资源简介 4.2 指数函数4.2.1 指数爆炸和指数衰减4.2.2 指数函数的图象与性质第1课时 指数函数的概念、图象与性质学习任务 核心素养1.理解指数函数的概念与意义,掌握指数函数的定义域、值域的求法.(重点、难点) 2.能画出具体指数函数的图象,并能根据指数函数的图象说明指数函数的性质.(重点) 1.通过指数函数图象的绘制,培养直观想象素养. 2.借助指数函数的定义域、值域的求法,培养逻辑推理素养.将一张报纸连续对折,折叠次数x与对应的层数y之间存在什么关系?对折后的面积S(设原面积为1)与折叠的次数有怎样的关系?折叠次数 对应层数 对折后的面积Sx=1 y=2=21 S=x=2 y=4=22 S==x=3 y=8=23 S==…… …… ……知识点1 指数函数的概念如果让底数为常数而使指数为自变量x,则得到一类新的函数__________(x∈R),叫作指数函数,其中a>0且a≠1.1.为什么指数函数的底数a>0,且a≠1. 1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)y=x2是指数函数. ( )(2)函数y=2-x不是指数函数. ( )知识点2 指数爆炸和指数衰减(1)指数爆炸:当底数a>1时,指数函数值随自变量的增长而__________,底数a较大时指数函数值增长速度惊人,被称为指数爆炸.(2)指数增长:在经济学或其他学科中,当某个量在一个既定的时间周期中,其增长__________是一个常量时,这个量就被描述为指数式增长,也称指数增长.(3)指数衰减:当底数a满足02.某市现有人口总数为100万人,如果年平均增长率为1.2%.则x年后该城市人口总数y(万人)与年份x(年)之间的函数关系式为________.分别求出指数函数y=2x在自变量取-2,-1,-,0,,1,2时所对应的函数值(填写下表),并由此猜测指数函数y=2x的定义域、值域、奇偶性、单调性,尝试说明理由.x -2 -1 - 0 1 2y=2x知识点3 指数函数的图象与性质a的范围 a>1 0<a<1图象性质 定义域 (-∞,+∞)值域 __________过定点 __________,即当x=0时,y=__________单调性 在R上是__________ 在R上是__________奇偶性 非奇非偶函数对称性 函数y=ax与y=a-x的图象关于__________对称2.指数函数y=ax(a>0且a≠1)的图象“升”“降”主要取决于什么? 指数函数图象的特征同一坐标系中,画出不同底数的指数函数的图象如图所示.直线x=1与四个指数函数y=ax,y=bx,y=cx,y=dx的交点依次为(1,a),(1,b),(1,c),(1,d),所以有03.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)指数函数y=mx(m>0且m≠1)是R上的增函数. ( )(2)指数函数y=ax(a>0且a≠1)既不是奇函数,也不是偶函数. ( )(3)所有的指数函数图象过定点(0,1). ( )(4)函数y=a|x|与函数y=|ax|的图象是相同的. ( )4.函数y=3-x的图象是( )A BC D类型1 指数函数的概念【例1】 下列函数中,指数函数的个数是( )①y=(-8)x;②y=2x2-1;③y=ax;④y=2·3x.A.1 B.2 C.3 D.0[尝试解答] 判断一个函数是否为指数函数,要牢牢抓住3点(1)底数是大于0且不等于1的常数;(2)指数函数的自变量必须位于指数的位置上;(3)ax的系数必须为1.[跟进训练]1.已知函数f (x)=(2a-1)x是指数函数,则实数a的取值范围是________. 类型2 指数函数的实际应用【例2】 【链接教材P107例1】某林区2022年木材蓄积量为200万立方米,由于采取了封山育林、严禁采伐等措施,使木材蓄积量的年平均递增率能达到5%.(1)若经过x年后,该林区的木材蓄积量为y万立方米,求y=f (x)的表达式,并求此函数的定义域;(2)求经过多少年后,林区的木材蓄积量能达到300万立方米.[尝试解答] 实际应用问题中指数函数模型的类型(1)指数增长模型设原有量为N,每次的增长率为p,则经过x次增长,该量增长到y,则y=N(1+p)x(x∈N).