最新人教版高中数学必修1第二章《指数函数及其性质》(2)

2019-03-16 20:01

?1??1?【例6-2】(1)为了得到函数y=3×??的图象,可以把函数y=??的图象( )

?3??3?A.向左平移3个单位长度 B.向右平移3个单位长度

C.向左平移1个单位长度 D.向右平移1个单位长度

(2)若函数y=ax+b-1(a>0,且a≠1)的图象经过第二、三、四象限,则一定有( ) A.0<a<1,且b>0 B.a>1,且b>0 C.0<a<1,且b<0 D.a>1,且b<0 (3)方程2|x|+x=2的实根的个数为__________.

xx?1??1?解析:(1)本题考查函数图象的平移.y=3·??=???3??3?xx?1?1?,则只需把函数y=??的

?3?x图象向右平移1个单位长度.故选D.

(2)本题考查函数图象的性质.函数y=ax+b-1(a>0,且a≠1)的图象是由函数y=ax

的图象经过向上或向下平移而得到的,因其图象不经过第一象限,所以a?(0,1).若经过第二、三、四象限,则需将函数y=ax(0<a<1)的图象向下平移至少大于1个单位长度,即b-1<-1?b<0.故选C.

(3)由2|x|+x=2,得2|x|=2-x.在同一坐标系中作出函数y=2|x|与y=2-x的图象(如图),可观察到两个函数图象有且仅有2个交点,故方程有2个实数根,应填2.

答案:(1)D (2)C (3)2 7.幂的大小比较问题

两个指数幂的大小的比较有以下几种情况:

(1)底数相同,指数不同.比较同底数(是具体的数值)幂大小,构造指数函数,利用指数函数的单调性比较大小.要注意:明确所给的两个值是哪个指数函数的两个函数值;明确指数函数的底数与1的大小关系;最后根据指数函数的单调性判断大小.当底数中含有字母时要注意分底数大于0小于1和底数大于1两种情况讨论.

(2)底数不同,指数相同.若幂式的底数不同而指数相同时,可以利用指数函数的图象解决.在同一平面直角坐标系内画出各个函数的图象,依据指数函数的图象随底数的变化规律,观察指数所取值对应的函数值即可.

(3)底数不同,指数也不同.幂式的底数不同且指数也不同时,则需要引入中间量.这个中间量可以是1,其中一个大于1,另一个小于1;也可以是一个幂式,这个幂式可以以其中一个的底为底,以另一个的指数为指数,比如ac与bd,可以取ad为中介,前者比较用单调性,后者用图象.

【例7-1】比较下列各题中两个值的大小:

?5?(1)???7??1.8?5?,???7??2.5?2?;(2)???3??0.5?3?,???4??0.5;(3)0.70.8,0.80.7.

分析:(1)中两个指数式的底数同、指数不同,可直接应用指数函数的单调性判断;(2)中两个指数式的底数不同、指数同,可构造函数,根据函数的图象观察;(3)中两个指数式的底数、指数均不同,因而要引入中间数进行比较,并结合函数的图象观察.

5?5?解:(1)因为0<<1,所以函数y=??在定义域内单调递减.

7?7?

x?5?又-1.8>-2.5,所以???7?x?1.8?5?

x?2??3?(2)作出指数函数y???与y???的图象,如图所示.

?3??4?

当x=-0.5时,由图象观察可得??2???3??0.5>??3???4??0.5.

(3)因为0<0.7<0.8<1,所以指数函数y=0.7x与y=0.8x在定义域R上是减函数,且在区间(0,+∞)上函数y=0.7x的图象在函数y=0.8x的图象的下方,所以0.70.7<0.80.7.根据指数函数的性质可得0.70.8<0.70.7,所以0.70.8<0.80.7.

【例7-2】试比较a1.3与a2.5(a>0,且a≠1)的大小. 解:(1)a>1时,y=ax为R上的增函数,故有a1.3<a2.5; (2)当0<a<1时,y=ax为R上的减函数,故有a1.3>a2.5. 因此,当a>1时,a2.5>a1.3;当0<a<1时,a2.5<a1.3. 8.指数方程、指数不等式的求解问题

根据指数函数的单调性,当a>0,且a≠1时,有: ①af(x)=ag(x)?f(x)=g(x);

②当a>1时,af(x)>ag(x)?f(x)>g(x); 当0<a<1时,af(x)>ag(x)?f(x)<g(x).

注意:利用指数函数的单调性是解题的关键,根据所给的已知信息,构造合适的指数函数,为了便于解题,通常要尽可能地将含指数幂的式子进行统一底数.

例如,(1)已知3x≥30.5,求实数x的取值范围; (2)已知0.2x<25,求实数x的取值范围.

解:(1)因为3>1,所以指数函数f(x)=3x在R上是增函数. 由3x≥30.5,可得x≥0.5,即x的取值范围为[0.5,+∞). (2)因为0<0.2<1,

所以指数函数f(x)=0.2x在R上是减函数.

所以0.2x<0.22.

由此可得x>-2,即x的取值范围为(-2,+∞).

--

【例8-1】设232x<0.53x4,则x的取值范围是__________.

--

解析:原不等式可变形为232x<243x, ∵函数y=2x为R上的增函数,

∴原不等式等价于3-2x<4-3x,解得x<1. 答案:(-∞,1)

+-

【例8-2】设y1=a3x1,y2=a2x,其中a>0,且a≠1,试确定x为何值时,有:(1)y1

=y2;

(2)y1>y2.

