07 专题七 指数函数与对数函数期中复习讲义-2026-2027学年高一上学期数学人教A版必修第一册
2026-10-16
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精品
内容正文:
人教A版高一上期中专项复习 · 专题七 指数函数与对数函数
全国各地市期中真题精选 · 12 题型讲练 + 过关检测
【教师版】
题 型 目 录
题型
考点
例题来源
题数
对数函数的图象与定点
对数函数图象与性质 · 指数对数性质综合
2025重庆一中期中
3 题
对数型函数的定义域与值域
函数最值 · 指数函数含参 · 对数函数含参
2026郑州外国语期中
3 题
指对幂比较大小:中间量法
指数与对数比较大小 · 指数对数比较大小 · 指数比较大小
2026杭四中下沙期中
5 题
指对幂比较大小:构造与放缩
指数比较大小
2025云南师大附中期中
4 题
指对函数含参问题
对数函数含参 · 指数函数含参
2025昭通一中联盟期中
5 题
函数零点问题
函数零点
2025昭通一中联盟期中
4 题
函数模型应用
函数模型应用
2026云南师大附中期中
5 题
指数幂的化简求值
指数幂运算
2025南京六校联考期中
5 题
对数运算与化简
指数幂与对数运算 · 对数运算 · 指数幂运算
2026常州金坛一中期中
5 题
换底公式与对数恒等式
对数运算 · 指数幂与对数运算
2025南通海门实验期中
4 题
指数函数的图象与定点
指数函数图象与性质
2026襄阳四中期中
4 题
指数函数单调性应用
指数函数图象与性质 · 指数型函数性质综合
2025福建三明二中期中
4 题
知识清单
▍一、概念梳理
1. 根式与分数指数幂互化:根指数为 时, 次根号下的 记为 (,),负指数幂 ,零指数幂 。
- 注意:偶次根号下开方结果非负,;奇次根号不变号,如 。
2. 指数函数定义:形如 的函数;定义域 ,值域 ,图象恒过点 。
- 注意:、 是指数型函数,其单调性仍由底数决定,但定点随平移改变。
3. 对数定义:();恒等式 ,。
- 对数函数 :定义域 ,值域 ,图象恒过点 。
4. 图象与性质分类: 时 与 都单调递增; 时都单调递减。
- 记忆:底数互为倒数的指数函数图象关于 轴对称,如 与 。
5. 平移过定点结论: 恒过点 ; 恒过点 。
- 推广:含 的指数型函数 是偶函数图象,折点即 。
6. 反函数:指数函数 与对数函数 互为反函数,两图象关于直线 对称。
- 反函数的定义域、值域互换: 的值域 恰是对数函数的定义域。
7. 零点存在定理:若 在闭区间 上图象连续不断,且 ,则 在 内至少存在一个零点。
- 结合单调性可得"唯一零点";零点即方程 的实根,也是图象与 轴交点的横坐标。
8. 常见函数模型:指数增长模型 、指数衰减模型 、对数模型 。
- 建模步骤:读题设变量→列解析式(注意自变量范围)→求值或最值→回归实际意义作答。
▍二、法则与公式
1. 指数幂运算律:;;()。
- 例:,。
2. 条件求值平方链:,,层层平方即可。
- 立方和:。
3. 对数运算律:;;()。
- 逆用合并真数:。
4. 换底公式:;推论 ,,。
- 例:,,。
5. 常用结论:;;;;;。
6. 复合函数单调性"同增异减":外层 、 的增减由底数与 比较决定,与内层单调性合成判断。
- 例: 的增区间与内层二次函数的减区间相同。
7. 对勾函数: 在 上递减、在 上递增,最小值 。
- 常配换元使用:、 等,换元后必须写出新元的取值范围。
▍三、方法技巧
1. 指数幂的化简求值:先把根式化分数指数幂、负指数化正指数,再同底合幂;条件求值沿平方链 逐层平方;化简中遇偶次根号要加绝对值。
2. 对数运算与化简:异底先换底化同底,再逆用运算律把和差合并为真数的积商幂;遇 用 消项,遇对数方程先化同底再令真数相等。
3. 换底公式与对数恒等式:见 直接写 ;连等式 型先指对互化再取倒数换底;求 型把各条件换到同底后相加。
4. 含参对数求值(对数方程):先用运算律去对数化为代数方程,解出参数后代回检验"真数大于零、底数大于零且不等于1",不合者舍去。
5. 指数函数的图象与定点:识别图象先看定点 与升降定底数范围;求定点令指数为 ;含参数图象问题先取特殊点(如指数为0)再对照选项。
6. 指数函数单调性应用:由底数(或 型)定增减;解不等式时"增函数值大自变量大、减函数值值大者自变量小"脱去 ;复合函数单调区间必须限制在内层定义域内。
7. 对数函数图象与定点:第一步必求定义域(真数 );求定点令真数等于 ;由底数分 与 两类讨论图象位置、升降与取值。
8. 对数型函数定义域与值域:定义域列"所有真数大于零"的不等式组并取交集;值域先求内层函数范围,再按外层底数与 的大小套用对数函数的增减求范围。
9. 比较大小(指数类与对数类):同底比幂用指数(对数)函数单调性,同指数比底用幂函数单调性;异类先与 、 分档,必要时化同指数(如 )或搭中间量。
10. 含参、零点与模型应用:底数含参按 与 分类,"在区间上单调"端点可取等、"存在子区间单调"不可取等;零点用"端点异号+单调性定唯一";模型题求解后回归实际意义作答。
▍四、易错警示
1. 偶次根号开方必须加绝对值:。
- 反例:把 写成 是错的,因 ,应为 。
2. 负数开奇次方根先化为幂:。
- 反例:认为"负数没有分数指数幂"而把该项直接丢弃,会导致计算缺项。
3. 对数运算律不可乱用:。
- 反例:;同样 。
4. 对数的底数必须大于零且不等于 。
- 反例: 无意义;用换底公式时若引入负底数(如 )则整式作废。
5. 解对数方程必须检验真数与底数的限制。
- 反例:由 解出 时真数 ,必须舍去,只留 。
6. 单调区间必须写在定义域内,且区间之间不用 连接。
- 反例: 的增区间是 ,写成 就混入了使真数为负的 。
7. 换元后要守住新元的隐含范围。
- 反例:设 后必有 ,当 时 ;忽略范围会把闭区间上二次函数的最值端点求错。
对数函数的图象与定点
方法要领 对数型函数 恒过定点 ,含参真数时令真数等于 最直接;判断图象与性质先按底数 或 分两类讨论,奇函数型先用“定义域关于原点对称”定参,再由“同增异减”定单调性,解不等式时用奇偶性移项后脱去 并联立定义域。
【例】(2025重庆一中期中 17)已知函数 ()为奇函数,且 。
(1)求实数 , 的值;
(2)判断 在定义域内的单调性,并说明理由;
(3)解不等式 。
【答案】(1);(2) 在定义域 上单调递增;(3)
【分析】(1)奇函数的定义域关于原点对称,由真数恒正得 ,再由 解出 ;(2)拆出内层函数分析单调性,按复合函数"同增异减"判断;(3)利用奇函数把 化为 ,再用单调性脱去对应法则列不等式组。
【详解】(1)解:由 得 ,故 的定义域为 ,
因为 为奇函数,其定义域关于原点对称,所以 ,
由 得 ,即 ,
解得 ,所以 ,此时 ,定义域为 ,
且
,确为奇函数,符合题意。
(2)令 ,当 时 ,
且 增大时 减小,分母不为零,所以 在 上单调递增,
又 在 上单调递增,由"同增异减"得 在 上单调递增。
(3)因为 是奇函数且在 上单调递增,
由 得 ,
所以 且 且 ,
即 且 且 ,三者取交得 ,
所以不等式的解集为 。
【练1】(2026肥东尚真中学期中模拟 6)函数 在 上的最大值与最小值的和为 ,则 ( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】按 与 分类,由单调性确定最大值、最小值在哪一端取到,列方程求解后必须检验底数的范围。
【详解】解:若 ,则 在 上单调递增,
最大值为 ,最小值为 ,
由 得 ,解得 ,满足 ,符合题意;
若 ,则 在 上单调递减,
最大值为 ,最小值为 ,
仍得 ,解得 ,与 矛盾,舍去。
综上,。故选:C。
【练2】(2026襄阳四中期中 10)下列说法正确的是( )(多选)
A.若 的定义域为 ,则 的定义域为
B.对数 恒有意义,则实数 的取值范围是
C.函数 的值域为
D.函数 在区间 上单调递增,则
【答案】ABD
【分析】A 由复合函数定义域的求法判断;B 由真数恒大于零分 与 讨论;C 换元 求值域;D 换元 后按"同增异减"列条件。
【详解】解:对于A,由 解得 ,
所以 的定义域为 ,A正确;
对于B,对数恒有意义等价于 对一切 恒成立,
