高考数学(人教a版,理科)题库:指数与指数函数(含答案)

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第4讲 指数与指数函数
一、选择题
1.函数y =a |x |(a >1)的图像是( )
解析 y =a |x |=⎩⎨⎧ a x x ≥0,a -x x <0.当x ≥0时,与指数函数y =a x (a >1)的图像
相同;当x <0时,y =a -x 与y =a x 的图像关于y 轴对称,由此判断B 正确. 答案 B
2.已知函数f (x )=
⎩⎨⎧ log 3x ,x >02x x ≤0
,则f (9)+f (0)=( ) A .0 B .1
C .2
D .3
解析 f (9)=log 39=2,f (0)=20=1,
∴f (9)+f (0)=3.
答案 D
3.不论a 为何值时,函数y =(a -1)2x -a 2恒过定点,则这个定点的坐标是
( ). A.⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-12 B.⎝ ⎛⎭
⎪⎫1,12 C.⎝ ⎛⎭
⎪⎫-1,-12 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,12 解析 y =(a -1)2x -a 2=a ⎝ ⎛⎭
⎪⎫2x -12-2x ,令2x -12=0,得x =-1,则函数y =(a -1)2x -a 2恒过定点⎝ ⎛⎭
⎪⎫-1,-12. 答案 C
4.定义运算:a *b =⎩⎨⎧ a ,a ≤b ,b ,a >b ,
如1*2=1,则函数f (x )=2x *2-x 的值域为 ( ). A .R B .(0,+∞)
C .(0,1]
D .[1,+∞) 解析 f (x )=2x *2-x =⎩⎪⎨⎪⎧
2x ,x ≤0,2-x ,x >0,
∴f (x )在(-∞,0]上是增函数,在(0,+∞)上是减函数,∴0<f (x )≤1.
答案 C
5.若a >1,b >0,且a b +a -b =22,则a b -a -b 的值为( ) A. 6
B .2或-2
C .-2
D .2 解析 (a b +a -b )2=8⇒a 2b +a -2b =6,
∴(a b -a -b )2=a 2b +a -2b -2=4.
又a b >a -b (a >1,b >0),∴a b -a -b =2.
答案 D
6.若函数f (x )=(k -1)a x -a -x (a >0且a ≠1)在R 上既是奇函数,又是减函数,则
g (x )=log a (x +k )的图象是下图中的 ( ).
解析 函数f (x )=(k -1)a x -a -x 为奇函数,则f (0)=0,即(k -1)a 0-a 0=0,解得k =2,所以f (x )=a x -a -x ,又f (x )=a x -a -x 为减函数,故0<a <1,所以g (x )=log a (x +2)为减函数且过点(-1,0).
答案 A
二、填空题
7.已知函数f (x )=⎩⎨⎧
a x ,x <0,(a -3)x +4a ,x ≥0, 满足对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2
<0成立,则a 的取值范围是________. 解析 对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2
<0成立,说明函数y =f (x )在R 上是减函数,则0<a <1,且(a -3)×0+4a ≤a 0,解得0<a ≤14.
答案 ⎝ ⎛⎦
⎥⎤0,14 8.若函数y =2-x +1+m 的图象不经过第一象限,则m 的取值范围是________.
解析 函数y =2-x +1+m =(12
)x -1+m , ∵函数的图象不经过第一象限,
∴(12
)0-1+m ≤0,即m ≤-2. 答案 (-∞,-2]
9.若函数f (x )=a x -x -a (a >0,且a ≠1)有两个零点,则实数a 的取值范围是
________.
解析 令a x -x -a =0即a x =x +a ,
若0<a <1,显然y =a x 与y =x +a 的图象只有一个公共点;
若a >1,y =a x 与y =x +a 的图象如图所示.
答案 (1,+∞)
10.已知f (x )=x 2
,g (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -m ,若对∀x 1∈[-1,3],∃x 2∈[0,2],f (x 1)≥g (x 2),则实数m 的取值范围是________.
