资源简介 4.2.2 指数函数的图象与性质(二)学习目标 1.会利用指数函数的单调性比较大小和解指数不等式.2.能利用函数的单调性求简单的函数定义域与值域的问题.一、利用单调性比较大小例1 (1)1.11.1,1.10.9;(2)0.1-0.2,0.10.9;(3)30.1,π0.1;(4)1.70.1,0.91.1;(5)0.70.8,0.80.7.解 (1)因为y=1.1x是增函数,1.1>0.9,故1.11.1>1.10.9.(2)因为y=0.1x是减函数,-0.2<0.9,故0.1-0.2>0.10.9.(3)因为y=x0.1在(0,+∞)上单调递增,3<π,故30.1<π0.1.(4)因为1.70.1>1.70=1,0.91.1<0.90=1,故1.70.1>0.91.1.(5)取中间值0.70.7,因为0.70.8<0.70.7<0.80.7,故0.70.8<0.80.7(也可取中间值0.80.8,即0.70.8<0.80.8<0.80.7).反思感悟 一般地,比较幂大小的方法有(1)对于底数相同指数不同的两个幂的大小,利用指数函数的单调性来判断.(2)对于底数不同指数相同的两个幂的大小,利用幂函数的单调性来判断.(3)对于底数不同指数也不同的两个幂的大小,则通过中间值来判断.跟踪训练1 (1)下列大小关系正确的是( )A.0.43<30.4<π0 B.0.43<π0<30.4C.30.4<0.43<π0 D.π0<30.4<0.43答案 B解析 0.43<0.40=1=π0=30<30.4.(2)设a=0.60.6,b=0.61.5,c=1.50.6,则a,b,c的大小关系是( )A.aC.b答案 C解析 ∵1.50.6>1.50=1,0.60.6<0.60=1,故1.50.6>0.60.6,又函数y=0.6x在R上是减函数,且1.5>0.6,∴0.61.5<0.60.6,故0.61.5<0.60.6<1.50.6.即b二、简单的指数不等式的解法例2 (1)解不等式3x-1≤2;(2)已知0,a≠1),求x的取值范围.解 (1)∵2=-1,∴原不等式可以转化为3x-1≤-1.∵y=x在R上是减函数,∴3x-1≥-1,∴x≥0,故原不等式的解集是{x|x≥0}.(2)分情况讨论:①当00,a≠1)在R上是减函数,∴x2-3x+1>x+6,∴x2-4x-5>0,解得x<-1或x>5;②当a>1时,函数f(x)=ax(a>0,a≠1)在R上是增函数,∴x2-3x+1∴x2-4x-5<0,解得-1综上所述,当0x的取值范围是{x|x<-1或x>5};当a>1时,x的取值范围是{x|-1反思感悟 (1)利用指数型函数的单调性解不等式,需将不等式两边都凑成底数相同的指数式.(2)解不等式af(x)>ag(x)(a>0,a≠1)的依据是指数型函数的单调性,要养成判断底数取值范围的习惯,若底数不确定,就需进行分类讨论,即af(x)>ag(x) f(x)>g(x)(a>1)或f(x)跟踪训练2 (1)求下列函数的定义域.①y=;②y=.解 ①由题意知1-x≥0,∴x≤1=0,∴x≥0,∴函数y=的定义域为[0,+∞).②由2x-1≥0解得x≥0,∴函数y=的定义域是[0,+∞).(2)不等式23-2x<0.53x-4的解集为________.答案 {x|x<1}解析 原不等式可化为23-2x<24-3x,因为函数y=2x是R上的增函数,所以3-2x<4-3x,解得x<1,则不等式的解集为{x|x<1}.三、定区间上的值域问题例3 函数f(x)=x在区间[-2,2]上的最小值是( )A.- B.C.-4 D.4答案 B反思感悟 关于定区间上的值域问题(1)求定区间上的值域关键是确定函数的单调性,如果底数中含字母,则分a>1,0(2)特别地,如果是最大值与最小值的和,则不需要讨论,因为无论单调递增还是递减,最值总在端点处取到.跟踪训练3 若≤x-2,则函数y=2x的值域是( )A. B.C. D.