资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台第二章 函数专题3:指数与指数函数1.理解有理数指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握指数幂的运算性质.2.通过实例,了解指数函数的实际意义,能用描点法或借助计算工具画指数函数的图象.3.理解指数函数的单调性,特殊点等性质,并能简单应用.1.根式(1)如果xn=a,那么x叫做a的n次方根.(2)式子叫做根式,其中n叫做根指数,a叫做被开方数.(3)()n=a.当n为奇数时,=a;当n为偶数时,=|a|=2.分数指数幂正数的正分数指数幂,a=(a>0,m,n∈N*,n>1).正数的负分数指数幂,a==(a>0,m,n∈N*,n>1).0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.3.指数幂的运算性质aras=ar+s;(ar)s=ars;(ab)r=arbr(a>0,b>0,r,s∈R).4.指数函数及其性质(1)概念:函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中指数x是自变量,定义域是R,a是底数.提醒:形如y=kax,y=ax+k(k∈R,且k≠0;a>0且a≠1)的函数叫做指数型函数,不是指数函数.(2)指数函数的图象与性质a>1 0图象定义域 R值域 (0,+∞)性质 过定点(0,1),即x=0时,y=1当x>0时,y>1; 当x<0时,01; 当x>0时,0在(-∞,+∞)上是增函数 在(-∞,+∞)上是减函数指数函数的图象与底数大小的比较如图是指数函数(1)y=ax,(2)y=bx,(3)y=cx,(4)y=dx的图象,底数a,b,c,d与1之间的大小关系为c>d>1>a>b>0.由此我们可得到规律:在第一象限内,指数函数y=ax(a>0,a≠1)的图象越高,底数越大.考点一 指数幂运算1.(2022·全国·高一专题练习)若,则的结果是( )A. B. C. D.【答案】A【分析】将两边同时平方,化简即可得出结果.【详解】,而,故选:.2.(2022·广东深圳·高一期末)计算的结果为______.【答案】【分析】根据对数的运算性质及指数幂的运算法则计算可得;【详解】解:;故答案为:3.(2022·全国·高一专题练习)已知,则 ______.【答案】【分析】由指数的运算可得答案.【详解】.故答案为:.考点二 指数函数的图象及应用1.(2022·全国·高一专题练习)如图所示,函数的图像是( )A. B.C. D.【答案】B【分析】将原函数变形为分段函数,根据及时的函数值即可得解.【详解】,时,时,.故选:B.2.(2021·上海交大附中高一期中)在同一坐标系中,函数与函数的图象可能为( )A. B.C. D.【答案】B【分析】判断b的范围,结合二次函数的开口方向,判断函数的图象即可.【详解】解:函数的是指数函数,且,排除选项C,如果,二次函数的开口方向向上,二次函数的图象经过原点,并且有另一个零点:,所以B正确;对称轴在x轴左侧,C不正确;如果,二次函数有一个零点,所以D不正确.故选:B.考点三 指数函数的性质及应用比较指数式的大小1.(2022·重庆南开中学高二期末)已知,,,则( )A. B.C. D.【答案】A【分析】,令,利用导数求出函数的单调区间,令,利用导数求出函数的单调区间,从而可得出和的大小,从而可得出的大小关系,将两边同时取对数,然后作差,从而可得出的大小关系,即可得出结论.【详解】解:,,令,则,当时,,当时,,所以函数在上递减,在上递增,令,则,当时,,当时,,所以函数在上递减,在上递增,所以,即,所以,即,所以,由,得,由,得,,因为,所以,所以,所以,即,所以,综上所述.故选:A.解简单的指数方程或不等式1.(2022·重庆市实验中学高二期末)已知函数是定义在上的奇函数,当时,,则不等式的解集是___________.