当 时, 恒成立,符合要求;
当 时,需 ,解得 ,
综上 ,B正确;
对于C,设 ,则 且 ,
在 上单调递减,
当 时取得最大值 ,所以值域为 ,C错误;
对于D,令 ,由 得 ,
外层 开口向上,对称轴为 ,内层 递增,
由"同增异减"需 在 上单调递增,即 ,D正确。
故选:ABD。
对数型函数的定义域与值域
方法要领 定义域优先:真数大于零、底数大于零且不等于 ,含参单调性问题还须内层在区间上恒正(端点代入 );求值域/最值一律换元 (或 )并先写出新元范围,化为二次函数在闭区间上的最值,按对称轴与区间的位置比较端点值;值域为 等价于内层函数值域包含 (判别式 )。
【例】(2026郑州外国语期中 18)(1)设 ,求 在 上的最小值,并求此时 的值;
(2)已知函数 ,,当 时,求 的最值及对应的 的值。
【答案】(1) 时, 取最小值 ;(2) 时 取最小值 ; 时 取最大值 。
【分析】(1)设 ,用 表示 化为二次函数,注意确定 的取值范围;(2)先用对数运算性质化简 与 ,再设 换元,转化为二次函数在闭区间上的最值。
【详解】(1)解:设 ,因为 在 上单调递增, 在 上单调递减,
所以 在 上单调递增,所以 ,
又 ,
所以 ,图象开口向上,对称轴为 ,
所以 在 上单调递减,在 上单调递增, 时取得最小值 ,
由 得 ,
解得 或 (舍去),
所以 时, 取得最小值 。
(2),,
设 ,因为 且 单调递增,所以 ,
则 ,图象开口向上,对称轴为 ,
所以 即 , 时, 取最小值 ;
又端点 与 中 离对称轴更远,
所以 即 时, 取最大值 。
【练1】(2025东北育才中学期中 16)已知函数 。
(1)当 时,求 的值域;
(2)若 的最小值为 ,求 的值;
(3)在(2)的条件下,若不等式 有实数解,求实数 的取值范围。
【答案】(1);(2);(3)。
【分析】换元 化为二次函数在定区间 上的值域与最值问题,按新元区间与对称轴的位置分类;(3)参变分离为 有解,用基本不等式求右侧最小值,注意先说明 。
【详解】(1)解:设 ,则 ,当 时,,
其对称轴为 ,在 左侧,所以函数在 上单调递增,
所以 ,故所求值域为 。
(2)由 ,,
若 ,则 ,函数在 上单调递增,
函数值大于 而取不到,无最小值,不合题意;
若 ,当 即 时取得最小值 ,
由 得 ,,结合 得 。
(3)由(2)知 ,
由 有实数解,得 ,
左边 ,故必有 ,
两边同除以 ,等价于 有解,
只需 ,
由基本不等式 ,
当且仅当 ,即 时取等号,
所以 ,
由 且 ,解得 ,
即 的取值范围是 。
【练2】(2026湖南师大附中期中 8)若函数 的值域为 ,且在区间 上单调递增,则实数 的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】对数型复合函数的值域为 ,等价于内层函数的值域包含 ,即内层二次函数图象与 轴有交点;再由外层递减得内层在给定区间上单调递减且恒正,两组条件取交。
【详解】解:由 的值域为 ,得内层函数 的取值包含 ,
所以 有实根,即 ,
解得 或 ;
因为 在 上单调递减, 在 上单调递增,
所以内层 在 上单调递减且恒为正,
其对称轴为 ,开口向上,于是 ,即 ,
且区间右端点处 ,解得 ,
所以 ,
与 取交得 。故选:A。
指对幂比较大小:中间量法
方法要领 异底异指异类(指数幂、对数、根式混排)先搭中间量分层:每个数与 、 比较,分成小于 、介于 与 、大于 三层,每层内再化同底或化同指用单调性比;同层分不出时取精确值(如 与 平方比较)作第二中间量,每步都要写出所用函数的单调性依据。
【例】(2026杭四中下沙期中 7)记 ,,,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】 与 同指数,化同底后用幂函数单调性比较,并用 作中间量定位; 用底为 的对数函数单调性与 比较。
【详解】解:,
因为幂函数 在 上单调递增,且 ,
所以 ,又 ,所以 ;
因为对数函数 的底数 ,在 上单调递减,
且 ,所以 ,
综上 。故选:D。
【练1】(2026湖南株洲一中期中 6)已知实数 ,,,则 ,, 这三个数的大小关系是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】三个数分属指数、三角、对数三种类型,分别借助 、、 的单调性,与中间量 、 比较后分层排列。
【详解】解:因为指数函数 单调递增,且 ,
所以 ;
因为对数函数 的底数 ,在 上单调递减,
且 ,所以 ;
因为 在 上单调递增,且 ,
所以 ,即 ;
综上 ,即 。故选:C。
【练2】(2026嘉兴八校联盟期中 5)已知 ,,,则实数 ,, 的大小顺序为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】三个数类型不同,分别与中间量 和 比较:对数与 比,指数幂与 比,再按层排列。
【详解】解:因为对数函数 的底数 ,在 上单调递增,
且 ,所以 ;
因为 单调递增,所以 ;
因为 单调递减,所以 ,即 ;
综上 ,即 。故选:B。
【练3】(2026长沙一中期中 7)设 ,,,则 ,, 的大小顺序是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】 与 可化为同指数 后用幂函数单调性比较,也可用 作桥; 与 比较。
【详解】解法一:由
,
,
因为幂函数 在 上单调递增,且 ,
所以 ;
又 ,
所以 。故选:B。
解法二:幂函数 在 上单调递增,且 ,
所以 ;
指数函数 单调递减,且 ,
所以 ,
故 ,又 ,所以 。故选:B。
【练4】(2026南师附中期中 4)已知 ,,,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】先用对数运算性质把 、 化为精确值 与 , 借助 的单调性与 比较, 与 用平方比较。
【详解】解:,
所以 ,;
因为指数函数 单调递增,且 ,
所以 ;
又 ,,且 ,
所以 ,即 ;
综上 。故选:D。
指对幂比较大小:构造与放缩
方法要领 不能直接化同底时三条路:化同指数构造幂函数 比较;构造商式 化为与 比较;用放缩链夹住(如 得 , 得 ),放缩每一步必须写清所用的大小关系,不能代近似值代替推理。
【例】(2025云南师大附中期中 4)已知 ,,,,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】利用 、 作放缩:把 化为 后与 比,需证 ;把 放缩到 ,把 放缩为 ,即可比出全部大小。
【详解】解:因为 ,所以 ,
于是 ,且 ;
又因为 ,指数函数 在 上单调递增,
所以 ;
而 ,所以 ,且 ;
综上 。故选:D。
【练1】(2025天津弘毅中学期中 7)若 ,,,则下列各式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】 与 同底,构造指数函数 比较; 与中间量 比较。
【详解】解:因为指数函数 单调递增,且 ,
所以 ;
因为指数函数 单调递减,且 ,
所以 ,即 ;
综上 ,即 。故选:D。
【练2】(2026郑州十校联考期中 5)已知 ,,,则 ,, 的大小关系为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】 与 同指数,构造幂函数 比较; 与 同底,构造指数函数 比较,用 作桥。
【详解】解:因为幂函数 在 上单调递增,且 ,
所以 ;
因为指数函数 的底数 ,在 上单调递减,
且 ,所以 ;
综上 。故选:A。
【练3】(2026长沙望城一中期中 7)若 ,则( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【答案】D
【分析】构造商式 与 比较,也可按同指数用幂函数单调性判断。
【详解】解:由 得 ,
因为指数函数 单调递增,且 ,,
所以 ,,
即 且 ,
又 ,,所以 ,。
故选:D。
指对函数含参问题
方法要领 单调定参按“同增异减”拆外内层,除对称轴条件外必须补“内层在所给区间上恒正”(闭区间端点代入 ,开区间取单侧端点);恒成立问题优先参变分离化为求最值(注意分离时除数恒正才能同除);含 的式子先换元 并写出新元范围,二次函数按对称轴与区间位置分类,分类标准统一、不重不漏。
