考点04指对幂函数(核心考点讲与练)-2024年高考数学一轮复习核心考点讲与练(新高考专用)(解析版).docx
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1、考点04 指对幂函数(核心考点讲与练)1.幂函数(1)幂函数的定义一般地,形如yx的函数称为幂函数,其中x是自变量,为常数.(2)常见的5种幂函数的图象(3)幂函数的性质幂函数在(0,)上都有定义;当0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),且在(0,)上单调递增;当0,m,nN+,且n1);正数的负分数指数幂的意义是a(a0,m,nN+,且n1);0的正分数指数幂等于0;0的负分数指数幂没有意义.(2)有理指数幂的运算性质:arasars;(ar)sars;(ab)rarbr,其中a0,b0,r,sQ.3.指数函数及其性质(1)概念:函数yax(a0且a1)叫做指数函数,其中指数x是自
2、变量,函数的定义域是R,a是底数.(2)指数函数的图象与性质a10a0时,y1;当x0时,0y1当x1;当x0时,0y0,且a1).其中,数a叫做对数的底数,N叫做真数,读作“b等于以a为底N的对数”.5.对数的性质、换底公式与运算性质(1)对数的性质:alogaNN;logaabb(a0,且a1).(2)对数的运算法则如果a0且a1,M0,N0,那么loga(MN)logaMlogaN;logalogaMlogaN;logaMnnlogaM(nR);loga mMnlogaM(m,nR,且m0).(3)换底公式:logbN(a,b均大于零且不等于1).6.对数函数及其性质(1)概念:函数yl
3、ogax(a0,且a1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,).(2)对数函数的图象与性质a10a1时,y0;当0x1时,y1时,y0;当0x0在(0,)上是增函数在(0,)上是减函数7.指数、对数、幂函数模型性质比较函数性质yax(a1)ylogax(a1)yxn(n0)在(0,)上的增减性单调递增单调递增单调递增增长速度越来越快越来越慢相对平稳1.幂函数yx(R)图象的特征0时,图象过原点和(1,1)点,在第一象限的部分“上升”;0时,图象不过原点,经过(1,1)点在第一象限的部分“下降”,反之也成立.2.判断指数函数图象上底数大小的问题,可以先通过令x1得到底数的值再进行比
4、较.3.指数函数的单调性取决于底数a的大小,当底数a与1的大小关系不确定时应分0a1两种情况分类讨论.4.对数值取正、负值的规律当a1且b1或0a1且0b0;当a1且0b1或0a1时,logab0.5.利用单调性可解决比较大小、解不等式、求最值等问题,其基本方法是“同底法”,即把不同底的对数式化为同底的对数式,然后根据单调性来解决.6.比较幂、对数大小有两种常用方法:(1)数形结合;(2)找中间量结合函数单调性.7.多个对数函数图象比较底数大小的问题,可通过比较图象与直线y1交点的横坐标进行判定.指数函数一、单选题1(2022江苏金陵中学模拟预测)已知是正实数,函数的图象经过点,则的最小值为(
5、)AB9CD2【答案】B【分析】将代入,得到,的关系式,再应用基本不等式“1”的代换求最小值即可【详解】由函数的图象经过,则,即,当且仅当时取到等号故选:B2(2022江西上饶二模(理)函数的大致图像为()ABCD【答案】B【分析】根据函数为奇函数排除C,取特殊值排除AD得到答案【详解】当,函数为奇函数,排除C;,排除AD;故选:B.3(2022河北秦皇岛二模)设,则()ABCD【答案】B【分析】利用指数函数和对数函数的单调性求解.【详解】因为,所以.故选:B4(2022浙江嘉兴二模)已知集合,则()ABCD【答案】A【分析】先解出集合,再计算即可.【详解】,故.故选:A.二、多选题5(202
6、2广东汕头二模)设a,b,c都是正数,且,则下列结论正确的是()ABCD【答案】ACD【分析】设,根据指数与对数的关系,利用换底公式及指数幂的运算法则,逐一验证四个选项得答案【详解】解:设,则,所以,即,所以,所以,故D正确;由,所以,故A正确,B错误;因为,又,所以,即,故C正确;故选:ACD三、填空题6(2022江苏南通模拟预测)若,则的最小值为_【答案】【分析】把表示成的函数,再借助均值不等式求解作答.【详解】依题意,则,当且仅当,即时取“=”,此时,所以,当时,取最小值.故答案为:7(2022辽宁锦州一模)已知函数的值域为R,则实数a的取值范围是_.【答案】【分析】首先分别求分段函数两