(2)指数减少模型设原有量为N,每次的减少率为p,则经过x次减少,该量减少到y,则y=N(1-p)x(x∈N).(3)指数型函数把形如y=kax(k≠0,a>0且a≠1)的函数称为指数型函数,这是非常有用的函数模型.[跟进训练]2.若镭经过100年后剩留量为原来的95.76%,设质量为1的镭经过x年后剩留量为y,则x,y的函数关系是( )A.y= B.y=(0.957 6)100xC.y= D.y=1-类型3 指数函数的图象的应用【例3】 (1)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(2)函数y=ax-3+3(a>0且a≠1)的图象过定点________.[尝试解答] 指数函数图象问题的处理技巧(1)抓住图象上的特殊点,如指数函数的图象过定点.(2)利用图象变换,如函数图象的平移变换(左右平移、上下平移).(3)利用函数的奇偶性与单调性.奇偶性确定函数的对称情况,单调性决定函数图象的走势.[跟进训练]3.已知f (x)=2x,指出下列函数的图象是由y=f (x)的图象通过怎样的变化得到:(1)y=2x+1;(2)y=2x-1;(3)y=2x+1;(4)y=2-x;(5)y=2|x|. 1.下列函数一定是指数函数的是( )A.y=2x+1 B.y=x3C.y=3·2x D.y=3-x2.若指数函数f (x)的图象过点(3,8),则f (x)的解析式为( )A.f (x)=x3 B.f (x)=2xC.f (x)= D.f (x)=3.(教材P113习题4.2 T7改编)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.a<b<1<c<d B.b<a<1<d<cC.1<a<b<c<d D.a<b<1<d<c5.若函数f (x)=(4-3a)x是指数函数,则实数a的取值范围是________.回顾本节知识,自我完成以下问题:1.函数f (x)=ax是指数函数吗?2.指数型函数的形式是什么样的?3.指数函数的图象主要由谁决定?7/74.2 指数函数4.2.1 指数爆炸和指数衰减4.2.2 指数函数的图象与性质第1课时 指数函数的概念、图象与性质学习任务 核心素养1.理解指数函数的概念与意义,掌握指数函数的定义域、值域的求法.(重点、难点) 2.能画出具体指数函数的图象,并能根据指数函数的图象说明指数函数的性质.(重点) 1.通过指数函数图象的绘制,培养直观想象素养. 2.借助指数函数的定义域、值域的求法,培养逻辑推理素养.将一张报纸连续对折,折叠次数x与对应的层数y之间存在什么关系?对折后的面积S(设原面积为1)与折叠的次数有怎样的关系?折叠次数 对应层数 对折后的面积Sx=1 y=2=21 S=x=2 y=4=22 S==x=3 y=8=23 S==…… …… ……知识点1 指数函数的概念如果让底数为常数而使指数为自变量x,则得到一类新的函数y=ax(x∈R),叫作指数函数,其中a>0且a≠1.1.为什么指数函数的底数a>0,且a≠1.[提示] ①当a≤0时,ax可能无意义;②当a>0时,x可以取任何实数;③当a=1时,ax=1(x∈R),无研究价值.因此规定y=ax中a>0,且a≠1.1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)y=x2是指数函数. ( )(2)函数y=2-x不是指数函数. ( )[答案] (1)× (2)×知识点2 指数爆炸和指数衰减(1)指数爆炸:当底数a>1时,指数函数值随自变量的增长而增大,底数a较大时指数函数值增长速度惊人,被称为指数爆炸.(2)指数增长:在经济学或其他学科中,当某个量在一个既定的时间周期中,其增长百分比是一个常量时,这个量就被描述为指数式增长,也称指数增长.(3)指数衰减:当底数a满足02.某市现有人口总数为100万人,如果年平均增长率为1.2%.则x年后该城市人口总数y(万人)与年份x(年)之间的函数关系式为________.y=100(1+1.2%)x [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.]