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高中数学新教材必修第一册第四章 指数函数与对数函数 4.2 指数函数(南开题库含详解)

2023-10-26 来源:爱go旅游网
第四章 指数函数与对数函数 4.2 指数函数

一、选择题(共40小题;共200分) 1. 已知 , ,

A. A.

C.

,则

C. B. D.

D.

B.

2. 下列各式错误的是 .

3. 已知 , , ,则

A. A.

B. B.

C. C.

D. D.

4. 已知 , , ,则 5. 设 , , , 则

A. A.

B. B.

C. C.

D. D.

6. 函数 的零点个数为

若 ,则 的取值范围是 7. 设函数

A. B.

C.

D.

8. 若函数 的图象在第一、三、四象限,则有 .

A. 且

B. 且

C. 且

D. 且

9. 已知 且 ,函数 , , 在同一坐标系中的图象可能是 .

A. B.

C. D.

10. 设 ,

, ,则

第1页(共23 页)

A. B.

C.

D.

11. 下列函数中,既不是奇函数,也不是偶函数的是

A.

B. C. D.

12. 已知实数 , 满足 ,则下列关系式恒成立的是

A.

B. D.

C.

13. 已知 为定义在 上的函数,若对任意两个不相等的正数 , ,都有

,记

,则

D.

A. B. C.

14. 已知函数 ,则

A.

B.

C.

D.

15. 已知函数 把函数 的零点按照从小到大的顺序排成

一个数列 ,则该数列的通项公式为 A.

B. D.

C.

是 上的单调递增函数,则实数 的取值范围为 16.

A. A. A.

B. B. B.

C. C. C.

D. D. D.

17. 下列四个函数中,在闭区间 上单调递增的函数是 18. 函数 在区间 内的零点个数是

19. 若 是方程 的解,则 属于区间

A.

B.

C.

B.

D.

20. 已知全集 , , 则

A. C.

D.

21. 已知函数 则

A.

B.

C.

D.

22. 已知奇函数 在 上是增函数.若 , , ,则 , ,

的大小关系为

A.

B.

C.

D.

第2页(共23 页)

23. 已知 ,

A.

, ,则 , , 的大小关系为

C. B. D.

D.

B.

24. 下列函数中,在区间 上为增函数的是

A. C.

25. 已知函数 ,若函数 有且只有一个零点,则实数 的

取值范围是

A. C.

B.

D.

26. 设 , , 均为正数,且 , , .则

A. A.

C.

28. 函数 的零点个数为

A.

B. C. B. D.

D.

27. 已知实数 满足 ,则下列关系式恒成立的是

B. C. D.

29. 已知函数 ,若 ,则实数 的取值范围为

A. C.

则 成立是 成立的

A. 充分不必要条件 C. 充要条件

B. 必要不充分条件 D. 既不充分也不必要条件 B. D.

30. 已知条件 :关于 的不等式 有解;条件 : 为减函数,

31. 设 , , ,则这三个数的大小关系是

A. A.

B. B.

C. C.

D. D.

32. 设 , , ,则这三个数的大小关系是

33. 若函数 且 是偶函数,则下面的结论正确的是

A. B. C.

D. 与 的大小无法确定 34. 已知 ,且 ,则

第3页(共23 页)

A.

B. D.

C.

35. 已知 , , ,则 , , 的大小关系为

A.

B.

C. D.

36. 设 , ,

A.

,则

C.

D.

B.

37. 已知定义在 上的函数 ( 为实数)为偶函数,记 ,

, ,则 , , 的大小关系为 A.

B.

C.

D.

38. 若函数 且 是偶函数,则下面的结论正确的是

A. B. C.

D. 与 的大小无法确定

39. 设 , ,且 为偶函数, 为奇函数,若存在实数 ,当

时,不等式 成立,则 的最小值为

A.

