内容正文:
第10讲 指数与指数函数
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【课标要求】
1.通过对有理数指数幂,且;,,且 、实数
指数幂,且; 含义的认识,了解指数幂的拓展过程,
掌握指数幂的运算性质.
2.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.
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.
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◆ 知识聚焦 ◆
1.根式
次
方根 概念 如果,那么叫作 的_________,
其中,
性质 当是______时,的次方根为
当是______时,正数的次方根为 ,负数没有
偶次方根
0的任何次方根都是0,记作
次方根
奇数
偶数
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3
根式 概念 式子叫作______,其中叫作________,
叫作___________
性质 当为奇数时, ___
当为偶数时,
根式
根指数
被开方数
续表
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4
2.有理数指数幂
概念 正分数指数幂: ______ , ,
,
负分数指数幂: _____
0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂
没有意义
运算性
质 ,
, ,
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3.指数函数的概念、图象与性质
(1)指数函数的概念
函数,且叫作指数函数,其中指数 是自变量,
定义域是, 是底数.
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(2)指数函数,且 的图象与性质
底数
图象
性质 定义域为 ,值域为________
图象过定点______
当时, ;
当时, 当时, ;
当时,
在定义域 上__________ 在定义域 上__________
单调递增
单调递减
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底数
注意 ①指数函数,且的图象和性质与 的取
值有关,应分与 来研究.
,且与,且 的
图象关于 轴对称
续表
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常用结论
1.指数函数图象的画法:画指数函数,且 的图象,
应抓住三个关键点:,, .
2.指数函数,且的图象以 轴为渐近线.
3.指数函数的图象与底数大小的比较:
如图是指数函数,(2) ,(3),
(4)的图象,底数,,, 与1之间的大小
关系为 .由此我们可得到以下
规律:在第一象限内,指数函数 ,且 的
图象越高,底数越大.
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◆ 课前演练 ◆
题组一 易错辨析
判断下列说法是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1),且 是指数函数.( )
×
[解析] 指数函数的解析式为,且 ,
,且 不符合指数函数解析式的特征,不是指数
函数,故错误.
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(2)指数函数的图象一定在 轴上方.( )
√
[解析] ,且恒成立, 指数函数的图象一定
在 轴上方,故正确.
(3)0的任何指数幂都等于0. ( )
×
[解析] 0的负分数指数幂没有意义,故错误.
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题组二 教材改编
1.式子 的值为( )
A. B. C. D.1
[解析]
. 故选A.
√
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2.函数与 的图象( )
A.关于轴对称 B.关于 轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线 对称
[解析] 因为,即,所以函数与 的
图象关于原点对称.故选C.
√
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3.设 ,则下列等式恒成立的是( )
A. B.
C. D.
[解析] 由指数幂的运算性质可知, ,
B,C不满足题意,D满足题意;
当时, ,,此时 ,
A不满足题意.故选D.
√
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4.若指数函数,且在 上的最大值为2,则
_____.
2或
[解析] 若,则当时, ;
若,则当时, ,
得.
综上,或 .
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探究点一 指数幂的运算
例1(1) ( )
A.16 B. C.32 D.
[解析] .故选A.
√
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16
(2) ( )
A. B. C. D.
[解析]
.故选C.
√
课 堂 考 点 探 究
17
总结反思
指数幂运算过程中需注意以下几点:
(1)当底数为小数时先化成分数,当底数为负数时先确定幂的符号;
(2)将根式化为幂的形式,运用指数幂的运算性质来解答;
(3)运算结果不能同时含有根号和分数指数,也不能既有分母又含有
负指数,形式力求统一.
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【对点演练1】(1)计算: __.
[解析] .
(2) ___.
0
[解析] .
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探究点二 指数函数的图象及应用
例2(1)已知且 ,则在同一平面直角坐标系中,函数
和 的图象可能是( )
A. B. C. D.
√
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[解析] 函数与的图象都经过定点 ,故排除B;
因为且,所以为增函数,当 时,
为增函数,此时的零点 ,故排除A;
当时,为减函数,此时的零点 ,
故排除D.故选C.
