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- 2021-06-16 发布
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高中数学知识点总结
第二章 基本初等函数(Ⅰ)
〖2.1〗指数函数
【2.1.1】指数与指数幂的运算
(1)根式的概念
①如果 , , , 1nx a a R x R n ,且 n N ,那么 x 叫做 a 的 n 次方根.当 n 是奇数时,a 的 n 次方根用符
号 n a 表示;当 n 是偶数时,正数 a 的正的 n 次方根用符号 n a 表示,负的 n 次方根用符号 n a 表示;0 的 n 次方根
是 0;负数 a 没有 n 次方根.
②式子 n a 叫做根式,这里 n 叫做根指数,a 叫做被开方数.当 n 为奇数时,a 为任意实数;当 n 为偶数时, 0a .
③根式的性质: ( )nn a a ;当 n 为奇数时, n na a ;当 n 为偶数时, ( 0)| | ( 0)
n n a aa a a a
.
(2)分数指数幂的概念
①正数的正分数指数幂的意义是: ( 0, , ,
m
n mna a a m n N 且 1)n .0 的正分数指数幂等于 0.
②正数的负分数指数幂的意义是:
1 1( ) ( ) ( 0, , ,
m m
mn n na a m n Na a
且 1)n .0 的负分数指数幂没
有意义. 注意口诀:底数取倒数,指数取相反数.
(3)分数指数幂的运算性质
① ( 0, , )r s r sa a a a r s R ② ( ) ( 0, , )r s rsa a a r s R
③ ( ) ( 0, 0, )r r rab a b a b r R
【2.1.2】指数函数及其性质
(4)指数函数
函数名称 指数函数
定义 函数 ( 0xy a a 且 1)a 叫做指数函数
图象
1a 0 1a
定义域 R
0
1
xay
x
y
(0,1)
O
1y
0
1
xay
x
y
(0,1)
O
1y
值域 (0, )
过定点 图象过定点 (0,1) ,即当 0x 时, 1y .
奇偶性 非奇非偶
单调性 在 R 上是增函数 在 R 上是减函数
函数值的
变化情况
1 ( 0)
1 ( 0)
1 ( 0)
x
x
x
a x
a x
a x
1 ( 0)
1 ( 0)
1 ( 0)
x
x
x
a x
a x
a x
a 变化对 图象的影响 在第一象限内, a 越大图象越高;在第二象限内, a 越大图象越低.
〖2.2〗对数函数
【2.2.1】对数与对数运算
(1)对数的定义
①若 ( 0, 1)xa N a a 且 ,则 x 叫做以 a 为底 N 的对数,记作 logax N ,其中 a 叫做底数, N 叫做真数.
②负数和零没有对数.
③对数式与指数式的互化: log ( 0, 1, 0)x
ax N a N a a N .
(2)几个重要的对数恒等式
log 1 0a , log 1a a , log b
a a b .
(3)常用对数与自然对数
常用对数: lg N ,即 10log N ;自然对数: ln N ,即 loge N (其中 2.71828e …).
(4)对数的运算性质 如果 0, 1, 0, 0a a M N ,那么
①加法: log log log ( )a a aM N MN ②减法: log log loga a a
MM N N
③数乘: log log ( )n
a an M M n R ④ loga Na N
⑤ log log ( 0, )b
n
aa
nM M b n Rb
⑥换底公式: loglog ( 0, 1)log
b
a
b
NN b ba
且
【2.2.2】对数函数及其性质
(5)对数函数
函数
名称
对数函数
定义 函数 log ( 0ay x a 且 1)a 叫做对数函数
图象
1a 0 1a
定义域 (0, )
值域 R
过定点 图象过定点 (1,0) ,即当 1x 时, 0y .
奇偶性 非奇非偶
单调性 在 (0, ) 上是增函数 在 (0, ) 上是减函数
函数值的
变化情况
log 0 ( 1)
log 0 ( 1)
log 0 (0 1)
a
a
a
x x
x x
x x
log 0 ( 1)
log 0 ( 1)
log 0 (0 1)
a
a
a
x x
x x
x x
a 变化对 图象的影响 在第一象限内, a 越大图象越靠低;在第四象限内, a 越大图象越靠高.
(6)反函数的概念
设函数 ( )y f x 的定义域为 A ,值域为 C ,从式子 ( )y f x 中解出 x ,得式子 ( )x y .如果对于 y 在 C 中
的任何一个值,通过式子 ( )x y , x 在 A 中都有唯一确定的值和它对应,那么式子 ( )x y 表示 x 是 y 的函数,
函数 ( )x y 叫做函数 ( )y f x 的反函数,记作 1( )x f y ,习惯上改写成 1( )y f x .
(7)反函数的求法
①确定反函数的定义域,即原函数的值域;②从原函数式 ( )y f x 中反解出 1( )x f y ;
③将 1( )x f y 改写成 1( )y f x ,并注明反函数的定义域.
(8)反函数的性质
①原函数 ( )y f x 与反函数 1( )y f x 的图象关于直线 y x 对称.
②函数 ( )y f x 的定义域、值域分别是其反函数 1( )y f x 的值域、定义域.
③若 ( , )P a b 在原函数 ( )y f x 的图象上,则 ' ( , )P b a 在反函数 1( )y f x 的图象上.
0
1
x
y
O
(1,0)
1x
logay x
0
1
x
y
O (1,0)
1x
logay x
④一般地,函数 ( )y f x 要有反函数则它必须为单调函数.
〖2.3〗幂函数
(1)幂函数的定义
一般地,函数 y x 叫做幂函数,其中 x 为自变量, 是常数.
