资源描述
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第三章 指数函数和对数函数
§1 正整数指数函数
§2 指数扩充及其运算性质
1.正整数指数函数
函数y=ax(a>0,a≠1,x∈N+)叫作________指数函数;形如y=kax(k∈R,a>0,且a≠1)的函数称为________函数.
2.分数指数幂
(1)分数指数幂的定义:给定正实数a,对于任意给定的整数m,n(m,n互素),存在唯一的正实数b,使得bn=am,我们把b叫作a的次幂,记作b=;
(2)正分数指数幂写成根式形式:=(a>0);
(3)规定正数的负分数指数幂的意义是:=__________________(a>0,m、n∈N+,且n>1);
(4)0的正分数指数幂等于____,0的负分数指数幂__________.
3.有理数指数幂的运算性质
(1)aman=________(a>0);(2)(am)n=________(a>0);(3)(ab)n=________(a>0,b>0).
一、选择题
1.下列说法中:①16的4次方根是2;②的运算结果是±2;③当n为大于1的奇数时,对任意a∈R都有意义;④当n为大于1的偶数时,只有当a≥0时才有意义.其中正确的是( )
A.①③④ B.②③④ C.②③ D.③④
2.若2<a<3,化简+的结果是( )
A.5-2a B.2a-5 C.1 D.-1
3.在(-)-1、、、2-1中,最大的是( )
A.(-)-1 B. C. D.2-1
4.化简的结果是( )
A.a B. C.a2 D.
5.下列各式成立的是( )
A.= B.()2=
C.= D.=
6.下列结论中,正确的个数是( )
①当a<0时,=a3;
②=|a|(n>0);
③函数y=-(3x-7)0的定义域是(2,+∞);
④若100a=5,10b=2,则2a+b=1.
A.0 B.1
C.2 D.3
二、填空题
7.-+的值为________.
8.若a>0,且ax=3,ay=5,则=________.
9.若x>0,则(2+)(2-)-4·(x-)=________.
三、解答题
10.(1)化简:··(xy)-1(xy≠0);
(2)计算:++-·.
11.设-3<x<3,求-的值.
12.化简:÷(1-2)×.
13.若x>0,y>0,且x--2y=0,求的值.
§3 指数函数(一)
1.指数函数的概念
一般地,________________叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域是____.
2.指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图像和性质
a>1
0<a<1
图像
定义域
R
值域
(0,+∞)
性
质
过定点
过点______,即x=____时,y=____
函数值
的变化
当x>0时,______;
当x<0时,________
当x>0时,________;
当x<0时,________
单调性
是R上的________
是R上的________
一、选择题
1.下列以x为自变量的函数中,是指数函数的是( )
A.y=(-4)x B.y=πx
C.y=-4x D.y=ax+2(a>0且a≠1)
2.函数f(x)=(a2-3a+3)ax是指数函数,则有( )
A.a=1或a=2 B.a=1
C.a=2 D.a>0且a≠1
3.函数y=a|x|(a>1)的图像是( )
4.已知f(x)为R上的奇函数,当x<0时,f(x)=3x,那么f(2)的值为( )
A.-9 B.
C.- D.9
5.如图是指数函数①y=ax;②y=bx;③y=cx;④y=dx的图像,则a、b、c、d与1的大小关系是( )
A.a<b<1<c<d
B.b<a<1<d<c
C.1<a<b<c<d
D.a<b<1<d<c
6.函数y=()x-2的图像必过( )
A.第一、二、三象限 B.第一、二、四象限
C.第一、三、四象限 D.第二、三、四象限
二、填空题
7.函数f(x)=ax的图像经过点(2,4),则f(-3)的值为________.
8.若函数y=ax-(b-1)(a>0,a≠1)的图像不经过第二象限,则a,b必满足条件________.
9.函数y=8-23-x(x≥0)的值域是________.
三、解答题
10.比较下列各组数中两个值的大小:
(1)0.2-1.5和0.2-1.7;
(2)和;
(3)2-1.5和30.2.
