幂函数及应用全部

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学科教师辅导讲义

教学主任签字:

特别地,当α>1时,幂函数的图象下凸; 当0<α<1时,幂函数的图象上凸.

(3)α<0时,幂函数的图象在区间(0,+∞)上是减函数.在第一象限内,当x 从右边趋向原点时,图象在y 轴右方无限地逼近y 轴正半轴;当x 趋于+∞时,图象在x 轴上方无限地逼近x 轴正半轴.

[例1] (1)下列函数:①y =x 3;②y =⎝⎛⎭⎫12x

;③y =4x 2;④y =x 5+1;⑤y =(x -1)2

;⑥y =x ;⑦y =a x (a >1).其中幂函数的个数为( )

A .1

B .2

C .3

D .4

(2)已知幂函数y =(m 2-m -1)xm 2-2m -3,求此幂函数的解析式,并指出定义域.

(1)[解析] ②⑦为指数函数,③中系数不是1,④中解析式为多项式,⑤中底数不是自变量本身,所以只有①⑥是幂函数,故选B.

[答案] B

(2)[解] ∵y =(m 2-m -1)xm 2-2m -3为幂函数, ∴m 2-m -1=1,解得m =2或m =-1.

当m =2时,m 2-2m -3=-3,则y =x -

3,且有x ≠0; 当m =-1时,m 2-2m -3=0,则y =x 0,且有x ≠0. 故所求幂函数的解析式为y =x -

3,(x ≠0)或y =x 0(x ≠0). [类题通法]

判断一个函数是否为幂函数的方法

判断一个函数是否为幂函数的依据是该函数是否为y =x α(α为常数)的形式,即函数的解析式为一个幂的形式,且需满足:(1)指数为常数;(2)底数为自变量;(3)系数为1.反之,若一个函数为幂函数,则该函数应具备这一形式,这是我们解决某些问题的隐含条件.

[活学活用]

函数f (x )=(m 2-m -1)xm 2+m -3是幂函数,且当x ∈(0,+∞)时,f (x )是增函数,求f (x )的解析式. 解:根据幂函数的定义得

m 2-m -1=1.解得m =2或m =-1.

当m =2时,f (x )=x 3在(0,+∞)上是增函数; 当m =-1时,f (x )=x -3

在(0,+∞)上是减函数,不符合要求.

故f (x )=x 3.

已知α取-2,-12,1

2

,2

[例2] (1)如图,图中曲线是幂函数y =x α在第一象限的大致图象,四个值,则相应于曲线C 1,C 2,C 3,C 4的α的值依次为( )

A .-2,-12,1

2,2

B .2,12,-1

2,-2

C .-12,-2,2,12

D .2,12,-2,-1

2

(2)如图是幂函数y =x m 与y =x n 在第一象限内的图象,则( ) A .-11 D .n <-1,m >1

[解析] (1)令x =2,则22>212>2-12

>2-

2,

故相应于曲线C 1,C 2,C 3,C 4的α值依次为2,12,-1

2

,-2.故选B.

(2)此类题有一简捷的解决办法,在(0,1)内取x 0,作直线x =x 0,与各图象有交点,则“点低指数大”.如图,0

[答案] (1)B (2)B [类题通法]

解决幂函数图象问题应把握的两个原则

(1)依据图象高低判断幂指数大小,相关结论为:在(0,1)上,指数越大,幂函数图象越靠近x 轴(简记为指大图低);在(1,+∞)上,指数越大,幂函数图象越远离x 轴(简记为指大图高).

(2)依据图象确定幂指数α与0,1的大小关系,即根据幂函数在第一象限内的图象(类似于y =x -1

或y =x 1

2

或y =x 3)

来判断.

[活学活用]

已知函数y =x a ,y =x b ,y =x c 的图象如图所示,则a ,b ,c 的大小关系为( ) A .c

D .c

解析:选A 由幂函数的图象特征知,c <0,a >0,b >0.

由幂函数的性质知,当x >1,幂指数大的幂函数的函数值就大,则a >b .综上所述,可知c

5-1; (3)⎝⎛⎭⎫2334与⎝⎛⎭⎫3423.

[解] (1)∵幂函数y =x 0.5在(0,+∞)上是单调递增的, 又25>1

3,∴⎝⎛⎭⎫250.5>⎝⎛⎭⎫130.5. (2)∵幂函数y =x

-1

在(-∞,0)上是单调递减的,

又-23<-3

5

,∴⎝⎛⎭⎫-23-1>⎝⎛⎭⎫-35-1. (3)∵函数y 1=⎝⎛⎭⎫23x 为R 上的减函数,又34>2

3

(1)在同一坐标系中画出y =ln x 与y =1x -1的图象,如图所示,函数y =ln x 与y =1

x -1的图

象有两个交点,所以函数f (x )=ln x -

1

x -1

的零点个数为2. [答案] C

(2)[解] 法一:∵f (0)=1+0-2=-1<0, f (2)=4+lg 3-2>0,

∴f (x )在(0,2)上必定存在零点,

又f (x )=2x +lg(x +1)-2在(0,+∞)上为增函数, 故f (x )有且只有一个零点.

法二:在同一坐标系下作出h (x )=2-2x 和g (x )=lg(x +1)的草图.由图象知g (x )=lg(x +

1)的图象和h (x )=2-2x 的图象有且只有一个交点,

即f (x )=2x +lg(x +1)-2有且只有一个零点. [类题通法]

判断函数零点个数的方法

判断函数零点的个数主要有以下几种方法: 法一:直接求出函数的零点进行判断; 法二:结合函数图象进行判断;

法三:借助函数的单调性进行判断.若函数f (x )在区间[a ,b ]上的图象是一条连续不断的曲线,且在区间(a ,b )上单调,满足f (a )·f (b )<0,则函数f (x )在区间(a ,b )上有且仅有一个零点,如图所示.

[活学活用]

判断函数f (x )=x -3+ln x 的零点个数. 解:法一:令f (x )=x -3+ln x =0, 则ln x =3-x ,

在同一平面直角坐标系内画出函数y =ln x 与y =-x +3的图象, 如图所示:

由图可知函数y =ln x ,y =-x +3的图象只有一个交点,即函数f (x )=x -3+ln x 只有一个零点. 法二:因为f (3)=ln 3>0, f (2)=-1+ln 2=ln 2

e

<0,

所以f (3)·f (2)<0,说明函数f (x )=x -3+ln x 在区间(2,3)内有零点. 又f (x )=x -3+ln x 在(0,+∞)上是增函数,所以原函数只有一个零点. [典例] 函数f (x )=x +1

x 的零点个数为( )

A .0

B .1

C .2

D .3

[解析] 函数f (x )的定义域为{x |x ≠0},当x >0时,f (x )>0;当x <0时,f (x )<0,所以函数没有零点,故选A. [答案] A