2020高考数学(理)一轮复习配套文档:第2章 第5节 指数与指数函数
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第5讲指数与指数函数[考纲解读]1。
理解有理指数幂的含义,掌握指数幂的运算,并能通过具体实例了解实数指数幂的意义.2。
理解指数函数的概念,理解指数函数的单调性并掌握指数函数的图象及其通过的特殊点.(重点、难点)3。
通过具体实例,了解指数函数模型的实际背景,并体会指数函数是一类重要的函数模型.[考向预测] 从近三年高考情况来看,本讲是高考中的命题热点.预测2020年高考主要与函数的图象、最值、比较大小、指数函数图象过定点为命题方向;也有可能与其他知识相结合进行考查.1.根式2.有理数指数幂(1)幂的有关概念①正数的正分数指数幂:a错误!=错误!(a>0,m,n∈N*且n〉1).②正数的负分数指数幂:a-错误!=错误!=错误!(a〉0,m,n∈N*且n〉1).③0的正分数指数幂等于错误!0;0的负分数指数幂错误!没有意义.(2)有理数指数幂的性质①a r a s=错误!a r+s(a>0,r,s∈Q);②(a r)s=错误!a rs(a>0,r,s∈Q);③(ab)r=错误!a r b r(a〉0,b〉0,r∈Q).3.指数函数的图象与性质y=a x(a〉0且a≠1)a>10〈a〈1图象1.概念辨析(1)错误!与(错误!)n都等于a(n∈N*).()(2)[(-2)6] 错误!=(-2)6×错误!=(-2)3=-8.()(3)函数y=3·2x与y=2x+1都不是指数函数.( )(4)若a m〈a n(a〉0,且a≠1),则m〈n.( )答案(1)×(2)×(3)√(4)×2.小题热身(1)函数y=a x-a(a〉0,且a≠1)的图象可能是( )答案C解析函数y=a x-a的图象过点(1,0),排除A,B,D。
(2)化简错误!的结果是________.答案-错误!解析由题意得x〈0,所以错误!=错误!=错误!=错误!=-错误!。
2020年高考数学一轮复习《指数与指数函数》考纲解读1. 了解指数函数模型的实际背景.2. 理解有理数指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握幂的运算及性质.3. 理解指数函数的概念和单调性,掌握指数函数图象通过的特殊点.4. 认识到指数函数是一类重要的函数模型. 命题趋势探究指数函数是中学数学中基本初等函数之一,这部分内容在高考中处于重要的地位.高考中往往以基础知识为主,主要考查指数函数的性质及应用,一般以选择题和填空题的形式出现,例如数值的计算、函数值的求法、数值大小的比较等,但有时也与函数的基本性质、二次函数、方程、不等式、导数等内容结合起来编制综合题.近几年高考中有加强考查的趋势. 知识点精讲一、指数的运算性质 当a >0,b >0时,有 (1)a m a n=am +n(m ,n ∈R);(2)mm n n a a a -=( m ,n ∈R)(3)(a m )n =a mn (m ,n ∈R);(4)(ab )m=a m b m (m ∈R);(5)pp a a-=1(p ∈Q)(6)mn a m ,n ∈N +)二、指数函数(1)一般地,形如y =a x (a >0且a ≠1)的函数叫做指数函数; (2)指数函数yx题型归纳及思路提示题型23 指数运算及指数方程、指数不等式 思路提示利用指数的运算性质解题.对于形如()f x a b =,()f x a b >,()f x a b <的形式常用“化同底”转化,再利用指数函数单调性解决;或用“取对数”的方法求解.形如a 2x +B a x +C =0或a 2x +Ba x +C ≥0(≤0)的形式,可借助换元法转化二次方程或二次不等式求解. 一、指数运算例2.48化简并求值.(1)若a =2,b =4的值;(2)若x x-+=11223,x x x x --+-+-33222232的值;(3)设nna --=11201420142(n ∈N +),求)n a 的值.分析:利用指数运算性质解题.-=--1==.当a =2,b =4,原式===12. (2)先对所给条件作等价变形:()x x x x --+=+-=-=11122222327, ()()x xx x x x ---+=++-=⨯=33111222213618,x 2+x -2=(x +x -1)2-2=72-2=47. 故x x x x --+--==+--3322223183124723. (3)因为nna --=11201420142,所以()nna -++=11222014201412,nnnnna ---+-=-=111112014201420142014201422.所以)n a -=12014. 变式1 设2a =5b =m ,且a b+=112,则m =( ).A.B. 10C. 20D. 100解析 解法一: 2111111,55,22m m m m m m m m ba b a b b a a ==∙=⇒==⇒=+10),0(10522=>=⇒⨯=m m m 。
