4.2 指数函数
模块一:基础知识.........................................................................3
考点一:指数函数的定义................................................................................3
考点二:两类指数模型....................................................................................3
考点三:指数函数的图象和性质.................................................................... 3
考点四:比较幂的大小....................................................................................3
考点五:解指数方程、不等式........................................................................ 3
考点六:指数型函数的单调性........................................................................ 3
模块二:题型分类.........................................................................4
题型一:指数函数的判定与求值.................................................................... 4
题型二:根据指数函数求参数........................................................................ 4
题型三:求指数函数解析式............................................................................5
题型四:判断指数函数图形形状.................................................................... 5
题型五:根据指数函数图像求参数范围.........................................................6
题型六:指数函数图像过定点问题.................................................................6
题型七:指数函数定义域................................................................................7
题型八:指数型复合函数定义域.................................................................... 7
题型九:指数函数值域....................................................................................7
题型十:判断指数函数单调性........................................................................ 9
题型十一:由指数型的单调性求参数...........................................................10
题型十二:判断指数型复合函数的单调性................................................... 11
题型十三:比较指数幂的大小...................................................................... 11
题型十四:由指数函数的单调性解不等式................................................... 11
题型十五:求已知指数型函数的最值...........................................................12
题型十六:根据指数函数的最值求参数....................................................... 12
题型十七:含参指数函数的最值...................................................................13
题型十八:指数函数最值与不等式的综合问题............................................14
题型十九:指数函数综合应用...................................................................... 14
模块三:综合巩固....................................................................... 16
指数函数
模块一:基础知识
考点一:指数函数的定义
一般地,函数y=a
x(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.
考点二:两类指数模型
1.y=ka
x(k>0),当a>1 时为指数增长型函数模型.
2.y=ka
x(k>0),当0<a<1 时为指数衰减型函数模型.
考点三:指数函数的图象和性质
指数函数y=a
x(a>0,且a≠1)的图象和性质如下表:
a>1
0<a<1
图象
定义域
R
值域
(0,+∞)
性质
过定点
过定点(0,1),即x=0 时,y=1
函数值的变化
当x>0 时,y>1;
当x<0 时,0<y<1
当x>0 时,0<y<1;
当x<0 时,y>1
单调性
在R 上是增函数
在R 上是减函数
考点四:比较幂的大小
(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,利用幂函数的单调性来判断;
(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.
考点五:解指数方程、不等式
(1)形如a
f(x)>a
g(x)的不等式,可借助y=a
x的单调性求解;
(2)形如a
f(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=a
x的单调性求解;
(3)形如a
x>b
x的不等式,可借助两函数y=a
x,y=b
x的图象求解.
考点六:指数型函数的单调性
一般地,有形如y=a
f(x)(a>0,且a≠1)函数的性质
(1)函数y=a
f(x)与函数y=f(x)有相同的定义域.
(2)当a>1 时,函数y=a
f(x)与y=f(x)具有相同的单调性;当0<a<1 时,函数y=a
f(x)与函数y=f(x)的单
调性相反.
模块二:题型分类
题型一:指数函数的判定与求值
1.若指数函数
( )
f x 的图象经过点(2,9) ,则
( 1)
f
A.1
3
B.
1
3
C.2
D.2
2.已知函数
f
x 是R 上的偶函数,且
f
x 的图象关于点
1,0 对称,当
0,1
x
时,
2
2x
f
x
,则
0
1
2
2024
f
f
f
f
的值为(
)
A.-2
B.-1
C.0
D.1
3.给出下列函数:①
3x
y
;②
1
3x
y
;③
3x
y
;④
3
y
x
;⑤
2
x
y
.其中,指数函数的个数
是(
)
A.0
B.1
C.2
D.4
4.已知函数f(x)=
2 ,
0,
2 ,
0
x
x
a
x
x
(a∈R),若
( ( 1))
1
f
f
,则a=(
)
A.1
4
B.
1
2
C.1
D.2
题型二:根据指数函数求参数
1.若4 a +
0
(
2)
a
有意义,则a 的取值范围是(
)
A.
0
a
B.
2
a
C.
2
a
D.
