资源简介 3.3 幂函数[学习目标] 1.了解幂函数的概念.(数学抽象) 2.结合幂函数y=x,y=x2,y=x3,y=的图象,掌握它们的性质.(直观想象) 3.能利用幂函数的单调性比较幂的大小.(逻辑推理)[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况问题1.幂函数是如何定义的?问题2.幂函数的图象有何特征?问题3.幂函数的常见性质有哪些?探究1 幂函数的概念问题1 李明大学毕业后,结合自身专业特点,在自己的家乡搞起了大棚蔬菜种植.①今年精品胡萝卜的价格为每千克1元,他已售x千克的精品胡萝卜,那么他的收入y是多少呢?②若他的胡萝卜种植地正好为一个正方形,边长是a,那么他的胡萝卜种植地面积S是多少呢?③若今年设计的胡萝卜精品礼盒是正方体,棱长为b,那么礼盒的体积V是多少呢?④明年他想扩建一块面积为S的正方形耕地为胡萝卜种植地,那么这个正方形的边长c应该是多少呢?⑤如果他的胡萝卜在“双十一”活动期间网上销量很好, h分钟卖了一吨,那么他每分钟的平均销量W是多少呢?(1)观察它们得出的函数解析式,有什么共同特征?(2)这类函数解析式的一般形式应如何表示?提示:(1)这些函数的解析式都具有幂的形式,而且都是以幂的底数为自变量,幂的指数都是常数.(2)这类函数解析式的一般形式可用y=xα表示.[新知生成]幂函数的概念:一般地,函数y=xα叫做幂函数,其中x是自变量,α是常数.【教用·微提醒】 幂函数解析式的特征:(1)xα的系数为1.(2)x为自变量.(3)α为常数.[典例讲评] 1.(1)在函数y=x-2,y=2x2,y=(x+1)2,y=3x中,幂函数的个数为( )A.0 B.1C.2 D.3(2)若f (x)=(m2-4m-4)xm是幂函数,则m=________.(1)B (2)5或-1 [(1)根据幂函数的定义可知,只有y=x-2是幂函数.故选B.(2)因为f (x)是幂函数,所以m2-4m-4=1,即m2-4m-5=0,解得m=5或m=-1.] 判断一个函数为幂函数的依据(1)指数为常数.(2)底数为自变量.(3)系数为1.[学以致用] 【链接教材P91练习T1】1.若函数f (x)是幂函数,且满足f (4)=16,则f (-4)=________.16 [设f (x)=xα,∵f (4)=16,∴4α=16,解得α=2,∴f (x)=x2,∴f (-4)=(-4)2=16.]【教材原题·P91练习T1】已知幂函数y=f (x)的图象过点(2,),求这个函数的解析式.[解] 设f (x)=xα,由已知=2α,得α=,即f (x)=.探究2 幂函数的图象与性质问题2 观察函数y=x,y=x2,y=x3,y=,y=x-1的图象,并完成下表.项目 y=x y=x2 y=x3 y= y=x-1定义域值域奇偶性单调性公共点 都经过点________提示:R R R [0,+∞) {x|x≠0} R [0,+∞) R [0,+∞) {y|y≠0} 奇函数 偶函数 奇函数 非奇非偶函数 奇函数 增函数 在[0,+∞)上单调递增,在(-∞,0]上单调递减 增函数 在[0,+∞)上单调递增 在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递减 (1,1)[典例讲评] 2.(1)如图,①②③④为选项中的四个幂函数的图象,其中①对应的幂函数可能是( )A.y=x3 B.y=C.y=x2 D.y=x(2)若幂函数f (x)的图象关于y轴对称,且与x轴无公共点,则f (x)的解析式可能为( )A.f (x)=x2 B.f (x)=xC.f (x)=x-1 D.f (x)=x-2(1)B (2)D [(1)由幂函数的图象可得,四个幂函数的图象①②③④分别对应的解析式依次为y=,y=x,y=x2,y=x3.则其中①对应的幂函数可能是y=.故选B.