第07讲 幂函数与二次函数-2022年新高考数学一轮专题复习(新高考专版)

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第07讲 幂函数与二次函数-2022年新高考数学一轮专题复习(新高考专版)

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第07讲-幂函数与二次函数
考情分析
通过具体实例,结合y=x,y=,y=x2,y=,y=x3的图象,理解它们的变化规律,了解幂函数;
2.理解二次函数的图象和性质,能用二次函数、方程、不等式之间的关系解决简单问题.
知识梳理
1.幂函数
(1)幂函数的定义
一般地,形如y=xα的函数称为幂函数,其中x是自变量,α为常数.
(2)常见的5种幂函数的图象
(3)幂函数的性质
①幂函数在(0,+∞)上都有定义;
②当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),且在(0,+∞)上单调递增;
③当α<0时,幂函数的图象都过点(1,1),且在(0,+∞)上单调递减.
2.二次函数
(1)二次函数解析式的三种形式:
一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),顶点坐标为(m,n).
零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2为f(x)的零点.
(2)二次函数的图象和性质
函数
y=ax2+bx+c(a>0)
y=ax2+bx+c(a<0)
图象(抛物线)
定义域
R
值域
对称轴
x=-
顶点坐标
奇偶性
当b=0时是偶函数,当b≠0时是非奇非偶函数
单调性
在上是减函数;在上是增函数
在上是增函数;在上是减函数
[微点提醒]
1.二次函数的单调性、最值与抛物线的开口方向和对称轴及给定区间的范围有关.
2.若f(x)=ax2+bx+c(a≠0),则当时恒有f(x)>0,当时,恒有f(x)<0.
经典例题
考点一 幂函数的图象和性质
【典例1-1】(2021·河南高三月考(文))已知,,,,则,,,的大小关系为(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
构造函数,则,
当时,,
故在上单调递减,
所以,
所以,即,
所以,
所以;
因为在上单调递增,
所以,
同理,
所以,
即.
【典例1-2】(2020·全国高三专题练习)若为幂函数,则(

A.
B.
C.9
D.
【答案】C
【详解】
由题意

解得

所以

所以
故选:C.
【跟踪训练1】(2020·四川眉山市·仁寿一中高三月考(文))已知(),函数为幂函数且过点,则函数的图象大致为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】
因为函数为幂函数,所以设,则,所以函数.由已知(),,故为奇函数,且函数为奇函数,则函数为偶函数,排除B,D.又时,,,故选A.
【跟踪训练2】(2021·新疆阿勒泰地区·布尔津县高级中学高三三模(理))已知,下列说法正确的是(

A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】
解:幂函数在上单调递增,又,
,即,
构造,则,当时,;
在上单调递减,

,即,

,即,
综上,,
故选:D.
【跟踪训练3】(2021·江西高三其他模拟(文))已知函数是幂函数,直线过点,则的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】
由是幂函数,知:,又在上,
∴,即,则且,
∴.
规律方法 1.对于幂函数图象的掌握只要抓住在第一象限内三条线分第一象限为六个区域,即x=1,y=1,y=x所分区域.根据α<0,0<α<1,α=1,α>1的取值确定位置后,其余象限部分由奇偶性决定.
2.在比较幂值的大小时,必须结合幂值的特点,选择适当的函数,借助其单调性进行比较.
考点二 二次函数的解析式
【典例2-1】(2021·全国高三其他模拟(文))已知为二次函数,且,则(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
设,则,
由可得,
所以,,解得,因此,.
故选:B.
【典例2-2】(2020·麻城市第二中学高三月考(文))已知二次函数的图象的对称轴是,并且通过点,则的值分别是(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
∵图象的对称轴是,
∴①,
又图象过点,∴,即②,
联立①②解得,,
故选:C.
【跟踪训练1】(2017·铜梁一中高三月考(文))如果二次函数的图象的对称轴是,并且通过点,则(

A.a=2,b=4
B.a=2,b=-4
C.a=-2,b=4
D.a=-2,b=-4
【答案】B
【详解】
由题得,解之得a=2,b=-4.
【跟踪训练2】(2020·山东高三专题练习)已知二次函数的图象的顶点坐标为,且过点,则该二次函数的解析式为(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
设二次函数的解析式为,
将代入上式,得,
所以.
【跟踪训练3】(2020·全国高三其他模拟(文))已知二次函数,且是偶函数,若满足,则实数的取值范围是(

