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    新教材高中数学同步精品讲练必修第一册 第4章 4.2.1 指数函数的概念(含解析)
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    数学人教A版 (2019)4.2 指数函数优秀同步达标检测题

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    这是一份数学人教A版 (2019)4.2 指数函数优秀同步达标检测题,共10页。试卷主要包含了2.1 指数函数的概念,已知函数f=ax是指数函数,有一种树栽植5年后可成材等内容,欢迎下载使用。

    §4.2 指数函数
    4.2.1 指数函数的概念
    学习目标 1.理解指数函数的概念,了解对底数的限制条件的合理性.2.了解指数增长型和指数衰减型在实际问题中的应用.

    知识点一 指数函数的定义
    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.
    思考 为什么底数应满足a>0且a≠1?
    答案 ①当a≤0时,ax可能无意义;②当a>0时,x可以取任何实数;③当a=1时,ax=1 (x∈R),无研究价值.因此规定y=ax中a>0,且a≠1.
    知识点二 两类指数模型
    1.y=kax(k>0,a>0且a≠1),当a>1时为指数增长型函数模型.
    2.y=kax(k>0,a>0且a≠1),当0
    1.y=xx(x>0)是指数函数.( × )
    2.y=ax+2(a>0且a≠1)是指数函数.( × )
    3.y=x是指数衰减型函数模型.( √ )
    4.若f(x)=ax为指数函数,则a>1.( × )

    一、指数函数的概念
    例1 (1)给出下列函数:①y=2·3x;②y=3x+1;③y=3x;④y=x3;⑤y=(-2)x.其中,指数函数的个数是(  )
    A.0 B.1 C.2 D.4
    答案 B
    解析 ①中,3x的系数是2,故①不是指数函数;②中,y=3x+1的指数是x+1,不是自变量x,故②不是指数函数;③中,3x的系数是1,幂的指数是自变量x,且只有3x一项,故③是指数函数;④中,y=x3的底数为自变量,指数为常数,故④不是指数函数.⑤中,底数-2<0,不是指数函数.
    (2)若函数y=(2a-1)x(x是自变量)是指数函数,则a的取值范围是(  )
    A.(0,1)∪(1,+∞) B.[0,1)∪(1,+∞)
    C.∪(1,+∞) D.
    答案 C
    解析 依题意得2a-1>0,且2a-1≠1,
    解得a>,且a≠1.
    反思感悟 判断一个函数是否为指数函数的方法
    (1)底数的值是否符合要求.
    (2)ax前的系数是否为1.
    (3)指数是否符合要求.
    跟踪训练1 (1)下列是指数函数的是(  )
    A.y=-3x B.y=
    C.y=ax D.y=πx
    答案 D
    解析 根据指数函数的特征知,A,B,C不满足.
    (2)若函数y=(a2-3a+3)·ax是指数函数,则a的值为________.
    答案 2
    解析 由指数函数的定义知
    由①得a=1或2,结合②得a=2.
    二、求指数函数的解析式或函数值
    例2 (1)若函数f(x)=·ax是指数函数,则f 的值为(  )
    A.2 B.-2 C.-2 D.2
    答案 D
    解析 因为函数f(x)是指数函数,所以a-3=1,
    所以a=8,
    所以f(x)=8x,f ==2.
    (2)已知函数y=f(x),x∈R,且f(0)=3,=,=,…,=,n∈N*,求函数y=f(x)的一个解析式.
    解 当x增加1时函数值都以的衰减率衰减,
    ∴函数f(x)为指数衰减型,
    令f(x)=kx(k≠0),
    又f(0)=3,∴k=3,∴f(x)=3·x.
    反思感悟 (1)求指数函数的解析式时,一般采用待定系数法,即先设出函数的解析式,然后利用已知条件,求出解析式中的参数,从而得到函数的解析式,其中掌握指数函数的概念是解决这类问题的关键.
    (2)求指数函数的函数值的关键是掌握指数函数的解析式.
    跟踪训练2 指数函数y=f(x)的图象经过点,那么f(4)f(2)等于(  )
    A.8 B.16 C.32 D.64
    答案 D
    解析 由指数函数y=f(x)=ax(a>0,且a≠1)的图象经过点,可得a-2=,解得a=2,函数的解析式为y=2x,f(4)f(2)=24·22=64.
    三、指数增长型和指数衰减型函数的实际应用
    例3 某林区2020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递增率能达到5%.
    (1)若经过x年后,该林区的木材蓄积量为y万立方米,求y=f(x)的表达式,并求此函数的定义域;
    (2)求经过多少年后,林区的木材蓄积量能达到300万立方米.
    解 (1)现有木材蓄积量为200万立方米,经过1年后木材蓄积量为200+200×5%=200(1+5%).
    经过2年后木材蓄积量为:200(1+5%)+200(1+5%)×5%=200×(1+5%)2.
    ∴经过x年后木材蓄积量为200(1+5%)x.
    ∴y=f(x)=200(1+5%)x.函数的定义域为x∈N*.
    (2)作函数y=f(x)=200(1+5%)x(x≥0)图象见下图.
    x
    0
    1
    2
    3