第五讲指数及指数函数一.根式1.根式的概念根式的概念符号表示备注如果a=x n,那么x叫做a的n次实数方根n>1且n∈N*当n为奇数时,正数的n次实数方根是一个正数,负数的n次实数方根是一个负数na0的n次实数方根是0当n为偶数时,正数的n次实数方根有两个,它们互为相反数±na负数没有偶次方根2.两个重要公式①na n=⎩⎨⎧a(n为奇数),|a|=⎩⎪⎨⎪⎧a(a≥0),-a(a<0)(n为偶数);②(na)n=a(注意a必须使na有意义).二.有理指数幂(1)分数指数幂的表示①正数的正分数指数幂是mna=na m(a>0,m,n∈N*,n>1);②正数的负分数指数幂是mna=1mna=1na m(a>0,m,n∈N*,n>1);③0的正分数指数幂是0,0的负分数指数幂无意义.(2)有理指数幂的运算性质①a s a t=a s+t(a>0,t,s∈Q);②(a s)t=a st(a>0,t,s∈Q);③(ab)t=a t b t(a>0,b>0,t∈Q).【套路秘籍】---千里之行始于足下三.指数函数的图象与性质 (1)指数函数的定义一般地,函数y =a x(a >0,a ≠1)叫做指数函数,函数的定义域是R . (2)指数函数的图象与性质y =a x 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;当x <0时,0<y <1当x >0时,0<y <1;当x <0时,y >1 在(-∞,+∞)上是增函数在(-∞,+∞)上是减函数考向一 指数的运算【例1】计算化简(1)(12)−1+823+(2019)0= .(2)(278)13−(30.5)2+(0.008)−23×425=______.(3)已知x 12+x −12=3,求下列各式的值: ①x +x−1;②x 2+x−2;③x 32−x−32x 12−x −12.【修炼套路】---为君聊赋《今日诗》,努力请从今日始【举一反三】 1.0.027−13−(−16)−2+2560.75+(125729)−13+(59)−1−729−16=__________.2.化简:(√3+√2)2015×(√3−√2)2016=_________________________________. 3.(0.25)12−[−2×(37)0]2×[(-2)3]43+(√2-1)-1-212=________.4.已知x +x -1=3,则3322xx的值为 .5.已知a ,b 是方程x 2-6x +4=0的两根,且a >b >0,则a -ba +b= . 6.设2x=8y +1,9y =3x -9,则x +y 的值为 .7.已知a -1a=3(a >0),则a 2+a +a -2+a -1的值为 .考向二 指数函数的判断【例2】函数f(x)=(a 2-3a +3)a x 是指数函数,则有( ) A .a =1或a =2 B .a =1 C .a =2 D .a>0且a ≠1【举一反三】1.函数y =(a 2–3a +3)⋅a x 是指数函数,则a 的值为 A .1或2 B .1 C .2 D .a >0且a ≠1的所有实数 2.函数f (x )=(2a –3)a x 是指数函数,则f (1)= A .8 B .32 C .4 D .23.函数f (x )=(m 2−m −1)a x 是指数函数,则实数m =( )【套路总结】指数函数xy a =形如,指数函数的需要同时满足①01a a >≠且②系数为1③次数为1【套路总结】指数幂运算的四个原则:(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(化简过程中一定要注意等价性,特别注意开偶次方根时函数的定义域)A .2B .1C .3D .2或−1考向三 指数函数的单调性【例3】函数f (x )=51−|2x+4|的单调递增区间为( ) A .[−2,+∞) B .[−32,+∞)C .(−∞,−32]D .(−∞,−2]【举一反三】 1.函数f (x )=e −x 2+4x−9的单调递增区间是( )A .(−2,+∞)B .(2,+∞)C .(−∞,−2)D .(−∞,2)2.函数f (x )=4x-2x +1的单调增区间是________.3.若函数f (x )=a|2x -4|(a >0,a ≠1)满足f (1)=19,则f (x )的单调递减区间是________.考向四 指数函数的定义域和值域【例4】(1)函数y =√4−2x 的定义域为_______.(2)设函数f (x )=√4−4x ,则函数f (x4)的定义域为 。
