指数运算和指数函数.doc

指数运算和指数函数一、知识点1.根式的性质 （1）当n为奇数时，有 （2）当n为偶数时，有（3）负数没有偶次方根 （4）零的任何正次方根都是零2.幂的有关概念(1)正整数指数幂：(2)零指数幂 (3)负整数指数幂 (4)正分数指数幂 (5)负分数指数幂 (6)0的正分数指数幂等于0，0的负分数指数幂无意义3.有理指数幂的运算性质(1) (2) (3)4指数函数定义：函数叫做指数函数。5. 指数函数的图象和性质 0 < a < 1a > 1图 象性质定义域R值域(0 , +)定点过定点（0，1），即x = 0时，y = 1（1）a > 1，当x > 0时，y > 1；当x < 0时，0 < y < 1。（2）0 < a < 1，当x > 0时，0 < y < 1；当x < 0时，y > 1。单调性在R上是减函数在R上是增函数对称性和关于y轴对称二、指数函数底数变化与图像分布规律（1） 则：0ba1dc又即：x(0,+)时， （底大幂大） x(,0)时，（2）特殊函数的图像：三、指数式大小比较方法(1)单调性法：化为同底数指数式，利用指数函数的单调性进行比较.(2)中间量法(3)分类讨论法(4)比较法比较法有作差比较与作商比较两种，其原理分别为：若；当两个式子均为正值的情况下，可用作商法，判断，或即可四、典型例题 类型一、指数函数的概念例1函数是指数函数，求的值【答案】2【解析】由是指数函数，可得解得，所以举一反三：【变式1】指出下列函数哪些是指数函数？（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）【答案】（1）（5）（6）【解析】（1）（5）（6）为指数函数其中（6）=，符合指数函数的定义，而（2）中底数不是常数，而4不是变数；（3）是-1与指数函数的乘积；（4）中底数，所以不是指数函数类型二、函数的定义域、值域例2求下列函数的定义域、值域.(1)；(2)y=4x-2x+1；(3)；(4)(a为大于1的常数)【答案】（1）R，(0，1)；（2）R )； （3） ；（4）1，a)(a，+)【解析】(1)函数的定义域为R (对一切xR，3x-1). ，又 3x>0， 1+3x>1， ， ， ， 值域为(0，1).(2)定义域为R， 2x>0， 即 x=-1时，y取最小值，同时y可以取一切大于的实数， 值域为).(3)要使函数有意义可得到不等式，即，又函数是增函数，所以，即，即，值域是.(4) 定义域为(-，-1)1，+)，又 ， ， 值域为1，a)(a，+).【总结升华】求值域时有时要用到函数单调性；第(3)小题中值域切记不要漏掉y>0的条件，第(4)小题中不能遗漏.举一反三：【变式1】求下列函数的定义域：(1) (2)(3) (4)【答案】（1）R；（2）；（3）；（4）a>1时，；0<a<1时，【解析】(1)R(2)要使原式有意义，需满足3-x0，即，即(3) 为使得原函数有意义，需满足2x-10，即2x1，故x0，即(4) 为使得原函数有意义，需满足，即，所以a>1时，；0<a<1时，.【总结升华】本题中解不等式的依据主要是指数函数的单调性，根据所给的同底指数幂的大小关系，结合单调性来判断指数的大小关系.类型三、指数函数的单调性及其应用例3讨论函数的单调性，并求其值域【思路点拨】对于xR，恒成立，因此可以通过作商讨论函数的单调区间此函数是由指数函数及二次函数复合而成的函数，因此可以逐层讨论它的单调性，综合得到结果【答案】函数在区间（，1）上是增函数，在区间1，+）上是减函数 （0，3【解析】解法一：函数的定义域为（，+），设x1、x2（，+）且有x1x2，（1）当x1x21时，x1+x22，即有x1+x220又x2x10，(x2x1)(x2+x12)0，则知又对于xR，恒成立，函数在（，1）上单调递增（2）当1x1x2时，x1+x22，即有x1+x220又x2x10，(x2x1)(x2+x12)0，则知函数在1，+）上单调递减综上，函数在区间（，1）上是增函数，在区间1，+）上是减函数x22x=(x1)211，函数的值域为（0，3解法二：函数的下义域为R，令u=x22x，则u=x22x=(x1)21，在（，1上是减函数，在其定义域内是减函数，函数在（，1内为增函数又在其定义域内为减函数，而u=x22x=(x1)21在1，+）上是增函数，函数在1，+）上是减函数值域的求法同解法一【总结升华】由本例可知，研究型的复合函数的单调性用复合法，比用定义法要简便些，一般地有：即当a1时，的单调性与的单调性相同；当0a1时，的单调与的单调性相反举一反三：【变式1】求函数的单调区间及值域.