【例】(2025昭通一中联盟期中 17)已知函数 。
(1)求不等式 的解集;
(2)若对任意 ,不等式 恒成立,求实数 的取值范围。
【答案】(1);(2),即 。
【分析】两问都用换元 ,注意写出新元 的范围;(2)分离参数 后化为求对勾函数 在闭区间上的最小值,用基本不等式时须说明取等条件。
【详解】(1)解:令 ,则 ,
由 解得 ,即 ,
由 单调递增得 ,即 ,
所以不等式的解集为 。
(2)当 时,令 ,得 ,
原不等式化为 对 恒成立,
因为 ,两边同除以 得 对 恒成立,
由基本不等式 ,
当且仅当 ,即 时取等号,
所以 ,
故只需 ,即 的取值范围是 。
【练1】(2026沈阳五校协作体期中 16)已知函数 ( 且 )的图象过点 。
(1)求 的解析式;
(2)设函数 (),求 在 上的最大值。
【答案】(1);(2)最大值为 ( 时)或 ( 时)。
【分析】(1)由图象过定点列 求底数;(2)换元 化为二次函数 在 上的最值,按对称轴与区间的位置关系分 、、 三类讨论。
【详解】(1)解:因为 的图象过点 ,
所以 ,解得 ,所以 。
(2),其中 ,
令 ,由 单调递增得 ,则 ,,
当 时,对称轴 , 在 上单调递增,;
当 时, 在 上单调递增,,与 一致;
当 时,对称轴 ,
若 ,即 , 在 上单调递增,;
若 ,即 , 在 上单调递增,在 上单调递减,
,
综上, 在 上的最大值为 ( 时)或 ( 时)。
【练2】(2025四川安岳中学期中 13)函数 在区间 上单调递减,则 的取值范围是______。
【答案】
【分析】外层 单调递增,由"同增异减"得内层 在 上单调递减,此外真数必须恒正,两个条件联立解参。
【详解】解:设 ,其图象开口向下,对称轴为直线 ,
因为外层 在 上单调递增, 在 上单调递减,
由"同增异减"得 在 上单调递减,所以对称轴须在区间左侧,即 ,得 ;
又真数须在 上恒为正, 在该区间单调递减,故最小值在 处取得,
须 ,解得 ,
所以 ,即 的取值范围是 。
故答案为:。
【练3】(2026南宁三中期中 8)若函数 对任意 恒成立,则实数 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】换元 化为二次函数型,参变分离得 恒成立,转化为求 在新元区间上的最小值,注意对称轴落在新元区间内部。
【详解】解:令 ,因为 且 单调递增,
所以 ,
原问题等价于 对 恒成立,即 恒成立,
二次函数 的图象开口向上,对称轴为 ,
所以 ,
故 。故选:A。
【练4】(2026郑州一中期中 8)已知函数 满足 ,且当 时不等式 恒成立,则实数 的取值集合是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】先由 定出 ,再判断 的符号以 为分界,按 、、 三段分类,每段提出公因式 后列 的条件。
【详解】解:由 得 ,
则不等式化为 ,
因为 ,所以 ,不等式即 ;
因为指数函数 单调递增,且 ,
当 时,,不等式恒成立,对 无限制;
当 时,,须 对一切 成立,即 ;
当 时,,须 对一切 成立,即 ;
综上 ,取值集合为 。故选:D。
函数零点问题
方法要领 先说单调性定每段至多一根,再用零点存在定理(连续+两端点函数值异号)定根的存在与区间;嵌套型先因式分解或换元 ,拆成 与 两层,逐段用值域和单调性清点每段根数再求和,分界值(如 )单独验证是否重根。
【例】(2025昭通一中联盟期中 13)已知函数 ,直线 与函数 的图象恒有两个不同的交点,则实数 的取值范围是______。
【答案】
【分析】交点个数即方程 的根的个数。两段内 都增而直线递减,每段至多一个交点;再用端点值与零点存在定理判断每段何时恰有一个交点,重点考察分界点 处 与直线截距 的大小。
【详解】解:交点个数等价于方程 的实根个数。
当 时, 单调递增,直线 单调递减,两图象至多一个交点,
当 时 ,当 时 而直线趋于 ,
令 ,则 在 单调递增且函数值从负到正,
由零点存在定理,方程在 上恰有一个根;
当 时, 单调递增,直线递减,同理至多一个交点,
令 , 在 上单调递增,
,且 时 ,
所以当 即 时,由零点存在定理方程在 上恰有一个根;
当 时 ,故 上无根,此时全图象仅 个交点,不合题意。
综上 ,即 的取值范围是 。
故答案为:。
【练1】(2025重庆一中期中 2)若 为函数 的零点,则 所在的区间为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】先判断 在 上单调递增,说明零点唯一,再由零点存在定理找两端点函数值异号的区间。
【详解】解:因为 与 都在 上单调递增,
所以 在 上单调递增,至多一个零点,
计算 ,,
因为 的图象在 上不间断,且 ,
由零点存在定理,唯一零点 。故选:B。
【练2】(2025三明二中期中 8)已知函数 ,若关于 的方程 有五个不同的实数根,则实数 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】因式分解换元:方程即 或 。先精确解出 的根数,再逐段清点 的根数随 变化的规律,使总根数为 。
【详解】解:由 得 ,
所以 或 ,两类根合共五个不同的实数根。
先看 :当 时 即 ,无解;
当 时 ,得 ;当 时 ,得 ,
所以 恰有 个根 ,;
故须 恰有 个根,且这些根不与上述两根重合。逐段清点 的根:
当 时 单调递减,值域为 ,故 时该段恰有 根,其余无根;
当 时 单调递增,值域为 ,故 时该段恰有 根;
当 时 单调递减,值域为 ,故 时该段恰有 根;
三段合计: 时根数为 ; 时为 ; 时为 ;其余为 或 ,
所以当且仅当 时总根数为 。故选:B。
【练3】(2025大连二十四中期中 11)关于 的方程 ,以下说法正确的是( )(多选)
A.存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
B.存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
C.存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
D.不存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
【答案】BD
【分析】两次换元:令 ,方程化为 ,其中 ;分段写清 的单调性与最值,按 与 、 的大小分类数出 根,再由每个 对应的 根数( 一个, 且 两个)统计总根数。
【详解】解:原方程化为 ,
令 ,则 ,方程即 ,其中 ;
当 时,,在 上递减、在 上递增,,最小值 ;
当 时,,在 上递减、在 上递增,,最小值仍为 ,且 时 , 时 。
分类统计(记每个满足 且 的根给 个 , 给 个 , 给 个 ):
当 时, 的根为 ,对应 ,,,共 个实根,B正确;
当 时,, 有 个根,其中 个在 , 个在 ,每个都给 个 ,共 个实根,故 个实根不可能出现,C错误;
当 时, 或 ,共 个实根;
当 时,,仅 一个根,给 个实根;
当 时,方程无实根。
综上,方程的实根个数只可能为 ,恰有 个实根的 不存在,A错误;恰有 个实根的 不存在,D正确。
故选:BD。
函数模型应用
方法要领 建模三步:选型(增速越来越快选指数型 ,越来越慢选根式型)、待定系数(两组数据列方程组)、列式求解;分段计费先分段写解析式并标明每段的取值范围,再由函数值判断落在哪一段反解;最优化用基本不等式必须写“当且仅当……取等号”并验证取等点在定义区间内,分段取较大者,方案比较要同时比利润与时间成本。
【例】(2026云南师大附中期中 18)根据市场调查,某学习机公司生产学习机的年固定成本为 万元,每生产 万部还需另投入 万元。设该公司一年内共生产该款学习机 万部并全部销售完,每万部的销售收入为 万元,当 时 ;当 时 。已知该公司一年内共生产 万部并全部销售完时年利润为 万元;生产 万部并全部销售完时年利润为 万元。
(1)求年利润 (万元)关于年产量 (万部)的函数解析式;
(2)当年产量为多少万部时,公司所获得的年利润最大?并求出最大利润。