11.2000年10月18日,美国某城市的日报以醒目标题刊登了一条消息:“市政委员会今天宣布:本市垃圾的体积达到50 000 m3”,副标题是:“垃圾的体积每三年增加一倍”.如果把3年作为垃圾体积加倍的周期,请你根据下面关于垃圾的体积V(m3)与垃圾体积的加倍的周期(3年)数n的关系的表格,回答下列问题.
周期数n
体积V(m3)
0
50 000×20
1
50 000×2
2
50 000×22
…
…
n
50 000×2n
(1)设想城市垃圾的体积每3年继续加倍,问24年后该市垃圾的体积是多少?
(2)根据报纸所述的信息,你估计3年前垃圾的体积是多少?
(3)如果n=-2,这时的n,V表示什么信息?
(4)写出n与V的函数关系式,并画出函数图像(横轴取n轴).
(5)曲线可能与横轴相交吗?为什么?
能力提升
12.定义运算a⊕b=,则函数f(x)=1⊕2x的图像是( )
13.定义在区间(0,+∞)上的函数f(x)满足对任意的实数x,y都有f(xy)=yf(x).
(1)求f(1)的值;
(2)若f()>0,解不等式f(ax)>0.(其中字母a为常数).
§3 指数函数(二)
1.下列一定是指数函数的是( )
A.y=-3x B.y=xx(x>0,且x≠1)
C.y=(a-2)x(a>3) D.y=(1-)x
2.指数函数y=ax与y=bx的图像如图,则( )
A.a<0,b<0 B.a<0,b>0
C.0<a<1,b>1 D.0<a<1,0<b<1
3.函数y=πx的值域是( )
A.(0,+∞) B.[0,+∞)
C.R D.(-∞,0)
4.若()2a+1<()3-2a,则实数a的取值范围是( )
A.(1,+∞) B.(,+∞)
C.(-∞,1) D.(-∞,)
5.设<()b<()a<1,则( )
A.aa<ab<ba B.aa<ba<ab
C.ab<aa<ba D.ab<ba<aa
6.若指数函数f(x)=(a+1)x是R上的减函数,那么a的取值范围为( )
A.a<2 B.a>2
C.-1<a<0 D.0<a<1
一、选择题
1.设P={y|y=x2,x∈R},Q={y|y=2x,x∈R},则( )
A.QP B.QP
C.P∩Q={2,4} D.P∩Q={(2,4)}
2.函数y=的值域是( )
A.[0,+∞) B.[0,4] C.[0,4) D.(0,4)
3.函数y=ax在[0,1]上的最大值与最小值的和为3,则函数y=2ax-1在[0,1]上的最大值是( )
A.6 B.1 C.3 D.
4.若函数f(x)=3x+3-x与g(x)=3x-3-x的定义域均为R,则( )
A.f(x)与g(x)均为偶函数 B.f(x)为偶函数,g(x)为奇函数
C.f(x)与g(x)均为奇函数 D.f(x)为奇函数,g(x)为偶函数
5.函数y=f(x)的图像与函数g(x)=ex+2的图像关于原点对称,则f(x)的表达式为( )
A.f(x)=-ex-2 B.f(x)=-e-x+2
C.f(x)=-e-x-2 D.f(x)=e-x+2
6.已知a=,b=,c=,则a,b,c三个数的大小关系是( )
A.c<a<b B.c<b<a
C.a<b<c D.b<a<c
二、填空题
7.春天来了,某池塘中的荷花枝繁叶茂,已知每一天新长出荷叶覆盖水面面积是前一天的2倍,若荷叶20天可以完全长满池塘水面,当荷叶刚好覆盖水面面积一半时,荷叶已生长了________天.
8.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=1-2-x,则不等式f(x)<-的解集是________________.
9.函数y=的单调递增区间是________.
三、解答题
10.(1)设f(x)=2u,u=g(x),g(x)是R上的单调增函数,试判断f(x)的单调性;
(2)求函数y=的单调区间.