B. C. D.

40. 设函数 , .若实数 , 满足 , ,则

A. C.

B. D.

二、填空题(共40小题;共200分)

41. 已知集合 , ,则 .

42. 函数 ( 且 )的图象经过的定点坐标是 . 43. 不等式

的解集为 .

44. 已知直线 与函数 , , , 的图象依次相交于 , ,

, 四点,则这四点从上到下的排列顺序是 .

45. 函数 的图象恒过定点 ,若点 在直线 上,

则 的最小值为 .

46. 设函数 的定义域和值域都是 ,则 . 47. 若函数

定义域为 ,则 的取值范围是 .

第4页(共23 页)

48. 一个驾驶员喝了少量酒后,血液中的酒精含量迅速上升到 .在停止喝酒后,血液中的

酒精含量以每小时 的速度减少,为了保障交通安全,规定驾驶员血液中酒精含量不得超过 ,那么这个驾驶员至少要经过 个小时后才能开车.(精确到 小时,参考

数据 , )

49. 已知 ,则 的增区间为 .

50. 若函数 ( 且 )的图象经过第二、三、四象限,则实数 的取值范围

是 .实数 的取值范围是 .

51. 若关于 的不等式 在 上恒成立,则实数 的取值范围为 .

52. 若集合 , ,则 .

53. 某种物质在时刻 的浓度 与 的函数关系为 ( , 为常

数).在 和 测得该物质的浓度分别为 和 ,那么在 时,该物质的浓度为 ;若该物质的浓度小于 ,则最小的

整数 的值为 .(参考数据: ) 54. 已知 ,若 ,则 .

55. 已知常数 ,函数 的图象经过点 , .若 ,则

56. 已知函数 ( 且 )恒过定点 ,则 . 57. 已知点 和 均在函数 的图象上,则 的解析式为 . 58. 已知常数 ,且 ,若对任意的实数 ,恒有 ,则实数 的取值范

围 .

59. 若方程 的解是 ,方程 的解是 ,则 , , , 的大小关系为 . 60. 若函数 的图象如图所示,其中 , 为常数,则 与 的大小关系

是 .

61. 方程 的解是 .

62. 设函数 , 且 ,若 在区间 上的最大值比最小值大 ,则

63. 若函数 是奇函数,则实数 的值为 .

64. 若直线 与函数 的图象有且只有两个公共点,则实数 的取值

范围是 .

第5页(共23 页)

65. 若指数函数 的图象过点 ,则 .

66. 若函数 且 的图象经过第二、三、四象限,则

. .

67. 已知函数 满足 ,且当 时, ,则

68. 若 ,将 , , 按从小到大的顺序排列为 . 69. 设 ,则函数 的最小值为 ,最大值为 . 70. 设 ,若仅有一个常数 使得对于任意的 ,都有 满足方程

,这时 的取值的集合为 .

71. 已知 , ,若同时满足条件:

① , 或 ;② 时, ,则 的取值范围是 .

72. 已知函数 是定义域为 的偶函数.

当 时,

若关于 的方程 有且只有 个不同实数根,则实数 的取值范围是 .

73. 指数函数 在 上的最大值与最小值之差为 ,则 的值为 .

.若存在 ,74. 设函数

使得 成立,则实数 的取值范围为 .

75. 若直角坐标平面内两点 , 满足条件:① , 都在函数 的图象上;② , 关于原

点对称,则称 是函数 的一个“伙伴点组”(点组 与 看作同一个“伙伴点组”).则下列函数中,恰有两个“伙伴点组”的函数是 .(填写所有正确选项的序号)

76. 已知 , ,若对 , , ,则实数

的取值范围是 .

77. 已知 , 分别是定义在 上的奇函数和偶函数,且 .若存在

,使得等式 成立,则实数 的取值范围是 .

78. 给出下列 4 个函数:① ;② ;③ ;④ ,则满足定义

域 内的 , ,使 成立的函数序号为 .

