指数函数幂函数对数函数增长的比较
2024-2025年北师大版数学必修第一册4.4-5指数函数、幂函数、对数函数增长的比较(带答案)
§4指数函数、幂函数、对数函数增长的比较§5信息技术支持的函数研究必备知识基础练知识点一指数函数、幂函数、对数函数增长的差异1.研究函数y=0.5e x-2,y=ln (x+1),y=x2-1在[0,+∞)上的增长情况.知识点二指数函数、幂函数、对数函数增长的比较2.下面对函数f(x)=log12 x,g(x)=(12)x与h(x)=x-12在区间(0,+∞)上的衰减情况的叙述正确的是( )A.f(x)的衰减速度逐渐变慢,g(x)的衰减速度逐渐变快,h(x)的衰减速度逐渐变慢B.f(x)的衰减速度逐渐变快,g(x)的衰减速度逐渐变慢,h(x)的衰减速度逐渐变快C.f(x)的衰减速度逐渐变慢,g(x)的衰减速度逐渐变慢,h(x)的衰减速度逐渐变慢D.f(x)的衰减速度逐渐变快,g(x)的衰减速度逐渐变快,h(x)的衰减速度逐渐变快3.当2<x<4时,2x,x2,log2x的大小关系是( )A.2x>x2>log2x B.x2>2x>log2xC.2x>log2x>x2 D.x2>log2x>2x4.函数f(x)=2x和g(x)=x3的图象如图所示.设两函数的图象关于点A(x1,y1),B(x2,y2),且x1<x2.(1)请指出图中曲线C1,C2分别对应的函数.(2)结合函数图象,判断f(6),g(6)的大小.知识点三指数函数、幂函数、对数函数的实际应用5.假设你有一笔资金用于投资,现有三种投资方案供你选择,这三种方案的回报如下:方案一:每天回报40元;方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.请问,你会选择哪种投资方案?(可用计算器)关键能力综合练1.四人赛跑,假设其跑过的路程和时间的函数关系分别是f 1(x )=x 2,f 2(x )=4x ,f 3(x )=log 3x ,f 4(x )=2x,如果他们一直跑下去,最终跑在最前面的人对应的函数关系是( )A .f 1(x )=x 2B .f 2(x )=4xC .f 3(x )=log 3xD .f 4(x )=2x2.以下四种说法中,正确的是( ) A .幂函数增长的速度比一次函数增长的速度快 B .对任意的x >0,x a>log a x C .对任意的x >0,a x >log a xD .一定存在x 0,当x >x 0,a >1,n >0时,总有a x>x n>log a x 3.已知-1<α<0,则( )A .0.2α>(12 )α>2αB .2α>0.2α>(12 )αC .(12 )α>0.2α>2αD .2α>(12 )α>0.2α4.有一组实验数据如下表所示:A .y =log a x (a >1)B .y =ax +b (a >1)C .y =ax 2+b (a >0) D .y =log a x +b (a >1) 5.如图给出了红豆生长时间t (月)与枝数y (枝)的关系图,那么最能拟合诗句“红豆生南国,春来发几枝”所提到的红豆生长时间与枝数的关系的函数模型是( ) A.指数函数:y=2tB.对数函数:y=log2tC.幂函数:y=t3D.二次函数:y=2t26.(探究题)某校甲、乙食堂某年1月份的营业额相等,甲食堂的营业额逐月增加,并且每月的增加值相同;乙食堂的营业额也逐月增加,且每月增加的百分率相同.已知该年9月份两食堂的营业额又相等,则该年5月份( )A.甲食堂的营业额较高B.乙食堂的营业额较高C.甲、乙两食堂的营业额相同D.不能确定甲、乙哪个食堂的营业额较高7.函数y=x2与函数y=x ln x在区间(1,+∞)上增长较快的一个是________.8.某种病菌经30分钟繁殖为原来的2倍,且知这种病菌的繁殖规律为y=e kt(k为常数,t为时间,单位:小时),y表示病菌个数,则k=________,经过5小时,1个病菌能繁殖为________个.9.(易错题)某工厂8年来某种产品的总产量C与时间t(年)的函数关系如图所示.以下四种说法:①前三年产量增长的速度越来越快;②前三年产量增长的速度越来越慢;③第三年后这种产品停止生产;④第三年后产量保持不变.其中说法正确的序号是________.核心素养升级练1.(多选题)甲、乙、丙、丁四个物体同时从某一点出发向同一个方向运动,其路程f i(x)(i =1,2,3,4)关于时间x(x≥0)的函数关系式分别为f1(x)=2x-1,f2(x)=x3,f3(x)=x,f4(x)=log2(x+1),则以下结论正确的是( )A.当x>1时,甲走在最前面B.当0<x<1时,丁走在最前面,当x>1时,丁走在最后面C.丙不可能走在最前面,也不可能走在最后面D.如果它们一直运动下去,最终走在最前面的是甲2.(情境命题—生活情境)某地区第1周、第2周、第3周患某种传染病的人数分别为52,54,58.为了预测以后各周的患病人数,甲选择了模型y=ax2+bx+c,乙选择了模型y =p·q x+r,其中y为患病人数,x为周数,a,b,c,p,q,r都是常数.结果第4周、第5周、第6周的患病人数分别为66,82,115,你认为谁选择的模型较好?§4指数函数、幂函数、对数函数增长的比较§5信息技术支持的函数研究必备知识基础练1.解析:分别在同一个坐标系中画出三个函数的图象,如图所示,从图象上可以看出函数y=0.5e x-2的图象首先超过了函数y=ln (x+1)的图象,然后又超过了函数y=x2-1的图象,即存在一个x0满足0.5e x0-2=x2-1,当x>x0时,ln (x +1)<x2-1<0.5e x-2.y=ln (x+1)增长最慢,y=0.5e x-2增长最快.2.答案:C解析:由函数f(x)=log12 x,g(x)=(12)x与h(x)=x-12在区间(0,+∞)上的图象(图略)知函数f(x),g(x),h(x)的衰减速度均逐渐变慢,故选C.3.答案:B解析:在同一平面直角坐标系中画出函数y=log2x,y=x2,y=2x的图象(图略),由图象,可知在区间(2,4)上从上往下依次是y=x2,y=2x,y=log2x的图象.所以当2<x<4时,x2>2x>log2x.4.解析:(1)C1对应的函数为g(x)=x3,C2对应的函数为f(x)=2x.(2)因为f(1)>g(1),f(2)<g(2),f(9)<g(9),f(10)>g(10),所以1<x1<2,9<x2<10,所以x1<6<x2.由图可知g(6)>f(6).5.解析:设第x天所得回报是y元,则方案一可以用函数y=40(x∈N+)进行描述;方案二可以用函数y=10x(x∈N+)进行描述;方案三可以用函数y=0.4×2x-1(x∈N+)进行描述.要对三个方案作出选择,就要对它们的增长情况进行分析.画出三个函数的图象,如图所示,由图可知方案一的函数是常数函数,方案二、方案三的函数都是增函数,但方案三的函数与方案二的函数的增长情况很不相同.可以看到,尽管方案一、方案二在第1天所得回报分别是方案三的100倍和25倍,但它们的增长量固定不变,而方案三是“指数增长”,其“增长量”是成倍增加的,从第7天开始,方案三比其他两个方案增长得快得多,这种增长速度是方案一、方案二所无法企及的.从每天所得回报看,在第1~3天,方案一最多;在第4天,方案一和方案二一样多,方案三最少;在第5~8天,方案二最多;第9天开始,方案三比其他两个方案所得回报多得多,到第30天,所得回报已超过2亿元.下面再看累计的回报数.列表如下:因此,投资1~6天,应选择第一种投资方案;投资7天,应选择第一或第二种投资方案;投资8~10天,应选择第二种投资方案;投资11天(含11天)以上,应选择第三种投资方案.关键能力综合练1.答案:D解析:在同一平面直角坐标系中画出函数f 1(x ),f 2(x ),f 3(x ),f 4(x )的图象(图略),可知当x >4时,f 4(x )>f 1(x )>f 2(x )>f 3(x ),故选D.2.答案:D解析:对于A ,幂函数的增长速度受指数影响,指数与一次项系数不确定,增长速度不能比较,而B ,C 中x a ,log a x ,a x的大小都受a 的影响,选D.3.答案:A解析:∵12 >0.2,-1<α<0,∴2α<(12 )α<0.2α.故选A.4.答案:C解析:通过所给数据可知y 随x 增大,其增长速度越来越快,而A 、D 中的函数增长速度越来越慢,B 中的函数增长速度保持不变,故选C.5.答案:A解析:由题中图象可知该函数模型为指数函数. 6.答案:A解析:设甲、乙两食堂1月份的营业额均为m ,甲食堂的营业额每月增加a (a >0),乙食堂的营业额每月增加的百分率为x .