【答案】(1)当 时 ;当 时 ;(2)年产量为 万部时年利润最大,最大利润为 万元。
【分析】(1)利润=销售收入-总成本,先由两组"产量—利润"数据解出 、,再分段写出 ;(2)分段求最值:二次函数段用配方法,分式段用基本不等式,必须验证取等号时的 落在对应区间内。
【详解】(1)解:由 时年利润为 万元,
得 ,即 ,解得 ;
由 时年利润为 万元,
得 ,
即 ,解得 ;
当 时,;
当 时,。
(2)当 时,,对称轴 在区间右侧,
所以 在 上单调递增,;
当 时,,
因为 ,由基本不等式 ,
当且仅当 ,即 时取等号,
所以此时 ;
因为 ,所以当年产量为 万部时年利润最大,最大利润为 万元。
【练1】(2026长沙雅礼中学期中 7)为了保护水资源,某城市对居民生活用水实行"阶梯水价":每户每月用水量不超过 的部分按 元 收费;超过 但不超过 的部分按 元 收费;超过 的部分按 元 收费。若某户居民本月交纳的水费为 元,则此户居民本月用水量为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】先分段写出水费 关于用水量 的解析式并标出各段的取值范围,再由 落在哪一段反解 。
【详解】解:设本月用水量为 ,水费为 元,
当 时,,此时 ;
当 时,,此时 ;
当 时,,此时 ;
因为 ,所以 ,令 ,解得 ,
即本月用水量为 。故选:A。
【练2】(2026重庆八中期中 5)"皮尔曲线"能较好地描述生物生长规律,其函数解析式可简化为 (,,)的形式。已知 ()描述某种植物高度随时间 (单位:年)的变化规律,刚栽种时()植物高 米,经过一年植物高 米。要让该植物的高度超过 米,至少需要( )年。
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】由 、 两个条件解出 、 得到模型,再判断单调性,逐个取值验证 首次出现的年份。
【详解】解:由题意得 ,
即 且 ,
由第一式得 ,所以 ;代入第二式得 ,所以 ,
所以 ;
当 时 随 增大而减小, 递减且大于 ,
所以分母递减, 在 上单调递增,
计算 ,
,
所以至少需要 年。故选:C。
【练3】(2025四川安岳中学期中 18)某环保组织自 年元旦起监测某水域水葫芦的生长面积,最初测得生长面积为 (单位:),此后每月月底测量一次。观察发现水葫芦生长面积增加的速度越来越快,且二月底测得面积为 ,三月底测得面积为 。记最初测量时 ,现有两个函数模型可供选择:(,)与 (,)。
(1)判断哪个模型更适合,说明理由,并求出该模型的解析式;
(2)该水域中水葫芦生长面积在哪个月份起达到开始研究时生长面积的 倍以上?(参考数据:,)
【答案】(1)选模型 ,解析式为 ;(2) 月份起达到 倍以上。
【分析】(1)两个模型都递增,区别在于增长的快慢趋势:指数型越增越快、根式型越增越慢,对照"增速越来越快"选型后待定系数;(2)列不等式 ,换底公式化简后用参考数据估算。
【详解】(1)解:两个模型在 上都是增函数,
模型 ()的函数值随 增大增加得越来越快,
模型 的函数值增加得越来越慢,
由题意面积增加的速度越来越快,故选模型 ,
由二月底()为 ,三月底()为 ,得 ,
两式相除得 ,代回得 ,
所以解析式为 。
(2)由题意 ,即 ,
两边取常用对数得 ,
所以
,
所以 ,即从 月底(进入 月份)起,水葫芦生长面积达到开始研究时的 倍以上。
【练4】(2025厦门泉州五校联考期中 18)某运输公司今年初用 万元购进一台大型运输车。预计从第 年到第 年()花在该车上的维护费用总计为 万元,该车每年运输收入为 万元。
(1)该车运输几年开始盈利?(即总收入减去购车成本及所有维护费用之差为正值)
(2)若该车运输若干年后处理,有两种方案:
①当年平均盈利达到最大时,以 万元的价格卖出;
②当盈利总额达到最大时,以 万元的价格卖出。
哪种方案较为合算?请说明理由。
【答案】(1)运输 年开始盈利;(2)方案①较为合算。
【分析】(1)列利润函数 ,解一元二次不等式取 的最小值;(2)方案①用基本不等式求 的最大值并验证取等条件,方案②用配方法求 的最大值,再各加卖车所得比较总利润与所需年数。
【详解】(1)解:设运输 年的盈利总额为 万元,
则 ,
由 得 ,
解得 ,其中 ,
因为 ,所以 ,即该车运输 年开始盈利。
(2)方案①:年平均盈利为 ,
因为 ,由基本不等式 ,
当且仅当 ,即 时取等号,
所以年平均盈利最大为 万元,此时盈利总额为 万元,
以 万元卖出后共得 万元;
方案②:盈利总额 ,
当 时盈利总额最大为 万元,以 万元卖出后共得 万元;
两方案所得总额都是 万元,但方案①只需 年,方案②需 年,
方案①所用时间更短,所以方案①较为合算。
指数幂的化简求值
方法要领 先把根式化为分数指数幂、负指数化为正指数,再用运算律 逐项化简;条件求值沿平方链 逐层平方,遇偶次根号开方要加绝对值。
【例】(2025南京六校联考期中 6)已知,则=( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】利用完全平方公式与平方差公式,结合指数幂的运算法则逐步求值。
【详解】由,两边平方得(指数幂运算法则),
即。
所以。
故(平方差公式)。
所以。
故选:C。
【练1】(2026广州二中四元联考期中 12)=______。
【答案】
【分析】把根式化为分数指数幂,逐项用指数幂运算法则计算后相加。
【详解】;
;
;
。
所以原式。
【练2】(2026东北育才高中期中 10)已知实数满足,则下列选项中正确的是( )(多选)
A.
B.
C.
D.除以的商为
【答案】BCD
【分析】先由说明,再沿平方关系逐项计算:A用展开,B开方取正,C取绝对值,D用立方和公式因式分解。
【详解】解:由,若,则,得,与已知矛盾,故。
对A:(完全平方公式),A错误。
对B:
,
又知,开方得,B正确。
对C:
,
所以,C正确。
对D:由立方和公式,
取,,得,
所以
,
故所求商,D正确。
故选:BCD。
【练3】(2026郑州一中期中 15)求值:
(1)
;
(2)化简
(其中,)。
【答案】(1);(2)
【分析】(1)先把带分数、根式统一化为分数指数幂,再用幂的运算律逐项计算;(2)把根式全化为分数指数幂后约分,注意,由去绝对值。
【详解】(1)解:,
所以
;
;
;
又,
故原式
。
(2)解:
,
所以
,
又,所以第一项;
,
而
,
所以第二项;
由得,
所以,
故原式。
【练4】(2026辽宁滨城联盟期中 15)(1)计算;
(2)已知,求的值;
(3)已知,,求的值。
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)根式化为分数指数幂后用幂的运算律;(2)沿平方链先求、;(3)把用、表示。
【详解】(1)解:,,
所以;
,所以,
;
又,故原式。
(2)解:,
,
故。
(3)解:,
而,
所以。
对数运算与化简
方法要领 异底先换底化同底,再逆用运算律把和差合并为真数的积商幂;遇 用 快捷消项;对数方程去对数后必须检验真数大于零。
【例】(2026常州金坛一中期中 17)(1)计算;
(2)已知,求的值;
(3)已知,,求的值。
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)用指数幂运算法则与对数运算法则逐项化简;(2)用完全平方求与;(3)先指对互化,再用换底公式 。
【详解】(1)解:,所以;
();
()。
所以原式。
(2)解:,所以;
,又知,
所以;
故。
(3)解:因为,所以;因为,所以(指数式与对数式互化)。
所以(换底公式),
。
【练1】(2025南京六校联考期中 13)=______。
【答案】
【分析】先用同底对数运算法则合并括号内各项,再由求值。
【详解】括号内同底合并(对数运算法则):
。
所以原式。
【练2】(2025南通海门实验期中 15)(1)计算;
(2)已知,求的值。
【答案】(1);(2)
【分析】(1)统一化成、后用 消项;(2)对连等式两边取对数求出、,再化简求值。
【详解】(1)解:,,
,(),
所以原式
。
(2)解:由两边取常用对数得,即,;
由同理得,;
所以
。
【练3】(2026郑州外国语学校期中 10)下列选项中正确的是( )(多选)
A.