【答案】或【分析】利用奇函数的性质求出函数在时的解析式,然后分、两种情况解不等式,综合可得出原不等式的解集.【详解】因为函数是定义在上的奇函数,则,当时,.当时,由,可得,解得,当时,由,可得,解得,此时.综上所述,不等式的解集为或.故答案为:或.已知实数a≠1,函数f(x)=若f(1-a)=f(a-1),则a的值为________.【答案】【解析】当a<1时,41-a=21,解得a=;当a>1时,2a-(1-a)=4a-1无解,故a的值为.指数函数性质的综合应用(2022·河南·新乡市第一中学高一期末)已知定义在上的函数是奇函数.(1)求实数的值;(2)若对任意的,不等式恒成立,求实数的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据奇函数的性质得到,即可取出,再代入检验即可;(2)首先判断函数的单调性,依题意可得恒成立,则,即可求出参数的取值范围;(1)解: 函数是定义域上的奇函数,,即,解得.此时,则,符合题意;(2)解:因为,且在定义域上单调递增,在定义域上单调递减,所以在定义域上单调递增,则不等式恒成立,即恒成立,即恒成立,即恒成立,所以,解得,即;2.(2022·河南·高二期末(文))已知函数(且),若对任意两个不相等的实数,,恒成立,则实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】D【分析】由题意可得:函数在上为增函数,则有,解不等式即可得出答案.【详解】对任意两个不相等的实数,,恒成立,所以函数在上为增函数,则有解得:.故选:D.1.(2022·浙江·高考真题)已知,则( )A.25 B.5 C. D.【答案】C【分析】根据指数式与对数式的互化,幂的运算性质以及对数的运算性质即可解出.【详解】因为,,即,所以.故选:C.2.(2022·北京·高考真题)己知函数,则对任意实数x,有( )A. B.C. D.【答案】C【分析】直接代入计算,注意通分不要计算错误.【详解】,故A错误,C正确;,不是常数,故BD错误;故选:C.3.(2022·全国·高考真题(文))已知,则( )A. B. C. D.【答案】A【分析】根据指对互化以及对数函数的单调性即可知,再利用基本不等式,换底公式可得,,然后由指数函数的单调性即可解出.【详解】由可得,而,所以,即,所以.又,所以,即,所以.综上,.故选:A.4.(2022·全国·高考真题)设,则( )A. B. C. D.【答案】C【分析】构造函数, 导数判断其单调性,由此确定的大小.【详解】设,因为,当时,,当时,所以函数在单调递减,在上单调递增,所以,所以,故,即,所以,所以,故,所以,故,设,则,令,,当时,,函数单调递减,当时,,函数单调递增,又,所以当时,,所以当时,,函数单调递增,所以,即,所以故选:C.5.(2020·山东·高考真题)已知函数是偶函数,当时,,则该函数在上的图像大致是( )A. B.C. D.【答案】B【分析】根据偶函数,指数函数的知识确定正确选项.【详解】当时,,所以在上递减,是偶函数,所以在上递增.注意到,所以B选项符合.故选:B一、单选题1.设集合,则( )A. B. C. D.【答案】A【解析】【分析】解指数不等式得到,进而求出交集.【详解】解:因为,所以,所以,又,所以.故选:A.2.若,则( )A. B.C. D.【答案】A【解析】【分析】根据不等式的形式,结合指数函数的单调性和单调性的性质进行求解即可.【详解】设函数,因为函数都是实数集上的增函数,所以函数也是实数集上的增函数,由,故选:A3.已知函数在上是单调函数,且满足对任意,都有,则的值是( )A. B. C. D.【答案】C【解析】【分析】分析可知存在唯一的,使得,由已知可得,即,解方程,求出的值,可得出函数的解析式,然后代值计算可得的值.【详解】因为函数在上是单调函数,则存在唯一的,使得,对于方程,则,可得,所以,函数在上是增函数,由,可得,,因此,.故选:C.4.