11.函数f(x)=4x-2x+1+3的定义域为[-,].
(1)设t=2x,求t的取值范围;
(2)求函数f(x)的值域.
能力提升
12.函数y=2x-x2的图像大致是( )
13.已知函数f(x)=.
(1)求f[f(0)+4]的值;
(2)求证:f(x)在R上是增函数;
(3)解不等式:0<f(x-2)<.
习题课
1.下列函数中,指数函数的个数是( )
①y=2·3x;②y=3x+1;③y=3x;④y=x3.
A.0 B.1 C.2 D.3
2.设f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,f(x)=2x+2x+b(b为常数),则f(-1)等于( )
A.-3 B.-1 C.1 D.3
3.对于每一个实数x,f(x)是y=2x与y=-x+1这两个函数中的较小者,则f(x)的最大值是( )
A.1 B.0
C.-1 D.无最大值
4.将化成指数式为________.
5.已知a=40.2,b=80.1,c=()-0.5,则a,b,c的大小顺序为________.
6.已知+=3,求x+的值.
一、选择题
1.的值为( )
A. B.- C. D.-
2.化简+的结果是( )
A.3b-2a B.2a-3b
C.b或2a-3b D.b
3.若0<x<1,则2x,()x,(0.2)x之间的大小关系是( )
A.2x<(0.2)x<()x B.2x<()x<(0.2)x
C.()x<(0.2)x<2x D.(0.2)x<()x<2x
4.若函数则f(-3)的值为( )
A. B.
C.2 D.8
5.函数f(x)=ax-b的图像如图所示,其中a,b均为常数,则下列结论正确的是( )
A.a>1,b>0
B.a>1,b<0
C.0<a<1,b>0
D.0<a<1,b<0
6.函数f(x)=的图像( )
A.关于原点对称
B.关于直线y=x对称
C.关于x轴对称
D.关于y轴对称
二、填空题
7.计算:-(-)0+160.75+=________________.
8.已知10m=4,10n=9,则=________.
9.函数y=1-3x(x∈[-1,2])的值域是________.
三、解答题
10.比较下列各组中两个数的大小:
(1)0.63.5和0.63.7;(2)()-1.2和()-1.4;
(3)和;(4)π-2和()-1.3
11.函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)在区间[1,2]上的最大值比最小值大,求a的值.
能力提升
12.已知f(x)=(ax-a-x)(a>0且a≠1),讨论f(x)的单调性.
13.根据函数y=|2x-1|的图像,判断当实数m为何值时,方程|2x-1|=m无解?有一解?有两解?
§4 对数(一)
1.对数的概念
如果ab=N(a>0,且a≠1),那么数b叫做______________,记作__________,其中a叫做__________,N叫做________.
2.常用对数与自然对数
通常将以10为底的对数叫做__________,以e为底的对数叫做__________,log10N可简记为________,logeN简记为________.
3.对数与指数的关系
若a>0,且a≠1,则ax=N⇔logaN=____.
对数恒等式:=____;logaax=____(a>0,且a≠1).
4.对数的性质
(1)1的对数为____;
(2)底的对数为____;
(3)零和负数________.
一、选择题
1.有下列说法:
①零和负数没有对数;
②任何一个指数式都可以化成对数式;
③以10为底的对数叫做常用对数;
④以e为底的对数叫做自然对数.
其中正确命题的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
2.有以下四个结论:①lg(lg10)=0;②ln(ln e)=0;③若10=lg x,则x=100;④若e=ln x,则x=e2.其中正确的是( )
A.①③ B.②④
C.①② D.③④
3.在b=log(a-2)(5-a)中,实数a的取值范围是( )
A.a>5或a<2 B.2<a<5 C.2<a<3或3<a<5 D.3<a<4
4.方程=的解是( )
A.x= B.x=
C.x= D.x=9
5.若loga=c,则下列关系式中正确的是( )
A.b=a5c B.b5=ac
C.b=5ac D.b=c5a
6.的值为( )
A.6 B.
