【高三数学】一轮复习:2.5指数函数 学案(原卷版+解析版)

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【高三数学】一轮复习:2.5指数函数 学案(原卷版+解析版)

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判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)=()n=a.( × )
(2)分数指数幂可以理解为个a相乘.( × )
(3)(-1)=(-1)=.( × )
(4)函数y=a-x是R上的增函数.( × )
(5)函数(a>1)的值域是(0,+∞).( × )
(6)函数y=2x-1是指数函数.( × )

题型一 指数幂的运算
例1 化简下列各式:
(1)[(0.064)-2.5]- -π0;
(2)÷(a-)×.
解 (1)原式={[()]}-()-1
=[()3]-[()3]-1
=--1=0.
(2)原式=÷×
=a(a-2b)××
=a×a×a=a2.
思维升华 (1)指数幂的运算首先将根式、分数指数幂统一为分数指数幂,以便利用法则计算,还应注意:①必须同底数幂相乘,指数才能相加;②运算的先后顺序.
(2)当底数是负数时,先确定符号,再把底数化为正数.
(3)运算结果不能同时含有根号和分数指数,也不能既有分母又含有负指数.
 化简()·=________.
答案 
解析 原式=2×=21+3×10-1=.
题型二 指数函数的图象及应用
例2 (1)已知实数a,b满足等式2 017a=2 018b,下列五个关系式:①0A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
(2)已知函数f(x)=|2x-1|,af(c)>f(b),则下列结论中,一定成立的是(  )
A.a<0,b<0,c<0 B.a<0,b≥0,c>0
C.2-a<2c D.2a+2c<2
答案 (1)B (2)D
解析 (1)如图,观察易知,a,b的关系为a(2)作出函数f(x)=|2x-1|的图象,如图,
∵af(c)>f(b),结合图象知,
00,
∴0<2a<1.
∴f(a)=|2a-1|=1-2a<1,
∴f(c)<1,∴0∴1<2c<2,∴f(c)=|2c-1|=2c-1,
又∵f(a)>f(c),∴1-2a>2c-1,
∴2a+2c<2,故选D.
思维升华 (1)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.
(2)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.
(3)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)已知函数f(x)=ax-b的图象如图所示,则函数g(x)=ax+b的图象可能是(  )
(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________.
答案 (1)A (2)[-1,1]
解析 (1)由f(x)的单调性知0又x=0时,a-b>1,x=1时,a1-b<1,∴0对照图象知g(x)的图象可能是A.
(2)曲线|y|=2x+1与直线y=b的图象如图所示,由图象可知:如果|y|=2x+1与直线y=b没有公共点,则b应满足的条件是b∈[-1,1].
题型三 指数函数的性质及应用
命题点1 指数函数单调性的应用
例3 (1)下列各式比较大小正确的是(  )
A.1.72.5>1.73 B.0.6-1>0.62
C.0.8-0.1>1.250.2 D.1.70.3<0.93.1
(2)设函数f(x)=若f(a)<1,则实数a的取值范围是________.
答案 (1)B (2)(-3,1)
解析 (1)选项B中,∵y=0.6x是减函数,
∴0.6-1>0.62.
(2)当a<0时,不等式f(a)<1可化为()a-7<1,
即()a<8,即()a<()-3,
∴a>-3.又a<0,∴-3当a≥0时,不等式f(a)<1可化为<1.
∴0≤a<1,
综上,a的取值范围为(-3,1).
命题点2 复合函数的单调性
例4 (1)已知函数f(x)=2(m为常数),若f(x)在区间[2,+∞)上是增函数,则m的取值范围是________.
(2)函数f(x)=的单调减区间为_____________________________________.
答案 (1)(-∞,4] (2)(-∞,1]
解析 (1)令t=|2x-m|,则t=|2x-m|在区间[,+∞)上单调递增,在区间(-∞,]上单调递减.而y=2t为R上的增函数,所以要使函数f(x)=2在[2,+∞)上单调递增,则有≤2,即m≤4,所以m的取值范围是(-∞,4].