B.已知,且,则
C.函数的单调递增区间是
D.函数的图象关于点对称
【答案】BD
【分析】A用根式化简(偶次方根加绝对值、奇次方根不变号)判断;B指对互化后取倒数用换底公式求;C先求定义域再看内层二次函数的单调性;D验证是否成立。
【详解】对A:,所以;
(奇次方根开方不变号),
所以原式,A错误。
对B:由(且)得,(指数式与对数式互化),
取倒数并结合换底公式得,,
所以
,
即,又,所以,B正确。
对C:由得,
解得或,定义域为,
内层的对称轴为直线,在上单调递增,外层是增函数,
所以递增区间只能是,
而选项所写中使真数为负,函数无意义,C错误。
对D:,
,
两式相加时
,
所以,
即的图象关于点对称,D正确。
故选:BD。
【练4】(2026河南省实验期中 15)(1)化简
;
(2)已知(且),求的值;
(3)化简
。
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)根式化为分数指数幂后用幂的运算律;(2)沿平方链先求再求;(3)用、与换底公式逐项化简。
【详解】(1)解:
;
;
又,
故原式
。
(2)解:将两边平方,得
,
所以;
再平方得,
所以,
故
。
(3)解:(对数运算法则);
();
,
所以
(换底公式推论);
,,
故原式。
换底公式与对数恒等式
方法要领 遇 直接写 ;异底对数一律用 换底,并用推论 与 约分求值。
【例】(2025南通海门实验期中 6)用某品牌计算器计算对数时,需按键才能算出的值,某同学误按成,所得结果为正确值的倍。已知,,则,的关系为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】误按所得为,由题意列式,用换底公式化为与的关系求解。
【详解】解:由题意得,
由换底公式,
得
。
因为,,所以,,
两边去分母得,
开方(取正)得,
即,
也就是(对数运算律),
由对数值相等得。
故选:A。
【练1】(2026杭九中树范期中 6)式子
的值为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】用、与分数指数幂运算法则逐项求值。
【详解】解:();
,,
所以
;
,
所以
。
所以原式。
故选:C。
【练2】(2026江苏奔牛高级中学期中 15)计算求值:
(1)
;
(2)已知,求的值。
【答案】(1);(2)
【分析】(1)用与换底公式把各项化成同底对数后合并;(2)逆用对数运算法则去掉对数符号化为二次方程,注意真数大于零的限制并检验。
【详解】(1)解:;;
();
(对数运算律),
由换底公式
,
而,
所以
。
故原式。
(2)解:要使对数有意义,需,,,
所以,即。
由,
得(对数运算律),
所以,
展开得,即,
因式分解得,
所以或。
由知时真数不合定义域,舍去,
故。
【练3】(2026合肥肥东尚真中学期中 2)已知,且,则的值是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】指对互化得、,取倒数并用换底公式化为与,合并后求,注意。
【详解】解:由得;
由得(指数式与对数式互化),
其中且。
由换底公式推论,得
,,
所以
(对数运算法则),
即,
又,所以(负值舍去)。
故选:B。
指数函数的图象与定点
方法要领 识图先抓定点与升降:图象过 、 增 减;求过定点令指数为 ,即 恒过 ;图类题先看图定底数范围再对照选项。
【例】(2026襄阳四中期中 3)已知,函数与的图象如图所示,则( )
A.
B.且
C.且
D.
【答案】B
【分析】先去绝对值讨论在的单调性,与题图对照定;再由幂函数在第一象限的图象形态定。
【详解】解:当时,;当时,,
由图象连续且不恒等于1,知且。
对照题图:的图象过点,且在上单调递减,
即在上递减,∴,得
(若,则,图象在上递增,与题图不符)。
再看:图象在第一象限单调递增且过原点,∴;
题图中曲线下凸、上升越来越快,为的幂函数图象(时为直线,时上凸、增长变慢),故。
综上且。
故选:B。
【练1】(2026湖南长沙雅礼中学期中 12)函数(常数且)的图象恒过定点,则的坐标为______。
【答案】
【分析】令指数,此时与底数无关,代入即得定点。
【详解】解:令,得,
此时(与的取值无关),
所以图象恒过定点。
【练2】(2026南阳六校期中 11)已知函数(且),则下列结论正确的是( )(多选)
A.的图象过定点
B.在上单调递增
C.为偶函数
D.当时,函数的最小值是
【答案】ACD
【分析】令验定点判断A;按、分类讨论单调性判断B;化简用偶函数定义判断C;令结合单调性求最值判断D。
【详解】A:,故图象过定点,A正确。
B:当时,在上单调递减,在上单调递增,故在上单调递减;
当时,在上单调递增,故单调性与的取值有关,B错误。
C:(平方差公式),
由分母知,且,
故为偶函数,C正确。
D:当时,,令,
则在上单调递增(递增,也递增),
故最小值,D正确。
故选:ACD。
【练3】(2026杭九中树范期中 11)如图,已知直线,与函数,的图象分别交于,,,四点,且四边形为平行四边形,则( )(多选)
A.
B.
C.
D.
【答案】AD
【分析】先定出四点坐标,由平行四边形对边相等得,用平方差公式化简得;再用基本不等式放缩出的范围,注意等号取不到。
【详解】解:当时,,所以,
结合题图,、在曲线上,、在曲线上,
所以,,,。
因为四边形为平行四边形,所以(平行四边形对边相等),
即,
即
(平方差公式),
又且单调递增,所以,
两边约去得,A正确;
从而,B错误;
由基本不等式
,
得,即,
由单调递增得,
当且仅当即时取等号,
但题设,等号取不到,所以,C错误,D正确。
故选:AD。
指数函数单调性应用
方法要领 先由底数定增减( 型先写成 ),解不等式按“增函数值大自变量大、减函数值大者自变量小”脱去 ;复合函数按“同增异减”,且区间必须限制在内层定义域内。
【例】(2025福建三明二中期中 6)设函数(且)的图象经过第二、三、四象限,则不等式的解集为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】由图象所过的象限定出底数满足,得在上单调递减,再利用单调性脱去符号,化为一元二次不等式求解。
【详解】解:,其图象过点,
若(即),则在上单调递增,
当时且随增大可大于,图象将进入第一象限,与题设矛盾;
所以,即,
此时在上单调递减,且图象恰经过第二、三、四象限,符合题意。
由单调递减及,
得(减函数中函数值大者对应的自变量小),
整理得,
因式分解得,
解得,
所以原不等式的解集为。
故选:A。
【练1】(2026镇海中学期中 13)若在函数(且)的图象上,则函数的单调递减区间是______。
【答案】
【分析】先由定点求,再去绝对值分段,由指数函数单调性写单调递减区间。
【详解】解:因为在函数的图象上,所以,又,解得,
所以。
当时,单调递增;当时,单调递减(指数函数单调性),
故的单调递减区间是。
【练2】(2025杭师大附中期中 11)悬链线是架在等高两柱间、自然下垂且密度均匀的曲线。在适当的平面直角坐标系中,悬链线可表示为
(),
则下列关于悬链线函数的性质判断中,正确的有( )(多选)
A.为奇函数
B.为偶函数
C.的最小值为
D.的单调增区间为
【答案】BCD
【分析】用偶函数定义判断A、B;用基本不等式求最值并注意取等条件判断C;设,把化成对勾型函数,按复合函数"同增异减"判断D。
【详解】解:的定义域为,关于原点对称,
且
,
所以为偶函数,A错误,B正确。
因为,,
且,
由基本不等式,
得,
所以,
当且仅当即时取等号,
所以的最小值为,C正确。
设,因为在上递增,也递增,
所以在上单调递增,
且当时,当时,
而对勾函数在上单调递减,在上单调递增,
且(不改变单调性),
由"同增异减",在上单调递减,在上单调递增,
所以单调增区间为(含最小值点),D正确。
故选:BCD。
【练3】(2026杭高三校区期中 17)已知奇函数。
(1)求实数的值;
(2)判断函数的单调性,并用定义证明;
(3)设,,是否存在实数,使得函数的最大值为?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由。
【答案】(1);(2)是上的增函数;(3)存在,
【分析】(1)由求参并检验;(2)化简后用定义作差证明;(3)化简得,换元后按二次函数在闭区间上的最大值分类讨论。
【详解】(1)解:因为是定义在上的奇函数,所以,
即,解得,
此时,
检验:
,符合奇函数,故。
(2)解:是上的增函数,证明如下:
,
任取,且,
则
,
因为在上单调递增且,
所以,
又,,
所以,即,
故是上的单调增函数。
(3)解:
,
令,因为,由单调递增得,
问题化为二次函数在上的最大值为。
因为的图象开口向上,闭区间上的二次函数最大值必在区间端点处取得,
①若最大值为,
令,解得,
此时,最大值不在端点处,矛盾,舍去;
②若最大值为,
令,此时
,符合题意。
综上,存在,使得函数在上的最大值为。
专题过关检测(限时40分钟 · 满分84分)
一、单选题(每小题6分)
1.(6分)(2026河南九师联盟期中 2)设,则的分数指数幂形式为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】由根式与分数指数幂互化 逐步化简。
【详解】解:,所以(同底数幂相乘),
故。
故选:A。
2.(6分)(2026湖南长沙一中期中 5)设,,则=( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】用换底公式 化为常用对数,再用 表出。
【详解】解:(换底公式),
,
,
所以。
故选:B。
3.(6分)(2026嘉兴八校联盟期中 7)函数的零点所在的区间是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】判定单调递增,再算端点函数值,由零点存在定理定位。
【详解】解:与均在上单调递增,所以在上单调递增。
计算:();
(∵,∴)。
∵且图象连续,由零点存在定理,零点在内。
故选:C。
4.(6分)(2026南宁三中期中 7)设,,,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】同底比、用指数函数单调性;同指数比、用幂函数单调性。
【详解】解:∵函数在上单调递减(),且,
∴,即。
∵幂函数在上单调递增,且,
∴,即。
综上。
故选:C。
二、多选题(每小题6分)
5.(6分)(2026湖南师大附中期中 9)若,,则下列结论正确的是( )(多选)
A.
