内容正文:
第14讲 指数函数的图像与性质
1.精准牢记指数函数严格定义,区分指数函数与普通指数型函数,能判断解析式是否为标准指数函数。
2.掌握底数大于1、底数大于0小于1两类指数函数的图像样貌,熟记定义域、值域、单调性、定点等全部基础性质。
3.熟练运用单调性比较指数式大小,求解简单指数不等式,能结合定义域限制完成参数取值范围求解。
4.掌握指数函数常见平移、翻折变换规律,能画出复合指数函数简图,总结图像相关高频易错点
一、指数函数的定义
一般地,函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域是R.
二、指数函数的图象和性质
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象和性质如下表:
a>1
0<a<1
图象
定义域
R
值域
(0,+∞)
性质
过定点
过定点(0,1),即x=0时,y=1
函数值的变化
当x>0时,y>1;
当x<0时,0<y<1
当x>0时,0<y<1;
当x<0时,y>1
单调性
在R上是增函数
在R上是减函数
三、解指数方程、不等式
简单指数不等式的解法
(1)形如af(x)>ag(x)的不等式,可借助y=ax的单调性求解;
(2)形如af(x)>b的不等式,可将b化为以a为底数的指数幂的形式,再借助y=ax的单调性求解;
(3)形如ax>bx的不等式,可借助两函数y=ax,y=bx的图象求解.
四、指数型函数的单调性
一般地,有形如y=af(x)(a>0,且a≠1)函数的性质
(1)函数y=af(x)与函数y=f(x)有相同的定义域.
(2)当a>1时,函数y=af(x)与y=f(x)具有相同的单调性;当0<a<1时,函数y=af(x)与函数y=f(x)的单调性相反.
考点一、指数函数的概念
例1 (1)若是指数函数,则有( )
A. B.
C. D.且
(2)(多选)下列函数中,不是指数函数的为( )
A. B. C. D.
跟踪训练1 (1)(多选)函数是指数函数,则的值不可以是( )
A. B. C. D.
(2)(多选)下列函数是指数函数的是( )
A. B.
C. D.(且)
考点二、求指数函数的解析式、函数值
例2 (1)函数且的图象过点,则( )
A. B.3 C. D.9
(2)指数函数(且)的图像过点,若时,;时,,则________.
跟踪训练2 (1)已知是奇函数,当时,且,又,则( )
A. B. C. D.
(2)已知指数函数
(1)当时,求的值;
(2)若是指数函数,求解析式.
考点三、指数函数的图象及应用
例3(1)函数与的图象可能是( )
A. B.
C. D.
(2)如图是指数函数的部分图象,已知取这四个值,则曲线相对应的依次为( )
A. B.
C. D.
(3)若函数(为常数)的图象恒过的点的纵坐标为,则( )
A. B. C. D.
跟踪训练3 (1),,则图象不经过第( )象限
A.一 B.二 C.三 D.四
(2)函数与在同一平面直角坐标系中的大致图象为( )
A. B.
C. D.
(3)已知函数(,且)的图象如图所示,则( )
A. B.
C. D.
(4)已知函数恒过定点,且点在函数的图象上,则的最小值为( )
A. B.8 C. D.
考点四、指数型函数的定义域和值域
例4 (1)函数的定义域为___________.
(2)已知函数,则的值域为( )
A. B.
C. D.
(3)求下列函数的定义域与值域
(1);
(2).
跟踪训练4 (1)已知函数.若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
(2)函数的值域为______.
(3)求下列函数的定义域和值域:
(1);
(2);
(3).
考点五、比较大小
例5 (1)已知,那么( )
A. B. C. D.
(2)设,,,则( )
A. B. C. D.
(3)设,则( )
A. B.
C. D.
跟踪训练5 (1)设,则( )
A.a>b>c B.a>c>b C.c>a>b D.b>c>a
(2)设,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
(3)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B.
C. D.
考点六、指数(型)函数的单调性
例6 (1)若,则是的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.既不充分也不必要条件 D.充分不必要条件
(2)函数的递增区间是________________.
(3)已知(,且).
(1)求函数的定义域、值域;
(2)讨论函数的单调性.