0
a
且
2
a
2.函数f(x)=(2a–3)ax 是指数函数,则f(1)=
A.8
B.3
2
C.4
D.2
3.若函数
2
2
2
x
y
m
m
m
是指数函数,则m 等于(
)
A.1
或3
B.1
C.3
D.1
3
4.若指数函数
x
y
b a
在
,2
b
上的最大值和最小值的和是6,则
a
(
)
A.2 或3
B.-3
C.2
D.3
题型三:求指数函数解析式
1.指数函数
0
x
f x
a
a
且
0
a
图像经过点
3,27 ,则
2
f
(
)
A.3
B.6
C.9
D.12
2.下列函数中,满足
1
1
2
f
x
f
x
的是(
)
A.
4x
f x
B.
4 x
f x
C.
2x
f x
D.
2 x
f x
3.放射性核素锶89 的质量M 会按某个衰减率衰减,设初始质量为
0
M ,质量M 与时间t(单位:天)的
函数关系为
0
1
2
t
h
M
M
(其中h 为常数),若锶89 的半衰期(质量衰减一半所用的时间)约为50 天,
那么质量为
0
M 的锶89 经过30 天衰减后质量大约变为(
)(参考数据
0.6
2
1.516
)
A.0.72
0
M
B.0.70
0
M
C.0.68
0
M
D.0.66
0
M
4.若指数函数
f
x 的图象过点
3,8 ,则
f
x 的解析式为(
)
A.
3
f x
x
B.
1
3
f x
x
C.
1
2
x
f
x
D.
2x
f x
题型四:判断指数函数图形形状
1.已知函数
1
2
x
y
a
b
的图象过原点,且无限接近直线
2
y
但不与该直线相交,则(
)
A.
2
a ,
2
b
B.
2
a
,
2
b
C.
1
a ,
2
b
D.
2
a
,
1
b
2.函数
1
x
y
a
a
(
0
a
,且
1
a )的图象可能是(
)
A.
B.
C.
D.
题型五:根据指数函数图像求参数范围
1.设函数
3x
f
x
b
,函数
f
x 的图像经过第一、三、四象限,则
1
g b
f b
f b
的取值范围为(
)
A.
2
0, 9
B.
2
, 9
C.
2
, 3
D.
2
0, 3
2.已知实数a,b 满足等式3
6
a
b
,则下列关系式中不可能成立的是(
)
A.a
b
B.0
b
a
C.
0
a
b
D.0
a
b
3.已知
1
x
y
a
,
2
x
y
b
是指数函数,
3
c
y
x
,
4
d
y
x
是幂函数,它们的图象如图所示,则a ,b ,c ,d
的大小关系为(
)
A.a
b
c
d
B.c
b
a
d
C.c
a
b
d
D.b
a
c
d
题型六:指数函数图像过定点问题
1.函数
1
1
x
y
a
恒过定点(
)
A.
2,1
B.
1,2
C.
0,1
D.
1,1
2.函数
2
1
x
y
a
0
a
且
1
a
的图象过定点(
)
A.( 1,1)
B.(2,1)
C.( 2,2)
D.(2, 2)
题型七:指数函数定义域
1.函数
3
27
x
y
的定义域为(
)
A.
, 3
B.
, 3
C.
3,
D.
3,
2.若集合
2
A
x
x
,
3
3
x
B
x
,则A
B
(
).
A.
,4
B.
1
, 2
C.
1
0, 2
D.1 ,4
2
3.已知集合
1
2
1
x
A
x
,
2
{ |
2
0}
B
x x
x
,则A
B
(
)
A.
1,2
B.
1,2
C.
0,3
D.
1,2
题型八:指数型复合函数定义域
1.若
2
3
3
1
x
f x
a
为奇函数,则
a
(
)
A.1
B.0
C.
1
2
D.1
3
2.已知集合
2
1
A
y y
x
,
4
2x
B
x y
,则A
B
(
)
A.
0,2
B.
0,2
C.
0,2
D.
0,2
3.若函数
2
2
( )
2
1
x
ax a
f x
的定义域为R,则a 的取值范围是
A.
B.
C.
D.
题型九:指数函数值域
1.(多选)已知集合
0
2
M
x
x
,
0
4
N
y
y
,则下列表达式能建立从集合M 到集合N 的函数
关系的有(
)
A.
