第9讲 幂函数(教师版)
一.学习目标:
1α
1.掌握幂函数的概念.熟悉α=1,2,3,
,-1时幂函数y =x 的图象与性质.
2
2.能利用幂函数的性质来解决一些实际问题.
二.重点难点:
重点:幂函数的定义、图象和性质. 难点:幂函数图象的位置和形状变化.
三.知识梳理:
(一)幂函数:
1. 一般地,幂函数的表达式为_ y =x _;其特征是以幂的_底数_为自变量,_底数__为常数.
α
123-1
2.幂函数的图象及性质:在同一坐标系中,幂函数y =x ,y =x ,y =x ,y =,y =x 的
2
图象如图.结合图象,填空:
(1)所有的幂函数图象都过点_(1,1)_,在(0,+∞)上都有定义. (2)若α>0时,幂函数图象过点_(0,0),(1,1)_,且在第一象限内__递增__;当01时,图象_下凸 __.
(3)若α
(4)当α为奇数时,幂函数图象关于原点对称;当α为偶数时,幂函数图象关于__ y 轴 __对称.
(5)幂函数在第_四_______象限无图象.
四.典例剖析:
题型一 幂函数概念
例1 【1】在下列函数中,哪些是幂函数 (1)y =x (2)y =x +x (3)y =【2】已知函数y =(a -3a +3) x
2
2a -3
2
3
2
x (4)y =3x 2+1(5)y =2x 2 (6)y =x 0
(a 是常数)是幂函数,求a 的值。
【3】已知幂函数的图像过点(2, 2) ,求这个函数的解析式。
答:【1】(1),(3),(6)
α
课堂小结: 幂函数y =x (α∈R ) ,其中α为常数,其本质特征是以幂的底x 为自变量,指数α为常数(也可以为0) .这是判断一个函数是否为幂函数的重要依据和唯一标准。 课堂练习1:(1)下列函数中不是幂函数的是( ) A.y =
B.y =x 3 C.y =2x D.y =x -1
3
,3) 在幂函数f (x ) 的图象上,则f (x ) 的表达式是 33-3
A .f (x ) =x B .f (x ) =x (2)已知点12
( )
C .f (x ) =x D .f (x ) =x (3)下列函数是幂函数的序号是________.
-
12
132x -12
①y =2;②y =2x ;③y =(x +2) ;④y =x ;⑤y =x
1
(4)已知y =(m +2m -2) x m
2
-1
+2n -3是幂函数,求m ,n 的值.
11322
答:(1)C.(2)B .(3)解析:y =x =x ,y =x
32x
m +2m -2=1⎧⎪2
(4)解 由题意得⎨m -1≠0
⎪⎩2n -3=0
2
m =-3⎧⎪
解得⎨3
n =⎪⎩2
3
所以m =-3,n =.
2
题型二 幂函数的图象
1n
例2(1)如图中曲线是幂函数y =x 在第一象限的图象.已知n 四个值,则相应
2
于曲线C 1,C 2,C 3,C 4的
n 值依次为 ( )
1111
A .-2,-2 B.2,2
22221111
C 2,2,.2,,-2,-
2222 答:B
(2)给定四个命题:(1)当n =0时,y =x n 的图象是一条直线。(2)幂函数图象都经过(0,0),(1,1)两点。(3)幂函数图象不可能出现在第四象限。(4)幂函数y =x n 在第一象限为减函数,则n
A . 1 B. 2 C . 3 D . 4
答:B
1
(3)已知幂函数f (x ) 的图象过点(2,2) ,幂函数g (x ) 的图象过点(2,) .
4
(1)求f (x ) ,g (x ) 的解析式;
(2)求当x 为何值时:①f (x )>g (x ) ;②f (x ) =g (x ) ;③f (x )
αα2
解 (1)设f (x ) =x ,∵图象过点2,2) ,故2=2) ,解得α=2,∴f (x ) =x .
11ββ-2
设g (x ) =x ,∵图象过点(2,) 2,解得β=-2. ∴g (x ) =x .