2020年高考理科数学一轮总复习:指数与指数函数第5讲 指数与指数函数1.根式 (1)根式的概念①若x n =a ,则x 叫做a 的n 次方根,其中n >1且n ∈N *.这里n 叫做根指数,a 叫做被开方数.②a 的n 次方根的表示:x n=a ⇒⎩⎨⎧x =n a ,当n 为奇数且n ∈N *,n >1时,x n 为偶数且n ∈N *时.(2)根式的性质①(na )n =a (n ∈N *,n >1). ②n a n =⎩⎪⎨⎪⎧a ,n 为奇数,|a |=⎩⎪⎨⎪⎧a ,a ≥0,-a ,a <0,n 为偶数. 2.有理数指数幂 (1)幂的有关概念①正分数指数幂:a m na >0,m ,n ∈N *,且n >1); ②负分数指数幂:a-m n =1a m n =1(a >0,m ,n ∈N *,且n >1); ③0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂无意义. (2)有理数指数幂的运算性质 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 r (a >0,b >0,r ∈Q ). 3.指数函数的图象与性质R导师提醒1.指数函数图象和性质的1个注意点指数函数y=a x(a>0,且a≠1)的图象和性质与a的取值有关,应分a>1与0<a<1来研究.2.掌握指数函数图象与底数大小的关系如图是指数函数(1)y=a x,(2)y=b x,(3)y=c x,(4)y=d x的图象,底数a,b,c,d与1之间的大小关系为c>d>1>a>b.规律:在y轴右(左)侧图象越高(低),其底数越大.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)na n=(na)n=a.()(2)(-1)24=(-1)12=-1.()(3)函数y=a-x是R上的增函数.()(4)函数y=a x2+1(a>1)的值域是(0,+∞).()(5)函数y=2x-1是指数函数.()(6)若a m<a n(a>0,且a≠1),则m<n.()答案:(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×化简416x8y4(x<0,y<0)得()A.2x2y B.2xyC .4x 2yD .-2x 2y解析:选D.因为x <0,y <0,所以416x 8y 4=(16x 8·y 4)14=(16)14·(x 8)14·(y 4)14=2x 2|y |=-2x 2y .(教材思考改编)函数y =2x 与y =2-x 的图象关系是( ) A .关于x 轴对称 B .关于y 轴对称 C .关于原点对称D .关于直线y =x 对称解析:选B.作出y =2x与y =2-x=⎝⎛⎭⎫12x的图象(图略),观察可知其关于y 轴对称. 已知函数f (x )=a x -2+2(a >0且a ≠1)的图象恒过定点A ,则A 的坐标为( ) A .(0,1) B .(2,3) C .(3,2)D .(2,2)解析:选B.令x -2=0,则x =2,f (2)=3,即A 的坐标为(2,3). 函数f (x )=2|x -1|的大致图象是( )解析:选B.当x ≥1时,f (x )=2x -1;当x <1时,f (x )=21-x .若指数函数y =(a 2-1)x 在(-∞,+∞)上为减函数,则实数a 的取值范围是________. 解析:由题意知0<a 2-1<1, 即1<a 2<2,得-2<a <-1或1<a < 2. 答案:(-2,-1)∪(1,2)指数幂的化简与求值(自主练透) 1.化简⎝⎛⎭⎫14-12·(4ab -1)3(0.1)-1·(a 3·b -3)12(a >0,b >0)=________.解析:原式=2×23·a 32·b-3210·a 32·b-32=21+3×10-1=85. 答案:852.计算:⎝⎛⎭⎫-278-23+0.002-12-10(5-2)-1+π0=________.解析:原式=⎝⎛⎭⎫-32-2+50012-10(5+2)(5-2)(5+2)+1=49+105-105-20+1=-1679. 答案:-16793.化简:a 43-8a 13b4b 23+23ab +a 23÷⎝ ⎛⎭⎪⎫a -23-23b a ×a ·3a 25a ·3a=________(a >0). 解析:原式=a 13[(a13)3-(2b 13)3](a 13)2+a 13·(2b 13)+(2b 13)2÷a 13-2b 13a×(a ·a 23)12(a 12·a 13)15=a 13(a 13-2b 13)×a a 13-2b 13×a 56a 16=a 2.答案:a 24.