高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的美誉,用其名字命名的“高斯函数": 设,用表示不超过的最大整数,则称为高斯函数,也称取整函数,例如: ,已知,则函数 的值域为( )A. B. C. D.【答案】B【解析】【分析】先求解函数的值域,在根据高斯函数的定义确定的值域.【详解】解:因为,所以,则,所以函数的值域为,故的值域为-1或0.故选:B5.在同一直角坐标系中,函数,且的图象可能是( )A. B.C. D.【答案】B【解析】【分析】讨论时和时,函数的图象增减即可判断出可能的图象,即得答案.【详解】当时,为指数函数,且递减,为幂函数,且在时递增,递增的幅度随x的增大而增加的更快,故A错误,B正确;当时,为指数函数,且递增,为幂函数,且在时递增,递增的幅度越往后越平缓,故C,D错误,故选:B6.函数与函数的图象( )A.关于x轴对称 B.关于y轴对称 C.关于原点对称 D.关于直线对称【答案】C【解析】【分析】在同一坐标系中,作出两个函数的图象判断.【详解】解:在同一坐标系中,作出函数与函数的图象,如图所示:由图象知:函数与函数的图象关于原点对称,故选:C7.已知,若,则n的最大值为( )A.9 B.10 C.11 D.12【答案】B【解析】【分析】根据指数函数的性质,结合代入法进行求解即可.【详解】因为当时,,所以,又,所以,所以,,,所以若,则n的最大值为10,故选:B.8.函数的图像大致是( )A. B.C. D.【答案】C【解析】【分析】根据函数 的奇偶性和关键点的函数值即可确定.【详解】是偶函数, 是奇函数,∴ 是奇函数,排除B,D;A与C的区别在于x=2时的函数值, , ,,由图可知,对于A,当x=2时, ,对于C,当x=2时, ;故选:C.二、多选题9.已知函数,则下列说法正确的是( )A.为奇函数 B.为减函数C.有且只有一个零点 D.的值域为【答案】AC【解析】【分析】根据奇函数的定义判断A,根据指数函数的性质判断B、D,令,解方程,即可判断C.【详解】解:函数,,,为奇函数.故A正确..在上单调递增,所以在上为增函数.故B错误.令,则,得到,所以有且只有一个零点.故C正确.在上为增函数,令,则,所以,所以,即,解得,.故D错误.故选:AC.10.给出下列结论,其中正确的结论是( )A.函数的最大值为B.若定义在R上的奇函数在内有100个零点,则函数有201个零点C.在同一平面直角坐标系中,函数与的图象关于直线对称D.已知函数(且)在上是减函数,则实数a的取值范围是【答案】BC【解析】【分析】对A,根据函数的单调性与最值求解即可;对B,根据奇函数的对称性判断即可;对C,根据反函数的性质判定即可;对D,根据对数函数的单调性与参数的关系判断即可;【详解】对A,,故当时,取得最小值,取得最小值,故A错误;对B,若定义在R上的奇函数在内有100个零点,则函数在内有100个零点,又,故有201个零点,故B正确;对C,因为函数与互为反函数,故图象关于直线对称,故C正确;对D,函数(且)在上是减函数,则因为为减函数,故.又由定义域,在上恒为正,故,解得,故数a的取值范围是,故D错误.故选;BC.11.已知正实数x,y,z满足,则下列关系式中可能成立的是( )A. B.C. D.【答案】ABCD【解析】【分析】在同一坐标系中画出()的图象,并画出直线的图象,根据图象可判断的大小【详解】在同一坐标系中画出()的图象,如图所示的关系有四种情况 :,所以AB正确,的关系有四种情况:,所以CD正确,故选:ABCD12.下列函数,在区间上单调递增的是( )A. B.C. D.【答案】ABD【解析】【分析】根据基本初等函数和其复合函数的性质,逐项分析即可.【详解】对于A, , ,当时是增函数;对于B, ,由反比例函数的性质可知,当时是增函数;对于C, ,由于 ,当 时, 是减函数;对于D, ,二次函数 的对称轴是 ,当时,是增函数, 所以也是增函数;故选:ABD.三、填空题13.函数的值域是__________.【答案】【解析】【分析】根据指数函数的单调性,结合定义域,即可得答案.