资源简介 第2课时 指数函数的图象与性质的应用学习任务 核心素养1.能掌握指数函数的图象和性质,会用指数函数的图象和性质解决相关的问题.(重点、难点) 2.能应用指数函数及其性质解决实际应用题.(难点) 1.借助指数函数的定义域、值域的求解,培养逻辑推理、数学运算的核心素养. 2.通过指数函数研究实际问题,提升数学建模素养.请画出y=2x,y=的图象,归纳出函数y=ax,y=a-x的图象具有哪些相同的特征?知识点指数型函数形如y=kax(k∈R,且k≠0,a>0且a≠1)的函数是一种指数型函数,这是一种非常有用的函数模型.设原有量为N,每次的增长率为p,经过x次增长,该量增长到y,则y=____________________.李明于去年元旦到银行申请住房商业贷款a万元,银行贷款利率为月息p,银行按照复利计算(每期的计息是以上期的本金和利息和作为基数),则李明计划今年9月1日一次性还款时,连本带利共需要还款的金额为________万元.类型1 求函数的定义域、值域【例1】求下列函数的定义域和值域:(1)y=;(2)y=;(3)y=;(4)y=4x+2x+2-3.[尝试解答]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[母题探究]1.若将本例(2)中函数换为y=,求其定义域._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.若将本例(4)增加条件“0≤x≤2”,再求函数的值域._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.对于y=af(x)这类函数(1)定义域是指使f(x)有意义的x的取值范围.(2)值域问题,应分以下两步求解:①由定义域求出u=f(x)的值域;②利用指数函数y=au的单调性或利用图象求得函数的值域.2.对于y=m(ax)2+n(ax)+p(m≠0)这类函数值域问题,利用换元法,借助二次函数求解.[跟进训练]1.(1)函数f(x)=的定义域为______.(2)求函数y=4-x-21-x+1在x∈[-3,2]上的最大值和最小值._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________类型2 指数型函数的应用题【例2】【链接教材P148例5】某市现有人口总数为100万人,如果年平均增长率为1.2%,试解答下列问题:(1)试写出x年后该城市人口总数y(万人)与年份x(年)之间的函数关系式;(2)计算10年后该城市人口总数(精确到1万人).(参考数据:1.01210≈1.127)[思路点拨] 本题考查有关增长率的问题,若设原来人口总数为N,年平均增长率为p,则对于x年后的人口总数y,可以用y=N(1+p)x表示.[尝试解答]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 解决实际应用题的步骤(1)领会题意,并把题中的普通语言转化为数学语言;(2)根据题目要求,分析量与量之间的关系,建立恰当的函数模型,并注意对变量的限制条件,加以概括;(3)对已经“数学化”的问题用所学的数学知识处理,求出解;(4)检验,将数学问题的解代入实际问题检查,舍去不符合题意的解,并作答.[跟进训练]2.某乡镇现在人均一年占有粮食360千克,如果该乡镇人口平均每年增长1.2%,粮食总产量平均每年增长4%,那么x年后若人均一年占有y千克粮食,求出y关于x的函数解析式._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________类型3 指数函数性质的综合应用【例3】已知定义域为R的函数f(x)=是奇函数.(1)求a,b的值;(2)若对任意的t∈R,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求k的取值范围;(3)求f(x)在[-1,2]上的值域.[思路点拨] (1)根据奇函数的定义,求出a,b.(2)利用单调性和奇偶性去掉“f”解不等式求k的范围.(3)利用(2)中单调性求f(x)的值域.