(2)A:函数f (x)=x2的图象关于y轴对称,且与x轴有公共点(0,0),故A不符合题意;B:函数f (x)=x的图象关于原点对称,且与x轴有公共点(0,0),故B不符合题意;C:函数f (x)=x-1的图象关于原点对称,且与x轴无公共点,故C不符合题意;D:函数f (x)=x-2的图象关于y轴对称,且与x轴无公共点,故D符合题意.故选D.] 解决幂函数图象问题应把握的两个原则(1)依据图象高低判断幂指数大小,相关结论为:在(0,1)上,指数越大,幂函数图象越靠近x轴(简记为指大图低);在(1,+∞)上,指数越大,幂函数图象越远离x轴(简记为指大图高).(2)依据图象确定幂指数α与0,1的大小关系,即根据幂函数在第一象限内的图象(类似于y=x-1或y=或y=x3)来判断.[学以致用] 【链接教材P91习题3.3T3】2.(多选)已知幂函数y=f (x)的图象经过点(9,3),则下列结论正确的有( )A.f (x)为偶函数B.f (x)在定义域内为增函数C.若x>1,则f (x)>1D.若x2>x1>0,则f >BCD [设f (x)=xα,将(9,3)代入,得3=9α,则α=,∴f (x)=.对于A,易知f (x)的定义域为[0,+∞),不关于原点对称,∴f (x)不具有奇偶性,因此A错误;对于B,∵>0,∴函数f (x)在定义域[0,+∞)上为增函数,因此B正确;对于C,当x>1时,>1,即f (x)>1,因此C正确;对于D,可画出f (x)=的图象,并连接点(x1,f (x1))与点(x2,f (x2)),由所得线段的中点位于曲线y=f (x)下方,可得,因此D正确.]【教材原题·P91习题3.3T3】试用描点法画出函数f (x)=x-2的图象,求函数的定义域、值域;讨论函数的单调性、奇偶性,并证明.[解] f (x)=.列表:x … -3 -2 -1 1 2 3 …f (x) … 1 1 …描点,连线.图象如图所示.定义域为{x|x≠0},值域为{y|y>0}.f (x)是偶函数,f (x)=x-2在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减.证明如下: x1,x2∈(-∞,0),且x1<x2.则f (x1)-f (x2)=.∵x1<x2<0,∴x1+>0,x2-x1>0,∴f (x1)-f (x2)<0,即f (x1)<f (x2),∴f (x)=x-2在(-∞,0)上单调递增. x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,则f (x1)-f (x2)=,∵0<x1<x2,∴x2+>0,x2-x1>0,∴f (x1)-f (x2)>0,即f (x1)>f (x2),∴f (x)=x-2在(0,+∞)上单调递减.∵f (-x)=(-x)-2=x-2=f (x),∴f (x)=x-2是偶函数.探究3 幂函数的性质及应用[典例讲评] 【链接教材P91练习T2】3.(1)试比较下列各组数的大小:①1.13,0.893;;③.(2)已知幂函数f (x)=的图象过点(4,2).①求f (x)的解析式;②判断函数f (x)的单调性,并进行证明;③若f (a+1)>f (2a-3),求实数a的取值范围.[解] (1)①因为函数y=x3在区间[0,+∞)上单调递增,又1.1>0.89,所以1.13>0.893.②因为函数y=在区间[0,+∞)上单调递增,又2.1>2>1.8,所以.③因为函数y=x1.3在区间[0,+∞)上单调递增,又<1,所以<11.3=1.因为函数y=在区间[0,+∞)上单调递增,又3>1,所以=1.于是.(2)①因为f (x)=为幂函数,所以m2-2m+1=1,所以m=2或m=0.当m=2时,f (x)=,图象过点(4,2);当m=0时,f (x)=,图象不过点(4,2),舍去.综上,f (x)=.②函数f (x)=在[0,+∞)上单调递增, x1,x2∈[0,+∞),且x1则f (x1)-f (x2)=-=,因为x1-x2<0,+>0.