4.2.1 指数函数的概念

一、刷基础

1.下列是指数函数的是(      )

A. $ y=-{3}^{x} $

B. $ y=2{x}^{2}-1 $

C. $ y={a}^{x+1} $

D. $ y={\mathrm{\pi }}^{x} $

答案:D
解析:

根据指数函数的特征:系数为1,底数满足 $ a > 0 $ 且 $ a\ne 1 $ ,自变量在指数位置可知, $ \mathrm{A} $ , $ \mathrm{B} $ , $ \mathrm{C} $ 不是指数函数, $ \mathrm{D} $ 是指数函数.故选 $ \mathrm{D} $ .


2.“ $ m=1 $ ”是“ $ f(x)={6}^{mx} $ 为指数函数”的(      )

A.充要条件

B.必要不充分条件

C.充分不必要条件

D.既不充分也不必要条件

答案:C
解析:

当 $ m=1 $ 时, $ f(x)={6}^{x} $ 是指数函数;

若 $ f(x)={\left({6}^{m}\right) ^ {x}} $ 是底数为 $ {6}^{m} $ 的指数函数,则 $ {6}^{m} > 0 $ ,且 $ {6}^{m}\ne 1 $ ,解得 $ m\ne 0 $ ,

故“ $ m=1 $ ”是“ $ f(x)={6}^{mx} $ 为指数函数”的充分不必要条件.故选 $ \mathrm{C} $ .


3.函数 $ y=({a}^{2}-5a+7){a}^{x}+6-2a $ 是指数函数,则有(      )

A. $ a=2 $ 或 $ a=3 $

B. $ a=3 $

C. $ a=2 $

D. $ a > 2 $ 且 $ a\ne 3 $

答案:B
解析:

由指数函数的概念,得 $ {a}^{2}-5a+7=1 $ 且 $ 6-2a=0 $ ,解得 $ a=3 $ .故选 $ \mathrm{B} $ .


4.已知函数 $ f(x)=\begin{cases}{2}^{x}+1,x < 2,\\ \mid x-5\mid ,x\geqslant 2,\end{cases} $ 则 $ f(f(0))= $ (      )

A.2

B.3

C.5

D.33

答案:B
解析:

函数 $ f(x)=\begin{cases}{2}^{x}+1,x < 2,\\ \mid x-5\mid ,x\geqslant 2,\end{cases} $ 则 $ f(0)={2}^{0}+1=2 $ ,所以 $ f(f(0))=f(2)=|2-5|=3 $ .故选 $ \mathrm{B} $ .


5.已知关于 $ x $ 的不等式 $ mx-n > 0 $ 的解集为 $ {x|x < -2} $ ,函数 $ f (x )= ({b}^{2}+1 ){a}^{x} (a > 0 $ 且 $ a\ne 1) $ 为指数函数,则 $ f(n)\cdot [f(m)]^{2}= $ (      )

A.1

B.2

C.3

D.4

答案:A
解析:

$ \because $ 不等式 $ mx-n > 0 $ 的解集为 $ {x|x < -2} $ , $ \therefore -2m-n=0 $ ,即 $ n+2m=0 $ .

又 $ f(x) $ 为指数函数, $ \therefore {b}^{2}+1=1 $ ,

$ \therefore f(x)={a}^{x} $ , $ a > 0 $ 且 $ a\ne 1 $ ,

$ \therefore f (n )\cdot [f (m ){ ]}^{2}={a}^{n}\cdot ({a}^{m})^{2}={a}^{n+2m}={a}^{0}=1 $ .故选 $ \mathrm{A} $ .


6.已知指数函数 $ f(x) $ 的图象经过点 $ (-2,\dfrac{1}{16}) $ ,则 $ f(-\dfrac{1}{2})= $       .

答案:

$ \dfrac{1}{2} $

解析:

设 $ f (x )={a}^{x} (a > 0 $ ,且 $ a\ne 1) $ ,由于其图象经过点 $ (-2,\dfrac{1}{16}) $ ,所以 $ {a}^{-2}=\dfrac{1}{16} $ ,

解得 $ a=4 $ 或 $ a=-4 $ (舍去),因此 $ f(x)={4}^{x} $ ,故 $ f(-\dfrac{1}{2})={4}^{-\frac{1}{2}}=\dfrac{1}{2} $ .


