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    新教材北师大版学习笔记必修一第四章 §4 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较【学案+同步课件】
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    数学北师大版 (2019)4 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较图文课件ppt

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    这是一份数学北师大版 (2019)4 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较图文课件ppt,文件包含第四章§4指数函数幂函数对数函数增长的比较pptx、第四章§4指数函数幂函数对数函数增长的比较docx等2份课件配套教学资源,其中PPT共60页, 欢迎下载使用。

    1.了解指数增长、幂增长、对数增长的意义.
    2.能结合具体实际问题,建立恰当的函数模型.
    同学们,等你们大学毕业了,显然要面对一个现实的问题,那就是如何使你的收入最大化,如果你现在手里有一笔资金可以用于投资,现在有三种投资方案供你选择,这三种方案的回报是这样的:方案一:每天回报40元;方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.请问,你会选择哪种投资方案?为了解决这个问题,让我们一起开始今天的探究吧!
    1.指数函数、对数函数、幂函数图象的特征
    2.y=ax(a>1),y=lgbx(b>1),y=xc(c>0)不同增长情况比较随着自变量x的增大,y=ax的函数值增长远远大于y=xc的函数值增长;而y=xc的函数值增长又远远大于y=lgbx的函数值增长,即尽管它们在(0,+∞)上都是增函数,但增长速度不在一个档次上,在(0,+∞)上总存在一个x0,当x>x0时, .
    3.三种函数的增长趋势当a>1时,指数函数y=ax是增函数,并且当a 时,其函数值的增长就越快.当a>1时,对数函数y=lgax是增函数,并且当a 时,其函数值的增长就越快.当x>0,c>0时,幂函数y=xc是增函数,并且当x>1时,c 其函数值的增长就越快.当底数a>1时,由于指数函数值增长非常快,人们常称这种现象为“指数爆炸”.
    (1)当描述增长速度变化很快时,常常选用指数函数模型.(2)当要求不断增长,但又不会增长过快,也不会增长很大时,常常选用对数函数模型.(3)函数值的大小不等同于增长速度快慢,数值大不一定增长速度快,增长速度体现在函数值的变化趋势上.
      (1)当x越来越大时,下列函数中增长速度最快的应该是A.y=10 000x B.y=lg2xC.y=x1 000 D.y=
    (2)四个变量y1,y2,y3,y4随变量x变化的数据如下表:
    关于x呈指数函数变化的变量是_____.
    以爆炸式增长的变量是呈指数函数变化的.从表格中可以看出,四个变量y1,y2,y3,y4均是从2开始变化,变量y1,y2,y3,y4都是越来越大,但是增长速度不同,其中变量y2的增长速度最快,可知变量y2关于x呈指数函数变化.
    常见的函数模型及增长特点(1)指数函数模型:y=ax(a>1)的增长特点是随着自变量的增大,函数值增大的越来越快.(2)对数函数模型:y=lgax(a>1)的增长特点是随着自变量的增大,函数值增大的越来越慢,即增长速度平缓.(3)幂函数模型:y=xc(c>0)的增长速度介于指数增长与对数增长之间.
       已知a,b,c,d四个物体沿同一方向同时开始运动,假设其经过的路程和时间x的函数关系分别是f1(x)=x2,f2(x)= ,f3(x)=lg2x,f4(x)=2x,如果运动时间足够长,则运动在最前面的物体一定是A.a B.bC.c D.d
    根据四种函数的变化特点,指数函数是一个变化最快的函数,当运动时间足够长时,最前面的物体一定是按照指数函数运动的物体.
    指数函数、对数函数与幂函数模型的增长比较
      已知函数y=f(x)是函数y=lg2x的反函数.(1)求y=f(x)的解析式;
    ∵函数y=f(x)是函数y=lg2x的反函数,∴f(x)=2x.
    (2)若x∈(0,+∞),试分别写出使不等式:①lg2x<2x作出函数y=2x,y=x2,y=lg2x在同一直角坐标系中的图象,可得22=4,24=42=16,下面借助图象解决问题.∵lg2x<2x②lg2x∵lg2x4,解集为(0,2)∪(4,+∞).
