【原创】高考数学复习第六节 指数与指数函数

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第六节指数与指数函数 1.有理数指数幂 (1)幂的有关概念 ①正分数指数幂:

amn=nam(a>0,m,n∈N*,且n>1). ②负分数指数幂: a-mn=1amn=1nam(a>0,m,n∈N*,且n>1).

③0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义. (2)有理数指数幂的性质 ①aras=ar+s(a>0,r,s∈Q); ②(ar)s=ars(a>0,r,s∈Q); ③(ab)r=arbr(a>0,b>0,r∈Q). 2.指数函数的图象与性质 y=ax a>1 0<a<1

图象 定义域 R 值域 (0,+∞)

性质 过定点(0,1) 当x>0时,y>1;x<0时,0<y<1 当x>0时,0<y<1;x<0时,y>1 在区间(-∞,+∞)上是增函数 在区间(-∞,+∞)上是减函数

[小题体验] 1.计算[(-2)6]12-(-1)0的结果为( ) A.-9 B.7 C.-10 D.9 解析:选B 原式=26×12-1=23-1=7. 2.函数f(x)=3x+1的值域为( ) A.(-1,+∞) B.(1,+∞) C.(0,1) D.[1,+∞) 解析:选B ∵3x>0,∴3x+1>1, 即函数f(x)=3x+1的值域为(1,+∞).

3.若函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)的图象经过点A2,13,则f(-1)=________. 答案:3 4.若指数函数f(x)=(a-2)x为减函数,则实数a的取值范围为________. 解析:∵f(x)=(a-2)x为减函数, ∴0<a-2<1,即2<a<3. 答案:(2,3)

1.在进行指数幂的运算时,一般用分数指数幂的形式表示,并且结果不能同时含有根号和分数指数幂,也不能既有分母又含有负指数. 2.指数函数y=ax(a>0,a≠1)的图象和性质跟a的取值有关,要特别注意区分a>1或0<a<1. [小题纠偏]

1.判断正误(请在括号中打“√”或“×”).

(1)nan=(na)n=a.( ) (2)分数指数幂amn可以理解为mn个a相乘.( )

(3)(-1)24=(-1)12=-1.( ) 答案:(1)× (2)× (3)× 2.若函数y=(a-1)x在(-∞,+∞)上为减函数,则实数a的取值范围是________. 答案:(1,2)

考点一 指数幂的化简与求值基础送分型考点——自主练透 [题组练透]

1.化简与求值: (1)2350+2-2·21412-(0.01)0.5; (2)56a13·b-2·-3a12b-1÷4a23·b-312. 解:(1)原式=1+14×4912-110012 =1+14×23-110 =1+16-110 =1615. (2)原式=-52a16b-3÷(4a23·b-3)12 =-54a16b-3÷(a13b32)=-54a12·b32 =-54·1ab3=-5ab4ab2.

2.若x12+x-12=3,则x32+x-32+2x2+x-2+3的值为________. 解析:由x12+x-12=3,得x+x-1+2=9, 所以x+x-1=7,所以x2+x-2+2=49, 所以x2+x-2=47.

因为x32+x-32=(x12+x-12)3-3(x12+x-12)=27-9=18,所以原式=18+247+3=25. 答案:25 [谨记通法] 指数幂运算的一般原则 (1)有括号的先算括号里的,无括号的先做指数运算. (2)先乘除后加减,负指数幂化成正指数幂的倒数. (3)底数是负数,先确定符号,底数是小数,先化成分数,底数是带分数的,先化成假分数. (4)若是根式,应化为分数指数幂,尽可能用幂的形式表示,运用指数幂的运算性质来解答. 考点二 指数函数的图象及应用重点保分型考点——师生共研 [典例引领] 1.函数y=ax-a-1(a>0,且a≠1)的图象可能是( ) 解析:选D 函数y=ax-1a是由函数y=ax的图象向下平移1a个单位长度得到的,所以A项错误;当a>1时,0<1a<1,平移距离小于1,所以B项错误;当0<a<1时,1a>1,平移距离大于1,所以C项错误.故选D. 2.已知a>0,且a≠1,若函数y=|ax-2|与y=3a的图象有两个交点,则实数a的取值范围是________. 解析:①当0<a<1时,作出函数y=|ax-2|的图象,如图a.若直线y=3a与函数y=|ax

-2|(0<a<1)的图象有两个交点,则由图象可知0<3a<2,所以0<a<23.

