高中数学人教A版 (2019)必修 第一册3.3 幂函数完美版ppt课件
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1、科目变化:外语语种增加,体育与健康必修。第一,必修课程,由国家根据学生全面发展需要设置,所有学生必须全部修习、全部考试。第二,选择性必修课程,由国家根据学生个性发展和升学考试需要设置。第三,选修课程,由学校根据实际情况统筹规划开设,学生自主选择修习。2、课程类别变化,必修课程、选择性必修课程将成为高考考查范围。在毕业总学分不变的情况下,对原必修课程学分进行重构,由必修课程学分、选择性必修课程学分组成,适当增加选修课程学分。3、学时和学分变化,高中生全年假期缩减到11周。4、授课方式变化,选课制度将全面推开。5、考试方式变化,高考统考科目由教育部命题,学业水平合格性、等级性考试由各省命题。
第三章 函数的概念与性质
1.掌握幂函数的概念、图象特征和性质.2.掌握幂函数的图象位置和形状变化,会根据幂函数的单调性 比较幂值的大小.
同学们,我们说要学好数学,要先了解它的发展史,比如我们今天要学习的幂函数,“幂”其原意是遮盖东西用的布,后来引申为面积.《九章算术》刘徽注:“凡广纵相乘谓之幂.”后来又推广引申为多次乘方的结果.到了清明时代,既称面积为幂,也称平方或立方为幂.清末之后,幂逐渐开始专指乘方概念.
二、幂函数的图象与性质
三、幂函数性质的综合运用
问题1 下面几个实例,观察它们得出的函数解析式,有什么共同特征?(1)如果张红以1元/kg的价格购买了某种蔬菜ω kg,那么她需要支付p=ω元,这里p是ω的函数;(2)如果正方形的边长为a,那么正方形的面积S=a2,这里S是a的函数;(3)如果立方体的棱长为b,那么立方体的体积V=b3,这里V是b的函数;(4)如果一个正方形场地的面积为S,那么这个正方形的边长c= ,这里c是S的函数;(5)如果某人t s内骑车行进了1 km,那么他骑车的平均速度v= km/s,即v=t-1,这里v是t的函数.
提示 这些函数的解析式都具有幂的形式,而且都是以幂的底数为自变量,幂的指数都是常数.
幂函数的概念一般地,函数 叫做幂函数,其中x是 ,α是 .注意点:①自变量前的系数是1;②幂的系数为1;③α是任意常数;④函数的定义域与α有关.
例1 (1)在函数y= ,y=2x2,y=x2+x,y=1中,幂函数的个数为A.0 B.1 C.2 D.3
y=2x2由于出现系数2,因此不是幂函数;y=x2+x是两项和的形式,不是幂函数;y=1=x0(x≠0),可以看出,常函数y=1的图象比幂函数y=x0的图象多了一个点(0,1),所以常函数y=1不是幂函数.
(2)已知y= +2n-3是幂函数,求m,n的值.
反思感悟 幂函数的判断及应用(1)判断一个函数是否为幂函数的依据是该函数是否为y=xα(α为常数)的形式,需满足:①指数为常数,②底数为自变量,③xα的系数为1.形如y=(3x)α,y=2xα,y=xα+5…形式的函数都不是幂函数.(2)若一个函数为幂函数,则该函数也必具有y=xα(α为常数)这一形式.
跟踪训练1 若函数f(x)是幂函数,且满足f(4)=16,则f(-4)=_____.
解析 设f(x)=xα,∵f(4)=16,∴4α=16,解得α=2,∴f(x)=x2,∴f(-4)=(-4)2=16.
问题2 根据之前所学,我们应该从哪些方面来研究幂函数?
提示 根据函数解析式先求出函数的定义域,然后画出函数图象,再利用图象和解析式研究函数的单调性、最值、值域、奇偶性、对称性等问题.
问题3 你能在同一坐标系下作出y=x,y=x2,y=x3,y= ,y=x-1这五个函数的图象吗?
问题4 观察函数图象以及函数解析式,完成下表.
在[0,+∞)上单调递增,在(-∞,0]上单调递减
在[0,+∞)上单调递增
在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递减
通过以上信息,我们可以得到:(1)函数y=x,y=x2,y=x3,y= 和y=x-1的图象都通过点 ;(2)函数y=x,y=x3,y=x-1是 ,函数y=x2是 ;(3)在区间(0,+∞)上,函数y=x,y=x2,y=x3,y= ,函数y=x-1 ;(4)在第一象限内,函数y=x-1的图象向上与y轴 ,向右与x轴___ .
