§6.2.1 指数函数的概念、图象和性质 讲义(含答案)

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名称 §6.2.1 指数函数的概念、图象和性质 讲义(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-08-11 14:48:06

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编号:033 课题:§6.2.1 指数函数的概念、图象和性质
教学课时安排
1、上课时间:_________________.
2、课时安排:_________________.
3、上课班级___________________.
学科目标要求
1.理解指数函数的概念;
2.掌握指数函数的图象和性质;
3.会解答与指数函数有关的定义域和值域问题;
4.理解并掌握指数函数性质的简单应用.
本节重点难点
重点:与指数函数有关的定义域和值域问题;
难点:指数函数性质的简单应用.
学科素养目标
指数函数、对数函数、幂函数是与现实世界的密切联系的函数模型,是体验函数模型运用过程和方法的重要载体.通过学习,进一步体会函数在数学和其他学科中的重要性,初步运用函数思想理解和处理现实生活和社会中的简单问题,利用函数的性质求方程的近似解,体会函数与方程的有机联系.
在学习基本初等函数I及其应用的过程中,要通过对具体数式的分析,使学生体会分数指数幂、对数的概念和意义,掌握有理指数幂、对数的运算性质,了解并掌握指数函数、对数函数、幂函数的概念、图象和性质;知道指数函数、对数函数、幂函数是描述客观世界变化规律的重要数学模型.
通过函数的应用,了解函数与方程之间的关系,体会二分法求一些简单方程的近似解的方法,尽管这个解也许不准确,但可以通过有效的方法控制精确度;通过数据拟合,体会到现代信息技术是数学课程的一个重要部分;会利用函数知识分析问题、解决问题,能准确、清晰、有条理地表述问题以及问题的解决过程,使学生明白函数与方程是研究事物变化的重要工具,逐步形成利用运动、变化的观点观察事物的理性思维能力、辩证思维能力、分析问题和解决问题的能力,以及数学表达、交流的能力,进一步培养学生的创新意识与探究能力、数学建模能力和实践能力.
教学过程赏析
基础知识积累
1. 指数函数
一般地,函数叫作指数函数,它的定义域是.
【思考】
当指数函数的底数a=0,a=1,a<0时,对自变量x的取值有何影响
2.指数函数y=ax(a>0,a≠1)的图象与性质
a>1 0图象
性质 (1)定义域:______
(2)值域: _______
(3)图象过定点_________,图象在x轴上方
a>1 0性质 (4)在(-∞,+∞)上是增函数; 当x>0时,y>1; 当x<0时,00时,01
注意:在同一坐标系中有多个指数函数图象时,图象的相对位置与底数的大小有如下关系:
①在y轴右侧,图象从上到下相应的底数由大变小;
②在y轴左侧,图象从下到上相应的底数由大变小,即无论在y轴的左侧还是右侧,底数按逆时针方向变大.这一性质可通过令x=1时,y的取值去理解.如图所示:
【课前小题演练】
题1. 下列函数中,在(0,+∞)上单调递减的是(  )
A.y=x-3 B.y=
C.y=x2 D.y=2x
题2.若函数f(x)=·ax是指数函数,则f的值为(  )
A.2  B.2  C.-2  D.-2
题3.定义运算m*n=,则函数f(x)=ax*a-x(0题4.已知函数f(x)=x+2,则f(1)与f(-1)的大小关系是(  )
A.f(1)>f(-1) B.f(1)C.f(1)=f(-1) D.不确定
题5.已知实数a,b满足0.2a>0.2b>5,则(  )
A.a<b<-1 B.a>b>-1
C.b<a<-1 D.b>a>-1
题6(多选题).以x为自变量的四个函数中,是指数函数的为(  )
A.y=(e-1)x  B.y=(1-e)x
C.y=3x+1 D.y=πx
题7(多选题).函数y=ax-(a>0,a≠1)的图象可能是(  )
题8.已知函数f(x)满足f(x)=则f(-7.5)的值为________.
题9.若函数f(x)=,则不等式|f(x)|≥的解集为________.
题10.求不等式a4x+5>a2x-1(a>0且a≠1)中x的取值范围.
