幂函数是基本初等函数之一。
定义
幂函数的一般形式是,其中,a可为任何常数,但中学阶段仅研究a为有理数的情形(a为
无理数时:a\u003e0,定义域为[0,+∞);a\u003c0,定义域为(0,+∞) ),这时可表示为,其中m,n,k∈N*,且m,n
互质。特别,当n=1时为整数指数幂。
(1)当m,n都为
奇数,k为偶数时,如,,等,定义域、
值域均为R,为
函数奇偶性;
(2)当m,n都为奇数,k为奇数时,如,,等,定义域、值域均为{x∈R|x≠0},也就是(-∞,0)∪(0,+∞),为奇函数;
(3)当m为奇数,n为偶数,k为偶数时,如,等,定义域、
值域均为[0,+∞),为非奇非偶函数;
(4)当m为
奇数,n为偶数,k为奇数时,如,等,定义域、值域均为(0,+∞),为非奇非偶函数;
(5)当m为偶数,n为奇数,k为偶数时,如,等,定义域为R、
值域为[0,+∞),为
函数奇偶性;
(6)当m为偶数,n为
奇数,k为奇数时,如,等,定义域为{x∈R|x≠0},也就是(-∞,0)∪(0,+∞),值域为(0,+∞),为偶函数。
性质
幂函数的图象一定在第一
象限角内,一定不在第四象限,至于是否在第二、三象限内,要看函数的奇偶性;幂函数的图象最多只能同时在两个象限内;如果幂函数图象与坐标轴
相交,则交点一定是原点.
正值性质
当α\u003e0时,幂函数有下列性质:
a、图像都经过点(1,1)(0,0);
b、函数的图像在区间[0,+∞)上是增函数;
c、在第一象限内,α\u003e1时,
导数值逐渐增大;α=1时,导数为常数;0\u003cα\u003c1时,导数值逐渐减小,趋近于0;
负值性质
当α\u003c0时,幂函数有下列性质:
a、图像都通过点(1,1);
b、图像在区间(0,+∞)上是减函数;(内容补充:若为易得到其为
函数奇偶性。利用对称性,对称轴是y轴,可得其图像在区间(-∞,0)上单调递增。其余偶函数亦是如此)
c、在第一象限内,有两条
渐近线(即坐标轴),自变量趋近0,函数值趋近+∞,自变量趋近+∞,函数值趋近0。
零值性质
当α=0时,幂函数有下列性质:
a、的图像是直线y=1去掉一点(0,1)。它的图像不是直线。
讨论分析
由于x大于0是对α的任意取值都有意义的,因此下面给出幂函数在各象限的各自情况。可以看到:
(1)所有的图像都通过(1,1)这点.(α≠0) α\u003e0时 图象过点(0,0)和(1,1)。
(2)单调区间:
当α为整数时,α的正负性和奇偶性决定了函数的单调性:
②当α为正偶数时,图像在定义域为第二象限内单调递减,在第一象限内单调递增;
③当α为负奇数时,图像在第一三象限各象限内单调递减(但不能说在定义域R内单调递减);
④当α为负偶数时,图像在第二象限上单调递增,在第一象限内单调递减。
当α为分数时,α的正负性和分母的奇偶性决定了函数的单调性:
①当α\u003e0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递增;
②当α\u003e0,分母为奇数时,函数在第一、三象限各象限内单调递增;
③当α\u003c0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递减;
④当α\u003c0,分母为
奇数时,函数在第一、三象限各象限内单调递减(但不能说在定义域R内单调递减);
(3)当α\u003e1时,幂函数图形下凹(竖抛);
当0\u003cα\u003c1时,幂函数图形上凸(横抛)。
(4)在(0,1)上,幂函数中α越大,函数图像越靠近x轴;在(1,﹢∞)上幂函数中α越大,函数图像越远离x轴。
(5)当α\u003c0时,α越小,图形倾斜程度越大。
(6)显然幂函数无界限。
(7)α=2n(n为整数),该函数为
函数奇偶性 {x|x≠0}。
特性
对于α的取值为非零有理数,有必要分成几种情况来讨论各自的特性:
首先我们知道如果,且为既约分数(即p,q
互质),q和p都是整数,则,如果q是
奇数,函数的定义域是R;如果q是偶数,函数的定义域是[0,+∞)。
当指数α是
负整数时,设α=-k,则,显然x≠0,函数的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞)。因此可以看到x所受到的限制来源于两点,一是有可能作为分母而不能是0,一是有可能在偶数次的
根号下而不能为负数,那么我们就可以知道:
α小于0时,x不等于0;
α的分母为偶数时,x不小于0;
α的分母为奇数时,x取R。
参考资料
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