资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台2.4 指数运算及指数函数(精讲)考向一 指数的运算【例1-1】(2025高三·全国·专题练习)[多选]下列运算正确的是( )A.B.C.D.若,则.【答案】BD【解析】对于A,,A错误;对于B.,B正确;对于C,原式,C错误;对于D,当时,,得,由,得,所以,D正确.故选:BD.【一隅三反】(2026高三·全国·专题练习)化简与求值.(1);(2).(3)化简:;(4)计算:;(5)已知,求的值.(6);(7)(8)求值:(9)(10)(10)【答案】(1)(2)1(3)(4)(5)(6)(7)(8)100(9)2(10)-16【解析】(1)原式.(2)原式.(3)原式.(4)原式.(5)对两边平方,得,可得,再对两边平方,得,所以,,所以,.则.(6).(7).(8)原式.(9).(10)原式.考向二 指数函数的图像【例2-1】(2025湖北)函数的图象恒过定点,若点在直线上,其中,则的最小值为___________.【答案】9【解析】∵恒过定点,∴过定点∴,即,∴≥,当且仅当即时等号成立,∴所以的最小值为9,故答案为:9.【例2-2】(24-25高三上·山东·阶段练习)如图所示,若,函数与的图象可能是( )A.B.C.D.【答案】C【解析】因为,所以指数函数在上单调递减,故排除A和D;对于,当时,,所以的图象过点,因为,故B错误,C正确.故选:C.【一隅三反】1.(24-25高三上·山东·阶段练习)函数的图象恒过的定点是( )A. B. C. D.【答案】D【解析】令,则,所以函数的图象恒过点.故选:D2.(2025高三·全国·专题练习)已知且,则函数与函数的图象可能的是( )A.B.C.D.【答案】B【解析】因,故,故,而与关于对称,各选项中只有B满足,故选:B.3.(2025高三·全国·专题练习)函数的大致图象为( )A. B. C. D. 【答案】A【解析】由题意可知:函数的定义域为,关于原点对称,且,∴函数为奇函数,故C错误;又∵,故D错误;当时,,故B错误,A正确.故选:A.考向三 指数函数定义域【例3】(24-25江苏)已知函数的定义域为,则函数的定义域是( )A. B. C. D.【答案】D【解析】因为函数的定义域为,所以对于函数有,解得,所以函数的定义域是.故选:D.【一隅三反】1.(23-24四川)函数的定义域为( )A. B. C. D.【答案】D【解析】函数的定义域满足,解得且.则函数定义域为,故选:D2.(23-24·福建漳州·期末)函数的定义域为( )A. B.C. D.【答案】B【解析】函数的定义域满足,解得.所以该函数的定义域为.故选:B.3.(2024湖南)设函数,则函数的定义域为( )A. B. C. D.【答案】D【解析】因为,所以,故,故的定义域为,令,则,故的定义域为.故选:D.考向四 指数型函数的值域【例4-1】(1)(24-25高三下·甘肃白银·阶段练习)函数的值域为(2)(2024·贵州·模拟预测)已知函数,则的最大值是 .(3)(2024上海虹口·期中)已知函数,则的值域为 .(4)(2025湖北)函数的值域为【答案】(1)(2)16(3)(4)【解析】易知为减函数,所以.所以函数的值域为,故选:A(2)由,而,因为单调递增,所以,则的最大值是16.故答案为:16(3)当时,;当时,在上单调递增,单调递减,所以,综上可得的值域为.故答案为:.(4)设,则,换元得,显然当时,函数取到最小值,所以函数的值域为.故答案为:.【例4-2】(1)(2024·四川成都·二模)已知函数的值域为M.若,则实数a的取值范围是( )A. B.C. D.(2)(2024·陕西榆林·模拟预测)已知函数在区间上的值域为.若,则的值为( )A.8 B.6 C.4 D.2(3)(2024·河北保定·三模)已知的值域为,,则的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】(1)A(2)D(3)D【解析】(1)由,可知有解,且无最大值,即有解,且无最大值,当时,有解,无最大值,符合题意;当时,有解,但有最大值,不符合题意;当时,有解需满足,解得,此时无最大值,满足题意.