注意点:一般幂函数的图象特征(1)所有的幂函数在(0,+∞)上都有定义,图象只出现在第一象限,并且图象都过点(1,1).(2)当α>0时,幂函数的图象通过原点,并且在区间[0,+∞)上单调递增.且图象只出现在第一象限.特别地,当α>1时,幂函数的图象下凸;当α=1时,幂函数的解析式为y=x;当0<α<1时,幂函数的图象上凸.(3)当α<0时,幂函数在区间(0,+∞)上单调递减,且函数在原点无意义.
(4)在(-∞,0)上,幂函数有无图象与α的取值有关,若函数为偶函数,函数图象一定出现在第二象限,若函数为奇函数,函数图象一定出现在第三象限.(5)幂指数互为倒数的幂函数在第一象限内的图象关于直线y=x对称.(6)在第一象限,作直线x=a(a>1),它同各幂函数图象相交,按交点从下到上的顺序,幂指数按从小到大的顺序排列.
解析 根据幂函数y=xn的性质,在第一象限内的图象,当n>0时,n越大,y=xn递增速度越快,
当n<0时,|n|越大,曲线越陡峭,
反思感悟 (1)解决与幂函数有关的综合性问题的方法首先要考虑幂函数的概念,对于幂函数y=xα(α是常数),由于α的取值不同,所以相应幂函数的单调性和奇偶性也不同.同时,注意分类讨论思想的应用.(2)幂函数图象的画法①确定幂函数在第一象限内的图象:先根据α的取值,确定幂函数y=xα在第一象限内的图象.②确定幂函数在其他象限内的图象:根据幂函数的定义域及奇偶性确定幂函数f(x)在其他象限内的图象.
同理可求得g(x)=x-2.在同一坐标系中作出函数f(x)=x2和g(x)=x-2的图象(如图所示),观察图象可得,当x>1或x<-1时,f(x)>g(x);
(2)f(x)=g(x);
解 当x=1或x=-1时,f(x)=g(x);
(3)f(x)
解 ∵幂函数y=x0.5在(0,+∞)上单调递增,
解 ∵幂函数y=x-1在(-∞,0)上单调递减,
解 ∵函数y1= 在(0,+∞)上单调递增,
③ 与 .
∴ =1,
(2)已知幂函数y=xp-3(p∈N*)的图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上单调递减,求满足 的a的取值范围.
解 ∵函数y=xp-3在(0,+∞)上单调递减,∴p-3<0,即p<3.又∵p∈N*,∴p=1或p=2.∵函数y=xp-3的图象关于y轴对称,∴p-3是偶数,∴取p=1,即y=x-2.
故 变为 .
∵函数y= 在R上是增函数,
∴由 ,得a+1<3-2a,
反思感悟 比较幂值大小和解决幂函数的综合问题的注意点(1)若两个幂值的指数相同或可化为两个指数相同的幂值时,则可构造函数,利用幂函数的单调性比较大小.(2)若底数、指数均不同,则考虑用中间值法比较大小,这里的中间值可以是“0”或“1”.(3)充分利用幂函数的图象、性质,如图象所过定点、单调性、奇偶性等.(4)注意运用常见的思想方法,如分类讨论、数形结合等数学思想.
跟踪训练3 (1)比较下列各组数的大小:
②-3.143与-π3.
解 ∵y=x3是R上的增函数,且3.14<π,∴3.143<π3,∴-3.143>-π3.
∴m2+m=2,∴m=1或m=-2(舍去),∴f(x)= .
1.知识清单:(1)幂函数的定义.(2)几个常见幂函数的图象.(3)幂函数的性质.2.方法归纳:待定系数法、数形结合法、分类讨论法.3.常见误区:易忽略题目中给出的条件以及幂函数的图象和性质.
1.下列函数中不是幂函数的是A.y= B.y=x3C.y=3x D.y=x-1
解析 只有y=3x不符合幂函数y=xα的形式.
3.函数y= 的图象是
解析 函数y= 是非奇非偶函数,故排除A,B选项.
-2.3与0.24-2.3的大小关系是________________.
0.23-2.3>0.24-2.3
解析 因为函数y=x-2.3在(0,+∞)上单调递减,且0.23<0.24,所以0.23-2.3>0.24-2.3.
1.下列函数:①y=x3;②y= x;③y=4x2;④y=x5+1;⑤y=(x-1)2;⑥y=x;⑦y=ax(a>1).其中幂函数的个数为A.1 B.2 C.3 D.4
解析 ②⑦为自变量在指数位置,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.
2.若幂函数的图象过点(3, ),则该幂函数的解析式是A.y=x-1 B.y=C.y=x2 D.y=x3
3.若四个幂函数y=xa,y=xb,y=xc,y=xd在同一坐标系中的图象如图,则a,b,c,d的大小关系是
A.d>c>b>a B.a>b>c>dC.d>c>a>b D.a>b>d>c
解析 在第一象限内,x=1的右侧部分的图象,图象由下至上,幂指数由小到大,所以a>b>c>d.