跟踪训练6 (1)设函数,则( )
A.是奇函数,且在单调递增 B.是奇函数,且在单调递减
C.是偶函数,且在单调递增 D.是偶函数,且在单调递减
(2)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
(3)函数的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
考点七、指数函数的单调性的综合应用
例7 (1)若函数在上单调递增,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
(2)已知函数,且,在区间上的最大值与最小值之差为,则( )
A.2 B.4 C. D.
(3)已知是定义在上的偶函数,当时,.
(1)当时,求的解析式;
(2)求满足不等式的的取值范围.
跟踪训练7 (1)若函数在上单调递减,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
(2)已知函数,若对任意实数,都有,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
(3)若函数,存在最小值,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
(4)已知是定义在上的奇函数.
(1)求的值;
(2)判断的单调性,并利用定义加以证明;
(3)若时,不等式有解,求实数的取值范围.
一、单选题
1.已知,,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.已知函数为奇函数,则( )
A.4 B.2 C. D.
3.已知,则( )
A. B.
C. D.
4.已知函数的图象过原点,且无限接近直线但又不与该直线相交,则的值是( )
A. B.27 C. D.9
5.函数的图象大致为( )
A. B.
C. D.
6.已知函数在上单调递减,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多选题
7.下列选项正确的是( )
A.函数是指数函数,则
B.指数函数(,且)的值域为
C.函数(,且)的图象可以由的图象向右平移一个单位长度得到
D.函数(,且)恒过定点
8.函数,其中且,则下列结论正确的是( )
A.函数是奇函数
B.方程在R上有解
C.函数的图象过定点
D.当时,函数在其定义域上为增函数
三、填空题
9.对于任意且 ,函数 的图象恒过定点 . 若 的图象也过点,则 ____.
10.对,记则函数的最小值为______.
四、解答题
11.已知函数,
(1)求函数的单调区间;
(2)求函数的值域.
12.已知函数,其中.
(1)讨论函数的奇偶性;
(2)当时,若存在,使得成立,求实数的取值范围.
13.已知函数(,且,).
(1)若的图象过点和,求的解析式和值域;
(2)当时,在区间上的最大值比最小值大,求的值.
14.已知定义域为的函数是奇函数.
(1)求的值;
(2)用定义证明在上是单调递减函数;
(3)若存在,使得成立,求的取值范围.
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第14讲 指数函数的图像与性质
1.精准牢记指数函数严格定义,区分指数函数与普通指数型函数,能判断解析式是否为标准指数函数。
2.掌握底数大于1、底数大于0小于1两类指数函数的图像样貌,熟记定义域、值域、单调性、定点等全部基础性质。
3.熟练运用单调性比较指数式大小,求解简单指数不等式,能结合定义域限制完成参数取值范围求解。
4.掌握指数函数常见平移、翻折变换规律,能画出复合指数函数简图,总结图像相关高频易错点
一、指数函数的定义
一般地,函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域是R.
二、指数函数的图象和性质
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象和性质如下表:
a>1
0<a<1
图象
定义域
R
值域
(0,+∞)
性质
过定点
过定点(0,1),即x=0时,y=1
函数值的变化
当x>0时,y>1;
当x<0时,0<y<1
当x>0时,0<y<1;
当x<0时,y>1
单调性
在R上是增函数
在R上是减函数
三、解指数方程、不等式
简单指数不等式的解法
(1)形如af(x)>ag(x)的不等式,可借助y=ax的单调性求解;
(2)形如af(x)>b的不等式,可将b化为以a为底数的指数幂的形式,再借助y=ax的单调性求解;
(3)形如ax>bx的不等式,可借助两函数y=ax,y=bx的图象求解.
四、指数型函数的单调性
一般地,有形如y=af(x)(a>0,且a≠1)函数的性质
(1)函数y=af(x)与函数y=f(x)有相同的定义域.
(2)当a>1时,函数y=af(x)与y=f(x)具有相同的单调性;当0<a<1时,函数y=af(x)与函数y=f(x)的单调性相反.
考点一、指数函数的概念
例1 (1)若是指数函数,则有( )
A. B.
C. D.且
【答案】B
【详解】由指数函数的定义得,解得.
(2)(多选)下列函数中,不是指数函数的为( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【分析】根据指数函数的定义即可判断.
【详解】对于A,中底数,指数是自变量,指数式的系数为,所以是指数函数,故A不合题意;
对于B,中指数不是自变量,所以不是指数函数,故B符合题意;
对于C,中底数必须满足且时,才是指数函数,故C符合题意;
对于D,中指数式的系数不为1,所以不是指数函数,故D符合题意,
故选:BCD.