79. 若实数 , , 满足 , ,则 的最大值是 .

第6页(共23 页)

80. 已知 , .若同时满足条件:① ,

或 ;② ,则 的取值范围是 .

三、解答题(共20小题;共260分) 81. 解不等式

82. 已知定义在 上的函数 = .

(1)若 ,求 的值;

(2)若 对于 恒成立,求实数 的取值范围. 83. 已知函数

是奇函数 .

(1)求实数 的值;

(2)求函数 的值域;

(3)试判断函数 在 上的单调性,并用定义证明你的结论.

84. (1)设 , , 是 上的单调增函数,试判断 的单调性;

(2)求函数

的单调区间.

85. 已知函数 .

(1)若函数 是 上的偶函数,求实数 的值; (2)若 ,求函数 的零点;

86. 已知函数 ,且

(1)求 的值;

(2)判断并证明 的奇偶性;

(3)判断并证明函数 在 上的单调性,并求 的值域. 87. 设 ,试比较 , , 三者大小关系?

88. 已知

,将 , , , 按从大到小的顺序排列.

89. 若 , ,且 ,试比较 与 的大小. 90. 已知

(1)求证: .

(2)求 的值. 91. 已知 ,比较 , 和 的大小. 92. 若

,试将 , , , 按从小到大的顺序排列.

93. 已知 .

(1)若 是奇函数,求 的值,并判断 的单调性(不用证明); (2)若函数 在区间 上有两个不同的零点,求 的取值范围. 94. 已知函数 ( 为常数, 且 )的图象过点 和点 .

(1)求函数的解析式;

第7页(共23 页)

(2)

是奇函数,求常数 的值;

(3)对任意的 且 ,试比较

的大小.

95. 已知函数 ( )的图象经过点 ,其中 , .

(1)求 的值;

(2)求函数 , 的值域.

96. 定义在 上函数 ,且 ,当 时, .

(1)求 的解析式;

(2)当 时,求 的最大值和最小值.

97. 已知数列 与 满足 , .

(1)若 ,且 ,求数列 的通项公式;

(2)设 的第 项是最大项,即 ,求证:数列 的第 项是最大项; (3)设 , ,求 的取值范围,使得 有最大值 与最小值 ,

且 .

98. 对于函数 , ,记集合 .

(1)设 , ,求 ;

(2)设 , , ,如果 .求实数

的取值范围.

99. 已知函数 .

(1)判断函数 的奇偶性; (2)求 的值域;

(3)证明 在 上是增函数. 100. 设函数 .

(1)当 时,求证:函数 不是奇函数; (2)设函数 是奇函数,求 与 的值;

(3)在(2)条件下,判断并证明函数 的单调性,并求不等式 的解集.

第8页(共23 页)

答案

第一部分 1. C

【解析】因为

,所以只需要比较它们的指数即可.

由对数函数的性质知 从而有 . 2. B 3. C 4. C

【解析】由对数函数和指数函数的性质得 , , . 【解析】 ,

所以 .

, 所以 , 所以 . 5. C 6. B

【解析】函数 ,令 ,在同一坐标系中作出 ,与

,如图,

由图可得零点的个数为 . 7. D

【解析】 ,当 时, , , , ;

当 时, , . 综上知 . 8. A 9. C 10. A

11. D 【解析】对于A, 是偶函数,所以A不正确; 对于 B, 是奇函数,所以 B不正确; 对于 C, 是偶函数,所以 C 不正确;

对于D,不满足 也不满足 ,所以函数既不是奇函数,也不是偶函数,所以D正确. 12. D

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13. C 【解析】因为 是定义在 上的函数,对任意两个不相等的正数 , ,都有

所以函数

是 上的减函数, , , ,

因为

所以 , 所以 .