由题意,可得m +8a =m ×(1+x )8,则5月份甲食堂的营业额y 1=m +4a ,乙食堂的营业额y 2=m ×(1+x )4=m (m +8a ) .因为y 21 -y 22 =(m +4a )2-m (m +8a )=16a 2>0,所以y 1>y 2,故该年5月份甲食堂的营业额较高.7.答案:y =x 2解析:当x 变大时,x 比ln x 增长要快,∴x 2要比x ln x 增长得要快. 8.答案:2ln 2 1 024解析:设病菌原来有1个,则半小时后为2个,得2=e k2 ,解得k =2ln 2,y (5)=e(2ln2)·5=e10ln 2=210=1 024(个).9.答案:②③解析:由t ∈[0,3]的图象联想到幂函数y =x α(0<α<1).反映了C 随时间的变化而逐渐增长但速度越来越慢.由t ∈[3,8]的图象可知,总产量C 没有变化,即第三年后停止生产,所以②③正确.核心素养升级练1.答案:BCD解析:路程f i (x )(i =1,2,3,4)关于时间x (x ≥0)的函数关系式分别为:f 1(x )=2x -1,f 2(x )=x 3,f 3(x )=x ,f 4(x )=log 2(x +1).它们相应的函数模型分别是指数型函数、幂函数、一次函数和对数型函数模型. 当x =2时,f 1(2)=3,f 2(2)=8,∴选项A 不正确;根据四种函数的变化特点,对数型函数的变化是先快后慢,当x =1时甲、乙、丙、丁四个物体重合,从而可知当0<x <1时,丁走在最前面,当x >1时,丁走在最后面,∴选项B 正确;结合对数型和指数型函数的图象变化情况,可知丙不可能走在最前面,也不可能走在最后面,∴选项C 正确;指数函数变化是先慢后快,当运动的时间足够长,最前面的物体一定是按照指数型函数运动的物体,即一定是甲物体.∴选项D 正确.故选B 、C 、D.2.解析:依题意,得⎩⎪⎨⎪⎧a ·12+b ·1+c =52,a ·22+b ·2+c =54,a ·32+b ·3+c =58, 即⎩⎪⎨⎪⎧a +b +c =52,4a +2b +c =54,9a +3b +c =58, 解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-1,c =52, 所以甲:y 1=x 2-x +52,又⎩⎪⎨⎪⎧p ·q 1+r =52, ①p ·q 2+r =54, ②p ·q 3+r =58, ③②—①,得p ·q 2-p ·q 1=2, ④ ③—②,得p ·q 3-p ·q 2=4, ⑤ ⑤÷④,得q =2.将q =2代入④式,得p =1. 将q =2,p =1代入①式,得r =50, 所以乙:y 2=2x+50.计算当x =4时,y 1=64,y 2=66; 当x =5时,y 1=72,y 2=82; 当x =6时,y 1=82,y 2=114. 可见,乙选择的模型较好.。
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较(45张PPT)——高中数学必修第一册
一次函数y=kx(k>0),指数函数y=ax(a>1)和对数函数y=logbx(b>1)的增长有何差异?
一般地,无论k(k>0)、a(a>1)、b(b>1)如何取值,三种函数在区间(0,+∞)上都单调递增,但一次函数总是保持固定的增长速度;指数函数的增长速度都会越来越快,并且指数函数的函数值最终总会大于一次函数的函数值;对数函数的增长速度都会越来越慢,并且对数函数的函数值最终总会小于一次函数的函数值.
401
626
901
y2
2
32
1024
32768
1.05×106
3.36×107
1.07×109
y3
2
10
20
30
40
50
60
y4
2
4.322
5.322
5.907
6.322
6.644
6.907
【解析】(1)由于指数型函数的增长式为爆炸式增长,则当x越来越大时,函数y=的增长速度最快,故选A.
(2)从表格中可以看出,四个变量y1,y2,y3,y4均是从2开始变化,变量y1,y2,y3,y4都是越来越大,但是增长速度不同,其中变量y2的增长速度最快,可知变量y2关于x呈指数函数变化.
x
y=2x
y=2x
0
1
0
2
4
4
4
16
8
6
64
12
8
256
16
10
1024
20
12
4096
24
…
…
…
可以看到,当自变量x越来越大时,y=2x的图象就像与x轴垂直一样,2x的值快速增长;而函数y=2x的增长速度依然保持不变,与函数y=2x的增长速度相比几乎微不足道.
3.6指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
D.y=2ex
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(2)四个变量y1,y2,y3,y4随变量x变化的数据如下表:
x 1 5 10 15
20
25
30
y1 2y2 2 32 1 024 32 768 1.05×106 3.36×107 1.07×109
y3 2 10 20
30
课前预习
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课堂反馈
【预习评价】
1.在区间(0,+∞)上,当a>1,n>0时,是否总有logax<xn<ax 不成立?
提示 不是,但总存在x0,使得当a>1,n>0,x>x0时, logax<xn<ax成立.
课前预习
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2.能否举例说明“指数爆炸”增长的含义? 提示 如1个细胞分裂x次后的数量为y=2x,此为“指数增 长”,其“增长量”是成倍增加的,从图像上看出,存在 x0,当x>x0时,数量增加特别快,足以体现“爆炸”的效 果.
解析 由图像知,此函数的增长速度越来越慢,因此反映 的是幂函数模型或对数型函数模型的增长速度. 答案 幂函数或对数型
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知识点三 三种函数的增长对比 对数函数y=logax(a>1)增长最慢,幂函数y=xn(n>0),指数 函数y=ax(a>1)增长的快慢交替出现,当x足够大时,一定 有___a_x_>_x_n>_l_o_g_a_x____.
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【预习评价】 1.在函数y=3x,y=log3x,y=3x,y=x3中增长速度最快的是
________. 解析 由指数函数、对数函数、幂函数、一次函数的增长 差异可判断出y=3x的增长速度最快. 答案 y=3x
北师大版高一数学必修1课件:3.6 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
快的是指数函数y=5x,故选D.
(2)指数函数中的增长量是成倍增加的,函数y1中增长量分别为
6,18,54,162,486,1 458,4 374,…,是成倍增加的,因而y1呈指数变化.
答案:(1)D (2)y1
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§6 指数函数、幂函数、对数函数 增长的比较
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1 2
4>
1
1 4
2
>
1 4
2
.
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§6 指数函数、幂函数、对数函数 增长的比较
探究一
探究二
探究三
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当堂检测
1.比较函数值大小的关键在于构造恰当的函数,若指数相同而底 数不同,则考虑幂函数;若指数不同而底数相同,则考虑指数函数;若 底数不同,指数也不同,则需引入中间量.
解析:根据幂函数、指数函数、对数函数的性质和图像的特 点,a,c对应的函数分别是幂指数大于1和幂指数大于0小于1的幂函 数.b,d对应的函数分别为底数大于1和底数大于0小于1的指数函数.
答案:C
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思考辨析 判断下列说法是否正确,正确的在后面的括号内打“ ”,错误的打
f(10)=210=1 024,g(10)=103=1 000,f(10)>g(10),
所以x2∈[9,10],即b=9.
综上可知,a=1,b=9.