【答案】上单增，在上单减. 【解析】1复合函数分解为：u=-x2+3x-2， y=3u； 2利用复合函数单调性判断方法求单调区间； 3求值域.设u=-x2+3x-2， y=3u，其中y=3u为R上的单调增函数，u=-x2+3x-2在上单增，u=-x2+3x-2在上单减，则在上单增，在上单减.又u=-x2+3x-2， 的值域为.【变式2】求函数的单调区间.【解析】当a>1时，外层函数y=au在上为增函数，内函数u=x2-2x在区间上为减函数，在区间上为增函数，故函数上为减函数，在区间上为增函数；当0<a<1时，外层函数y=au在上为减函数，内函数u=x2-2x在区间上为减函数，在区间上为增函数，故函数在区间上为增函数，在区间上为减函数.例4证明函数在定义域上为增函数.【思路点拨】利用函数的单调性定义去证明。【解析】定义域为xR，任取x1<x2， .， ，又a>1， x1<x2， ， ， f(x1)<f(x2)，则 在定义域上为增函数.另：， ， a>1且x2-x1>0， .【总结升华】指数函数是学习了函数的一般性质后，所学的第一个具体函数.因此，在学习中，尽量体会从一般到特殊的过程.例5判断下列各数的大小关系：(1)1.8a与1.8a+1； (2) (3)22.5，(2.5)0， (4)【思路点拨】利用指数函数的性质去比较大小。【答案】（1）1.8a<1.8a+1 （2） （3）（4）当a>1时，当0<a<1时，【解析】(1)因为底数1.8>1，所以函数y=1.8x为单调增函数，又因为a<a+1，所以1.8a<1.8a+1.(2)因为，又是减函数，所以，即 (3)因为，所以 (4)当a>1时，当0<a<1时，【总结升华】(1)注意利用单调性解题的规范书写；(2)不是同底的尽量化为同底数幂进行比较(因为同底才能用单调性)；(3)不能化为同底的，借助一个中间量来比较大小(常用的中间量是“0”和“1”).举一反三：【变式1】比较大小：(1)22.1与22.3 (2)3.53与3.23 (3)0.9-0.3与1.1-0.1 (4)0.90.3与0.70.4 (5).【解析】(1)22.122.3(2)3.533.23.观察两函数值，底数不同，而指数不变不是指数函数，而是y=x3，它为增函数.(3)由0.9-0.3，0<0.9<1， -0.3<0Þ0.9-0.3>1， 1.1>1， -0.1<0Þ0<1.1-0.1<1， 则0.9-0.3>1.1-0.1；(4)由指数函数图象相对位置关系数形结合，0.90.3>0.70.4.(5)，又函数为减函数， ，为增函数，时，y>1，.另解：幂函数为增函数，则有，(下略).【高清课堂：指数函数 369066 例1】【变式2】利用函数的性质比较，【答案】【解析】= 作出的图象知 所以【变式3】 比较1.5-0.2， 1.30.7， 的大小.【答案】【解析】先比较的大小.由于底数(0，1)， 在R上是减函数， ， ，再考虑指数函数y=1.3x， 由于1.3>1， 所以y=1.3x在R上为增函数1.30.7>1.30=1， .【总结升华】在进行数的大小比较时，若底数相同，则可根据指数函数的性质得出结果，若底数不相同，则首先考虑能否化成同底数，然后根据指数函数的性质得出结果；不能化成同底数的，要考虑引进第三个数(如0，1等)分别与之比较，从而得出结果.总之比较时要尽量转化成底的形式，根据指数函数单调性进行判断.例6. (分类讨论指数函数的单调性)化简：【思路点拨】先把被开方数变形成完全平方式的形式，然后对进行分类讨论，去掉绝对值。【解析】举一反三：【变式1】如果（，且），求的取值范围【答案】当时，；当时，【解析】（1）当时，由于，解得（2）当时，由于，解得综上所述，的取值范围是：当时，；当时，类型四、判断函数的奇偶性例7判断下列函数的奇偶性： (为奇函数)【答案】偶函数【解析】f(x)定义域关于原点对称(定义域关于原点对称，且f(x)的定义域是定义域除掉0这个元素)，令，则 g(x)为奇函数， 又 为奇函数， f(x)为偶函数.【总结升华】求的奇偶性，可以先判断与的奇偶性，然后在根据奇·奇=偶，偶·偶=偶，奇·偶=奇，得出的奇偶性举一反三：【变式1】判断函数的奇偶性：.【答案】偶函数【解析】定义域x|xR且x0，又 ， f(-x)=f(x)，则f(x)偶函数.