442-2
(2)在同一坐标系下作出f (x ) =x 与g (x ) =x 的图象,如图所示.
由图象可知,f (x ) ,g (x ) 的图象均过点(-1,1) 和(1,1).
∴①当x >1,或x g (x ) ;②当x =1,或x =-1时,f (x ) =g (x ) ; ③当-1
(4)利用幂函数图象,画出下列函数的图象(写清步骤).
x 2+2x +2
(1)y =2
x +2x +1
(2)y =(x -2)
-
53
-1.
2111(1)y =x +2x +2=把函数, y =2的图象向左平移1个单位,再向+1=+1
x x 2+2x +1x 2+2x +1(x +1) 2
x 2+2x +2
上平移1个单位可以得到函数y =2的图象.
x +2x +1
(2)y =(x -2) 图象略
-53
-1的图象可以由y =x 图象向右平移2个单位,再向下平移1个单位而得到.
-
53
x
-1
课堂练习2:(1)已知函数:①y =2;②y =log 2x ;③y =x ;④y =x . 则下列函数图象(在
第一象限部分) 从左到右依次与函数序号的正确对应顺序是 (
)
12
A .②①③④ C .④①③② (2)与函数y A .y =2
x
B .②③①④ D .④③①②
( )
x
x +1
B .y =log 2x
1C .y =x
D .y =x +1
答:(1)D (2)C
题型三 幂函数单调性及运用
例3 (比较大小)比较下列各题中值的大小.
(1)3
0. 8
,3
0. 7
π2
;(2)0. 21,0. 23;(3)3,3.1 (4) (-) 3,(-) 3
63
3
3
-
5
2
-
52
-2
-2
(5)2,1. 8;(6)4. 1,3. 8和(-1. 9) .
x 0.80.7333
解 (1)函数y =3是增函数,∴3>3.(2)函数y =x 是增函数,∴0.21
-52
121325
-
2335
是减函数,∴ 3
-
52
>3.1 (4)函数y =x
-
52
-
23
是减函数 ,
π2
∴ (-) 31. 82>1. 83,∴22>1. 83.
63
(6)4. 1>1=1;0
课堂小结: 比较两个幂的大小关键是搞清楚是底数相同,还是指数相同,若底数相同,利用指数函数的性质;若指数相同,利用幂函数的性质;若底数、指数皆不相同,考虑用中间值法,常用0和1“搭桥”进行分组.
1
例4(求单调区间)若点2,2) 在幂函数f (x ) 的图象上,点(-2,在幂函数g (x ) 的图
4
⎧⎪f (x ) ,f (x ) ≤g (x ) ,
象上,定义h (x ) =⎨
⎪⎩g (x ) ,f (x )>g (x ) ,
2
5
25
-23
-23
-2
-2
11111
3535
-
2325
试求函数h (x ) 的最大值以及单调区间.
解 求f (x ) ,g (x ) 解析式及作出f (x ) ,g (x ) 的图象同例1, 如例1图所示,
⎧⎪x ,x 1,
则有:h (x ) =⎨2
⎪x , -1≤x ≤1.⎩
-2
根据图象可知函数h (x ) 的最大值为1,单调增区间为(-∞,-1) 和(0,1);单调减区间
为(-1,0) 和(1,+∞).
例5(单调性运用)函数f (x ) =(m -m -1) x m +m -3是幂函数,且当x ∈(0,+∞)时,f (x ) 是增函数,求f (x ) 的解析式.
2
解 根据幂函数定义得, m -m -1=1,解得m =2或m =-1,
3
当m =2时,f (x ) =x 在(0,+∞)上是增函数;
-33
当m =-1时,f (x ) =x 在(0,+∞)上是减函数,不符合要求.故f (x ) =x .
2
2
课堂练习3:(1)下列幂函数中①y =x ;②;③y =x ;④y =x ;⑤y =x ,其中在定义域内为增函数的个数为( ) .