②当a>1时,作出函数y=|ax-2|的图象,如图b,若直线y=3a与函数y=|ax-2|(a>1)的图象有两个交点,则由图象可知0<3a<2,此时无解.所以a的取值范围是0,23. 答案:0,23 [由题悟法] 指数函数图象的画法及应用 (1)画指数函数y=ax(a>0,a≠1)的图象,应抓住三个关键点:(1,a),(0,1),-1,1a. (2)与指数函数有关的函数的图象的研究,往往利用相应指数函数的图象,通过平移、对称变换得到其图象. (3)一些指数方程、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. [即时应用]

1.函数f(x)=1-e|x|的图象大致是( )

解析:选A 将函数解析式与图象对比分析,因为函数f(x)=1-e|x|是偶函数,且值域是(-∞,0],只有A满足上述两个性质. 2.已知f(x)=|2x-1|,当a<b<c时,有f(a)>f(c)>f(b),则必有( ) A.a<0,b<0,c<0 B.a<0,b>0,c>0 C.2-a<2c D.1<2a+2c<2 解析:选D 作出函数f(x)=|2x-1|的图象如图所示,因为a<b<c,且有f(a)>f(c)>f(b),所以必有a<0,0<c<1,且|2a-1|>|2c

-1|,所以1-2a>2c-1,则2a+2c<2,且2a+2c>1.故选D. 考点三 指数函数的性质及应用题点多变型考点——多角探明 [锁定考向]

高考常以选择题或填空题的形式考查指数函数的性质及应用,难度偏小,属中低档题. 常见的命题角度有: (1)比较指数式的大小; (2)简单指数方程或不等式的应用; (3)探究指数型函数的性质. [题点全练]

角度一:比较指数式的大小 1.(2018·杭州模拟)已知a=2313,b=2312,c=3512,则a,b,c的大小关系是( ) A.a>b>c B.b>a>c C.a>c>b D.c>a>b

解析:选A ∵23>35,y=x12在(0,+∞)上是增函数,

∴b=2312>c=3512, ∵13<12,y=23x在R上是减函数, ∴a=2313>b=2312, ∴a>b>c.故选A. 角度二:简单指数方程或不等式的应用 2.(2018·湖州模拟)已知函数f(x)=m·9x-3x,若存在非零实数x0,使得f(-x0)=f(x0)成立,则实数m的取值范围是( )

A.12,+∞ B.0,12 C.(0,2) D.[2,+∞) 解析:选B 由题意得到f(-x)=f(x), 所以m·9-x-3-x=m·9x-3x, 整理得到:m=3x3x2+1=13x+13x<12,

又m>0, 所以实数m的取值范围是0<m<12,故选B. 角度三:探究指数型函数的性质 3.已知函数f(x)=b·ax(其中a,b为常数且a>0,a≠1)的图象经过点A(1,6),B(3,24). (1)试确定f(x);

(2)若不等式1ax+1bx-m≥0在x∈(-∞,1]上恒成立,求实数m的取值范围. 解:(1)∵f(x)=b·ax的图象过点A(1,6),B(3,24),

∴ b·a=6, ①b·a3=24, ② ②÷①得a2=4,又a>0且a≠1, ∴a=2,b=3, ∴f(x)=3·2x.

(2)由(1)知1ax+1bx-m≥0 在(-∞,1]上恒成立可转化为m≤12x+13x 在(-∞,1]上恒成立. 令g(x)=12x+13x, 则g(x)在(-∞,1]上单调递减, ∴m≤g(x)min=g(1)=12+13=56,

故所求实数m的取值范围是-∞,56. [通法在握] 应用指数函数性质的常见3大题型及求解策略 题型 求解策略

比较幂值的大小 (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

解简单指数不等式 先利用幂的运算性质化为同底数幂,再利用单调性转化为一般不等式求解 探究指数型函数的性质 与研究一般函数的定义域、单调性(区间)、奇偶性、最值(值域)等性质的方法一致 [提醒] 在研究指数型函数的单调性时,当底数与“1”的大小关系不明确时,要分类讨论. [演练冲关]

1.设a=0.60.6,b=0.61.5,c=1.50.6,则a,b,c的大小关系是( ) A.a<b<c B.a<c<b C.b<a<c D.b<c<a 解析:选C 因为函数y=0.6x在R上单调递减,所以b=0.61.5<a=0.60.6<1.又c=1.50.6

>1,所以b<a<c.

2.(2019·金华模拟)设函数f(x)= 0,x≤0,2x-2-x,x>0,则满足f(x2-2)>f(x)的x的取值范围是________________________________________________________________________. 解析:由题意x>0时,f(x)单调递增,故f(x)>f(0)=0,而x≤0时,f(x)=0, 故若f(x2-2)>f(x),则x2-2>x,且x2-2>0, 解得x>2或x<-2. 答案:(-∞,-2)∪(2,+∞)

3.函数f(x)=12-x2+2x+1的单调减区间为________. 解析:设u=-x2+2x+1,∵y=12u在R上为减函数,∴函数f(x)=12-x2+2x+1的减区间即为函数u=-x2+2x+1的增区间.又u=-x2+2x+1的增区间为(-∞,1],∴f(x)的减区间为(-∞,1]. 答案:(-∞,1]

一抓基础,多练小题做到眼疾手快 1.化简a43-8a13b4b23+23ab+a23÷1-2 3ba×3a的结果是( ) A.a B.b C.ab D.ab2

解析:选A 原式=a13a-8b4b23+2a13b13+a23÷a13-2b13a13×a13