2019_2020学年新教材高中数学第四章指数函数与对数函数4.2.2指数函数的性质及其应用学案新人教A版.docx

第2课时指数函数的性质及其应用1掌握指数函数与其他函数复合所得的函数单调区间的求法及单调性的判断2能借助指数函数图象及单调性比较大小3会解简单的指数方程、不等式4了解与指数函数相关的函数奇偶性的判断方法1指数函数值与1的大小关系(1)a1时，当x0时，y1；当x0时，0y1.(2)0a0时，0y1；当x1.2对称关系函数yax与yax的图象关于y轴对称3图象位置关系底数a的大小决定了图象相对位置的高低(1)在y轴右侧，图象从上到下相应的底数由大变小，“底大图高”作出直线x1，与图象的交点从上至下即为底数从大到小的排列顺序(2)在y轴左侧，图象正好相反如图所示的指数函数的底数的大小关系为0dc1b0且a1)的函数值随自变量有怎样的变化规律？答案当a1时，若x0，则y1；若x0，则0y1.当0a0，则0y1；若x12判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)若0.3a0.3b，则ab.()(2)函数y3x2在0，)上为增函数()(3)函数y2在其定义域上为减函数()(4)若am1，则m0.()答案(1)(2)(3)(4)题型一利用指数函数的单调性比较大小【典例1】比较下列各组数的大小：(1)0.70.3与0.70.4；(2)2.51.4与1.21.4；(3)1.90.4与0.92.4.思路导引(1)利用指数函数的单调性比较；(2)利用指数函数的图象比较；(3)借助中间量1进行比较解(1)y0.7x在R上为减函数，又0.30.4，0.70.31.21.4.(3)1.90.41.901，092.40.92.4.比较幂的大小的3种类型及方法(1)对于底数相同但指数不同的两个幂的大小的比较，可以利用指数函数的单调性来判断(2)对于底数不同，指数相同的两个幂的大小比较，可利用指数函数的图象的变化规律来判断(3)对于底数不同且指数不同的幂的大小的比较，则应通过中间值(如0或1)来比较针对训练1已知a0.80.7，b0.80.9，c1.20.8，则a，b，c的大小关系是()AabcBbacCcbaDcab解析函数y0.8x在R上为减函数，0.80.70.80.9，即ab.又0.80.71，0.80.71.20.8，即aab.选D.答案D题型二解简单的指数不等式【典例2】(1)解不等式：3x12；(2)已知ax23x10，且a1)，求x的取值范围思路导引(1)化为同底的指数不等式，再利用单调性求解；(2)分a1与0a1两种情况解不等式解(1)21，原不等式可以转化为3x11.yx在R上是减函数，3x11，x0.故原不等式的解集是x|x0(2)分情况讨论：当0a0，且a1)在R上是减函数，x23x1x6，x24x50，解得x5；当a1时，函数f(x)ax(a0，且a1)在R上是增函数，x23x1x6，x24x50，解得1x5.综上所述，当0a1时，x5；当a1时，1xay的不等式：可借助yax的单调性求解如果a的值不确定，需分0a1两种情况讨论(2)形如axb的不等式：注意将b化为以a为底的指数幂的形式，再借助yax的单调性求解针对训练2已知32x10.5，求实数x的取值范围解由32x10.5，得32x130.5.函数y3x在R上为增函数，2x10.5，得x.故x的取值范围是.3若a5xax7(a0且a1)，求x的取值范围解当a1时，a5xax7，且函数yax为增函数，5xx7，解得x.当0aax7，且函数yax为减函数，5x.综上所述，当a1时，x的取值范围为.当0a1时，x的取值范围为.题型三指数型函数的单调性【典例3】已知函数f(x)x22x.