7、段的值域,再根据值域为,列式求实数a的取值范围.【详解】当时,当时,因为函数的值域为,所以,解得:.故答案为:8(2022山西二模(理)已知函数给出下列结论:是偶函数;在上是增函数;若,则点与原点连线的斜率恒为正其中正确结论的序号为_【答案】【分析】对于:利用偶函数的定义进行证明;对于:取特殊值:,否定结论;对于:直接表示出点与原点连线的斜率为,并判断.【详解】函数的定义域为.对于:因为,所以是偶函数.故正确;对于:取特殊值:由,得到,不符合增函数,可得错误;对于:当时,点与原点连线的斜率为.因为,所以,所以,所以.故正确;所以正确结论的序号为故答案为:9(2022福建龙岩一模)已知函数,若方
8、程有解,则实数的取值范围是_【答案】【分析】换元后利用参变分离,最后用基本不等式进行求解.【详解】由题意得:有解令有解,即有解,显然无意义,当且仅当,即时取等,故答案为:.10(2022海南模拟预测)已知函数的定义域为,则_【答案】【分析】由已知可得不等式的解集为,可知为方程的根,即可求得实数的值.【详解】由题意可知,不等式的解集为,则,解得,当时,由,可得,解得,合乎题意.故答案为:.对数函数一、单选题1(2022辽宁锦州一模)若,则x,y,z的大小关系为()ABCD【答案】A【分析】首先指对互化得,再结合对数函数的性质判断的范围和大小,再结合对数函数的单调性比较x,y,z的大小关系.【详解
9、】,且,即,根据函数的单调性可知,即 .故选:A2(2022广东惠州一模)中国的5G技术领先世界,5G技术的数学原理之一便是著名的香农公式:,它表示:在受噪声干扰的信道中,最大信息传递速率C取决于信道带宽W信道内信号的平均功率S信道内部的高斯噪声功率N的大小,其中叫做信噪比.当信噪比比较大时,公式中真数中的1可以忽略不计,按照香农公式,若不改变带宽W,而将信噪比从1000提升至5000,则C大约增加了()(附:)A20%B23%C28%D50%【答案】B【分析】根据题意写出算式,再利用对数的换底公式及题中的数据可求解.【详解】将信噪比从1000提升至5000时,C大约增加了.故选:B.3(20
10、22北京顺义二模)函数的定义域为()ABCD【答案】A【分析】由对数函数的性质和二次根式的性质求解【详解】由题意,解得故选:A4(2022河南新乡二模(文)函数的部分图象大致为()ABCD【答案】B【分析】先利用定义域和奇偶性排除选项D,再利用特殊值排除选项A、C.【详解】因为的定义域为,且,所以为偶函数,其图象关于轴对称,故排除选项D;又,所以排除选项A;又,所以排除选项C.故选:B5(2021吉林东北师大附中模拟预测(理)已知函数在上为减函数,则实数的取值范围是()ABCD【答案】C【分析】分析可知内层函数在上为增函数,且有,可得出关于实数的不等式组,由此可解得实数的取值范围.【详解】令,
11、因为外层函数为减函数,所以内层函数在上为增函数,则,得,且有,解得.综上所述,.故选:C.6(2022山西二模(理)已知是的一个零点,是的一个零点,则()ABCD或【答案】A【分析】利用导数研究函数的单调性得仅有1个零点,且,结合函数的单调性与零点的存在性定理得,根据对数运算得,进而,再根据范围得大小.【详解】解:因为,所以在上是减函数,在上是增函数,在上是减函数,因为,所以仅有1个零点,因为,所以,因为是增函数,且,所以,因为,所以,所以.故选:A二、多选题7(2021河北石家庄模拟预测)已知函数是偶函数,则()AB在上是单调函数C的最小值为1D方程有两个不相等的实数根【答案】BD【分析】根
12、据偶函数定义求得,由复合函数的单调性得出的单调性,从而可判断各选项【详解】是偶函数,则, ,恒成立,所以,A错;,由勾形函数性质知在时是增函数,又在时有且为增函数,所以在上是增函数,B正确,为偶函数,因此在上递减,所以,C错;易知时,即的值域是,所以有两个不相等的实根D正确故选:BD8(2020全国模拟预测)已知函数,若,且,则()ABCD【答案】BCD【分析】首先根据函数的解析式得到关于直线对称,那么函数图像只取, 的部分图像,的图像将对数函数在轴下方的图像翻到上方即可,从而得到的范围,进而判断AB选项;令得到,从而得到;又时,再根据基本不等式求解范围即可.【详解】当时,.设函数,则有,故是
13、偶函数,且最小值为0.当时,所以在上单调递增,又是偶函数,所以在上单调递减.把的图象向左平移一个单位长度,得到函数的图象,故函数的图象关于直线对称,故可得到函数在上的图象.作出函数的大致图象,如图所示. 又,故函数的图象与轴的交点为.作平行于轴的直线,当时,直线与函数的图象有四个交点.数形结合可知,故A错误;由,得,又根据题意知,所以,即,即,所以,故B正确;令,则,得,因此,故正确;又时,且函数在上单调递增,所以,故D正确.故选:BCD【点睛】函数图象的识辨可从以下方面入手:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势(3
