,关键是看解析式是否符合y=ax(a>0,a≠1)这一结构形式.要满足指数函数解析式的三个特征.
【练一练】
1.指出下列函数哪些是指数函数:(1)y=3x;(2)y=x2;(3)y=-3x;(4)y=(-3)x.
解:(1)为指数函数.
(2)中底数不是常数,故不是指数函数.
(3)是-1与指数函数3x的乘积.
(4)中底数-3<0,故不是指数函数.
题型二 指数函数的解析式及其应用
例2.函数y=(a2-a-1)·ax是指数函数,求a的值.
解:依题意应有 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2-a-1=1,,a>0,,a≠1,))
解得a=2(a=-1舍去).所以a的值是2.
[总结] 求指数函数解析式的步骤
(1)设指数函数的解析式为f(x)=ax(a>0且a≠1).
(2)利用已知条件求底数a.
(3)写出指数函数的解析式.
【练一练】
2.函数f(x)=(a2-3a+3)ax是指数函数,则有( )
A.a=1或a=2
B.a=1
C.a=2
D.a>0且a≠1
解析:由指数函数的定义知:
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2-3a+3=1,,a>0且a≠1,)) ∴a=2(a=1舍去).
答案:C
题型三 函数模型y=kax的实际应用
例3.放射性物质的半衰期T定义为每经过时间T,该物质的质量会衰退原来的一半,已知铅制容器中有两种放射性物质A,B,开始记录时容器中物质A的质量是物质B的质量的2倍,而120小时后两种物质的质量相等,若物质B的半衰期为8小时,则物质A的半衰期为________小时.
解析:设物质A的半衰期为t小时,开始记录时容器中物质B的质量为m,
依题意:2m· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up16(\f(120,t)) =m· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up16(\f(120,8)) ,解得:t=7.5,所以物质A的半衰期为7.5小时.
答案:7.5
[总结] (1)函数y=kax是用来刻画指数增长或指数衰减变化规律的非常有用的函数模型,一般当k>0时,若a>1,则刻画指数增长变化规律,若0<a<1,则刻画指数衰减变化规律.
(2)解决此类问题可利用待定系数法,根据条件确定出解析式中的系数后,利用指数运算解题.
【练一练】
3.某生态文明小镇2018年年底人口为20万人,人均住房面积为8 m2,计划2022年年底人均住房达到10 m2,如果该镇将每年人口平均增长率控制在1%,那么要实现上述计划,这个城市平均每年至少要新增住房多少万m2(精确到1万m2).
解:设这个城市平均每年要新增住房x万m2,
据题意可得20×8+4x=20(1+1%)4·10,
所以x=50×1.014-40≈12.
所以这个城市平均每年至少需要新增住房12万m2.
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