幂函数的图像与性质
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幂函数•冥函数的定义:一般地,函数y=xα叫做幂函数,其中x是自变量,α是常数。
幂函数的解析式:y=xα幂函数的图像:•幂函数图像的性质:所有幂函数在(0,+∞)上都有定义.①α>0,图像都过定点(0,0)和(1,1);在区间(0,+∞)上单调递增;②α<0,图像都过定点(1,1);在区间(0,+∞)上单调递减;③当O<a<l时,曲线上凸,当a>l时,曲线下凸.④当a=l时,图象为过点(0,0)和(1,1)的直线.⑤当a=0时,表示过点(1,1)且平行于x轴的直线(除去点(0,1)) 。
幂函数图象的其他性质:(1)图象的对称性:把幂函数的幂指数a(只讨论a是有理数的情况)表示成既约分数的形式(整数看作是分母1的分数),则不论a>0还是a<0,幂函数的图象的对称性用口诀记为:“子奇母偶孤单单;母奇子偶分两边;分子分母均为奇,原点对称莫忘记”,(2)图象的形状:①若a>0,则幂函数的图象为抛物线形,当a>l时,图象在[0,+∞)上是向下凸的(称为凸函数);当O<a<l时,图象在[o,+∞)上是向上凸的(称为凹函数).②若a<0,则幂函数y=x“的图象是双曲线形,图象与x轴、y轴无限接近,在(0,+∞)上图象都是向下凸的。
幂函数的单调性和奇偶性:对于幂函数(a∈R).(1)单调性当a>0时,函数在第一象限内是增函数;当a<0时,函数在第一象限内是减函数.(2)奇偶性①当a为整数时,若a为偶数,则是偶函数;若a为奇数,则是奇函数。
②当n为分数,即(p,q互素,p,q∈Z)时,若分母q为奇数,则分子p为奇数时,为奇函数;分子p为偶数时,为偶函数,若分母q为偶数,则为非奇非偶函数.。
幂函数图像及其性质幂函数是一种常见的数学函数形式,它的数学表达式为f(x)=ax^b,其中a和b是实数,且a不等于零。
幂函数的图像展示了函数的特性和行为,这对我们进一步了解和应用幂函数有着重要意义。
一、幂函数的图像及其特征通过观察幂函数的图像,我们可以得到以下几个基本特征:1. 幂函数的图像总是通过点(0,0)。
当x等于零时,幂函数的结果总是零。
2. 当b为正数时,幂函数的图像从左上方向右下方斜率逐渐减小,渐近于x轴。
这是因为幂函数中的x不断增大时,幂函数的值以一个较小的速度增加。
3. 当b为负数时,幂函数的图像从右上方斜率逐渐减小,渐近于x 轴。
这是因为幂函数中的x不断减小时,幂函数的值以一个较小的速度增加。
4. 当b为偶数时,幂函数的图像在第一象限和第三象限均为正,且有一个最小值点或者最大值点。
这是由于幂函数的平方等于0或者正数。
5. 当b为奇数时,幂函数的图像在第一象限和第三象限均为正,且没有最小值点或者最大值点。
这是由于幂函数的绝对值在整个定义域内都为正。
二、幂函数图像的变化规律1. 当a大于0时,幂函数的图像在整个定义域内为正。
随着b的增大,幂函数的图像变得平缓,斜率逐渐减小;随着b的减小,幂函数的图像变得陡峭,斜率逐渐增大。
2. 当a小于0时,幂函数的图像在整个定义域内交替在x轴上方和下方。
随着b的增大或减小,幂函数的图像也会随之变化。
3. 当a等于1时,幂函数的图像变成了恒等函数的图像y=x。
即幂函数退化为y=x的特例。
三、幂函数的性质1. 定义域和值域:幂函数的定义域是实数集R,值域取决于a和b 的取值范围。
2. 奇偶性:当b为偶数时,幂函数是偶函数,关于y轴对称;当b 为奇数时,幂函数是奇函数,关于原点对称。
3. 单调性:当b大于0时,幂函数在整个定义域内是单调递增的;当b小于0时,幂函数在整个定义域内是单调递减的。
4. 渐近线和交叉点:当b大于0时,幂函数的图像会渐近于x轴;当b小于0时,幂函数的图像会与x轴交叉于一个点,并渐近于x 轴。
幂函数图像及性质总结幂函数图像及性质总结:对任意实数,有|其中,是一个整系数多项式;分别表示 x 的函数,它们是奇函数。
那么,这些系数和就称作二次函数的解析式。
因此,上述公式也可写成如下形式:,故得到常见的二次函数解析式(这里假设两边取常量)。
对于任何的正整数 n,二次函数都有一种特殊的、唯一确定的表达式,称为该正整数的函数表达式。
在大部分情况下,所谓的“初等函数”即指这类特殊的函数。
当然,并非所有的函数都具备这样的性质。