若x 12+x -12=3,则x 32+x -32+2x 2+x -2+3的值为________.解析:由x 12+x -12=3,得x +x -1+2=9,所以x +x -1=7,所以x 2+x -2+2=49,所以x 2+x -2=47.因为x 32+x -23=(x 12+x -12)3-3(x 12+x -12)=27-9=18,所以原式=18+247+3=25.答案:255.化简a ·-1a+(5a )5+6a 6的值为________. 解析:由题意可知a <0,故原式=--(-a )2a+a +(-a )=--a.答案:--a指数幂运算的一般原则(1)有括号的先算括号里的,无括号的先算指数运算. (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.[提醒]运算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,形式力求统一.指数函数的图象及应用(典例迁移)(1)函数f(x)=a x-b的图象如图所示,其中a,b为常数,则下列结论正确的是()A.a>1,b<0B.a>1,b>0C.0<a<1,b>0D.0<a<1,b<0(2)若曲线|y|=2x+1与直线y=b没有公共点,则b的取值范围是________.【解析】(1)由f(x)=a x-b的图象可以观察出函数f(x)=a x-b在定义域上单调递减,所以0<a<1.函数f(x)=a x-b的图象是在f(x)=a x的基础上向左平移得到的,所以b<0.(2)作出曲线|y|=2x+1(如图),要使该曲线与直线y=b没有公共点,只需-1≤b≤1.【答案】(1)D(2)[-1,1][迁移探究1](变条件)将本例(2)中的条件改为:若曲线y=|2x-1|与直线y=b有两个公共点,求b的取值范围.解:曲线y=|2x-1|与直线y=b如图所示.由图象可得,b的取值范围是(0,1).[迁移探究2](变条件)将本例(2)改为:函数y=|2x-1|在(-∞,k]上单调递减,求k的取值范围.解:因为函数y=|2x-1|的单调递减区间为(-∞,0],所以k≤0,即k的取值范围为(-∞,0].应用指数函数图象的4个技巧(1)画指数函数y =a x (a >0,且a ≠1)的图象,应抓住三个关键点:(1,a ),(0,1),⎝⎛⎭⎫-1,1a . (2)已知函数解析式判断其图象一般是取特殊点,判断所给的图象是否过这些点,若不满足则排除.(3)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.(4)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.1.如图,函数y =x +a ,y =a x (a >0,a ≠1)的图象可能是( )解析:选B.y =x +a ,过定点(0,a ),y =a x (a >0,a ≠1)过定点(0,1), 当a >1时,y =x +a ,y =a x 均为增函数,当0<a <1时,y =x +a 为增函数,y =a x 为减函数, 于是观察只有B 符合, 故选B.2.函数y =a x -b (a >0,且a ≠1)的图象经过第二、三、四象限,则a b 的取值范围是________. 解析:因为函数y =a x -b 的图象经过第二、三、四象限,所以函数y =a x -b 单调递减且其图象与y 轴的交点在y 轴的负半轴上.令x =0,则y =a 0-b =1-b ,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧0<a <1,1-b <0,解得⎩⎪⎨⎪⎧0<a <1,b >1,故a b ∈(0,1).答案:(0,1)3.若关于x 的方程|a x -1|=2a (a >0,且a ≠1)有两个不等实根,则a 的取值范围是________.解析:方程|a x -1|=2a (a >0,且a ≠1)有两个不等实根转化为函数y =|a x -1|与y =2a 有两个交点.(1)当0<a <1时,如图①,所以0<2a <1,即 0<a <12;(2)当a >1时,如图②,而y =2a >1不符合要求.所以0<a <12.答案:⎝⎛⎭⎫0,12指数函数的性质及应用(多维探究) 角度一 指数函数单调性的应用(1)已知a =⎝⎛⎭⎫1223,b =2-43,c =⎝⎛⎭⎫1213,则下列关系式中正确的是( ) A .c <a <b B .b <a <c C .a <c <bD .a <b <c(2)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧⎝⎛⎭⎫12x -7,x <0,x ,x ≥0,若f (a )<1,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,-3)B .