B.
C.
D.
【答案】AC
【分析】由定对数、指数函数的单调性逐项判断,D用特殊值检验。
【详解】解:A项,∵,∴在上单调递减,又,
∴,A正确。
B项,∵,∴在上单调递减,又,∴,B错误。
C项,∵,∴,又,∴,
即,∴,C正确。
D项,取,(如,满足),
则,D错误。
故选:AC。
6.(6分)(2026河南九师联盟期中 11)已知函数,则下列结论正确的是( )(多选)
A.当时,为偶函数
B.既有最大值又有最小值
C.在上单调递增
D.的图象恒过定点
【答案】ACD
【分析】由偶函数定义判断A;由指数函数值域与二次函数最值判断B;由复合函数单调性判断C;令指数为判断D。
【详解】解:A,当时,,定义域为,
且,所以为偶函数,A正确。
B,∵,
∴,
即有最大值无最小值,B错误。
C,内层在上单调递增,在上单调递减,
外层在上单调递增,
由"同增异减",在上单调递增,C正确。
D,当时,,所以图象恒过定点,D正确。
故选:ACD。
三、填空题(每小题6分)
7.(6分)(2026宁波六校期中 13)若函数(且,)的图象过定点,且点在幂函数的图象上,则______。
【答案】
【分析】由幂函数定义先求;令指数求定点,代入幂函数求。
【详解】解:∵是幂函数,∴系数,得,∴。
在中,令,得,
此时,所以定点。
∵在的图象上,∴,
又,解得。
8.(6分)(2025长沙长郡中学期中 13)某工厂产生的废气经过过滤后排放,排放时污染物的含量不得超过最初含量的。已知在过滤过程中废气中污染物数量(单位:毫克/升)与过滤时间(单位:时)之间的函数关系为(,均为正常数)。如果在前5个小时的过滤过程中污染物被排除了,那么排放前至少还需要过滤的时间是______小时。
【答案】5
【分析】由5小时排除即剩余定出,再列 解出总时间,减去已用的5小时。
【详解】解:过滤5小时后剩余污染物为原来的,即,
所以,即。
排放时应满足,即,
化简得,即,
∵单调递减,∴,解得。
所以排放前至少还需要过滤小时。
9.(6分)(2025学军中学期中 14)已知函数,若的图象上存在不同的两个点关于原点对称,则实数的取值范围为______。
【答案】
【分析】两点关于原点对称等价于在上有非零解;展开换元,转化为二次方程在上有解,对分类讨论。
【详解】解:设两个对称点为与,则条件等价于在上有非零解,
即有解。
整理:移项合并得,
即(),
即有解。
令,由基本不等式,当且仅当时取等号,
则问题化为在上有解。
令,其图象开口向上,对称轴为直线。
①当时,在上递减,在上递增,
最小值,
解得,结合得。
②当时,在上单调递增,
最小值,
即,解得,结合得。
综上。
检验:当时,,此时,仅对应,两点重合,不合题意,舍去。
所以实数的取值范围为。
四、解答题(每小题15分)
10.(15分)(2026长沙望城一中期中 17)已知函数。
(1)求的定义域;
(2)判断的奇偶性并予以证明;
(3)求不等式的解集。
【答案】(1);(2)奇函数;(3)
【分析】(1)真数大于零列不等式组;(2)用奇偶性定义验证;(3)逆用对数运算法则合并,再用 的单调性脱去对数符号。
【详解】(1)解:要使有意义,则,
解得,所以的定义域为。
(2)解:为奇函数,证明如下:
定义域关于原点对称,对任意,有,
,
所以为奇函数。
(3)解:(对数运算法则),
由得,
∵在上单调递增,∴,
且需。
由,因,两边乘得,
即,解得,
结合,所以不等式的解集是。
11.(15分)(2026河南省实验期中 18)已知定义域为的函数是奇函数。
(1)求实数,的值;
(2)若对任意恒成立,求的取值范围。
【答案】(1),;(2)
【分析】(1)由与联立求参;(2)先把化成 判定单调性,再利用奇函数与单调性脱去,换元化为二次不等式恒成立。
【详解】(1)解:∵是上的奇函数,∴,
即,解得,
∴。
又由,得,
即,解得。
所以,。
(2)解:,
当增大时,增大,减小,所以减小,
即在上单调递减。
由得,
∵为奇函数,∴,
即。
又在上单调递减,脱去得
对任意恒成立,
即对任意恒成立。
设,∵,∴,问题化为对任意恒成立。
∵判别式,开口向上且有两根,
∴需对称轴且在上的最小值,
即,
由得,且自动满足,
∴的取值范围是。
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人教A版高一上期中专项复习 · 专题七 指数函数与对数函数
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题 型 目 录
题型
考点
例题来源
题数
对数函数的图象与定点
对数函数图象与性质 · 指数对数性质综合
2025重庆一中期中
3 题
对数型函数的定义域与值域
函数最值 · 指数函数含参 · 对数函数含参
2026郑州外国语期中
3 题
指对幂比较大小:中间量法
指数与对数比较大小 · 指数对数比较大小 · 指数比较大小
2026杭四中下沙期中
5 题
指对幂比较大小:构造与放缩
指数比较大小
2025云南师大附中期中
4 题
指对函数含参问题
对数函数含参 · 指数函数含参
2025昭通一中联盟期中
5 题
函数零点问题
函数零点
2025昭通一中联盟期中
4 题
函数模型应用
函数模型应用
2026云南师大附中期中
5 题
指数幂的化简求值
指数幂运算
2025南京六校联考期中
5 题
对数运算与化简
指数幂与对数运算 · 对数运算 · 指数幂运算
2026常州金坛一中期中
5 题
换底公式与对数恒等式
对数运算 · 指数幂与对数运算
2025南通海门实验期中
4 题
指数函数的图象与定点
指数函数图象与性质
2026襄阳四中期中
4 题
指数函数单调性应用
指数函数图象与性质 · 指数型函数性质综合
2025福建三明二中期中
4 题
知识清单
▍一、概念梳理
1. 根式与分数指数幂互化:根指数为 时, 次根号下的 记为 (,),负指数幂 ,零指数幂 。
- 注意:偶次根号下开方结果非负,;奇次根号不变号,如 。
2. 指数函数定义:形如 的函数;定义域 ,值域 ,图象恒过点 。
- 注意:、 是指数型函数,其单调性仍由底数决定,但定点随平移改变。
3. 对数定义:();恒等式 ,。
- 对数函数 :定义域 ,值域 ,图象恒过点 。
4. 图象与性质分类: 时 与 都单调递增; 时都单调递减。
- 记忆:底数互为倒数的指数函数图象关于 轴对称,如 与 。
5. 平移过定点结论: 恒过点 ; 恒过点 。
- 推广:含 的指数型函数 是偶函数图象,折点即 。
6. 反函数:指数函数 与对数函数 互为反函数,两图象关于直线 对称。
- 反函数的定义域、值域互换: 的值域 恰是对数函数的定义域。
7. 零点存在定理:若 在闭区间 上图象连续不断,且 ,则 在 内至少存在一个零点。
- 结合单调性可得"唯一零点";零点即方程 的实根,也是图象与 轴交点的横坐标。
8. 常见函数模型:指数增长模型 、指数衰减模型 、对数模型 。
- 建模步骤:读题设变量→列解析式(注意自变量范围)→求值或最值→回归实际意义作答。
▍二、法则与公式
1. 指数幂运算律:;;()。
- 例:,。
2. 条件求值平方链:,,层层平方即可。
- 立方和:。
3. 对数运算律:;;()。
- 逆用合并真数:。
4. 换底公式:;推论 ,,。
- 例:,,。
5. 常用结论:;;;;;。
6. 复合函数单调性"同增异减":外层 、 的增减由底数与 比较决定,与内层单调性合成判断。
- 例: 的增区间与内层二次函数的减区间相同。
7. 对勾函数: 在 上递减、在 上递增,最小值 。
- 常配换元使用:、 等,换元后必须写出新元的取值范围。
▍三、方法技巧
1. 指数幂的化简求值:先把根式化分数指数幂、负指数化正指数,再同底合幂;条件求值沿平方链 逐层平方;化简中遇偶次根号要加绝对值。
2. 对数运算与化简:异底先换底化同底,再逆用运算律把和差合并为真数的积商幂;遇 用 消项,遇对数方程先化同底再令真数相等。
3. 换底公式与对数恒等式:见 直接写 ;连等式 型先指对互化再取倒数换底;求 型把各条件换到同底后相加。
4. 含参对数求值(对数方程):先用运算律去对数化为代数方程,解出参数后代回检验"真数大于零、底数大于零且不等于1",不合者舍去。
5. 指数函数的图象与定点:识别图象先看定点 与升降定底数范围;求定点令指数为 ;含参数图象问题先取特殊点(如指数为0)再对照选项。
6. 指数函数单调性应用:由底数(或 型)定增减;解不等式时"增函数值大自变量大、减函数值值大者自变量小"脱去 ;复合函数单调区间必须限制在内层定义域内。
7. 对数函数图象与定点:第一步必求定义域(真数 );求定点令真数等于 ;由底数分 与 两类讨论图象位置、升降与取值。
8. 对数型函数定义域与值域:定义域列"所有真数大于零"的不等式组并取交集;值域先求内层函数范围,再按外层底数与 的大小套用对数函数的增减求范围。