[2,+∞)答案 B解析 由≤x-2=24-2x得,x2+1≤4-2x,解得-3≤x≤1,所以2-3≤2x≤2,即函数y=2x的值域是.四、指数函数图象和性质的综合运用例4 已知定义域为R的函数f(x)=是奇函数.(1)判断并证明该函数在定义域R上的单调性;(2)若对任意的t∈R,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求实数k的取值范围.解 (1)由题意,得f(0)==0,所以a=1,所以f(x)=,该函数是减函数,证明如下:任取x1,x2∈R,x1f(x2)-f(x1)==.因为x1所以<0,>0,所以f(x2)-f(x1)<0,即f(x2)所以该函数在定义域R上是减函数.(2)由f(t2-2t)+f(2t2-k)<0,得f(t2-2t)<-f(2t2-k).因为f(x)是奇函数,所以f(t2-2t)由(1)知,f(x)是减函数,所以t2-2t>k-2t2,即3t2-2t-k>0对任意t∈R恒成立,所以Δ=4+12k<0,得k<-即为所求.反思感悟 函数性质的综合应用(1)解题过程中要关注、体会性质的应用,如果性质应用不充分,会导致解题步骤烦琐或无法求解,如本题中奇偶性、单调性的应用,可以将复杂的指数运算转化为一元二次不等式问题.(2)一元二次不等式的恒成立问题,可以结合相应的一元二次函数的图象,转化为等价的条件求解,恒成立问题还可以利用分离参数、转化为最值问题等方法求解.跟踪训练4 设a>0,函数f(x)=+是定义域为R的偶函数.(1)求实数a的值;(2)求f(x)在[0,1]上的值域.解 (1)由f(x)=f(-x),得+=+,即4x+=0,所以=0,根据题意,可得-a=0,又a>0,所以a=1.(2)由(1)可知f(x)=4x+,设任意的x1,x2∈[0,+∞),且x1则f(x1)-f(x2)=因为0≤x1所以.又因为x1+x2>0,所以,所以,所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)所以函数f(x)在[0,+∞)上单调递增.所以函数f(x)在[0,1]上的最大值为f(1)=4+=;最小值为f(0)=1+1=2.故f(x)在[0,1]上的值域为.1.知识清单:(1)比较大小.(2)解不等式、方程.(3)定区间上的值域问题.(4)指数函数性质的综合运用.2.方法归纳:转化与化归.3.常见误区:研究y=af(x)型函数,易忽视讨论a>1还是01.已知0.3m>0.3n,则m,n的大小关系为( )A.m>n B.mC.m=n D.不能确定答案 B解析 因为函数y=0.3x在定义域R上是减函数,且0.3m>0.3n,所以m2.f(x)=|x|,x∈R,那么f(x)是( )A.奇函数且在(0,+∞)上是增函数B.偶函数且在(0,+∞)上是增函数C.奇函数且在(0,+∞)上是减函数D.偶函数且在(0,+∞)上是减函数答案 D解析 由x∈R且f(-x)=f(x)知f(x)是偶函数,当x>0时,f(x)=x是减函数.3.函数f(x)=+的定义域为( )A.(-3,0]B.(-3,1]C.(-∞,-3)∪(-3,0]D.(-∞,-3)∪(-3,1]答案 A解析 由题意知,自变量x应满足解得所以函数f(x)的定义域为(-3,0].4.不等式>x-4的解集为________.答案 (1,2)解析 因为y=x是减函数,且,所以x2-2x-2即x2-3x+2<0,解得11.方程42x-1=16的解是( )A.x=- B.x= C.x=1 D.x=2答案 B解析 ∵42x-1=42,∴2x-1=2,∴x=.2.若2a+1<8-2a,则实数a的取值范围是( )A. B.(1,+∞)C.(-∞,1) D.答案 A解析 因为函数y=x在R上为减函数,且2a+1<8-2a,所以2a+1>8-2a,所以a>.3.