A.
B.
C.由的范围决定
D.由,的范围共同决定
【答案】B
【详解】
是偶函数,
,函数关于对称,
,,
或,
故选:B.
规律方法 求二次函数的解析式,一般用待定系数法,其关键是根据已知条件恰当选择二次函数解析式的形式,一般选择规律如下:
考点三 二次函数的图象及应用
【典例3-1】(2020·全国高三其他模拟)函数和函数(其中为的导函数)的图象在同一坐标系中的情况可以为(

A.①④
B.②③
C.③④
D.①②③
【答案】B
【详解】
易知,则.
由①②中函数的图象得,
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向下,此时①②均不符合要求;
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向上,此时②符合要求,①不符合要求;
由③④中函数的图象得,
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向下,此时③符合要求,④不符合要求;
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向上,此时③④均不符合要求.
综上,②③符合题意,
故选:B.
【典例3-2】(2019·浙江高三专题练习)不等式的解集为,则函数的图像大致为(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
∵不等式的解集为,
∴,∴,
,图象开口向下,两个零点为.
故选:C.
【跟踪训练1】(2020·六安市城南中学高三月考(文))如果函数对任意的实数x,都有,那么(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
对任意的实数,都有,
函数的对称轴方程为.
抛物线开口向上,称轴方程为,距离最近,距离最远,
.
【跟踪训练2】(2019·江西省信丰中学高三月考(文))已知函数(其中的图象如图所示,则函数的图象是(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
由函数的图象可知,,,则为增函数,,过定点,
故选:.
【跟踪训练3】(2020·通辽第五中学高三月考(文))已知函数,,若方程在有四个不同的解,则的取值范围为(

A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】
因为函数,都是偶函数,
所以方程在有四个不同的解,
只需在上,的图象在两个不同的交点,
不合题意,
当时,,当,
即交点横坐标在上,
假定两函数的图象在点处相切,
即两函数的图象在点处有相同的切线,
则有,则有,解得,
则有,
可得,则有,解得,
因为越小开口越大,
所以要使得,
在上,恰有两个不同的交点,
则的取值范围为,
此时,的图象在四个不同的交点,
方程在有四个不同的解,
所以的取值范围是,
故选:A.
规律方法 1.研究二次函数图象应从“三点一线一开口”进行分析,“三点”中有一个点是顶点,另两个点是抛物线上关于对称轴对称的两个点,常取与x轴的交点;“一线”是指对称轴这条直线;“一开口”是指抛物线的开口方向.
2.求解与二次函数有关的不等式问题,可借助二次函数的图象特征,分析不等关系成立的条件.
考点四 二次函数的性质
【典例3-1】(2021·安徽高三其他模拟(理))定义在的单调函数对任意恒有,且时,,则实数m的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
由,可知函数关于点中心对称.
因为对任意的,是单调函数,所以时,是单调的,而二次函数开口向上,对称轴为,
故当时,即,在时是单调递减的,根据对称性可知,函数在上也是单调递减的,又由,知在上是单调递减的;
当,即,在时是单调递增的,根据对称性可知,函数在上也是单调递增的,又由,知在上是单调递增的.
综上可得,实数m的取值范围是.
【典例3-2】(2021·全国高三月考(理))设,若不等式恒成立,则的取值范围为(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
令,根据题意得恒成立,即成立,因为函数的对称轴为,所以函数的最小值,解得.
故选:B.
【跟踪训练1】(2021·全国高三专题练习(文))在同一直角坐标系中,指数函数,二次函数的图象可能是(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
指数函数图象位于x轴上方,据此可区分两函数图象.二次函数,有零点.A,B选项中,指数函数在R上单调递增,故,故A错误、B正确.C,D选项中,指数函数在R上单调递减,故,故C,D错误.
故选:B
【跟踪训练2】(2021·山西运城市·高三其他模拟(理))函数在内单调递减,则a的取值范围是(  )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
解:因为函数在内单调递减,
所以,解得,
所以a的取值范围为,
故选:C
【跟踪训练3】(2021·陕西安康市·高三月考(理))已知函数,则“”是“对恒成立”的(  )
A.充分不必要条件
B.充要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【详解】
若对恒成立,则解得,
是的真子集,所以“”是“对恒成立”的必要不充分条件.
规律方法 1.二次函数最值问题的解法:抓住“三点一轴”数形结合,三点是指区间两个端点和中点,一轴指的是对称轴,结合配方法,根据函数的单调性及分类讨论的思想求解.
2.由不等式恒成立求参数取值范围的思路及关键
(1)一般有两个解题思路:一是分离参数;二是不分离参数.
(2)两种思路都是将问题归结为求函数的最值,至于用哪种方法,关键是看参数是否已分离.这两个思路的依据是:a≥f(x)恒成立?a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立?a≤f(x)min.
[方法技巧]
1.幂函数y=xα(α∈R)图象的特征
α>0时,图象过原点和(1,1)点,在第一象限的部分“上升”;α<0时,图象不过原点,经过(1,1)点在第一象限的部分“下降”,反之也成立.
2.求二次函数的解析式就是确定函数式f(x)=ax2+bx+c(a≠0)中a,b,c的值.应根据题设条件选用适当的表达形式,用待定系数法确定相应字母的值.
3.二次函数与一元二次不等式密切相关,借助二次函数的图象和性质,可直观地解决与不等式有关的问题.
4.二次函数的单调性与对称轴紧密相连,二次函数的最值问题要根据其图象以及所给区间与对称轴的关系确定.
5.幂函数的图象一定会出现在第一象限内,一定不会出现在第四象限,至于是否出现在第二、三象限内,要看函数的奇偶性;幂函数的图象最多只能同时出现在两个象限内;如果幂函数图象与坐标轴相交,则交点一定是原点.
6.对于函数y=ax2+bx+c,要认为它是二次函数,就必须满足a≠0,当题目条件中未说明a≠0时,就要讨论a=0和a≠0两种情况.
课时作业
1.已知实数,且,则的最小值为(