综上,实数a的取值范围是.故选:A(2)解法1:因为,所以,所以关于对称.因为,函数在区间上的值域为,所以.解法2:因为在上递增,所以.解法3:取,因为在上递增,所以.故选D.(3)①若,当时,在上单调递减,此时,当时,,当且仅当时,等号成立,又函数的值域D满足,则解得;②若,当时,在上单调递增,此时,当时,,当且仅当时,等号成立,又函数的值域D满足,不合题意;③当时,,若,有(当且仅当时取等号)符合题意,综上所述:.故选:D.【一隅三反】1.(2024·全国·模拟预测)函数的值域为 .【答案】【解析】当时,,当时,,所以的值域为.故答案为:.2.(2025·宁夏)已知函数,,则其值域为_______.【答案】【解析】令,∵,∴,∴,又关于对称,开口向上, 所以在上单调递减,在上单调递增,且,时,函数取得最小值,即,时,函数取得最大值,即,.故答案为:.3(2025广东)已知函数存在最大值,则实数a的取值范围是【答案】【解析】易知在上单调递增,所以当时,;在上单调递增,所以当时,.所以要使函数存在最大值,只需(易错:注意等号能否取到),解得.4(2025·甘肃)已知函数的值域为R,则实数a的取值范围是【答案】【解析】当时,,当时, ,因为函数的值域为,所以,得,所以实数的取值范围是,5.(2025河北)已知的最小值为2,则的取值范围为【答案】【解析】当时,,又因为的最小值为2,所以需要当时, 恒成立,所以在恒成立,所以在恒成立,即在恒成立,令 ,则,原式转化为在恒成立,是二次函数,开口向下,对称轴为直线,所以在上 最大值为,所以。考向五 指数型函数的单调性【例5-1】(2024上海静安·阶段练习)函数的严格增区间是 .【答案】【解析】因为关于单调递减,若函数关于单调递增,则由复合函数单调性可知只需单调递减即可,而的单调递减区间为,所以函数的严格增区间是.故答案为:.【例5-2】(2025·青海西宁·二模)已知函数在区间上单调递减,则实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】B【解析】因为为上的单调增函数,根据复合函数单调性可知,在区间上单调递减,故,解得.故选:B.【例5-3】(24-25高三下·北京·阶段练习)已知函数在R上单调递增,则a的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】D【解析】根据题意若函数为单调递增,可得;若函数为单调递增,可得,即;若保证在R上单调递增,还需满足,解得;综上可得,a的取值范围为.故选:D【一隅三反】1.(2024湖南岳阳·期中)已知函数,则函数单调递增区间为( )A. B. C. D.【答案】C【解析】令在单调递增,单调递减,所以函数在单调递减,单调递增,故选:C.2(2025·河北秦皇岛·一模)设函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】C【解析】由在区间上单调递减,则需要在区间上单调递增,故对称轴,则,解得,故选:C3.(2025·贵州毕节·二模)已知函数在区间上单调递增,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】A【解析】令,则函数的减区间为,增区间为,又因为函数在区间上单调递增,且外层函数在上为增函数,所以,,可得,解得,因此,实数的取值范围是.故选:A.4.(2025·湖北黄冈·模拟预测)已知函数在R上单调递增,则的取值范围是 .【答案】【解析】在上单调递增,需要满足,解得,所以.故答案为:.考向六 指数型函数的奇偶性【例6-1】(24-25高三上·河北唐山·阶段练习)已知函数为奇函数,则( )A.2 B.1C.0 D.【答案】B【解析】函数的定义域为R,由函数为奇函数,得,即,所以.故选:B【例6-2】(2025·江苏)若函数是偶函数,则( )A. B. C.1 D.2【答案】A【解析】函数的定义域为,由是偶函数,得,即,整理得,所以.故选:A【一隅三反】1.