(2)设u=-x2+2x+1,∵y=u在R上为减函数,
∴函数f(x)=的减区间即为函数u=-x2+2x+1的增区间.
又u=-x2+2x+1的增区间为(-∞,1],
∴f(x)的减区间为(-∞,1].
引申探究
函数f(x)=的单调增区间是________.
答案 [0,+∞)
解析 设t=2x,则y=t2-2t的单调增区间为[1,+∞),
令2x≥1,得x≥0,
∴函数f(x)=的单调增区间是[0,+∞).
命题点3 函数的值域(或最值)
例5 (1)函数y=x-x+1在区间[-3,2]上的值域是________.
(2)如果函数y=a2x+2ax-1(a>0,且a≠1)在区间[-1,1]上的最大值是14,则a的值为________.
答案 (1) (2)或3
解析 (1)令t=x,因为x∈[-3,2],
所以t∈,
故y=t2-t+1=2+.
当t=时,ymin=;当t=8时,ymax=57.
故所求函数的值域为.
(2)令ax=t,则y=a2x+2ax-1=t2+2t-1
=(t+1)2-2.
当a>1时,因为x∈[-1,1],所以t∈[,a],又函数y=(t+1)2-2在上单调递增,
所以ymax=(a+1)2-2=14,解得a=3(负值舍去).
当0又函数y=(t+1)2-2在[a,]上单调递增,
则ymax=(+1)2-2=14,解得a=(负值舍去).
综上,a=3或a=.
思维升华 (1)在利用指数函数性质解决相关综合问题时,要特别注意底数a的取值范围,并在必要时进行分类讨论.
(2)与指数函数有关的指数型函数的定义域、值域(最值)、单调性、奇偶性的求解方法,要化归于指数函数来解.
 (1)已知函数f(x)=的值域是[-8,1],则实数a的取值范围是(  )
A.(-∞,-3] B.[-3,0)
C.[-3,-1] D.{-3}
(2)已知函数f(x)=2x-,函数g(x)=则函数g(x)的最小值是________.
答案 (1)B (2)0
解析 (1)当0≤x≤4时,f(x)∈[-8,1],
当a≤x<0时,f(x)∈[-()a,-1),
所以[-,-1)?[-8,1],
即-8≤-<-1,即-3≤a<0,
所以实数a的取值范围是[-3,0).
(2)当x≥0时,g(x)=f(x)=2x-为单调增函数,所以g(x)≥g(0)=0;当x<0时,g(x)=f(-x)=2-x-为单调减函数,所以g(x)>g(0)=0,所以函数g(x)的最小值是0.
1.分数指数幂
(1)我们规定正数的正分数指数幂的意义是=(a>0,m,n∈N*,且n>1).于是,在条件a>0,m,n∈N*,且n>1下,根式都可以写成分数指数幂的形式.正数的负分数指数幂的意义与负整数指数幂的意义相仿,我们规定=(a>0,m,n∈N*,且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.
(2)有理数指数幂的运算性质:aras=ar+s,(ar)s=ars,(ab)r=arbr,其中a>0,b>0,r,s∈Q.
2.指数函数的图象与性质
y=ax a>1 0图象
定义域 (1)R
值域 (2)(0,+∞)
性质 (3)过定点(0,1)
(4)当x>0时,y>1;当x<0时,00时,01
(6)在(-∞,+∞)上是增函数 (7)在(-∞,+∞)上是减函数
典例 已知函数y=b+(a,b为常数,且a>0,a≠1)在区间[-,0]上有最大值3,最小值, 则a,b的值分别为________.
错解展示
解析 令t=x2+2x=(x+1)2-1,
∵-≤x≤0,∴-1≤t≤0.
∵≤at≤1,∴b+≤b+at≤b+1,
由得
答案 2,2
现场纠错
解析 令t=x2+2x=(x+1)2-1,
∵x∈[-,0],∴t∈[-1,0].
