1、幂函数的概念
一般地,函数叫做幂函数,其中是自变量,是常数;其定义域是使有意义的值的集合。例1、已知幂函数,且当时为减函数。求幂函数的解析式。
解析:正确理解幂函数的概念、形象和性质。求幂函数的解析式,一般采用待定系数法。理解幂函数的定义是解决问题的关键。
解答:由于为幂函数,所以,解得,或。当时,,在上为减函数;当时,,在上为常函数,不合题意,舍去。故所求幂函数的解析式为。
2.幂函数的图像和性质
图片:
自然:
(1)屏幕上定义了所有的幂函数,图像被超点;
(2)如果,则幂函数的图象过点和,并且在区间上是增函数;(3)如果,则幂函数的图象过点,并在区间上是减函数。在第一象限内,当从趋向于原点时,图象在轴右方无限地逼近轴,当趋于时,图象在轴上方无限地逼近轴;
(4)当它是奇数时,幂函数是奇数函数;当它是偶数时,幂函数是偶数。
例2、比较,,的大小。分析:先利用幂函数的增减性比较与的大小,再根据幂函数的图象比较与的大小。解答:而在上单调递增,且
,
。故。例3、若函数在区间上是递减函数,求实数m的取值范围。
解析:本题考查简单幂函数的性质和函数图像的翻译。
函数是一个比较常用的幂函数,它也叫做反比例函数,其定义域是,是一个奇函数,对称中心为(0,0),在和上都是递减函数。一般地,形如的函数都可以通过对的图象进行变换而得到,所以这些函数的性质都可以借助的性质来得到。解答:由于,所以函数的图象是由幂函数
图像是先向右移动2个单位,然后向上移动3个单位得到的,所以图像如图所示。
其单调递减区间是和,而函数在区间上是递减函数,所以应有。例4、若点在幂函数的图象上,点在幂函数的图象上,定义,试求函数的最大值及其单调区间。分析:首先根据幂函数的定义求出,然后在同一坐标系下画出函数和的图象,得出的函数图象,最后根据图象求出最大值和单调区间。解答:设,因为点在的图象上,所以,所以,即;又设,点在的图象上,所以,所以,即。在同一坐标系下画出函数和的图象,如图所示,则有。根据图象可知函数的最大值等于,其单调递增区间是(,-1)和(0,1);单调递减区间是和。例5、已知幂函数是偶函数,且在上是减函数,求函数的解析式,并讨论的奇偶性。分析:先根据单调性求出m的取值范围,再由奇偶性进一步确定m的取值。讨论的奇偶性时要注意对字母的讨论。解答:由在上是减函数得,。∵,0,1。又因为是偶函数,∴只有当时符合题意,故。于是,
。
当且时,为非奇非偶函数;当且时,为奇函数;当且时,为偶函数;
而当,它既是奇数又是偶数。
例6、已知幂函数在上是增函数,且在定义域上是偶函数。
(1)求的值,写出相应函数的解析式;
(2)对于(1)中求得的函数,设函数。问是否存在实数,使得函数在区间上是减函数,且在区间上是增函数?若存在,请求出的值;若不存在,请说明理由。
解析:第一个问题是根据单调性得出的取值范围,然后是由奇偶性进一步确定的值。第二个问题可以根据复合函数的单调性来解决。
解答:(1)∵幂函数在上是增函数,∴∴又,∴∵在定义域上是偶函数,∴只有当时符合题意,故。(2)由,则。假设存在实数,使得满足题设条件。令,则。∵在上是减函数,∴当时,;当时,。若在区间上是减函数,且在区间上是增函数,则在上是减函数,且在上是增函数,此时二次函数的对称轴方程是即,∴
。
所以有实数,使得函数在区间内是减函数,在区间内是增函数。