(1,+∞)C .(-3,1)D .(-∞,-3)∪(1,+∞)【解析】 (1)把b 化简为b =⎝⎛⎭⎫1243,而函数y =⎝⎛⎭⎫12x在R 上为减函数,43>23>13,所以⎝⎛⎭⎫1243<⎝⎛⎭⎫1223<⎝⎛⎭⎫1213,即b <a <c .(2)当a <0时,不等式f (a )<1可化为⎝⎛⎭⎫12a -7<1,即⎝⎛⎭⎫12a <8,即⎝⎛⎭⎫12a <⎝⎛⎭⎫12-3, 因为0<12<1,所以a >-3,此时-3<a <0;当a ≥0时,不等式f (a )<1可化为a <1,即0≤a <1.故a 的取值范围是(-3,1),故选C. 【答案】 (1)B (2)C角度二 指数型复合函数的单调性(1)函数f (x )=⎝⎛⎭⎫12-x 2+2x +1的单调减区间为________. (2)已知函数f (x )=2|2x-m |(m 为常数),若f (x )在区间[2,+∞)上是增函数,则m 的取值范围是________.【解析】 (1)设u =-x 2+2x +1,因为y =⎝⎛⎭⎫12u在R 上为减函数,所以函数f (x )=⎝⎛⎭⎫12-x 2+2x +1的减区间即为函数u =-x 2+2x +1的增区间. 又u =-x 2+2x +1的增区间为(-∞,1], 所以f (x )的减区间为(-∞,1].(2)令t =|2x -m |,则t =|2x -m |在区间⎣⎡⎭⎫m 2,+∞上单调递增,在区间⎝⎛⎦⎤-∞,m2上单调递减.而y =2t 为R 上的增函数,所以要使函数f (x )=2|2x -m |在[2,+∞)上单调递增,则有m2≤2,即m ≤4,所以m 的取值范围是(-∞,4].【答案】 (1)(-∞,1] (2)(-∞,4] 角度三 指数函数性质的综合问题 已知函数f (x )=a x -1a x +1(a >0且a ≠1).(1)求f (x )的定义域和值域; (2)讨论f (x )的奇偶性; (3)讨论f (x )的单调性.【解】 (1)f (x )的定义域是R ,令y =a x -1a x +1,得a x=-y +1y -1,因为a x -1a x +1≠1在定义域内恒成立,所以y ≠1.因为a x >0,所以-y +1y -1>0,解得-1<y <1,所以f (x )的值域为(-1,1).(2)因为f (-x )=a -x -1a -x +1=1-a x1+a x =-f (x ),所以f (x )是奇函数.(3)f (x )=(a x +1)-2a x +1=1-2a x +1.设x 1,x 2是R 上任意两个实数,且x 1<x 2, 则f (x 1)-f (x 2)=2a x2+1-2a x 1+1=2(a x 1-a x 2)(a x 1+1)(a x 2+1). 因为x 1<x 2,所以当a >1时,a x 2>a x 1>0, 从而a x 1+1>0,a x 2+1>0,a x 1-a x 2<0,所以f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),f (x )为R 上的增函数; 当0<a <1时,a x 1>a x 2>0,从而a x 1+1>0,a x 2+1>0,a x 1-a x 2>0,所以f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2),f (x )为R 上的减函数.(1)利用指数函数的函数性质比较大小或解不等式,最重要的是“同底”原则. (2)求解与指数函数有关的复合函数问题,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.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 <cD .b <c <a解析:选C.因为指数函数y =0.6x 在(-∞,+∞)上为减函数, 所以0.60.6>0.61.5,即a >b ,又0<0.60.6<1,1.50.6>1,所以a <c ,故选C. 2.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; (3)若f (x )的值域是(0,+∞),求a 的值. 解:(1)当a =-1时,f (x )=⎝⎛⎭⎫13-x 2-4x +3, 令g (x )=-x 2-4x +3,由于g (x )在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,+∞)上单调递减,而指数函数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 )的单调递增区间是(-2,+∞), 单调递减区间是(-∞,-2). (2)令g (x )=ax 2-4x +3,f (x )=⎝⎛⎭⎫13g (x ),由于f (x )有最大值3, 所以g (x )应有最小值-1,因此必有⎩⎪⎨⎪⎧a >0,3a -4a =-1,解得a =1,即当f (x )有最大值3时,a 的值等于1.