跟踪训练1 (1)(多选)函数是指数函数,则的值不可以是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【分析】由指数函数的定义可得出关于实数的等式与不等式,即可得出实数的值.
【详解】因为函数是指数函数,
则,解得.
故选:ACD.
(2)(多选)下列函数是指数函数的是( )
A. B.
C. D.(且)
【答案】AD
【分析】根据指数函数的定义逐项判断,可得出合适的选项.
【详解】对于A选项,为指数函数;
对于B选项,不是指数函数;
对于C选项,不是指数函数;
对于D选项,当且时,且,
则(且)为指数函数.
故选:AD.
考点二、求指数函数的解析式、函数值
例2 (1)函数且的图象过点,则( )
A. B.3 C. D.9
【答案】A
【分析】运用代入法进行求解即可.
【详解】因为函数且的图象过点,
所以,或舍去,
故.
故选:A
(2)指数函数(且)的图像过点,若时,;时,,则________.
【答案】64
【分析】将点代入解析式得出,进而由解析式得出.
【详解】因为指数函数(且)的图像过点,
所以或(舍).
若时,;时,,
因此.
故答案为:64.
跟踪训练2 (1)已知是奇函数,当时,且,又,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用奇函数的性质求出的值,再结合可求出的值,可得出在时的解析式,代值计算可得出的值.
【详解】因为函数是奇函数,当时,且,
则,即,所以,,
所以,当时,,故,
故选:C.
(2)已知指数函数
(1)当时,求的值;
(2)若是指数函数,求解析式.
【答案】(1)2;
(2).
【分析】(1)当时,求出的解析式,进而求解;
(2)根据为指数函数,求解出的值,进而求出解析式.
【详解】(1)当时,,
所以.
(2)因为是指数函数,
所以,
解得;或且且,
即,
所以.
考点三、指数函数的图象及应用
例3(1)函数与的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据指数函数和幂函数的图象和性质直接判断即可.
【详解】函数为单调递减的指数函数,且过点,其值域为,排除B,D.
函数为幂函数,定义域和值域都是,且单调递增,过点.
故选:A.
(2)如图是指数函数的部分图象,已知取这四个值,则曲线相对应的依次为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】令,结合图象即可得到.
【详解】当时,越大,越大.的值小于的值小于的值小于的值.
故选:D.
(3)若函数(为常数)的图象恒过的点的纵坐标为,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】令可得,当时,由题意可得,解得.
跟踪训练3 (1),,则图象不经过第( )象限
A.一 B.二 C.三 D.四
【答案】A
【分析】根据指数函数图象的性质,结合图像的平移判断选项.
【详解】已知指数函数,,函数为减函数,
函数图象恒过,且,,因此函数经过第一,第二象限,
则函数的图象是由函数的图象向下平移个单位得到,又,则函数经过第二,第三,第四象限.
故选:A
(2)函数与在同一平面直角坐标系中的大致图象为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据题意,利用指数函数与幂函数的性质,分类讨论,结合排除法,即可求解.
【详解】由函数和,
当时,函数在第一象限为单调递增函数,且增长趋势越来越快,
函数在定义域为单调递增函数,可排除A和B项;
当时,函数在第一象限为单调递增函数,且增长趋势越来越慢,
函数在定义域为单调递减函数,可排除C项.
故选:D.
(3)已知函数(,且)的图象如图所示,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据图象平移结合题中函数图象分析判断即可.
【详解】因为函数的图象是由指数函数向下平移而得到,
由图可知,解得.
故选:D.
(4)已知函数恒过定点,且点在函数的图象上,则的最小值为( )
A. B.8 C. D.
【答案】D
【分析】通过令指数部分为0求出定点坐标,代入直线得到线性关系,再运用基本不等式求最小值即可.
【详解】令,即,,所以恒过定点,
因为点在函数的图象上,则有,
,
当且仅当,即时等号成立.
则的最小值为.
考点四、指数型函数的定义域和值域
例4 (1)函数的定义域为___________.
【答案】.
【分析】根据指数函数定义域及根号下大于等于0且分母不等于0得到不等式,解出即可.
【详解】由题意得,解得,则其定义域为.
故答案为:.
(2)已知函数,则的值域为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】利用指数函数单调性求出函数值域.