【详解】因为指数函数在上为单调递减函数,所以当x=-3时,函数有最大值为,当x=1时,函数有最小值为.所以值域为.故答案为:14.如图所示是某池塘中的浮萍蔓延的面积与时间t(月)的关系:,有以下叙述:①这个指数函数的底数是2;②第5个月时,浮萍蔓延的面积就会超过;③浮萍从蔓延到需要经过1.5个月;④浮萍每个月增加的面积都相等;⑤若浮萍蔓延到、、所经过的时间分别为、、,则.其中正确的是______(填序号).【答案】①②⑤【解析】【分析】由已知,选项①可将图像上的点带入给的函数关系中求解即可;选项②,利用求解出的函数解析式,令求解出浮萍蔓延的面积即可做出判断;选项③,分别求出浮萍和浮萍所对应的时间,然后作差与1.5比较大小即可;选项④,分别算出从第一个月开始,每个月增加的面积,通过比较即可做出判断;选项⑤,分别求解出萍蔓延到、、所经过的时间分别为、、,然后验证是否满足即可.【详解】由题意,函数图像满足的关系,有图像可知,当时,,所以,解得,当时,,满足,当时,,满足,故,选项①正确;当时,,故浮萍蔓延的面积就会超过,选项②正确;由题意,,所以,,所以,所以增加的时间为,而,所以,故选项③错误;由题意可知,当时,;当时,;当时,;当时,;当时,,所以从第一个开始,每个月增加的面积分别为、、、,所以增加的面积不相等,故选项④错误;由题意,,所以,,所以,,所以,所以,故选项⑤正确.故答案为:①②⑤15.已知函数,则使得成立的的取值范围是__________.【答案】【解析】【分析】利用奇偶性、单调性定义判断的奇偶性和上的单调性,再根据奇偶和单调性求不等式解集即可.【详解】由且,所以为偶函数,若时,,而,所以,故在上递增,则上递减,要使成立,即,可得.故答案为:16.函数的定义域为______.【答案】【解析】【分析】根据函数解析式有意义可得出关于的不等式组,由此可解得原函数的定义域.【详解】由已知可得,解得且,故函数的定义域为.故答案为:.四、解答题17.已知函数.(1)求的定义域;(2)讨论的奇偶性.【答案】(1)(2)奇函数【解析】【分析】(1)由分母不为零即可求解;(2)由奇偶性的定义判断即可(1)由,得,即,因此函数的定义域为.(2)由(1)知,函数的定义域为,关于坐标原点对称,又,所以为奇函数.18.已知函数的图象经过点,(1)求a的值;(2)求函数的定义域和值域;(3)判断函数的奇偶性并证明.【答案】(1);(2)的定义域为R ,值域为;(3)奇函数,证明见解析.【解析】【分析】(1)把函数图象经过的点的坐标代入函数式,计算作答.(2)利用指数函数的定义,结合不等式性质求解作答.(3)利用奇偶函数的定义计算判断作答.(1)依题意,函数的图象过点,则有,解得,所以a的值是1.(2)由(1)知函数,因,所以的定义域为R,而,所以的值域为.(3)函数是R上的奇函数,因的定义域为R,且,所以是奇函数.19.(1)已知函数.①求函数的定义域、值域;②确定函数的单调区间.(2)画出函数的图象,并依据图象指出它的相关性质.【答案】(1)①定义为,值域为;②在上是减函数,在上是增函数;(2)答案见解析.【解析】【分析】(1)①利用二次函数、指数函数的性质求复合函数的定义域和值域,②根据指数型复合函数单调性判断函数的单调区间.(2)写出原函数的分段函数形式,根据指数函数的图象性质画出函数图象,结合图象确定它的单调性、定义域、值域、对称性等.【详解】(1)①设,由及的定义域都是,故函数的定义为.∵,∴,又,故原函数值域为.②函数在上增函数,即对任意且,有,而,即,所以原函数在上是减函数,同理:原函数在上是增函数.(2),图象和性质如下,①对称性:对称轴为;②单调性:在上单调递减,在上单调递增;③定义域为R,值域:.中小学教育资源及组卷应用平台第二章 函数专题3:指数与指数函数1.理解有理数指数幂的含义,了解实数指数幂的意义,掌握指数幂的运算性质.2.通过实例,了解指数函数的实际意义,能用描点法或借助计算工具画指数函数的图象.3.理解指数函数的单调性,特殊点等性质,并能简单应用.1.根式(1)如果xn=a,那么x 叫做a的n次方根.