    用图象法判断指数函数、对数函数和幂函数的增长差异判断指数函数、对数函数和幂函数增长快慢时,通常是观察函数图象上升的快慢,即随着自变量的增大,图象最“陡”的函数是指数函数;图象趋于平缓的函数是对数函数.
       函数f(x)=lg x,g(x)=0.3x-1的图象如图所示.
    (1)试根据函数的增长差异指出曲线C1,C2分别对应的函数;
    C1对应的函数为g(x)=0.3x-1,C2对应的函数为f(x)=lg x.
    (2)以两图象交点为分界点,对f(x),g(x)的大小进行比较.
    当0f(x);当x1g(x);当x>x2时,g(x)>f(x);当x=x1或x=x2时,f(x)=g(x).
      假设你有一笔资金用于投资,现有三种投资方案供你选择,这三种方案的回报如下:方案一:每天回报40元;方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.请问,你会选择哪种投资方案?
    设第x天所得回报是y元,则方案一可以用函数y=40进行描述;方案二可以用函数y=10x(x∈N+)进行描述;方案三可以用函数y=0.4×2x-1(x∈N+)进行描述.要对三个方案作出选择,就要对它们的增长情况进行分析.画出三个函数的图象,如图所示,
    由图可知方案一的函数是常函数,方案二、方案三的函数都是增函数,但方案三的函数与方案二的函数的增长情况不相同.
    可以看到,尽管方案一、方案二在第1天所得回报分别是方案三的100倍和25倍,但它们的增长量固定不变,而方案三是“指数增长”,其“增长量”是成倍增加的,从第7天开始,方案三比其他两个方案增长的快得多,这种增长速度是方案一、方案二所无法企及的.从每天所得回报看,在第1~3天,方案一最多;在第4天,方案一和方案二一样多,方案三最少;在第5~8天,方案二最多;第9天开始,方案三比其他两个方案所得回报多得多,到第30天,所得回报已超过2亿元.
    下面再看累计的回报数.列表如下:
    因此,投资1~6天,应选择方案一;投资7天,应选择方案一或方案二;投资8~10天,应选择方案二;投资11天(含11天)以上,应选择方案三.
    不同函数模型的选取标准(1)线性函数增长模型适合于描述增长速度不变的变化规律.(2)指数函数增长模型适合于描述增长速度急剧的变化规律.(3)对数函数增长模型适合于描述增长速度逐渐平缓的变化规律.
       某公司为了实现1 000万元的利润目标,准备制定一个激励销售人员的奖励方案:在销售利润达到10万元时,按销售利润进行奖励,且资金y(单位:万元)随销售利润x(单位:万元)的增加而增加,但资金总数不超过5万元,同时资金不超过利润的25%.现有三个奖励模型:y=0.25x,y=lg7x+1,y=1.002x,其中哪个模型能符合公司的要求?
    作出函数y=5,y=0.25x,y=lg7x+1,y=1.002x的图象(如图).
    观察图象发现,在区间[10,1 000]上,模型y=0.25x,y=1.002x的图象都有一部分在直线y=5的上方,只有模型y=lg7x+1的图象始终在y=5和y=0.25x的下方,这说明只有按模型y=lg7x+1进行奖励时才符合公司的要求.
    1.知识清单:三种函数模型的增长差异.2.方法归纳:数形结合思想和转化建模.3.常见误区:实际问题要注明函数的定义域并作答.
    1.题图反映的是下列哪类函数的增长趋势A.一次函数 B.幂函数C.对数函数 D.指数函数
    2.下列函数中随x增大而增大速度最快的是A.2 023ln x B.y=x2 023C.y= D.y=2 023·2x
    由于指数函数的增长是爆炸式增长,则当x越来越大时,函数y=2 023·2x的增长速度最快.