14. B 【解析】 , 所以 . 15. C

16. B 【解析】因为当 时, 为增函数,所以 , 又因为当 时, 为增函数,所以 ,

同时当 时,函数对应于一次函数的取值要小于指数函数的取值, 所以 ,综上所述 . 17. B 【解析】① 在 单调递减,故 A 不正确; ② 在闭区间 上单调递增,故 B 正确; ③ 在 无意义,故 C 不正确; ④ 在 单调递减,故 D 不正确.

18. B 【解析】解法一:因为 , ,即 且函数 在 内单调递增且连续不断,故 在 内的零点个数是 . 解法二:设 , ,在同一坐标系中作出两函数的图象如图所示:

可知B正确.

19. C 【解析】令 , , 则 , ,

, 所以由图象关系可得 .

第10页(共23 页)

20. B

【解析】 , ,所以 .

21. B 【解析】因为 ,所以 ,又 ,所以 .

22. C 【解析】因为奇函数 在 上是增函数,

所以 , , , 又 , 所以 , 即 . 23. A

24. A 【解析】对于A,函数 在 上为增函数,符合要求;对于B,函数

在 上为减函数,不符合要求;对于C,函数 在 上是减函数,不符合要求;对于D,函数 在 上为减函数,不符合要求. 25. D

【解析】函数 有且只有一个零点, 所以 , 即: ,

分别画出 ,与 的图象,如图所示:

而 的图象恒过点 , 当过点 时此时 ,有两个交点,

结合图象可得当 或 时,函数 有且只有一个零点.

第11页(共23 页)

26. A 【解析】正数 是函数 的图象与函数 的图象的交点的横坐标;正数 是函数

的图象与函数 的图象的交点的横坐标;正数 是函数 的图象与函数

的图象的交点的横坐标.由下图可以得到 .

27. A 28. B

29. B 【解析】当 时, , ; 当 时, , . 综上所述, 或 . 30. B

31. D 【解析】因为 , , ,

所以 .

32. D 【解析】因为 , , ,

所以 .

33. A 【解析】因为 且 是偶函数, 所以 ,即 , 即 ,即 , 则 , 因为 且 , 所以 且 ,

而 ,即 ,

若 ,则 在 上为增函数,此时 ,则 , 若 ,则 在 上为减函数,此时 ,则 , 综上 . 34. C 35. D 36. D

37. B 【解析】由 为偶函数得 , 在 上单调递增.

第12页(共23 页)

, , ,而 , 所以 .

38. A 【解析】因为 且 是偶函数,所以 ,即 ,即 ,即 ,则 .

因为 且 ,所以 且 ,而 ,即 . 若 ,则 在 上为增函数,此时 ,则 . 若 ,则 在 上为减函数,此时 ,则 . 综上所述 .

39. A 【解析】由 ,即 得 ,

又 , 分别为偶函数、奇函数,所以 联立 解得, , .

,即 ,也即 , 即 ,

因为存在实数 ,当 时,不等式 成立, , 所以 .

所以 的最小值为 . 40. C 第二部分 41. 42. 43. 【解析】不等式 44. 45.

【解析】由题意可知 ,因为点 在直线 上,所以 . 所以

46.

【解析】因为 的值域为 , 所以 ,

又函数 在 上是单调增函数, 因此有 解得

因此 . 47.

故原不等式的解集为 .

当且仅当 时 成立 .

第13页(共23 页)

【解析】因为函数 所以 48. 略 49.

定义域为 ,

恒成立,即 恒成立,

则 ,解得 .

【解析】 的解 满足 ;即方程 的解 满足 ;所以 ;

令 ,设 ,则 为减函数;解 得, 或 ; 所以函数 在 上的减区间即是函数 的单调增区间;所以 的增区间为 . 50. , 51.

【解析】 在 上恒成立,故 . 52.

【解析】由题意知 , , 所以 . 53. , 54. 55. 56.

【解析】依题意知,当 ,即 时, ,故定点为 ,所以 , ,故 . 57.

58.