C.8 D.
二、填空题
7.已知log7[log3(log2x)]=0,那么=________.
8.若log2(logx9)=1,则x=________.
9.已知lg a=2.431 0,lg b=1.431 0,则=________.
三、解答题
10.(1)将下列指数式写成对数式:
①10-3=;②0.53=0.125;③(-1)-1=+1.
(2)将下列对数式写成指数式:
①log26=2.585 0;②log30.8=-0.203 1;③lg 3=0.477 1.
11.已知logax=4,logay=5,求A=的值.
能力提升
12.若loga3=m,loga5=n,则a2m+n的值是( )
A.15 B.75
C.45 D.225
13.(1)先将下列式子改写成指数式,再求各式中x的值:
①log2x=-;②logx3=-.
(2)已知6a=8,试用a表示下列各式:
①log68;②log62;③log26.
§4 对数(二)
1.对数的运算性质
如果a>0,且a≠1,M>0,N>0,则:
(1)loga(MN)=________________;
(2)loga=________;
(3)logaMn=__________(n∈R).
2.对数换底公式
logbN=(a,b>0,a,b≠1,N>0);
特别地:logab·logba=____(a>0,且a≠1,b>0,且b≠1).
一、选择题
1.下列式子中成立的是(假定各式均有意义)( )
A.logax·logay=loga(x+y) B.(logax)n=nlogax
C.=loga D.=logax-logay
2.计算:log916·log881的值为( )
A.18 B. C. D.
3.若log5·log36·log6x=2,则x等于( )
A.9 B. C.25 D.
4.已知3a=5b=A,若+=2,则A等于( )
A.15 B. C.± D.225
5.已知log89=a,log25=b,则lg 3等于( )
A. B. C. D.
6.若lg a,lg b是方程2x2-4x+1=0的两个根,则(lg)2的值等于( )
A.2 B. C.4 D.
二、填空题
7.2log510+log50.25+(-)÷=______________.
8.(lg 5)2+lg 2·lg 50=________.
9.2008年5月12日,四川汶川发生里氏8.0级特大地震,给人民的生命财产造成了巨大的损失.里氏地震的等级最早是在1935年由美国加州理工学院的地震学家里特判定的.它与震源中心释放的能量(热能和动能)大小有关.震级M=lg E-3.2,其中E(焦耳)为以地震波的形式释放出的能量.如果里氏6.0级地震释放的能量相当于1颗美国在二战时投放在广岛的原子弹的能量,那么汶川大地震所释放的能量相当于________颗广岛原子弹.
三、解答题
10.(1)计算:lg-lg+lg 12.5-log89·log34;
(2)已知3a=4b=36,求+的值.
11.若a、b是方程2(lg x)2-lg x4+1=0的两个实根,求lg(ab)·(logab+logba)的值.
能力提升
12.下列给出了x与10x的七组近似对应值:
组号
一
二
三
四
五
六
七
x
0.301 03
0.477 11
0.698 97
0.778 15
0.903 09
1.000 00
1.079 18
10x
2
3
5
6
8
10
12
假设在上表的各组对应值中,有且仅有一组是错误的,它是第________组.( )
A.二 B.四
C.五 D.七
13.一种放射性物质不断变化为其他物质,每经过一年的剩余质量约是原来的75%,估计约经过多少年,该物质的剩余量是原来的?(结果保留1位有效数字)(lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1)
§5 对数函数(一)
1.对数函数的定义:一般地,我们把______________________________叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是________.________为常用对数函数;y=________为自然对数函数.
2.对数函数的图像与性质
定义
y=logax (a>0,且a≠1)
底数
a>1
0<a<1
图像
定义域
______
值域
______
单调性
在(0,+∞)上是增函数
在(0,+∞)上是减函数
共点性
图像过点______,即loga1=0
函数值
特点
x∈(0,1)时,
y∈______;
x∈[1,+∞)时,
y∈______.
x∈(0,1)时,
y∈______;
x∈[1,+∞)时,
y∈______.