    3.下列选项是四种生意预期的收益y关于时间x的函数,从足够长远的角度看,更为有前途的生意是A.y=10×1.05x B.y=20+x1.5C.y=30+lg(x+1) D.y=50
    4.函数y=x2与函数y=ln x在区间(0,+∞)上增长较快的是________ .
    作出y=x2与y=ln x的图象(图略),通过比较图象可得.
    5.若a>1,n>0,则当x足够大时,ax,xn,lgax中最大的是_____.
    由指数函数、幂函数和对数函数增长快慢的差别易知,当x足够大时,ax>xn>lgax.
    1.三个变量y1,y2,y3随着变量x的变化情况如下表:
    则关于x分别呈对数型函数、指数型函数、直线型函数变化的变量依次为A.y1,y2,y3 B.y2,y1,y3C.y3,y2,y1 D.y1,y3,y2
    通过指数型函数、对数型函数、直线型函数的增长规律比较可知,对数型函数的增长速度越来越慢,变量y3随x的变化符合此规律;指数型函数的增长是爆炸式增长,y2随x的变化符合此规律;直线型函数的增长速度稳定不变,y1随x的变化符合此规律,故选C.
    2.对于任意x∈(m,+∞),不等式lg2x当x>0时,令2x=x2得,x=2或x=4,由于指数函数增长速度比二次函数要快,∴当x>4时,2x>x2恒成立,且当x>4时,x2>lg2x也成立,对数函数增长速度小于二次函数,∴m的最小值为4.
    3.某公司为了适应市场需求对产品结构做了重大调整,调整后初期利润增长迅速,之后增长越来越慢,若要建立恰当的函数模型来反映该公司调整后的利润y与时间x的关系,可选用A.一次函数 B.二次函数C.指数型函数 D.对数型函数
    根据基本初等函数的图象与性质可知,一次函数增长的速度不变,不满足题意;要满足调整后初期利润增长迅速,如果是二次函数,则必须开口向上,而此时在二次函数对称轴的右侧增长的速度是越来越快,没有慢下来的可能,不符合要求;要满足调整后初期利润增长迅速,如果是指数函数,则底数必是大于1的数,而此时指数函数增长的速度也是越来越快的,也不满足要求;对于对数函数,当底数大于1时,对数函数增长的速度先快后慢,符合要求,故选D.
    4.(多选)以下四种说法中,不正确的是A.幂函数增长的速度比一次函数增长的速度快B.对任意的x>0,xa>lgaxC.对任意的x>0,ax>lgaxD.一定存在x0,使x>x0,总有ax>xn>lgax
    对于A,幂函数的增长速度受幂指数影响,幂指数与一次项系数不确定,增长速度不能比较,而B,C都受a的影响.
    在区间(1,+∞)上,递减较慢,且越来越慢;同样,函数g(x)的图象在区间(0,+∞)上,递减较慢,且递减速度越来越慢;函数h(x)的图象在区间(0,1)上递减较快,但递减速度变慢;在区间(1,+∞)上,递减较慢,且越来越慢.
    6.当0f(x)7.已知函数f(x)=3x,g(x)=2x,当x∈R时,f(x)与g(x)的大小关系为___________.
    在同一平面直角坐标系中画出函数f(x)=3x,g(x)=2x的图象,如图所示,由于函数f(x)=3x的图象在函数g(x)=2x图象的上方,则f(x)>g(x).
    8.某商场2021年一月份到十二月份销售额呈现先下降后上升的趋势,现有三种函数模型:①f(x)=p·qx(q>0,q≠1);②f(x)=lgpx+q(p>0,p≠1);③f(x)=x2+px+q.能较准确反映商场月销售额f(x)与月份x关系的函数模型为____(填写相应函数的序号),若所选函数满足f(1)=10,f(3)=2,则f(x)=____________.
    ①②均单调,③先减后增,故能较准确反映商场月销售额f(x)与月份x关系的函数模型为③,由f(1)=10,f(3)=2,得
    所以f(x)=x2-8x+17.