    y
    200
    210
    220.5
    231.5



    作直线y=300与函数y=200(1+5%)x的图象交于A点,则A(x0,300),A点的横坐标x0的值就是函数值y=300时(木材蓄积量为300万立方米时)所经过的时间x年的值.
    ∵8 反思感悟 解决有关增长率问题的关键和措施
    (1)解决这类问题的关键是理解增长(衰减)率的意义:增长(衰减)率是所研究的对象在“单位时间”内比它在“前单位时间”内的增长(衰减)率,切记并不总是只和开始单位时间内的比较.
    (2)分析具体问题时,应严格计算并写出前3~4个单位时间的具体值,通过观察、归纳出规律后,再概括为数学问题,最后求解数学问题即可.
    (3)在实际问题中,有关人口增长、银行复利、细胞分裂等增长率问题常可以用指数函数模型表示,通常可以表示为y=N(1+p)x(其中N为基础数,p为增长率,x为时间)的形式.
    跟踪训练3 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.
    答案 19
    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x的函数关系为y=2x-1,当x=20时,长满水面,所以生长19天时,荷叶布满水面一半.

    1.下列各函数中,是指数函数的是(  )
    A.y=(-4)x B.y=-4x
    C.y=3x-1 D.y=x
    答案 D
    解析 A中函数的底数不满足大于零且不等于1,故不是指数函数;B中函数式中幂值的系数不是1,故不是指数函数;C中的指数是x-1,不是指数函数.
    2.若函数y=(m2-m-1)·mx是指数函数,则m等于(  )
    A.-1或2 B.-1
    C.2 D.
    答案 C
    解析 依题意,有
    解得m=2(舍m=-1).
    3.碳14的半衰期为5 730年,那么碳14的年衰变率为(  )
    A. B.5 730
    C. D.
    答案 C
    解析 设碳14的年衰变率为m,原有量为1,
    则m5 730=,解得m=,
    所以碳14的年衰变率为.
    4.若函数f(x)是指数函数,且f(2)=2,则f(x)=________.
    答案 ()x
    解析 由题意,设f(x)=ax(a>0且a≠1),
    则由f(2)=a2=2,得a=,所以f(x)=()x.
    5.若函数f(x)=(4-3a)x是指数函数,则实数的取值范围是________.
    答案 (-∞,1)∪
    解析 由题意可得解得a<且a≠1.

    1.知识清单:
    (1)指数函数的定义.
    (2)指数增长型和指数衰减型函数模型.
    2.方法归纳:待定系数法.
    3.常见误区:易忽视指数函数的底数a的限制条件:a>0且a≠1.