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(2)函数的图象不经过第一象限,则实数 的取值范围
为__________.
[解析] 如图,画出的图象,
将 的图象向下平移一个单位长度得到
的图象,
结合图象可知 .
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总结反思
(1)对于指数型函数的图象,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 与1的大小关
系不确定时应注意分类讨论.
(2)有关指数方程、不等式问题的求解,往往利用相应的指数型函
数的图象,数形结合求解.
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【对点演练2】 已知函数
,, 的图象如图所示,
则( )
A., B.,
C., D.,
[解析] 的图象关于直线 对称,
由题图可知,且在 处函数值在0到1之间,
即 .故选A.
√
课 堂 考 点 探 究
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探究点三 指数函数的性质及应用
题型1 比较指数式的大小
例3(1)已知,, ,则( )
A. B. C. D.
[解析] 对于,,因为在 上单调递增,
所以,即;
对于,,因为在 上单调递减,所以,即.
所以 .故选D.
√
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(2)[2026·重庆八中期末]已知,, ,则
( )
A. B. C. D.
[解析] 因为是上的减函数,而,所以 ,即
;
因为函数在上单调递增,而 ,所以,
即.
所以 .故选D.
√
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题型2 求解指数方程或不等式
例4(1)[2025·浙江衢州期末]“”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
[解析] 因为指数函数在 上单调递减,所以由
,可得,
所以“”是“ ”的充分不必要条件.故选A.
√
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(2)已知函数,则使成立的 的取值范
围是( )
A. B. C. D.
[解析] 函数,定义域为 ,关于原点对称,又因为
,所以是偶函数.
当 时,,则在上单调递增.
由 ,得,解得 .故选B.
√
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(3)已知函数若,则实数 ___.
1
[解析] 若,则,无解;
若,则 ,解得.
综上, .
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题型3 指数函数性质的应用
例5(1)[2025·河北保定期末]已知不等式成立,则
的取值范围为( )
A. B. C. D.
[解析] , ,
为增函数,,即,
,故 的取值范围为 .故选D.
√
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(2)已知函数的值域是,则
的值为( )
A.2 B. C. D.
√
课 堂 考 点 探 究
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[解析] 因为,所以在 上单调递减,
取值范围为.
当时, ,则函数的取值范围为
.
又函数 的值域是,所以,解得.
当时, 的值域为,不符合题意;
当 时,的值域为 ,符合题意.
综上, .故选B.
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总结反思
利用指数函数的性质解题时,原则上先化为同底的指数式,再求解,并要
注意底数的范围是还是 .若不能化为同底,则可化为同指
数,然后借助图象或中间变量求解.涉及与指数函数有关的复合函数问
题,需注意复合函数的构成,涉及值域、单调区间、最值等问题时,都要
借助“同增异减”这一性质分析判断.
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【对点演练3】(1)[2023·全国甲卷]已知函数 ,记
,, ,则( )
A. B. C. D.
[解析] 令,则 的图象开口向下,对称轴为直
线.
因为 ,且
,所以,
由二次函数的性质知 .
√
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因为 ,且
,所以
,所以.
综上, ,
又为增函数,所以,即 .故选A.
课 堂 考 点 探 究
(2)已知且,函数 若对任意
的,都有,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
[解析] 因为函数满足对任意的,都有 ,所
以函数在定义域内单调递减,则解得 .
故选B.
√
课 堂 考 点 探 究
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(3)(多选题)[2026·陕西西安期末]已知函数 ,
则( )
A.的单调递增区间为 B.的单调递增区间为
C.有最大值4 D. 有最小值4
[解析] 设,则在 上单调递减,
在上单调递增.
因为是 上的减函数,所以由同增异减原则,可知的
单调递增区间为 ,则A正确,B错误.
因为 ,所以
,则C正确,D错误.故选 .
√
√
课 堂 考 点 探 究
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$