9. 比较大小(指数类与对数类):同底比幂用指数(对数)函数单调性,同指数比底用幂函数单调性;异类先与 、 分档,必要时化同指数(如 )或搭中间量。
10. 含参、零点与模型应用:底数含参按 与 分类,"在区间上单调"端点可取等、"存在子区间单调"不可取等;零点用"端点异号+单调性定唯一";模型题求解后回归实际意义作答。
▍四、易错警示
1. 偶次根号开方必须加绝对值:。
- 反例:把 写成 是错的,因 ,应为 。
2. 负数开奇次方根先化为幂:。
- 反例:认为"负数没有分数指数幂"而把该项直接丢弃,会导致计算缺项。
3. 对数运算律不可乱用:。
- 反例:;同样 。
4. 对数的底数必须大于零且不等于 。
- 反例: 无意义;用换底公式时若引入负底数(如 )则整式作废。
5. 解对数方程必须检验真数与底数的限制。
- 反例:由 解出 时真数 ,必须舍去,只留 。
6. 单调区间必须写在定义域内,且区间之间不用 连接。
- 反例: 的增区间是 ,写成 就混入了使真数为负的 。
7. 换元后要守住新元的隐含范围。
- 反例:设 后必有 ,当 时 ;忽略范围会把闭区间上二次函数的最值端点求错。
对数函数的图象与定点
方法要领 对数型函数 恒过定点 ,含参真数时令真数等于 最直接;判断图象与性质先按底数 或 分两类讨论,奇函数型先用“定义域关于原点对称”定参,再由“同增异减”定单调性,解不等式时用奇偶性移项后脱去 并联立定义域。
【例】(2025重庆一中期中 17)已知函数 ()为奇函数,且 。
(1)求实数 , 的值;
(2)判断 在定义域内的单调性,并说明理由;
(3)解不等式 。
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【练1】(2026肥东尚真中学期中模拟 6)函数 在 上的最大值与最小值的和为 ,则 ( )
A.
B.
C.
D.
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【练2】(2026襄阳四中期中 10)下列说法正确的是( )(多选)
A.若 的定义域为 ,则 的定义域为
B.对数 恒有意义,则实数 的取值范围是
C.函数 的值域为
D.函数 在区间 上单调递增,则
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对数型函数的定义域与值域
方法要领 定义域优先:真数大于零、底数大于零且不等于 ,含参单调性问题还须内层在区间上恒正(端点代入 );求值域/最值一律换元 (或 )并先写出新元范围,化为二次函数在闭区间上的最值,按对称轴与区间的位置比较端点值;值域为 等价于内层函数值域包含 (判别式 )。
【例】(2026郑州外国语期中 18)(1)设 ,求 在 上的最小值,并求此时 的值;
(2)已知函数 ,,当 时,求 的最值及对应的 的值。
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【练1】(2025东北育才中学期中 16)已知函数 。
(1)当 时,求 的值域;
(2)若 的最小值为 ,求 的值;
(3)在(2)的条件下,若不等式 有实数解,求实数 的取值范围。
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【练2】(2026湖南师大附中期中 8)若函数 的值域为 ,且在区间 上单调递增,则实数 的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
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指对幂比较大小:中间量法
方法要领 异底异指异类(指数幂、对数、根式混排)先搭中间量分层:每个数与 、 比较,分成小于 、介于 与 、大于 三层,每层内再化同底或化同指用单调性比;同层分不出时取精确值(如 与 平方比较)作第二中间量,每步都要写出所用函数的单调性依据。
【例】(2026杭四中下沙期中 7)记 ,,,则( )
A.
B.
C.
D.
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【练1】(2026湖南株洲一中期中 6)已知实数 ,,,则 ,, 这三个数的大小关系是( )
A.
B.
C.
D.
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【练2】(2026嘉兴八校联盟期中 5)已知 ,,,则实数 ,, 的大小顺序为( )
A.
B.
C.
D.
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【练3】(2026长沙一中期中 7)设 ,,,则 ,, 的大小顺序是( )
A.
B.
C.
D.
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【练4】(2026南师附中期中 4)已知 ,,,则( )
A.
B.
C.
D.
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指对幂比较大小:构造与放缩
方法要领 不能直接化同底时三条路:化同指数构造幂函数 比较;构造商式 化为与 比较;用放缩链夹住(如 得 , 得 ),放缩每一步必须写清所用的大小关系,不能代近似值代替推理。
【例】(2025云南师大附中期中 4)已知 ,,,,则( )
A.
B.
C.
D.
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【练1】(2025天津弘毅中学期中 7)若 ,,,则下列各式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
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【练2】(2026郑州十校联考期中 5)已知 ,,,则 ,, 的大小关系为( )
A.
B.
C.
D.
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【练3】(2026长沙望城一中期中 7)若 ,则( )
A.,
B.,
C.,
D.,
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指对函数含参问题
方法要领 单调定参按“同增异减”拆外内层,除对称轴条件外必须补“内层在所给区间上恒正”(闭区间端点代入 ,开区间取单侧端点);恒成立问题优先参变分离化为求最值(注意分离时除数恒正才能同除);含 的式子先换元 并写出新元范围,二次函数按对称轴与区间位置分类,分类标准统一、不重不漏。
【例】(2025昭通一中联盟期中 17)已知函数 。
(1)求不等式 的解集;
(2)若对任意 ,不等式 恒成立,求实数 的取值范围。
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【练1】(2026沈阳五校协作体期中 16)已知函数 ( 且 )的图象过点 。
(1)求 的解析式;
(2)设函数 (),求 在 上的最大值。
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【练2】(2025四川安岳中学期中 13)函数 在区间 上单调递减,则 的取值范围是______。
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【练3】(2026南宁三中期中 8)若函数 对任意 恒成立,则实数 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
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【练4】(2026郑州一中期中 8)已知函数 满足 ,且当 时不等式 恒成立,则实数 的取值集合是( )
A.
B.
C.
D.
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函数零点问题
方法要领 先说单调性定每段至多一根,再用零点存在定理(连续+两端点函数值异号)定根的存在与区间;嵌套型先因式分解或换元 ,拆成 与 两层,逐段用值域和单调性清点每段根数再求和,分界值(如 )单独验证是否重根。
【例】(2025昭通一中联盟期中 13)已知函数 ,直线 与函数 的图象恒有两个不同的交点,则实数 的取值范围是______。
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【练1】(2025重庆一中期中 2)若 为函数 的零点,则 所在的区间为( )
A.
B.
C.
D.