(2025河北)已知函数,则“”是“函数为偶函数”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件【答案】A【解析】函数定义域为R,函数为偶函数,则,,而不恒为0,因此,,解得或,所以“”是“函数为偶函数”的充分不必要条件.故选:A2.(2025北京)已知函数为偶函数,则( )A.-1 B.-2 C.2 D.1【答案】A【解析】因为函数为偶函数,所以,,,所以,即得可得,成立,所以.故选:A.3(2025·辽宁)函数是定义在R上的偶函数,且,若,,则( )A.4 B.2 C.1 D.0【答案】B【解析】因为,且是定义在R上的偶函数,所以,令,则,所以,即,所以函数的周期为2,所以.故选:B.考向七 指数型函数性质的应用---比较大小【例7-1】(24-25高三上·山西大同·期中)设,则( )A. B. C. D.【答案】A【解析】因为函数单调递增,所以,故,又函数单调递减,所以,所以.故选:A.【例7-2】(2025·河北唐山·一模)已知,则下列说法正确的是( )A. B.C. D.【答案】A【解析】已知,其定义域为,关于原点对称.且,所以函数是偶函数.那么.当时,.因为,所以在上单调递增.因为,且在上单调递增,所以.又因为,所以.故选:A.【一隅三反】1..(2025河北) 若,则( )A. B. C. D.【答案】C【解析】若,且,由函数在上为减函数,,则,又函数在上为减函数,则,又函数在上为增函数,则,因此可得.故选:C.2.(23-24高三下·河南周口·开学考试)若,则( )A. B.C. D.【答案】B【解析】由题意知,令,则,所以在上单调递减,又,所以,即,所以,即,所以,又,又,所以,所以,所以.故选:B.3.(2025河北)已知,, ,则、、的大小关系为_____________【答案】【解析】由题意可知,,故;又,,因为,故,综合可得.故答案为:考向八 指数型函数性质的应用---解不等式【例8-1】(2025·浙江嘉兴·三模)关于的不等式的解集为( )A. B. C. D.【答案】D【解析】因为在上为增函数,由有,又在上为增函数,,,故选:D.【例8-2】(2024·四川德阳·一模)函数单调递增,且,则实数的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】C【解析】根据指数函数的单调性可得,在上单调递增,于是单调递增时只需,则;又因为在上单调递增,且,则,即于是.故选:C【一隅三反】1.(2025·湖南·模拟预测)设函数,则使得成立的的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】B【解析】因为,所以,即函数关于对称,当时,单调递增,所以函数在上单调递减,在单调递增,因为,所以,解得,即的取值范围是,故选:B.2(2024·辽宁·模拟预测)已知函数,则不等式的解集为( )A. B.C. D.【答案】B【解析】当时,单调递增,当时,单调递增,且在分界点处,所以函数在定义域上单调递增,所以,得,所以不等式的解集为.故选:B3(24-25高三上·江苏·开学考试)设函数,则使得成立的的解集是 .【答案】【解析】函数的定义域为R,,则为奇函数,又函数分别为R上的增函数和减函数,于是是R上的增函数,不等式化为,即,解得,所以原不等式的解集为.故答案为:考向九 指数函数的实际应用【例9】(2024·云南楚雄·一模)垃圾分类是指按一定规定或标准将垃圾分类储存、投放和搬运,从而转变成公共资源的一系列活动,做好垃圾分类是每一位公民应尽的义务.已知某种垃圾的分解率与时间(月)近似满足关系(其中、为正常数),经过个月,这种垃圾的分解率为,经过个月,这种垃圾的分解率为,则这种垃圾完全分解大约需要经过( )个月(参考数据:)A. B. C. D.【答案】B【解析】由题意,可得,解得,则,这种垃圾完全分解,即分解率为,即,所以,所以,则.故选:B.【一隅三反】1.(2024·贵州)某工厂产生的废气经过过滤后排放,过滤过程中废气的污染物含量(单位:与时间(单位:)间的关系为,其中,是正的常数.