①若a>1,函数f(x)=at在[-1,0]上为增函数,
∴at∈[,1],b+∈[b+,b+1],
依题意得解得
②若0∴at∈[1,],
则b+∈[b+1,b+],
依题意得
解得
综上①②,所求a,b的值为或
答案 2,2或,
纠错心得 与指数函数、对数函数的单调性有关的问题,要对底数进行讨论.
1.已知函数f(x)=ax-2+2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)
答案 B
解析 由a0=1知,当x-2=0,即x=2时,f(2)=3,即图象必过定点(2,3).
2.已知a=(),b=(),c=(),则a,b,c的大小关系是(  )
A.cC.b答案 D
解析 ∵y=()x是减函数,
∴()>()>()0,
即a>b>1,
又c=()<()0=1,
∴c3.计算:×0+8×-=________.
答案 2
解析 原式=×1+2×2-=2.
4.函数y=8-23-x(x≥0)的值域是________.
答案 [0,8)
解析 ∵x≥0,∴-x≤0,∴3-x≤3,
∴0<23-x≤23=8,∴0≤8-23-x<8,
∴函数y=8-23-x的值域为[0,8).
1.设2x=8y+1,9y=3x-9,则x+y的值为(  )
A.18 B.21 C.24 D.27
答案 D
解析 ∵2x=8y+1=23(y+1),∴x=3y+3,
∵9y=3x-9=32y,∴x-9=2y,
解得x=21,y=6,∴x+y=27.
2.函数f(x)=2|x-1|的图象是(  )
答案 B
解析 ∵|x-1|≥0,∴f(x)≥1,排除C、D.
又x=1时,|f(x)|min=1,排除A.
故选B.
3.已知a=40.2,b=0.40.2,c=0.40.8,则(  )
A.a>b>c B.a>c>b
C.c>a>b D.b>c>a
答案 A
解析 由0.2<0.8,底数0.4<1知,y=0.4x在R上为减函数,所以0.40.2>0.40.8,即b>c.
又a=40.2>40=1,b=0.40.2<1,所以a>b.
综上,a>b>c.
4.已知f(x)=3x-b(2≤x≤4,b为常数)的图象经过点(2,1),则f(x)的值域为(  )
A.[9,81] B.[3,9]
C.[1,9] D.[1,+∞)
答案 C
解析 由f(x)过定点(2,1)可知b=2,
因为f(x)=3x-2在[2,4]上是增函数,
所以f(x)min=f(2)=1,f(x)max=f(4)=9.
故选C.
5.若函数f(x)=是奇函数,则使f(x)>3成立的x的取值范围为(  )
A.(-∞,-1) B.(-1,0)
C.(0,1) D.(1,+∞)
答案 C
解析 ∵f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x),
即=-,整理得(a-1)(2x+1)=0,
∴a=1,∴f(x)>3即为>3,
当x>0时,2x-1>0,∴2x+1>3·2x-3,解得0当x<0时,2x-1<0,∴2x+1<3·2x-3,无解.
∴x的取值范围为(0,1).
*6.已知g(x)=ax+1,f(x)=对任意x1∈[-2,2],存在x2∈[-2,2],使g(x1)=f(x2)成立,则a的取值范围是(  )
A.[-1,+∞) B.[-1,1]
C.(0,1] D.(-∞,1]
答案 B
解析 由题意可得g(x),x∈[-2,2]的值域为f(x),x∈[-2,2]的值域的子集.
经分析知f(x),x∈[-2,2]的值域是[-4,3],
当a=0时,g(x)=1,符合题意;
当a>0时,g(x),x∈[-2,2]的值域是[-2a+1,2a+1],
所以则0当a<0时,g(x),x∈[-2,2]的值域是[2a+1,-2a+1],
所以则-1≤a<0.
综上可得-1≤a≤1.
7.设函数f(x)=则使得f(x)≤2成立的x的取值范围是________.
答案 (-∞,8]
解析 当x<1时,由ex-1≤2,得x≤1+ln 2,∴x<1时恒成立;
当x≥1时,由x≤2,得x≤8,∴1≤x≤8.
综上,符合题意的x的取值范围是(-∞,8].