A.
B.2
C.
D.
【答案】A
【详解】
解法一:由得到,则,
所以,
令则,
所以两边平方得在上有解,
所以解得:或(舍去),
时,函数,
其中的对称轴为,,满足在上有零点,满足题意,
所以的最小值.
解法二:设,则,
如图,作O关于直线的对称点,
设,因为,解得,
如图所以
故选:A.
2.已知函数.若,都有,则实数的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
依题意可知,函数在上是增函数,则,解得.
3.设,,若,则(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
因为,所以,所以,
因为函数,在上单调递增,且,所以.
故选:B
4.已知,对任意的,.方程在上有解,则的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】
,,则,.
要对任意的,.方程在上都有解,
取,,
此时,任意,都有,
其他的取值,方程均无解,则的取值范围是.
故选:D.
5.已知,是区间上的任意实数,则函数在上单调递增的概率为(

A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】
因为,是区间上的任意实数,则函数在上单调递增
所以如图所示阴影部分:
则所要求的概率为
故选:D
6.已知x,y∈R,且x>y,则下列说法是正确的是(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
选项:当,时,,所以选项错误;
选项:当,时,,,所以,选项错误;
选项:因为为减函数,又因为,所以<,
即,所以,所以选项正确;
选项:当时,,,所以,所以选项错误.
故选:.
7.函数,其中,,为奇数,其图象大致为(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
对任意,,由于,为奇数,当时,,此时,
当时,,此时,排除AC选项;
当时,任取、且,则,,所以,
所以,函数在上为增函数,排除D选项.
8.已知函数,则不等式的解集为(
).
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】
设函数,则函数是定义域为,
根据指数函数与幂函数的单调性可得,是增函数,是减函数,是增函数,
所以在上单调递增;
又,所以是奇函数,其图象关于原点对称;
又,
即的图象可由向右平移一个单位,再向上平移两个单位后得到,
所以是定义域为的增函数,
且其图像关于点对称,即有,即

由得

即,
即,所以
,解得

9.幂函数在为增函数,则的值是(

A.
B.
C.或
D.或
【答案】B
【详解】
为幂函数,,解得:或;
当时,,则在上为减函数,不合题意;
当时,,则在上为增函数,符合题意;
综上所述:.
故选:B.
10.已知幂函数满足,若,,,则,,的大小关系是(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
由可得,∴,
∴,即.由此可知函数在上单调递增.
而由换底公式可得,,,
∵,∴,于是,
又∵,∴,故,,的大小关系是.
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精品试卷·第
2