4.已知幂函数f(x)=x4-m(m∈N*)为奇函数,且在区间(0,+∞)上单调递增,则m等于A.1 B.2 C.1或3 D.3
解析 因为f(x)=x4-m在(0,+∞)上单调递增,所以4-m>0.所以m<4.又因为m∈N*,所以m=1,2,3.又因为f(x)=x4-m是奇函数,所以4-m是奇数,所以m=1或3.
5.函数y= -1的图象关于x轴对称的图象大致是
解析 y= 的图象位于第一象限且为增函数,所以函数图象是上升的,
函数y= -1的图象可看作是由y= 的图象向下平移一个单位长度得到(如选项A中的图所示),
则y= -1的图象关于x轴对称的图象即为选项B.
6.(多选)已知幂函数f(x)的图象经过点 ,则幂函数f(x)具有的性质是A.在其定义域上为增函数B.在(0,+∞)上单调递减C.奇函数D.定义域为R
解析 设幂函数f(x)=xα(α为常数),
所以由f(x)的性质知,定义域为{x∈R|x≠0},f(x)是奇函数,在(-∞,0),(0,+∞)上均单调递减.
7.已知2.4α>2.5α,则α的取值范围是__________.
解析 因为0<2.4<2.5,而2.4α>2.5α,所以y=xα在(0,+∞)上单调递减.故α<0.
8.给出以下结论:①当α=0时,函数y=xα的图象是一条直线;②幂函数的图象都经过(0,0),(1,1)两点;③若幂函数y=xα的图象关于原点对称,则y=xα在定义域内y随x的增大而增大;④幂函数的图象不可能在第四象限,但可能在第二象限.则正确结论的序号为_____.
解析 当α=0时,函数y=xα的定义域为{x|x≠0,x∈R},故①不正确;当α<0时,函数y=xα的图象不过(0,0)点,故②不正确;幂函数y=x-1的图象关于原点对称,但其在定义域内不是增函数,故③不正确.④正确.
9.比较下列各组数的大小:
解 函数y= 在(0,+∞)上单调递减,
(1) 和 ;
又3<3.2,所以 .
解 函数y= 在(0,+∞)上单调递增,
(2) 和 ;
10.已知幂函数f(x)=(m2-5m+7)xm-1为偶函数.(1)求f(x)的解析式;
解 由m2-5m+7=1可得m=2或m=3,又f(x)为偶函数,则m=3,所以f(x)=x2.
(2)若g(x)=f(x)-ax-3在[1,3]上不是单调函数,求实数a的取值范围.
所以实数a的取值范围为(2,6).
11.在同一坐标系内,函数y=xa(a≠0)和y=ax- 的图象可能是
解析 选项A中,幂函数的指数a<0,则直线y=ax- 应为减函数,A错误;
选项B中,幂函数的指数a>1,则直线y=ax- 应为增函数,B错误;
选项D中,幂函数的指数a<0,则- >0,直线y=ax- 与y轴交点的纵坐标应为正,D错误.
解析 因为函数f(x)= 在(0,+∞)上单调递增,
13.函数f(x)= +b-3是幂函数,则下列结论正确的是A.f(a)>f(b) B.f(a)
∴f(x)= ,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递增,且a>b>0,∴f(a)>f(b).
14.有四个幂函数:①f(x)=x-1;②f(x)=x-2;③f(x)=x3;④f(x)= .某同学研究了其中的一个函数,并给出这个函数的三个性质:(1)偶函数;(2)值域是{y|y≠0};(3)在(-∞,0)上单调递增.如果给出的三个性质中,有两个正确,一个错误,则他研究的函数是_____(填序号).
解析 对于函数①,f(x)=x-1,这是一个奇函数,值域是{y|y≠0},在(-∞,0)上单调递减,所以三个性质中有两个不正确;对于函数②,f(x)=x-2,这是一个偶函数,其值域是{y|y>0},在(-∞,0)上单调递增,所以三个性质中有两个正确,符合条件;同理可判断③④中函数不符合条件.
15.为了保证信息的安全传输,有一种密钥密码系统,其加密、解密原理为:发送方由明文到密文(加密),接收方由密文到明文(解密).现在加密密钥为y=xα(α为常数),如“4”通过加密后得到密文“2”.若接收方接到密文“3”,则解密后得到的明文是_____.
则y= ,由 =3,得x=9,即明文是9.
16.已知幂函数y=x3m-9(m∈N*)的图象关于y轴对称且在(0,+∞)上单调递减,求满足 的a的取值范围.
解 因为函数在(0,+∞)上单调递减,所以3m-9<0,解得m<3.又因为m∈N*,所以m=1,2.因为函数的图象关于y轴对称,所以3m-9为偶数,故m=1.
则原不等式可化为 .
因为y= 在(-∞,0),(0,+∞)上均单调递减,
所以a+1>3-2a>0或3-2a
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