【详解】函数在上单调递增,则,
所以的值域为.
故选:A
(3)求下列函数的定义域与值域
(1);
(2).
【答案】(1)定义域为,值域为.
(2)定义域为,值域为
【分析】(1)根据指数函数的性质和分母不为0进行求解即可.
(2)根据指数函数的定义域和性质进行求解即可.
【详解】(1)由,得,
函数的定义域为.
,
.的值域为.
(2)函数的定义域为.
.
故的值域为.
跟踪训练4 (1)已知函数.若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用已知函数得单调性求闭区间上的函数值域即可.
【详解】因为是增函数,所以当时,,即,
所以的取值范围为.
故选:D.
(2)函数的值域为______.
【答案】
【分析】根据指数复合函数值域计算求解.
【详解】因为,
,当时取最小值0.
所以值域为.
故答案为:.
(3)求下列函数的定义域和值域:
(1);
(2);
(3).
【答案】(1),且
(2)R,
(3),
【分析】求函数定义域即求使函数有意义的自变量的取值范围,在函数定义域下结合函数单调性即可求得函数的最值,从而得到函数值域.
【详解】(1)满足,定义域为.
,,的值域为且.
(2)定义域为R.,,
此函数的值域为.
(3)由题意知,,
,定义域为.
,.又,.
,,此函数的值域为.
考点五、比较大小
例5 (1)已知,那么( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用指数函数单调性判断的范围,再结合指数函数和幂函数单调性比较大小关系即可.
【详解】指数函数,底数,因此是上的减函数,
原不等式可改写为:,
根据减函数性质:函数值越小,对应指数越大,得:.
指数函数,底数,因此是减函数,
因为,所以.
幂函数,指数,因此在上是增函数.
因为,所以
所以
(2)设,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】,,
因为,且,
所以,即,
,因为,幂函数在上单调递增,,
所以,因此,即,
,
因为,,所以,
因为,所以,即,
因此.
(3)设,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】找中间量、合理构造函数后,利用指数函数、幂函数的单调性求解
【详解】构造指数函数,底数,所以单调递减,即;
,即.
跟踪训练5 (1)设,则( )
A.a>b>c B.a>c>b C.c>a>b D.b>c>a
【答案】B
【详解】,由幂函数在上单调递增,得,即;由指数函数在上是单调递减,得,即;
.
(2)设,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】因为函数为减函数,函数为增函数,
所以,所以.
(3)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据指数函数、幂函数的单调性判断即可.
【详解】根据函数在R上单调递减可知,
根据函数在上单调递增可知,
故,
故选:A
考点六、指数(型)函数的单调性
例6 (1)若,则是的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.既不充分也不必要条件 D.充分不必要条件
【答案】A
【分析】利用充分条件、必要条件的定义,结合指数函数单调性判断即得.
【详解】函数是R上的减函数,则.
故选:A
(2)函数的递增区间是________________.
【答案】
【详解】因为是减函数,在上单调递减,在上单调递增,
根据复合函数的单调性,所以函数的递增区间是.
(3)已知(,且).
(1)求函数的定义域、值域;
(2)讨论函数的单调性.
【答案】(1)定义域为,值域为
(2)当时,在上单调递减;当时,在上单调递增
【分析】(1)根据函数解析式直接求解定义域和值域;
(2)结合指数函数的性质,利用定义法直接判断函数单调性即可.
【详解】(1)由,,
所以的定义域为,
又,
因为,所以,,
所以,,
即函数的值域为.
(2)由(1)知,,
,则
,
当时,单调递减,,
当时,单调递增,,
又因为,
所以当时,,即,
此时在上单调递减;
当时,,即,
此时在上单调递增.
跟踪训练6 (1)设函数,则( )
A.是奇函数,且在单调递增 B.是奇函数,且在单调递减
C.是偶函数,且在单调递增 D.是偶函数,且在单调递减
【答案】C
【分析】先利用奇偶函数的定义,判断出的奇偶性,再由指数函数的性质,即可求解.
【详解】易知的定义域为,又,所以是偶函数,
当时,,易知在区间单调递增,
故选:C.
(2)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】明确复合函数的构成,根据同增异减确定单调区间.
【详解】函数由和复合而成,
因为,其单调递减区间是,单调递增区间是;
而函数在上单调递减,
由复合函数的单调性知的单调递减区间是.