分别求出指数函数y=2x在自变量取-2,-1,-,0,,1,2时所对应的函数值(填写下表),并由此猜测指数函数y=2x的定义域、值域、奇偶性、单调性,尝试说明理由.x -2 -1 - 0 1 2y=2x知识点3 指数函数的图象与性质a的范围 a>1 0<a<1图象性质 定义域 (-∞,+∞)值域 (0,+∞)过定点 (0,1),即当x=0时,y=1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 函数y=ax与y=a-x的图象关于y轴对称2.指数函数y=ax(a>0且a≠1)的图象“升”“降”主要取决于什么?[提示] 指数函数y=ax(a>0且a≠1)的图象“升”“降”主要取决于字母a.当a>1时,图象具有上升趋势;当0指数函数图象的特征同一坐标系中,画出不同底数的指数函数的图象如图所示.直线x=1与四个指数函数y=ax,y=bx,y=cx,y=dx的交点依次为(1,a),(1,b),(1,c),(1,d),所以有03.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)指数函数y=mx(m>0且m≠1)是R上的增函数. ( )(2)指数函数y=ax(a>0且a≠1)既不是奇函数,也不是偶函数. ( )(3)所有的指数函数图象过定点(0,1). ( )(4)函数y=a|x|与函数y=|ax|的图象是相同的. ( )[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)×4.函数y=3-x的图象是( )A BC DB [∵y=3-x=,∴B选项正确.]类型1 指数函数的概念【例1】 下列函数中,指数函数的个数是( )①y=(-8)x;②y=;③y=ax;④y=2·3x.A.1 B.2 C.3 D.0D [①中底数-8<0,所以不是指数函数;②中指数不是自变量x,所以不是指数函数;③中,只有规定a>0且a≠1时,才是指数函数;④中3x前的系数是2,而不是1,所以不是指数函数,故选D.] 判断一个函数是否为指数函数,要牢牢抓住3点(1)底数是大于0且不等于1的常数;(2)指数函数的自变量必须位于指数的位置上;(3)ax的系数必须为1.[跟进训练]1.已知函数f (x)=(2a-1)x是指数函数,则实数a的取值范围是________.∪(1,+∞) [由题意可知解得a>,且a≠1,所以实数a的取值范围是∪(1,+∞).]类型2 指数函数的实际应用【例2】 【链接教材P107例1】某林区2022年木材蓄积量为200万立方米,由于采取了封山育林、严禁采伐等措施,使木材蓄积量的年平均递增率能达到5%.(1)若经过x年后,该林区的木材蓄积量为y万立方米,求y=f (x)的表达式,并求此函数的定义域;(2)求经过多少年后,林区的木材蓄积量能达到300万立方米.[解] (1)现有木材蓄积量为200万立方米,经过1年后木材蓄积量为200+200×5%=200(1+5%).经过2年后木材蓄积量为:200(1+5%)+200(1+5%)×5%=200×(1+5%)2.∴经过x年后木材蓄积量为200(1+5%)x.∴y=f (x)=200(1+5%)x,函数的定义域为{x|x∈N}.(2)作函数y=f (x)=200(1+5%)x(x≥0)图象如图所示.x 0 1 2 3 …y 200 210 220.5 231.5 …作直线y=300与函数y=200(1+5%)x的图象交于A点,则A(x0,300),A点的横坐标x0的值就是函数值y=300时(木材蓄积量为300万立方米时)所经过的时间x年的值.∵8即经过9年后,林区的木材蓄积量能达到300万立方米.【教材原题·P107例1】例1 某公司为大力提升创新水平,计划逐年加大研发资金投入.若该公司当年投入的研发资金为3 500万元,预计下一年(将为计划执行的第一年)投入的研发资金为4 200万元;如果假定增速a不变,该公司第x年投入的研发资金用函数G(x)=C·ax来近似地表示,写出此函数的解析式,并以此估计计划执行的第8年该公司投入研发资金为多少万元(结果精确到1万元).[解] 按假设条件和数据,有G(0)=C·a0=3 500,G(1)=C·a1=4 200.解得C=3 500,于是a===.因此,该函数解析式为G(x)=3 500×.