(2)式子叫做根式,其中n叫做根指数,a叫做被开方数.(3)()n=a .当n为奇数时,=a ;当n为偶数时,=|a|=2.分数指数幂正数的正分数指数幂,a= (a>0,m,n∈N*,n>1).正数的负分数指数幂,a== (a>0,m,n∈N*,n>1).0的正分数指数幂等于0 ,0的负分数指数幂没有意义.3.指数幂的运算性质aras=ar+ s;(ar)s=ars ;(ab)r=arbr (a>0,b>0,r,s∈R).4.指数函数及其性质(1)概念:函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中指数x是自变量,定义域是R,a是底数.提醒:形如y=kax,y=ax+k(k∈R,且k≠0;a>0且a≠1)的函数叫做指数型函数,不是指数函数.(2)指数函数的图象与性质a>1 0图象定义域 R值域 (0,+∞)性质 过定点(0, 1),即x=0时,y=1当x>0时, ; 当x<0时, 当x<0时, ; 当x>0时,在(-∞,+∞)上是增函数 在(-∞,+∞)上是减函数指数函数的图象与底数大小的比较如图是指数函数(1)y=ax,(2)y=bx,(3)y=cx,(4)y=dx的图象,底数a,b,c,d与1之间的大小关系为c>d>1>a>b>0.由此我们可得到规律:在第一象限内,指数函数y=ax(a>0,a≠1)的图象越高,底数越大.考点一 指数幂运算1.(2022·全国·高一专题练习)若,则的结果是( )A. B. C. D.【答案】A【分析】将两边同时平方,化简即可得出结果.【详解】,而,故选:.2.(2022·广东深圳·高一期末)计算的结果为______.【答案】【分析】根据对数的运算性质及指数幂的运算法则计算可得;【详解】解:;故答案为:3.(2022·全国·高一专题练习)已知,则 ______.【答案】【分析】由指数的运算可得答案.【详解】.故答案为:.考点二 指数函数的图象及应用1.(2022·全国·高一专题练习)如图所示,函数的图像是( )A. B.C. D.【答案】B【分析】将原函数变形为分段函数,根据及时的函数值即可得解.【详解】,时,时,.故选:B.2.(2021·上海交大附中高一期中)在同一坐标系中,函数与函数的图象可能为( )A. B.C. D.【答案】B【分析】判断b的范围,结合二次函数的开口方向,判断函数的图象即可.【详解】解:函数的是指数函数,且,排除选项C,如果,二次函数的开口方向向上,二次函数的图象经过原点,并且有另一个零点:,所以B正确;对称轴在x轴左侧,C不正确;如果,二次函数有一个零点,所以D不正确.故选:B.考点三 指数函数的性质及应用比较指数式的大小1.(2022·重庆南开中学高二期末)已知,,,则( )A. B.C. D.【答案】A【分析】,令,利用导数求出函数的单调区间,令,利用导数求出函数的单调区间,从而可得出和的大小,从而可得出的大小关系,将两边同时取对数,然后作差,从而可得出的大小关系,即可得出结论.【详解】解:,,令,则,当时,,当时,,所以函数在上递减,在上递增,令,则,当时,,当时,,所以函数在上递减,在上递增,所以,即,所以,即,所以,由,得,由,得,,因为,所以,所以,所以,即,所以,综上所述.故选:A.解简单的指数方程或不等式1.(2022·重庆市实验中学高二期末)已知函数是定义在上的奇函数,当时,,则不等式的解集是___________.【答案】或【分析】利用奇函数的性质求出函数在时的解析式,然后分、两种情况解不等式,综合可得出原不等式的解集.【详解】因为函数是定义在上的奇函数,则,当时,.当时,由,可得,解得,当时,由,可得,解得,此时.综上所述,不等式的解集为或.故答案为:或.已知实数a≠1,函数f(x)=若f(1-a)=f(a-1),则a的值为________.【答案】【解析】当a<1时,41-a=21,解得a=;当a>1时,2a-(1-a)=4a-1无解,故a的值为.指数函数性质的综合应用(2022·河南·新乡市第一中学高一期末)已知定义在上的函数是奇函数.