2
1
y
x
B.
2x
y
C.
ln
y
x
D.
3
1
2
y
x
2.(多选)已知函数
2 2
2
( )
x
x
f x
,则下列命题中,正确的有(
)
A.函数
( )
f x 的值域为(0,
)
;
B.函数
( )
f x 的单调增区间为[1,
)
;
C.方程
( )
4
f x
有两个不同的实数解;
D.函数
( )
f x 的图象关于直线
1
x 对称.
3.(多选)若
( )
3
1
x
f x
,则下列选项中不正确的是(
)
A.
( )
f x 在[ 1,1]
上单调递减
B.
3
1
x
y
与
1
1
3
x
y
的图象关于y 轴对称
C.
( )
f x 的图象过点(0,1)
D.
( )
f x 的值域为[1,
)
4.(多选)下列说法中正确的是(
)
A.若函数
f
x 的定义域为
0,2 ,则函数
2
f
x 的定义域为
0,4
B.若
1
2
1
f
x
x
,则
2
2
4
3
f x
x
x
,
1,
x
C.函数
4
2
1
x
x
y
的值域为
1,
D.
1
1
f
x
x
在
,1
1,
上单调递减
5.(多选)高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的称号,他和阿基米德、牛顿并
列为世界三大数学家,用其名字命名的“高斯函数”为:设xR ,用
x 表示不超过x 的最大整数,则
y
x
称为高斯函数,例如:
3.5
4
,
2.1
2
,已知函数
2e
1
1 e
2
x
x
f x
,
g x
f
x
,则下列叙述正
确的是(
)
A.
g x 是偶函数
B.
f
x 在R 上是增函数
C.
f
x 的值域是
1 ,
2
D.
g x 的值域是
1,0,1
6.(多选)下列各结论中正确的是(
)
A.“
0
ab
”是“
0
a
b
”的充要条件;
B.函数
2
2
1
2
2
y
x
x
的最小值为2;
C.命题“
1
x
,
2
0
x
x
”的否定是“
0
1
x
,
2
0
0
0
x
x
”;
D.函数
| |
1
2
x
y
的值域为(0,1].
7.(多选)已知函数
2
1
( )
2
2
2
x
x
f x
,定义域为M ,值域为
1,2 ,则下列说法中一定正确
....的是(
)
A.
0,2
M
B.
,1
M
C.0
M
D.1
M
题型十:判断指数函数单调性
1.下列函数中,在
0,
上单调递增的是(
)
A.
2
1
y
x
B.
1
y
x
C.
3
y
x
D.
2 x
y
2.下列函数在
0,
上为增函数的是(
)
A.
1
2
f
x
x
B.
2 x
f x
C.
2
1
f
x
x
D.
f
x
x
3.(多选)下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是增函数的是(
)
A.
2
y
x
B.
3
y
x
C.
|
|
y
x
D.
2
2
x
x
y
4.(多选)已知
( )
f x 定义域为R ,其函数图象关于直线
3
x 对称,且
(
3)
(
3)
f x
f x
,若当
[0,3]
x
时,
( )
2
2
1
x
f x
x
=
+
- ,则下列结论正确的是(
)
A.
( )
f x 为偶函数
B.
( )
f x 的图象关于
3
x
对称
C.
( )
f x 在[ 6, 3]
上单调递减
D.
(2023)
3
f
5.(多选)已知函数
( )
f x 和( )
g x 分别为奇函数和偶函数,且
( )
( )
2 x
f x
g x
,则(
)
A.
( )
( )
2 x
f x
g x
B.
( )
f x 在定义域(
,
)
上单调递增
C.
( )
f x 的导函数
( )
1
f
x
D.( )
1
g x
6.(多选)已知偶函数
( )
f x 的定义域为R,
(
4)
f x
也是偶函数,当
[0,4]
x
时,
2
( )
2
1
x
x
a
f x
.若
( 1)
(5)
1
f
f
,则(
)
A.
(5)
( 1)
f
f
B.
( 3)
( 6)
f
f
C.
(5)
( 3)
f
f
D.