对称性
函数y=logax与y=x的图像关于______对称
3.反函数
对数函数y=logax(a>0且a≠1)和指数函数____________________互为反函数.
一、选择题
1.函数y=的定义域是( )
A.(3,+∞) B.[3,+∞) C.(4,+∞) D.[4,+∞)
2.设集合M={y|y=()x,x∈[0,+∞)},N={y|y=log2x,x∈(0,1]},则集合M∪N是( )
A.(-∞,0)∪[1,+∞) B.[0,+∞)
C.(-∞,1] D.(-∞,0)∪(0,1)
3.已知函数f(x)=log2(x+1),若f(α)=1,则α等于( )
A.0 B.1 C.2 D.3
4.函数f(x)=|log3x|的图像是( )
5.已知对数函数f(x)=logax(a>0,a≠1),且过点(9,2),f(x)的反函数记为y=g(x),则g(x)的解析式是( )
A.g(x)=4x B.g(x)=2x C.g(x)=9x D.g(x)=3x
6.若loga<1,则a的取值范围是( )
A.(0,) B.(,+∞) C.(,1) D.(0,)∪(1,+∞)
二、填空题
7.如果函数f(x)=(3-a)x,g(x)=logax的增减性相同,则a的取值范围是________.
8.已知函数y=loga(x-3)-1的图像恒过定点P,则点P的坐标是________.
9.给出函数,则f(log23)=________.
三、解答题
10.求下列函数的定义域与值域:
(1)y=log2(x-2);(2)y=log4(x2+8).
11.已知函数f(x)=loga(1+x),g(x)=loga(1-x),(a>0,且a≠1).
(1)设a=2,函数f(x)的定义域为[3,63],求函数f(x)的最值.
(2)求使f(x)-g(x)>0的x的取值范围.
能力提升
12.已知图中曲线C1,C2,C3,C4分别是函数y=x,y=x,y=x,y=x的图像,则a1,a2,a3,a4的大小关系是( )
A.a4<a3<a2<a1 B.a3<a4<a1<a2 C.a2<a1<a3<a4 D.a3<a4<a2<a1
13.若不等式x2-logmx<0在(0,)内恒成立,求实数m的取值范围.
§5 对数函数(二)
1.函数y=logax的图像如图所示,则实数a的可能取值是( )
A.5 B.
C. D.
2.下列各组函数中,表示同一函数的是( )
A.y=和y=()2
B.|y|=|x|和y3=x3
C.y=logax2和y=2logax
D.y=x和y=logaax
3.若函数y=f(x)的定义域是[2,4],则y=f(x)的定义域是( )
A.[,1] B.[4,16]
C.[,] D.[2,4]
4.函数f(x)=log2(3x+1)的值域为( )
A.(0,+∞) B.[0,+∞)
C.(1,+∞) D.[1,+∞)
5.函数f(x)=loga(x+b)(a>0且a≠1)的图像经过(-1,0)和(0,1)两点,则f(2)=________.
6.函数y=loga(x-2)+1(a>0且a≠1)恒过定点______________________________ __________________________________________.
一、选择题
1.设a=log54,b=(log53)2,c=log45,则( )
A.a<c<b B.b<c<a
C.a<b<c D.b<a<c
2.已知函数y=f(2x)的定义域为[-1,1],则函数y=f(log2x)的定义域为( )
A.[-1,1] B.[,2]
C.[1,2] D.[,4]
3.函数f(x)=loga|x|(a>0且a≠1)且f(8)=3,则有( )
A.f(2)>f(-2) B.f(1)>f(2)
C.f(-3)>f(-2) D.f(-3)>f(-4)
4.函数f(x)=ax+loga(x+1)在[0,1]上的最大值与最小值之和为a,则a的值为( )
A. B. C.2 D.4
5.已知函数f(x)=lg,若f(a)=b,则f(-a)等于( )
A.b B.-b
C. D.-
6.函数y=3x(-1≤x<0)的反函数是( )
A.y=x(x>0) B.y=log3x(x>0)
C.y=log3x(≤x<1) D.y=x(≤x<1)
二、填空题
7.函数f(x)=lg(2x-b),若x≥1时,f(x)≥0恒成立,则b应满足的条件是________.