(1)求实数的值;(2)若对任意的,不等式恒成立,求实数的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据奇函数的性质得到,即可取出,再代入检验即可;(2)首先判断函数的单调性,依题意可得恒成立,则,即可求出参数的取值范围;(1)解: 函数是定义域上的奇函数,,即,解得.此时,则,符合题意;(2)解:因为,且在定义域上单调递增,在定义域上单调递减,所以在定义域上单调递增,则不等式恒成立,即恒成立,即恒成立,即恒成立,所以,解得,即;2.(2022·河南·高二期末(文))已知函数(且),若对任意两个不相等的实数,,恒成立,则实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】D【分析】由题意可得:函数在上为增函数,则有,解不等式即可得出答案.【详解】对任意两个不相等的实数,,恒成立,所以函数在上为增函数,则有解得:.故选:D.1.(2022·浙江·高考真题)已知,则( )A.25 B.5 C. D.2.(2022·北京·高考真题)己知函数,则对任意实数x,有( )A. B.C. D.3.(2022·全国·高考真题(文))已知,则( )A. B. C. D.4.(2022·全国·高考真题)设,则( )A. B. C. D.5.(2020·山东·高考真题)已知函数是偶函数,当时,,则该函数在上的图像大致是( )A. B.C. D.一、单选题1.设集合,则( )A. B. C. D.2.若,则( )A. B.C. D.3.已知函数在上是单调函数,且满足对任意,都有,则的值是( )A. B. C. D.4.高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的美誉,用其名字命名的“高斯函数": 设,用表示不超过的最大整数,则称为高斯函数,也称取整函数,例如: ,已知,则函数 的值域为( )A. B. C. D.5.在同一直角坐标系中,函数,且的图象可能是( )A. B.C. D.6.函数与函数的图象( )A.关于x轴对称 B.关于y轴对称 C.关于原点对称 D.关于直线对称7.已知,若,则n的最大值为( )A.9 B.10 C.11 D.128.函数的图像大致是( )A. B.C. D.二、多选题9.已知函数,则下列说法正确的是( )A.为奇函数 B.为减函数C.有且只有一个零点 D.的值域为10.给出下列结论,其中正确的结论是( )A.函数的最大值为B.若定义在R上的奇函数在内有100个零点,则函数有201个零点C.在同一平面直角坐标系中,函数与的图象关于直线对称D.已知函数(且)在上是减函数,则实数a的取值范围是11.已知正实数x,y,z满足,则下列关系式中可能成立的是( )A. B.C. D.12.下列函数,在区间上单调递增的是( )A. B.C. D.三、填空题13.函数的值域是__________.14.如图所示是某池塘中的浮萍蔓延的面积与时间t(月)的关系:,有以下叙述:①这个指数函数的底数是2;②第5个月时,浮萍蔓延的面积就会超过;③浮萍从蔓延到需要经过1.5个月;④浮萍每个月增加的面积都相等;⑤若浮萍蔓延到、、所经过的时间分别为、、,则.其中正确的是______(填序号).15.已知函数,则使得成立的的取值范围是__________.16.函数的定义域为______.四、解答题17.已知函数.(1)求的定义域;(2)讨论的奇偶性.18.已知函数的图象经过点,(1)求a的值;(2)求函数的定义域和值域;(3)判断函数的奇偶性并证明.19.(1)已知函数.①求函数的定义域、值域;②确定函数的单调区间.(2)画出函数的图象,并依据图象指出它的相关性质. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【备战2023】高考一轮学案 第二章专题3:指数与指数函数(学生版).docx 【备战2023】高考一轮学案 第二章专题3:指数与指数函数(教师版).docx