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§6 指数函数、幂函数、对数函数 增长的比较
探究一
探究二
指数函数对数函数幂函数增长的比较老师版本
1.三种函数的增长特点(1)当a>1时,指数函数y=a x是增函数,并且当a越大时,其函数值的增长就越快.(2)当a>1时,对数函数y=log a x是增函数,并且当a越小时,其函数值的增长就越快.(3)当x>0,n>1时,幂函数y=x n显然也是增函数,并且当x>1时,n越大其函数值的增长就越快.2.三种函数的增长比较在区间(0,+∞)上,尽管函数y=a x(a>1),y=log a x(a>1)和y=x n(n>0)都是增函数,但它们的增长速度不同,而且不在同一个“档次”上,幂函数y=x n(n>0),指数函数y=a x(a>1)增长的快慢交替出现,随着x的增大,y=a x(a>1)的增长速度越来越快,会超过并远远大于y=x n(n>0)的增长速度,而y=log a x(a>1)的增长速度则会越来越慢.一般地,若a>1,n>0,那么当x足够大时,一定有a x>x n>log a x.[小问题·大思维]1.2x>log2x,x2>log2x,在(0,+∞)上一定成立吗?提示:结合图像知一定成立.2.2x>x2在(0,+∞)上一定成立吗?提示:不一定,当0<x<2和x>4时成立,而当2<x<4时,2x<x2.[研一题][例1] 四个变量y1,y2,y3,y4随变量x变化的数据如下表:x0510********关于x呈指数型函数变化的变量是________.[自主解答] 以爆炸式增长的变量是呈指数型函数变化的.从表格可以看出,四个变量y1,y2,y3,y4均是从5开始变化,变量y4越来越小,但是减小的速度很慢,则变量y4关于x不呈指数型函数变化;而变量y1,y2,y3都是越来越大,但是增大的速度不同,其中变量y2的增长最快,画出图像可知变量y2关于x呈指数型函数变化.[答案] y2[悟一法]解决该类问题的关键是根据所给出的数据或图像的增长的快慢情况,结合指数函数、幂函数、对数函数增长的差异,从中作出判断.[通一类]1.下面是f(x)随x的增大而得到的函数值列表:试问:(1)随着x的增大,各函数的函数值有什么共同的变化趋势?(2)各函数增长的快慢有什么不同?解:(1)随x的增大,各函数的函数值都在增大;(2)由图表可以看出,各函数增长的快慢不同,其中f(x)=2x增长最快,而且越来越快;增长最慢的是f(x)=log2x,而且增长的幅度越来越小.[研一题][例2] 假设你有一笔资金用于投资,现有三种投资方案供你选择,这三种方案的回报如下:方案一:每天回报40元;方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.请问,你会选择哪种投资方案?[自主解答] 设第x天所得回报是y元.由题意,方案一:y=40(x∈N+);方案二:y=10x(x∈N+);方案三:y=0.4×2x-1(x∈N).+作出三个函数的图像如图:由图可以看出,从每天回报看,在第一天到第三天,方案一最多,在第四天,方案一,二一样多,方案三最少,在第五天到第八天,方案二最多,第九天开始,方案三比其他两个方案所得回报多得多,经验证到第三十天,所得回报已超过2亿元,∴若是短期投资可选择方案一或方案二,长期的投资则选择方案三.通过计算器计算列出三种方案的累积收入表.天数1234567891011…累积收益方案一4080120160200240280320360400440…二,投资十一天及其以上,应选方案三.[悟一法](1)解决应用问题的关键是将应用问题转化成数学问题解决,结合函数图像有助于直观认识函数值在不同范围的大小关系.(2)一般地:指数函数增长模型适合于描述增长速度快的变化规律;对数函数增长模型适合于描述增长速度平缓的变化规律;而幂函数增长模型介于两者之间,适合于描述增长速度一般的变化规律.[通一类]2.某地西红柿从2月1日起开始上市,通过市场调查,得到西红柿种植成本Q (单位:元/102 kg)与上市时间t (单位:天)的数据如下表:(1)根据表中数据,从下列函数中选取一个函数,描述西红柿种植成本Q 与上市时间t 的变化关系;Q =at +b ,Q =at 2+bt +c ,Q =a ·b t ,Q =a ·log b t .(2)利用你选取的函数,求西红柿种植成本最低时的上市天数及最低种植成本. 解:(1)由表中数据知,当时间t 变化时,种植成本并不是单调的,故只能选择Q =at 2+bt +c .即⎩⎪⎨⎪⎧150=a ×502+b ×50+c ,108=a ×1102+b ×110+c ,150=a ×2502+b ×250+c .解得Q =1200t 2-32t +4252;(2)Q =1200(t -150)2+4252-2252=1200(t -150)2+100,∴当t =150天时,西红柿的种植成本最低,为100元/102kg.若x 2<logm x 在x ∈(0,12)内恒成立,求实数m 的取值范围.[巧思] 将不等式恒成立问题转化为两个函数图像在(0,12)内的上下位置关系,再构建不等式求解.[妙解] 设y 1=x 2,y 2=log m x ,作出符合题意的两函数的大致图像(如图),可知0<m <1.当x =12时,y 1=14,若两函数在x =12处相交,则y 2=14.由14=log m 12得m =116,又x 2<logm x 在x ∈(0,12)内恒成立,因此,实数m 的取值范围为116≤m <1.1.下面对函数f (x )=log 12x 与g (x )=(12)x 在区间(0,+∞)上的增减情况的说法中正确的是( )A .f (x )的增减速度越来越慢,g (x )的增减速度越来越快B .f (x )的增减速度越来越快,g (x )的增减速度越来越慢C .f (x )的增减速度越来越慢,g (x )的增减速度越来越慢D.f(x)的增减速度越来越快,g(x)的增减速度越来越快答案:C2.下列所给函数,增长最快的是( )A.y=5x B.y=x5C.y=log5x D.y=5x 答案:D3.某地区植被被破坏,土地沙化越来越严重,最近三年测得沙漠增加值分别为0.2万公顷,0.4万公顷和0.76万公顷,则沙漠增加数y关于年数x的函数关系较为近似的是( )A.y=0.2x B.y=110(x2+2x) C.y=2x10D.y=0.2+log16x 答案:C4.已知函数f(x)=3x,g(x)=2x,当x∈R时,f(x)与g(x)的大小关系为________.解析:在同一直角坐标系中画出函数f(x)=3x,g(x)=2x的图像,如图所示,由于函数f(x)=3x的图像在函数g(x)=2x图像的上方,则f(x)>g(x).答案:f(x)>g(x) 5.据报道,青海湖水在最近50年内减少了10%,如果按此规律,设2013年的湖水量为m,从2013年起,过x年后湖水量y与x的函数关系是________.解析:设湖水量每年为上年的q%,则(q%)50=0.9,∴q%=0.9150,∴x年后湖水量y=m·(q%)x=m·0.9x50.答案:y=0.9x50·m6.函数f(x)=lg x,g(x)=0.3x-1的图像如图所示.(1)试根据函数的增长差异指出曲线C1,C2分别对应的函数;(2)比较两函数的增长差异(以两图像交点为分界点,对f(x),g(x)的大小进行比较).解:(1)C1对应的函数为g(x)=0.3x-1,C2对应的函数为f(x)=lg x;(2)当x<x1时,g(x)>f(x);当x1<x<x2时,f(x)>g(x);当x>x2时,g(x)>f(x).一、选择题1.当x越来越大时,下列函数中,增长速度最快的应该是( )A .y =10xB .y =lg xC .y =x 10D .y =10x 答案:D 2.某山区为加强环境保护,绿色植被的面积每年都比上一年增长10.4%,那么,经过x 年,绿色植被的面积可增长为原来的y 倍,则函数y =f (x )的大致图像为( )解析:y =f (x )=(1+10.4%)x =1.104x 是指数型函数,定义域为{0,1,2,3,4…},由单调性,结合图像知选D.答案:D3.函数y =2x -x 2的图像大致是( )解析:由图像可知,y =2x 与y =x 2的交点有3个,说明函数y =2x -x 2与x 轴的交点有3个,故排除B 、C 选项,当x <x 0时,有x 2>2x 成立,即y <0,故排除D.答案:A4.当0<x <1时,f (x )=x 2,g (x )=x 12,h (x )=x -2的大小关系是( ) A .h (x )<g (x )<f (x ) B .h (x )<f (x )<g (x ) C .g (x )<h (x )<f (x )D .f (x )<g (x )<h (x )解析:在同一坐标下作出函数f (x )=x 2,g (x )=x 12,h (x )=x -2的图像,由图像知,D 正确.答案:D二、填空题5.近几年由于北京房价的上涨,引起了二手房市场交易的火爆.房子没有什么变化,但价格却上涨了,小张在2004年以15万元的价格购得一所新房子,假设这10年来价格年膨胀率不变,那么到2014年,这所房子的价格y (万元)与价格年膨胀率x 之间的函数关系式是________. 答案:y =15(1+x )106.在直角坐标系中,横、纵坐标均为整数的点叫格点.若函数y =f (x )的图像恰好经过k 个格点,则称函数y =f (x )为k 阶格点函数,则下列函数中为一阶格点函数的序号是________.①y =x 2;②y =x -1;③y =e x -1;④y =log 2x .解析:这是一道新概念题,重点考查函数值的变化情况.显然①④都有无数个格点;②有两个格点(1,1),(-1,-1);而③y =e x -1除了(0,0)外,其余点的坐标都与e 有关,所以不是整点,故③符合.答案:③7.若a =(35)x ,b =x 3,c =log 35x ,则当x >1时,a ,b ,c 的大小关系是________.解析:∵x >1,∴a =(35)x ∈(0,1),b =x 3∈(1,+∞),c =log 35x ∈(-∞,0).∴c <a <b .答案:c <a <b8.已知a >0,a ≠1,f (x )=x 2-a x ,当x ∈(-1,1)时,均有f (x )<12,则实数a 的取值范围是________.解析:当a >1时,作出函数y 1=x 2,y 2=a x 的图像:要使x ∈(-1,1)时,均有f (x )<12,只要当x =-1时有(-1)2-a -1≤12,解得a ≤2,∴1<a ≤2.当0<a <1时,同理,只需12-a 1≤12,即a ≥12. ∴12≤a <1. 综上所述,a 的取值范围是[12,1)∪(1,2]. 答案:[12,1)∪(1,2]三、解答题9.一个叫迈克的百万富翁碰到一件奇怪的事.一个叫吉米的人对他说:“我想和你订立个合同,在整整一个月中,我每天给你10万元,而你第一天只需要给我1分钱,以后每天给我的钱数是前一天的两倍”.迈克非常高兴,他同意订立这样的合同. 试通过计算说明,谁将在合同中获利?解:在一个月(按31天计算)的时间里,迈克每天得到10万元,增长的方式是直线增长,经过31天后,共得到31×10=310(万元).而吉米,第一天得到1分, 第二天得到2分, 第三天得到4分, 第四天得到8分, 第20天得到219分, ……第31天得到230分,使用计算器计算可得1+2+4+8+16+…+230=2 147 483 647分≈214 7.48(万元). 所以在这份合同中吉米纯获利2 147.48-310=1 837.48(万元).所以吉米将在合同中获利.10.某公司为了实现1 000万元利润的目标,准备制定一个激励销售部门的奖励方案:在销售利润达到10万元时,开始按销售利润进行奖励,奖金y (万元)随销售利润x (万元)的增加而增加,但奖金总数不超过5万元,同时奖金不超过利润的25%.现有三个奖励模型:y =0.25x ,y =log 7x +1,y =1.002x ,其中哪个模型能符合公司的要求?解:借助计算器或计算机作出函数y =5,y =0.25x ,y =log 7x +1,y =1.002x 的图像(如图),观察图像发现,在区间[10,1 000]上,模型y =0.25x ,y =1.002x 的图像都有一部分在直线y =5的上方,只有模型y =log 7x +1的图像始终在y =5的下方,这说明只有按模型y =log 7x +1进行奖励时才符合公司的要求,下面通过计算确认上述判断.首先计算哪个模型的奖金总数不超过5万. 对于模型y =0.25x ,它在区间[10,1 000]上单调递增,当x ∈(20,1 000)时,y >5,因此该模型不符合要求;对于模型y =1.002x ,由函数图像,并利用计算器,可知在区间(805,806)内有一个点x 0满足1.002x 0=5,由于它在区间[10,1 000]上单调递增,因此当x >x 0时,y >5,因此该模型也不符合要求;对于模型y =log 7x +1,它在区间[10,1 000]上单调递增,而且当x =1 000时,y =log 71 000+1≈4.55<5,所以它符合奖金总数不超过5万元的要求.再计算按模型y =log 7x +1奖励时,奖金是否不超过利润的25%,即当x ∈[10,1 000]时,是否有y x=log 7x +1x≤0.25成立.令f (x )=log 7x +1-0.25x ,x ∈[10,1 000]. 利用计算器或计算机作出函数f (x )的图像(如图),由图像可知它是单调递减的,因此f (x )<f (10)≈-0.316 7<0,log 7x +1<0.25x .所以,当x ∈[10,1 000]时,log 7x +1x<0.25.说明按模型y =log 7x +1奖励,奖金不会超过利润的25%. 综上所述,模型y =log 7x +1确实能符合公司要求.。
指、幂、对函数增长的比较(绝对精品)
总结:要点点拨
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
【目标回顾】
1. 2. 3. 通过学习,是否理解并掌握了三种函数增长的差异; 通过学习,是否学会了简单的数据分析; 通过学习,是否掌握了数形结合思想的应用.