( 1)
( 6)
f
f
题型十一:由指数型的单调性求参数
1.已知函数
2
3
x
x a
f x
在区间
,1
上单调递减,则a 的最小值为(
)
A.1
B.2
C.3
D.4
2.已知函数
2
,
1
2
,
1
x
a
a x
x
f x
a
x
,是R 上的增函数,则实数a 的取值范围是(
)
A.
1,2
B.
2
0, 3
C.
1,2
D.4 ,2
3
3.(多选)已知函数
1
2
1
1,
0
2
,
0
x
x
f x
x
x
,则下列结论中错误的是(
)
A.
f
x 的值域为
0,
B.
f
x 是单调函数
C.
f
x 是偶函数
D.
f
x 的图像与直线
2
y
有两个交点
题型十二:判断指数型复合函数的单调性
1.已知
g x 为偶函数,
h x 为奇函数,且满足
2x
g x
h x
.若对任意的
1
1, 2
x
都有不等式
0
m g x
h x
成立,则实数m 的最大值为(
).
A.1
3
B.1
C.1
D.
3
5
-
2.若
e
e
x
x
f
x
a
为奇函数,则
1
e
e
f x
的解集为(
)
A.
,2
B.
,1
C.
2,
D.
1,
3.(多选)已知函数
2
1
2
1
x
x
f x
,则(
)
A.函数
f
x 的图象关于原点对称
B.函数
f
x 的图象关于y 轴对称
C.函数
f
x 的值域为
1,1
D.函数
f
x 是减函数
题型十三:比较指数幂的大小
1.设
0.1
0.8
0.5
2 ,
(0.5)
,
(0.5)
a
b
c
,则a,b,c 的大小顺序为(
)
A.a
c
b
B.a
b
c
C.c
a
b
D.b
c
a
2.设
1.5
0.9
0.48
1
4
,
8
,
2
a
b
c
,则(
)
A.c
a
b
B.b
a
c
C.a
b
c
D.a
c
b
题型十四:由指数函数的单调性解不等式
1.若不等式
2
1
1
3
3
ax
ax
恒成立,则实数a 的取值范围是(
)
A.
4,0
B.
4,0
C.
0,4
D.
0,4
2.集合
2
2x
A
x y
,
2
3
0
B
x x
x
,则A
B
(
)
A.
0,1
B.
1,3
C.
0,3
D.
,3
3.(多选)已知3
1
a b
,则下列不等式成立的有(
)
A.a
b
B.
2
2
ac
bc
C.
2
2
a
b
≥
D.a a
b b
题型十五:求已知指数型函数的最值
1.已知
f
x ,
g x 分别是定义在R 上的偶函数和奇函数,且满足
2x
f x
g x
.若
0
g f x
a
恒
成立,则实数a 的取值范围为(
)
A.
,1
B.
,1
C.
1,
D.
1,
2.函数
2x
f x
在区间
1,2 上的最大值是(
)
A.1
B.2
C.3
D.4
3.(多选)若函数
2
3
1
3
x
ax
f x
的图像经过点
31,,则(
)
A.
2
a
B.
f
x
在
1
,上单调递减
C.
f
x
的最大值为81
D.
f
x
的最小值为1
81
题型十六:根据指数函数的最值求参数
1.当x>0 时,函数
2
1
x
f x
a
的值总大于1,则实数a 的取值范围是(
)
A.1<|a|<2
B.|a|<1
C.|a|>
2
D.|a|<
2
2.已知函数
1 2
( )
2
2
x
x
f x
a
.若函数
( )
f x 的最大值为1,则实数
a
(
)
A.
7
8
B.7
8
C.
9
8
D.9
8
3.(多选)已知函数
2
( )
2
1, ( )
2
x
f x
g x
x
x
,下列结论正确的是(
)
A.
[0,3], ( )
x
g x
a
,则实数a 的取值范围是
1
a
B.
[0,3], ( )
x
g x
a
恒成立,则实数a 的取值范围是
1
a
C.
[ 2,2],
[0,3],
( )
( )
x
t
f x
g t
D.
[ 2,2],
( )
x
f x
a
,则实数a 的取值范围是
3
3
4
a
题型十七:含参指数函数的最值
1.钟灵大道是连接新余北站和新余城区的主干道,是新余对外交流的门户之一,而仰天岗大桥就是这一
条主干道的起点,其桥拱曲线形似悬链线,桥型优美,被广大市民们美称为“彩虹桥”,是我市的标志性建
筑之一,函数解析式为
e
e
(
0)
2
x
x
a
a
f x
a
a
,则下列关于
f
x 的说法正确的是(
)
A.
