指数与指数幂运算导学案

§2.1.1指数与指数幂的运算（1）学习目标1.了解指数函数模型背景及实用性、必要性；2.了解根式的概念及表示方法；3.理解根式的运算性质.学习过程一、课前准备（预习教材P48~P50，找出疑惑之处）复习1：正方形面积公式为；正方体的体积公式为.复习2：（初中根式的概念）如果一个数的平方等于a，那么这个数叫做a的，记作；如果一个数的立方等于a，那么这个数叫做a的，记作.二、新课导学※学习探究探究任务一：指数函数模型应用背景探究下面实例及问题，了解指数指数概念提出的背景，体会引入指数函数的必要性.实例1.某市人口平均年增长率为1.25℅，1990年人口数为a万，则x年后人口数为多少万？实例2.给一张报纸，先实验最多可折多少次？你能超过8次吗？计算：若报纸长50cm，宽34cm，厚0.01mm，进行对折x次后，求对折后的面积与厚度？问题1：国务院发展研究中心在2000年分析，我国未来20年GDP（国内生产总值）年平均增长率达7.3℅，则x年后GDP为2000年的多少倍？问题2：生物死亡后，体内碳14每过5730年衰减一半（半衰期），则死亡t年后体内碳14的含量P与死亡时碳14关系为.探究该式意义？小结：实践中存在着许多指数函数的应用模型，如人口问题、银行存款、生物变化、自然科学.探究任务二：根式的概念及运算考察：，那么就叫4的；，那么3就叫27的；，那么就叫做的.依此类推，若,，那么叫做的.新知：一般地，若,那么叫做的次方根(throot)，其中,.简记：.例如：，则.反思：当n为奇数时,n次方根情况如何？例如：，,记：.当n为偶数时，正数的n次方根情况？例如：的4次方根就是，记：.强调：负数没有偶次方根；0的任何次方根都是0，即.试试：，则的4次方根为；，则的3次方根为.新知：像的式子就叫做根式（radical），这里n叫做根指数（radicalexponent），a叫做被开方数（radicand）.试试：计算、、.反思：从特殊到一般，、的意义及结果？ 结论：.当是奇数时，；当是偶数时，.※典型例题例1求下类各式的值：（1）；（2）；（3）；（4）（）.变式：计算或化简下列各式.（1）；（2）.推广：（a0）.※动手试试练1.化简.练2.化简.三、总结提升※学习小结1.n次方根，根式的概念；2.根式运算性质.※知识拓展1.整数指数幂满足不等性质：若，则.2.正整数指数幂满足不等性质：①若，则；②若，则.其中N*.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A.很好B.较好C.一般D.较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1.的值是（）.A.3B.－3C.3D.812.625的4次方根是（）.A.5B.－5C.±5D.253.化简是（）.A.B.C.D.4.化简=.5.计算：=；.课后作业1.计算：（1）；（2）.2.计算和，它们之间有什么关系？你能得到什么结论？3.对比与，你能把后者归入前者吗？ §2.1.1指数与指数幂的运算（2）学习目标1.理解分数指数幂的概念；2.掌握根式与分数指数幂的互化；3.掌握有理数指数幂的运算.学习过程一、课前准备（预习教材P50~P53，找出疑惑之处）复习1：一般地，若，则叫做的，其中,.简记为：.像的式子就叫做，具有如下运算性质：=；=；=.复习2：整数指数幂的运算性质.（1）；（2）；（3）.二、新课导学※学习探究探究任务：分数指数幂引例：a>0时，，则类似可得；，类似可得.新知：规定分数指数幂如下；.试试：（1）将下列根式写成分数指数幂形式：=；=；=.（2）求值：；；；.反思：①0的正分数指数幂为；0的负分数指数幂为.②分数指数幂有什么运算性质？小结：规定了分数指数幂的意义后，指数的概念就从整数指数推广到了有理数指数，那么整数指数幂的运算性质也同样可以推广到有理数指数幂．指数幂的运算性质：（）·；；．※典型例题例1求值：；；；.变式：化为根式.例2用分数指数幂的形式表示下列各式：（1）；（2）；（3）.例3计算（式中字母均正）：（1）；（2）.小结：例2，运算性质的运用；例3，单项式运算.例4计算： （1）；（2）；（3）.小结：在进行指数幂的运算时，一般地，化指数为正指数，化根式为分数指数幂，对含有指数式或根式的乘除运算，还要善于利用幂的运算法则.反思：①的结果？结论：无理指数幂.（结合教材P53利用逼近的思想理解无理指数幂意义）②无理数指数幂是一个确定的实数．实数指数幂的运算性质如何？※动手试试练1.把化成分数指数幂.练2.计算：（1）；（2）.三、总结提升※学习小结①分数指数幂的意义；②分数指数幂与根式的互化；③有理指数幂的运算性质.※知识拓展放射性元素衰变的数学模型为：，其中t表示经过的时间，表示初始质量，衰减后的质量为m，为正的常数.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A.