幂函数(power function)是
基本初等函数之一。
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为有理数时:a>0,定义域为[0,+∞);a<0,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。
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);
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:
(1)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)。
当α为整数时,α的正负性和奇偶性决定了函数的单调性:
①当α为正奇数时,图像在定义域为R内单调递增;
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(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:
①当α>0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递增;
②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;
③当α<0,分母为偶数时,函数在第一象限内单调递减;
④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);
(3)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)。
(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<0时,α越小,图形倾斜程度越大。
(6)显然幂函数无界限。
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。