7.已知函数 $ f(x)={a}^{x} $ , $ g(x)={\left(\dfrac{1}{a}\right) ^ {x}}(a > 0,a\ne 1) $ , $ f(-1)=\dfrac{1}{2} $ .

(1)求 $ f(x) $ 和 $ g(x) $ 的函数解析式;

(2)设 $ h(x)=f(x)+g(x) $ ,判断 $ h(x) $ 的奇偶性,并加以证明.

答案:

见解析

解析:

(1)由于 $ f(-1)={a}^{-1}=\dfrac{1}{a}=\dfrac{1}{2} $ ,所以 $ a=2 $ ,所以 $ f(x)={2}^{x} $ , $ g(x)={2}^{-x} $ .

(2) $ h(x)=f(x)+g(x)={2}^{x}+{2}^{-x} $ , $ h(x) $ 是偶函数,证明如下:

$ h(x) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ , $ h(-x)={2}^{-x}+{2}^{x}=h(x) $ ,所以 $ h(x) $ 是偶函数.


8.衣柜里的樟脑丸随着时间会挥发,使得体积缩小,刚放进的新丸体积为 $ a $ ,经过 $ t $ 天后,体积 $ V $ 与天数 $ t $ 的关系式为 $ V=a\cdot {\mathrm{e}}^{-kt} $ ( $ \mathrm{e} {\rm =2.718} $ 28…).已知新丸经过25天后,体积变为 $ \dfrac{2}{3}a $ ,则新丸经过75天后,体积变为(      )

A. $ \dfrac{4}{9}a $

B. $ \dfrac{1}{3}a $

C. $ \dfrac{8}{27}a $

D. $ \dfrac{5}{9}a $

答案:C
解析:

设 $ t=25 $ 和 $ t=75 $ 时的体积分别为 $ {V}_{1} $ , $ {V}_{2} $ ,则 $ {V}_{1}=a\cdot {\mathrm{e}}^{-25k}=\dfrac{2}{3}a $ ,即 $ {\mathrm{e}}^{-25k}=\dfrac{2}{3} $ .

当 $ t=75 $ 时, $ {V}_{2}=a\cdot {\mathrm{e}}^{-75k}=a\cdot {\left({\mathrm{e}}^{-25k}\right) ^ {3}}=\dfrac{8}{27}a $ .故选 $ \mathrm{C} $ .


9.一种专门占据内存的计算机病毒,能在短时间内感染大量文件,使每个文件所占内存都不同程度地加大,造成磁盘空间的严重浪费.这种病毒开机时占据内存 $ 2\text{ }\mathrm{K}\mathrm{B} $ ,每3分钟后病毒所占内存是原来的2倍.记 $ x $ 分钟后病毒所占内存为 $ y\text{ }\mathrm{K}\mathrm{B} $ .

(1)求 $ y $ 关于 $ x $ 的函数解析式;

(2)如果病毒占据内存不超过 $ 1\text{ }\mathrm{G}\mathrm{B}(1\text{ }\mathrm{G}\mathrm{B}={2}^{10}\text{ }\mathrm{M}\mathrm{B},1\text{ }\mathrm{M}\mathrm{B}={2}^{10}\text{ }\mathrm{K}\mathrm{B}) $ ,计算机能够正常使用,求本次开机计算机能正常使用的时长.

答案:

见解析

解析:

(1)因为这种病毒开机时占据内存 $ 2\text{ }\mathrm{K}\mathrm{B} $ ,每3分钟后病毒所占内存是原来的2倍,所以 $ x $ 分钟后病毒所占内存为 $ y={2}^{\frac{x}{3}+1}(x\in {\boldsymbol{R}}_{+}) $ .

(2)因为病毒占据内存不超过 $ 1\text{ }\mathrm{G}\mathrm{B} $ 时,计算机能够正常使用,所以有 $ {2}^{\frac{x}{3}+1}\leqslant {2}^{20} $ ,解得 $ x\leqslant 57 $ .

所以本次开机计算机能正常使用的时长为57分钟.