如果在前消除了的污染物,则10小时后还剩下百分之几的污染物?( )A. B. C. D.【答案】C【解析】由题意知,,所以,所以,则时,.故选:C.2.(24-25江西赣州·期末)某科研小组培育一种水稻新品种,由第1代1粒种子可以得到第2代120粒种子,以后各代每粒种子都可以得到下一代120粒种子,则第10代得到的种子数为( )参考数据:,A. B. C. D.【答案】C【解析】由题意,第10代得到的种子数为故第10代得到的种子数约为故选:C.3.(24-25湖南)生物体死亡后,它机体内原有的碳14含量会按确定的比率衰减,大约每经过5730年,碳14含量衰减为原来的一半,这个时间称为“半衰期”,与死亡年数之间的函数关系式为(其中为常数).2024年考古学家挖掘出某生物标本,经研究发现该生物体内碳14残余量约占原始含量的81%,则可推断该生物死亡时间属于( )附:①参考数据:,②参考时间轴如图:A.东汉 B.三国 C.西晋 D.东晋【答案】C【解析】因为大约每经过5730年,碳14含量衰减为原来的一半,所以可近似认为时,,又与死亡年数之间的函数关系式为,所以,故,所以,令,可得,两边取以为底数的对数可得,又,所以,,所以该生物体大约死亡于公元年,即该生物体死亡时间属于西晋.故选:C.4.(24-25高三上·北京·阶段练习)德国科学家Wilhelm Peukert于19世纪末提出蓄电池的容量(单位:Ah),放电时间(单位:h)与放电电流(单位:A)之间关系的经验公式:,其中为Peukert常数,不同材料的Peukert常数不一样.有两块不同材料的蓄电池,第一块蓄电池的容量为,Peukert常数为;第二块蓄电池的容量为,Peukert常数为.第一块电池测试:当放电电流时,放电时间,当放电电流时,放电时间;第二块电池测试:当放电电流时,放电时间,当放电电流时,放电时间,则( )A., B., C., D.,【答案】D【解析】由题意:,所以;,所以.因为指数函数在上单调递减,且,所以.又指数函数在上单调递增,且,所以,所以,即.故选:D考向十 指数型函数的综合应用【例10-1】(2025重庆沙坪坝·期中)已知函数,,若,使得,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】A【解析】任取,,即函数在上单调递减,若,使得,则即故选:A【例10-2】(2025陕西)设函数且是定义域为的奇函数,.(1)若,求的取值范围;(2)若在上的最小值为,求的值.【答案】(1);(2)2.【解析】(1)由题意,得,即,解得,由,得,即,解得,或(舍去),∴,∴函数在上为增函数,由,得∴,解得,或,∴的取值范围是;(2)由(1)得,,令,由得,,∴函数转化为,对称轴,①当时,,即,解得,或(舍去);②当时,,解得(舍去);综上:.【一隅三反】1.(2025·上海)已知函数关于点对称,若对任意的,,恒成立,则实数的取值范围为 A. B. C. D.【答案】D【解析】由为奇函数,可得其图象关于对称,可得的图象关于对称,函数关于点对称,可得,对任意的,,恒成立,即在,恒成立,所以,令,由,,可得,,设,当时,取得最大值11,则的取值范围是,故选:.2.(2025·辽宁)已知函数,若对于任意的、、,以、、为长度的线段都可以围成三角形,则的取值范围为( )A. B. C. D.【答案】C【解析】令,,则,令,由双勾函数的单调性可知,函数在区间上单调递减,在区间上单调递增,所以,当时,,则,,则,,构造函数,其中,由,可得,由于函数在区间上单调递减,则,可得.二次函数的对称轴为直线,则函数在区间上单调递增,当时,,即.由于以、、为长度的线段都可以围成三角形,所以,,解得.因此,实数的取值范围是.故选:C.3.(24-25河南开封)(多选)如图,已知直线,与函数,的图象分别交于,,,四点,且为平行四边形,则( )A. B.C. D.【答案】AD【解析】依题意,当 时, 在 图象下方,所以在 图象上, 在 图象上,所以 , , ,又因为四边形为平行四边形,所以 ,即 ,即,又因为 ,所以 ,. 故A正确, B错误.由均值不等式 ,化简可得,当 时等号成立,由于 ,故 , D正确, C错误.