    9.函数f(x)=2x(x>0)和g(x)=x2(x>0)的图象如图所示.设两函数的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),且x1C1对应的函数为g(x)=x2,C2对应的函数为f(x)=2x.
    (2)求点A,B的坐标;
    因为f(2)=4,g(2)=4,f(4)=16,g(4)=16,所以A(2,4),B(4,16).
    (3)结合函数图象,判断f(3),g(3),f(2 021),g(2 021)的大小.
    由图象和(2)可知,当0g(x),当24时,f(x)>g(x),所以f(2 021)>g(2 021),f(3)g(3),故f(2 021)>g(2 021)>g(3)>f(3).
    10.某企业常年生产一种出口产品,技术革新后,该产品的产量平稳增长.记2016年为第1年,且前4年中,第x年与年产量f(x)(万件)之间的关系如下表所示:
    若f(x)近似符合以下三种函数模型之一:f(x)=ax+b,f(x)=2x+a,f(x)=   +a.(1)找出你认为最适合的函数模型,并说明理由,然后求出相应的解析式(所求a或b的值保留1位小数);
    符合条件的是f(x)=ax+b,若模型为f(x)=2x+a,则由f(1)=21+a=4,得a=2,即f(x)=2x+2,此时f(2)=6,f(3)=10,f(4)=18,与已知相差太大,不符合.
    所以f(x)=1.5x+2.5,x∈N+.
    (2)试根据所建立的函数模型,预测2025年的年产量.
    2025年预计年产量为f(10)=1.5×10+2.5=17.5(万件).
    11.右面给出了红豆生长时间t(月)与枝数y(枝)的散点图,那么最能拟合诗句“红豆生南国,春来发几枝”所提到的红豆生长时间与枝数的关系的函数模型是A.指数函数:y=2t B.对数函数:y=lg2tC.幂函数:y=t3 D.二次函数:y=2t2
    由题干中的图象可知,该函数模型应为指数函数模型.
    作出图象(略),图象分三种:直线型,例如一次函数的图象;向上弯曲型,例如指数函数f(x)=2x的图象;向下弯曲型,例如对数函数f(x)=lg2x的图象,可知只有y=lg2x符合要求.
    13.(多选)当a>1时,下列结论正确的有A.指数函数y=ax,当a越大时,其函数值增长越快B.指数函数y=ax,当a越小时,其函数值增长越快C.对数函数y=lgax,当a越大时,其函数值增长越快D.对数函数y=lgax,当a越小时,其函数值增长越快
    结合指数函数及对数函数的图象可知AD正确.
    14.某个企业的一个车间有8名工人,以往每人年薪为10万元.从今年起,计划近五年内每人的年薪比上一年增加10%,另外每年新招3名工人,每名新工人的第一年年薪为8万元,第二年起与老工人的年薪相同.若以今年为第一年,那么第x年(1≤x≤5)企业付给工人的工资总额y(万元)表示成x的函数,其表达式为________________________ .
    y=(3x+5)×10×1.1x+24
    第一年企业付给工人的工资总额为(8×10×1.1+3×8)万元,第二年应付给工人的工资总额为[(8+3)×10×1.12+3×8]万元,依此类推:第x年(1≤x≤5)企业付给工人的工资总额应为y=[8+3(x-1)]×10×1.1x+24=(3x+5)×10×1.1x+24.
    15.生活经验告诉我们,当水注入容器(设单位时间内进水量相同)时,容器内水面的高度随着时间的变化而变化,在图中请选择与容器相匹配的图象,A对应______ ;B对应______ ;C对应______ ;D对应_____ .
    A容器下粗上细,水高度的变化先慢后快,故与(4)对应;B容器为球形,水高度变化为快—慢—快,应与(1)对应;C,D容器都是柱形的,水高度的变化速度都应是直线型,但C容器细,D容器粗,故水高度的变化为:C容器快,与(3)对应,D容器慢,与(2)对应.
    16.小明在调查某班小学生每月的人均零花钱时,得到了下列一组数据:
    (1)你认为谁选择的模型较好?并简单说明理由;
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