14、)从函数的奇偶性,判断图象的对称性(4)从函数的特征点,排除不合要求的图象利用上述方法排除、筛选选项三、双空题9(2022河北石家庄二模)已知函数,若存在实数.满足,且,则_,的取值范围是_.【答案】 1 【分析】作出函数的图象,结合图象可知之间的关系,利用此关系直接求出,再将转化为关于的二次函数求范围即可.【详解】作出函数的图象,如图,因为,所以由图可知,即,且,在上单调递增,即的取值范围是.故答案为:1;四、填空题10(2022海南模拟预测)若对任意的且,函数的图象恒过定点P,则点P的坐标为_.【答案】(2,1)【分析】根据对数函数的图象和性质,令,解得,进而得出点P坐标.【详解】令,解得
15、,则,所以点P的坐标为(2,1).故答案为:(2,1).11(2022江西赣州二模(理)若函数在上是减函数,则的取值范围是_.【答案】【分析】根据定义域可以推出,根据是减函数,且在上是减函数,可得,从而可得.【详解】由题意可得且,因为函数在上是减函数,所以,所以,即,是减函数,由于在上是减函数,所以,所以的取值范围是.故答案为:五、解答题12(2020全国一模(文)(1)已知,证明:;(2)已知,且,若恒成立,求实数k的最大值.【答案】(1)证明见解析;(2)3.【分析】(1)由基本不等式可得,同理可得,的范围,化简整理即可得证.(2)利用换底公式可得,同理可将化简,代入原式,可得,又同理可将
16、变形,代入,结合(1)结论,即可求得结果.【详解】(1)证明:由,得,即,同理,以上三式相加,得(当且仅当时取等号),故成立.(2)解:= =,根据(1),得=所以,故实数k的最大值为3.【点睛】本题考查不等式的证明,考查基本不等式的应用,对数的计算与化简,考查计算化简,分析求值的能力,属中档题.幂函数一、单选题1(2022北京一模)下列函数中,定义域与值域均为R的是()ABCD【答案】C【分析】利用指数函数,对数函数,幂函数和反比例函数的性质判断.【详解】A. 函数的定义域为,值域为R;B. 函数的定义域为R,值域为;C. 函数的定义域为R,值域为R;D. 函数的定义域为,值域为,故选:C2
17、(2021河北衡水中学模拟预测)已知幂函数是定义在区间上的奇函数,则()A8B4C2D1【答案】A【分析】由奇函数定义域的对称性得,然后可得函数解析式,计算函数值【详解】因为幂函数在上是奇函数,所以,所以,所以,故选:A3(2021江西模拟预测)已知幂函数的图象过点,则()A0B2C4D5【答案】C【分析】根据幂函数的形式及过定点即可求解.【详解】解:因为为幂函数所以又的图象过点即解得所以故选:C.4(2021四川乐山市教育科学研究所一模(理)已知幂函数和,其中,则有下列说法:和图象都过点;和图象都过点;在区间上,增长速度更快的是;在区间上,增长速度更快的是.则其中正确命题的序号是()ABCD
18、【答案】A【分析】由幂函数的性质进行分析判断即可【详解】幂函数的图象过定点,正确,在区间上,越大增长速度更快,正确,故选:A.5(2022全国贵阳一中二模(文)下列函数中是减函数的为()ABCD【答案】D【分析】依次判断4个函数的单调性即可.【详解】A选项为增函数,错误;B选项,为增函数,错误;C选项在为增函数,在为减函数,错误;D选项为减函数,正确.故选:D.6(2022陕西宝鸡三模(理)若,则下列结论正确的是()ABCD【答案】B【分析】对于A、B,构造函数,借助函数单调性比大小;对于C, 没有意义;对于D,取特值判断.【详解】对于A,构造函数,因为单调递增,又,所以,故A答案不对;对于B
19、 ,构造函数,因为单调递增,又,所以,故B答案正确;对于C,没有意义,故C答案不对;对于D,取时,故D答案不对;故选:B.二、多选题7(2022全国模拟预测)已知实数,且,则下列判断正确的是()ABCD【答案】AD【分析】利用均值不等式可判断A;取可判断B;借助幂函数的单调性,结合可判断C;作差法可判断D【详解】由于,由均值不等式,当且仅当时等号成立选项A,当且仅当时等号成立,故A正确;选项B,由于,当时,故B错误;选项C,由于,故,即由于在单调递增,故,故C错误;选项D,由于,故,故D正确故选:AD8(2021山东模拟预测)已知实数,满足,则下列不等式恒成立的是()AB若,则CD若,则【答案
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