8.若直线y=2a与函数y=|ax-1|(a>0且a≠1)的图象有两个公共点,则a的取值范围是________.
答案 (0,)
解析 (数形结合法)
由图象可知0<2a<1,∴09.已知y=f(x)是定义在R上的奇函数且当x≥0时,f(x)=-+,则此函数的值域为________.
答案 [-,]
解析 设t=,当x≥0时,2x≥1,∴0f(t)=-t2+t=-(t-)2+.
∴0≤f(t)≤,故当x≥0时,f(x)∈[0,].
∵y=f(x)是定义在R上的奇函数,
∴当x≤0时,f(x)∈[-,0].
故函数的值域为[-,].
10.当x∈(-∞,-1]时,不等式(m2-m)·4x-2x<0恒成立,则实数m的取值范围是________.
答案 (-1,2)
解析 原不等式变形为m2-m因为函数y=x在(-∞,-1]上是减函数,
所以x≥-1=2,
当x∈(-∞,-1]时,m2-m11.已知函数f(x)=()|x|-a.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若f(x)的最大值等于,求a的值.
解 (1)令t=|x|-a,则f(x)=()t,
不论a取何值,t在(-∞,0]上单调递减,
在[0,+∞)上单调递增,
又y=()t是单调递减的,
因此f(x)的单调递增区间是(-∞,0],
单调递减区间是[0,+∞).
(2)由于f(x)的最大值是,且=()-2,
所以g(x)=|x|-a应该有最小值-2,即g(0)=-2,
从而a=2.
12.已知函数f(x)=.
(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.
解 (1)当a=-1时,f(x)=,
令t=-x2-4x+3,
由于t在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,+∞)上单调递减,而y=t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)=ax2-4x+3,则f(x)=g(x),
由于f(x)有最大值3,所以g(x)应有最小值-1,
因此必有解得a=1,
即当f(x)有最大值3时,a的值为1.
*13.已知函数f(x)=-+3(-1≤x≤2).
(1)若λ=,求函数f(x)的值域;
(2)若函数f(x)的最小值是1,求实数λ的值.
解 (1)f(x)=-+3
=()2x-2λ·()x+3(-1≤x≤2).
设t=()x,得g(t)=t2-2λt+3(≤t≤2).
当λ=时,g(t)=t2-3t+3
=(t-)2+(≤t≤2).
所以g(t)max=g()=,g(t)min=g()=.
所以f(x)max=,f(x)min=,
故函数f(x)的值域为[,].
(2)由(1)得g(t)=t2-2λt+3
=(t-λ)2+3-λ2(≤t≤2).
①当λ≤时,g(t)min=g()=-+,
令-+=1,得λ=>,
不符合,舍去;
②当<λ≤2时,g(t)min=g(λ)=-λ2+3,
令-λ2+3=1,得λ=(λ=-<,不符合,舍去);
③当λ>2时,g(t)min=g(2)=-4λ+7,
令-4λ+7=1,得λ=<2,不符合,舍去.
综上所述,实数λ的值为.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)=()n=a.(   )
(2)分数指数幂可以理解为个a相乘.(   )
(3)(-1)=(-1)=.(   )
(4)函数y=a-x是R上的增函数.(   )
(5)函数(a>1)的值域是(0,+∞).(   )
(6)函数y=2x-1是指数函数.(   )

题型一 指数幂的运算
例1 化简下列各式:
(1)[(0.064)-2.5]- -π0;
(2)÷(a-)×.
 化简()·=________.
题型二 指数函数的图象及应用
例2 (1)已知实数a,b满足等式2 017a=2 018b,下列五个关系式:①0A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
(2)已知函数f(x)=|2x-1|,af(c)>f(b),则下列结论中,一定成立的是(  )
A.a<0,b<0,c<0 B.a<0,b≥0,c>0
C.2-a<2c D.2a+2c<2
 (1)已知函数f(x)=ax-b的图象如图所示,则函数g(x)=ax+b的图象可能是(  )
(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________.
