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初等函数——幂函数(Power Function)
幂函数(Power function)是形如f(x)=xa的函数,a∈R是实数。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。
性质
幂函数的图像一定会出现在第一象限内,一定不会出现在第四象限,至于是否出现在第二、三象限内,要看函数的奇偶性;幂函数的图像最多只能同时出现在两个象限内。
1. 取正值
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;
2. 取负值
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;
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。
3. 取零
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。
定义域和值域
幂函数的一般形式是y=x?,其中,n可为任何实数,但我们仅考虑n为有理数的情形,这时可表示为y=x^(m/k),其中m∈Z,k∈N*,且m,k互质。特别,当k=1时为整数指数幂。
(1)当m,k都为正奇数时,如y=x,y=x3,y=x^(3/5)等,定义域、值域均为R,为奇函数;
(2)当m为负奇数,k为正奇数时,如y=x^(-1)=1/x,y=x^(-3)=1/x3,y=x^(-3/5)等,定义域、值域均为{x∈R|x≠0},也就是(-∞,0)∪(0,+∞),为奇函数;
(3)当m为正奇数,k为正偶数时,如y=x^(1/2),y=x^(3/4)等,定义域、值域均为[0,+∞),为非奇非偶函数;
(4)当m为负奇数,k为正偶数时,如y=x^(-1/2),y=x^(-3/4)等,定义域、值域均为(0,+∞),为非奇非偶函数;
(5)当m为正偶数,k为正奇数时,如y=x2,y=x^(2/3)等,定义域为R、值域为[0,+∞),为偶函数;
(6)当m为负偶数,k为正奇数时,如y=x^(-2)=1/x2,y=x^(-2/3)等,定义域为{x∈R|x≠0},也就是(-∞,0)∪(0,+∞),值域为(0,+∞),为偶函数。
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);(a≠0,a>0)时,图像过点(0, 0)和(1, 1)
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>0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递增;
初等函数——幂函数(Power Function)