作业:巩固提升
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
作业
参见学案,请及时完成.
结语:勇往直前
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
人要学会走路,也得学会摔跤,而 且只有经过摔跤才能学会走路。 ——马克思
x 1 2 3 4 5 6 7 8 …
y=2x
y=x2 y=log2 x
2
1 04 41源自89 1.584 9
16 16
16 16 2
32
25
64
36
128
49
256
64 3
…
… …
2.321 9 2.584 9 2.807 3
二:请用图形计算器或计算机软件作图,并观 察图像,体会它们增长的快慢?
探究②:得结论
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
图像观察结果
越来越慢 x轴平行一样
慢于 快于 远快于
反馈:学以致用
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
解析:5个.
数形结合,转化为图像交点问题.
解析:2个.
数形结合,转化为图像交点问题.
小结:通过解答以上两个小题,请同学们理解并掌握 数形结合思想在函数研究中的应用.
y=2x
函数值的变化量 y=x100
y=log2x
3.321 928 1 3.321 928 1 1.584 962 5 0.736 965 6 0.485 426 8 0.362 570 1 0.152 003 1 0.137 503 5 0.125 530 9
4.4指数函数、幂函数、对数函数增长的比较-高一数学(北师大版必修第一册)课件
导入课题 新知探究 典例剖析 课堂小结
思考探究:函数增长快慢比较
又因为 f(8)=28=256,g(8)=83=512,
∴f(8)<g(8),
f(9)=29=512,g(9)=93=729,
∴f(9)<g(9),
f(10)=210=1 024,g(10)=103=1 000,
∴f(10)>g(10),
= 的函数值增长远远大于 = 的函数值增长,
= 的函数值增长又远远大于 = 的函数值的增长,
由于指数函数 = 的函数值增长非常快,我们将这种现象称为
“指数爆炸”.
导入课题 新知探究 典例剖析 课堂小结
教材P120练习
练习1:对于函数 = 3 与 = 3 ,
这说明,按模型 y=log7x+1 进行奖励,奖金不超过利润的 25%.
综上所述,模型 y=log7x+1 符合公司要求.
导入课题 新知探究 典例剖析 课堂小结
一、幂函数y = x c x > 0, c > 1 与对数
函数y = log b x b > 1 的增长情况比较
二,指数函数y = ax a > 1 与幂函数
当的值趋近于正无穷大时,的值都是趋近于正无穷大的,那么,这3
个增函数的函数值的增长快慢有什么差别呢?
我们今天来比较指数函数、幂函数、对数函数的增长.
导入课题 新知探究 典例剖析 课堂小结
一、幂函数 = > , > 与对数函数 = > 的增长情况比较
①对于 模型 y=0.25x,它 在区间[10,1 000]上是 单调递增 的,当
x∈(20,1 000]时,y>5,因此该模型不符合要求.
幂函数对数函数指数函数增长速度比较
幂函数对数函数指数函数增长速度比较幂函数、对数函数和指数函数是高中数学中经常涉及的三种基本函数类型。
这三种函数具有不同的定义和性质,它们的增长速度也各不相同。
下面,我将从三个方面分别阐述幂函数、对数函数和指数函数的增长速度及其比较。
一、幂函数的增长速度幂函数的一般形式为y=x^a,其中a为正实数,x为自变量,y为因变量。
当a>1时,幂函数的增长速度比线性函数快,而当0<a<1时,则比线性函数慢。
幂函数随着x的增大而增大,增长速度越来越快,但增长速度的大小与指数a的大小有关。
例如,y=x^2和y=x^3的增长速度比y=x和y=x^1.5快,因为x^2和x^3比x和x^1.5的增长速度更快。
另一方面,y=x^0.5和y=x^0.3的增长速度比y=x慢,因为x^0.5和x^0.3比x的增长速度更慢。
二、对数函数的增长速度对数函数的一般形式为y=loga(x),其中a为正实数且a ≠ 1,x为正实数。
对数函数随着x的增大而增加,但增长速度非常缓慢。
例如,y=log2(x)和y=log3(x)的增长速度比y=log5(x)和y=log10(x)慢,因为以2或3为底的对数的增长速度比以5或10为底的对数慢。
三、指数函数的增长速度指数函数的一般形式为y=a^x,其中a为正实数且a ≠ 1,x为自变量。
指数函数随着x的增大而快速增加。
例如,y=2^x和y=3^x的增长速度比y=1.5^x和y=1.1^x快,因为2和3比1.5和1.1更大。
比较三种函数的增长速度根据上述三种函数的增长速度特性,我们可以得出以下结论:1. 当x越来越大时,指数函数的增长速度最快,其次是幂函数,最慢的是对数函数。
2. 如果幂函数和指数函数的底相同,那么指数函数的增长速度比幂函数快。
例如,y=2^x的增长速度比y=x^2的增长速度快。
3. 如果对数函数和指数函数的底相同,那么对数函数的增长速度比指数函数慢。
例如,y=log2(x)的增长速度比y=2^x的增长速度慢。
指数函数,幂函数,对数函数的增长的比较及函数模型 课件
= + > 0 可供选择.