(1)判断函数f(x)的单调性；(2)求函数f(x)的值域思路导引由函数ux22x和函数yu的单调性判断解(1)令ux22x，则原函数变为yu.ux22x(x1)21在(，1上单调递减，在1，)上单调递增，又yu在(，)上单调递减，yx22x在(，1上单调递增，在1，)上单调递减(2)ux22x(x1)211，yu，u1，)，00，且a1)的单调性由两点决定，一是底数a1还是0a1；二是f(x)的单调性它由两个函数yau，uf(x)复合而成(2)求复合函数的单调区间，首先求出函数的定义域，然后把函数分解成yf(u)，u(x)，通过f(u)和(x)的单调性，利用“同增异减”的原则，求出yf(x)的单调性，即若yf(u)与u(x)的单调性相同(同增或同减)，则yf(x)为增函数，若yf(u)与u(x)的单调性相反(一增一减)，则yf(x)为减函数针对训练4求函数f(x)3x22x3的单调区间解由题意可知，函数yf(x)3x22x3的定义域为实数集R.设ux22x3(xR)，则y3u，故原函数是由ux22x3与y3u复合而成y3u是增函数，而ux22x3(x1)24在x(，1上是增函数，在1，)上是减函数f(x)的单调递增区间为(，1，单调递减区间为1，).题型四指数函数的实际应用【典例4】某林区2016年木材蓄积量为200万立方米，由于采取了封山育林、严禁采伐等措施，使木材蓄积量的年平均增长率能达到5%.若经过x年后，该林区的木材蓄积量为y万立方米，求yf(x)的表达式，并写出此函数的定义域解现有木材的蓄积量为200万立方米，经过1年后木材的蓄积量为2002005%200(15%)；经过2年后木材的蓄积量为200(15%)200(15%)5%200(15%)2万立方米；经过x年后木材的蓄积量为200(15%)x万立方米故yf(x)200(15%)x，xN*.解决指数函数应用题的流程(1)审题：理解题意，弄清楚关键字词和字母的意义，从题意中提取信息(2)建模：据已知条件，列出指数函数的关系式(3)解模：运用数学知识解决问题(4)回归：还原为实际问题，归纳得出结论针对训练5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_天解析假设第一天荷叶覆盖水面面积为1，则荷叶覆盖水面面积y与生长时间的函数关系为y2x1，当x20时，长满水面，所以生长19天时，荷叶布满水面一半答案19课堂归纳小结1比较两个指数式值的大小的主要方法(1)比较形如am与an的大小，可运用指数函数yax的单调性(2)比较形如am与bn的大小，一般找一个“中间值c”，若amc且cbn，则amc且cbn，则ambn.2解简单指数不等式问题的注意点(1)形如axay的不等式，可借助yax的单调性求解如果a的值不确定，需分0a1两种情况进行讨论(2)形如axb的不等式，注意将b化为以a为底的指数幂的形式，再借助yax的单调性求解(3)形如axbx的不等式，可借助图象求解3研究yaf(x)型单调区间时，要注意a1还是0a1时，yaf(x)与f(x)单调性相同当0a2.53B0.820.83C20.90.5解析函数y0.9x在R上为减函数，所以0.90.30.90.5.答案D2若2a132a，a.答案B3设ba1，则()AaaabbaBaabaabCabaabaDabbaaa解析由已知条件得0ab1，abaa，aaba，abaa0，且a1)在1，1上有最大值14，试求a的值解令tax(t0)，则原函数可化为y(t1)22，其图象的对称轴为直线t1.若a1，因为x1,1，所以t，则y(t1)22在上单调递增，所以ymax(a1)2214，解得a3或a5(舍去)若0a1，因为x1,1，所以t，则y(t1)22在上单调递增，所以ymax2214，解得a或a(舍去)综上可知，a的值为3或.点评解决二次函数与指数函数的综合问题，本质上考查的还是闭区间上的二次函数的最值问题在处理时可以利用换元法将指数函数换成tax的形式，再利用定义域和函数yax的单调性求出t的范围，此时纯粹就是闭区间上的二次函数的最值问题了2“yf(ax)”型函数的奇偶性【典例2】设函数f(x)，(1)证明函数f(x)是奇函数；(2)证明函数f(x)在(，)内是增函数；(3)求函数f(x)在1,2上的值域解(1)证明：函数的定义域为R，关于原点对称f(x)f(x)，所以函数f(x)为奇函数(3)因为函数f(x)在(，)内是增函数，所以函数f(x)在1,2上也是增函数，所以f(x)minf(1)，f(x)maxf(2).