以此估计出该公司第8年投入的研发资金为G(8)=C·a8=3 500×≈15 049(万元). 实际应用问题中指数函数模型的类型(1)指数增长模型设原有量为N,每次的增长率为p,则经过x次增长,该量增长到y,则y=N(1+p)x(x∈N).(2)指数减少模型设原有量为N,每次的减少率为p,则经过x次减少,该量减少到y,则y=N(1-p)x(x∈N).(3)指数型函数把形如y=kax(k≠0,a>0且a≠1)的函数称为指数型函数,这是非常有用的函数模型.[跟进训练]2.若镭经过100年后剩留量为原来的95.76%,设质量为1的镭经过x年后剩留量为y,则x,y的函数关系是( )A.y= B.y=(0.957 6)100xC.y= D.y=1-A [由100年后剩留量为原来的95.76%,故x年后的剩留量y=.]类型3 指数函数的图象的应用【例3】 (1)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(2)函数y=ax-3+3(a>0且a≠1)的图象过定点________.(1)D (2)(3,4) [(1)由于f (x)单调递减,所以00,所以b<0,故选D.(2)令x-3=0得x=3,此时y=4.故函数y=ax-3+3(a>0且a≠1)的图象过定点(3,4).] 指数函数图象问题的处理技巧(1)抓住图象上的特殊点,如指数函数的图象过定点.(2)利用图象变换,如函数图象的平移变换(左右平移、上下平移).(3)利用函数的奇偶性与单调性.奇偶性确定函数的对称情况,单调性决定函数图象的走势.[跟进训练]3.已知f (x)=2x,指出下列函数的图象是由y=f (x)的图象通过怎样的变化得到:(1)y=2x+1;(2)y=2x-1;(3)y=2x+1;(4)y=2-x;(5)y=2|x|.[解] (1)y=2x+1的图象是由y=2x的图象向左平移1个单位长度得到.(2)y=2x-1的图象是由y=2x的图象向右平移1个单位长度得到.(3)y=2x+1的图象是由y=2x的图象向上平移1个单位长度得到.(4)∵y=2-x与y=2x的图象关于y轴对称,∴作y=2x的图象关于y轴的对称图形便可得到y=2-x的图象.(5)∵y=2|x|为偶函数,故其图象关于y轴对称,故先作出当x≥0时,y=2x的图象,再作关于y轴的对称图形,即可得到y=2|x|的图象.1.下列函数一定是指数函数的是( )A.y=2x+1 B.y=x3C.y=3·2x D.y=3-xD [结合指数函数的定义可知D正确,故选D.]2.若指数函数f (x)的图象过点(3,8),则f (x)的解析式为( )A.f (x)=x3 B.f (x)=2xC.f (x)= D.f (x)=B [设f (x)=ax(a>0且a≠1),则由f (3)=8得a3=8,∴a=2,∴f (x)=2x,故选B.]3.(教材P113习题4.2 T7改编)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.a<b<1<c<d B.b<a<1<d<cC.1<a<b<c<d D.a<b<1<d<cB [作直线x=1,与四个图象分别交于A,B,C,D四点,则A(1,a),B(1,b),C(1,c),D(1,d),由图可知b]4.碳14的半衰期为5 730年,那么碳14的年衰变率为________. [设原物质的量为1,则经过一年后该物质剩余量为,即年衰变率为.]5.若函数f (x)=(4-3a)x是指数函数,则实数a的取值范围是________. [由题意可知故a<且a≠1.]回顾本节知识,自我完成以下问题:1.函数f (x)=ax是指数函数吗?[提示] 不一定,当a>0且a≠1时,f (x)=ax是指数函数.2.指数型函数的形式是什么样的?[提示] 形如y=kax(k≠0,a>0且a≠1).3.指数函数的图象主要由谁决定?[提示] 指数函数的底数决定图象的变化趋势.课时分层作业(二十八) 指数函数的概念、图象与性质一、选择题1.若函数y=(a2-4a+4)ax是指数函数,则a的值是( )A.4 B.1或3 C.3 D.1C [由题意得解得a=3,故选C.]2.函数y=-1的定义域是( )A.R B.{x|x≠1}C.{x|x≠0} D.