导学案:指数函数及其性质(第2课时)
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2.1.2 指数函数及其性质(二)自主学习1.理解指数函数的单调性与底数a的关系,能运用指数函数的单调性解决一些问题.2.理解指数函数的底数a对函数图象的影响.基础自测1.下列一定是指数函数的是( )A.y=-3x B.y=x x(x>0,且x≠1)C.y=(a-2)x(a>3) D.y=(1-2)x2. 指数函数y=a x与y=b x的图象如图,则( )A.a<0,b<0 B.a<0,b>0C.0<a<1,b>1 D.0<a<1,0<b<13.函数y=πx的值域是( )A.(0,+∞) B.[0,+∞) C.R D.(-∞,0) 4.若指数函数f(x)=(a+1)x是R上的减函数,那么a的取值范围为( ) A.a<2 B.a>2 C.-1<a<0 D.0<a<1对点讲练比较大小问题【例1】比较下列各题中两个值的大小:(1)3π与33.14;(2)0.99-1.01与0.99-1.11;(3)1.40.1与0.90.3.规律方法 比较两指数大小时,若底数相同,则先构造出该底数的指数函数,然后利用单调性比较;若底数不同,则考虑选择中间量,通常选择“1”作为中间量.变式迁移1 比较⎝ ⎛⎭⎪⎫4313,223,⎝ ⎛⎭⎪⎫-233,⎝ ⎛⎭⎪⎫3412的大小.解简单的指数不等式【例2】 如果a 2x +1≤a x -5(a >0,且a ≠1),求x 的取值范围.规律方法 解a f (x )>a g (x )(a >0且a ≠1)此类不等式主要依据指数函数的单调性,它的一般步骤为变式迁移 2 已知(a 2+a +2)x >(a 2+a +2)1-x ,则x 的取值范围是____________.指数函数的最值问题【例3】 (1)函数f (x )=a x (a >0,且a ≠1)在区间[1,2]上的最大值比最小值大a 2,求a 的值; (2)如果函数y =a 2x +2a x -1(a >0且a ≠1)在[-1,1]上有最大值14,试求a 的值.规律方法 指数函数y =a x (a >1)为单调增函数,在闭区间[s ,t ]上存在最大、最小值,当x =s 时,函数有最小值a s ;当x =t 时,函数有最大值a t .指数函数y =a x (0<a <1)为单调减函数,在闭区间[s ,t ]上存在最大、最小值,当x =s 时,函数有最大值a s ;当x =t 时,函数有最小值a t.变式迁移3 (1)函数f (x )=a x (a >0,a ≠1)在区间[1,2]上的最大值与最小值之和为6,求a 的值;(2)0≤x ≤2,求函数y =4x -12-3·2x +5的最大值和最小值.1.指数函数的定义及图象是本节的关键.通过图象可以求函数的值域及单调区间.2.利用指数函数的性质可以比较两个指数幂的大小(1)当两个正数指数幂的底数相同时,直接利用指数函数的单调性比较大小.(2)当两个正数指数幂的底数不同而指数相同时,可利用两个指数函数的图象比较它们的大小.(3)当两个正数指数幂的底数不同而且指数也不相同时,可考虑能否利用“媒介”数来比较它们的大小.3.通过本节的学习,进一步体会分类讨论思想在解题中的应用.课时作业一、选择题1.下图分别是函数①y =a x ;②y =b x ;③y =c x ;④y =d x 的图象,a ,b ,c ,d 分别是四数2,43,310,15中的一个,则相应的a ,b ,c ,d 应是下列哪一组( )A.43,2,15,310B.2,43,310,15C.310,15,2,43D.15,310,43, 2 2.已知a =30.2,b =0.2-3,c =(-3)0.2,则a ,b ,c 的大小关系为( )A .a >b >cB .b >a >cC .c >a >bD .b >c >a3.若(12)2a +1<(12)3-2a ,则实数a 的取值范围是( ) A .(1,+∞) B .(12,+∞) C .(-∞,1) D .(-∞,12) 4.设13<(13)b <(13)a <1,则( ) A .a a <a b <b a B .a a <b a <a b C .a b <a a <b a D .a b <b a <a a5.若函数f (x )=⎩⎨⎧ a x , x >1 4-a 2 x +2, x ≤1是R 上的增函数,则实数a的取值范围为( ) A .(1,+∞) B .(1,8) C .(4,8) D .[4,8)二、填空题6.当x ∈[-1,1]时,函数f (x )=3x -2的值域是____________.7.a =0.80.7,b =0.80.9,c =1.20.8,则a ,b ,c 的大小关系是____________.8.已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,当x >0时,f (x )=1-2-x,则不等式f (x )<-12的解集是__________. 三、解答题9.解不等式a x +5<a 4x -1 (a >0,且a ≠1).10.已知函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -1+12·x 3. (1)求f (x )的定义域; (2)判断f (x )的奇偶性; (3)求证:f (x )>0.2.1.2 指数函数及其性质(二) 答案基础自测1.C 2.C 3.A 4.C对点讲练【例1】 解 (1)构造函数y =3x .