(1)试判断哪个函数模型更合适(不需计算,简述理由即可),并求出该模型
的函数解析式;
(2)问大约在哪一年,三峡大坝旅客年游览人数约是2018年的2倍.(参考数据:
2、建立函数模型解决实际问题的步骤
(1)确切理解题意:明确问题的实际背景,进行科学的抽象、概括,将实际问
题转化为数学问题。
(2)建立相应的数学模型(选择合适的数学模型)
(3)求解函数模型,得出数学结论
(4)将用数学知识和方法得出的结论,还原为实际问题的意义,并进行验证,
看是否符合实际。
典 例 剖 析
1
= 80 + 4 21 , = 2 + 120,设甲大棚的资金投入为(单位:万元),
4
每年两个大棚的总收入为 (单位:万元),求 的最大值。
题型六 分段函数模型
例6、通过研究学生的学习行为,专家发现,学生的注意力着老师讲课时间的变化
而变化,讲课开始时,学生的兴趣激增;中间有一段时间,学生的兴趣保持较理想的
指数函数、幂函数、对数函
数增长的比较与函数模型
目
标
1
输 入 标 题 名 称
2
输 入 标 题 名 称
3
输 入 标 题 名 称
4
输 入 标 题 名 称
情 景 导 入
每年的3月21日时植树节,全国各地在这一天都会开展各种形式的植树
活动,某市现有树木面积为10万平方米,计划今后5年内扩大树木面积,现
有两种方案如下:
状态,随后学生的注意力开始分散,设 表示学生注意力随时间(分钟)的变化
第3章 §6 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
§6指数函数、幂函数、对数函数增长的比较学习目标:1.结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不同增长的函数模型的意义,理解它们增长的差异性.(重点)2.会利用指数函数、幂函数和对数函数的图像对比研究函数的增长快慢.(难点)[自主预习·探新知]指数函数、幂函数、对数函数增长的比较阅读教材P98~P103有关内容,完成下列问题.1.三种函数的增长趋势当a>1时,指数函数y=a x是增函数,并且当a越大时,其函数值的增长就越快.当a>1时,对数函数y=log a x是增函数,并且当a越小时,其函数值的增长就越快.当x>0,n>1时,幂函数y=x n也是增函数,并且当x>1时,n越大,其函数值的增长就越快.思考1:在指数函数、对数函数、幂函数三类函数中,函数值增长最快的是哪个函数?[提示]指数函数2.三种函数的增长对比对数函数y=log a x(a>1)增长最慢,幂函数y=x n(n>0),指数函数y=a x(a>1)增长的快慢交替出现,当x足够大时,一定有a x>x n>log a x.思考2:在区间(0,+∞)上,当a>1,n>0时,是否总有log a x<x n<a n成立?[提示]不是,但总存在x0,使得当a>1,n>0,x>x0时,log a x<x n<a x成立.[基础自测]1.思考辨析(1)y =x 10比y =1.1x 的增长速度更快些.( )(2)对于任意的x >0,都有2x >log 2x .( )(3)对于任意的x ,都有2x >x 2.( )[答案] (1)× (2)√ (3)×2.若x ∈(1,2),则下列结论正确的是( )A .2x >x 12>lg xB .2x >lg x >x 12C .x 12>2x >lg xD .x 12>lg x >2xA3.如图3-6-1所示曲线反映的是________函数模型的增长趋势.图3-6-1对数4.当x >4时,a =4x ,b =log 4x ,c =x 4的大小关系是________.【导学号:60712318】a >c >b[合 作 探 究·攻 重 难]于点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),且x 1<x 2.图3-6-2(1)请指出示意图中曲线C 1,C 2分别对应哪一个函数;(2)结合函数图像,比较f (8),g (8),f (2 016),g (2 016)的大小.[思路探究]先观察图像,比较相关区域函数值的大小,最后得出结论.[解](1)C1对应的函数为g(x)=x3,C2对应的函数为f(x)=2x.(2)∵g(1)=1,f(1)=2,g(2)=8,f(2)=4,g(9)=729,f(9)=512,g(10)=1 000,f(10)=1 024,∴f(1)>g(1),f(2)<g(2),f(9)<g(9),f(10)>g(10).∴1<x1<2,9<x2<10.∴x1<8<x2<2 016.从图像上知,当x1<x<x2时,f(x)<g(x);当x>x2时,f(x)>g(x),且g(x)在(0,+∞)上是增函数.∴f(2 016)>g(2 016)>g(8)>f(8).[规律方法]三种函数模型的表达形式及其增长特点:(1)指数函数模型:能用指数型函数f(x)=ab x+c(a,b,c为常数,a>0,b>1)表达的函数模型,其增长特点是随着自变量x的增大,函数值增长的速度越来越快,常称之为“指数爆炸”.(2)对数函数模型:能用对数型函数f(x)=m log a x+n(m,n,a为常数,m≠0,x>0,a>1)表达的函数模型,其增长的特点是开始阶段增长得较快,但随着x的逐渐增大,其函数值变化得越来越慢,常称之为“蜗牛式增长”.(3)幂函数模型:能用幂型函数f(x)=axα+b(a,b,α为常数,a≠0,α≠1)表达的函数模型,其增长情况由a和α的取值确定,常见的有二次函数模型和反比例函数模型.[跟踪训练]1.函数f(x)=lg x,g(x)=0.3x-1的图像如图3-6-3所示.图3-6-3(1)试根据函数的增长差异指出曲线C1,C2分别对应的函数;(2)比较两函数的增长差异(以两图像交点为分界点,对f(x),g(x)的大小进行比较).【导学号:60712319】[解](1)C1对应的函数为g(x)=0.3x-1,C2对应的函数为f(x)=lg x.(2)当x<x1时,g(x)>f(x);当x1<x<x2时,f(x)>g(x);当x>x2时,g(x)>f(x);当x=x1或x=x2时,f(x)=g(x).方案的回报如下:方案一:每天回报40元;方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.请问,你会选择哪种投资方案?[思路探究]首先建立不同回报对应的函数模型,结合其图像解决问题.[解]设第x天所得回报是y元.由题意,方案一:y=40(x∈N+);方案二:y=10x(x∈N+);方案三:y=0.4×2x-1(x∈N+).作出三个函数的图像如图:由图可以看出,从每天回报看,在第1天到第3天,方案一最多,在第4天,方案一、二一样多,方案三最少,在第5天到第8天,方案二最多,第9天开始,方案三比其他两个方案所得回报多得多,经验证到第30天,所得回报已超过2亿元,∴若是短期投资可选择方案一或方案二,长期的投资则选择方案三.通过计算器计算列出三种方案的累积收入表.∴投资1天到6天,应选方案一,投资7天方案一、二均可,投资8天到10天应选方案二,投资11天及其以上,应选方案三.[规律方法]解决应用问题的关键是将应用问题转化成数学问题来解决,结合函数图像有助于直观认识函数间在不同范围的大小关系.[跟踪训练]2.有一种树木栽植五年后可成材.在栽植后五年内,年增加20%,如果不砍伐,从第六年到第十年,年增长10%,现有两种砍伐方案:甲方案:栽植五年后不砍伐,等到十年后砍伐.乙方案:栽植五年后砍伐重栽,再过五年再砍伐一次.请计算后回答:十年内哪一个方案可以得到较多的木材?(不考虑最初的树苗成本,只按成材的树木计算)【导学号:60712320】[解]设树林最初栽植量为a,甲方案在10年后树木产量为y1=a(1+20%)5(1+10%)5=a(1.2×1.1)5≈4a.乙方案在10年后树木产量为y2=2a(1+20%)5=2a·1.25≈4.98a.y1-y2=4a-4.98a<0,因此,乙方案能获得更多的木材.[1.如图3-6-4给出了红豆生长时间t(月)与枝数y(枝)的散点图,那么最能拟合诗句“红豆生南国,春来发几枝”所提到的红豆生长时间与枝数的关系的函数模型是什么?图3-6-4提示:由题中图像可知,该函数模型为指数模型.2.四个变量y1,y2,y3,y4随变量x变化的数据如下表:关于x 呈指数函数变化的变量是什么?提示:由表中的数据变化知,是指数函数变化的变量是y 2.20世纪90年代,气候变化专业委员会向各国政府提供的一项报告指出:全球气候逐年变暖的一个重要因素是人类在能源利用与森林砍伐中CO 2体积分数增加,据测,1990年,1991年,1992年大气中CO 2体积分数分别比1989年增加了1个可比单位,3个可比单位,6个可比单位,若用一个函数模拟20世纪90年代中每年CO 2体积分数增加的可比单位数y 与年份增加数x (即当年数与1989年的差)的关系,模拟函数可选用二次函数f (x )=px 2+qx +r (其中p ,q ,r 为常数),或g (x )=ab x +c (a ,b ,c 为常数且b >0,b ≠1).(1)根据题目中的数据,求f (x ),g(x )的解析式;(2)如果1994年大气中CO 2体积分数比1989年增加了16个可比单位,请问以上哪个函数作为模拟函数较好?并说明理由.【导学号:60712321】[思路探究] (1)列出方程组求系数,从而求解析式;(2)由x =5得出函数值,通过比较选择模拟函数.