格物学 第三章 函数的概念与性质3.3 幂函数

五个常见幂函数的图象与性质-3.3 幂函数知识点教师选题进阶自测题解析-内蒙古自治区等高一数学必修,平均正确率57.99999999999999%

2025-09-23
五个常见幂函数的图象与性质-3.3 幂函数知识点教师选题进阶自测题解析-内蒙古自治区等高一数学必修,平均正确率57.99999999999999%
1、['五个常见幂函数的图象与性质', '幂函数的定义']

正确率60.0%若幂函数$$y=( m^{2}-3 m+3 ) x^{m+1}$$在$${{R}}$$上单调递增,则(

C

A.$$1 \leqslant m \leqslant2$$

B.$${{m}{=}{1}}$$或$${{m}{=}{2}}$$

C.$${{m}{=}{2}}$$

D.$${{m}{=}{1}}$$

2、['正弦(型)函数的单调性', '正弦(型)函数的奇偶性', '对数(型)函数的单调性', '函数奇、偶性的定义', '单调性的定义与证明', '五个常见幂函数的图象与性质']

正确率60.0%下列函数中,同时满足:①对于定义域内任意的$${{x}{,}}$$都有$$f (-x )=-f ( x )$$;②存在区间$${{D}{,}}$$使得$${{f}{(}{x}{)}}$$在区间$${{D}}$$上单调递减的函数是(

A

A.$$f ( x )=\operatorname{s i n} \! x$$

B.$$f ( x )=x^{3}$$

C.$$f ( x )=\frac{1} {x^{2}+1}$$

D.$$f ( x )=\operatorname{l n} \! x$$

3、['利用函数单调性解不等式', '五个常见幂函数的图象与性质', '幂函数的定义']

正确率60.0%若幂函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的图像过点$$( 9, 3 ),$$则不等式$$f ( x ) < f ( x^{2} )$$的解集为(

D

A.$$(-\infty, 0 ) \cup( 1,+\infty)$$

B.$$( 0, 1 )$$

C.$$(-\infty, 0 )$$

D.$$( 1,+\infty)$$

4、['正弦(型)函数的单调性', '对数(型)函数的单调性', '五个常见幂函数的图象与性质', '利用函数单调性比较大小']

正确率60.0%如果$$a=\operatorname{s i n} 2, \, \, \, b=\, \, ( \, \frac{1} {2} \, )^{\, \, \, \frac{1} {2}}, \, \, \, c=l o g_{\frac{1} {2}} \, \frac{1} {3}$$,那么(

D

A.$$a > b > c$$

B.$$c > b > a$$

C.$$a > c > b$$

D.$$c > a > b$$

5、['五个常见幂函数的图象与性质', '不等式比较大小', '不等式的性质']

正确率60.0%已知$$a_{\i} \, \, b \in R$$且$${{a}{>}{b}}$$,则下列不等关系正确的是(

D

A.$${{a}^{2}{>}{{b}^{2}}}$$

B.$$| a | < | b |$$

C.$$\frac{a} {b} > 1$$

D.$${{a}^{3}{>}{{b}^{3}}}$$

6、['对数函数y= log2 X的图象和性质', '对数(型)函数的单调性', '函数奇、偶性的定义', '五个常见幂函数的图象与性质', '函数单调性的判断']

正确率60.0%下列函数中,既是偶函数,又在区间$$( 0,+\infty)$$内为增函数的是(

C

A.$$f ( x )=2-x^{2}$$

B.$$f ( x )=x^{\frac{1} {2}}$$

C.$$f ( x )=| x |-1$$

D.$$f ( x )=\operatorname{l o g}_{2} x$$

7、['函数求值域', '五个常见幂函数的图象与性质', '幂函数的定义']

正确率60.0%已知幂函数$${{f}{{(}{x}{)}}}$$的图象过点$$( 2, \sqrt{2} ) \;,$$则函数$${{f}{{(}{x}{)}}}$$的值域为(

C

A.$${{R}}$$

B.$$( 0,+\infty)$$

C.$$[ 0,+\infty)$$

D.$$(-\infty, 0 ) \cup( 0,+\infty)$$

8、['五个常见幂函数的图象与性质', '幂函数的定义']

正确率60.0%幂函数$$f ( x )=( m^{2}-m-1 ) x^{m^{2}+2 m-3}$$在$${{(}{0}{{,}{+}{∞}}{)}}$$上为增函数,则$${{m}}$$的取值是(

