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目录:2.1.1指数与指数幂的运算…………................第几页2.1.2指数函数及其性质…………................第几页2.1.1指数与指数幂的运算一、知识点梳理知识点1:n次方根,n次根式: (1)a的n次方根定义:如果xn=a,那么x叫做a的n次方根,其中n>1,
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习题2.1名师教学视频(文字实录)
未知
摘要:暂无摘要
关键词:习题2.1名师教学视频(文字实录)
正文
目录:
2.1.1
指数与指数幂的运算…………................
第几页
2.1.2
指数函数及其性质…………................
第几页
2.1.1
指数与指数幂的运算
一、知识点梳理
知识点1:n次方根,n次根式: (1)a的n次方根定义:如果xn=a,那么x叫做a的n次方根,其中n>1,且n∈N*. (2)a的n次方根的表示:
n的奇偶性
n为奇数
n为偶数
a的n次方根的表示符号
na a的取值范围
a∈R
[0,+∞) n±a n(3)根式:式子a叫做根式,这里n叫做根指数,a叫做被开方数.
知识点2:根式的性质
nn
(1)0=0(n∈N*,且n>1);
(2)(a)n=a(n∈N*,且n>1);
aa≥0nn(3)an=a(n为大于1的奇数);
(4)an=|a|=(n为大于1的偶数). -aa<0
知识点3:分数指数幂
n(1)规定正数的正分数指数幂的意义是:a=am(a>0,m,n∈N*,且n>1);
(2)规定正数的负分数指数幂的意义是:amnmn=1amn(a>0,m,n∈N*,且n>1);
(3)0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.
知识点4:有理数指数幂的运算性质: (1)aras=ars(a>0,r,s∈Q);
+(2)(ar)s=ars(a>0,r,s∈Q);
(3)(ab)r=arbr(a>0,b>0,r∈Q).
知识点5:无理数指数幂
一般地,无理数指数幂aα(a>0,α是无理数)是一个确定的实数.有理数指数幂的运算性质同样适用于无理数指数幂. 1
二、典型例题
类型1:根式的意义
例1
求使等式a-3a2-9=(3-a)a+3成立的实数a的取值范围.
解
a-3a2-9=a-32a+3:=|a-3|a+3,要使|a-3|a+3=(3-a)a+3,
a-3≤0,需解得a∈[-3,3].
a+3≥0,
nnn反思与感悟
对于a,当n为偶数时,要注意两点:(1)只有a≥0才有意义;(2)只要a有意义,a必不为负.
变式训练1
若a2-2a+1=a-1,求a的取值范围.
解
∵a2-2a+1=|a-1|=a-1,∴a-1≥0,∴a≥1.
类型2:利用根式的性质化简或求值
43例2
化简:(1)3-π4;
(2)a-b2(a>b);(3)(a-1)2+1-a2+1-a3. 4解
(1)3-π4=|3-π|=π-3.
(2)a-b2=|a-b|=a-b. (3)由题意知a-1≥0,即a≥1.原式=a-1+|1-a|+1-a=a-1+a-1+1-a=a-1. nn=nan=a,a为任意实数均可;n为偶数时,a≥0,nn才有意义,反思与感悟
n为奇数时aann=a;而a为任意实数nan均有意义,且nan=|a|. 且a变式训练2
求下列各式的值:
7443(1)-27;
(2)3a-34(a≤1);
(3)a3+1-a4. 74解
(1)-27=-2.
(2)3a-34=|3a-3|=3|a-1|=3-3a. 1,a≤1,43(3)a3+1-a4=a+|1-a|=
2a-1,a>1.