0
a
,
( )
f x 为奇函数
B.
0
a
,
( )
f x 在(0,
)
上单调递增
C.
0
a
,
( )
f x 在(
,0)
上单调递增
D.
0
a
,
( )
f x 有最小值1
2.已知
2(
0
x
f x
a
a
且
1)
a
,且在区间
1 2
,上有
1
8
f
x
恒成立,则实数a 的取值范围是(
)
A.
3
4
2
,
B.
3
4
0,2
1,
C.
3
4
2
,1
1,
D.
3
4
0,2
1,
3.(多选)已知函数
e
e
2
x
x
f x
,则(
)
A.
2
2
f
x
y
f x
为偶函数
B.
2
y
f
x
f
x
是增函数
C.
sin
1
y
f
x
不是周期函数
D.
1
y
f
x
f x
的最小值为1
题型十八:指数函数最值与不等式的综合问题
1.已知函数
3
3
1
x
x
m
f x
,若对任意
1
x 、
2
x 、
3
R
x
,总有
1
f x
、
2
f x
、
3
f x
为某一个三角形的边
长,则实数m 的取值范围是(
)
A.1 ,1
2
B.
0,1
C.
1,2
D.1 ,2
2
2.已知
0
a
b
且
1
ab ,若把2b
a ,
2
a b
,2a
b 按照从大到小的顺序排列,则排在中间的数是(
)
A.2b
a
B.
2
a b
C.2a
b
D.无法确定
3.(多选)下列关于函数
1
2
4
x
x
f
x
的描述正确的是(
)
A.
f
x 是减函数
B.若
f x
a
恒成立,则
1
a
4
C.若方程
f x
k
有两个不相等的根,则
1
0
4
k
D.
2,3
a
,
x
y
a
f x
为奇函数
题型十九:指数函数综合应用
1.一个口罩厂今年12 月份的产量是去年12 月份产量的
1
m m
倍,则该口罩厂这一年中产量的月平均
增长率是(
)
A.11
1
m
B.12
1
m
C.11
m
D.12
m
2.据2002 年3 月5 日九届人大五次会议《政府工作报告》:“2001 年国内生产总值达到95933 亿元,比
上年增长7.3%”,如果“十·五”期间(2001 年-2005 年)每年的国内生产总值都按此年增长率增长,那么到
“十·五”末我国国内年生产总值约为(
)
A.115000 亿元
B.120000 亿元
C.127000 亿元
D.135000 亿元
3.(多选)如图,某湖泊的蓝藻的面积y (单位:
2
m )与时间t (单位:月)的关系满足
t
y
a
,则下列说
法正确的是(
)
A.蓝藻面积每个月的增长率为100%
B.蓝藻每个月增加的面积都相等
C.第6 个月时,蓝藻面积就会超过
2
60m
D.若蓝藻面积蔓延到
2
2
2
2
,3
,6
m
m
m 所经过的时间分别是1
2
3
, ,
t t t ,则一定有1
2
3
t
t
t
4.已知函数
2
2
,
3
3
27
( )
1
,
3
3
x m
mx
x
x
f x
x
,
0
m
(1)若
1
m ,求
( (2))
f
f
的值;
(2)若对任意
1
[3,
)
x
,总存在
2
(
,3)
x
使得
1
2
f x
f x
成立,求m 的取值范围.
5.已知函数
1
2
2
x
f x
.
(1)求
0
f
与
2
f
,
1
f
与
3
f
的值;
(2)由(1)中求得的结果,猜想
f
x 与
2
f
x
的关系并证明你的猜想;
(3)求
2020
2019
0
1
2
2021
2022
f
f
f
f
f
f
f
的值.
6.一片森林原来面积为2014 万亩,计划每年砍伐一些树,且每年砍伐面积的百分比相等,当砍伐的面积
的一半时,所用时间是10 年,为保护生态环境,森林面积至少要保留原面积的1
4 ,已知到今年为止,森
林剩余面积为原来的
2
2
.