已知函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)在(0,2)上的值域是(1,a2),则函数y=f(x)的大致图象是( )答案 B解析 因为函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)在(0,2)上的值域是(1,a2),又指数函数是单调函数,所以a>1.由底数大于1的指数函数的图象上升,且在x轴上方,可知B正确.4.函数f(x)=3-x在[-2,1]上的值域是( )A.[3,9] B. C. D.答案 B解析 ∵函数f(x)=3-x=x在R上是减函数,∴f(x)max=f(-2)=-2=9,f(x)min=f(1)=,即函数f(x)=3-x在[-2,1]上的值域是.5.函数y=ax在[0,1]上的最大值与最小值的和为3,则函数y=2ax-1在[0,1]上的最大值是( )A.6 B.1 C.3 D.答案 C解析 函数y=ax在[0,1]上是单调的,最大值与最小值都在端点处取到,故有a0+a1=3,解得a=2,因此函数y=2ax-1=4x-1在[0,1]上单调递增,当x=1时,ymax=3.6.设a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系是( )A.a>c>b B.a>b>cC.c>a>b D.b>c>a答案 A解析 因为y=(x>0)为增函数,所以a>c.因为y=x(x∈R)为减函数,所以c>b,所以a>c>b.7.已知函数f(x)=为奇函数,则n的值为________.答案 2解析 因为f(x)为定义在R上的奇函数,所以f(0)==0,解得n=2.8.函数y=的定义域是________.答案 [4,+∞)解析 由题意得2x-1-8≥0,即2x-1≥8=23,∴x-1≥3,解得x≥4.9.比较下列各组数的大小:(1)1.52.5和1.53.2;(2)0.6-1.2和0.6-1.5;(3)1.50.3和0.81.2.解 (1)∵函数y=1.5x在R上是增函数,2.5<3.2,∴1.52.5<1.53.2.(2)∵函数y=0.6x在R上是减函数,-1.2>-1.5,∴0.6-1.2<0.6-1.5.(3)由指数函数的性质知1.50.3>1.50=1,又0.81.2<0.80=1,∴1.50.3>0.81.2.10.已知指数函数f(x)的图象过点P(3,8),且函数g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称,又g(2x-1)解 设f(x)=ax(a>0且a≠1),因为f(3)=8,所以a3=8,即a=2,所以f(x)=2x,又因为g(x)与f(x)的图象关于y轴对称,所以g(x)=x,因此由g(2x-1)即2x-1<3x,得2x-1>3x,解得x<-1.所以x的取值范围为(-∞,-1).11.(多选)以下关于数的大小的结论中正确的是( )A.1.72.5<1.73 B.0.8-0.1<0.8-0.2C.1.50.4<0.82.6 D.答案 AB解析 ∵函数y=1.7x在R上为增函数,2.5<3,∴1.72.5<1.73,A正确;∵函数y=0.8x在R上为减函数,-0.1>-0.2,∴0.8-0.1<0.8-0.2,B正确;∵1.50.4>1.50=1,0.82.6<0.80=1,∴1.50.4>0.82.6,C错误;=4=,=3=,∵<,∴,D错误.12.(多选)已知实数a,b满足等式2 021a=2 022b,下列等式可以成立的是( )A.a=b=0 B.a答案 ABD解析 如图,观察易知,a13.设定义在R上的偶函数f(x)满足f(x)=2x-4(x≥0),若f(x-2)>0,则x的取值范围是( )A.(-∞,0) B.(0,4)C.(4,+∞) D.(-∞,0)∪(4,+∞)答案 D解析 当x≥0时,令f(x)=2x-4>0,解得x>2.又∵f(x)是定义在R上的偶函数,∴其图象关于y轴对称,∴不等式f(x)>0在R上的解集为(-∞,-2)∪(2,+∞).