很好B.较好C.一般D.较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1.若，且为整数，则下列各式中正确的是（）.A.B.C.D.2.化简的结果是（）.A.5B.15C.25D.1253.计算的结果是（）.A．B．Ｃ．D．4.化简=.5.若，则=.课后作业1.化简下列各式：（1）；（2）.2.计算：.§2.1.1指数与指数幂的运算（练习） 学习目标1.掌握n次方根的求解；2.会用分数指数幂表示根式；3.掌握根式与分数指数幂的运算.学习过程一、课前准备（复习教材P48~P53，找出疑惑之处）复习1：什么叫做根式?运算性质？像的式子就叫做，具有性质：=；=；=.复习2：分数指数幂如何定义？运算性质？①；.其中②；；.复习3：填空.①n为时，.②求下列各式的值：=；=；=；=；=；=；=.二、新课导学※典型例题例1已知=3，求下列各式的值：（1）； （2）； （3）．补充：立方和差公式.小结：①平方法；②乘法公式；③根式的基本性质（a≥0）等.注意，a≥0十分重要，无此条件则公式不成立.例如，.变式：已知，求：（1）；（2）.例2从盛满1升纯酒精的容器中倒出升，然后用水填满，再倒出升，又用水填满，这样进行5次，则容器中剩下的纯酒精的升数为多少？变式：n次后？小结：①方法：摘要→审题；探究→结论；②解应用问题四步曲：审题→建模→解答→作答.※动手试试练1.化简：. 练2.已知x+x-1=3，求下列各式的值.（1）；（2）.练3.已知，试求的值.三、总结提升※学习小结1.根式与分数指数幂的运算；2.乘法公式的运用.※知识拓展1.立方和差公式：；.2.完全立方公式：；.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A.很好B.较好C.一般D.较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1.的值为（）.A.B.C.3D.7292.(a>0)的值是（）.A.1B.aC.D.3.下列各式中成立的是（）.A．B．C．D．4.化简=.5.化简=.课后作业1.已知,求的值.2.探究：时,实数和整数所应满足的条件.§2.1.2指数函数及其性质（1） 学习目标1.了解指数函数模型的实际背景，认识数学与现实生活及其他学科的联系；2.理解指数函数的概念和意义；3.能画出具体指数函数的图象，掌握指数函数的性质（单调性、特殊点）.学习过程一、课前准备（预习教材P54~P57，找出疑惑之处）复习1：零指数、负指数、分数指数幂怎样定义的？（1）；（2）；（3）；.其中复习2：有理指数幂的运算性质.（1）；（2）；（3）.二、新课导学※学习探究探究任务一：指数函数模型思想及指数函数概念实例：A．细胞分裂时，第一次由1个分裂成2个，第2次由2个分裂成4个，第3次由4个分裂成8个，如此下去，如果第x次分裂得到y个细胞，那么细胞个数y与次数x的函数关系式是什么？B．一种放射性物质不断变化成其他物质，每经过一年的残留量是原来的84％，那么以时间x年为自变量，残留量y的函数关系式是什么？讨论：上面的两个函数有什么共同特征？底数是什么？指数是什么？新知：一般地，函数叫做指数函数（exponentialfunction），其中x是自变量，函数的定义域为R.反思：为什么规定＞0且≠1呢？否则会出现什么情况呢？试试：举出几个生活中有关指数模型的例子？探究任务二：指数函数的图象和性质引言：你能类比前面讨论函数性质时的思路，提出研究指数函数性质的内容和方法吗？回顾：研究方法：画出函数图象，结合图象研究函数性质．研究内容：定义域、值域、特殊点、单调性、最大（小）值、奇偶性．作图：在同一坐标系中画出下列函数图象：，讨论：（1）函数与的图象有什么关系？如何由的图象画出的图象？（2）根据两个函数的图象的特征，归纳出这两个指数函数的性质.变底数为3或后呢？新知：根据图象归纳指数函数的性质.a>10100,b≠1)的图象关于y轴对称，则有（）.A.a>bB.a1)在R上递减C.若a>a，则a>1D.若>1，则4.比较下列各组数的大小：；.5.在同一坐标系下，函数y=ax,y=bx,y=cx,y=dx的图象如右图，则a、b、c、d、1之间从小到大的顺序是.课后作业1.已知函数f(x)=a－(a∈R)，求证：对任何，f(x)为增函数.2.求函数的定义域和值域，并讨论函数的单调性、奇偶性. §2.2.1对数与对数运算（1）学习目标1.理解对数的概念；2.能够说明对数与指数的关系；3.掌握对数式与指数式的相互转化.学习过程一、课前准备（预习教材P62~P64，找出疑惑之处）复习1：庄子：一尺之棰，日取其半，万世不竭.（1）取4次，还有多长？（2）取多少次，还有0.125尺？复习2：假设2002年我国国民生产总值为a亿元，如果每年平均增长8%，那么经过多少年国民生产是2002年的2倍？