其中,表示第 k 个正整数的 n 次方,表示与它相乘后的积。
由幂的定义知道:令,则:可得出,它又可以看作是积的三角函数,且:根据定义,当时,有当时,同理。
又因为幂函数的底数只能是整数或正整数,故实际上,只要是整数,我们都能找到某个幂函数的一种对应关系,使之转化为的一种表达式。
从而也证明了积与有一种特殊的联系。
令,则函数变为,积变为,我们将积的对应系数称作被乘积的幂函数。
对于正整数 m,存在 k 个自然数,使得:此外,若能够给出幂函数解析式中的整数部分,就可以把整数表达式中的一般式移项,最终得到幂函数解析式。
换句话说,如果已知整数的幂函数解析式,我们通过计算就可以求出整数的值。
这样做会比较繁琐,但事实上,利用这种思想还是很容易得出整数解的。
另外,运用幂函数也可以计算与实数的乘积。
一个重要的原因是它很简单。
不妨以下面的三角函数为例,说明幂函数解析式与指数函数解析式之间的联系。
因为,,所以它也必须满足;令,得到。
进而得到;再者,,所以。
即它是。
由前面的几点,我们可以归纳出指数函数与幂函数的对应规律。
幂函数有许多性质:在许多场合都会遇到某个函数,但求出它的对应系数却十分困难,需借助一些常见的解析式来判断;还有,很多复杂函数的解析式也往往含有它的对应系数;更甚至,当你尝试去求某个指数函数的对应系数时,发现竟无法列举出可靠的对应系数。
幂函数与指数函数的互逆定理则为这些问题提供了完美的答案:已知:对任意实数,,且对于任意的实数,均有。
幂函数图像及性质总结幂函数是高中数学中的一个重要概念,它是指形式为f(x)=ax^k的函数,其中a 为非零实数,k为实数。
幂函数在数学中具有广泛的应用,在图像的研究中,掌握幂函数的图像及其性质是非常重要的。
首先,我们来看幂函数的图像特点。
当k为正数时,幂函数的图像呈现出“增长”或“递减”的趋势。
当k>1时,曲线会明显上升,形成类似于指数函数的图像特征。
而当0<k<1时,曲线则会下降,但下降的速率逐渐减慢。
特别地,当k=1时,幂函数成为一次函数,即f(x)=ax,其图像为一条直线。
此外,当k为负数时,幂函数的图像则出现在第二、第四象限,并且具有对称轴。
接下来,我们来讨论幂函数的性质。
首先,我们来看函数的定义域和值域。
由于幂函数的底数a不能为零,函数的定义域为除以0的集合,即R-{0}。
而幂函数的值域则依赖于指数k的正负情况。
当k为正数时,函数的值域为正实数集(0,+∞)。
当k为负数时,函数的值域为(0, +∞)的实数集。
由于底数a的正负情况也会影响函数的关系,故在具体分析时需要考虑a的取值范围。
其次,我们来讨论幂函数的奇偶性。
当指数k为偶数时,幂函数f(x)=ax^k是一个偶函数,即满足f(x)=f(-x)。
这是因为对于任意x∈R,有(-x)^k=x^k,从而f(x)=ax^k=f(-x)。
相应地,当指数k为奇数时,幂函数f(x)=ax^k是一个奇函数,即满足f(x)=-f(-x)。
这是因为对于任意x∈R,有(-x)^k=-x^k,从而f(x)=ax^k=-ax^k=-f(-x)。
进一步地,我们来讨论幂函数的增减性和极值点。
当指数k为正数时,幂函数在定义域上是递增的。
当a>1时,函数的增长速度更快;当0<a<1时,函数的增长速度更慢。
而当指数k为负数时,幂函数在定义域上是递减的。
在图像上,幂函数具有一个最小值或最大值,该点称为极值点。
当k为偶数时,函数的极值点出现在定义域的最小值点,当k为奇数时,函数的极值点出现在定义域的最大值点。
【知识结构】1.有理数指数幂 (1)幂的有关概念①正数的正分数指数幂:0,,1)m na a m n N n *=>∈>、且; ②正数的负分数指数幂: 10,,1)m n m naa m n N n a-*==>∈>、且③0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.注: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运算。