所以函数f(x)在1,2上的值域为.点评指数函数是一类具有特殊性质和实际应用价值的初等函数，利用函数的图象和性质可以研究符合指数函数的图象与性质的综合问题课后作业(二十八)复习巩固一、选择题1若函数f(x)(12a)x在实数集R上是减函数，则实数a的取值范围是()A.B.C.D.解析由已知，得012a1，解得0a，即实数a的取值范围是.故选B.答案B2若0.72x10.7x24，则x的取值范围是()A1,3B(，13，)C3,1D(，31，)解析函数y0.7x在R上为减函数，且0.72x10.7 x24，2x1x24，即x22x30.解得1x3，故选A.答案A解析构造指数函数yx(xR)，由该函数在定义域内单调递减，可得b0时，有xx，故，ac，故acb.答案A4设f(x)为奇函数，且当x0时，f(x)ex1，则当x0时，f(x)()Aex1Bex1Cex1Dex1解析由题意知f(x)是奇函数，且当x0时，f(x)ex1，则当x0，则f(x)ex1f(x)，得f(x)ex1.故选D.答案D5已知函数f(x)a2x(a0且a1)，当x2时，f(x)1，则f(x)在R上()A是增函数B是减函数C当x2时是增函数，当x2时是减函数，当x2时，f(x)1，所以当t1.所以0a0)，则原方程化为t2t20，t1或t2.t0，t2舍去t1，即2x1，x0.答案07函数y3x22x的值域为_解析设ux22x，则y3u，ux22x(x1)211，所以y3u31，所以函数y3x22x的值域是.答案8用清水漂洗衣服，若每次能洗去污垢的，要使存留污垢不超过原来的1%，则至少要漂洗_次解析经过第一次漂洗，存留量为总量的；经过第二次漂洗，存留量为第一次漂洗后的，也就是原来的2，经过第三次漂洗，存留量为原来的3，经过第x次漂洗，存留量为原来的x，故解析式为yx.由题意，x，4x100,2x10，x4，即至少漂洗4次答案4三、解答题9某城市现有人口总数为100万人，如果年自然增长率为1.2%，试解答下面的问题：(1)写出该城市的人口总数y(万人)与年份x(年)的函数关系式；(2)计算10年以后该城市人口总数(精确到0.1万人)(参考数据：1.01291.113,1.012101.127)解(1)1年后该城市人口总数为：y1001001.2%100(11.2%)；2年后该城市人口总数为：y100(11.2%)100(11.2%)1.2%100(11.2%)2；3年后该城市人口总数为：y100(11.2%)3；x年后该城市人口总数为：y100(11.2%)x.(2)10年后该城市人口总数为：y100(11.2%)101001.01210112.7(万人)10已知函数f(x)ax24x3.(1)若a1时，求函数f(x)的单调增区间；(2)如果函数f(x)有最大值3，求实数a的值解(1)当a1时，f(x)x24x3，令g(x)x24x3(x2)27，由于g(x)在(2，)上递减，yx在R上是减函数，f(x)在(2，)上是增函数，即f(x)的单调增区间是(2，)(2)令h(x)ax24x3，f(x)h(x)，由于f(x)有最大值3，所以h(x)应有最小值1；因此必有解得a1，故当f(x)有最大值3时，a的值为1.综合运用11函数f(x)(a0，且a1)是R上的减函数，则a的取值范围是()A(0,1) B. C. D.解析由单调性定义，f(x)为减函数应满足：，即a1，故选B.答案B12函数y32x23x1，x1，)的值域为_解析令3xt，由x1，)，得t3，)yt22t1(t1)22(31)2214.故所求函数的值域为14，)答案14，)13要使yx1m的图象不经过第一象限，则实数m的取值范围是_解析解法一：函数yx图象向右平移1个单位得到函数yx1的图象(如图所示过点(0,2)，当m0时，再向下平移|m|个单位就可以得到函数yx1m的图象要使yx1m的图象不经过第一象限，需要有m2.解法二：由题意得