类型3:有限制条件的根式的化简
例3
设-3 解 原式=x-12-x+32=|x-1|-|x+3|, ∵-3 -2x-2,-3 -4,1≤x<3. 2 n反思与感悟 n为偶数时,an先化为|a|,再根据a的正负去绝对值符号. 变式训练3 例3中,若将“-3 解 原式=x-12-x+32=|x-1|-|x+3|.∵x≤-3,∴x-1<0,x+3≤0, ∴原式=-(x-1)+(x+3)=4. 类型4:根式与分数指数幂之间的相互转化 例4 用分数指数幂形式表示下列各式(式中a>0,x>0,y>0): 3(1)a·a;(2)a·a2;(3)aa;(4) 23y2 xx33y6. yx3aa解(1)a2·a=a2·212212a; 115233a3a3a3; (2)a·a2=a3·23(3)aa=(aa)(a)a; (4)方法一 从里向外化为分数指数幂 y2 xx33y6=yx3y2 xx3y63=yx311122312234y2 xx3y2·=yx11152y22y(xy)2(xy2)2y4. xx方法二 从外向里化为分数指数幂. y x542x3y6y2=(yx3x3x3y62y2x33y622y2x3y6322y22x34y612)=[()]={[(3)]}=()·()·(3)=yyx3xyx3xyxxyx3111111111. 反思与感悟 1.根式直观,分数指数幂易运算. 2.运算化简时要注意公式的前提条件,保持式子运算前后恒等. 变式训练4 把下列根式化成分数指数幂: (1) 682;(2) 3aa(a>0);(3)b3·b2;(4)135xx22. 解 (1)82=6623·2=(2)=2;; 1232312234127126712(2)aaaa=a=(a)=a; b=b;(3)b·b=b· 3323231133 4 13=2231x(x)252=31xx45=31x95=1(x)9153=1x35=x. 35x(x)5类型5 用指数幂运算公式化简求值 例5 计算下列各式(式中字母都是正数): 2115111mm227170.5. 2(2a3b2)(-6a2b3)(-3a6b6); 310.027+()3-(2);111259m2m223312527170.5323解 10.027+()-(2)=(0.027)+27-1259232555=0.09+-=0.09; 9332原式=[2(-6)(-3)]a3mm2m12112211326b115236=4ab0=4a; 12(m1212m)m12122mm=m+m. 12反思与感悟 一般地,进行指数幂运算时,可按系数、同类字母归在一起,分别计算;化负指数为正指数,化小数为分数进行运算,便于进行乘除、乘方、开方运算,可以达到化繁为简的目的. 11700.2543变式训练5 (1)化简:()3(-)+82+(2×3)6; 86(2)化简:5xy123121115(x1y2)(x3y6)46x2+1; (3)已知x+x=5,求的值. x1212解 (1)原式=8231(-1)(-)31+21342+(2)(3)=2+2141361263144 +2233=112;(2)5xy11211112536(xy)(xy)4612-1221111(-)-(-1)---(-)663 =5(-4)(-)x3y226=24x0y=24y6;511x2+1(3)由x+x=5,两边同时平方得x+2+x=25,整理得:x+x=23,则有=23. x-1-1 类型6 运用指数幂运算公式解方程 例6 已知a>0,b>0,且ab=ba,b=9a,求a的值. 解 方法一 ∵a>0,b>0,又a=b,aba=b1bb1ab a=ba=9a,ab19a=9a8=32a=43. 4 8919 4方法二 因为ab=ba,b=9a,所以a9a=(9a)a,即(a9)a=(9a)a,所以a9=9a,a8=9,a=3. 反思与感悟 指数取值范围由整数扩展到有理数乃至实数,给运算带来了方便,我们可以借助指数运算法则轻松对指数变形,以达到我们代入、消元等目的. 34变式训练6 已知67x=27,603y=81,求-的值. xy解 由67=3,得67=3,603=81得603=3,3x33xy4y43yx=4334603∴-=2,故-=-2. =9=32,yxxy67三、单元检测 一、选择题(每题5分,共60分) 1.已知m10=2,则m等于( ) A.102 B.-10102 C.210 D.±2 答案 D 解析 ∵m10=2,∴m是2的10次方根. 又∵10是偶数,∴2的10次方根有两个,且互为相反数. 10∴m=±2.故选D. 42.化简16x8y4(x<0,y<0)得( ) A.2x2y B.2xy C.4x2y D.-2x2y 答案 D 解析 8414416x8y4= 48144414(16xy)[2(x)(y)]23.以下说法正确的是( ) (x)814(y)4142(x)2(y)2x2y A.正数的n次方根是正数 B.