[解] (1)由题目中的数据得⎩⎪⎨⎪⎧ p +q +r =1,4p +2q +r =3,9p +3q +r =6,解得⎩⎪⎨⎪⎧p =12,q =12,r =0,由⎩⎪⎨⎪⎧ ab +c =1,ab 2+c =3,ab 3+c =6,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =83,b =32,c =-3,所以f (x )=12x 2+12x, g (x )=83·⎝ ⎛⎭⎪⎫32x-3. (2)因为f (5)=15,g (5)=17.25,f (5)更接近16,所以选用f (x )=12x 2+12x 作为模拟函数好.[规律方法] 解决函数应用题时的常用方法:(1)先依据给出的数据作出散点图,大体估计函数模型,设出函数模型,列出方程组求系数,即可确定出函数模型.(2)将求出的函数通过数据比较确定出最适合的函数模型.[跟踪训练]3.某地西红柿从2月1日起开始上市.通过市场调查,得到西红柿种植成本Q (单位:元/102kg)与上市时间t (单位:天)的数据如下表:(1)Q 与上市时间t 的变化关系.Q =at +b ,Q =at 2+bt +c ,Q =a ·b t ,Q =a ·log b t .(2)利用你选取的函数,求西红柿种植成本最低时的上市天数及最低种植成本.[解] (1)由表中数据知,当时间t 变化时,种植成本并不是单调的, 故只能选择Q =at 2+bt +c ,即⎩⎪⎨⎪⎧ 150=a ×502+b ×50+c ,108=a ×1102+b ×110+c ,150=a ×2502+b ×250+c .解得Q =1200t 2-32t +4252.(2)Q =1200(t -150)2+4252-2252=1200(t -150)2+100, 所以当t =150天时,西红柿的种植成本最低,为100元/102 kg.[当 堂 达 标·固 双 基]1.下列函数中,自变量x 充分大时,增长速度最快的是( )【导学号:60712322】A .y =6xB .y =log 6xC .y =x 6D .y =6x A2.以下四种说法中,正确的是( )A .幂函数增长的速度比一次函数增长的速度快B .对任意的x >0,x a >log a xC .对任意的x >0,a x >log a xD .一定存在x 0,使x >x 0,总有a x >x n >log a xD [对于A ,幂函数的增长速度受幂指数影响,幂指数与一次项系数不确定,增长速度不能比较,而B 、C 都受a 的影响.]3.三个变量y 1,y 2,y 3随自变量x 的变化情况如下表:其中关于x ,呈指数型函数变化的变量是________,呈幂函数型函数变化的变量是________.【导学号:60712323】y 3 y 2 y 1 [由表中数据可知,y 1随x 的增加成倍增加,属于幂函数型函数变化,y 2随x 的增加成“几何级数”增加,属于指数型函数变化,y 3随x 的增加增加越来越慢,属于对数函数变化.]4.某商场2016年一月份到十二月份销售额呈现先下降后上升的趋势,现有三种函数模型:①f (x )=p ·q x (q >0,q ≠1);②f (x )=log p x +q (p >0,p ≠1);③f (x )=x 2+px +q .能较准确反映商场月销售额f (x )与月份x 关系的函数模型为________(填写相应函数的序号),若所选函数满足f (1)=10,f (3)=2,则f (x )=________.③,x 2-8x +17 [①②均单调,③先减后增,故能较准确反映商场月销售额f (x )与月份x 关系的函数模型为③由f (1)=10,f (3)=2,得⎩⎪⎨⎪⎧1+p +q =109+3p +q =2, 解得p =-8,q =17,所以,f (x )=x 2-8x +17.]5.用模型f (x )=ax +b 来描述某企业每季度的利润f (x )(亿元)和生产成本投入x (亿元)的关系.统计表明,当每季度投入1(亿元)时利润y 1=1(亿元),当每季度投入2(亿元)时利润y 2=2(亿元),当每季度投入3(亿元)时利润y 3=2(亿元).又11 定义:当f (x )使[f (1)-y 1]2+[f (2)-y 2]2+[f (3)-y 3]2的数值最小时为最佳模型.(1)当b =23时,求相应的a 使f (x )=ax +b 成为最佳模型;(2)根据题(1)得到的最佳模型,请预测每季度投入4(亿元)时利润y 4(亿元)的值.【导学号:60712324】[解] (1)b =23时 ,[f (1)-y 1]2+[f (2)-y 2]2+[f (3)-y 3]2=14⎝ ⎛⎭⎪⎫a -122+16, ∴a =12时,f (x )=12x +23为最佳模型.(2)f (x )=x 2+23,则y 4=f (4)=83.。
学高一数学北师大版必修一学案3.6指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
6 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较1.指数函数、幂函数、对数函数增长的比较(1)指数函数、对数函数、幂函数为增函数的前提条件当a>1时,指数函数y=a x是增函数,并且当a越大时,其函数值的增长就越快.当a>1时,对数函数y=log a x是增函数,并且当a越小时,其函数值的增长就越快.当x>0,n>0时,幂函数y=x n显然也是增函数,并且当x>1时,n越大其函数值的增长就越快.(2)具体的指数函数、幂函数、对数函数增长的比较(只考虑x>0的情况)在同一直角坐标系内利用几何画板软件作出函数y=2x,y=x2,y=log2x的图像(如图).从图中可以观察出,y=2x与y=x2有两个交点:(2,4)和(4,16),当0<x<2时,2x>x2;当2<x<4时,2x<x2;当x>4时,2x>x2恒成立,即y=2x比y=x2增长得快;而在(0,+∞)上,总有x2>log2x,即y=x2比y=log2x增长得快.由此可见,在(0,2)和(4,+∞)上,总有2x>x2>log2x,即y=2x增长得最快;在(2,4)上,总有x2>2x>log2x,即y=x2增长得最快.(3)一般的指数函数、幂函数、对数函数增长的比较改变指数函数、对数函数的底数和幂函数的指数,重新作图,观察图像会发现这三种函数的增长情况具有一定的规律性.一般地,对于指数函数y=a x(a>1)和幂函数y=x n(n>0),通过探索可以发现,在区间(0,+∞)上,无论a比n小多少,尽管在x的一定范围内,a x会小于x n,但由于a x的增长快于x n 的增长,因此总存在一个x0,当x>x0时,就会有a x>x n;同样的,对于对数函数y=log a x(a>1)和幂函数y=x n(n>0),随着x的增大,log a x增长得越来越慢,图像就像是渐渐地与x轴平行一样,尽管在x的一定区间内,log a x可能会大于x n,但由于log a x的增长慢于x n的增长,因此总存在一个x0,当x>x0时,就会有log a x<x n.综上所述,尽管函数y=a x(a>1),y=log a x(a>1)和y=x n(n>0)都是增函数,但它们的增长速度不同,而且不在同一个“档次”上,随着x的增大,y=a(a>1)的增长速度越来越快,会超过并远远大于y=x n(x>0)的增长速度,而y=log a x(a>1)的增长速度则会越来越慢,因此,总会存在一个x0,当x>x0时,就会有log a x<x<a.由于指数函数值增长非常快,人们常称这种现象为“指数爆炸”.析规律三种函数模型的性质【例1.解析:根据表格中数据可以看出,四个变量y1,y2,y3,y4均是从5开始变化,其中变量y4的值随变量x的增长越来越小,故变量y4不关于x呈指数函数增长,变量y1,y2,y3的值都随变量x的增长越来越大,其中变量y2的值增长速度最快,所以变量y2关于x呈指数型函数增长.答案:y2析规律函数值的增加量在指数函数、幂函数、对数函数三种增加的函数中,当自变量增加相同的量时,指数函数的函数值增加量最大.【例1-2】在给出的四个函数y=3x,y=x3,y=3x,y=log3x中,当x∈(3,+∞)时,其中增长速度最快的函数是().A.y=3x B.y=3xC.y=x3D.y=log3x解析:随着x的增大,函数y=a x(a>1)的增速会远远超过y=x n(n>0)的增速,而函数y =log a x(a>1)的增长速度最慢.故选B.答案:B2.增长型函数模型在实际问题中的应用根据题意,选用合适的增长型函数模型,进行一些简单的应用是本节重点,其选择的标准是:指数函数增长模型适合于描述增长速度快的变化规律;对数函数增长模型适合于描述增长速度平缓的变化规律;而幂函数增长模型介于两者之间,适合于描述增长速度一般的变化规律.我们要熟悉指数函数、对数函数和幂函数的图像及性质,对题目的具体要求进行抽象概括,灵活地选取和建立数学模型.例如,根据统计资料,我国能源生产自1986年以来发展很快,下面是我国能源生产总量(折合亿吨标准煤)的几个统计数据:1986年8.6亿吨,5年后的1991年10.4亿吨,10年后的1996年12.9亿吨.有关专家预测,到2011年我国能源生产总量将达到25.6亿吨,则专家是选择下列哪一种类型函数作为模型进行预测的().A.一次函数B.二次函数C.指数函数D.对数函数解答:本题不需要写出函数解析式,只需根据函数值的变化规律作出判断即可.从1986年起第一个五年增长了1.8亿吨,第二个五年增长了2.5亿吨,每五年的增长速度不同,故不是一次函数;假设是指数函数,由“指数爆炸”以及前五年的增长速度可知,从1986年到2011年25年的时间,2011年的产值将很大,故不是指数函数;对数函数的增长速度较慢,不符合题意.由以上分析,此函数模型可能是幂函数类型,结合本题的数字特点,可判断是二次函数.故选B.【例2】某公司为了实现1 000万元的利润目标,准备制定一个激励销售人员的奖励方案:在销售利润达到10万元时,按销售利润进行奖励,且奖金y(单位:万元)随销售利润x(单位:万元)的增加而增加,但奖金总数不能超过5万元,同时奖金不能超过利润的25%.