[尝试解答]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 与指数函数有关的综合应用问题往往涉及指数函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、最值(值域)等问题,求解时可充分借助已学的知识逐项求解.[跟进训练]3.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)证明:f(x)在(0,+∞)上单调递增._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________类型4 复合函数的单调性【例4】判断f(x)=的单调性,并求其值域.[尝试解答]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.关于指数型函数y=af(x)(a>0,且a≠1),它由两个函数y=au,u=f(x)复合而成.其单调性由两点决定,一是底数a>1还是02.求这种指数型函数的单调区间,首先求出函数的定义域,然后把函数分解成y=f(u),u=φ(x),通过f(u)和φ(x)的单调性,求出y=f(φ(x))的单调性,其规则是“同增异减”.[跟进训练]4.函数y=的减区间是________,值域为________.1.函数f(x)=的定义域为( )A.(-5,0) B.[-5,0)C.(-5,0] D.[-5,0]2.已知函数f(x)=,则f(x)的值域为( )A.(0,1] B.(1,2]C.(0,+∞) D.(-∞,0)3.函数y=的减区间是________.4.某农场今年计划种甘蔗100 hm2,以后每年比前一年多种20%,那么从今年算起,第四年应种甘蔗________hm2.5.已知函数y=在[-2,-1]上的最小值是m,最大值为n,则m+n的值为________.回顾本节知识,自我完成以下问题.1.怎样比较两个指数式值的大小?2.复合函数的单调性遵循什么原则?1 / 5第2课时 指数函数的图象与性质的应用学习任务 核心素养1.能掌握指数函数的图象和性质,会用指数函数的图象和性质解决相关的问题.(重点、难点) 2.能应用指数函数及其性质解决实际应用题.(难点) 1.借助指数函数的定义域、值域的求解,培养逻辑推理、数学运算的核心素养. 2.通过指数函数研究实际问题,提升数学建模素养.请画出y=2x,y=的图象,归纳出函数y=ax,y=a-x的图象具有哪些相同的特征?知识点指数型函数形如y=kax(k∈R,且k≠0,a>0且a≠1)的函数是一种指数型函数,这是一种非常有用的函数模型.设原有量为N,每次的增长率为p,经过x次增长,该量增长到y,则y=N(1+p)x(x∈N).李明于去年元旦到银行申请住房商业贷款a万元,银行贷款利率为月息p,银行按照复利计算(每期的计息是以上期的本金和利息和作为基数),则李明计划今年9月1日一次性还款时,连本带利共需要还款的金额为________万元.a(1+p)20 [一个月后a(1+p),两个月后a(1+p)·(1+p)=a(1+p)2,…,今年9月1日还款时共20个月,则连本带利共需要还款的金额为a(1+p)20万元.]类型1 求函数的定义域、值域【例1】求下列函数的定义域和值域:(1)y=;(2)y=;(3)y=;(4)y=4x+2x+2-3.[解] (1)由x-4≠0,得x≠4,故y=的定义域为{x|x≠4}.又≠0,即≠1,故y=的值域为{y|y>0,且y≠1}.(2)由1-2x≥0,得2x≤1,∴x≤0,∴y=的定义域为(-∞,0].由0<2x≤1,得-1≤-2x<0,∴0≤1-2x<1,∴y=的值域为[0,1).(3)y=的定义域为R.∵x2-2x-3=(x-1)2-4≥-4,∴=16.又∵>0,故函数y=的值域为(0,16].(4)函数y=4x+2x+2-3的定义域为R.设t=2x,则t>0.∴y=t2+4t-3=(t+2)2-7,t>0.∵函数y=t2+4t-3=(t+2)2-7在(0,+∞)上单调递增,∴y>-3,即函数的值域为(-3,+∞).[母题探究]1.若将本例(2)中函数换为y=,求其定义域.