负数的n次方根是负数 nC.0的n次方根是0(其中n>1且n∈N*) D.a的n次方根是a 答案 C 解析 由于正数的偶次方根有互为相反数的两个方根,故A错;由于负数的偶次方根无意义,故Bn错;C显然正确;当a<0时,只有n为大于1的奇数时a才有意义,故D错. 4.化简e1+e2-4等于( ) -A.e-e1 B.e1-e C.e+e1 D.0 ---答案 A 解析 -e1+e2-4=e2+2e1e+e2-4=e2-2+e2=e1-e2 ------=|e1-e|=e-e1. 5 5.当2-x有意义时,化简x2-4x+4-x2-6x+9的结果是( ) A.2x-5 B.-2x-1 C.-1 D.5-2x 答案 C 解析 ∵2-x有意义,∴2-x≥0,即x≤2.x2-4x+4-x2-6x+9=x-22-x-32 =|x-2|-|x-3|=2-x-(3-x)=2-x-3+x=-1. 6.5-26的平方根是( ) A.3+2 B.3-2 C.2-3 D.3-2,2-3 答案 D 解析 ±5-26=±3-26+2=±3-22=±(3-2). 7.化简aa的结果是( ) A.a B.a C.a答案 B 3解析 原式=1213163122 D.a 13a)=a·123a)=a 32128.2、3、6这三个数的大小关系为( ) A.632 B.623 C.236 D.326 答案 B 解析 2=2=2=8,3=3=3=9,6=6.∵6<8<9,623.9.下列互化中正确的是( ) 6A.-x=(-x)(x>0) B.y2=y(y<0) 4y3x334C.()=(x,y≠0) D.x3=-x xy答案 C 解析 -x=-x,故选项A不正确;选项B中,y<0,故y2=y=-y,选项B也不正确;x3=x,故选项D不正确. 10.下列等式一定成立的是( ) 121121312361613121612131213161312166361326626166666161213 6261313A.aaa 1332B.aa0 6 1212 C.(a)a 答案 D 133212+33116329D.aaa 121316a=a解析 a·-34=aa.a·a=a0=10,a-1212=a326a9.aa=a=a. 121311-231611.(3-2x)中x的取值范围是( ) A.(-∞,+∞) 3C.(-∞,) 2答案 C 解析 (3-2x)=-3433B.(-∞,)∪(,+∞) 223D.(,+∞) 213要使该式有意义,需3-2x>0,即x<. =,3234(3-2x)4(3-2x)-112.如果x=1+2b,y=1+2b,那么用x表示y等于( ) x+1x+1x-1xA. B. C. D. xx-1x+1x-1答案 D 11x-解析 由x=1+2b,得2b=x-1,y=1+2b=1+b=1+=. 2x-1x-1二、填空题(每题5分,共20分) 13.3-22=________. 3+22答案 3-22 解析 方法一 3-22=3+222-122-12-12===3-22. 2+122+12+12-1方法二 3-22=3+223-222=3-22. 3+223-22414.若代数式2x-1+2-x有意义,则4x2-4x+1+2x-24=________. 答案 3 2x-1≥0,1解析 由2x-1+2-x有意义,得即≤x≤2. 22-x≥0, 44故4x2-4x+1+2x-24=2x-12+2x-24=|2x-1|+2|x-2|=2x-1+2(2-x)=3. 15.计算(4答案 1 167 7-3)7+3=________. 解析 原式=4(7-3)(7+3)1--=479=42=. 1616.(3+2)2015×(3-2)2016=________. 答案 3-2 解析(3+2)2015×(3-2)2016=[(3+2)(3-2)]2015×(3-2)=12015×(3-2)=3-2. 三、解答题(共70分) 43317.求-63+5-44+5-43的值. 解 343-63=-6,5-44=|5-4|=4-5,5-43=5-4, ∴原式=-6+4-5+5-4=-6. 118.设f(x)=x2-4,若0 a1解 f(a+)=a1a+2-4=a1a2+2-2=a11a-2=|a-|, aa111由于0 原式=x-y2+y-x=|x-y|+y-x. 当x≥y时,原式=x-y+y-x=0;当x<y时,原式=y-x+y-x=2(y-x). 0,x≥y,∴原式= 2y-x,x<y. 20.化简aa2312b3b2312a1b12()3 baab11223解 原式=abab1123(ba71116612)56aba12231213(a112b21132)a21+32b1123(ab) 233322bab(ab)ab=a,求f(2). 7616ab. -1621.