故选:AD.21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台2.4 指数运算及指数函数(精讲)考向一 指数的运算【例1-1】(2025高三·全国·专题练习)[多选]下列运算正确的是( )A.B.C.D.若,则.【一隅三反】(2026高三·全国·专题练习)化简与求值.(1);(2).(3)化简:;(4)计算:;(5)已知,求的值.(6);(7)(8)求值:(9)(10)(10)考向二 指数函数的图像【例2-1】2025湖北)函数的图象恒过定点,若点在直线上,其中,则的最小值为___________.【例2-2】(24-25高三上·山东·阶段练习)如图所示,若,函数与的图象可能是( )A.B.C.D.【一隅三反】1.(24-25高三上·山东·阶段练习)函数的图象恒过的定点是( )A. B. C. D.2.(2025高三·全国·专题练习)已知且,则函数与函数的图象可能的是( )A.B.C.D.3.(2025高三·全国·专题练习)函数的大致图象为( )A. B. C. D. 考向三 指数函数定义域【例3】(24-25江苏)已知函数的定义域为,则函数的定义域是( )A. B. C. D.【一隅三反】1.(23-24四川)函数的定义域为( )A. B. C. D.2.(23-24·福建漳州·期末)函数的定义域为( )A. B.C. D.3.(2024湖南)设函数,则函数的定义域为( )A. B. C. D.考向四 指数型函数的值域【例4-1】(1)(24-25高三下·甘肃白银·阶段练习)函数的值域为(2)(2024·贵州·模拟预测)已知函数,则的最大值是 .(3)(2024上海虹口·期中)已知函数,则的值域为 .(4)(2025湖北)函数的值域为【例4-2】(1)(2024·四川成都·二模)已知函数的值域为M.若,则实数a的取值范围是( )A. B.C. D.(2)(2024·陕西榆林·模拟预测)已知函数在区间上的值域为.若,则的值为( )A.8 B.6 C.4 D.2(3)(2024·河北保定·三模)已知的值域为,,则的取值范围是( )A. B. C. D.【一隅三反】1.(2024·全国·模拟预测)函数的值域为 .2.(2025·宁夏)已知函数,,则其值域为_______.3(2025广东)已知函数存在最大值,则实数a的取值范围是4(2025·甘肃)已知函数的值域为R,则实数a的取值范围是5(2025河北)已知的最小值为2,则的取值范围为考向五 指数型函数的单调性【例5-1】(2024上海静安·阶段练习)函数的严格增区间是 .【例5-2】(2025·青海西宁·二模)已知函数在区间上单调递减,则实数a的取值范围是( )A. B. C. D.【例5-3】(24-25高三下·北京·阶段练习)已知函数在R上单调递增,则a的取值范围为( )A. B. C. D.【一隅三反】1.(2024湖南岳阳·期中)已知函数,则函数单调递增区间为( )A. B. C. D.2(2025·河北秦皇岛·一模)设函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.3.(2025·贵州毕节·二模)已知函数在区间上单调递增,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.4.(2025·湖北黄冈·模拟预测)已知函数在R上单调递增,则的取值范围是 .考向六 指数型函数的奇偶性【例6-1】(24-25高三上·河北唐山·阶段练习)已知函数为奇函数,则( )A.2 B.1C.0 D.【例6-2】(2025·江苏)若函数是偶函数,则( )A. B. C.1 D.2【一隅三反】1.(2025河北)已知函数,则“”是“函数为偶函数”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件2.(2025北京)已知函数为偶函数,则( )A.-1 B.