59. 60. 61. 62. 或 63. 64.

65.

66. , 67.

68. 69. ,

第14页(共23 页)

【解析】提示:令 ,则 ( ),当 时 ;当 时 . 70.

【解析】由 ,解得

,又 ,且 ,所以 .

由题意,对于任意的 ,都有 ,因此有 ,

解得 . 所以

又存在唯一的常数 使得方程成立,由此可知 ,解得 . 71.

【解析】①因为对于 ,当 时, ;当 时, . 又 , 或 ,所以 在 时恒成立.

所以令 ,所以 .

②因为当 时, 恒成立,

所以存在 ,使得 成立.

所以 或

解出 .

综上所述, . 72.

【解析】

若关于 的方程方程 有且只有 个不同实数根,则关于 的方程 必有 个实根,且满足

(i) 当 时,则 ,再由 ,得 ,解得

(ii) 当 时,则 ,再由 ,得 ,解得 .

综上,实数 的取值范围是 . 73. 或

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【解析】当 时,函数 在 上是增函数,依题意 ,所以 ;

当 时,函数 在 上是减函数,依题意 ,所以 . 综上, 的值为 或 . 74.

【解析】当 时, ;

当 时, .

从而当 时,函数 的值域为 . 由 ,得 ,则 , 所以 .

从而当 时,函数 的值域为 . 因为存在 ,使 ,所以 .

若 ,则 或 ,解得 或 . 所以当 时, . 综上,实数 的取值范围为 . 75.

【解析】对于①,画出此函数的图象,再画出当 时的图象关于原点对称的图象(图中红色的图象)与原函数当 时的图象交点的个数,交点的个数就是“伙伴点组”的个数,

由图可得“伙伴点组”只有一个;

对于②,画出此函数的图象,再画出当 时的图象关于原点对称的图象(图中红色的图象)与原函数当 时的图象交点的个数,交点的个数就是“伙伴点组”的个数,

由图可得“伙伴点组”只有两个;

对于③,画出此函数的图象,再画出当 时的图象关于原点对称的图象(图中红色的图象)与原函数当 时的图象交点的个数,交点的个数就是“伙伴点组”的个数,

第16页(共23 页)

由图可得“伙伴点组”只有两个;

对于④,画出此函数的图象,再画出当 时的图象关于原点对称的图象(图中红色的图象)与原函数当 时的图象交点的个数,交点的个数就是“伙伴点组”的个数,

由图可得“伙伴点组”有 个. 76.

【解析】 时, , 时, ,即

,要使 , , ,只需 ,即

,故 . 77.

78. ①③④

【解析】对于①, ,由于 ,关于原点对称,满足对定义域 内的 , ,使 ;

对于②, ,因为 ,则不满足对定义域 内的 , ,使 ;

对于③, ,定义域为 ,值域为 ,满足对定义域 内的 ,

,使 成立等价于 恒成立,满足条件;

对于④, ,因为其值域为 ,关于原点对称, 等价于 ,即 恒成立,满足条件. 79.

【解析】依题意得 由此得 ;

得 , , 当且仅当 时, 取等号,

第17页(共23 页)

因此 的最大值是 . 80.

【解析】满足题意的大致图象如下:

对于①,当 时, .因为 , 或 , 所以 在 时恒成立.

由二次函数的性质,可知抛物线开口只能向下,且与 轴的交点都在 的左侧,

解得 . 于是

又因为 ,而此时 恒成立, 所以 在 时有成立的可能, 从而只要 比 、 中的较小的根大即可. (1)当 时, 不成立; (2)当 时,有两个等根,不成立;

(3)当 时, ,即 成立. 综上,可得①②成立时,则有 . 第三部分 81.

解得

故不等式的解集为 .

82. (1) 当 时, ,无解; 当 时, ,由 ,

得 ,看成关于 的一元二次方程, 解得 或 , 因为 ,

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所以 .