A .2 B .3 C .4 D .5 解析 由幂函数性质知②③⑤在定义域内为增函数. 答案 B (2)已知函数f (x ) =x a= 答:3
1-a 3
-123
在(-∞,0) 上是增函数,在(0,+∞) 上是减函数,则最小正整数
题型四 幂函数奇偶性及运用
例6(1).右图是函数y =x (m ,n ∈N ,m 、n 互质) 的图象,则
m
n
*
m n
m m
C .m 是偶数,n 是奇数,且1
n n
A .m ,n 是奇数,且.m 是偶数,n 是奇数,且>1 答:C
m
n
⎧⎫111α
(2)设α∈⎨-2,-1,-,,1,2,3⎬,则使f (x ) =x 为奇函数且在
232⎩⎭
(0,+∞)内单调递减的α的个数是________.
答案 1
3m -9*
(3)已知幂函数y =x (m ∈N ) 的图象关于y 轴对称,且在(0,+∞)上函数值随x 的增
大而减小,求满足(a +1)
*
解 ∵函数在(0,+∞)上递减,∴3m -9
-13
-
m 3
-
m 3
-
13
-
13
23
∴a +1>3-2a >0或0>a +1>3-2a ,或a +132
α
课堂小结:(1)解决与幂函数有关的综合题时,一定要考虑幂函数的定义.(2)幂函数y =x ,由于α的值不同,单调性和奇偶性也就不同. 课堂练习4:(1)下列函数中既是偶函数又是(-∞, 0) 上是增函数的是 ( ) A .y =x 答:C
43
B .y =x
m 2-2m -3
32
C .y =x
-2
D .y =x
-
14
(2)已知幂函数y =x (m ∈Z ) 的图象与x 轴、y 轴都无公共点,且关于y 轴对称,求m 的值,且画出它的图象.
2
解 由已知,得m -2m -3≤0,∴-1≤m ≤3. 又∵m ∈Z ,∴m =-1,0,1,2,3,
-3
当m =0或m =2时,y =x 为奇函数,其图象不关于y 轴对称,不符合题意. ∴m =-1,1,3.
当m =-1或m =3时,有y =x ,其图象如图①所示.
-4
当m =1时,y =x ,其图象如图②所示.
课堂小结:
n
1.中的m 是否为偶数;判断幂函数的奇偶性
m
n
n
时要看指数中的m 、n 是奇数还是偶数.y =x α,当α=(m 、n ∈N *,m 、n 互质) 时有:
m
n n
2. 幂函数y =x 的单调性,在(0,+∞) 上,
m m
五.品味高考:
1. (2013年上海市春季高考数学试卷(含答案) )函数f (x ) =x -
12
的大致图像是( )
【答案】A
2(2011年高考上海文)下列函数中,既是偶函数,又是在区间(0,+∞)上单调递减的函数为( )
A .y =x B.y =x C.y =x D.y= x
-22-2
答案为:A y =x 与y =x 是偶函数,由幂函数的图象可知,y =x 在(0,+∞)上单调递减.
-2
-1
2
13
3(2011年高考陕西文). 函数y =x 的图象是( )
13
答案为:B ∵函数y =x 是幂函数,幂函数在第一象限内恒过点(1,1) ,排除A 、D 两项.当x >1,0<a <1时,y =x a 在直线y =x 下方,排除C 项,选B 项.
13
(0,+∞)4(2011年高考题全国Ⅰ理)下列函数中,既是偶函数又在单调递增的函数是
-x 32y =x +1y =-x +1y =x y =2(A ) (B) (C ) (D)
【答案】B
1x
5. (2010年高考上海理)若x 0是方程() =x 3的解,则x 0属于区间 …( )
2
212111A .(,1) B.(,) C.(,) D.(0,)
323323
1111
答案为:C ∵f ()·f () <0,∴x 0∈(,)
3232
⎧2
, x ≥2⎪
6(2011年高考北京)已知函数f (x ) =⎨x . 若关于x 的方程f (x ) =k 有两个不
3⎪⎩(x -1) , x
同的实根,则实数k 的取值范围是__________.
答案为:(0,1)
1
ìïx ³0, ïï7. (2012年高考(陕西文))设函数发f (x ) =í1, 则f (f (-4)) =_____
x ï() , x
答:4
第9讲 幂函数(教师版)
一.学习目标:
1α
1.掌握幂函数的概念.熟悉α=1,2,3,
,-1时幂函数y =x 的图象与性质.