8.函数y=logax当x>2时恒有|y|>1,则a的取值范围是________.
9.若loga2<2,则实数a的取值范围是______________.
三、解答题
10.已知f(x)=loga(3-ax)在x∈[0,2]上单调递减,求a的取值范围.
11.已知函数f(x)=的图像关于原点对称,其中a为常数.
(1)求a的值;
(2)若当x∈(1,+∞)时,f(x)+(x-1)<m恒成立.求实数m的取值范围.
能力提升
12.若函数f(x)=loga(x2-ax+)有最小值,则实数a的取值范围是( )
A.(0,1) B.(0,1)∪(1,)
C.(1,) D.[,+∞)
13.已知logm4<logn4,比较m与n的大小.
习题课
1.已知m=0.95.1,n=5.10.9,p=log0.95.1,则这三个数的大小关系是( )
A.m<n<p B.m<p<n
C.p<m<n D.p<n<m
2.已知0<a<1,logam<logan<0,则( )
A.1<n<m B.1<m<n C.m<n<1 D.n<m<1
3.函数y=+的定义域是( )
A.(1,2) B.[1,4]
C.[1,2) D.(1,2]
4.给定函数①y=,②y=(x+1),③y=|x-1|,④y=2x+1,其中在区间(0,1)上单调递减的函数序号是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
5.设函数f(x)=loga|x|,则f(a+1)与f(2)的大小关系是________________.
6.若log32=a,则log38-2log36=________.
一、选择题
1.下列不等号连接错误的一组是( )
A.log0.52.7>log0.52.8 B.log34>log65 C.log34>log56 D.logπe>logeπ
2.若log37·log29·log49m=log4,则m等于( )
A. B. C. D.4
3.设函数若f(3)=2,f(-2)=0,则b等于( )
A.0 B.-1 C.1 D.2
4.若函数f(x)=loga(2x2+x)(a>0,a≠1)在区间(0,)内恒有f(x)>0,则f(x)的单调递增区间为( )
A.(-∞,-) B.(-,+∞) C.(0,+∞) D.(-∞,-)
5.若函数若f(a)>f(-a),则实数a的取值范围是( )
A.(-1,0)∪(0,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-1,0)∪(1,+∞) D.(-∞,-1)∪(0,1)
6.已知f(x)是定义在R上的奇函数,f(x)在(0,+∞)上是增函数,且f()=0,则不等式f(x)<0的解集为( )
A.(0,) B.(,+∞)
C.(,1)∪(2,+∞) D.(0,)∪(2,+∞)
二、填空题
7.已知loga(ab)=,则logab=________.
8.若log236=a,log210=b,则log215=________.
9.设函数若f(a)=,则f(a+6)=________.
三、解答题
10.已知集合A={x|x<-2或x>3},B={x|log4(x+a)<1},若A∩B=∅,求实数a的取值范围.
11.抽气机每次抽出容器内空气的60%,要使容器内的空气少于原来的0.1%,则至少要抽几次?(lg 2≈0.301 0)
能力提升
12.设a>0,a≠1,函数f(x)=loga(x2-2x+3)有最小值,求不等式loga(x-1)>0的解集.
13.已知函数f(x)=loga(1+x),其中a>1.
(1)比较[f(0)+f(1)]与f()的大小;
(2)探索[f(x1-1)+f(x2-1)]≤f(-1)对任意x1>0,x2>0恒成立.
§6 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
1.当a>1时,指数函数y=ax是________,并且当a越大时,其函数值增长越____.
2.当a>1时,对数函数y=logax(x>0)是________,并且当a越小时,其函数值________.
3.当x>0,n>1时,幂函数y=xn是______
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