(1)求每年砍伐面积的百分比;
(2)到今年为止,该森林已砍伐了多少年?
(3)今后最多还能砍伐多少年?
7.牛奶保鲜时间因储藏时温度的不同而不同,假定保鲜时间与储藏温度间的关系为指数型函数,若牛奶
放在0℃的冰箱中,保鲜时间约是192h,而在22℃的厨房中则约是42h.
(1)写出保鲜时间y(单位:h)关于储藏温度x(单位:℃)的函数解析式;
(2)利用(1)中结论,指出温度在30℃和16℃的保鲜时间;(参考数据
15
11
0.125
7
32
,
8
11
7
0.328
32
,精
确到1h)
(3)运用上面的数据,作此函数的图象.
8.已知函数
f
x 、
g x 分别是定义在R 上的奇函数和偶函数且
ex
f x
g x
;
(1)若对任意的正实数m 、
n m
n
都有
1
0
f m
f n
,求4
1
m
n
最小值;
(2)若
2
2
4
e
e
2
k
k
g x
x
对任意的
0
x
恒成立,求实数k 的取值范围.
模块三:综合巩固
1.如果函数
1
x
f x
a
a
的图象经过点
3,8
A
,那么实数a 的值为(
)
A.2
B.3
C.4
D.24
2.已知函数
2
,
1
2
,
1
x
a
a x
x
f x
a
x
,是R 上的增函数,则实数a 的取值范围是(
)
A.
1,2
B.
2
0, 3
C.
1,2
D.4 ,2
3
3.已知函数
f
x 是定义在R 上的偶函数,且在区间
0,
单调递增.若实数a 满足
2
4
1
0
x
x
f a
f
,
则a 的取值范围是(
)
A.
2 2
,
B.
0,2
C.
0,2
D.
,2
4.已知幂函数
( )
(
2)
a
f x
a
x
,则( )
1(
1)
x a
g x
b
b
过定点(
)
A.(1,1)
B.(1,2)
C.( 3,1)
D.( 3,2)
5.下列大小关系正确的是(
)
A.
2.5
3
1.7
1.7
B.
0.3
3.1
1.7
0.9
C.
2.5
3.2
1.5
1.5
D.
1.2
1.5
0.6
0.6
6.已知函数
( )
x
f x
a
b
的图象如图所示,则函数( )
(
)(
)
g x
x
a x
b
的大致图象为(
)
A.
B.
C.
D.
7.已知函数
2
( )
3
2 3
3
x
x
f x
.
(1)若
( )
0
f m
,求m 的值;
(2)求函数的值域.
8.已知曲线
1
1(
0
x
y
a
a
且
1)
a
过定点
,k b ,若m
n
b
k
且
0
0
m
n
,
,则9
1
m
n
的最小值为(
)
A.9
B.9
2
C.16
D.5
2
9.已知函数
1
( )
2
1
3
x
f x
x
,则不等式
( )
0
f x
的解集为(
)
A.
0,1
B.
1,0
C.
, 1
0,
D.
,0
1,
10.已知函数
x
f
x
a
(
0
a
且
1
a ),若
3
4
f
f
,则不等式
2
2
3
f
x
x
f
的解集为(
)
A.
1,3
B.
1,3
C.
, 1
3,
D.
1,0)
0,2
(2,3
11.(多选)已知函数
1
x
x
f
x
a
a
,其中
0
a
且
1
a ,则下列结论正确的是(
)
A.函数
f
x 是奇函数
B.函数
f
x 的图象过定点
0,1
C.函数
f
x
0
在其定义域上有解
D.当
1
a 时,函数
f
x 在其定义域上为单调递增函数
12.已知定义域为R 的函数
2
( )
2
1
x
x
a
f x
是奇函数且为减函数.
(1)求实数a 的值;
(2)若对任意的
1,2
t
,不等式
2
2
(
2 )
(2
)
0
f t
t
f
t
k
恒成立,求实数k 的取值范围.
13.已知函数
1
e
1
x
a
f x
为奇函数.
(1)求a 的值,并用函数单调性的定义证明函数
f
x 在R 上是增函数;
(2)求不等式
4
4
5 2
0
x
x
f
f
的解集.