题型三 指数函数的性质及应用
命题点1 指数函数单调性的应用
例3 (1)下列各式比较大小正确的是(  )
A.1.72.5>1.73 B.0.6-1>0.62
C.0.8-0.1>1.250.2 D.1.70.3<0.93.1
(2)设函数f(x)=若f(a)<1,则实数a的取值范围是________.
命题点2 复合函数的单调性
例4 (1)已知函数f(x)=2(m为常数),若f(x)在区间[2,+∞)上是增函数,则m的取值范围是________.
(2)函数f(x)=的单调减区间为_____________________________________.
引申探究
函数f(x)=的单调增区间是________.
例5 (1)函数y=x-x+1在区间[-3,2]上的值域是________.
(2)如果函数y=a2x+2ax-1(a>0,且a≠1)在区间[-1,1]上的最大值是14,则a的值为________.
 (1)已知函数f(x)=的值域是[-8,1],则实数a的取值范围是(  )
A.(-∞,-3] B.[-3,0)
C.[-3,-1] D.{-3}
(2)已知函数f(x)=2x-,函数g(x)=则函数g(x)的最小值是________.
1.分数指数幂
(1)我们规定正数的正分数指数幂的意义是=(a>0,m,n∈N*,且n>1).于是,在条件a>0,m,n∈N*,且n>1下,根式都可以写成分数指数幂的形式.正数的负分数指数幂的意义与负整数指数幂的意义相仿,我们规定=(a>0,m,n∈N*,且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.
(2)有理数指数幂的运算性质:aras=ar+s,(ar)s=ars,(ab)r=arbr,其中a>0,b>0,r,s∈Q.
2.指数函数的图象与性质
y=ax a>1 0图象
定义域 (1)R
值域 (2)(0,+∞)
性质 (3)过定点(0,1)
(4)当x>0时,y>1;当x<0时,00时,01
(6)在(-∞,+∞)上是增函数 (7)在(-∞,+∞)上是减函数
典例 已知函数y=b+(a,b为常数,且a>0,a≠1)在区间[-,0]上有最大值3,最小值, 则a,b的值分别为________.
1.已知函数f(x)=ax-2+2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)
2.已知a=(),b=(),c=(),则a,b,c的大小关系是(  )
A.cC.b3.计算:×0+8×-=________.
4.函数y=8-23-x(x≥0)的值域是________.
1.设2x=8y+1,9y=3x-9,则x+y的值为(  )
A.18 B.21 C.24 D.27
2.函数f(x)=2|x-1|的图象是(  )
3.已知a=40.2,b=0.40.2,c=0.40.8,则(  )
A.a>b>c B.a>c>b
C.c>a>b D.b>c>a
4.已知f(x)=3x-b(2≤x≤4,b为常数)的图象经过点(2,1),则f(x)的值域为(  )
A.[9,81] B.[3,9]
C.[1,9] D.[1,+∞)
5.若函数f(x)=是奇函数,则使f(x)>3成立的x的取值范围为(  )
A.(-∞,-1) B.(-1,0)
C.(0,1) D.(1,+∞)
*6.已知g(x)=ax+1,f(x)=对任意x1∈[-2,2],存在x2∈[-2,2],使g(x1)=f(x2)成立,则a的取值范围是(  )
A.[-1,+∞) B.[-1,1]
C.(0,1] D.(-∞,1]
7.设函数f(x)=则使得f(x)≤2成立的x的取值范围是________.
8.若直线y=2a与函数y=|ax-1|(a>0且a≠1)的图象有两个公共点,则a的取值范围是________.
9.已知y=f(x)是定义在R上的奇函数且当x≥0时,f(x)=-+,则此函数的值域为________.
10.当x∈(-∞,-1]时,不等式(m2-m)·4x-2x<0恒成立,则实数m的取值范围是________.
11.已知函数f(x)=()|x|-a.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若f(x)的最大值等于,求a的值.
12.已知函数f(x)=.
(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.
*13.已知函数f(x)=-+3(-1≤x≤2).
(1)若λ=,求函数f(x)的值域;
(2)若函数f(x)的最小值是1,求实数λ的值.

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