(2)幂函数的图象
(3)幂函数的性质
①图象分布:幂函数图象分布在第一、二、三象限,第四象限无图象.幂函数是偶函数时,图象分布在第一、二象限(图象关
于 y 轴对称);是奇函数时,图象分布在第一、三象限(图象关于原点对称);是非奇非偶函数时,图象只分布在第一象限.
②过定点:所有的幂函数在 (0, ) 都有定义,并且图象都通过点 (1,1) .
③单调性:如果 0 ,则幂函数的图象过原点,并且在[0, ) 上为增函数.如果 0 ,则幂函数的图象在 (0, ) 上
为减函数,在第一象限内,图象无限接近 x 轴与 y 轴.
④奇偶性:当 为奇数时,幂函数为奇函数,当 为偶数时,幂函数为偶函数.当 q
p
(其中 ,p q 互质, p 和 q Z ),
若 p 为奇数 q 为奇数时,则
q
py x 是奇函数,若 p 为奇数 q 为偶数时,则
q
py x 是偶函数,若 p 为偶数 q 为奇数时,
则
q
py x 是非奇非偶函数.
⑤图象特征:幂函数 , (0, )y x x ,当 1 时,若 0 1x ,其图象在直线 y x 下方,若 1x ,其图象在
直线 y x 上方,当 1 时,若 0 1x ,其图象在直线 y x 上方,若 1x ,其图象在直线 y x 下方.
〖补充知识〗二次函数
(1)二次函数解析式的三种形式
①一般式: 2( ) ( 0)f x ax bx c a ②顶点式: 2( ) ( ) ( 0)f x a x h k a ③两根式:
1 2( ) ( )( )( 0)f x a x x x x a (2)求二次函数解析式的方法
①已知三个点坐标时,宜用一般式.
②已知抛物线的顶点坐标或与对称轴有关或与最大(小)值有关时,常使用顶点式.
③若已知抛物线与 x 轴有两个交点,且横线坐标已知时,选用两根式求 ( )f x 更方便.
(3)二次函数图象的性质
①二次函数 2( ) ( 0)f x ax bx c a 的图象是一条抛物线,对称轴方程为 ,2
bx a
顶点坐标是
24( , )2 4
b ac b
a a
.
②当 0a 时,抛物线开口向上,函数在 ( , ]2
b
a
上递减,在[ , )2
b
a
上递增,当
2
bx a
时,
2
min
4( ) 4
ac bf x a
;当 0a 时,抛物线开口向下,函数在 ( , ]2
b
a
上递增,在[ , )2
b
a
上递减,当
2
bx a
时,
2
max
4( ) 4
ac bf x a
.
③二次函数 2( ) ( 0)f x ax bx c a 当 2 4 0b ac 时,图象与 x 轴有两个交点
1 1 2 2 1 2 1 2( ,0), ( ,0),| | | | | |M x M x MM x x a
.
(4)一元二次方程 2 0( 0)ax bx c a 根的分布
一元二次方程根的分布是二次函数中的重要内容,这部分知识在初中代数中虽有所涉及,但尚不够系统和完整,且
解决的方法偏重于二次方程根的判别式和根与系数关系定理(韦达定理)的运用,下面结合二次函数图象的性质,系统
地来分析一元二次方程实根的分布.
设一元二次方程 2 0( 0)ax bx c a 的两实根为 1 2,x x ,且 1 2x x .令 2( )f x ax bx c ,从以下四个方
面来分析此类问题:①开口方向: a ②对称轴位置:
2
bx a
③判别式: ④端点函数值符号.
①k<x1≤x2
x
y
1x 2x
0a
O
a
bx 2
0)( kf
k x
y
1x 2x
O
a
bx 2
k
0a
0)( kf
②x1≤x2<k
x
y
1x 2x
0a
O
a
bx 2
k
0)( kf
x
y
1x 2x
O
a
bx 2
k
0a 0)( kf
③x1<k<x2 af(k)<0
0)( kf
x
y
1x 2x
0a
O
k
x
y
1x 2xO
k
0a
0)( kf
④k1<x1≤x2<k2
x
y
1x 2x
0a
O
1k 2k
0)( 1 kf 0)( 2 kf
a
bx 2
x
y
1x 2xO
0a
1k
2k
0)( 1 kf 0)( 2 kf
a
bx 2
⑤有且仅有一个根 x1(或 x2)满足 k1<x1(或 x2)<k2 f(k1)f(k2) 0,并同时考虑 f(k1)=0 或 f(k2)=0 这两
种情况是否也符合
x
y
1x
2x
0a
O
1k
2k
0)( 1 kf
0)( 2 kf
x
y
1x 2xO
0a
1k
2k
0)( 1 kf
0)( 2 kf
⑥k1<x1<k2≤p1<x2<p2
此结论可直接由⑤推出.
(5)二次函数 2( ) ( 0)f x ax bx c a 在闭区间[ , ]p q 上的最值
设 ( )f x 在区间[ , ]p q 上的最大值为 M ,最小值为 m ,令 0
1 ( )2x p q .
(Ⅰ)当 0a 时(开口向上)
①若
2
b pa
,则 ( )m f p ②若
2
bp qa
,则 ( )2
bm f a
③若
2
b qa
,则 ( )m f q
①若 02
b xa
,则 ( )M f q ② 02
b xa
,则 ( )M f p
(Ⅱ)当 0a 时(开口向下)
①若
2
b pa
,则 ( )M f p ②若
2
bp qa
,则 ( )2
bM f a
③若
2
b qa
,则 ( )M f q
①若 02
b xa
,则 ( )m f q ② 02
b xa
,则 ( )m f p .
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
x
y0a
O
a
bx 2
p q
f
(p) f
(q)
( )2
bf a
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
x
ya
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
0x
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
0x
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
0x
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
x
y0a
O
a
bx 2
p
q
f
(p)
f
(q)
( )2
bf a
0x
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