(3)函数的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据二次函数、指数函数的性质,结合复合函数的单调性判断确定单调递增区间.
【详解】由在上单调递减,在上单调递增,
而在定义域上单调递减,则的单调递增区间为.
故选:D
考点七、指数函数的单调性的综合应用
例7 (1)若函数在上单调递增,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为函数在上为增函数,
且在上为减函数,在上为增函数,
而在上单调递增,所以.
(2)已知函数,且,在区间上的最大值与最小值之差为,则( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】B
【分析】讨论、,结合指数函数的单调性求区间最值,再由已知列方程求参数值,进而求函数值.
【详解】当时,在区间上的最大值为,最小值为,
所以,即,又,解得,
此时函数,所以,
当时,在区间上的最大值为,最小值为,
所以,方程无解.
综上,.
故选:B
(3)已知是定义在上的偶函数,当时,.
(1)当时,求的解析式;
(2)求满足不等式的的取值范围.
【答案】(1)
(2)或.
【分析】(1)利用偶函数性质以及时的解析式即可求得结果;
(2)根据偶函数在对称区间上的单调性得出不等式关系,即可解得的取值范围.
【详解】(1)由,则,所以,
因为是偶函数,所以.
(2)易知在上单调递增,
由偶函数关于轴对称可得在单调递减,
所以由及定义域可得,
解得或.
跟踪训练7 (1)若函数在上单调递减,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】令,则在上单调递增,从而得到即可.
【详解】因为函数在上单调递减,
令,
又因为单调递减,则在上单调递增,
则,所以实数的取值范围是.
(2)已知函数,若对任意实数,都有,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由对任意实数,都有,得到,从而得到在上是单调递减函数,利用单调性得到的取值范围.
【详解】因为对任意实数,都有,
所以,
所以在上是单调递减函数,
所以,
所以实数的取值范围为,故选项A正确.
(3)若函数,存在最小值,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】分别讨论,和三种情况,根据的单调性及条件,分析求解,即可得答案.
【详解】当时,函数在和上都递增,
且当时,,
则函数不存在最小值;
当时,,则在上递增,
又,且时,,而,
所以函数的最小值为;
当时,在上递减,要使函数存在最小值,
则需在上递增,
当时,,
所以,解得,
此时,,
综上所述,.
(4)已知是定义在上的奇函数.
(1)求的值;
(2)判断的单调性,并利用定义加以证明;
(3)若时,不等式有解,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)由(1)可得,设,且,
则,
因为,所以,
故,即,
因此在上单调递增.
(3)
【分析】(1)运用奇函数的性质求解;
(2)写出函数的表达式,再根据单调性进行证明;
(3)将不等式变式,运用函数为奇函数和其单调性,将不等式转化为函数自变量的大小对比.
【详解】(1)由题可得,即恒成立,解得.
(2)略
(3)由题可得,
因为在上单调递增,所以,即,
因为,所以,令,
因为与在上都为减函数,
所以也在上为减函数,只需让,
而,故.
一、单选题
1.已知,,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【详解】因为在上为递增函数,所以能推出,那么成立.
若,成立,但是推出,因此必要条件不成立.
综上所述,此为充分不必要条件.
2.已知函数为奇函数,则( )
A.4 B.2 C. D.
【答案】C
【详解】依题意,因为是奇函数,所以,所以.
3.已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用指数函数的单调性比较大小即可.
【详解】因为函数是减函数,又,
则,
同理,函数是增函数,所以.
综上,可得.
4.已知函数的图象过原点,且无限接近直线但又不与该直线相交,则的值是( )
A. B.27 C. D.9
【答案】A
【分析】由函数的图象无限接近直线但又不与该直线相交,可得出,再将原点坐标代入该函数的解析式可求出的值,由此可计算出的值.
【详解】由函数的图象无限接近直线但又不与该直线相交,可得出,
又函数的图象过原点,则,可得,
因此.
故选:A
5.函数的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】函数图象是由函数图象向左平移1个单位,作出函数的图象,即可求解.
【详解】作出函数的图象,如下图所示,
将的图象向左平移个单位得到图象.
故选:B
6.已知函数在上单调递减,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】结合函数定义域与复合函数单调性计算即可得.
【详解】令,
由题意知,在上单调递减,且在上恒成立.
所以,解得.
a的取值范围是.