C

A.$${{m}{=}{2}}$$或$${{m}{{=}{-}}{1}}$$

B.$${{m}{{=}{-}}{1}}$$

C.$${{m}{=}{2}}$$

D.$$\mathrm{-3 \leqslant m \leqslant1}$$

9、['五个常见幂函数的图象与性质', '一般幂函数的图象和性质', '幂函数的特征']

正确率40.0%已知幂函数$$f \left( \begin{array} {c} {x} \\ \end{array} \right)=x^{-\frac{1} {2}}$$,若$$f \left( \begin{matrix} {a+1} \\ \end{matrix} \right) < f \left( \begin{matrix} {1 0} \\ {-2 a} \\ \end{matrix} \right)$$,则$${{a}}$$的取值范围是(

D

A.$$( \; 0, \; \; 5 )$$

B.$$( \mathrm{\vec{5}, \vec{\}+\infty} )$$

C.$$( \mathbf{\alpha}-\mathbf{1}, \mathbf{\alpha} 3 )$$

D.$$( 3, \ 5 )$$

10、['指数式的大小的比较', '五个常见幂函数的图象与性质']

正确率60.0%设$$a=3^{\frac{3} {2}} \,, \, \, b=5^{\frac{3} {4}} \,, \, \, c=8^{\frac{1} {2}}$$,则(

D

A.$$a < c < b$$

B.$$b < a < c$$

C.$$c < a < b$$

D.$$c < b < a$$

1. 幂函数形式为 $$y = kx^n$$,其中系数为1且指数为实数。题中 $$y = (m^2 - 3m + 3)x^{m+1}$$ 在 $$R$$ 上单调递增。

首先需满足幂函数定义:系数 $$m^2 - 3m + 3 = 1$$,解得 $$m^2 - 3m + 2 = 0$$,即 $$(m-1)(m-2) = 0$$,所以 $$m = 1$$ 或 $$m = 2$$。

再判断单调性:当 $$m = 1$$ 时,指数为 $$2$$,函数为 $$y = x^2$$,在 $$R$$ 上不单调递增(在 $$(-\infty, 0)$$ 递减)。当 $$m = 2$$ 时,指数为 $$3$$,函数为 $$y = x^3$$,在 $$R$$ 上单调递增。

因此答案为 $$m = 2$$,选 C。

2. 条件①要求函数为奇函数:$$f(-x) = -f(x)$$。条件②要求存在区间 $$D$$ 上单调递减。

A. $$f(x) = \sin x$$:是奇函数,在区间如 $$[\frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}]$$ 上递减,满足条件。

B. $$f(x) = x^3$$:是奇函数,但在整个定义域 $$R$$ 上单调递增,不存在递减区间,不满足②。

C. $$f(x) = \frac{1}{x^2+1}$$:是偶函数(因为 $$f(-x) = f(x)$$),不满足①。

D. $$f(x) = \ln x$$:定义域为 $$(0, +\infty)$$,不关于原点对称,非奇非偶,不满足①。

因此答案为 A。

3. 设幂函数为 $$f(x) = x^a$$,过点 $$(9, 3)$$,代入得 $$9^a = 3$$,即 $$3^{2a} = 3^1$$,所以 $$2a = 1$$,$$a = \frac{1}{2}$$。函数为 $$f(x) = x^{\frac{1}{2}} = \sqrt{x}$$,定义域为 $$[0, +\infty)$$。

解不等式 $$f(x) < f(x^2)$$,即 $$\sqrt{x} < \sqrt{x^2}$$。由于定义域要求 $$x \geq 0$$,且 $$\sqrt{x^2} = |x| = x$$(因为 $$x \geq 0$$),所以不等式化为 $$\sqrt{x} < x$$。

两边平方($$x \geq 0$$ 保证非负):$$x < x^2$$,即 $$x^2 - x > 0$$,$$x(x-1) > 0$$,解得 $$x < 0$$ 或 $$x > 1$$。结合定义域 $$x \geq 0$$,得 $$x > 1$$。

因此解集为 $$(1, +\infty)$$,选 D。

4. 比较 $$a = \sin 2$$,$$b = (\frac{1}{2})^{\frac{1}{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \approx 0.707$$,$$c = \log_{\frac{1}{2}} \frac{1}{3} = \frac{\ln \frac{1}{3}}{\ln \frac{1}{2}} = \frac{-\ln 3}{-\ln 2} = \frac{\ln 3}{\ln 2} \approx \frac{1.099}{0.693} \approx 1.585$$。