已知定义在R上的奇函数f(x)和偶函数g(x)满足f(x)+g(x)=ax-ax+2(a>0,且a≠1),若g(2)解 因为f(x)+g(x)=ax-ax+2,又f(x)是奇函数,g(x)是偶函数, -所以-f(x)+g(x)=ax-ax+2,所以f(2)+g(2)=a2-a2+2, --15--f(2)+g(2)=a2-a2+2,两式联立解得a=2,进一步求得f(2)=. 422.已知a,b是方程x2-6x+4的两根,且a>b>0,求8 a-b的值. a+b 解 方法一 由根与系数的关系知,a+b=6,ab=4, 所以(a-b)2=(a+b)2-4ab=20,所以a-b=25, a-ba-b2a+b-2ab5===. 5a-ba-ba+ba+b=6,方法二 ∵a,b是方程x-6x+4=0的两根,∴ ab=4,2 ∵a>b>0,∴a>b. a-ba-b2a+b-2ab6-2421===,∴==a+ba+ba+b+2ab6+2410515=. 552.1.2 指数函数及其性质 一、知识点梳理 知识点1:指数函数定义 一般地,函数y=ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域是R. 知识点2:指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象和性质 a>1 0 图象 定义域 值域 过定点 性质 函数值的变化 单调性 知识点3:不同底指数函数图象的相对位置 一般地,在同一坐标系中有多个指数函数图象时,图象的相对位置与底数大小有如下关系: (1)在y轴右侧,图象从上到下相应的底数由大变小;在y轴左侧,图象从下到上相应的底数由大变小.即无论在y轴的左侧还是右侧,底数按逆时针方向变大.这一性质可通过令x=1时,y=a去理解,如图. 1x(2)指数函数y=ax与y=a(a>0且a≠1)的图象关于y轴对称. 9 R (0,+∞) 过点(0,1),即x=0时,y=1 当x>0时,y>1;当x<0时,0 当x>0时,0 知识点4:比较幂的大小的方法 (1)对于同底数不同指数的两个幂的大小,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,利用指数函数的图象的变化规律来判断; (3)对于底数不同指数也不同的两个幂的大小,则通过中间值来判断. 知识点5:指数方程、不等式 简单指数不等式的解法: (1)形如af(x)>ag(x)的不等式,可借助y=ax的单调性求解; (2)形如af(x)>b的不等式,可将b化为以a为底数的指数幂的形式,再借助y=ax的单调性求解; (3)形如ax>bx的不等式,可借助两函数y=ax,y=bx的图象求解. 知识点6:与指数函数复合的函数单调性: 一般地,有:形如y=af(x)(a>0,且a≠1)函数的性质 (1)函数y=af(x)与函数y=f(x)有相同的定义域. (2)当a>1时,函数y=af(x)与y=f(x)具有相同的单调性;当0 二、典型例题 类型1:求指数函数的解析式 例1 已知指数函数f(x)的图象过点(3,π),求函数f(x)的解析式. 解 设f(x)=ax,将点(3,π)代入,得到f(3)=π,即a3=π,解得:a=π,于是f(x)=π. 反思与感悟 根据指数函数的定义,a是一个常数,ax的系数为1,且a>0,a≠1.指数位置是x,其系数也为1,凡是不符合这个要求的都不是指数函数. 要求指数函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)的解析式,只需要求出a的值,要求a的值,只需一个已知条件即可. 变式训练1 已知指数函数y=(2b-3)ax经过点(1,2),求a,b的值. 解 由指数函数定义可知2b-3=1,即b=2.将点(1,2)代入y=ax,得a=2. 类型2:指数函数图象的应用 例2 直线y=2a与函数y=|2x-1|图象有两个公共点,求实数a的取值范围. 1-2x,x<0解 y=|2-1|=x,图象如下: 2-1,x≥0x13x3 10 1由图可知,要使直线y=2a与函数y=|2x-1|图象有两个公共点,需0<2a<1,即0 指数函数是一种基本函数,与其他函数一道可以衍生出很多函数,本例就体现了指数函数图象的“原料”作用. 变式训练2 函数y=a|x|(a>1)的图象是( ) 答案 B 解析 函数y=a|x|是偶函数,当x>0时,y=ax.由已知a>1,故选B. 类型3:求指数函数与其他函数复合所得函数的定义域、值域 例3 求下列函数的定义域、值域. 3xxx(1)y=x;(2)y=4-2+1. 1+31+3x-11解 (1)函数的定义域为R(∵对一切x∈R,3≠-1).∵y==1-, x1+31+3xx 又∵3x>0,1+3x>1,∴0<111<1,∴值域为(0,1). x<1,∴-1<-x<0,∴0<1-1+31+31+3x13(2)定义域为R,y=(2x)2-2x+1=(2x-)2+, 241333∵2x>0,∴2x=,即x=-1时,y取最小值,同时y可以取一切大于的实数,∴值域为[,+∞). 