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【练2】(2025三明二中期中 8)已知函数 ,若关于 的方程 有五个不同的实数根,则实数 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
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【练3】(2025大连二十四中期中 11)关于 的方程 ,以下说法正确的是( )(多选)
A.存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
B.存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
C.存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
D.不存在实数 ,使得方程恰有 个不同的实根
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函数模型应用
方法要领 建模三步:选型(增速越来越快选指数型 ,越来越慢选根式型)、待定系数(两组数据列方程组)、列式求解;分段计费先分段写解析式并标明每段的取值范围,再由函数值判断落在哪一段反解;最优化用基本不等式必须写“当且仅当……取等号”并验证取等点在定义区间内,分段取较大者,方案比较要同时比利润与时间成本。
【例】(2026云南师大附中期中 18)根据市场调查,某学习机公司生产学习机的年固定成本为 万元,每生产 万部还需另投入 万元。设该公司一年内共生产该款学习机 万部并全部销售完,每万部的销售收入为 万元,当 时 ;当 时 。已知该公司一年内共生产 万部并全部销售完时年利润为 万元;生产 万部并全部销售完时年利润为 万元。
(1)求年利润 (万元)关于年产量 (万部)的函数解析式;
(2)当年产量为多少万部时,公司所获得的年利润最大?并求出最大利润。
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【练1】(2026长沙雅礼中学期中 7)为了保护水资源,某城市对居民生活用水实行"阶梯水价":每户每月用水量不超过 的部分按 元 收费;超过 但不超过 的部分按 元 收费;超过 的部分按 元 收费。若某户居民本月交纳的水费为 元,则此户居民本月用水量为( )
A.
B.
C.
D.
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【练2】(2026重庆八中期中 5)"皮尔曲线"能较好地描述生物生长规律,其函数解析式可简化为 (,,)的形式。已知 ()描述某种植物高度随时间 (单位:年)的变化规律,刚栽种时()植物高 米,经过一年植物高 米。要让该植物的高度超过 米,至少需要( )年。
A.
B.
C.
D.
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【练3】(2025四川安岳中学期中 18)某环保组织自 年元旦起监测某水域水葫芦的生长面积,最初测得生长面积为 (单位:),此后每月月底测量一次。观察发现水葫芦生长面积增加的速度越来越快,且二月底测得面积为 ,三月底测得面积为 。记最初测量时 ,现有两个函数模型可供选择:(,)与 (,)。
(1)判断哪个模型更适合,说明理由,并求出该模型的解析式;
(2)该水域中水葫芦生长面积在哪个月份起达到开始研究时生长面积的 倍以上?(参考数据:,)
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【练4】(2025厦门泉州五校联考期中 18)某运输公司今年初用 万元购进一台大型运输车。预计从第 年到第 年()花在该车上的维护费用总计为 万元,该车每年运输收入为 万元。
(1)该车运输几年开始盈利?(即总收入减去购车成本及所有维护费用之差为正值)
(2)若该车运输若干年后处理,有两种方案:
①当年平均盈利达到最大时,以 万元的价格卖出;
②当盈利总额达到最大时,以 万元的价格卖出。
哪种方案较为合算?请说明理由。
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指数幂的化简求值
方法要领 先把根式化为分数指数幂、负指数化为正指数,再用运算律 逐项化简;条件求值沿平方链 逐层平方,遇偶次根号开方要加绝对值。
【例】(2025南京六校联考期中 6)已知,则=( )
A.
B.
C.
D.
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【练1】(2026广州二中四元联考期中 12)=______。
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【练2】(2026东北育才高中期中 10)已知实数满足,则下列选项中正确的是( )(多选)
A.
B.
C.
D.除以的商为
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【练3】(2026郑州一中期中 15)求值:
(1)
;
(2)化简
(其中,)。
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【练4】(2026辽宁滨城联盟期中 15)(1)计算;
(2)已知,求的值;
(3)已知,,求的值。
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对数运算与化简
方法要领 异底先换底化同底,再逆用运算律把和差合并为真数的积商幂;遇 用 快捷消项;对数方程去对数后必须检验真数大于零。
【例】(2026常州金坛一中期中 17)(1)计算;
(2)已知,求的值;
(3)已知,,求的值。
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【练1】(2025南京六校联考期中 13)=______。
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【练2】(2025南通海门实验期中 15)(1)计算;
(2)已知,求的值。
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【练3】(2026郑州外国语学校期中 10)下列选项中正确的是( )(多选)
A.
B.已知,且,则
C.函数的单调递增区间是
D.函数的图象关于点对称
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【练4】(2026河南省实验期中 15)(1)化简
;
(2)已知(且),求的值;
(3)化简
。
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换底公式与对数恒等式
方法要领 遇 直接写 ;异底对数一律用 换底,并用推论 与 约分求值。
【例】(2025南通海门实验期中 6)用某品牌计算器计算对数时,需按键才能算出的值,某同学误按成,所得结果为正确值的倍。已知,,则,的关系为( )
A.
B.
C.
D.
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【练1】(2026杭九中树范期中 6)式子
的值为( )
A.
B.
C.
D.
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【练2】(2026江苏奔牛高级中学期中 15)计算求值:
(1)
;
(2)已知,求的值。
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【练3】(2026合肥肥东尚真中学期中 2)已知,且,则的值是( )
A.
B.
C.
D.
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指数函数的图象与定点
方法要领 识图先抓定点与升降:图象过 、 增 减;求过定点令指数为 ,即 恒过 ;图类题先看图定底数范围再对照选项。
【例】(2026襄阳四中期中 3)已知,函数与的图象如图所示,则( )
A.
B.且
C.且
D.
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【练1】(2026湖南长沙雅礼中学期中 12)函数(常数且)的图象恒过定点,则的坐标为______。
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【练2】(2026南阳六校期中 11)已知函数(且),则下列结论正确的是( )(多选)
A.的图象过定点
B.在上单调递增
C.为偶函数
D.当时,函数的最小值是
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【练3】(2026杭九中树范期中 11)如图,已知直线,与函数,的图象分别交于,,,四点,且四边形为平行四边形,则( )(多选)
A.
B.
C.
D.
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指数函数单调性应用
方法要领 先由底数定增减( 型先写成 ),解不等式按“增函数值大自变量大、减函数值大者自变量小”脱去 ;复合函数按“同增异减”,且区间必须限制在内层定义域内。
【例】(2025福建三明二中期中 6)设函数(且)的图象经过第二、三、四象限,则不等式的解集为( )
A.
B.
C.
D.
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【练1】(2026镇海中学期中 13)若在函数(且)的图象上,则函数的单调递减区间是______。
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【练2】(2025杭师大附中期中 11)悬链线是架在等高两柱间、自然下垂且密度均匀的曲线。在适当的平面直角坐标系中,悬链线可表示为
(),
则下列关于悬链线函数的性质判断中,正确的有( )(多选)
A.为奇函数
B.为偶函数
C.的最小值为
D.的单调增区间为
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【练3】(2026杭高三校区期中 17)已知奇函数。
(1)求实数的值;
(2)判断函数的单调性,并用定义证明;
(3)设,,是否存在实数,使得函数的最大值为?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由。
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专题过关检测(限时40分钟 · 满分84分)
一、单选题(每小题6分)
1.(6分)(2026河南九师联盟期中 2)设,则的分数指数幂形式为( )
A.
B.
C.
D.
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2.(6分)(2026湖南长沙一中期中 5)设,,则=( )
A.
B.
C.
D.
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3.(6分)(2026嘉兴八校联盟期中 7)函数的零点所在的区间是( )
A.
B.
C.
D.
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4.(6分)(2026南宁三中期中 7)设,,,则( )
A.
B.
C.
D.
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二、多选题(每小题6分)
5.(6分)(2026湖南师大附中期中 9)若,,则下列结论正确的是( )(多选)
A.
B.
C.
D.
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6.(6分)(2026河南九师联盟期中 11)已知函数,则下列结论正确的是( )(多选)
A.当时,为偶函数
B.既有最大值又有最小值
C.在上单调递增
D.的图象恒过定点
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三、填空题(每小题6分)
7.(6分)(2026宁波六校期中 13)若函数(且,)的图象过定点,且点在幂函数的图象上,则______。
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8.(6分)(2025长沙长郡中学期中 13)某工厂产生的废气经过过滤后排放,排放时污染物的含量不得超过最初含量的。已知在过滤过程中废气中污染物数量(单位:毫克/升)与过滤时间(单位:时)之间的函数关系为(,均为正常数)。如果在前5个小时的过滤过程中污染物被排除了,那么排放前至少还需要过滤的时间是______小时。
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9.(6分)(2025学军中学期中 14)已知函数,若的图象上存在不同的两个点关于原点对称,则实数的取值范围为______。
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四、解答题(每小题15分)
10.(15分)(2026长沙望城一中期中 17)已知函数。
(1)求的定义域;
(2)判断的奇偶性并予以证明;
(3)求不等式的解集。
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11.(15分)(2026河南省实验期中 18)已知定义域为的函数是奇函数。
(1)求实数,的值;
(2)若对任意恒成立,求的取值范围。
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期中专项复习 · 高一学生版
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