所以f (x1)-f (x2)<0,所以f (x1)所以函数f (x)在[0,+∞)上单调递增.③函数f (x)在[0,+∞)上单调递增,由f (a+1)>f (2a-3),则得≤a<4.综上,a的取值范围为.【教材原题·P91练习T2】利用幂函数的性质,比较下列各题中两个值的大小:(1)(-1.5)3,(-1.4)3;(2).[解] (1)设f (x)=x3,则f (x)在R上为增函数.∵-1.5<-1.4,∴(-1.5)3<(-1.4)3.(2)设g(x)=,则g(x)在(-∞,0)上单调递减,∵-1.5<-1.4<0,∴>. 比较幂值大小的方法比较幂值的大小,关键是构造适当的函数,若指数相同,底数不同,则考虑构造幂函数,然后根据所构造的幂函数的性质,如单调性、奇偶性等来解决问题.(1)若两个幂值的指数相同或可化为两个指数相同的幂值时,则可利用幂函数的单调性比较大小.(2)若底数、指数均不同,则考虑用中间值法比较大小,这里的中间值可以是“0”或“1”.[学以致用] 3.若,则实数a的取值范围为________.[-1,0) [易知函数y=的定义域为[0,+∞),在定义域内为增函数,所以解得-1≤a<0.]【教用·备选题】 比较下列各组数的大小.(1)与;(2)与;与.[解] (1)因为幂函数y=x0.5在[0,+∞)上单调递增,又>,所以>.(2)因为幂函数y=x-1在(-∞,0)上单调递减,又-<-,所以>.(3)因为y=在(0,+∞)上单调递增,所以=1,又y=在(0,+∞)上单调递增,所以=1,所以.1.已知f (x)=ax2a+1-b+1是幂函数,则a+b等于( )A.2 B.1C. D.0A [因为f (x)=ax2a+1-b+1是幂函数,所以a=1,-b+1=0,即a=1,b=1,则a+b=2.]2.幂函数y=x2,y=x-1,y=在第一象限内的图象依次是图中的曲线( )A.C1,C2,C3,C4B.C1,C4,C3,C2C.C3,C2,C1,C4D.C1,C4,C2,C3D [由于在第一象限内直线x=1的右侧,幂函数y=xα的图象从上到下相应的指数α由大变小,即“指大图高”,故幂函数y=x2在第一象限内的图象为C1,y=x-1在第一象限内的图象为C4,y=在第一象限内的图象为C2,y=在第一象限内的图象为C3.故选D.]3.(教材P91练习T2改编)下列不等式成立的是( ) B. D.[答案] A4.写出一个同时具有下列三个性质的函数:f (x)=________.①f (x)=xα(α∈R);②f (x)在R上单调递增;③f (-x)=-f (x).x(答案不唯一) [例如f (x)=x,在R上单调递增,f (-x)=-x=-f (x),满足三个性质.]1.知识链:2.方法链:待定系数法、数形结合法.3.警示牌:易忽略题目中给出的条件以及幂函数的图象和性质.回顾本节知识,自主完成以下问题:1.判断一个函数是幂函数的关键是什么?[提示] 关键是判断其是否符合y=xα(α为常数)的形式.2.所有幂函数y=xα在原点处都有意义吗?图象都过点(1,1)吗?[提示] 当α<0时,幂函数在原点处无意义,图象都过点(1,1).3.在第一象限内,幂函数图象随幂指数的变化存在怎样的规律?[提示] 观察五种特殊的幂函数在第一象限内的图象,可知,幂函数y=xα的图象在第一象限内具有如下特征:直线y=1,y=x将直角坐标平面第一象限中的直线x=1的右侧部分分为(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)三个区域,如图所示,若α∈(1,+∞) y=xα的图象经过区域(Ⅰ);若α∈(0,1) y=xα的图象经过区域(Ⅱ);若α∈(-∞,0) y=xα的图象经过区域(Ⅲ),并且在直线x=1的右侧,从x轴起,幂函数y=xα的指数α由小到大递增,即“指大图高”“指小图低”.课时分层作业(二十四) 幂函数一、选择题1.若幂函数f (x)=(9m-2)xm,则m=( )A. B.C.2 D.1A [根据幂函数定义可知,9m-2=1,解得m=.