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第07讲-幂函数与二次函数
考情分析
通过具体实例,结合y=x,y=,y=x2,y=,y=x3的图象,理解它们的变化规律,了解幂函数;
2.理解二次函数的图象和性质,能用二次函数、方程、不等式之间的关系解决简单问题.
知识梳理
1.幂函数
(1)幂函数的定义
一般地,形如y=xα的函数称为幂函数,其中x是自变量,α为常数.
(2)常见的5种幂函数的图象
(3)幂函数的性质
①幂函数在(0,+∞)上都有定义;
②当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),且在(0,+∞)上单调递增;
③当α<0时,幂函数的图象都过点(1,1),且在(0,+∞)上单调递减.
2.二次函数
(1)二次函数解析式的三种形式:
一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0).
顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0),顶点坐标为(m,n).
零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0),x1,x2为f(x)的零点.
(2)二次函数的图象和性质
函数
y=ax2+bx+c(a>0)
y=ax2+bx+c(a<0)
图象(抛物线)
定义域
R
值域
对称轴
x=-
顶点坐标
奇偶性
当b=0时是偶函数,当b≠0时是非奇非偶函数
单调性
在上是减函数;在上是增函数
在上是增函数;在上是减函数
[微点提醒]
1.二次函数的单调性、最值与抛物线的开口方向和对称轴及给定区间的范围有关.
2.若f(x)=ax2+bx+c(a≠0),则当时恒有f(x)>0,当时,恒有f(x)<0.
经典例题
考点一 幂函数的图象和性质
【典例1-1】(2021·河南高三月考(文))已知,,,,则,,,的大小关系为(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
构造函数,则,
当时,,
故在上单调递减,
所以,
所以,即,
所以,
所以;
因为在上单调递增,
所以,
同理,
所以,
即.
【典例1-2】(2020·全国高三专题练习)若为幂函数,则(

A.
B.
C.9
D.
【答案】C
【详解】
由题意

解得

所以

所以
故选:C.
【跟踪训练1】(2020·四川眉山市·仁寿一中高三月考(文))已知(),函数为幂函数且过点,则函数的图象大致为
A.
B.
C.
D.
【跟踪训练2】(2021·新疆阿勒泰地区·布尔津县高级中学高三三模(理))已知,下列说法正确的是(

A.
B.
C.
D.
【跟踪训练3】(2021·江西高三其他模拟(文))已知函数是幂函数,直线过点,则的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
规律方法 1.对于幂函数图象的掌握只要抓住在第一象限内三条线分第一象限为六个区域,即x=1,y=1,y=x所分区域.根据α<0,0<α<1,α=1,α>1的取值确定位置后,其余象限部分由奇偶性决定.
2.在比较幂值的大小时,必须结合幂值的特点,选择适当的函数,借助其单调性进行比较.
考点二 二次函数的解析式
【典例2-1】(2021·全国高三其他模拟(文))已知为二次函数,且,则(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
设,则,
由可得,
所以,,解得,因此,.
故选:B.
【典例2-2】(2020·麻城市第二中学高三月考(文))已知二次函数的图象的对称轴是,并且通过点,则的值分别是(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
∵图象的对称轴是,
∴①,
又图象过点,∴,即②,
联立①②解得,,
故选:C.
【跟踪训练1】(2017·铜梁一中高三月考(文))如果二次函数的图象的对称轴是,并且通过点,则(

A.a=2,b=4
B.a=2,b=-4
C.a=-2,b=4
D.a=-2,b=-4
【跟踪训练2】(2020·山东高三专题练习)已知二次函数的图象的顶点坐标为,且过点,则该二次函数的解析式为(

A.
B.
C.
D.
【跟踪训练3】(2020·全国高三其他模拟(文))已知二次函数,且是偶函数,若满足,则实数的取值范围是(

A.
B.
C.由的范围决定
D.由,的范围共同决定
规律方法 求二次函数的解析式,一般用待定系数法,其关键是根据已知条件恰当选择二次函数解析式的形式,一般选择规律如下:
考点三 二次函数的图象及应用
【典例3-1】(2020·全国高三其他模拟)函数和函数(其中为的导函数)的图象在同一坐标系中的情况可以为(

A.①④
B.②③
C.③④
D.①②③
【答案】B
【详解】
易知,则.
由①②中函数的图象得,
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向下,此时①②均不符合要求;
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向上,此时②符合要求,①不符合要求;
由③④中函数的图象得,
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向下,此时③符合要求,④不符合要求;
若,则,此时,,
又,所以的图象开口向上,此时③④均不符合要求.
综上,②③符合题意,
故选:B.
【典例3-2】(2019·浙江高三专题练习)不等式的解集为,则函数的图像大致为(

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
∵不等式的解集为,
∴,∴,
,图象开口向下,两个零点为.
故选:C.
【跟踪训练1】(2020·六安市城南中学高三月考(文))如果函数对任意的实数x,都有,那么(

