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2018年高考数学总复习第二章函数概念与基本初等函数1第5讲指数与指数函数学案!

2024-02-12 来源:爱问旅游网
第5讲 指数与指数函数

最新考纲 1.了解指数函数模型的实际背景;2.理解有理指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握幂的运算;3.了解指数函数的概念,掌握指数函数的图象、性质及应用.

知 识 梳 理

1.根式

(1)概念:式子a叫做根式,其中n叫做根指数,a叫做被开方数.

(2)性质:(a)=a(a使a有意义);当n为奇数时,a=a,当n为偶数时,a=|a|=

a,a≥0, -a,a<0.

nnnnnnnn2.分数指数幂

(1)规定:正数的正分数指数幂的意义是a=a(a>0,m,n∈N,且n>1);正数的负分数指数幂的意义是a-=mnnm*

mn1(a>0,m,n∈N,且n>1);0的正分数指数幂等于0;0的负分数指

*

nam数幂没有意义.

(2)有理指数幂的运算性质:aa=a3.指数函数及其性质

(1)概念;函数y=a(a>0且a≠1)叫做指数函数,其中指数x是变量,函数的定义域是R,a是底数.

(2)指数函数的图象与性质

xrsr+s;(a)=a;(ab)=ab,其中a>0,b>0,r,s∈Q.

rsrsrrr a>1 00时,y>1; 当x<0时,0当x<0时,y>1; 当x>0时,01.判断正误(在括号内打“√”或“×”) 44

(1)(-4)=-4.( ) 21

(2)(-1)=(-1)=-1.( )

42(3)函数y=2(4)函数y=ax-1

是指数函数.( )

(a>1)的值域是(0,+∞).( )

x+1

2

4444

解析 (1)由于(-4)=4=4,故(1)错. 42

(2)(-1)4=(-1)=1,故(2)错.

(3)由于指数函数解析式为y=a(a>0,且a≠1),故y=2(4)由于x+1≥1,又a>1,∴a22

xx-1

不是指数函数,故(3)错.

x+1

2

≥a.故y=ax+1

2

(a>1)的值域是[a,+∞),(4)错.

答案 (1)× (2)× (3)× (4)×

2.(必修1P52例5改编)化简[(-2)]2-(-1)的结果为( ) A.-9 C.-10

61

61

0

B.7 D.9

解析 原式=(2)2-1=8-1=7. 答案 B

3.函数y=a-a(a>0,且a≠1)的图象可能是( )

x-1

11xx解析 函数y=a-是由函数y=a的图象向下平移个单位长度得到,A项显然错误;当a>1

aa11

时,0<<1,平移距离小于1,所以B项错误;当01,平移距离大于1,所以C项

aa错误,故选D. 答案 D

4.(2015·山东卷)设a=0.6,b=0.6,c=1.5,则a,b,c的大小关系是( ) A.ax0.6

1.5

0.6

B.a1.5

0.6

0

0.6

解析 根据指数函数y=0.6在R上单调递减可得0.6<0.6<0.6=1,而c=1.5>1,∴b- 2 -

答案 C

5.指数函数y=(2-a)在定义域内是减函数,则a的取值范围是________. 解析 由题意知0<2-a<1,解得16.(2017·金华模拟)设α,β是方程5x+10x+1=0的两个根,则2·2=________,(2)=________.

1αβα+β-2解析 由一元二次方程根与系数的关系,得α+β=-2,αβ=,则2·2=2=2

511αβαβ

=,(2)=2=2. 4511答案 2 45

考点一 指数幂的运算

2

α

β

α

β

x【例1】 化简:(1)1111(a>0,b>0);

4-

(a4b2)a3b3-2

a3b2ab2

3

1

273--10

(2)-+(0.002)2-10(5-2)+(2-3). 8

1232

1

(aba3b3)231111

+-1+1+-2--1

解 (1)原式==a263b33=ab. 11

ab2a-3b32731210-(2)原式=+-+1 85005-2

2

1

83=-+5002-10(5+2)+1 27

2-

1

4167=+105-105-20+1=-. 99

规律方法 (1)指数幂的运算首先将根式、分数指数幂统一为分数指数幂,以便利用法则计算,但应注意:①必须同底数幂相乘,指数才能相加;②运算的先后顺序. (2)当底数是负数时,先确定符号,再把底数化为正数.

(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. 【训练1】 化简求值:

- 3 -

312-20.5

(1)2+2·2-(0.01); 54

2

-1

0-

1

(a3·b)·a-2·b3(2).

6

a·b5

1

1

1-2

11

14212

解 (1)原式=1+×-

491001211116=1+×-=1+-=. 431061015

ab·ab(2)原式=

15

11

-3211-23

=a111---3

2

1

·b26

15+-31=. 6

a6b6考点二 指数函数的图象及应用

a【例2】 (1)函数f(x)=1-e的图象大致是( )

|x|

(2)若曲线|y|=2+1与直线y=b没有公共点,则b的取值范围是________. 解析 (1)f(x)=1-e是偶函数,图象关于y轴对称, 又e≥1,∴f(x)的值域为(-∞,0], 因此排除B、C、D,只有A满足.