二、多选题
7.下列选项正确的是( )
A.函数是指数函数,则
B.指数函数(,且)的值域为
C.函数(,且)的图象可以由的图象向右平移一个单位长度得到
D.函数(,且)恒过定点
【答案】ABD
【分析】本题关键在于:
1.指数函数定义:必须满足 “系数为,底数且”;
2.图像平移:遵循 “左加右减,上加下减” 原则,注意是对自变量进行操作;
3.定点问题:令指数部分为,即可求出指数型函数恒过的定点.
【详解】对于A,且,,则,A正确;
对于B,不论,还是,值域都为,B正确;
对于C,的图象向左平移一个单位长度得到的图象,C错误;
对于D,令,则,,所以函数(,且)恒过定点,D正确.
故选:.
8.函数,其中且,则下列结论正确的是( )
A.函数是奇函数
B.方程在R上有解
C.函数的图象过定点
D.当时,函数在其定义域上为增函数
【答案】AB
【分析】根据函数单调性的性质,结合奇函数的定义、指数的运算法则、指数函数的单调性逐一判断即可.
【详解】对于A,的定义域为,且,
故为奇函数,A正确;
对于BC,,故方程在上有解,B正确,C错误;
对于D,当时,函数在上单调递增,在上单调递减,
故在上单调递减,D错误.
故选:AB.
三、填空题
9.对于任意且 ,函数 的图象恒过定点 . 若 的图象也过点,则 ____.
【答案】
【分析】先由函数图象经过定点推得,求出,再由图象过点确定的值即可.
【详解】因为函数 的图象恒过定点,所以,
解得,故.
又的图象也过点,则,则得,
因,故,所以.
故答案为:.
10.对,记则函数的最小值为______.
【答案】1
【分析】在同一坐标系内作出函数,的图象,结合图像分析求解即可.
【详解】在同一坐标系内作出函数,的图象,如图所示,
观察图象知,当时,;当时,;
当时,,因此
函数在上单调递减,在上单调递增,故当时,函数取得最小值1.
故答案为:
四、解答题
11.已知函数,
(1)求函数的单调区间;
(2)求函数的值域.
【答案】(1)的减区间为,增区间为
(2)
【分析】本题考查复合函数的性质,通过分析内层函数与外层函数的单调性与值域,即可求得函数的单调区间与值域.
【详解】(1),
在上单调递增,在上单调递减,
又因为在上单调递减,
所以根据复合函数单调性判断法则:的减区间为,增区间为.
(2)令,则,
则,即的值域为.
12.已知函数,其中.
(1)讨论函数的奇偶性;
(2)当时,若存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)当时,为偶函数;当时,为奇函数;当时,既不是奇函数也不是偶函数;
(2)
【分析】(1)应用奇函数及偶函数的定义计算,再应用特殊值法计算判断;
(2)应用换元法计算,再结合指数函数及二次函数值域计算求解.
【详解】(1)因为的定义域为,所以,
当时,,为偶函数,
当时,,为奇函数,
当时,则,
,从而,
所以既不是奇函数也不是偶函数.
(2)当时,,存在,使得成立,
化简可得,即在上有解,
令,因为,所以,即在上有解,
,因为,
所以实数的取值范围为.
13.已知函数(,且,).
(1)若的图象过点和,求的解析式和值域;
(2)当时,在区间上的最大值比最小值大,求的值.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)由,,求出的值,进而求解即可;
(2)当时,在区间上单调递增,结合单调性的性质求解即可.
【详解】(1)由题可知,,
解得,,所以.
因为,所以,所以在上的值域为.
(2)当时,在区间上单调递增,
所以,,
因此,解得或(舍去),故.
14.已知定义域为的函数是奇函数.
(1)求的值;
(2)用定义证明在上是单调递减函数;
(3)若存在,使得成立,求的取值范围.
【答案】(1);
(2)
由(1)知,,,
,由,得,即,
因此,即,所以在上是单调递减函数.
(3).
【分析】(1)利用奇函数的定义求出.
(2)利用减函数的定义,结合指数函数单调性推理得证.
(3)由给定不等式分离参数,再利用指数函数性质求出最小值即可求出范围.
【详解】(1)由定义域为的函数是奇函数,得,
即,整理得,解得,
所以.
(2)略
(3)不等式,
当时,,则,,
由存在,使得成立,得,
所以的取值范围是.
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