现有三个奖励模型:y=0.25x,y=log7x+1,y=1.002x,其中哪个模型能符合公司的要求?分析:某个奖励模型符合公司要求,即当x∈[10,1 000]时,能够满足y≤5,且yx≤25%,可以先从函数图像得到初步的结论,再通过具体计算,确认结果.解:借助计算器或计算机作出函数y=5,y=0. 25x,y=log7x+1,y=1.002x的图像如下图所示:观察图像发现,在区间[10,1 000]上模型y=0.25x,y=1.002x的图像都有一部分在y=5的上方,这说明只有按模型y=log7x+1进行奖励才能符合公司要求,下面通过计算确认上述判断.首先计算哪个模型的奖金总数不超过5万元.对于模型y=0.25x,它在区间[10,1 000]上是单调递增的,当x∈(20,1 000)时,y>5,因此该模型不符合要求.对于模型y=1.002x,利用计算器,可知1.002806≈5.005,由于y=1.002x是增函数,故当x∈(806,1 000]时,y>5,因此,也不符合题意.对于模型y=log7x+1,它在区间[10,1 000]上单调递增且当x=1 000时,y=log71 000+1≈4.55<5,所以它符合资金总数不超过5万元的要求.再计算按模型y=log7x+1奖励时,资金是否超过利润x的25%,即当x∈[10,1 000]时,利用计算器或计算机作f(x)=log7x+1-0.25x的图像,由图像可知f(x)是减函数,因此f(x)<f(10)≈-0.316 7<0,即log7x+1<0.25x.所以当x∈[10,1 000]时,y<0.25x.这说明,按模型y=log7x+1奖励不超过利润的25%.综上所述,模型y=log7x+1确实符合公司要求.析规律不同函数类型增长的含义从这个例题我们看到,底数大于1的指数函数模型比一次项系数为正数的一次函数模型增长速度要快得多,而后者又比真数大于1的对数函数模型增长速度要快,从这个实例我们可以体会到对数增长,直线上升,指数爆炸等不同函数类型增长的含义.3.利用三种函数的图像解决与方程和不等式有关的问题利用指数函数、对数函数和幂函数图像的直观性,可解决与方程和不等式有关的问题,如判断方程是否有解、解的个数,方程根的分布情况等.把解方程和不等式问题转化为函数问题,这是函数思想和转化与化归思想的运用.例如,方程log2(x+4)=3x解的个数是().A.0B.1C.2D.3我们可以在同一坐标系中画出对数型函数y =log 2(x +4)和指数函数y =3x 的图像(其中,y =log 2(x +4)的图像由y =log 2x 的图像向左平移4个单位长度得到),如图所示.由图像可以看出,它们有两个交点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),即方程log 2(x +4)=3x 的解为x=x 1或x =x 2,因此,方程的解有两个.又如,若x 满足-3+log 2x =-x ,则x 属于区间( ).A .(0,1)B .(1,2)C .[2,3)D .(3,4)由-3+log 2x =-x ,得log 2x =3-x ,在同一坐标系中作出对数函数y =log 2x 和一次函数y =3-x 的图像,如图所示.观察图像可知,若log 2x =3-x ,则x 的取值在1与3之间,又知log 22=1,3-2=1,故选C.【例3-1】已知x 1是方程x +lg x =3的解,x 2是方程x +10x =3的解,则x 1+x 2=( ).A .6B .3C .2D .1解析:方程x +lg x =3可化为lg x =3-x ,方程x +10x =3可化为10x =3-x .在同一直角坐标系中画出函数y =lg x ,y =10x 和y =3-x 的图像,由于y =lg x 与y =10x 互为反函数,所以它们的图像关于直线y =x 对称.又因为直线y =3-x 与y =x 垂直,由3,y x y x =-⎧⎨=⎩得,两直线的交点P 的坐标为33,22⎛⎫ ⎪⎝⎭.由题意知,y =lg x 与y =3-x 交点A 的横坐标为x 1,y =10x 与y =3-x 交点B 的横坐标为x 2.因为点A ,B 关于P 对称,所以,由线段的中点坐标公式得12322x x +=,即x +x 2=3. 答案:B谈重点 线段AB 的中点坐标公式在平面直角坐标系中,若点A 的坐标为(x 1,y 1),点B 的坐标为(x 2,y 2),则线段AB 的中点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫x 1+x 22,y 1+y 22.【例3-2】若x 2<log m x 在x ∈10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭内恒成立,求实数m 的取值范围. 解:设y 1=x 2,y 2=log m x .若x 2<log m x 在x ∈10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭内恒成立,则0<m <1.两个函数的图像如图所示.当12x =时,211124y ⎛⎫== ⎪⎝⎭.若两函数图像在12x =处相交,则214y =, 由11log 24m =得1412m =,即411216m ⎛⎫== ⎪⎝⎭. 又x 2<log m x 在x ∈10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭内恒成立,根据底数m 对函数y =log m x 图像的影响可知,实数m 的取值范围为1,116⎡⎫⎪⎢⎣⎭. 【例3-3】方程2x =x 2有多少个实数根?解:在同一直角坐标系中画出函数y =2x 和y =x 2的图像.可以看出,在y 轴左侧,两个函数的图像有一个交点,而在y 轴右侧有两个交点(2,4)和(4,16).当x >4时,指数函数y =2x 的增长快于幂函数y =x 2的增长,这就是说在x >4时,指数函数y=2x与幂函数y=x2的图像没有交点,因此方程2x=x2有3个实数根.。
高中数学3-6指数函数、幂函数、对数函数增长的比较课件北师大版必修
在区间(0, +∞)上, 尽管函数 y=ax(a>1), y=logax(a>1), y=xn(n>0)都是________(填“增”或“减”)函数,但它们的 增长速度不同,而且在不同的“档次”上,随着 x 的增大,y = ax(a>1) 的增长速度越来越快,会超过并会远远大于 y = xn(n>0) 的增长速度,而 y = logax(a>1) 的增长速度会越来越 慢 . 因 此 , 总 会 存 在 一 个 x0 , 当 x>x0 时 , 就 有 logax________xn________ax.
同样地, 对于对数函数 y=logax(a>1)和幂函数 y=xn(n>0), 在区间(0,+∞)上,随着 x 的增大,logax 增长得越来越慢, 图像就像是渐渐地与 x 轴平行一样. 尽管在 x 的一定变化范围 内,logax 可能会大于 xn,但由于 logax 的增长慢于 xn 的增长, 因此总存在一个 x0,当 x>x0 时,就会有 logax<xn.
首先计算哪个模型的奖金总数不超过 5 万.对于模型 y =0.25x,它在区间[10,1000]上单调递增,当 x∈(20,1000]时, y>5,因此该模型不符合要求;对于模型 y=1.002x,由函数 的图像,并利用计算器计算可知,在区间(805,806)内有一个 点 x0 满足 1.002x0=5,由于它在区间[10,1000]上单调递增, 因此当 x>x0 时,y>5,因此该模型不符合要求.对于模型 y= log7x+1, 它在区间[10,1000]上单调递增, 而且当 x=1000 时, y=log71000+1≈4.55<5,所以它符合奖金总数不超过 5 万元 的要求.
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
一 指数函数、幂函数、对数函数图像回顾 二 指数函数、幂函数、对数函数增长比较
一 指数函数y=ax (a>1)图像及a对图像影响
ay
y=ax
b
y=bx
O1
x
a>1时,y=ax是增函数,
底数a越大,其函数值增长 就越快.
二 对数函数y=logax (a>1)图像及a对图像 影响
y y=logax y=logbx
4 24
函数y=2x, y=x2, y=log2x图像 增长快慢比较
对数函数 y=log2x增长最慢,幂函数 y=x2和指数函数y=2x快慢则交替进行
在(0,2),幂函数比指数函数增长快 在(4,+∞),指数函数比幂函数增长快
规律总结
(1)对数函数增长最慢 (2)当自变量x大于某一个特定值时, 指数函数比幂函数增长快
1
O
aБайду номын сангаас
bx
a>1时,y=logax是增函数,
底数a越小,其函数值增长就 越快.
三 幂函数y=xn (n>1)图像及n对图像影响
y
y=x2
y=x3
O
x
n>1时,y=xn是增函数,
且x>1时,n越大其函数值增 长就越快.
比较函数y=2x, y=x2, y=log2x图像增长快慢
y=2x
y=x2
16
y=log2x
由于指数函数增长非常快,人们 常称这种现象为“指数爆炸”
本节内容
一 指数函数、幂函数、对数函数图像回顾 二 指数函数、幂函数、对数函数增长比较
指数函数幂函数对数函数增长的比较
y=log x增长比y=2 和y=x 要慢的多。 y=log2x增长比y=2x和y=x100要慢的多。
2 4元,以后每天的回报比前一天翻一番.