∴不等式f(x-2)>0等价为x-2∈(-∞,-2)∪(2,+∞),解得x∈(-∞,0)∪(4,+∞).14.函数f(x)=(a>0,且a≠1)是R上的减函数,则a的取值范围是________.答案 解析 由题意知f(x)是R上的减函数,则即≤a<1.故a的取值范围是.15.定义运算:a b=则函数f(x)=3-x 3x的值域为________.答案 (0,1]解析 由题意得,f(x)=函数f(x)的图象如图,由图可知f(x)的值域为(0,1].16.已知函数f(x)=2-x.(1)求f(0)-××2-2的值;(2)若函数h(x)=f(x)+g(x),且h(x),g(x)满足下列条件:①h(x)为偶函数;②h(x)≥2且 x∈R使得h(x)=2;③g(x)>0且g(x)恒过(0,1)点.写出一个符合题意的函数g(x),并说明理由.解 (1)由题意知f(0)-××2-2=20-××2-2=1-=1-20=0.(2)满足题意的函数g(x)=2x.证明如下:①因为h(x)=2x+2-x,所以h(-x)=2-x+2-(-x)=2-x+2x=h(x),所以h(x)=2x+2-x为偶函数.②h(x)=2x+2-x≥2=2=2=2,当且仅当2x=2-x,即x=0时等号成立.③g(x)=2x>0,g(x)恒过(0,1)点.4.2.2 指数函数的图象与性质(一)学习目标 1.掌握指数函数的图象和性质.2.学会利用指数函数的图象和性质解决简单的函数定义域、值域的问题.导语请同学们口答指数函数的定义和指数函数的解析式的特征.大家有没有用我们昨天学习的方法和你的家长讨论零花钱的事情?一般来说,函数的图象与性质紧密联系,图象可反映函数的性质,所以我们今天学习指数函数的图象和性质.一、指数函数的图象问题1 用列表、描点、连线的画图步骤,先完成下列表格,再画出指数函数y=2x与y=x的图象.x -2 -1 0 1 2y=2xy=x提示 (1) 1 2 4 4 2 1 (2)y=2x和y=x的图象如图所示.问题2 通过图象,分析y=2x与y=x的性质并完成下列表格.函数 y=2x y=x定义域 x∈R x∈R值域 (0,+∞) (0,+∞)单调性 增函数 减函数最值 无最值 无最值奇偶性 非奇非偶函数 非奇非偶函数特殊点 (0,1) (0,1)y的变 换情况 当x<0时,00时,y>1 当x<0时,y>1; 当x>0时,0问题3 比一比y=2x与y=x的图象有哪些相同点?有哪些不同点?提示 相同点:定义域、值域、最值的情况、奇偶性、经过一个共同点;不同点:单调性、函数值的变化.我们还发现y=2x与y=x这两个底数互为倒数的函数图象关于y轴对称.问题4 再选取底数,a=3,a=4,a=,a=,在同一个坐标系中画出相应的指数函数的图象,观察这些图象的位置和变化趋势,它们有哪些共性?提示 知识梳理指数函数的图象和性质a>1 0图象性质 定义域 R值域 (0,+∞)最值 无最值过定点 过定点(0,1),即x=0时,y=1函数值 的变化 当x<0时,00时,y>1 当x>0时,01单调性 在R上是增函数 在R上是减函数奇偶性 非奇非偶函数对称性 y=ax与y=x的图象关于y轴对称注意点:(1)函数图象只出现在x轴上方.(2)当x=0时,有a0=1,故过定点(0,1).(3)当0(4)当a>1时,底数越大,图象越靠近y轴.(5)任意底数互为倒数的两个指数函数的图象关于y轴对称.例1 如图是指数函数①y=ax,②y=bx,③y=cx,④y=dx的图象,则a,b,c,d与1的大小关系是( )A.aC.1答案 B解析 作直线x=1,由下到上分别与②,①,④,③相交,所以b反思感悟 解决指数函数图象问题的注意点(1)熟记当底数a>1和0(2)在y轴右侧,指数函数的图象“底大图高”.跟踪训练1 已知0答案 C解析 由于0二、与指数函数有关的定义域(值域)问题例2 求下列函数的定义域:(1)y=23-x;(2)y=32x+1;(3)y=5x;(4).解 (1)R (2)R (3)R (4){x|x≠0}.