故选A.]2.若幂函数y=xα的图象经过第三象限,则α的值可以是( )A.-2 B.2C. D.D [y=x-2>0,图象不经过第三象限,A不符合题意;y=x2≥0,图象不经过第三象限,B不符合题意;y=≥0,图象不经过第三象限,C不符合题意;y=为奇函数,图象经过原点和第一、三象限,符合题意.故选D.]3.已知函数f (x)=则y=-f (x)的图象大致为( )A BC DC [结合题意可得:当x<0时,f (x)=x-2=为幂函数,在(-∞,0)上单调递增;当x≥0时,f (x)==为幂函数,在[0,+∞)上单调递增.故函数f (x)=的图象如图所示.要得到y=-f (x)的图象,只需将y=f (x)的图象沿x轴向下翻折即可.故选C.]4.设α∈,则使f (x)=xα为奇函数且在(0,+∞)上单调递减的α的值的个数是( )A.1 B.2C.3 D.4A [∵f (x)=xα为奇函数,∴α=-1,1,3.又f (x)在(0,+∞)上单调递减,∴α=-1,故符合题意的α的值的个数为1.]5.(多选)幂函数f (x)=(m2+m-1)x-m-1,m∈N*,则下列结论正确的是( )A.m=1B.函数f (x)是偶函数C.f (-2)<f (3)D.函数f (x)的值域为(0,+∞)ABD [因为f (x)=(m2+m-1)x-m-1是幂函数,且m∈N*,所以m2+m-1=1,可得m=1(负值舍去),则f (x)=x-2,A正确;又f (x)定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),f (-x)=f (x),B正确;又f (-2)=,f (3)=,则f (-2)>f (3),C错误;由f (x)=x-2=>0,可知D正确.故选ABD.]二、填空题6.已知幂函数f (x)=(m2-m-1)xm的图象是轴对称图形,则实数m=________.2 [因为f (x)=(m2-m-1)xm是幂函数,所以m2-m-1=1,即m2-m-2=0,解得m=-1或m=2,当m=-1时,f (x)=x-1=为奇函数,不满足题意;当m=2时,f (x)=x2的图象关于y轴对称,满足题意.所以m=2.]7.已知幂函数f (x)为奇函数,且在(0,+∞)上单调递增,则f (x)的解析式可以为________.(写出一个即可)f (x)=x3(答案不唯一) [举例f (x)=x3,因为其定义域为R,且f (-x)=(-x)3=-x3=-f (x),则f (x)=x3为奇函数,且在(0,+∞)上单调递增.]8.已知幂函数f (x)的图象过点,且f (2b-1)(1,2) [设f (x)=xα,α∈R,因为幂函数f (x)的图象过点,所以=2α,解得α=-,所以f (x)=,f (x)的定义域为(0,+∞),且在(0,+∞)上单调递减,因为f (2b-1)所以2b-1>2-b>0,解得1三、解答题9.(源自湘教版教材)比较下列各组中两个数的大小:(1)1.51.4,1.61.4;(2)1.50.4,1.60.4;(3)1.5-1.5,1.6-1.5.[解] (1)1.51.4,1.61.4可看作幂函数y=x1.4的两个函数值.该函数在[0,+∞)上单调递增,由于底数1.5<1.6,所以1.51.4<1.61.4.(2)1.50.4,1.60.4可看作幂函数y=x0.4的两个函数值.该函数在[0,+∞)上单调递增,由于底数1.5<1.6,所以1.50.4<1.60.4.(3)1.5-1.5,1.6-1.5可看作幂函数y=x-1.5的两个函数值.该函数在(0,+∞)上单调递减,由于底数1.5<1.6,所以1.5-1.5>1.6-1.5.10.已知幂函数f (x)=(m2-m-1)x1-m在(0,+∞)上单调递减,则函数g(x)=(x-3)f (x)在区间上的最小值是( )A.-1 B.-2C.-4 D.-8D [由已知可得解得m=2,所以f (x)=x-1,g(x)=(x-3)·x-1=-3x-1+1.