类型五、指数函数的图象问题例8如图的曲线C1、C2、C3、C4是指数函数的图象，而，则图象C1、C2、C3、C4对应的函数的底数依次是_、_、_、_【答案】 【解析】由底数变化引起指数函数图象的变化规律可知，C2的底数C1的底数C4的底数C3的底数【总结升华】利用底数与指数函数图象之间的关系可以快速地解答像本题这样的有关问题，同时还可以解决有关不同底的幂的大小比较的问题，因此我们必须熟练掌握这一性质，这一性质可简单地记作：在y轴的右边“底大图高”，在y轴的左边“底大图低”举一反三：【变式1】 设，cba且，则下列关系式中一定成立的是（ ）A B C D 【答案】D【变式2】为了得到函数的图象，可以把函数的图象()A向左平移9个单位长度，再向上平移5个单位长度B向右平移9个单位长度，再向下平移5个单位长度C向左平移2个单位长度，再向上平移5个单位长度D向右平移2个单位长度，再向下平移5个单位长度【答案】C【解析】注意先将函数转化为，再利用图象的平移规律进行判断，把函数的图象向左平移2个单位长度，再向上平移5个单位长度，可得到函数的图象，故选C【总结升华】用函数图象解决问题是中学数学的重要方法，利用其直观性实现数形结合解题，所以要熟悉基本函数的图象，并掌握图象的变化规律，比如：平移、伸缩、对称等指数函数测试题11函数（ ）A B C D2若指数函数在1,1上的最大值与最小值的差是1，则底数a等于（ ）AB CD 3函数，满足的的取值范围（ ）AB C D 4函数得单调递增区间是（ ）ABCD5已知，则下列正确的是（ ）A奇函数，在R上为增函数 B偶函数，在R上为增函数 C奇函数，在R上为减函数 D偶函数，在R上为减函数二、填空题6已知函数f (x)的定义域是（1，2），则函数的定义域是 .7当a0且a1时，函数f (x)=ax23必过定点 .8已知1<a<0，则三个数由小到大的顺序是 .三、解答题9（12分）求函数的定义域.10（12分）已知函数在区间1,1上的最大值是14，求a的值.11（12分）（1）已知是奇函数，求常数m的值； （2）画出函数的图象，并利用图象回答：k为何值时，方程|3k无解？有一解？有两解？指数函数测试题1答案一、DCDDD AAD D A 二、11(0,1)； 12(2，2)； 13； 14 ；15 解：要使函数有意义必须：定义域为：16 解：，其中.当r1时，所以ar+brcr；当r1时，所以ar+brcr.17解： ， 换元为，对称轴为.当，即x=1时取最大值，略解得 a=3 (a= 5舍去)18解： （1）常数m=1（2）当k<0时，直线y=k与函数的图象无交点,即方程无解;当k=0或k1时, 直线y=k与函数的图象有唯一的交点，所以方程有一解; 当0<k<1时, 直线y=k与函数的图象有两个不同交点，所以方程有两解。19解： （1）设，因为为常数，即， 则；（2）设，=因为，. 污染越来越严重.指数和指数函数练习2一、选择题1（）4（）4等于（ ）（A）a16 （B）a8 （C）a4 （D）a2 2.若a>1,b<0,且ab+a-b=2,则ab-a-b的值等于（ ）（A） （B）2 （C）-2 （D）23函数f（x）=(a2-1)x在R上是减函数，则a的取值范围是（ ）（A） （B） （C）a< （D）1<4.下列函数式中，满足f(x+1)=f(x)的是( )(A) (x+1) (B)x+ (C)2x (D)2-x5.下列f(x)=(1+ax)2是（ ）（A）奇函数 （B）偶函数 （C）非奇非偶函数 （D）既奇且偶函数6已知a>b,ab下列不等式（1）a2>b2,(2)2a>2b,(3),(4)a>b,(5)()a<()b中恒成立的有（ ）（A）1个 （B）2个 （C）3个 （D）4个7函数y=是（ ）（A）奇函数 （B）偶函数 （C）既奇又偶函数 （D）非奇非偶函数8函数y=的值域是（ ）（A）（-） （B）（-0）（0，+）（C）（-1，+） （D）（-，-1）（0，+）9下列函数中，值域为R+的是（ ）（A）y=5 （B）y=()1-x （C）y= （D）y=10.函数y=的反函数是（ ）（A）奇函数且在R+上是减函数 （B）偶函数且在R+上是减函数（C）奇函数且在R+上是增函数 （D）偶函数且在R+上是增函数11下列关系中正确的是（ ）（A）（）<（）<（） （B）（）<（）<（）（C）（）<（）<（） （D）（）<（）<（）12若函数y=3+2x-1的反函数的图像经过P点，则P点坐标是（ ）（A）（2，5） （B）（1，3） （C）（5，2） （D）（3，1）13函数f(x)=3x+5,则f-1(x)的定义域是（ ）（A）（，） （B）（，）（C）（，） （D）（，）14.