(2)曲线|y|=2+1与直线y=b的图象如图所示,由图象可知:如果|y|=2+1与直线y=b没有公共点,则b应满足的条件是b∈[-1,1]. 答案 (1)A (2)[-1,1]

规律方法 (1)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、对称变换而得到.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.

(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图象,数形结合求解.

a,a≤b,x【训练2】 (1)(2017·福建五校联考)定义运算a⊕b=则函数f(x)=1⊕2的图象

b,a>b,

xx|x|

|x|

x是( )

- 4 -

(2)方程2x=2-x的解的个数是________.

解析 (1)因为当x≤0时,2x≤1;当x>0时,2x>1.

x则f(x)=1⊕2x=2,x≤0,

>0,

图象A满足.

1,x(2)方程的解可看作函数y=2x和y=2-x的图象交点的横坐标,分别作出这两个函数图象(如图).

由图象得只有一个交点,因此该方程只有一个解. 答案 (1)A (2)1

考点三 指数函数的性质及应用(易错警示) 【例3】 (1)下列各式比较大小正确的是( ) A.1.72.5

>1.73

B.0.6-1>0.62

C.0.8

-0.1>1.250.2

D.1.70.3

<0.93.1

(2)已知函数f(x)=13

ax2

-4x+3

.

①若a=-1,求f(x)的单调区间; ②若f(x)有最大值3,求a的值; ③若f(x)的值域是(0,+∞),求a的值. (1)解析 A中,

∵函数y=1.7x在R上是增函数,2.5<3, ∴1.72.5

<1.73

,错误;

B中,∵y=0.6x在R上是减函数,-1<2, ∴0.6-1

>0.62

,正确; C中,∵(0.8)-1

=1.25,

∴问题转化为比较1.250.1

与1.250.2

的大小. ∵y=1.25x在R上是增函数,0.1<0.2, ∴1.250.1

<1.250.2

,即0.8

-0.1<1.250.2

,错误;

D中,∵1.70.3

>1, 0<0.93.1

<1,

- 5 -

∴1.7>0.9,错误.故选B. 答案 B

0.33.1

1(2)解 ①当a=-1时,f(x)=3

2

2

2

-x-4x+3

令u=-x-4x+3=-(x+2)+7.

1在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,+∞)上单调递减,而y=在R上单调递减,所以f(x)3

在(-∞,-2)上单调递减,在(-2,+∞)上单调递增,即函数f(x)的递增区间是(-2,+∞),递减区间是(-∞,-2).

u1②令h(x)=ax-4x+3,y=3

2

h(x)

,由于f(x)有最大值3,所以h(x)应有最小值-1,

a>0,

因此必有12a-16解得a=1,

=-1,4a即当f(x)有最大值3时,a的值等于1.

③由f(x)的值域是(0,+∞)知,ax-4x+3的值域为R,则必有a=0.

规律方法 (1)比较指数式的大小的方法是:①能化成同底数的先化成同底数幂,再利用单调性比较大小;②不能化成同底数的,一般引入“1”等中间量比较大小.

(2)求解与指数函数有关的复合函数问题,首先要熟知指数函数的定义域、值域、单调性等相关性质,其次要明确复合函数的构成,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.

易错警示 在研究指数型函数的单调性时,当底数a与“1”的大小关系不确定时,要分类讨论.

【训练3】 (1)(2015·天津卷)已知定义在R上的函数f(x)=2

|x-m|

2

-1(m为实数)为偶函数,

记a=f(log0.53),b=f(log25),c=f(2m),则a,b,c的大小关系为( ) A.aB.c1x,x≥8,

(2)设函数f(x)=3则使得f(x)≤3成立的x的取值范围是________.

x-82e,x<8,解析 (1)由函数f(x)=2为增函数,

log0.53=-log23,所以log25>|-log23|>0, 所以b=f(log25)>a=f(log0.53)>c=f(2m)=f(0), 故b>a>c,选B.

- 6 -

|x-m|

-1为偶函数,得m=0,所以f(x)=2-1,当x>0时,f(x)

|x|

1

(2)当x≥8时,f(x)=x≤3,

3∴x≤27,即8≤x≤27; 当x<8时,f(x)=2e

x-8

≤3恒成立,故x<8.

综上,x∈(-∞,27]. 答案 (1)B (2)(-∞,27]

[思想方法]

1.根式与分数指数幂的实质是相同的,分数指数幂与根式可以互化,通常利用分数指数幂进行根式的化简运算.

2.判断指数函数图象上底数大小的问题,可以先通过令x=1得到底数的值再进行比较. 3.指数函数的单调性取决于底数a的大小,当底数a与1的大小关系不确定时应分0a>1两种情况分类讨论.

[易错防范]

1.对与复合函数有关的问题,要弄清楚复合函数由哪些基本初等函数复合而成,并且一定要注意函数的定义域.

2.对可化为a+b·a+c=0或a+b·a+c≥0(≤0)形式的方程或不等式,常借助换元法解题,但应注意换元后“新元”的范围.

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