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幂函数的定义

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幂函数的定义及相关性质如下:

一、基本定义

幂函数是形如 y = x^a的函数,其中:

x是自变量;

a是常数(实数);

y是因变量。

二、与指数函数的区别

幂函数与指数函数的核心区别在于自变量的位置:

幂函数:自变量 x在底数位置,指数 a为常数(如 y = x²);

指数函数:自变量 x在指数位置,底数通常为常数(如 y = 2^x)。

三、定义域与值域

定义域

- 当 a为正整数时,定义域为全体实数 R;

- 当 a为负整数时,定义域为 x ≠ 0(如 y = x⁻¹ = 1/x);

- 当 a为分数时,若分母为偶数,则定义域为 x ≥ 0(如 y = x^(1/2) = √x)。

值域

- 当 a > 0时,值域为 (0, +∞);

- 当 a < 0时,值域为 (0, +∞);

- 当 a = 0时,值域为 {1}(如 y = x⁰ = 1)。

四、特殊性质

过定点

所有幂函数图像均通过点 (1, 1)。

单调性

- 当 a > 1时,函数在 [0, +∞) 上单调递增且下凹;

- 当 0 < a < 1时,函数在 [0, +∞) 上单调递增且上凸;

- 当 a < 0时,函数在 (0, +∞) 上单调递减。

奇偶性

- 当 a为整数时,幂函数可能为奇函数(如 y = x³)或偶函数(如 y = x²);

- 当 a为分数时,若分母为奇数,则函数为奇函数;若为偶数,则为偶函数。

五、常见幂函数示例

| 幂指数 a | 函数形式 | 定义域 | 值域 | 图像特征 |

|----------|----------------|----------------------|--------------------|------------------------|

| 2| y = x² | R| [0, +∞) | 下凹抛物线 |

| 3| y = x³ | R| R | 上凸曲线 |

| 1/2 | y = √x | [0, +∞) | [0, +∞) | 右半抛物线 |

| -1 | y = 1/x | (-∞, 0) ∪ (0, +∞) | (-∞, 0) ∪ (0, +∞) | 双曲线 |

以上内容综合了幂函数的定义、分类及关键性质,涵盖初等数学中的核心要点。