若方程ax-x-a=0有两个根，则a的取值范围是（ ）（A）（1，+） （B）（0，1） （C）（0，+） （D）15已知函数f(x)=ax+k,它的图像经过点（1，7），又知其反函数的图像经过点（4，0），则函数f(x)的表达式是（ ）(A)f(x)=2x+5 (B)f(x)=5x+3 (C)f(x)=3x+4 (D)f(x)=4x+316.已知三个实数a,b=aa,c=a,其中0.9<a<1,则这三个数之间的大小关系是（ ）（A）a<c<b （B）a<b<c （C）b<a<c （D）c<a<b17已知0<a<1,b<-1,则函数y=ax+b的图像必定不经过（ ）(A)第一象限 (B)第二象限(C)第三象限 (D)第四象限二、填空题1若a<a,则a的取值范围是 。2若10x=3,10y=4,则10x-y= 。3化简×2= 。 4函数y=的定义域是 。5直线x=a(a>0)与函数y=()x,y=()x,y=2x,y=10x的图像依次交于A、B、C、D四点，则这四点从上到下的排列次序是 。6函数y=3的单调递减区间是 。7若f(52x-1)=x-2,则f(125)= .8已知f(x)=2x,g(x)是一次函数，记F（x）=fg(x),并且点（2，）既在函数F（x）的图像上，又在F-1（x）的图像上，则F（x）的解析式为 .三、解答题1 设0<a<1,解关于x的不等式a>a。2 设f(x)=2x,g(x)=4x,gg(x)>gf(x)>fg(x)，求x的取值范围。3 已知x-3,2，求f(x)=的最小值与最大值。4 设aR,f(x)= ，试确定a的值，使f(x)为奇函数。5 已知函数y=()，求其单调区间及值域。6 若函数y=4x-3·2x+3的值域为1，7，试确定x的取值范围。7.已知函数f(x)=, (1)判断函数的奇偶性； (2)求该函数的值域；(3)证明f(x)是R上的增函数。 指数与指数函数练习2一、 选择题 题号12345678910答案ACDDDBCADB题号11121314151617181920答案CDCBADAAAD二、填空题10<a<1 2. 3.14.(-,0)(0,1) (1,+ ) ,联立解得x0,且x1。5（）9，39 令U=-2x2-8x+1=-2(x+2)2+9, -3,又y=()U为减函数，（）9y39。 6。D、C、B、A。7（0，+）令y=3U,U=2-3x2, y=3U为增函数，y=3的单调递减区间为0，+）。80 f(125)=f(53)=f(52×2-1)=2-2=0。9或3。Y=m2x+2mx-1=(mx+1)2-2, 它在区间-1，1上的最大值是14，（m-1+1）2-2=14或（m+1）2-2=14,解得m=或3。10211 g(x)是一次函数，可设g(x)=kx+b(k0), F(x)=fg(x)=2kx+b。由已知有F（2）=，F（）=2， ， k=-,b=,f(x)=2-三、解答题10<a<2, y=ax在（-，+）上为减函数， a>a, 2x2-3x+1<x2+2x-5,解得2<x<3,2.gg(x)=4=4=2,fg(x)=4=2,gg(x)>gf(x)>fg(x), 2>2>2,22x+1>2x+1>22x, 2x+1>x+1>2x,解得0<x<13.f(x)=, x-3,2, .则当2-x=,即x=1时,f(x)有最小值；当2-x=8,即x=-3时，f(x)有最大值57。4要使f(x)为奇函数， xR,需f(x)+f(-x)=0, f(x)=a-=a-,由a-=0,得2a-=0,得2a-。5令y=()U,U=x2+2x+5,则y是关于U的减函数，而U是(-,-1)上的减函数，-1，+上的增函数， y=()在（-，-1）上是增函数，而在-1，+上是减函数，又U=x2+2x+5=(x+1)2+44, y=()的值域为（0，（）4）。6Y=4x-3，依题意有即， 2由函数y=2x的单调性可得x。7（2x）2+a(2x)+a+1=0有实根， 2x>0,相当于t2+at+a+1=0有正根，则8（1）定义域为x,且f(-x)=是奇函数；（2）f(x)=即f(x)的值域为（-1，1）；（3）设x1,x2,且x1<x2,f(x1)-f(x2)=(分母大于零，且a<a) f(x)是R上的增函数。