(3)令g (x )=ax 2-4x +3,f (x )=⎝⎛⎭⎫13g (x ),由指数函数的性质知, 要使y =⎝⎛⎭⎫13g (x )的值域为(0,+∞).应使g (x )=ax 2-4x +3的值域为R ,因此只能a =0.(因为若a ≠0,则g (x )为二次函数,其值域不可能为R ) 故f (x )的值域为(0,+∞)时,a 的值为0.指数式的巧算(1)计算(3-2)2 018·(3+2)2 019的值为________. (2)若67x =27,603y =81,则3x -4y=________.【解析】 (1)原式=(3-2)2 018·(3+2)2 018·(3+2)=[(3-2)·(3+2)]2018·(3+2)=3+ 2.(2)因为67x =27,603y =81, 所以67=271x=33x,603=811y=34y.所以33x÷34y =67603=19,即33x -4y =19=3-2.所以3x -4y=-2.【答案】 (1)3+2 (2)-2指数的运算除了熟练运用定义和法则外,根据不同的题目结构,会有不同的方法技巧,展现出其运算之“芬芳”.如本例(1),化为同指数后计算,而本例(2)则化为同底数后计算.化简求值:(1)3⎝⎛⎭⎫-543+⎝⎛⎭⎫827-23+(5-2)-1+4(3-π)4; (2)已知a +a -1=5,求a 2+a -2和a 12+a -12的值.解:(1)原式=-54+⎝⎛⎭⎫233×()-23+5+2+π-3=-54+94+5+2+π-3=5+π.(2)因为a +a -1=5,。
§2。
5 指数与指数函数考纲展示► 1.了解指数函数模型的实际背景.2.理解有理数指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握幂的运算.3.理解指数函数的概念,理解指数函数的单调性,掌握指数函数图象通过的特殊点.4.知道指数函数是一类重要的函数模型.考点1 指数幂的化简与求值1.根式(1)根式的概念若________,则x叫做a的n次方根,其中n>1且n∈N*.式子错误!叫做根式,这里n叫做根指数,a叫做被开方数.(2)a的n次方根的表示x n=a⇒错误!答案:(1)x n=a2.有理数指数幂(1)幂的有关概念①正分数指数幂:a错误!=________(a>0,m,n∈N*,且n>1);②负分数指数幂:a错误!=________=________(a>0,m,n∈N*,且n>1);③0的正分数指数幂等于________,0的负分数指数幂________.(2)有理数指数幂的性质①a r a s=________(a>0,r,s∈Q);②(a r)s=________(a>0,r,s∈Q);③(ab)r=________(a>0,b>0,r∈Q).答案:(1)①na m②错误!错误!③0 无意义(2)①a r+s②a rs③a r b r(1)[教材习题改编]若x+x-1=5,则x2-x-2=________.答案:±5错误!解析:把x+x-1=5两边平方,可得x2+x-2=23,所以(x-x-1)2=x2-2+x-2=21,所以x-x-1=±错误!,所以x2-x-2=(x+x-1)(x -x-1)=±5错误!.(2)[教材习题改编]若x错误!+x错误!=3,则错误!=________。
答案:错误!解析:由x错误!+x错误!=3,得(x错误!+x错误!)2=9,即x+x-1=7.错误!=错误!=错误!=错误!。
根式化简与指数运算的误区:混淆“na n”与“(错误!)n”;误用性质.(1)错误!=__________;答案:|a-b|=错误!解析:错误!=|a-b|=错误!(2)化简[(-2)6]错误!-(-1)0的结果为________.答案:7解析:[(-2)6]错误!-(-1)0=(26)错误!-1=8-1=7。
第五节 指数与指数函数
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1.了解指数函数模型的实际背景.
2.理解有理数指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握幂的运算.
3.理解指数函数的概念,理解指数函数的单调性,掌握指数函数图象通过的特殊点. 4.知道指数函数是一类重要的函数模型.
1.根式 (1)根式的概念
①若x n =a ,则x 叫做a 的n 次方根,其中n >1且n ∈N *.式子n
a 叫做根式,这里n 叫做根指数,a 叫做被开方数.