    1.函数f(x)=(2a-3)ax是指数函数,则f(1)等于(  )
    A.8 B. C.4 D.2
    答案 D
    解析 ∵函数f(x)=(2a-3)ax是指数函数,
    ∴2a-3=1,解得a=2.
    ∴f(x)=2x,∴f(1)=2.
    2.函数f(x)=ax(a>0且a≠1),对于任意实数x,y都有(  )
    A.f(xy)=f(x)f(y) B.f(xy)=f(x)+f(y)
    C.f(x+y)=f(x)f(y) D.f(x+y)=f(x)+f(y)
    答案 C
    解析 f(x+y)=ax+y=axay=f(x)f(y).
    3.函数y=(a2-4a+4)ax是指数函数,则a的值是(  )
    A.4 B.1或3
    C.3 D.1
    答案 C
    解析 由题意得解得a=3.
    4.若函数y=a2(2-a)x是指数函数,则(  )
    A.a=1或-1 B.a=1
    C.a=-1 D.a>0且a≠1
    答案 C
    解析 因为函数y=a2(2-a)x是指数函数,
    所以即a=-1.
    5.据报道,某淡水湖的湖水在50年内减少了10%,若每年以相同的衰减率呈指数衰减,按此规律,设2020年的湖水量为m,从2020年起,经过x年后湖水量y与x的函数关系为(  )
    A.y= B.y=
    C.y= D.y=(1-0.150x)m
    答案 C
    解析 设每年的衰减率为q%,
    则(1-q%)50=0.9,所以1-q%=,
    所以y=m·(1-q%)x=.
    6.下列函数中是指数函数的是________.(填序号)
    ①y=2·()x;②y=2x-1;③y=x;
    ④y= ;⑤y=.
    答案 ③
    解析 ①中指数式()x的系数不为1,故不是指数函数;②中y=2x-1,指数位置不是x,故不是指数函数;④中指数不是x,故不是指数函数;⑤中指数为常数且底数不是唯一确定的值,故不是指数函数.
    7.已知函数f(x)=ax,a为常数,且函数的图象过点(-1,2),则a=________,若g(x)=
    4-x-2,且g(m)=f(m),则m=________.
    答案 1 -1
    解析 因为函数的图象过点(-1,2),
    所以-a=2,所以a=1,
    所以f(x)=x,g(m)=f(m)可变形为4-m-2-m-2=0,
    解得2-m=2,所以m=-1.
    8.f(x)为指数函数,若f(x)过点(-2,4),则f(f(-1))=________.
    答案 
    解析 设f(x)=ax(a>0且a≠1),
    由f(-2)=4,得a-2=4,解得a=,
    所以f(x)=x,
    所以f(-1)=-1=2,
    所以f(f(-1))=f(2)=2=.
    9.已知函数f(x)=(a2+a-5)ax是指数函数.
    (1)求f(x)的表达式;
    (2)判断F(x)=f(x)-f(-x)的奇偶性,并加以证明.
    解 (1)由a2+a-5=1,可得a=2或a=-3(舍去),
    ∴f(x)=2x.
    (2)F(x)=2x-2-x,定义域为R,∴F(-x)=2-x-2x=-F(x),
    ∴F(x)是奇函数.
    10.有一种树栽植5年后可成材.在栽植后5年内,该种树的产量年增长率为20%,如果不砍伐,从第6年到第10年,该种树的产量年增长率为10%,现有两种砍伐方案:
    甲方案:栽植5年后不砍伐,等到10年后砍伐.
    乙方案:栽植5年后砍伐重栽,然后过5年再砍伐一次.
    请计算后回答:10年内哪一个方案可以得到较多的木材?
    解 设该种树的最初栽植量为a,甲方案在10年后的木材产量为
    y1=a(1+20%)5(1+10%)5=a(1.2×1.1)5≈4.01a.
    乙方案在10年后的木材产量为
    y2=2a(1+20%)5=2a·1.25≈4.98a.
    ∵a>0,∴4.98a>4.01a,即y2>y1,
    ∴乙方案能获得更多的木材.