(2) 当 时, 即 , 因为 , 所以 , 因为 ,

所以 , 故 的取值范围是 . 83. (1) 由题意可得:

因为 是奇函数,所以 , 即

所以 ,即 , 即 . (2)

, ,所以

,所以 .

(3) 函数 在 上是增函数,

设 , 为区间 内的任意两个值,且 , 则 , , 因为 即 ,

所以 是 上的增函数. 84. (1) 设 ,则 .

又由 的增减性得 ,即 , 所以 为 上的增函数.

(2) 令 ,则 在区间 上为增函数. 根据(1)可知

在 上为增函数.

同理可得函数 在 上为单调减函数. 即函数 的增区间为 ,减区间为 . 85. (1) 因为 是偶函数,所以 , 则 ,

所以 ,所以 .

(2) 令 ,则 ,即 令 ,则 ,解得 即

,所以

第19页(共23 页)

所以 86. (1) 因为 ,解得 故 的值分别为 .

(2) 由(1)知 , , 所以 为偶函数.

(3) 对任意 ,不妨设 ,则

因为 ,且 ,所以 , ,即 ,则 ,即 . 所以 在 上为增函数.

又 为 上的偶函数,故 在 上单调递减,则当 时, 取得最小值,为 ,又指数函数的值域为 ,所以 的值域为 . 87. . 88. . 89. . 90. (1) 略. (2) .

91. . 92. . 93. (1) 略.

(2) 按以下顺序作图: . 因为 与 的图象(如图)在 时有公共解,

所以 .

94. (1) 将 和点 代入 得

解得

故 .

(2) 由( )得 , 若 是奇函数,

第20页(共23 页)

则 , 解得 .

(3) 因为 的图象是凹函数, 所以

证明如下:

95. (1) 把 代入 ,

得 .

(2) 由( )得 因为 , 所以 ,

当 时, , 当 时, ,

所以函数 的值域为 .

96. (1) ,则函数 是奇函数,则 , 当 时, ,则 所以

所以

(2) 令 ,则 , ,对称轴为 , 当 ,即 , ; 当 ,即 , , 所以当 时, 的最大值为 最小值为 . 97. (1) 由 ,得 ,

所以 是首项为 ,公差为 的等差数列,故 的通项公式为 , . (2) 由 ,得 . 所以 为常数列, ,即 . 因为 , ,

第21页(共23 页)

所以 ,即 . 故 的第 项是最大项. (3) 因为 , 所以 , 当 时,

当 时, ,符合上式.

所以 . 因为 ,

所以 , .

①当 时,由指数函数的单调性知, 不存在最大、最小值; ②当 时, 的最大值为 ,最小值为 ,而

③当 时,由指数函数的单调性知, 的最大值 ,最小值 , 由

及 ,得 .

综上, 的取值范围是 .

98. (1) 由 ,得 或 ; (2)

, ,

由 得 ,或 (其中 ), 则 在 上恒成立,

令 , , , 所以 时成立.

对于 (其中 ) 以下只讨论 的情况. 对于 ,

, ,解得 又 ,所以 所以

( ) ,

综上所述, .

99. (1) 函数的定义域为 ,因为

所以 是奇函数. (2) 函数解析式可以化为

第22页(共23 页)

由 ,得 ,即

亦即

故 的值域为 . (3) 设 ,则

因为 , ,所以 , 又因为 ,

所以 ,即 , 故函数 在 上是增函数. 100. (1) 当 时, 所以 , , 因为 , 所以函数 不是奇函数. (2) 由函数 是奇函数, 得 ,

即 对定义域内任意实数 都成立,

即 对定义域内任意实数 都成立,

所以 所以 (舍去)或

经检验 符合题意.

(3) 由(2)可知

易判断 为 上的减函数,证明略.

由 ,知不等式 ,即为 , 由 为 上的减函数可得 .

第23页(共23 页)

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