(2)有理数指数幂的性质①a r a s =a r+s (a>0,r 、s ∈Q);②(a r )s =a rs (a>0,r 、s ∈Q); ③(ab)r =a r b s (a>0,b>0,r ∈Q);.例2 (1)计算:25.02121325.0320625.0])32.0()02.0()008.0()945()833[(÷⨯÷+---;(2)化简:5332332323323134)2(248aa a a ab aaab b ba a ⋅⋅⨯-÷++--变式:(2007执信A )化简下列各式(其中各字母均为正数):(1);)(65312121132b a ba b a ⋅⋅⋅⋅--(2).)4()3(6521332121231----⋅÷-⋅⋅b a b a b a(3)100.256371.5()86-⨯-+-(三)幂函数 1、幂函数的定义形如y=x α(a ∈R )的函数称为幂函数,其中x 是自变量,α为常数 注:幂函数与指数函数有本质区别在于自变量的位置不同,幂函数的自变量在底数位置,而指数函数的自变量在指数位置。
例1.下列函数中不是幂函数的是( )A .y x =B .3y x =C .2y x =D .1y x -=例2.已知函数()()2531m f x m m x --=--,当 m 为何值时,()f x : (1)是幂函数;(2)是幂函数,且是()0,+∞上的增函数; (3)是正比例函数;(4)是反比例函数;(5)是二次函数;变式 已知幂函数2223(1)m m y m m x --=--,当(0)x ∈+,∞时为减函数,则幂函数y =_______.2.幂函数的图像幂函数y =x α的图象由于α的值不同而不同.α的正负:α>0时,图象过原点和(1,1),在第一象限的图象上升;α<0时,图象不过原点,在第一象限的图象下降,反之也成立;3、幂函数的性质y=xy=x 2 y=x 312y x = y=x -1定义域 R RR [0,+∞) {}|0x x R x ∈≠且值域 R [0,+∞)R[0,+∞) {}|0y y R y ∈≠且奇偶性 奇 偶 奇 非奇非偶 奇单调性增x ∈[0,+∞)时,增;x ∈(,0]-∞时,减增 增x ∈(0,+∞)时,减;x ∈(-∞,0)时,减定点(1,1)例3.比较大小:(1)11221.5,1.7 (2)33( 1.2),( 1.25)--(3)1125.25,5.26,5.26---(4)30.530.5,3,log 0.54.幂函数的性质及其应用 幂函数y =x α有下列性质:(1) 单调性:当α>0时,函数在(0,+∞)上单调递增;当α<0时,函数在(0,+∞)上单调递减.(2)奇偶性:幂函数中既有奇函数,又有偶函数,也有非奇非偶函数,可以用函数奇偶性的定义进行判断.例4.已知幂函数223m m y x --=(m Z ∈)的图象与x 轴、y 轴都无交点,且关于原点对称,求m 的值.例5.已知幂函数2()m y x m -=∈N 的图象与x y ,轴都无交点,且关于y 轴对称,求m 的值,并画出它的图象.变式:已知幂函数f(x)=x 322--m m (m ∈Z )为偶函数,且在区间(0,+∞)上是单调减函数.(1)求函数f(x);(2)讨论F (x )=a)()(x xf bx f -的奇偶性.5.规律方法(1).幂函数y =x α(α=0,1)的图象(2).幂函数(,,,a q qy x a p q N p p*==∈为最简分式)的图象6.性质:(1)幂函数的图象都过点 ;任何幂函数都不过 象限; (2)当0a >时,幂函数在[0,)+∞上 ;当0a <时,幂函数在(0,)+∞上 ;(3)当2,2a =-时,幂函数是 ;当11,1,3,3a =-时,幂函数是 .例6右图为幂函数y x α=在第一象限的图像,则,,,a b c d 的大小关系是 ( )()A a b c d >>> ()B b a d c >>> ()C a b d c >>>()D a d c b >>>例7 若点在幂函数的图象上,点在幂函数的图象上,定义,试求函数的最大值以及单调区间。
例8 若函数在区间上是递减函数,求实数的取值范围。
