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幂函数是基本初等函数之一。

一般地.形如y=x(α为有理数)的函数,即以底数为自变量,幂为因变量,指数为常数的函数称为幂函数。例如函数y=x 、y=x、y=x、y=x(注:y=x=1/x y=x时x≠0)等都是幂函数。

基本信息

中文名:幂函数

外文名:power function

表达式:形如y=x^a(a为常数)的函数

适用领域:数理科学

类型:基本初等函数

定义域和值域及其奇偶性

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,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,为奇函数;
  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,+∞),为偶函数;
  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。[1]

性质

正值性质

当α>0时,幂函数y=xα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>1时,导数值逐渐增大;α=1时,导数为常数;0<α<1时,导数值逐渐减小,趋近于0(函数值递增);

负值性质

当α<0时,幂函数y=xα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X-2,易得到其为偶函数。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y=xa有下列性质:

a、y=x0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:

一、所有的图像都通过(1,1)这点.(α≠0) α>0时 图象过点(0,0)和(1,1)。

二、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:当α为正奇数时,图像在定义域为R内单调递增;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;当α为负奇数时,图像在第一三象限各象限内单调递减(但不能幂函数的单调区间(当a为分数时)

幂函数的单调区间(当a为分数时)说在定义域R内单调递减);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(且分子为1),α的正负性和分母的奇偶性决定了函数的单调性:当α>0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递增;当α>0,分母为奇数时,函数在第一三象限各象限内单调递增;当α<0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递减;当α<0,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);

一、当α>1时,幂函数图形下凹(竖抛);当0<α<1时,幂函数图形上凸(横抛)。

二、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。

三、当α<0时,α越小,图形倾斜程度越大。

四、显然幂函数无界限。

五、α=2n(n为整数),该函数为偶函数 {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,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。

参考文献