反思感悟 定义域:形如y=af(x)形式的函数的定义域是使得f(x)有意义的x的取值集合.注意:(1)通过建立不等关系求定义域时,要注意解集为各不等关系解集的交集.(2)当指数型函数的底数含字母时,在求定义域时要注意分类讨论.跟踪训练2 求函数y=的定义域、值域.解 函数的定义域为R.∵y===1-,又∵3x>0,∴1+3x>1,∴0<<1,∴-1<-<0,∴0<1-<1,∴函数的值域为(0,1).三、指数函数图象的应用例3 (1)若函数f(x)=2ax+m-n(a>0,且a≠1)的图象恒过点(-1,4),则m+n等于( )A.3 B.1 C.-1 D.-2答案 C解析 由函数f(x)=2ax+m-n(a>0,且a≠1)的图象恒过(-1,4),得m-1=0,2·am-1-n=4,解得m=1,n=-2,∴m+n=-1.(2)要使g(x)=3x+1+t的图象不经过第二象限,则t的取值范围为( )A.t≤-1 B.t<-1C.t≤-3 D.t≥-3答案 C解析 ∵函数g(x)=3x+1+t的图象过定点(0,3+t),且为增函数,要使g(x)的图象不经过第二象限,则3+t≤0,解得t≤-3.反思感悟 与指数函数相关的图象问题(1)定点问题:令函数解析式中的指数为0,即可求出横坐标,再求纵坐标即可.(2)平移问题:对于横坐标x满足“左加右减”.跟踪训练3 (1)函数f(x)=2ax+1-3(a>0,且a≠1)的图象恒过的定点是________.答案 (-1,-1)解析 因为y=ax的图象过定点(0,1),所以令x+1=0,即x=-1,则f(-1)=-1,故f(x)=2ax+1-3的图象恒过定点(-1,-1).(2)已知直线y=2a与函数y=|2x-2|的图象有两个公共点,求实数a的取值范围.解 函数y=|2x-2|的图象如图所示.要使直线y=2a与该图象有两个公共点,则有0<2a<2,即01.知识清单:(1)指数函数的图象.(2)指数函数的性质:定义域、值域、单调性、奇偶性、对称性及过定点.(3)函数图象的应用.2.方法归纳:数形结合法.3.常见误区:形如函数y=af(x)(a>0且a≠1)过定点的问题,要使f(x)=0.1.函数f(x)=πx与g(x)=x的图象关于( )A.原点对称 B.x轴对称C.y轴对称 D.直线y=-x对称答案 C解析 设点(x,y)为函数f(x)=πx的图象上任意一点,则点(-x,y)为g(x)=π-x=x的图象上的点.因为点(x,y)与点(-x,y)关于y轴对称,所以函数f(x)=πx与g(x)=x的图象关于y轴对称.2.指数函数y=ax与y=bx的图象如图所示,则( )A.a<0,b<0B.a<0,b>0C.01D.0答案 C解析 结合指数函数图象的特点可知01.3.函数f(x)=3-ax+1(a>0,且a≠1)的图象恒过定点( )A.(-1,2) B.(1,2) C.(-1,1) D.(0,2)答案 A解析 ∵y=ax的图象恒过定点(0,1),∴令x+1=0,即x=-1,则f(-1)=2.故f(x)=3-ax+1的图象恒过定点(-1,2).4.函数的定义域为________.答案 {x|x≠±1}解析 由x2-1≠0,得x≠±1,∴函数的定义域为{x|x≠±1}.1.函数y=2x+1的图象是( )答案 A解析 当x=0时,y=2,且函数单调递增.2.函数的定义域是( )A.R B.{x|x≠1}C. {x|x≠0} D.{x|x≠0且x≠1}答案 C解析 要使有意义,只需有意义,即x≠0.3.函数f(x)=ax与g(x)=-x+a的图象大致是( )答案 A解析 当a>1时,函数f(x)=ax单调递增,当x=0时,g(0)=a>1,此时两函数的图象大致为选项A.4. 函数f(x)=ax-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<0 B.a>1,b>0C.00 D.0答案 D解析 从曲线的变化趋势,可以得到函数f(x)为减函数,从而有0又当x=0时,f(x)<1,即a-b<1=a0,∴-b>0,即b<0.5.