2444反思与感悟 指数函数y=ax与y=f(x)的复合方式主要是y=af(x)和y=f(ax).函数y=af(x)(a>0且a≠1)与函数f(x)的定义域相同,求与指数函数有关的函数的值域时,要达到指数函数本身的要求,并利用好指数函数的单调性. 变式训练3 求下列函数的定义域、值域: 1y=0.31x1;2y=35x1. 1解 (1)由x-1≠0得x≠1,所以函数定义域为{x|x≠1}.由≠0得y≠1, x-111 所以函数值域为{y|y>0且y≠1}. 11(2)由5x-1≥0得x≥,所以函数定义域为{x|x≥}. 55由5x-1≥0得y≥1,所以函数值域为{y|y≥1}. 类型4:比较大小 例4 比较下列各题中两个值的大小: (1)1.7-2.5,1.73; (2)1.70.3,1.50.3; (3)1.70.3,0.83.1. --2.5解 (1)∵1.7>1,∴y=1.7x在(-∞,+∞)上是增函数.∵-2.5>-3,∴1.7>1.73. -(2)方法一 ∵1.7>1.5,∴在(0,+∞)上,y=1.7x的图象位于y=1.5x的图象的上方.而0.3>0,∴1.70.3>1.50.3. 1.70.31.70.31.70.31.70.30.3方法二 ∵1.5>0,且0.3=1.5,又>1,0.3>0,∴>1,∴1.7>1.5. 1.51.51.50.3(3)∵1.70.3>1.70=1,0.83.1<0.80=1,∴1.70.3>0.83.1. 反思与感悟 当两个数不能利用同一函数的单调性作比较时,可考虑引入中间量,常用的中间量有0和±1. 变式训练4 比较下列各题中的两个值的大小. (1)0.8-0.1,1-π1.250.2;(2)π,1. -0.2解 (1)∵0<0.8<1,∴y=0.8x在R上是减函数.∵-0.2<-0.1,∴0.8>0.8-0.1,即0.8-0.1<1.250.2. 1x11-π>10=1,即1-π>1. (2)∵0<<1,∴函数y=在R上是减函数.又∵-π<0,∴πππππ 类型5:解指数方程 例5 解下列关于x的方程: 1x+22x+2x(1)81×32x=; (2)2+3×2-1=0. 91x+2-2(x+2)2x+4解 (1)∵81×32x=,∴3=3,∴2x+4=-2(x+2),∴x=-2. 9(2)∵22x2+3×2x-1=0,∴4×(2x)2+3×2x-1=0. 令t=2x(t>0),则方程可化为4t2+3t-1=0, +11解得t=或t=-1(舍去).∴2x=,解得x=-2. 44反思与感悟 1.af(x)=b型通常化为同底来解. 2.解指数方程时常用换元法,用换元法时要特别注意“元”的范围.转化为解二次方程,用二次方程求解时,要注意二次方程根的取舍. 变式训练5 已知函数f(x)=5|x|,g(x)=ax2-x(a∈R),若f[g(1)]=1,则a等于( ) A.1 B.2 C.3 D.-1 12 答案 A 解析∵g(x)=ax2-x,∴g(1)=a-1.∵f(x)=5|x|,∴f[g(1)]=f(a-1)=5|a1|=1,∴|a-1|=0,∴a=1. - 类型6:解指数不等式 例6 解关于x的不等式:a2x1≤ax5(a>0,且a≠1). +-解 (1)当01时,∵a2x1≤ax5,∴2x+1≤x-5,解得x≤-6. +-综上所述,当01时,不等式的解集为{x|x≤-6}. 反思与感悟 解指数不等式的基本方法是先化为同底指数式,再利用指数函数单调性化为常规的不等式来解,注意底数对不等号方向的影响. 变式训练6 已知(a2+a+2)x>(a2+a+2)1x,则x的取值范围是________. -1答案 (,+∞) 21711-解析 ∵a2+a+2=(a+)2+>1,∴(a2+a+2)x>(a2+a+2)1x⇔x>1-x⇔x>.∴x∈(,+∞). 2422 类型7:与指数函数复合的单调性问题 例7 设a是实数,f(x)=a-2(x∈R),试证明对于任意a,f(x)为增函数. 2+1x证明 设x1,x2∈R,且x1 x1x22121222(2x12x2)x2x1x1. x22121(21)(21)由于指数函数y=2x在R上是增函数,且x1 因为此结论与a取值无关,所以对于a取任意实数,f(x)为增函数. 反思与感悟 此类型题目单调性证明过程中,在对差式正负判断时,利用指数函数的值域及单调性. 变式训练7 已知函数f(x)=2ax2(a为常数). +xxxx20, xx(1)求函数f(x)的定义域; (2)若a>0,试证明函数f(x)在R上是增函数; (3)当a=1时,求函数y=f(x),x∈(-1,3]的值域. 解 (1)函数f(x)=2ax+2对任意实数都有意义,所以定义域为实数集R. (2)任取x1,x2∈R,且x1
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