[解] 由-1≥0得,∴x≤0,即函数y=的定义域为(-∞,0].2.若将本例(4)增加条件“0≤x≤2”,再求函数的值域.[解] 由于x∈[0,2],则2x=t∈[1,4],∴y=t2+4t-3=(t+2)2-7,t∈[1,4],∵函数y=t2+4t-3=(t+2)2-7在[1,4]上单调递增,故y∈[2,29]. 1.对于y=af(x)这类函数(1)定义域是指使f(x)有意义的x的取值范围.(2)值域问题,应分以下两步求解:①由定义域求出u=f(x)的值域;②利用指数函数y=au的单调性或利用图象求得函数的值域.2.对于y=m(ax)2+n(ax)+p(m≠0)这类函数值域问题,利用换元法,借助二次函数求解.[跟进训练]1.(1)函数f(x)=的定义域为______.(2)求函数y=4-x-21-x+1在x∈[-3,2]上的最大值和最小值.(1)(-3,0] [由得-3所以函数的定义域是(-3,0].](2)[解] y=4-x-21-x+1=-2·+1=,∵x∈[-3,2],∴∈,令t=,得y=(t-1)2,其中t∈,∴y∈[0,49],即最大值为49,最小值为0.类型2 指数型函数的应用题【例2】【链接教材P148例5】某市现有人口总数为100万人,如果年平均增长率为1.2%,试解答下列问题:(1)试写出x年后该城市人口总数y(万人)与年份x(年)之间的函数关系式;(2)计算10年后该城市人口总数(精确到1万人).(参考数据:1.01210≈1.127)[思路点拨] 本题考查有关增长率的问题,若设原来人口总数为N,年平均增长率为p,则对于x年后的人口总数y,可以用y=N(1+p)x表示.[解] (1)1年后城市人口总数为:y=100+100×1.2%=100(1+1.2%),2年后城市人口总数为:y=100×(1+1.2%)+100×(1+1.2%)×1.2%=100(1+1.2%)2,同理3年后城市人口总数为y=100(1+1.2%)3,……故x年后的城市人口总数为y=100(1+1.2%)x.(2)10年后该城市人口总数为:y=100(1+1.2%)10=100×1.01210≈100×1.127≈113(万人).故10年后该城市人口总数约为113万人.【教材原题·P148例5】例5某种储蓄按复利计算利息,若本金为a元,每期利率为r,设存期是x(x∈N*),本利和(本金加上利息)为y元.(1)写出本利和y随存期x变化的函数关系式;(2)已知存入本金1 000元,每期利率为2.25%,试计算5期后的本利和.解:(1)已知本金为a元,利率为r,则1期后的本利和为y=a+ar=a(1+r),2期后的本利和为y=a(1+r)+a(1+r)r=a(1+r)2,3期后的本利和为y=a(1+r)3,……x期后的本利和为y=a(1+r)x,x∈N*,即本利和y随存期x变化的函数关系式为y=a(1+r)x,x∈N*.(2)将a=1 000(元),r=2.25%,x=5代入上式,得y=1 000×(1+2.25%)5=1 000×1.022 55≈1 117.68(元),即5期后的本利和约为1 117.68元. 解决实际应用题的步骤(1)领会题意,并把题中的普通语言转化为数学语言;(2)根据题目要求,分析量与量之间的关系,建立恰当的函数模型,并注意对变量的限制条件,加以概括;(3)对已经“数学化”的问题用所学的数学知识处理,求出解;(4)检验,将数学问题的解代入实际问题检查,舍去不符合题意的解,并作答.[跟进训练]2.某乡镇现在人均一年占有粮食360千克,如果该乡镇人口平均每年增长1.2%,粮食总产量平均每年增长4%,那么x年后若人均一年占有y千克粮食,求出y关于x的函数解析式.[解] 设该乡镇现在人口数量为M,则该乡镇现在一年的粮食总产量为360M千克.经过1年后,该乡镇粮食总产量为360M(1+4%)千克,人口数量为M(1+1.2%).则人均占有粮食为千克,经过2年后,人均占有粮食为千克,……经过x年后,人均占有粮食为y=千克,即所求函数解析式为y=360(x∈N*).类型3 指数函数性质的综合应用【例3】已知定义域为R的函数f(x)=是奇函数.(1)求a,b的值;(2)若对任意的t∈R,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求k的取值范围;(3)求f(x)在[-1,2]上的值域.