2
2.能利用幂函数的性质来解决一些实际问题.
二.重点难点:
重点:幂函数的定义、图象和性质. 难点:幂函数图象的位置和形状变化.
三.知识梳理:
(一)幂函数:
1. 一般地,幂函数的表达式为_ y =x _;其特征是以幂的_底数_为自变量,_底数__为常数.
α
123-1
2.幂函数的图象及性质:在同一坐标系中,幂函数y =x ,y =x ,y =x ,y =,y =x 的
2
图象如图.结合图象,填空:
(1)所有的幂函数图象都过点_(1,1)_,在(0,+∞)上都有定义. (2)若α>0时,幂函数图象过点_(0,0),(1,1)_,且在第一象限内__递增__;当01时,图象_下凸 __.
(3)若α
(4)当α为奇数时,幂函数图象关于原点对称;当α为偶数时,幂函数图象关于__ y 轴 __对称.
(5)幂函数在第_四_______象限无图象.
四.典例剖析:
题型一 幂函数概念
例1 【1】在下列函数中,哪些是幂函数 (1)y =x (2)y =x +x (3)y =【2】已知函数y =(a -3a +3) x
2
2a -3
2
3
2
x (4)y =3x 2+1(5)y =2x 2 (6)y =x 0
(a 是常数)是幂函数,求a 的值。
【3】已知幂函数的图像过点(2, 2) ,求这个函数的解析式。
答:【1】(1),(3),(6)
α
课堂小结: 幂函数y =x (α∈R ) ,其中α为常数,其本质特征是以幂的底x 为自变量,指数α为常数(也可以为0) .这是判断一个函数是否为幂函数的重要依据和唯一标准。 课堂练习1:(1)下列函数中不是幂函数的是( ) A.y =
B.y =x 3 C.y =2x D.y =x -1
3
,3) 在幂函数f (x ) 的图象上,则f (x ) 的表达式是 33-3
A .f (x ) =x B .f (x ) =x (2)已知点12
( )
C .f (x ) =x D .f (x ) =x (3)下列函数是幂函数的序号是________.
-
12
132x -12
①y =2;②y =2x ;③y =(x +2) ;④y =x ;⑤y =x
1
(4)已知y =(m +2m -2) x m
2
-1
+2n -3是幂函数,求m ,n 的值.
11322
答:(1)C.(2)B .(3)解析:y =x =x ,y =x
32x
m +2m -2=1⎧⎪2
(4)解 由题意得⎨m -1≠0
⎪⎩2n -3=0
2
m =-3⎧⎪
解得⎨3
n =⎪⎩2
3
所以m =-3,n =.
2
题型二 幂函数的图象
1n
例2(1)如图中曲线是幂函数y =x 在第一象限的图象.已知n 四个值,则相应
2
于曲线C 1,C 2,C 3,C 4的
n 值依次为 ( )
1111
A .-2,-2 B.2,2
22221111
C 2,2,.2,,-2,-
2222 答:B
(2)给定四个命题:(1)当n =0时,y =x n 的图象是一条直线。(2)幂函数图象都经过(0,0),(1,1)两点。(3)幂函数图象不可能出现在第四象限。(4)幂函数y =x n 在第一象限为减函数,则n
A . 1 B. 2 C . 3 D . 4
答:B
1
(3)已知幂函数f (x ) 的图象过点(2,2) ,幂函数g (x ) 的图象过点(2,) .
4
(1)求f (x ) ,g (x ) 的解析式;
(2)求当x 为何值时:①f (x )>g (x ) ;②f (x ) =g (x ) ;③f (x )
αα2
解 (1)设f (x ) =x ,∵图象过点2,2) ,故2=2) ,解得α=2,∴f (x ) =x .
11ββ-2
设g (x ) =x ,∵图象过点(2,) 2,解得β=-2. ∴g (x ) =x .