分析:指数函数的单调性取决于底数a,当底数a不确定时,要注意分情况讨论.

+-

解:(1)由a3x1=a2x,得3x+1=-2x.

?1?-

因为25=??=0.22,

?5??2

解得x??,所以当x??时,y1=y2. (2)当a>1时,y=ax(a>0,且a≠1)为增函数. 由a3x1>a

-2x

1515,得3x+1>-2x,解得x>?当0<a<1时,y=ax(a>0,且a≠1)为减函数, 由a3x1>a

-2x

1. 51. 5,得3x+1<-2x,解得x<?所以,若a>1,则当x>?若0<a<1,则当x<?1时,y1>y2; 51时,y1>y2. 5点技巧 指数不等式的求解技巧 (1)形如af(x)>ag(x)的不等式,借助于函数y=ax的单调性求解,如果a的取值不确定,需分a>1与0<a<1两种情况讨论;

(2)形如af(x)>b的不等式,注意将b转化为以a为底数的指数幂的形式,再借助于函数y=ax的单调性求解.

9.指数函数与二次函数的综合问题

指数函数与二次函数的综合问题是常见题型,这类问题的处理方法是利用换元法令t=ax,然后利用定义域和指数函数y=ax的单调性求出t的范围,这就转化为纯粹的二次函数问题了.

例如:求函数y=4解:y=4

x?12

x?12

-3·2x+5,x?[0,2]的值域.

-3·2x+5=

1x2

(2)-3·2x+5,令t=2x, 2∵x?[0,2], ∴1≤t≤4.

1211t-3t+5=(t-3)2+. 22215∴当t=3时,函数y取得最小值,当t=1时,函数y取得最大值,即函数的值域

22?15?是?,?. ?22?∴y=

【例9】如果函数y=a2x+2ax-1(a>0,且a≠1)在区间[-1,1]上有最大值14,试求a的值.

解:设t=ax,则t>0,原函数可化为y=(t+1)2-2,其图象的对称轴为t=-1.

(1)若a>1,∵x?[-1,1],∴t??,a?,则函数y=(t+1)2-2在区间?,a?上单调递

aa增,

∴当t=a时,函数y取得最大值(a+1)2-2,即(a+1)2-2=14,解得a=3或a=-5(舍去).

(1)若0<a<1,∵x?[-1,1],∴t??a,?,则函数y=(t+1)2-2在区间?a,?上单调

aa?1????1?????1????1??递增,

11?1??1?∴当t?时,函数y取得最大值??1??2,即??1?-2=14,解得a?或

3a?a??a?22

1a??(舍去).

5综上可知,a的值为3或

1. 3辨误区 换元时易出现的错误 指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的值域是(0,+∞),利用换元法解题时,要注意新元的取值范围,即换元要换限,否则极易出错.

10.与指数函数有关的函数的奇偶性综合问题 判断与指数函数有关的函数的奇偶性步骤是:

(1)求函数的定义域,当定义域关于原点不对称时,则此函数既不是奇函数也不是偶函数,当定义域关于原点对称时,判断f(-x)与f(x)或-f(x)是否相等;

(2)当f(-x)=f(x)时,此函数是偶函数;当f(-x)=-f(x)时,此函数是奇函数; (3)当f(-x)=f(x)且f(-x)=-f(x)时,此函数既是奇函数又是偶函数; (4)当f(-x)≠f(x)且f(-x)≠-f(x)时,此函数既不是奇函数也不是偶函数.

【例10】已知函数f(x)?11?. 2x?12(1)求f(x)的定义域; (2)讨论f(x)的奇偶性.

分析:(1)根据求函数定义域的方法求解;(2)利用函数奇偶性的定义来判断. 解:(1)由2x-1≠0,得2x≠1,即x≠0,

因此函数f(x)的定义域为(-∞,0)?(0,+∞).

(2)由(1)知,函数f(x)的定义域为(-∞,0)?(0,+∞),关于坐标原点对称,

112x12x?1?11111??1又f(-x)=?x???????1??????x?2?121?2x21?2x22x?12?2?12?=-f(x),

所以f(x)为奇函数.

11.与指数函数有关的函数的单调性问题

(1)指数函数的单调性与底数的大小有关系,因此讨论指数函数的单调性时,一定要明确底数与1的大小.与指数函数有关的函数的单调性往往也与底数有关系,其解决手段就是利用指数函数单调性判断或证明函数的单调性,其步骤是:(在第一章已经学习)

①在所给的区间上任取两个自变量x1和x2,通常令x1<x2; ②比较f(x1)和f(x2)的大小,通常是用作差比较法比较大小,此时比较它们大小的步骤是作差、变形、看符号.常见的变形手段是:通分、分解因式、配方、有理化等,常见的变形结果有:常数、一个完全平方加上一个常数、因式的积或商等.掌握比较法要做适当的练习,还要注意经验的积累;

③归纳结论.

(2)对于形如y=af(x)(a>0,且a≠1)型的函数的单调性,通常要依据底数a的取值进行分类讨论:

①当a>1时,函数y=af(x)的单调性与函数y=f(x)的单调性相同. ②当0<a<1时,函数y=af(x)的单调性与函数y=f(x)的单调性相反.

______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 【例11-1】设a是实数,f(x)=a-证明:设x1,x2?R,且x1<x2,

2

(x?R),试证明对于任意a,f(x)为增函数. x

2?1


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