[思路点拨] (1)根据奇函数的定义,求出a,b.(2)利用单调性和奇偶性去掉“f”解不等式求k的范围.(3)利用(2)中单调性求f(x)的值域.[解] (1)∵函数y=f(x)是定义域R上的奇函数,∴∴∴b=1,a=2.经检验,a=2,b=1符合题意.(2)由(1)知f(x)==-,任取x1,x2∈R且x1则f(x2)-f(x1)==<0,∴f(x)在定义域R上为减函数,由f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,可得f(t2-2t)<-f(2t2-k)=f(k-2t2),∴t2-2t>k-2t2,∴3t2-2t-k>0恒成立,∴Δ=(-2)2+12k<0,解得k<-,∴k的取值范围为.(3)由(2)知f(x)在R上为减函数,∴f(x)在[-1,2]上单调递减,∴f(x)max=f(-1)=-=,f(x)min=f(2)=-=-,∴f(x)在[-1,2]上的值域为. 与指数函数有关的综合应用问题往往涉及指数函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、最值(值域)等问题,求解时可充分借助已学的知识逐项求解.[跟进训练]3.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)证明:f(x)在(0,+∞)上单调递增.[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)证明:由(1)可知f(x)=4x+,设任意的x1,x2∈(0,+∞),且x1f(x1)-f(x2)==.因为0所以,所以<0.又x1+x2>0,所以>1,所以=>0,所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)于是知f(x)在(0,+∞)上单调递增.类型4 复合函数的单调性【例4】判断f(x)=的单调性,并求其值域.[解] 令u=x2-2x,则原函数变为y=.∵u=x2-2x=(x-1)2-1在(-∞,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,又∵y=在R上是减函数,∴y=在(-∞,1]上单调递增,在[1,+∞)上单调递减.∵u=x2-2x=(x-1)2-1≥-1,∴y=,u∈[-1,+∞),∴0<=3,∴原函数的值域为(0,3]. 1.关于指数型函数y=af(x)(a>0,且a≠1),它由两个函数y=au,u=f(x)复合而成.其单调性由两点决定,一是底数a>1还是02.求这种指数型函数的单调区间,首先求出函数的定义域,然后把函数分解成y=f(u),u=φ(x),通过f(u)和φ(x)的单调性,求出y=f(φ(x))的单调性,其规则是“同增异减”.[跟进训练]4.函数y=的减区间是________,值域为________. [1,] [由x-x2≥0得函数y=的定义域为{x|0≤x≤1},令y=3u,u=,因为y=3u在R上是增函数, u=在上单调递减,所以函数y=的减区间是,又0≤x≤1时,u==∈,所以函数y=的值域为[1,].]1.函数f(x)=的定义域为( )A.(-5,0) B.[-5,0)C.(-5,0] D.[-5,0]C [令∴-52.已知函数f(x)=,则f(x)的值域为( )A.(0,1] B.(1,2]C.(0,+∞) D.(-∞,0)A [因为f(x)==所以其图象由y=(x≥0)和y=2x(x<0)的图象合并而成.如图.所以f(x)的值域为(0,1].]3.函数y=的减区间是________.[0,+∞) [令y=3u,u=2-2x2,因为y=3u在R上是增函数,u=2-2x2在[0,+∞)上单调递减,所以y=的减区间是[0,+∞).]4.某农场今年计划种甘蔗100 hm2,以后每年比前一年多种20%,那么从今年算起,第四年应种甘蔗________hm2.172.8 [因为今年计划种甘蔗100 hm2,以后每年比前一年多种20%,所以第二年种100(1+20%)hm2,第三年种100(1+20%)2hm2,第四年种100(1+20%)3=172.8 hm2.]5.