解析 x 1∈[-1,3]时,f (x 1)∈[0,9],x 2∈[0,2]时,g (x 2)∈⎣⎢⎡⎦
⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫122-m ,⎝ ⎛⎭⎪⎫120-m ,即
g (x 2)∈⎣⎢⎡⎦
⎥⎤14-m ,1-m ,要使∀x 1∈[-1,3],∃x 2∈[0,2],f (x 1)≥g (x 2),只需f (x )min ≥g (x )min ,即0≥14-m ,故m ≥14.
答案 ⎣⎢⎡⎭
⎪⎫14,+∞ 三、解答题
11.已知函数f (x )=2x -12x +1
. (1)判断函数f (x )的奇偶性;
(2)求证f (x )在R 上为增函数.
(1)解 因为函数f (x )的定义域为R ,且f (x )=2x -12x +1=1-22x +1
,所以f (-x )+f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-22-x +1+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-22x +1=2-⎝ ⎛⎭⎪⎫22x +1+22-x +1=2-⎝ ⎛⎭
⎪⎫22x +1+2·2x 2x +1=2-2(2x +1)2x +1
=2-2=0,即f (-x )=-f (x ),所以f (x )是奇函数. (2)证明 设x 1,x 2∈R ,且x 1<x 2,有
f (x 1)-f (x 2)=2x 1-12x 1+1-2x 2-12x 2+1=2(2x 1-2x 2)(2x 1+1)(2x 2+1)
, ∵x 1<x 2,2x 1-2x 2<0,2x 1+1>0,2x 2+1>0,
∴f (x 1)<f (x 2),∴函数f (x )在R 上是增函数.
12.已知函数f (x )=b ·a x (其中a ,b 为常量,且a >0,a ≠1)的图象经过点A (1,6),
B (3,24).
(1)求f (x );
(2)若不等式(1a )x +(1b
)x -m ≥0在x ∈(-∞,1]时恒成立,求实数m 的取值范围.
解析 (1)把A (1,6),B (3,24)代入f (x )=b ·a x ,得
⎩⎨⎧ 6=ab ,24=b ·a 3.
结合a >0且a ≠1,解得⎩⎨⎧ a =2,b =3.
∴f (x )=3·2x . (2)要使(12)x +(13
)x ≥m 在(-∞,1]上恒成立, 只需保证函数y =(12)x +(13
)x 在(-∞,1]上的最小值不小于m 即可. ∵函数y =(12)x +(13
)x 在(-∞,1]上为减函数, ∴当x =1时,y =(12)x +(13)x 有最小值56
. ∴只需m ≤56
即可. ∴m 的取值范围(-∞,56
] 13.已知函数f (x )=⎝ ⎛⎭
⎪⎫13ax 2-4x +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.
解析 (1)当a =-1时,f (x )=⎝ ⎛⎭
⎪⎫13-x 2-4x +3, 令t =-x 2-4x +3,
由于t (x )在(-∞,-2)上单调递增,在[-2,+∞)上单调递减,
而y =⎝ ⎛⎭
⎪⎫13t 在R 上单调递减, 所以f (x )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).
(2)令h (x )=ax 2
-4x +3,f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13h (x ), 由于f (x )有最大值3,
所以h (x )应有最小值-1,
因此必有⎩⎨⎧ a >0,
12a -164a =-1,解得a =1.
即当f (x )有最大值3时,a 的值等于1.
14.已知定义在R 上的函数f (x )=2x -12|x |.
(1)若f (x )=32,求x 的值;
(2)若2t f (2t )+mf (t )≥0对于t ∈[1,2]恒成立,求实数m 的取值范围. 解 (1)当x <0时, f (x )=0,无解;
当x ≥0时,f (x )=2x -12x ,
由2x -12x =32,得2·22x -3·2x -2=0,
看成关于2x 的一元二次方程,解得2x =2或-12,
∵2x >0,∴x =1.
(2)当t ∈[1,2]时,2t ⎝ ⎛⎭⎪⎫22t -122t +m ⎝ ⎛⎭
⎪⎫2t -12t ≥0, 即m (22t -1)≥-(24t -1),
∵22t -1>0,∴m ≥-(22t +1),
∵t ∈[1,2],∴-(22t +1)∈[-17,-5],
故m 的取值范围是[-5,+∞).。