xO y a y x =b y x =c y x =【巩固练习】1.在函数22031,3,,y y x y x x y x x===-=中,幂函数的个数为 ( ) A .0 B .1 C .2 D .32、幂函数的图象都经过点( )A .(1,1)B .(0,1)C .(0,0)D .(1,0) 3、幂函数25-=x y 的定义域为( )A .(0,+) B .[0,+) C .R D .(-,0)U (0,+)4.若幂函数()a f x x =在()0,+∞上是增函数,则 ( ) A .a >0B .a <0C .a =0D .不能确定5.若幂函数()1m f x x -=在(0,+∞)上是减函数,则 ( ) A .m >1 B .m <1C .m =lD .不能确定6.若函数f (x )=x 3(x ∈R),则函数y =f (-x )在其定义域上是( )A .单调递减的偶函数B .单调递减的奇函数C .单调递增的偶函数D .单调递增的奇函数 7.已知幂函数f (x )=x α的部分对应值如下表:x 112则不等式f (|x |)≤2的解集是( ) A .{x |-4≤x ≤4}B .{x |0≤x ≤4}C .{x |-2≤x ≤2}D .{x |0<x ≤2} 8.如果幂函数y =(m 2-3m +3)的图象不过原点,则m 的取值是( )A .-1≤m ≤2B .m =1或m =2C .m =2D .m =19、当x ∈(1,+∞)时,函数)y =a x 的图象恒在直线y =x 的下方,则a 的取值范围是 A 、a <1 B 、0<a <1 C 、a >0 D 、a <0二、填空题: 11、若21)1(-+a <21)23(--a ,则a 的取值范围是____;12.函数23-=xy 的定义域为___________.(A ) (B ) (C ) (D ) (E ) (F ) 13.幂函数y =f (x )的图象经过点⎝⎛⎭⎪⎫-2,-18,则满足f (x )=27的 x 的值是________. 14.已知a =5-12,函数f (x )=a x ,若实数m ,n 满足f (m )>f (n ),则m , n 的大小关系为________.幂函数的性质与图像测试一、填空题1.若幂函数()y f x =的图像过点222⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭,则函数()y f x =的解析式为__________.2.已知函数()()22144mm f x m m x --=--是幂函数,则实数m 的值为__________.3.幂函数223nn y x --=()n N ∈的图像与两坐标无交点且关于y 轴对称,则n 的值等于_________.4.设1112,1,,,,1,2,3232a ⎧⎫∈---⎨⎬⎩⎭,已知幂函数()f x x α=是偶函数,且在区间()0,+∞上是减函数,则满足要求的α值的个数是__________.5.已知函数()1a xf x x a -=--的图像的对称中心是()3,1-,则函数()f x 的单调递减区间是_________.6.已知幂函数()y x R αα=∈的图像当01x <<时,在直线y x =的上方;当1x >时在直线y x =的下方,则α的取值范围是__________.7.函数y =12y x =的图像向__________平移________个单位. 8.已知()()1133132x x --+<-,则实数x 的取值范围是_________.二、选择题9.如图,M 、N 、P 、Q 分别为幂函数图像上的点,且他们的纵坐标相同,若四个幂函数为①3y x -=;②2y x -=;③23y x -=;④13y x -=,则M 、N 、P 、Q 与四个函数序号的对应顺序只可能是( ).(A )①②③④ (B)②③④① (C)②①③④ (D)③②①④10.下列函数中,是奇函数且在()0,+∞上是增函数的是( ). (A)53y x -= (B) 53y x = (C)54y x =(D)43y x =11.当()1,x ∈+∞时,下列函数的图像全在直线y x =下方且为偶函数的是( ). (A)12y x =(B) 4y x -= (C)4y x =(D)1y x -=12.设()y f x =和()y g x =是两个不同的幂函数,集合()(){}|M x f x g x ==,则集合M 中元素的个数是( )(A)1或2或0 (B) 1或2或3 (C)1或2或3或4 (D)0或1或2或3 三、解答题13.研究函数23y x的定义域、值域、奇偶性和单调性,并画出其大致图像.如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。