已知函数y=在[-2,-1]上的最小值是m,最大值为n,则m+n的值为________.12 [∵y=在R上为减函数,∴m==3,n==9,∴m+n=12.]回顾本节知识,自我完成以下问题.1.怎样比较两个指数式值的大小?[提示] ①比较形如am与an的大小,应用指数型函数y=ax的单调性.②比较形如am与bn的大小,一般找一个“中间值c”,若amc且c>bn,则am>bn.2.复合函数的单调性遵循什么原则?[提示] 同增异减.课时分层作业(二十六) 指数函数的图象与性质的应用一、选择题1.函数y=的值域是( )A.(0,2) B.(0,2]C.[0,2) D.[0,2]B [∵x2-1≥-1,∴y≤=2,又y>0,∴y∈(0,2].]2.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]上的最大值为( )A.6 B.1C.3 D.C [函数y=ax在[0,1]上单调,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y=2ax-1=4x-1在[0,1]上单调递增,故x=1时ymax=3.]3.据报道,某淡水湖的湖水在50年内减少了10%,若每年以相同的衰减率呈指数衰减,按此规律,设2025年的湖水量为m,从2025年起,经过x年后湖水量y与x的函数关系为( )A.y= B.y=)mC.y=m D.y=(1-0.150x)mC [设每年湖水量为上一年的q%,则(q%)50=0.9,所以q%=,所以x年后的湖水量为y=m.]4.定义运算a b=则函数f(x)=3-x 3x的值域为( )A.(1,+∞) B.[1,+∞)C.(0,1) D.(0,1]D [由题设可得f(x)=3-x 3x=其图象如图实线所示,由图知函数f(x)的值域为(0,1].]5.若函数f(x)=a|2x-4|(a>0,a≠1),满足f(1)=,则f(x)的减区间是( )A.(-∞,2] B.RC.[2,+∞) D. C [由f(1)=,得a2=,所以a=,即f(x)=.由于y=|2x-4|在(-∞,2]上单调递减,在[2,+∞)上单调递增,所以f(x)的增区间是(-∞,2],减区间是[2,+∞).]二、填空题6.已知函数f(x)=2|x-2|-1在区间[0,m]上的值域为[0,3],则实数m的取值范围为________.[2,4] [函数f(x)=2|x-2|-1图象的对称轴为直线x=2,且f(x)在(-∞,2]上单调递减,在[2,+∞)上单调递增.由函数f(x)=2|x-2|-1在区间[0,m]上的值域为[0,3]且函数图象关于直线x=2对称,得f(0)=f(4)=3,f(2)=0,所以2≤m≤4.]7.用清水漂洗衣服,若每次能洗去污垢的,要使存留污垢不超过原来的1%,则至少要漂洗________次.4 [设原来污垢数为1个单位,则经过第一次漂洗,存留量为原来的;经过第二次漂洗,存留量为第一次漂洗后的,也就是原来的;经过第三次漂洗,存留量为原来的;经过第四次漂洗,存留量为原来的,……,经过第x次漂洗,存留量为原来的.由题意得,,4x≥100,2x≥10,所以x≥4,即至少漂洗4次.]8.设0≤x≤2,y=-3×2x+5的最大值为______,最小值为______. [令t=2x,0≤x≤2,∴1≤t≤4.则y=22x-1-3×2x+5=t2-3t+5=(t-3)2+,t∈[1,4],∴y=(t-3)2+在[1,3]上单调递减,在[3,4]上单调递增,∴当t=3时,ymin=;当t=1时,ymax=.故函数的最大值为,最小值为.]三、解答题9.已知函数f(x)=.(1)当a=-1时,求函数f(x)的增区间;(2)如果函数f(x)有最大值3,求实数a的值.[解] (1)当a=-1时,f(x)=,令g(x)=-x2-4x+3=-(x+2)2+7,由于g(x)在[-2,+∞)上单调递减,y=在R上是减函数,∴f(x)在[-2,+∞)上单调递增,即f(x)的增区间是[-2,+∞).