注意 $$2$$ 弧度约等于 $$114.6^\circ$$,$$\sin 2 \approx \sin 114.6^\circ = \sin (180^\circ - 65.4^\circ) = \sin 65.4^\circ \approx 0.906$$。

所以 $$c \approx 1.585 > a \approx 0.906 > b \approx 0.707$$,即 $$c > a > b$$,选 D。

5. 已知 $$a > b$$,但未指定正负。

A. $$a^2 > b^2$$:反例 $$a = -1, b = -2$$,则 $$a > b$$,但 $$a^2 = 1, b^2 = 4$$,不成立。

B. $$|a| < |b|$$:反例 $$a = 3, b = 2$$,不成立。

C. $$\frac{a}{b} > 1$$:反例 $$a = -1, b = -2$$,则 $$\frac{a}{b} = 0.5 < 1$$,不成立。

D. $$a^3 > b^3$$:函数 $$y = x^3$$ 在 $$R$$ 上单调递增,所以 $$a > b$$ 必然有 $$a^3 > b^3$$,正确。

因此选 D。

6. 要求函数偶函数且在 $$(0, +\infty)$$ 内增函数。

A. $$f(x) = 2 - x^2$$:偶函数,但在 $$(0, +\infty)$$ 上递减(开口向下抛物线),不满足。

B. $$f(x) = x^{\frac{1}{2}} = \sqrt{x}$$:定义域 $$[0, +\infty)$$ 不关于原点对称,非偶函数,不满足。

C. $$f(x) = |x| - 1$$:偶函数,在 $$(0, +\infty)$$ 上即 $$f(x) = x - 1$$,为增函数,满足。

D. $$f(x) = \log_2 x$$:定义域 $$(0, +\infty)$$,非偶函数,不满足。

因此选 C。

7. 设幂函数 $$f(x) = x^a$$,过点 $$(2, \sqrt{2})$$,代入得 $$2^a = \sqrt{2} = 2^{\frac{1}{2}}$$,所以 $$a = \frac{1}{2}$$。函数为 $$f(x) = x^{\frac{1}{2}} = \sqrt{x}$$,定义域为 $$[0, +\infty)$$,值域为 $$[0, +\infty)$$。

因此选 C。

8. 幂函数 $$f(x) = (m^2 - m - 1)x^{m^2 + 2m - 3}$$ 在 $$(0, +\infty)$$ 上为增函数。

首先需满足幂函数定义:系数 $$m^2 - m - 1 = 1$$,解得 $$m^2 - m - 2 = 0$$,即 $$(m-2)(m+1) = 0$$,所以 $$m = 2$$ 或 $$m = -1$$。

再判断单调性:指数部分为 $$n = m^2 + 2m - 3$$。

当 $$m = 2$$ 时,$$n = 4 + 4 - 3 = 5 > 0$$,函数在 $$(0, +\infty)$$ 上递增。

当 $$m = -1$$ 时,$$n = 1 - 2 - 3 = -4 < 0$$,函数在 $$(0, +\infty)$$ 上递减,不满足。

因此 $$m = 2$$,选 C。

9. 幂函数 $$f(x) = x^{-\frac{1}{2}} = \frac{1}{\sqrt{x}}$$,定义域为 $$(0, +\infty)$$。该函数在定义域内单调递减(因为指数为负)。

不等式 $$f(a+1) < f(10-2a)$$,由于函数递减,所以自变量大小关系相反:$$a+1 > 10-2a$$。

解不等式:$$a + 1 > 10 - 2a$$ → $$3a > 9$$ → $$a > 3$$。

同时需满足定义域要求:$$a+1 > 0$$ 且 $$10-2a > 0$$。$$a+1 > 0$$ 得 $$a > -1$$;$$10-2a > 0$$ 得 $$a < 5$$。

综合得 $$3 < a < 5$$。

因此选 D。

10. 比较 $$a = 3^{\frac{3}{2}} = (3^3)^{\frac{1}{2}} = \sqrt{27} \approx 5.196$$,$$b = 5^{\frac{3}{4}} = (5^3)^{\frac{1}{4}} = \sqrt[4]{125} \approx \sqrt[4]{121} \approx 3.317$$(实际 $$\sqrt[4]{125} \approx 3.343$$),$$c = 8^{\frac{1}{2}} = \sqrt{8} \approx 2.828$$。

所以大小关系为 $$c \approx 2.828 < b \approx 3.343 < a \approx 5.196$$,即 $$c < b < a$$。

因此选 D。

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