【课堂检测达标】
题11.若函数y= (a>0,a≠1)的定义域和值域都是[0,1],则loga+loga=(  )
A.1 B.2 C.3 D.4
题12.设函数f(x)=a-|x|(a>0且a≠1),f(2)=4,则(  )
A.f(-1)>f(-2) B.f(1)>f(2)
C.f(2)<f(-2) D.f(-3)>f(-2)
题13.设f(x)是定义在实数集R上的函数,满足条件:y=f(x+1)是偶函数,且当x≥1时,f(x)=5x,则f,f,f的大小关系是(  )
A.fB.fC.fD.f题14(多选题).已知c<0,则下列不等式中错误的是(  )
A.c>2c B.c>c
C.2c>c D.2c题15(多选题).已知函数f(x)=a+b(a,b∈R),则下列结论正确的有(  )
A.存在实数a,b使得函数f(x)为奇函数
B.若函数f(x)的图象经过原点,且无限接近直线y=2,则b=2
C.若函数f(x)在区间[0,π]上单调递减,则a>0
D.当a∈[-1,1]时,若对 x∈[-1,1],函数f(x)≤1恒成立,则b的取值范围为b≤1
题16.函数f(x)=ax-2+3(a>0且a≠1)的图象恒过定点________;f(x)的值域为________.
题17.若函数y=|2x-1|在(-∞,m]上单调递减,则m的取值范围是________.
题18.已知函数y=在[-2,-1]上的最小值是m,最大值是n,则m+n的值为________.
题19.已知指数函数f(x)的图象经过点P(3,8),且函数g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称.
(1)求函数g(x)的解析式.
(2)若g(x2-3x+1)>g(x2+2x-5),求x的取值范围.
题20.已知函数f(x)=b·ax(a,b为常数且a>0,a≠1)的图象经过点A(1,8),B(3,32).
(1)试求a,b的值;
(2)若不等式+-m≥0在x∈(-∞,1]时恒成立,求实数m的取值范围.
题21.已知函数f(x)=(a>0,a≠1)是定义在R上的奇函数.
(1)求a的值;
(2)求函数f(x)的值域;
(3)当x∈(0,1]时,t·f(x)≥2x-2恒成立,求实数t的取值范围.
【综合突破拔高】
题22.函数f(x)=(2a-3)ax是指数函数,则f(1)=(  )
A.8 B. C.4 D.2
题23.已知集合A={y|y=2-x,x<0},B={x|y=x},则A∩B=(  )
A.[1,+∞) B.(1,+∞) C.(0,+∞) D.[0,+∞)
题24.若a=20.7,b=20.5,c=,则a,b,c的大小关系是(  )
A.c>a>b B.c>b>a C.a>b>c D.b>a>c
题25.函数f(x)=3的定义域为(  )
A.(-∞,0) B.[0,+∞) C.[2,+∞) D.(-∞,2)
题26.已知a=30.2,b=0.2-3,c=(-3)0.2,则a,b,c的大小关系为(  )
A.a>b>c B.b>a>c C.c>a>b D.b>c>a
题27.函数f(x)=,满足对任意x1≠x2,都有<0成立,则a的取值范围是(  )
A. B. C. D.
题28(多选题).已知函数f(x)=22x-2x+1+2,定义域为M,值域为,则下列说法中一定正确的是(  )
A.M= B.M
C.0∈M D.1∈M
题29(多选题).函数y=ax,y=x+a(a>0,且a≠1)在同一坐标系中的图象可能是(  )
题30(多选题).已知c<0,则下列不等式中错误的是 (   )
A.c>2c B.c>c C.2c>c D.2c题31.图中的曲线C1,C2,C3,C4是指数函数y=ax的图象,而a∈,则图象C1,C2,C3,C4对应的函数的底数依次是________,________,________,________.
题32.已知函数f(x)=ax-1的图象经过点,其中a>0且a≠1.则a=________;函数y=f(x)+1的值域为________.
题33.若x满足不等式2≤x-2,求函数y=2x的值域.
题34.已知f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(-∞,0)上单调递增,若实数a满足f>f(-),求a的取值范围.