A.
B.
C.
D.
【跟踪训练2】(2019·江西省信丰中学高三月考(文))已知函数(其中的图象如图所示,则函数的图象是(

A.
B.
C.
D.
【跟踪训练3】(2020·通辽第五中学高三月考(文))已知函数,,若方程在有四个不同的解,则的取值范围为(

A.
B.
C.
D.
规律方法 1.研究二次函数图象应从“三点一线一开口”进行分析,“三点”中有一个点是顶点,另两个点是抛物线上关于对称轴对称的两个点,常取与x轴的交点;“一线”是指对称轴这条直线;“一开口”是指抛物线的开口方向.
2.求解与二次函数有关的不等式问题,可借助二次函数的图象特征,分析不等关系成立的条件.
考点四 二次函数的性质
【典例3-1】(2021·安徽高三其他模拟(理))定义在的单调函数对任意恒有,且时,,则实数m的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
由,可知函数关于点中心对称.
因为对任意的,是单调函数,所以时,是单调的,而二次函数开口向上,对称轴为,
故当时,即,在时是单调递减的,根据对称性可知,函数在上也是单调递减的,又由,知在上是单调递减的;
当,即,在时是单调递增的,根据对称性可知,函数在上也是单调递增的,又由,知在上是单调递增的.
综上可得,实数m的取值范围是.
【典例3-2】(2021·全国高三月考(理))设,若不等式恒成立,则的取值范围为(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
令,根据题意得恒成立,即成立,因为函数的对称轴为,所以函数的最小值,解得.
故选:B.
【跟踪训练1】(2021·全国高三专题练习(文))在同一直角坐标系中,指数函数,二次函数的图象可能是(

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
指数函数图象位于x轴上方,据此可区分两函数图象.二次函数,有零点.A,B选项中,指数函数在R上单调递增,故,故A错误、B正确.C,D选项中,指数函数在R上单调递减,故,故C,D错误.
故选:B
【跟踪训练2】(2021·山西运城市·高三其他模拟(理))函数在内单调递减,则a的取值范围是(  )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】
解:因为函数在内单调递减,
所以,解得,
所以a的取值范围为,
故选:C
【跟踪训练3】(2021·陕西安康市·高三月考(理))已知函数,则“”是“对恒成立”的(  )
A.充分不必要条件
B.充要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【详解】
若对恒成立,则解得,
是的真子集,所以“”是“对恒成立”的必要不充分条件.
规律方法 1.二次函数最值问题的解法:抓住“三点一轴”数形结合,三点是指区间两个端点和中点,一轴指的是对称轴,结合配方法,根据函数的单调性及分类讨论的思想求解.
2.由不等式恒成立求参数取值范围的思路及关键
(1)一般有两个解题思路:一是分离参数;二是不分离参数.
(2)两种思路都是将问题归结为求函数的最值,至于用哪种方法,关键是看参数是否已分离.这两个思路的依据是:a≥f(x)恒成立?a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立?a≤f(x)min.
[方法技巧]
1.幂函数y=xα(α∈R)图象的特征
α>0时,图象过原点和(1,1)点,在第一象限的部分“上升”;α<0时,图象不过原点,经过(1,1)点在第一象限的部分“下降”,反之也成立.
2.求二次函数的解析式就是确定函数式f(x)=ax2+bx+c(a≠0)中a,b,c的值.应根据题设条件选用适当的表达形式,用待定系数法确定相应字母的值.
3.二次函数与一元二次不等式密切相关,借助二次函数的图象和性质,可直观地解决与不等式有关的问题.
4.二次函数的单调性与对称轴紧密相连,二次函数的最值问题要根据其图象以及所给区间与对称轴的关系确定.
5.幂函数的图象一定会出现在第一象限内,一定不会出现在第四象限,至于是否出现在第二、三象限内,要看函数的奇偶性;幂函数的图象最多只能同时出现在两个象限内;如果幂函数图象与坐标轴相交,则交点一定是原点.
6.对于函数y=ax2+bx+c,要认为它是二次函数,就必须满足a≠0,当题目条件中未说明a≠0时,就要讨论a=0和a≠0两种情况.
课时作业
1.已知实数,且,则的最小值为(

A.
B.2
C.
D.
2.已知函数.若,都有,则实数的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
3.设,,若,则(

A.
B.
C.
D.
4.已知,对任意的,.方程在上有解,则的取值范围是(

A.
B.
C.
D.
5.已知,是区间上的任意实数,则函数在上单调递增的概率为(

A.
B.
C.
D.
6.已知x,y∈R,且x>y,则下列说法是正确的是(

A.
B.
C.
D.
7.函数,其中,,为奇数,其图象大致为(

A.
B.
C.
D.
8.已知函数,则不等式的解集为(
).
A.
B.
C.
D.
9.幂函数在为增函数,则的值是(

A.
B.
C.或
D.或
10.已知幂函数满足,若,,,则,,的大小关系是(

A.
B.
C.
D.
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精品试卷·第
2

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2
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