关于一道关于一道高考题的深入思考
王久成朱立明(吉林省长春市东北师大附中130024吉林省长春市东北师范大学130024)2010年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)中有这样一道问题:11函数y2x的图像大致是()
x2x2本题比较容易解决,可以通过分析函数y2与函数yx的交点个数,再考察函数
12
y2xx2的单调性即可解决。
由此题展开联想,对于任意的指数函数yax与幂函数yxa交点的个数有多少应如何判断,本文主要探究这个问题。1、对于x∈0∞令fxloga
xaax其中a0且a≠1,所以有fxlogaxlogaaxalogaxax
fx
x
aa1,令fx0解之得xxl
al
a
因为e1x,所以有xl
1xl
x,即al
a(1)若0a1时,
a0l
a
则函数fxxalogax在0∞上单调递减,并且fa0,此时函数yax与函数yxa在0∞上有一个交点。(2)若a1时,当x∈0
a1l
a
aa时,fx0;当x∈∞时,fx0l
al
aaaa因此函数fxxalogax在x处取得最大值,falogal
al
ael
ax考察gxx1,el
xgxel
xe,令gx0解之得xeel
x2
当x∈1e时,gx0;当x∈e∞时,gx0因此函数gx
x在xe处取得最小值,ge1el
x
f(1)若ae时,fe0,此时函数ya与函数yx在0∞上有一个交点
xa
(2)若a∈1e∪e∞时,恒有ga1成立,即我们得到f
a1,el
a
aaaloga0l
ael
aa1对于x∈0时,我们取xa2,则fa22a20l
aaax∈∞时,我们取xa
,当
取充分大时,必有fa
aa
0l
a
xa
此时函数ya与函数yx在0∞上必有两个交点。2、对于x∈∞0时,因为对于a为无理数时,x是没有意义的。所以我们只讨论a为有
a
理数的情况,故a
m
其中m
∈Z,为表达方便我们令fxxaxmgxax
(1)m为奇数,当此时若
为偶数,则函数fx则函数fx
xm在∞0上无意义;若
为奇数,
xm在∞∞上为奇函数,因此,对于x∈0,∞)有xa0ax0,,
二者不能相交。所以当m为奇数时,函数yax与函数yxa在∞0上没有交点。(2)当m为偶数,则只需考虑
为奇数,此时fx在∞0上单调递减。当
xm在∞∞上为偶函数,并且
m1即a1时,gxax在r