{x|x≠0且x≠1}C [只需有意义,即x≠0.]3.指数函数y=f (x)的图象经过点,那么f (4)·f (2)等于( )A.8 B.16C.32 D.64D [由指数函数y=f (x)=ax(a>0且a≠1)的图象经过点,可得a-2=,解得a=2,函数的解析式为y=2x,f (4)·f (2)=24×22=64.]4.已知函数f (x)=若f (f (-1))=4,则a=( )A.C.1 D.2D [由题意得f (f (-1))=f (2-(-1))=f (2)=a2=4,又a>0,且a≠1,所以a=2,故选D.]5.我国2020年底的人口总数为M,人口的年平均自然增长率为p,到2030年底我国人口总数是( )A.M(1+p)8 B.M(1+p)9C.M(1+p)10 D.M(1+p)11C [从2020到2030年一共增长了10次.]二、填空题6.函数f (x)=2·ax-1+1的图象恒过定点________.(1,3) [令x-1=0,得x=1,f (1)=2×1+1=3,所以f (x)的图象恒过定点(1,3).]7.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%)2 hm2,第四年种100(1+20%)3=172.8 hm2.]8.某品牌笔记本电脑的成本不断降低,若每隔4年价格就降低,则现在价格为8 100元的笔记本电脑,12年后的价格将降为________元.2 400 [12年后的价格将降为8 100×=2 400(元).]三、解答题9.人工放射性核素碘-131可发射β射线治疗甲亢,已知该物质的半衰期为8天,即一定质量的碘-131经过8天之后剩留原来质量的一半.设质量为a的碘-131经过x天后剩留的质量为y,试写出y关于x的函数解析式.[解] 根据题意,物质的半衰期为8天,则每隔8天质量变为原来的一半,则y=a,x∈N+.10.设f (x)=3x,g(x)=.(1)在同一坐标系中作出f (x),g(x)的图象;(2)计算f (1)与g(-1),f (π)与g(-π),f (m)与g(-m)的值,从中你能得到什么结论?[解] (1)函数f (x),g(x)的图象如图所示:(2)f (1)=31=3,g(-1)==3,f (π)=3π,g(-π)==3π,f (m)=3m,g(-m)==3m.从以上计算的结果看,两个函数当自变量取值互为相反数时,其函数值相等,即当指数函数的底数互为倒数时,它们的图象关于y轴对称.11.函数y=a-|x|(0A B C DA [y=a-|x|=,易知函数为偶函数,∵01,故当x>0时,函数为增函数,当x<0时,函数为减函数,当x=0时,函数有最小值,最小值为1,且指数函数为凹函数,故选A.]12.(多选题)若a>1,-1A.第一象限 B.第二象限C.第三象限 D.第四象限ABC [∵a>1,且-1故函数y=ax+b的图象一定过第一、二、三象限.]13.若方程|2x-1|=a有唯一实数解,则a的取值范围是________. [作出y=|2x-1|的图象,如图,要使直线y=a与图象的交点只有一个,所以a≥1或a=0.]14.已知实数a,b满足等式=,给出下列五个关系式:①0①②⑤ [作y=与y=的图象(图略).当a=b=0时,==1;当a当a>b>0时,也可以使=.故①②⑤都可能成立,不可能成立的关系式是③④.]15.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的取值范围;(2)若f (x)的图象如图②所示,|f (x)|=m有且仅有一个实数解,求m的范围.[解] (1)由f (x)为减函数可知a的取值范围为(0,1),又f (0)=1+b<0,所以b的取值范围为(-∞,-1).(2)由题图②可知,y=|f (x)|的图象如图所示.由图象可知使|f (x)|=m有且仅有一解的m的取值范围为m=0或m≥3.13/13 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第4章 4.2 4.2.1 4.2.2 第1课时 指数函数的概念、图象与性质 讲义(学生版).docx 第4章4.24.2.14.2.2第1课时指数函数的概念、图象与性质(教师版).docx