设函数f(x)=则满足f(x+1)A.(-∞,0) B.(0,+∞) C.(-∞,1) D.(0,1)答案 C解析 函数f(x)=的图象如图,显然函数f(x)在R上单调递减,∵f(x+1)∴x+1>2x,解得x<1.6.(多选)若a>1,-1A.第一象限 B.第二象限C.第三象限 D.第四象限答案 ABC解析 ∵a>1,且-1∴函数的图象如图所示.故图象过第一、二、三象限.7.函数f(x)=2·ax-1+1的图象恒过定点________.答案 (1,3)解析 令x-1=0,得x=1,又f(1)=2×1+1=3,所以f(x)的图象恒过定点(1,3).8.若指数函数f(x)=(a2-1)x在R上为减函数,则a的取值范围为__________.答案 (-,-1)∪(1,)解析 由题意得,0即1∴-9.已知函数y=3x的图象,怎样变换得到y=x+1+2的图象?并画出相应图象.解 y=x+1+2=3-(x+1)+2.作函数y=3x关于y轴的对称图象,得函数y=3-x的图象,再向左平移1个单位长度就得到函数y=3-(x+1)的图象,最后再向上平移2个单位长度就得到函数y=3-(x+1)+2=x+1+2的图象,如图所示.10.画出函数y=|2x-1|的函数图象,根据图象写出函数的定义域、值域、单调区间和最值.解 图象如图所示,定义域为R;值域为{y|y≥0};单调递减区间为(-∞,0),单调递增区间为(0,+∞);有最小值为0,无最大值.11.已知函数f(x)=若存在x1,x2,x3(x1A.(0,1] B.[0,1]C.(-∞,1] D.(-∞,1)答案 B解析 作出f(x)的大致图象如图,交点横坐标为x1,x2,x3,自左向右依次排列,由图可知,x1,x2关于x=-1对称,x3>0,即x1+x2=-2,则x1+x2+x3>-2.由图象知,当x>-2时,f(x)∈[0,1],所以f(x1+x2+x3)∈[0,1].12.函数f(x)=的图象大致为( )答案 B解析 f(x)==由指数函数的图象知B正确.13.若函数f(x)=|x|+m-1的图象与x轴有公共点,则实数m的取值范围为( )A.m<1 B.m≤1C.0答案 D解析 函数f(x)=|x|+m-1的图象与x轴有公共点,即m-1=-|x|有实数解,由于-1≤-|x|<0,故-1≤m-1<0,解得0≤m<1.14.已知实数a,b满足等式a=b,给出下列五个关系式:①0答案 2解析 作y=x与y=x的图象(图略).当a=b=0时,a=b=1;当a当a>b>0时,也可以使a=b.故①,②,⑤都可能成立,不可能成立的关系式是③,④.15.已知函数f(x)=(x-a)(x-b)(其中a>b)的图象如图所示,则函数g(x)=ax+b的图象是( )答案 A解析 由函数f(x)=(x-a)(x-b)(其中a>b)的图象可知016.已知函数f(x)=ax+b(a>0,且a≠1).(1)若f(x)的图象如图①所示,求a,b的值;(2)若f(x)的图象如图②所示,求a,b的取值范围;(3)在(1)中,若|f(x)|=m有且仅有一个实数根,求m的取值范围.解 (1)由图①知f(x)的图象过点(2,0),(0,-2),所以又因为a>0,且a≠1,所以a=,b=-3.(2)由图②知f(x)单调递减,所以0又f(0)<0,即a0+b<0,所以b<-1.故a的取值范围为(0,1),b的取值范围为(-∞,-1).(3)由(1)知f(x)=()x-3,则画出|f(x)|=|()x-3|的图象如图所示,要使|f(x)|=m有且仅有一个实数根,则m=0或m≥3.故m的取值范围为[3,+∞)∪{0}. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 4.2.2 指数函数的图象与性质(一).docx 4.2.2 指数函数的图象与性质(二).docx