编号:033 课题:§6.2.1 指数函数的概念、图象和性质
教学课时安排
1、上课时间:_________________.
2、课时安排:_________________.
3、上课班级___________________.
学科目标要求
1.理解指数函数的概念;
2.掌握指数函数的图象和性质;
3.会解答与指数函数有关的定义域和值域问题;
4.理解并掌握指数函数性质的简单应用.
本节重点难点
重点:与指数函数有关的定义域和值域问题;
难点:指数函数性质的简单应用.
学科素养目标
指数函数、对数函数、幂函数是与现实世界的密切联系的函数模型,是体验函数模型运用过程和方法的重要载体.通过学习,进一步体会函数在数学和其他学科中的重要性,初步运用函数思想理解和处理现实生活和社会中的简单问题,利用函数的性质求方程的近似解,体会函数与方程的有机联系.
在学习基本初等函数I及其应用的过程中,要通过对具体数式的分析,使学生体会分数指数幂、对数的概念和意义,掌握有理指数幂、对数的运算性质,了解并掌握指数函数、对数函数、幂函数的概念、图象和性质;知道指数函数、对数函数、幂函数是描述客观世界变化规律的重要数学模型.
通过函数的应用,了解函数与方程之间的关系,体会二分法求一些简单方程的近似解的方法,尽管这个解也许不准确,但可以通过有效的方法控制精确度;通过数据拟合,体会到现代信息技术是数学课程的一个重要部分;会利用函数知识分析问题、解决问题,能准确、清晰、有条理地表述问题以及问题的解决过程,使学生明白函数与方程是研究事物变化的重要工具,逐步形成利用运动、变化的观点观察事物的理性思维能力、辩证思维能力、分析问题和解决问题的能力,以及数学表达、交流的能力,进一步培养学生的创新意识与探究能力、数学建模能力和实践能力.
教学过程赏析
基础知识积累
1. 指数函数
一般地,函数叫作指数函数,它的定义域是.
【思考】
当指数函数的底数a=0,a=1,a<0时,对自变量x的取值有何影响
提示:(1)如果a=0,当x>0时,恒等于0,没有研究的必要;当x≤0时,无意义.
(2)如果a<0,例如,这时对于,该函数无意义.
(3)如果a=1,则是一个常量,没有研究的价值.
为了避免上述各种情况,所以规定a>0,且a≠1.
2.指数函数y=ax(a>0,a≠1)的图象与性质
a>1 0图象
性质 (1)定义域:_ _
(2)值域: ___ __
(3)图象过定点__ __,图象在x轴上方
a>1 0性质 (4)在(-∞,+∞)上是增函数; 当x>0时,y>1; 当x<0时,00时,01
注意:在同一坐标系中有多个指数函数图象时,图象的相对位置与底数的大小有如下关系:
①在y轴右侧,图象从上到下相应的底数由大变小;
②在y轴左侧,图象从下到上相应的底数由大变小,即无论在y轴的左侧还是右侧,底数按逆时针方向变大.这一性质可通过令x=1时,y的取值去理解.如图所示:
【课前小题演练】
题1. 下列函数中,在(0,+∞)上单调递减的是(  )
A.y=x-3 B.y=
C.y=x2 D.y=2x
【解析】选B.A.y=x-3在R上单调递增,所以不正确;
B.y=在(0,+∞)上单调递减,所以正确;
C.y=x2是开口向上的抛物线,对称轴是x=0,所以在(0,+∞)上单调递增,故不正确;
D.y=2x中,2>1,所以函数在R上单调递增,故不正确.
题2.若函数f(x)=·ax是指数函数,则f的值为(  )
A.2  B.2  C.-2  D.-2
【解析】选B.因为函数f(x)=·ax是指数函数,所以a-3=1,a>0,a≠1,
解得a=8,所以f(x)=8x,所以f==2.