442-2
(2)在同一坐标系下作出f (x ) =x 与g (x ) =x 的图象,如图所示.
由图象可知,f (x ) ,g (x ) 的图象均过点(-1,1) 和(1,1).
∴①当x >1,或x g (x ) ;②当x =1,或x =-1时,f (x ) =g (x ) ; ③当-1
(4)利用幂函数图象,画出下列函数的图象(写清步骤).
x 2+2x +2
(1)y =2
x +2x +1
(2)y =(x -2)
-
53
-1.
2111(1)y =x +2x +2=把函数, y =2的图象向左平移1个单位,再向+1=+1
x x 2+2x +1x 2+2x +1(x +1) 2
x 2+2x +2
上平移1个单位可以得到函数y =2的图象.
x +2x +1
(2)y =(x -2) 图象略
-53
-1的图象可以由y =x 图象向右平移2个单位,再向下平移1个单位而得到.
-
53
x
-1
课堂练习2:(1)已知函数:①y =2;②y =log 2x ;③y =x ;④y =x . 则下列函数图象(在
第一象限部分) 从左到右依次与函数序号的正确对应顺序是 (
)
12
A .②①③④ C .④①③② (2)与函数y A .y =2
x
B .②③①④ D .④③①②
( )
x
x +1
B .y =log 2x
1C .y =x
D .y =x +1
答:(1)D (2)C
题型三 幂函数单调性及运用
例3 (比较大小)比较下列各题中值的大小.
(1)3
0. 8
,3
0. 7
π2
;(2)0. 21,0. 23;(3)3,3.1 (4) (-) 3,(-) 3
63
3
3
-
5
2
-
52
-2
-2
(5)2,1. 8;(6)4. 1,3. 8和(-1. 9) .
x 0.80.7333
解 (1)函数y =3是增函数,∴3>3.(2)函数y =x 是增函数,∴0.21
-52
121325
-
2335
是减函数,∴ 3
-
52
>3.1 (4)函数y =x
-
52
-
23
是减函数 ,
π2
∴ (-) 31. 82>1. 83,∴22>1. 83.
63
(6)4. 1>1=1;0
课堂小结: 比较两个幂的大小关键是搞清楚是底数相同,还是指数相同,若底数相同,利用指数函数的性质;若指数相同,利用幂函数的性质;若底数、指数皆不相同,考虑用中间值法,常用0和1“搭桥”进行分组.
1
例4(求单调区间)若点2,2) 在幂函数f (x ) 的图象上,点(-2,在幂函数g (x ) 的图
4
⎧⎪f (x ) ,f (x ) ≤g (x ) ,
象上,定义h (x ) =⎨
⎪⎩g (x ) ,f (x )>g (x ) ,
2
5
25
-23
-23
-2
-2
11111
3535
-
2325
试求函数h (x ) 的最大值以及单调区间.
解 求f (x ) ,g (x ) 解析式及作出f (x ) ,g (x ) 的图象同例1, 如例1图所示,
⎧⎪x ,x 1,
则有:h (x ) =⎨2
⎪x , -1≤x ≤1.⎩
-2
根据图象可知函数h (x ) 的最大值为1,单调增区间为(-∞,-1) 和(0,1);单调减区间
为(-1,0) 和(1,+∞).
例5(单调性运用)函数f (x ) =(m -m -1) x m +m -3是幂函数,且当x ∈(0,+∞)时,f (x ) 是增函数,求f (x ) 的解析式.
2
解 根据幂函数定义得, m -m -1=1,解得m =2或m =-1,
3
当m =2时,f (x ) =x 在(0,+∞)上是增函数;
-33
当m =-1时,f (x ) =x 在(0,+∞)上是减函数,不符合要求.故f (x ) =x .
2
2
课堂练习3:(1)下列幂函数中①y =x ;②;③y =x ;④y =x ;⑤y =x ,其中在定义域内为增函数的个数为( ) .
