什么是指数函数(指数函数的基本概念)

我们在高中乃至大学都在接触函数,说简单一点,函数其实是一种特殊的映射关系。

定义:一个变化过程中,如果有两个变量x与y,并且对于x的每一个确定的值,y都有唯一确定的值与之对应,那么我们就称x是自变量,y是因变量,y是x的函数。

理解:函数就像古代皇帝拥有三妻四妾一样,其中因变量 y 就相当于皇帝,三妻四妾就相当于自变量 x ,换句话说,就是因变量y只能有一个,但是自变量x可以是有限个,也可以是无限个。

想必这样说,大家应该很好理解了!那我们今天来学习一个函数里面的子板块,那就是我们今天要接触的指数函数。

在学习之前我来给大家举个例子,我们大家都知道,细胞在分裂过程中,是以一分为二,二分为四,四分为八……一直这样分下去。

那么大家不妨假设一下,如果这个细胞一直按照这个规律去分裂,分裂到n次时,可以得到一组怎样的数?

据观察,这组数如果进行排列的话,可以是以下情况,即(1,4,8,16,32,64,128,…)如果我们将这组数进行转化,那么可以得到一组即相同又不一样的表达,即(2? ,21 ,22 ,23 ,2? ,2 ? ,2?,2?,…2?,… )。

通过这一列数字的观察,大家发现没有,这列数的底数永远是2,右上方的指数却在不断增加,大家设想一下,如果底数不变,指数在实数范围内进行变化,那么会得到怎样的情况呢?

如果按照这个设想一直进行下去,他会得到一条光滑而有规律的曲线,如下所示:

我们再来看个例子,想必大家应该听说过这句话,即:一尺之棰,日取其半,万世不竭,这句话出自于《庄子.天下篇》,意思是说,有一根木棍,如果每天取这根木棍当天的一半,那么不管你取多长时间,都是取不完的。

同样的方法,我们不妨假设这根木棍可以一直这样取下去,并且用数字进行表述,然后将取的数字进行排列观察,即第0天是1,第1天取一半就是?,第2天再取剩下的一半就是?,依次类推,取到第n天呢?

我们将上述数字进行排列,得到(1,1/2,1/4,1/8,1/16…),将这列数字进行转化,可得[(1/2)? ,(1/2)1 ,(1/2)2 ,(1/2)3 ,(1/2)? ,…(1/2) ? ,…)

通过观察,一直这样取木棍的一半,得到的这组数每一个数,底数永远是1/2,右上方的指数逐渐增加,那么大家设想一下,如果指数在实数范围内不断变化,会得到什么情况呢?

这只是比较特殊的两个例子,如果我们将底数2换成其他的数字,然后固定下来不变动,同样方法,将底数1/2换成其他的分数固定下来,会不会有同样的效果呢?这就是我们这节课要学习的指数函数。

定义:一般情况,像y=a? (a为常数,且a>0,a≠1)这样的函数叫做指数函数,函数的定义域是R.

注意:在指数函数的定义表达式中,在a? 前面的系数必须是1,自变量 x 必须在指数的位置上,并且不能是x的其他表达式,反之就不是指数函数。

因为a>0且a≠1,所以说底数a的取值要分为两个范围进行研究,当a>1时,有以下图形。

解释:因为在指数运算中,如果底数是负数时,开偶次方根是没有意义的,所以底数小于零时,是一些分散的点,我们研究的是一般情况,所以只规定底数大于零。

根据定义及图像,可以得知当底数a>1时,是单调递增函数,并且必过点(0,1),定义域{x∣x∈R},值域{y∣y>0}

当0<a<1时,有以下图形:

根据定义以及图像,可以得知当底数0<a<1时,是单调递减函数,并且必过点(0,1),定义域{x∣x∈R},值域{y∣y>0}

通过知识点学习,我们来看一个例题:

例题:若函数f(x)=a? (a>0,且a≠1)的图象过点(2,16),请确定函数f(x)的解析式。

解答:根据题意,函数f(x)经过点(2,16),所以将该点代入指数函数模型,可得a2 =16,解得 a=4 或 a=-4(舍去)。

则函数f(x)的解析式为f(x)=4?

今天的内容就讲到这里,大家下去过后可以做一做上面的练习题,有不同见解的朋友,评论区留言讨论。

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