所以g(x)在区间上单调递增,所以g(x)的最小值为g+1=-8.故选D.]11.给出幂函数:①f (x)=x;②f (x)=x2;③f (x)=x3;④f (x)=.其中满足条件f >(x1>x2>0)的函数的个数是( )A.0 B.1C.2 D.3A [①函数f (x)=x的图象是一条直线,故当x1>x2>0时,f ;②在第一象限,函数f (x)=x2的图象是凹形曲线,故当x1>x2>0时,f <;③在第一象限,函数f (x)=x3的图象是凹形曲线,故当x1>x2>0时,f <;④在第一象限,函数f (x)=的图象是凹形曲线,故当x1>x2>0时,f <.故选A.]12.已知幂函数f (x)=,且0A.f (a2)B.f C.f (a2)D.f C [ f (x)在(0,+∞)上单调递增,因为0>1>b2>a2>0,所以f >f >f (b2)>f (a2).故选C.]13.已知函数f (x)=若f (x)在R上具有单调性,则a的取值范围是________.[-2,0] [因为y=x3在定义域上为增函数,所以f (x)在R上为增函数,又因为y=-x2+2a在(-∞,0]上单调递增,在[0,+∞)上单调递减,所以要使f (x)在R上为增函数,则解得-2≤a≤0.故a的取值范围是[-2,0].]14.点(,3)与点分别在幂函数f (x),g(x)的图象上,问当x分别为何值时,有f (x)>g(x);f (x)=g(x);f (x)[解] 设f (x)=xα,g(x)=xβ.因为()α=3,(-2)β=-,所以α=2,β=-1,所以f (x)=x2,g(x)=x-1.分别作出它们的图象,如图所示.由图象知,当x∈(-∞,0)∪(1,+∞)时,f (x)>g(x);当x=1时,f (x)=g(x);当x∈(0,1)时,f (x)15.已知幂函数f (x)=(m2+3m-9)xm-1在(0,+∞)上单调递减,m∈R.(1)求f (x)的解析式;(2)若>,求实数a的取值范围.[解] (1)由于函数f (x)=(m2+3m-9)xm-1是幂函数,故m2+3m-9=1,解得m=2或m=-5,当m=2时,f (x)=x在(0,+∞)上单调递增,不符合题意;当m=-5时,f (x)=x-6在(0,+∞)上单调递减,符合题意,故f (x)=x-6.(2)由(1)知m=-5,则,幂函数y=在[0,+∞)上单调递增,所以解得≤a<1,即a的取值范围为.1 / 13.3 幂函数[学习目标] 1.了解幂函数的概念.(数学抽象) 2.结合幂函数y=x,y=x2,y=x3,y=的图象,掌握它们的性质.(直观想象) 3.能利用幂函数的单调性比较幂的大小.(逻辑推理)探究1 幂函数的概念问题1 李明大学毕业后,结合自身专业特点,在自己的家乡搞起了大棚蔬菜种植.①今年精品胡萝卜的价格为每千克1元,他已售x千克的精品胡萝卜,那么他的收入y是多少呢?②若他的胡萝卜种植地正好为一个正方形,边长是a,那么他的胡萝卜种植地面积S是多少呢?③若今年设计的胡萝卜精品礼盒是正方体,棱长为b,那么礼盒的体积V是多少呢?④明年他想扩建一块面积为S的正方形耕地为胡萝卜种植地,那么这个正方形的边长c应该是多少呢?⑤如果他的胡萝卜在“双十一”活动期间网上销量很好, h分钟卖了一吨,那么他每分钟的平均销量W是多少呢?(1)观察它们得出的函数解析式,有什么共同特征?(2)这类函数解析式的一般形式应如何表示?[新知生成]幂函数的概念:一般地,函数_____叫做幂函数,其中x是______,α是____.[典例讲评] 1.(1)在函数y=x-2,y=2x2,y=(x+1)2,y=3x中,幂函数的个数为( )A.0 B.1C.2 D.3(2)若f (x)=(m2-4m-4)xm是幂函数,则m=________.[尝试解答] _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 判断一个函数为幂函数的依据(1)指数为____.