∵a =3>1,∴y =3x 在(-∞,+∞)上是增函数.∵π>3.14,∴3π>33.14.(2)构造函数y =0.99x .∵0<a =0.99<1,∴y =0.99x 在(-∞,+∞)上是减函数.∵-1.01>-1.11,∴0.99-1.01<0.99-1.11.(3)分别构造函数y =1.4x 与y =0.9x .∵1.4>1,0<0.9<1,∴y =1.4x 与y =0.9x在(-∞,+∞)上分别为增函数和减函数.∵0.1>0,∴1.40.1>1.40=1.∵0.3>0,∴0.90.3<0.90=1,∴1.40.1>1>0.90.3,∴1.40.1>0.90.3.变式迁移1 解 将⎝ ⎛⎭⎪⎫4313,223,⎝ ⎛⎭⎪⎫-233,⎝ ⎛⎭⎪⎫3412分成如下三类: (1)负数⎝ ⎛⎭⎪⎫-233; (2)大于0小于1的数⎝ ⎛⎭⎪⎫3412; (3)大于1的数⎝ ⎛⎭⎪⎫4313,223. ∵⎝ ⎛⎭⎪⎫4313<413,而413=223,∴⎝ ⎛⎭⎪⎫-233<⎝ ⎛⎭⎪⎫3412<⎝ ⎛⎭⎪⎫4313<223. 【例2】 解 (1)当0<a <1时,由于a 2x +1≤a x -5,∴2x +1≥x -5,解得x ≥-6.(2)当a >1时,由于a 2x +1≤a x -5,∴2x +1≤x -5,解得x ≤-6.综上所述,x 的取值范围是:当0<a <1时,x ≥-6;当a >1时,x ≤-6.变式迁移2 (12,+∞) 解析 a 2+a +2=(a +12)2+74>1. ∴y =(a 2+a +2)x 在R 上是增函数.∴x >1-x ,解得x >12. ∴x 的取值范围是(12,+∞). 【例3】 解 (1)①若a >1,则f (x )在[1,2]上递增,最大值为a 2,最小值为a .∴a 2-a =a 2,即a =32或a =0(舍去). ②若0<a <1,则f (x )在[1,2]上递减,最大值为a ,最小值为a 2.∴a -a 2=a 2,即a =12或a =0(舍去), 综上所述,所求a 的值为12或32. (2)设t =a x ,则原函数可化为y =(t +1)2-2,对称轴为t =-1.①若a >1,∵x ∈[-1,1],∵t=a x在[-1,1]上递增,∴0<1a≤t≤a;∴y=(t+1)2-2当t∈[1a,a]时递增.故当t=a时,y max=a2+2a-1.由a2+2a-1=14,解得a=3或a=-5(舍去,∵a>1).②若0<a<1,t=a x在[-1,1]上递减,t∈[a,1a ],ymax=a-2+2a-1-1=14,解得a=13或a=-15(舍去).综上,可得a=13或3.变式迁移3 解(1)∵f(x)=a x在[1,2]上是单调函数,∴f(x)在1或2时取得最值.∴a+a2=6,解得a=2或a=-3,∵a>0,∴a=2.(2)y=12·22x-3·2x+5=12(22x-6·2x)+5=12(2x-3)2+12.∵x∈[0,2],1≤2x≤4,∴当2x=3时,y最小值=1 2,当2x=1时,y最大值=5 2 .课时作业1.C2.B [c<0,b=53>3,1<a<3,∴b>a>c.]3.B [函数y=(12)x在R上为减函数,∴2a +1>3-2a ,∴a >12.] 4.C [由已知条件得0<a <b <1,∴a b <a a ,a a <b a ,∴a b <a a <b a .]5.D [因为f (x )在R 上是增函数,故结合图象知 ⎩⎪⎨⎪⎧ a >14-a 2>04-a 2+2≤a ,解得4≤a <8.]6.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-53,1 7.c >a >b 解析 y =0.8x 为减函数,∴0.80.7>0.80.9,且0.80.7<1,而1.20.8>1,∴1.20.8>0.80.7>0.80.9.8.(-∞,-1)解析 ∵f (x )是定义在R 上的奇函数,∴f (0)=0.当x <0时,f (x )=-f (-x )=-(1-2x ) =2x -1.当x >0时,由1-2-x <-12得x ∈∅; 当x =0时,f (0)=0<-12不成立; 因此当x <0时,由2x -1<-12得x <-1.综上可知x ∈(-∞,-1).9.解 当a >1时,原不等式可变为x +5<4x -1.解得x >2;当0<a <1时,原不等式可变为x +5>4x -1.解得x <2.故当a >1时,原不等式的解集为(2,+∞); 当0<a <1时,原不等式的解集为(-∞,2).10.(1)解 由2x -1≠0,得x ≠0.∴函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).(2)解 由于函数f (x )的定义域关于原点对称,f (-x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12-x -1+12·(-x )3 =-⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 1-2x +12x 3=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -1+12·x 3 =f (x ),所以f (x )为偶函数.(3)证明 当x >0时,12x -1>0,x 3>0, ∴f (x )>0,又∵f (x )为偶函数,∴x <0时,f (x )>0,综上所述,对于定义域内的任意x 都有f (x )>0.。