(2)令h(x)=ax2-4x+3,f(x)=,由于f(x)有最大值3,所以h(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1.10.某医药研究所开发一种抗流感新药,如果成年人按规定的剂量服用,据监测:服药后每毫升血液中的含药量y(单位:微克)与时间t(单位:小时)之间近似满足如图所示的曲线.(1)结合图象,求k与a的值;(2)写出服药后y与t之间的函数关系式y=f(t);(3)据进一步测定:每毫升血液中含药量不少于0.5微克时治疗疾病有效,求服药一次治疗有效的时间范围.[解] (1)由题意,当0≤t≤1时,函数图象是一条线段,由于过原点与点(1,4),所以k=4.当t≥1时,函数的解析式为y=,此时M(1,4)在曲线上,将此点的坐标代入函数解析式得4=,解得a=3.(2)由(1)知,f(t)=(3)由(2)知,令f(t)≥0.5,即∴≤t≤4.11.设函数f(x)=2x(x-a)在区间(0,1)单调递减,则a的取值范围是( )A.(-∞,-2] B.[-2,0)C.(0,2] D.[2,+∞)D [法一(复合函数法):因为y=2x在R上单调递增,所以y=x(x-a)在区间(0,1)上单调递减,所以x=≥1,解得a≥2.故选D.法二(特值法):取a=3,则y=x(x-3)=-在(0,1)上单调递减,所以f(x)=2x(x-3)在(0,1)上单调递减,所以a=3符合题意,排除A,B,C,故选D.]12.函数f(x)=[(1+2x)-|1-2x|]的图象大致为( )A B C DA [根据题意,由于函数f(x)=[(1+2x)-|1-2x|]==根据解析式,结合分段函数的图象可知, 在y轴右侧是常函数, 所以排除B,D,而在y轴的左侧,是递增的指数函数,故排除C,因此选A.]13.一种专门占据内存的计算机病毒,能在短时间内感染大量文件,使每个文件都不同程度地加长,造成磁盘空间的严重浪费.这种病毒开机时占据内存2 KB,每3分钟后病毒所占内存是原来的2倍.记x分钟后的病毒所占内存为y KB.(1)y关于x的函数解析式为________;(2)如果病毒占据内存不超过1 GB(1 GB=210 MB,1 MB=210 KB)时,计算机能够正常使用,则本次开机计算机能正常使用________分钟.(1)y=,x∈(0,+∞) (2)57 [(1)因为这种病毒开机时占据内存2 KB,每3分钟后病毒所占内存是原来的2倍,所以,一个3分钟后它占据的内存为2×2=22 KB;两个3分钟后它占据的内存为2×2×2=23 KB;三个3分钟后它占据的内存为23×2=24 KB;…所以x分钟后的病毒所占内存为 KB,所以y=,x∈(0,+∞).(2)由题意,病毒占据内存不超过1 GB时,计算机能够正常使用,又1 GB=220 KB,故有≤220,解得x≤57.所以本次开机计算机能正常使用的时长为57分钟.]14.如果函数y=a2x+2ax-1(a>0且a≠1)在[-1,1]上有最大值14,则a的值为________.或3 [设t=ax>0,则原函数可化为y=(t+1)2-2.①若a>1,∵x∈[-1,1],∴-1<≤t≤a.∵t=ax在[-1,1]上单调递增,y=(t+1)2-2在上也单调递增,∴原函数在[-1,1]上单调递增.故当x=1时,ymax=a2+2a-1.由a2+2a-1=14,解得a=3或a=-5(舍去).②若0ymax=a-2+2a-1-1=14,解得a=或a=-(舍去).综上,a=或3.]15.设函数f(x)=(a>0且a≠1).(1)判断f(x)的奇偶性;(2)若f(x)≥,求x的取值范围.[解] (1)函数f(x)=(a>0且a≠1),定义域为R,所以f(-x)===-f(x),所以f(x)是奇函数.(2)f(x)≥,即,ax>0,2-2ax≥1+ax,解得ax≤,当a>1时,x=logaax≤loga=-loga3,当0综上所述,当a>1时,x≤-loga3,当01 / 15 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第6章 6.2 第2课时 指数函数的图象与性质的应用 讲义(学生版).docx 第6章 6.2 第2课时 指数函数的图象与性质的应用(教师版).docx