题3.定义运算m*n=,则函数f(x)=ax*a-x(0【解析】选B.依题意,定义运算m*n=而00时y=a-x(0题4.已知函数f(x)=x+2,则f(1)与f(-1)的大小关系是(  )
A.f(1)>f(-1) B.f(1)C.f(1)=f(-1) D.不确定
【解析】选B.因为f(x)=x+2是减函数,所以f(1)题5.已知实数a,b满足0.2a>0.2b>5,则(  )
A.a<b<-1 B.a>b>-1
C.b<a<-1 D.b>a>-1
【解析】选A.根据题意:实数a,b满足0.2a>0.2b>5,整理得0.2a>0.2b>0.2-1.因为指数函数y=0.2x为递减函数.所以a<b<-1.
题6(多选题).以x为自变量的四个函数中,是指数函数的为(  )
A.y=(e-1)x  B.y=(1-e)x
C.y=3x+1 D.y=πx
【解析】选AD.由指数函数的定义可知选A,D.
题7(多选题).函数y=ax-(a>0,a≠1)的图象可能是(  )
【解析】选CD.当a>1时,∈(0,1),因此x=0时,0当01,因此x=0时,y<0,且y=ax-在R上单调递减,故D符合.
题8.已知函数f(x)满足f(x)=则f(-7.5)的值为________.
【解析】由题意,得f(-7.5)=f(-5.5)=f(-3.5)=f(-1.5)=f(0.5)=20.5=.
答案:
题9.若函数f(x)=,则不等式|f(x)|≥的解集为________.
【解析】函数f(x)=的图象如图(1)中的“实线”所示.
从而=的图象如图(2)中的“实线”所示,为解不等式|f(x)|≥,需观察图象,易解得y=与y=|f(x)|的交点为和.
故不等式|f(x)|≥的解集为{x|-3≤x≤1},即[-3,1].
答案:[-3,1]
题10.求不等式a4x+5>a2x-1(a>0且a≠1)中x的取值范围.
【解析】对于a4x+5>a2x-1(a>0且a≠1),
当a>1时,有4x+5>2x-1,解得x>-3;
当0故当a>1时,x的取值范围为{x|x>-3};
当0【课堂检测达标】
题11.若函数y= (a>0,a≠1)的定义域和值域都是[0,1],则loga+loga=(  )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选C.由题意可得a-ax≥0,ax≤a,定义域为[0,1],所以a>1,y=在定义域为[0,1]上单调递减,值域是[0,1],
所以f(0)==1,f(1)=0,所以a=2,
所以loga+loga=log2+log2=log28=3.
题12.设函数f(x)=a-|x|(a>0且a≠1),f(2)=4,则(  )
A.f(-1)>f(-2) B.f(1)>f(2)
C.f(2)<f(-2) D.f(-3)>f(-2)
【解析】选D.由f(2)=4得a-2=4,又因为a>0,所以a=,f(x)=2|x|,所以函数f(x)为偶函数,在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,则A,B错误,D正确.而f(-2)=f(2),故C错误.
题13.设f(x)是定义在实数集R上的函数,满足条件:y=f(x+1)是偶函数,且当x≥1时,f(x)=5x,则f,f,f的大小关系是(  )
A.fB.fC.fD.f【解析】选D.因为y=f(x+1)是偶函数,
所以y=f(x+1)的对称轴为x=0,
所以y=f(x)的对称轴为x=1.
又x≥1时,f(x)=5x,所以f(x)=5x在[1,+∞)上是增函数,所以f(x)在(-∞,1]上是减函数,因为f=f,且>>,
所以f即f题14(多选题).已知c<0,则下列不等式中错误的是(  )
A.c>2c B.c>c
C.2c>c D.2c【解析】选ABC.c<0,所以c>1,0<2c<1,
所以c>2c.