    11.已知函数f(x)= 则f 等于(  )
    A.4 B. C.-4 D.-
    答案 B
    解析 ∵f =1- =1-3=-2,
    ∴f =f(-2)=2-2=.
    12.某股民购买一公司股票10万元,在连续十个交易日内,前5个交易日,平均每天上涨5%,后5个交易日内,平均每天下跌4.9%,则股民的股票盈亏情况(不计其他成本,精确到元)为(  )
    A.赚723元 B.赚145元
    C.亏145元 D.亏723元
    答案 D
    解析 由题意得10×(1+5%)5×(1-4.9%)5
    ≈10×0.992 77=9.927 7;
    100 000-99 277=723,
    故股民亏723元.
    13.若函数y=(m2-5m+5)x是指数函数,且为指数增长型函数模型,则实数m=________.
    答案 1
    解析 依题意知
    解得m=1(舍m=4).
    14.某厂2018年的产值为a万元,预计产值每年以7%的速度增加,则该厂到2022年的产值为________万元.
    答案 a(1+7%)4
    解析 2018年产值为a,增长率为7%.
    2019年产值为a+a×7%=a(1+7%)(万元).
    2020年产值为a(1+7%)+a(1+7%)×7%
    =a(1+7%)2(万元).
    ……
    2022年的产值为a(1+7%)4万元.

    15.某校甲、乙两食堂某年1月份的营业额相等,甲食堂的营业额逐月增加,并且每月的增加值相同;乙食堂的营业额也逐月增加,且每月增加的百分率相同.已知该年9月份两食堂的营业额又相等,则该年5月份(  )
    A.甲食堂的营业额较高
    B.乙食堂的营业额较高
    C.甲、乙两食堂的营业额相等
    D.不能确定甲、乙哪个食堂的营业额较高
    答案 A
    解析 设甲、乙两食堂1月份的营业额均为m,甲食堂的营业额每月增加a(a>0),乙食堂的营业额每月增加的百分率为x.由题意,可得m+8a=m(1+x)8,则5月份甲食堂的营业额y1=m+4a,乙食堂的营业额y2=m(1+x)4=,因为y-y=(m+4a)2-m(m+8a)=16a2>0,所以y1>y2,故该年5月份甲食堂的营业额较高.
    16.截止到2018年底,我国某市人口约为130万.若今后能将人口年平均递增率控制在3‰,经过x年后,此市人口数为y(万).
    (1)求y与x的函数关系y=f(x),并写出定义域;
    (2)若按此增长率,2029年年底的人口数是多少?
    (3)哪一年年底的人口数将达到135万?
    解 (1)2018年年底的人口数为130万;
    经过1年,2019年年底的人口数为130+130×3‰
    =130(1+3‰)(万);
    经过2年,2020年年底的人口数为130(1+3‰)+130(1+3‰)×3‰=130(1+3‰)2(万);
    经过3年,2021年年底的人口数为130(1+3‰)2+130(1+3‰)2×3‰=130(1+3‰)3(万).
    ……
    所以经过的年数与(1+3‰)的指数相同,所以经过x年后的人口数为130(1+3‰)x(万).
    即y=f(x)=130(1+3‰)x(x∈N*).
    (2)2029年年底的人口数为130(1+3‰)11≈134(万).
    (3)由(2)可知,2029年年底的人口数为130(1+3‰)11≈134<135.
    2030年年底的人口数为130(1+3‰)12≈134.8(万),
    2031年年底的人口数为130(1+3‰)13≈135.2(万).
    所以2031年年底的人口数将达到135万.
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          新教材高中数学同步精品讲练必修第一册 第4章 4.2.1 指数函数的概念(含解析)

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