-2 C.2 D.13(2025·辽宁)函数是定义在R上的偶函数,且,若,,则( )A.4 B.2 C.1 D.0考向七 指数型函数性质的应用---比较大小【例7-1】(24-25高三上·山西大同·期中)设,则( )A. B. C. D.【例7-2】(2025·河北唐山·一模)已知,则下列说法正确的是( )A. B.C. D.【一隅三反】1..(2025河北) 若,则( )A. B. C. D.2.(23-24高三下·河南周口·开学考试)若,则( )A. B.C. D.3.(2025河北)已知,, ,则、、的大小关系为_____________考向八 指数型函数性质的应用---解不等式【例8-1】(2025·浙江嘉兴·三模)关于的不等式的解集为( )A. B. C. D.【例8-2】(2024·四川德阳·一模)函数单调递增,且,则实数的取值范围为( )A. B. C. D.【一隅三反】1.(2025·湖南·模拟预测)设函数,则使得成立的的取值范围是( )A. B. C. D.2(2024·辽宁·模拟预测)已知函数,则不等式的解集为( )A. B.C. D.3(24-25高三上·江苏·开学考试)设函数,则使得成立的的解集是 .考向九 指数函数的实际应用【例9】(2024·云南楚雄·一模)垃圾分类是指按一定规定或标准将垃圾分类储存、投放和搬运,从而转变成公共资源的一系列活动,做好垃圾分类是每一位公民应尽的义务.已知某种垃圾的分解率与时间(月)近似满足关系(其中、为正常数),经过个月,这种垃圾的分解率为,经过个月,这种垃圾的分解率为,则这种垃圾完全分解大约需要经过( )个月(参考数据:)A. B. C. D.【一隅三反】1.(2024·贵州)某工厂产生的废气经过过滤后排放,过滤过程中废气的污染物含量(单位:与时间(单位:)间的关系为,其中,是正的常数.如果在前消除了的污染物,则10小时后还剩下百分之几的污染物?( )A. B. C. D.2.(24-25江西赣州·期末)某科研小组培育一种水稻新品种,由第1代1粒种子可以得到第2代120粒种子,以后各代每粒种子都可以得到下一代120粒种子,则第10代得到的种子数为( )参考数据:,A. B. C. D.3.(24-25湖南)生物体死亡后,它机体内原有的碳14含量会按确定的比率衰减,大约每经过5730年,碳14含量衰减为原来的一半,这个时间称为“半衰期”,与死亡年数之间的函数关系式为(其中为常数).2024年考古学家挖掘出某生物标本,经研究发现该生物体内碳14残余量约占原始含量的81%,则可推断该生物死亡时间属于( )附:①参考数据:,②参考时间轴如图:A.东汉 B.三国 C.西晋 D.东晋4.(24-25高三上·北京·阶段练习)德国科学家Wilhelm Peukert于19世纪末提出蓄电池的容量(单位:Ah),放电时间(单位:h)与放电电流(单位:A)之间关系的经验公式:,其中为Peukert常数,不同材料的Peukert常数不一样.有两块不同材料的蓄电池,第一块蓄电池的容量为,Peukert常数为;第二块蓄电池的容量为,Peukert常数为.第一块电池测试:当放电电流时,放电时间,当放电电流时,放电时间;第二块电池测试:当放电电流时,放电时间,当放电电流时,放电时间,则( )A., B.,C., D.,考向十 指数型函数的综合应用【例10-1】(2025重庆沙坪坝·期中)已知函数,,若,使得,则实数的取值范围是( )A. B. C. D.【例10-2】(2025陕西)设函数且是定义域为的奇函数,.(1)若,求的取值范围;(2)若在上的最小值为,求的值.【一隅三反】1.(2025·上海)已知函数关于点对称,若对任意的,,恒成立,则实数的取值范围为 A. B. C. D.2.(2025·辽宁)已知函数,若对于任意的、、,以、、为长度的线段都可以围成三角形,则的取值范围为( )A. B. C. D.3.(24-25河南开封)(多选)如图,已知直线,与函数,的图象分别交于,,,四点,且为平行四边形,则( )A. B.C. D.21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2.4 指数运算及其指数函数(精讲)(原卷版).docx 2.4 指数运算及其指数函数(精讲)(解析版).docx