A .2 B .3 C .4 D .5 解析 由幂函数性质知②③⑤在定义域内为增函数. 答案 B (2)已知函数f (x ) =x a= 答:3
1-a 3
-123
在(-∞,0) 上是增函数,在(0,+∞) 上是减函数,则最小正整数
题型四 幂函数奇偶性及运用
例6(1).右图是函数y =x (m ,n ∈N ,m 、n 互质) 的图象,则
m
n
*
m n
m m
C .m 是偶数,n 是奇数,且1
n n
A .m ,n 是奇数,且.m 是偶数,n 是奇数,且>1 答:C
m
n
⎧⎫111α
(2)设α∈⎨-2,-1,-,,1,2,3⎬,则使f (x ) =x 为奇函数且在
232⎩⎭
(0,+∞)内单调递减的α的个数是________.
答案 1
3m -9*
(3)已知幂函数y =x (m ∈N ) 的图象关于y 轴对称,且在(0,+∞)上函数值随x 的增
大而减小,求满足(a +1)
*
解 ∵函数在(0,+∞)上递减,∴3m -9
-13
-
m 3
-
m 3
-
13
-
13
23
∴a +1>3-2a >0或0>a +1>3-2a ,或a +132
α
课堂小结:(1)解决与幂函数有关的综合题时,一定要考虑幂函数的定义.(2)幂函数y =x ,由于α的值不同,单调性和奇偶性也就不同. 课堂练习4:(1)下列函数中既是偶函数又是(-∞, 0) 上是增函数的是 ( ) A .y =x 答:C
43
B .y =x
m 2-2m -3
32
C .y =x
-2
D .y =x
-
14
(2)已知幂函数y =x (m ∈Z ) 的图象与x 轴、y 轴都无公共点,且关于y 轴对称,求m 的值,且画出它的图象.
2
解 由已知,得m -2m -3≤0,∴-1≤m ≤3. 又∵m ∈Z ,∴m =-1,0,1,2,3,
-3
当m =0或m =2时,y =x 为奇函数,其图象不关于y 轴对称,不符合题意. ∴m =-1,1,3.
当m =-1或m =3时,有y =x ,其图象如图①所示.
-4
当m =1时,y =x ,其图象如图②所示.
课堂小结:
n
1.中的m 是否为偶数;判断幂函数的奇偶性
m
n
n
时要看指数中的m 、n 是奇数还是偶数.y =x α,当α=(m 、n ∈N *,m 、n 互质) 时有:
m
n n
2. 幂函数y =x 的单调性,在(0,+∞) 上,
m m
五.品味高考:
1. (2013年上海市春季高考数学试卷(含答案) )函数f (x ) =x -
12
的大致图像是( )
【答案】A
2(2011年高考上海文)下列函数中,既是偶函数,又是在区间(0,+∞)上单调递减的函数为( )
A .y =x B.y =x C.y =x D.y= x
-22-2
答案为:A y =x 与y =x 是偶函数,由幂函数的图象可知,y =x 在(0,+∞)上单调递减.
-2
-1
2
13
3(2011年高考陕西文). 函数y =x 的图象是( )
13
答案为:B ∵函数y =x 是幂函数,幂函数在第一象限内恒过点(1,1) ,排除A 、D 两项.当x >1,0<a <1时,y =x a 在直线y =x 下方,排除C 项,选B 项.
13
(0,+∞)4(2011年高考题全国Ⅰ理)下列函数中,既是偶函数又在单调递增的函数是
-x 32y =x +1y =-x +1y =x y =2(A ) (B) (C ) (D)
【答案】B
1x
5. (2010年高考上海理)若x 0是方程() =x 3的解,则x 0属于区间 …( )
2
212111A .(,1) B.(,) C.(,) D.(0,)
323323
1111
答案为:C ∵f ()·f () <0,∴x 0∈(,)
3232
⎧2
, x ≥2⎪
6(2011年高考北京)已知函数f (x ) =⎨x . 若关于x 的方程f (x ) =k 有两个不
3⎪⎩(x -1) , x
同的实根,则实数k 的取值范围是__________.
答案为:(0,1)
1
ìïx ³0, ïï7. (2012年高考(陕西文))设函数发f (x ) =í1, 则f (f (-4)) =_____
x ï() , x
答:4