②a 的n 次方根的表示:
x n
=a ⇒⎩⎨
⎧
x =n a (当n 为奇数且n ∈N *
时),
x =±n a (当n 为偶数且n ∈N *
时).
(2)根式的性质 ①(n
a )n =a (n ∈N *). ②n
a n
=⎩⎨⎧
a ,n 为奇数,|a |=⎩⎪⎨⎪⎧
a ,a ≥0,-a ,a <0,
n 为偶数.
2.有理数指数幂 (1)幂的有关概念:
①正分数指数幂:a m n =n
a m (a >0,m ,n ∈N *,且n >1);
②负分数指数幂:a -m n =1a m n
=1
n
a m (a >0,m ,n ∈N *,且n >1);
③0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂无意义.
(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 r(a>0,b>0,r∈Q).
3.指数函数的图象与性质
y=a x a>10<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R上是增函数在R上是减函数1.
n
a n=a成立的条件是什么?
提示:当n为奇数时,a∈R;当n为偶数时,a≥0.
2.如图是指数函数(1)y=a x,(2)y=b x,(3)y=c x,(4)y=d x的图象,底数a,b,c,d与1之间的大小关系如何?你能得到什么规律?
提示:图中直线x=1与它们图象交点的纵坐标即为它们各自底数的值,即c1>d1>1>a1>b1,所以,c>d>1>a>b,即无论在y轴的左侧还是右侧,底数按逆时针方向变大.3.当a>0,且a≠1时,函数y=a x,y=a|x|,y=|a x|,y=⎝⎛⎭⎫
1
a
x之间有何关系?
提示:y=a x与y=|a x|是同一个函数的不同表现形式;函数y=a|x|与y=a x不同,前者是一个偶函数,其图象关于y轴对称,当x≥0时两函数图象相同;y=a x与y=⎝⎛⎭⎫
1
a
x的图象关于y轴对称.
1.化简[(-2)6]1
2-(-1)0的结果为( ) A .-9 B .-10 C .9 D .7 解析:选D [ (-2)6]1
2-(-1)0=(26)1
2-1=8-1=7. 2.化简4
16x 8y 4(x <0,y <0)得( )
A .2x 2y
B .2xy
C .4x 2y
D .-2x 2y 解析:选D
4
16x 8y 4=2x 2|y |=-2x 2y .
3.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,+∞).
4.当a >0且a ≠1时,函数f (x )=a x -
2-3的图象必过定点________.
解析:令x -2=0,则x =2,y =1-3=-2,故函数f (x )=a x -
2-3的图象必过定点(2,-2).
答案:(2,-2)
5.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)
前沿热点(三)
指数函数与不等式的交汇问题
1.高考对指数函数的考查多以指数与指数函数为载体,考查指数的运算和函数图象的应用,且常与函数性质、二次函数、方程、不等式等内容交汇命题.
2.解决此类问题的关键是根据已知(或构造)指数函数或指数型函数的图象或性质建立相关关系式求解.
[典例] (2012·浙江高考)设a >0,b >0,( )
A.若2a+2a=2b+3b,则a>b
B.若2a+2a=2b+3b,则a<b
C.若2a-2a=2b-3b,则a>b
D.若2a-2a=2b-3b,则a<b
[解题指导]分析题目选项的特点,可构造函数f(x)=2x+2x,然后利用其单调性解决.[解析]∵a>0,b>0,∴2a+2a=2b+3b>2b+2b.令f(x)=2x+2x(x>0),则函数f(x)为单调增函数.∴a>b.
[答案] A
[名师点评]解决本题的关键有以下两点:
(1)通过放缩,将等式问题转化为不等式问题;
(2)构造函数,并利用其单调性解决问题.
设函数f(x)=32x-2×3x+a2-a-5,当0≤x≤1时,f(x)>0恒成立,则实数a的取值范围是________.
解析:f(x)=32x-2×3x+a2-a-5=(3x-1)2+a2-a-6,∵0≤x≤1,∴1≤3x≤3,∴函数f(x)=32x-2×3x+a2-a-5在0≤x≤1上是增函数,f(x)>0恒成立⇔f(0)>0,f(0)=1-2+a2-a-5=a2-a-6=(a-3)(a+2)>0,∴a>3或a<-2.
答案:(-∞,-2)∪(3,+∞)。