(2)底数为______.(3)系数为_.[学以致用] 【链接教材P91练习T1】1.若函数f (x)是幂函数,且满足f (4)=16,则f (-4)=________.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________探究2 幂函数的图象与性质问题2 观察函数y=x,y=x2,y=x3,y=,y=x-1的图象,并完成下表.项目 y=x y=x2 y=x3 y= y=x-1定义域值域奇偶性单调性公共点 都经过点________[典例讲评] 2.(1)如图,①②③④为选项中的四个幂函数的图象,其中①对应的幂函数可能是( )A.y=x3 B.y=C.y=x2 D.y=x(2)若幂函数f (x)的图象关于y轴对称,且与x轴无公共点,则f (x)的解析式可能为( )A.f (x)=x2 B.f (x)=xC.f (x)=x-1 D.f (x)=x-2[尝试解答] _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 解决幂函数图象问题应把握的两个原则(1)依据图象高低判断幂指数大小,相关结论为:在(0,1)上,指数越大,幂函数图象越靠近x轴(简记为指大图低);在(1,+∞)上,指数越大,幂函数图象越远离x轴(简记为指大图高).(2)依据图象确定幂指数α与0,1的大小关系,即根据幂函数在第一象限内的图象(类似于y=x-1或y=或y=x3)来判断.[学以致用] 【链接教材P91习题3.3T3】2.(多选)已知幂函数y=f (x)的图象经过点(9,3),则下列结论正确的有( )A.f (x)为偶函数B.f (x)在定义域内为增函数C.若x>1,则f (x)>1D.若x2>x1>0,则f >____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________探究3 幂函数的性质及应用[典例讲评] 【链接教材P91练习T2】3.(1)试比较下列各组数的大小:①1.13,0.893;;③.(2)已知幂函数f (x)=的图象过点(4,2).①求f (x)的解析式;②判断函数f (x)的单调性,并进行证明;③若f (a+1)>f (2a-3),求实数a的取值范围.[尝试解答] _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 比较幂值大小的方法比较幂值的大小,关键是构造适当的函数,若指数相同,底数不同,则考虑构造幂函数,然后根据所构造的幂函数的性质,如单调性、奇偶性等来解决问题.(1)若两个幂值的指数相同或可化为两个指数相同的幂值时,则可利用幂函数的单调性比较大小.(2)若底数、指数均不同,则考虑用中间值法比较大小,这里的中间值可以是“0”或“1”.[学以致用] 3.若,则实数a的取值范围为________.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.已知f (x)=ax2a+1-b+1是幂函数,则a+b等于( )A.2 B.1C. D.02.幂函数y=x2,y=x-1,y=在第一象限内的图象依次是图中的曲线( )A.C1,C2,C3,C4B.C1,C4,C3,C2C.C3,C2,C1,C4D.C1,C4,C2,C33.(教材P91练习T2改编)下列不等式成立的是( ) B. D.4.写出一个同时具有下列三个性质的函数:f (x)=________.①f (x)=xα(α∈R);②f (x)在R上单调递增;③f (-x)=-f (x).1.知识链:2.方法链:待定系数法、数形结合法.3.警示牌:易忽略题目中给出的条件以及幂函数的图象和性质.1 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 3.3 幂函数(学生版).docx 3.3 幂函数(教师版).docx