题15(多选题).已知函数f(x)=a+b(a,b∈R),则下列结论正确的有(  )
A.存在实数a,b使得函数f(x)为奇函数
B.若函数f(x)的图象经过原点,且无限接近直线y=2,则b=2
C.若函数f(x)在区间[0,π]上单调递减,则a>0
D.当a∈[-1,1]时,若对 x∈[-1,1],函数f(x)≤1恒成立,则b的取值范围为b≤1
【解析】选ABC.A.当a=b=0时,f(x)=0(x∈R),此时f(x)为奇函数,故选项A正确;B.y=为偶函数,在区间[0,+∞)上为减函数,图象过点(0,1),且以x轴为渐近线.若函数y=a+b的图象经过原点,且渐近线为y=2时,a=-2,b=2,选项B正确;C.因为y=是偶函数,在区间[0,+∞)上为减函数,故若函数f(x)=a+b在区间[0,π]上单调递减,则a>0,选项C正确;D.当a∈(0,1]时, x∈[-1,1],+b≤f(x)≤a+b,若f(x)≤1恒成立,得a+b≤1,即b≤1-a,而0≤1-a<1,此时,b≤0,当a=0时, x∈[-1,1]得f(x)=b,若f(x)≤1恒成立,得b≤1,当a∈[-1,0)时, x∈[-1,1]得a+b≤f(x)≤+b,若f(x)≤1恒成立,得+b≤1,即b≤1-,而1<1-≤,因此得b≤1,选项D不正确.
题16.函数f(x)=ax-2+3(a>0且a≠1)的图象恒过定点________;f(x)的值域为________.
【解析】当x=2时,f(2)=a2-2+3=4,故函数f(x)=ax-2+3(a>0且a≠1)的图象恒过定点(2,4);因为ax>0,所以ax-2=a-2·ax>0,
则ax-2+3>3,f(x)的值域为(3,+∞).
答案:(2,4) (3,+∞)
题17.若函数y=|2x-1|在(-∞,m]上单调递减,则m的取值范围是________.
【解析】在平面直角坐标系中作出y=2x的图象,把图象沿y轴向下平移1个单位得到y=2x-1的图象,再把y=2x-1的图象在x轴下方的部分关于x轴翻折,其余部分不变,如图实线部分,得到y=|2x-1|的图象
由图可知y=|2x-1|在(-∞,0]上单调递减,
所以m∈(-∞,0].
答案:(-∞,0]
题18.已知函数y=在[-2,-1]上的最小值是m,最大值是n,则m+n的值为________.
【解析】因为y=在[-2,-1]上为减函数,所以m==3,n==9,
所以m+n=12.
答案:12
题19.已知指数函数f(x)的图象经过点P(3,8),且函数g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称.
(1)求函数g(x)的解析式.
(2)若g(x2-3x+1)>g(x2+2x-5),求x的取值范围.
【解析】(1)设指数函数为f(x)=ax(a>0且a≠1),
因为指数函数f(x)的图象过点(3,8),
所以8=a3,所以a=2,
所求指数函数为f(x)=2x.
因为函数g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称,所以g(x)=2-x.
(2)由(1)得g(x)为减函数,
因为g(2x2-3x+1)>g(x2+2x-5),
所以2x2-3x+1<x2+2x-5,即x2-5x+6<0,解得x∈(2,3),所以x的取值范围为(2,3).
题20.已知函数f(x)=b·ax(a,b为常数且a>0,a≠1)的图象经过点A(1,8),B(3,32).
(1)试求a,b的值;
(2)若不等式+-m≥0在x∈(-∞,1]时恒成立,求实数m的取值范围.
【解析】(1)因为函数f(x)=b·ax的图象经过点
A(1,8),B(3,32),
所以 解得a=2,b=4.
(2)设g(x)=+=+,
y=g(x)在R上是减函数,
所以当x≤1时,g(x)min=g(1)=.
若不等式+-m≥0在x∈(-∞,1]时恒成立,即m≤.
题21.已知函数f(x)=(a>0,a≠1)是定义在R上的奇函数.
(1)求a的值;
(2)求函数f(x)的值域;
(3)当x∈(0,1]时,t·f(x)≥2x-2恒成立,求实数t的取值范围.
【解析】(1)因为函数f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)==0,解得a=2.
(2)由(1)得,f(x)===1-,
又因为2x>0,所以2x+1>1,所以0<<2,
所以-1<1-<1,
所以函数f(x)的值域为(-1,1).
(3)由(1)可得,f(x)=,当00,所以当0等价于t≥=对x∈(0,1]恒成立,
令m=2x-1,则0易知h(m)=m-+1在(0,1]上单调递增,
所以当m=1时,有最大值,所以t≥0.
故所求的t的取值范围是t≥0.
