内容正文:
第八节 指数函数的图象与性质
第二章 函数的概念、性质与基本初等函数
1.通过具体实例,了解指数函数的实际意义,理解指数函数的概念. 2.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.
学习要求
必备知识 自主梳理
内容索引
关键能力 重点探究
3
必备知识 自主梳理
知识梳理
知识点 指数函数的图象与性质
1.定义
函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中指数x是自变量,定义域是R,a是底数.
知识点 指数函数的图象与性质
2.图象和性质
底数 a>1 0<a<1
图象
性质 定义域为 ,值域为_______
图象过定点_____
当x>0时,恒有y>1;当x<0时,恒有0<y<1 当x>0时,恒有0<y<1;当x<0时,恒有y>1
在定义域R上为________ 在定义域R上为________
R
(0,+∞)
(0,1)
增函数
减函数
常用结论
1.指数函数y=ax(a>0,且a≠1)图象的关键点为(0,1),(1,a),(-1,).
2.如图所示是指数函数(1)y=ax,(2)y=bx,(3)y=cx,(4)y=dx的图象,则c>d>1>a>b>0,即在第一象限内,指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象越高,底数越大.
自我评价
1.若函数f(x)=(a-3)·ax是指数函数,则f()的值为( )
A.2 B.-2
C.-2 D.2
解析:∵函数f(x)是指数函数,∴a-3=1,∴a=8,∴f(x)=8x,故f()==2.
D
2.已知函数f(x)=ax-1-3(a>0,a≠1)的图象恒过定点M(m,n),则函数g(x)=m+xn+1的图象不经过( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:∵a0=1,
∴f(x)=ax-1-3的图象恒过定点(1,-2),∴m=1,n=-2,∴g(x)=1+x-1=1+,其图象如图所示,因此不经过第四象限.
D
3.已知a=0.750.1,b=1.012.7,c=1.013.5,则( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.c>b>a D.c>a>b
解析:因为函数y=1.01x在(-∞,+∞)上是增函数,且3.5>2.7,
故1.013.5>1.012.7>1>0.750.1,即c>b>a.
C
4.函数f(x)=的值域为 .
解析:因为f(x)的定义域为{x|x≠1},所以≠0,故f(x)>0且f(x)≠1,即函数的值域为(0,1)∪(1,+∞).
(0,1)∪(1,+∞)
关键能力 重点探究
考点一 指数函数的图象及应用
[例1] (多选)已知实数a,b满足等式2 025a=2 026b,下列等式可以成立的是( )
A.a=b=0 B.a<b<0
C.0<a<b D.0<b<a
[解析] 如图,观察易知,a<b<0或0<b<a或a=b=0.
ABD
方法总结
对于有关指数型函数的图象问题,一般是从最基本的指数函数的图象入手,通过平移、伸缩、对称变换得到.特别地,当底数a与1的大小关系不确定时应注意分类讨论.
跟踪训练
1.函数f(x)=()|x+1|的图象大致为( )
解析:作出函数y=()|x|的图象,如图所示,将y=()|x|的图象向左平移1个单位得到f(x)=()|x+1|的图象.
B
考点二 指数函数的性质及应用
角度1 比较指数式的大小或解不等式
[例2] (1)(2025·上海卷)设a>0,s∈R,下列各项中,能推出as>a的一项是( )
A.a>1,且s>0 B.a>1,且s<0
C.0<a<1,且s>0 D.0<a<1,且s<0
D
[解析] ∵a>0,as>a,∴as-1>1=a0,
当a∈(0,1)时,y=ax在定义域上单调递减,
此时若s-1<0,则一定有as-1>1=a0成立,故D正确,C错误;
当a∈(1,+∞)时,y=ax在定义域上单调递增,要满足as-1>1=a0,需s-1>0,即s>1,故A,B错误.
(2)已知a=0.310.1,b=0.310.2,c=0.320.1,则( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>b>a D.c>a>b
[解析] 由y=0.31x在定义域上单调递减可知0.310.1>0.310.2,即a>b;
由y=x0.1在定义域上单调递增可知0.320.1>0.310.1,即c>a.
所以c>a>b.
D
角度2 与指数函数有关的单调性和值域问题
[例3] 已知函数f(x)=()|x|-a.
(1)若a=1,当x∈[-1,2]时,求f(x)的值域;
[解] 当a=1时,f(x)=()|x|-1,
当x∈[-1,2]时,设t=|x|-1,则t∈[-1,1],
而y=()t在[-1,1]上单调递减,
所以f(x)的值域为[,].
(2)求f(x)的单调区间;
[解] 令t=|x|-a,则g(t)=()t,
不论a取何值,t在(-∞,0)上单调递减,
在(0,+∞)上单调递增.
又g(t)=()t是单调递减的,
因此f(x)的单调递增区间是(-∞,0),
单调递减区间是(0,+∞).
(3)若f(x)的最大值等于,求实数a的值.
[解] 由于f(x)的最大值是,且=()-2,
所以t=|x|-a有最小值-2,
即|0|-a=-2,从而a=2.
跟踪训练
2.(多选)(2026·四川成都模拟)已知函数f(x)=,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)的定义域为R
B.函数f(x)的值域为(-1,1)
C.f(x)+f(-x)=0
D.函数f(x)为减函数
ABC
解析:因为ex>0,所以ex+1≠0,因此函数f(x)的定义域为R,所以A选项正确;
f(x)===1-,
因为ex>0,所以ex+1>1⇒0<<1⇒-2<<0⇒-1<1-<1,
因此函数f(x)的值域为(-1,1),所以B选项正确;
因为f(x)+f(-x)=+=+=0,所以C选项正确;
因为f(0)=0,f(1)=>0,所以不满足减函数的定义,所以D选项错误.
3.(多选)(2026·广东广州模拟)已知函数y=(,则下列关于该函数的说法正确的是( )
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
ABD
解析: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上单调递减,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.
考点三 指数函数图象与性质的综合应用
[例4] (1)(2023·新课标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,+∞)
[解析] 设t=x(x-a),易知函数y=2t 是增函数.因为y=2x(x-a) 在(0,1) 上单调递减,所以由复合函数的单调性可知函数t=x(x-a) 在(0,1) 上单调递减.因为函数t=x(x-a) 在(-∞,) 上单调递减,所以≥1,即a≥2.
D
(2)(2026·安徽合肥模拟)已知函数f(x)=|2x-1|,若m<n且f(m)=f(n),则m+n的取值范围是( )
A.(-∞,0) B.(-1,0)
C.(0,+∞) D.(0,1)
[解析] 作出f(x)的图象如图所示.令f(m)=f(n)=a,a∈(0,1),因为m<0,所以m=log2(1-a).
因为n>0,所以n=log2(a+1),所以m+n=log2(1-a2).
又1-a2∈(0,1),所以m+n∈(-∞,0).
A
跟踪训练
4.已知函数f(x)=ex-e2-x,若实数m,n满足f(m)+f(n)=0,则m+n=( )
A.1 B.2
C.e D.4
解析:函数f(x)=ex-e2-x,f(2-m)+f(m)=e2-m-em+(em-e2-m)=0,
而f(m)+f(n)=0,因此f(2-m)=f(n),又函数y=ex,y=-e2-x在R上单调递增,则函数f(x)=ex-e2-x在R上单调递增,于是2-m=n,所以m+n=2.
B
5.已知函数f(x)=(,若f(x)有最大值3,则a的值为 .
解析:令g(x)=ax2-4x+3,则f(x)=()g(x).
∵f(x)有最大值3,∴g(x)有最小值-1,
则解得a=1.
1
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