方案二:第一天回报10元,以后每天比前
x
100
对函数y=2 和y=x 而言, x 100 一天多回报10元;
a>1时,指数函数y=ax是增函数,并且对于x>0,当a越大时,其函数值的增长就越快。 现有三个奖励模型:yx,y=log7x+1,yx
在x比较小时,会存在y=x 比y=2 的增长 100 x>0,n>0时,幂函数y=xn是增函数,并且对于x>1,当n越大时,其函数值的增长就越快。
a>1时,对数函数y=logax是增函数,并且对于x>1,当a越小时,其函数值的增长就越快。
x
(1100,1200)
快的情况, 当x比较大时,y=2x比y=x100增长得更快。
成
(500,700) (700,900)
5.26×10210 3.23×10284 0.485 426 8 8.45×10270 2.66×10295 0.362 570 1
右
(900,1000) 1.07×10301 10300 0.152 003 1
表
(1000,1100) 1.36×10331 1.38×10304 0.137 503 5
6 5 4 3 2 1
-3 -2 -1 O 1 2 3 x
对于上述三种增加的函数,它们的函数值 的增长快慢有何差别呢?
对函数y=2x,y=x100(x>0),y=log2x的函数值(取 近似值)比较
借
自变量x
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
指数函数、幂函数、对数函数增长的比较高中数学北师大版2019必修第一册
2.指数函数与幂函数的增长情况的比较
3
方法1:形少数时难入微,从“数”的角度 2.5
——两函数对应值表看
2
1.5
x
20
24
28
210
214
2 20
1
y 2x
2
216
2 256
21024
216384
21048576
0.5
y x100
1
2 400
2000 2
四、联系实际——感悟数学应用
1.幂指对增长快慢的生活应用 指数增长快:兔子的繁殖、病毒的传播、
“利滚利、一还三”等
四、联系实际——感悟数学应用 1.幂指对增长快慢的生活应用 指数爆炸与对数缓慢增长: ①一个城市的电话号码的位数,大致是城市人口以10为 底的对数,上百万人口的城市,要发展到上千万,才需 要把电话号码增加一位就够用了;既说明了对数增长的 缓慢,反过来也说明了指数爆炸的威力; ②在互联网上,每天的数据以指数爆炸剧增,而我们搜 索资料或查找数据,能迅速地从海量数据中找到有关的 网页和文件,也是因为,数据经过合理组织,搜索工作 量是数据量的对数函数.
1
当 x 16, + 时, x 2 log2 x;
实际上,当 b 1, c 0 时,即使 b 很接近 1, c 很接近于 0,
当 x 取值充分大时,都有 y xc 比 y logb x 增长快.几何画板探究
【数学实验】调整参数 b,c 的值,观察幂函数与对数函数
的大小情况: b 很接近 1, c 很接近于 0,看起来对数大于指数了!
是真的吗?
xc logb x(x 1) 1000xc logb 1000x. (自变量趋于正无穷)
高一数学必修教学课件第三章指数函数幂函数对数函数增长的比较
THANK YOU
感谢聆听
计算、经济增长模型等。通过比较这些函数的增长差异,可以帮助学生
更好地理解经济学中的相关概念和原理。
02
生物学
在生物学中,这些函数可用于描述生物种群的增长、疾病的传播等。例
如,指数增长模型可用于描述某些生物种群的爆炸式增长,而对数增长
模型则适用于描述种群增长逐渐趋于稳定的情况。
03
物理学
在物理学中,幂函数可用于描述物体之间的万有引力、电场强度等物理
根据平均变化率的定义,可以 计算出f(x)=x^3在区间[1,2]上 的平均变化率为(f(2)-f(1))/(21)=(2^3-1^3)/1=7。
04
对数函数增长特性
对数函数定义及图像
对数函数定义
对数函数是以幂为自变量,指数为因变量,底数为常数的函数。
对数函数图像
对数函数的图像是一条经过原点的曲线,其形状与底数有关。当底数大于1时,图像向右上方倾斜;当底数小于1 时,图像向右下方倾斜。
与其他函数的比较
与一次函数、二次函数等相比,指数 函数的增长速度更快。当x足够大时, 指数函数的值将远远超过这些函数的 值。
典型例题解析
解析
对于(1),由于1.1<1.2且2.5>2.3,因此1.1^2.5<1.2^2.3;对于(2),由于 0.8<0.9且-0.7<-0.6,因此0.8^-0.7>0.9^-0.6。
量的变化规律。通过比较不同函数的增长特性,可以帮助学生深入理解
物理现象的本质。
在其他学科领域的应用举例
化学
在化学动力学中,反应速率常数与温度的关系通常可以用指数函数或幂函数来描述。比较 不同函数的增长差异有助于理解化学反应速率的变化规律。
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练习
2、作图像,试比较函数y=4x,y=x4, y=log4x 的增长情况. y=x4 y y=4x
y=log4x
x
小结 比较了指数函数、幂函数、对数函数的增长
在区间(0,+∞)上,当a>1,n>0时,当x足够大 时,随着x的增大,y=ax的增长速度越来越快, 会超过并远远大于y=xn的增长速度,而 y=logax的增长速度则越来越慢.
指数函数、幂函数、对 数函数增长的比较
指数函数
1.当a>1时,指数函数y=ax是增函数,并
且对于x>0,当a越大时,其函数值的增
长就越快。
y 3x
y 2x
对数函数
2.当a>1时,对数函数y=logax是增函数, 并且对于x>1,当a越小时,其函数值的 增长就越快。 y
y=log2x
y=log3x y=log5x
• 投资5天以下选方案一 • 投资5-8天以下选方案二 • 投资8天以上选方案三
450 400 350 300 250 200 150 100
50 0
0
5
10
15
练习
1、0.32,log20.3,20.3这三个数之间大小关 系是( D ) A. 0.32<20.3<log20.3; B. 0.32<log20.3<20.3; C. log20.3<20.3<0.32; D. log20.3<0.32<20.3;
900
8.45×10270 2.66×10295 9.813 781 2
右
996
6.70×10299 6.70×10299
9.96
表
1 000
1.07×10301
10300
9.965 784 3
1 100 1.36×10331 1.38×10304 10.1032878
1 200 1.72×10361 8.28×10307 10.2288187
假设你有一如下:
方案一:每天回报40元;
方案二:第一天回报10元,以后每天比前 一天多回报10元;
方案三:第一天回报0 .4元,以后每天的 回报比前一天翻一番.
请问,你会选择哪种投资方案?
分析
令第x天,回报为y元 方案一: y=40 方案二: y=10x(x∈N+) 方案三: y=2x·0.4(x∈N+)
x /天 方案一 方案二 方案三
12345 6 7 8
9 10 11 ...
40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 ...
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 ...
0.4 0.8 1.6 3.2 6.4 12.8 25.6 51.2 102.4 204.8 409.6 ...
表
(1000,1100) 1.36×10331 1.38×10304 0.137 503 5
(1100,1200) 1.72×10361 8.28×10307 0.125 530 9
4、谈函数y=2x,y=x100(x>0),y=log2x的函 数值增长快慢的体会。 随着x的值越大 y=log2x的函数值增长的越来越慢, y=2x和y=x100的函数值增长的 越来越快, y=log2x增长比y=2x和y=x100要慢的多。 对函数y=2x和y=x100而言, 在x比较小时,会存在y=x100比y=2x的增长 快的情况, 当x比较大时,y=2x比y=x100增长得更快。
完
(300,500) 3.27×10150 7.89×10269 0.736 965 6
成
(500,700) (700,900)
5.26×10210 3.23×10284 0.485 426 8 8.45×10270 2.66×10295 0.362 570 1
右
(900,1000) 1.07×10301 10300 0.152 003 1
算
10
1 024
10100 3.321 928 1
器
100
1.27×1030
10200 6.643 856 2
300
2.04×1090 5.15×10247 8.228 818 7
完
500
3.27×10150 7.89×10269 8.965 784 3
成
700
5.26×10210 3.23×10284 9.451 211 1
···
···
···
···
x 的变
函数值的变化量
利
化区间
y=2x y=x100(x>0) y=log2x
用
(1,10)
1023
10100-1 3.321 928 1
上
(10,100)
1.27×1030
10200 3.321 928 1
表
(100,300) 2.04×1090 5.15×10247 1.584 962 5
O (1,0)
x
幂函数
3.当x>0,n>0时,幂函数y=xn是增函数, 并且对于x>1,当n越大时,其函数值的 增长就越快。
y=x2 y y=x4
6 5 4 3 2 1
-3 -2 -1 O 1 2 3 x
y 3x
y 2x
y
O (1,0)
y=log2x y=log3x y=log5x
x
y=x2 y y=x4
6 5 4 3 2 1
-3 -2 -1 O 1 2 3 x
对于上述三种增加的函数,它们的函数值 的增长快慢有何差别呢?
对函数y=2x,y=x100(x>0),y=log2x的函数值(取 近似值)比较
借
自变量x
函数值
y=2x
y=x100(x>0) y=log2x
助
···
···
···
···
计
1
2
1
0
1.007 004 4 2.009 733 8 2.009 725 8 0.010 071 0
5、在区间(0,+∞)上,当a>1,n>0时,当x足 够大时,随着x的增大,y=ax的增长速度越来 越快,会超过并远远大于y=xn的增长速度,而 y=logax的增长速度则越来越慢.
因此,总会存在一个x0, 使得当x>x0时,一定有ax>xn>logax.
指数函数值长非常快,因而常称这种现象 为”指数爆炸”