【综合突破拔高】
题22.函数f(x)=(2a-3)ax是指数函数,则f(1)=(  )
A.8 B. C.4 D.2
【解析】选D.函数f(x)=(2a-3)ax是指数函数,
所以2a-3=1,解得a=2,所以f(x)=2x,所以f(1)=2.
题23.已知集合A={y|y=2-x,x<0},B={x|y=x},则A∩B=(  )
A.[1,+∞) B.(1,+∞) C.(0,+∞) D.[0,+∞)
【解析】选B.A={y|y=2-x,x<0}={y|y>1},B={x|y=x}={x|x≥0},所以A∩B=(1,+∞).
题24.若a=20.7,b=20.5,c=,则a,b,c的大小关系是(  )
A.c>a>b B.c>b>a C.a>b>c D.b>a>c
【解析】选A.由y=2x在R上是增函数,知1a>b.
题25.函数f(x)=3的定义域为(  )
A.(-∞,0) B.[0,+∞) C.[2,+∞) D.(-∞,2)
【解析】选C.由x-2≥0,得x≥2.
题26.已知a=30.2,b=0.2-3,c=(-3)0.2,则a,b,c的大小关系为(  )
A.a>b>c B.b>a>c C.c>a>b D.b>c>a
【解析】选B.c<0,b=53>3,1<a<3,所以b>a>c.
题27.函数f(x)=,满足对任意x1≠x2,都有<0成立,则a的取值范围是(  )
A. B. C. D.
【解析】选C.因为f(x)满足对任意x1≠x2,都有<0成立,所以f(x)在R上是减函数,因为f(x)=
所以解得0题28(多选题).已知函数f(x)=22x-2x+1+2,定义域为M,值域为,则下列说法中一定正确的是(  )
A.M= B.M
C.0∈M D.1∈M
【解析】选BCD.由于f(x)=22x-2x+1+2=(2x-1)2+1∈,
所以(2x-1)2∈,所以2x-1∈,所以2x∈,所以x∈,
即函数f(x)=22x-2x+1+2的定义域为.
当函数的最小值为1时,仅有x=0满足,所以0∈M,故C正确;
当函数的最大值为2时,仅有x=1满足,所以1∈M,故D正确;
即当M=时,函数的值域也为,故M ,故B正确;
当x=2时,函数值f(2)=10 ,故A错误.
题29(多选题).函数y=ax,y=x+a(a>0,且a≠1)在同一坐标系中的图象可能是(  )
【解析】选CD.函数y=x+a单调递增.
由题意知a>0且a≠1.当0当a>1时,y=ax单调递增,直线y=x+a在y轴上的截距大于1,故D符合.
题30(多选题).已知c<0,则下列不等式中错误的是 (   )
A.c>2c B.c>c C.2c>c D.2c【解析】选ABC.c<0,所以c>1,0<2c<1,所以c>2c.
题31.图中的曲线C1,C2,C3,C4是指数函数y=ax的图象,而a∈,则图象C1,C2,C3,C4对应的函数的底数依次是________,________,________,________.
【解析】由底数变化引起指数函数图象变化的规律知,在y轴右侧,底大图高,在y轴左侧,底大图低.
则知C2的底数答案:  π 
题32.已知函数f(x)=ax-1的图象经过点,其中a>0且a≠1.则a=________;函数y=f(x)+1的值域为________.
【解析】由题意:点代入f(x)=ax-1中得a=;f(x)=x-1,因为x≥0,所以f(x)∈,则y=f(x)+1∈,故函数y=f(x)+1的值域为.
答案: 
题33.若x满足不等式2≤x-2,求函数y=2x的值域.
【解析】由2≤x-2可得2≤2,因为y=2x在R上单调递增,
所以x2+1≤-2x+4即x2+2x-3≤0,解得-3≤x≤1,所以2-3≤y=2x≤21,即函数y=2x的值域是.
题34.已知f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(-∞,0)上单调递增,若实数a满足f>f(-),求a的取值范围.
【解析】因为f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(-∞,0)上单调递增,
所以f(x)在区间(0,+∞)上单调递减,因为2>0,f(-)=
f(),所以2<=2,
所以<,解得- 0 -