（只列式）二、新课导学※学习探究探究任务：对数的概念问题：截止到1999年底，我国人口约13亿.如果今后能将人口年平均增长率控制在1%，那么多少年后人口数可达到18亿，20亿，30亿？讨论：（1）问题具有怎样的共性？（2）已知底数和幂的值，求指数怎样求呢？例如：由，求x.新知：一般地，如果，那么数x叫做以a为底N的对数（logarithm）.记作，其中a叫做对数的底数，N叫做真数试试：将复习2及问题中的指数式化为对数式.新知：我们通常将以10为底的对数叫做常用对数（commonlogarithm），并把常用对数简记为lgN在科学技术中常使用以无理数e=2.71828……为底的对数，以e为底的对数叫自然对数，并把自然对数简记作lnN试试：分别说说lg5、lg3.5、ln10、ln3的意义.反思：（1）指数与对数间的关系？时，.（2）负数与零是否有对数？为什么？（3），.※典型例题例1下列指数式化为对数式，对数式化为指数式.（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）lg0.001=；（7）ln100=4.606.变式：lg0.001=？小结：注意对数符号的书写，与真数才能构成整体. 例2求下列各式中x的值：（1）；（2）；（3）；（4）.小结：应用指对互化求x.※动手试试练1.求下列各式的值.（1）；（2）；（3）10000.练2.探究三、总结提升※学习小结①对数概念；②lgN与lnN；③指对互化；④如何求对数值※知识拓展对数是中学初等数学中的重要内容，那么当初是谁首创“对数”这种高级运算的呢？在数学史上，一般认为对数的发明者是十六世纪末到十七世纪初的苏格兰数学家——纳皮尔（Napier，1550-1617年）男爵.在纳皮尔所处的年代，哥白尼的“太阳中心说”刚刚开始流行，这导致天文学成为当时的热门学科.可是由于当时常量数学的局限性，天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”，因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间.纳皮尔也是当时的一位天文爱好者，为了简化计算，他多年潜心研究大数字的计算技术，终于独立发明了对数.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A.很好B.较好C.一般D.较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1.若，则（）.A.4B.6C.8D.92.=（）.A.1B.－1C.2D.－23.对数式中，实数a的取值范围是（）.A．B．(2,5)C．D．4.计算：.5.若，则x=________，若，则y=___________.课后作业1.将下列指数式化成对数式，对数式化成指数式.（1）；（2）；（3）（4）；（5）；（6）；（7）.2.计算：（1）；（2）；（3）；（3）；（4）. §§2.2.1对数与对数运算（2）学习目标1.掌握对数的运算性质，并能理解推导这些法则的依据和过程；2.能较熟练地运用对数运算法则解决问题..学习过程一、课前准备（预习教材P64~P66，找出疑惑之处）复习1：（1）对数定义：如果，那么数x叫做，记作.（2）指数式与对数式的互化：.复习2：幂的运算性质.（1）；（2）；（3）.复习3：根据对数的定义及对数与指数的关系解答：（1）设，，求；（2）设，，试利用、表示·．二、新课导学※学习探究探究任务：对数运算性质及推导问题：由，如何探讨和、之间的关系？问题：设,，由对数的定义可得：M=，N=∴MN==，∴MN=p+q，即得MN=M+N根据上面的证明，能否得出以下式子？如果a>0，a¹1，M>0，N>0，则（1）；（2）；（3）.反思：自然语言如何叙述三条性质？性质的证明思路？（运用转化思想，先通过假设，将对数式化成指数式，并利用幂运算性质进行恒等变形；然后再根据对数定义将指数式化成对数式）※典型例题例1用,,表示下列各式：（1）；（2）.例2计算：（1）；（2）；（3）；（4）lg.探究：根据对数的定义推导换底公式（，且；，且；）．试试：2000年人口数13亿，年平均增长率1℅，多少年后可以达到18亿？※动手试试 练1.设,，试用、表示.变式：已知lg2＝0.3010，lg3＝0.4771，求lg6、lg12.lg的值.练2.运用换底公式推导下列结论.（1）；（2）.练3.计算：（1）；（2）.三、总结提升※学习小结①对数运算性质及推导；②运用对数运算性质；③换底公式.※知识拓展①对数的换底公式；②对数的倒数公式.③对数恒等式：，，.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A.很好B.较好C.一般D.较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1.下列等式成立的是（）A．B．C．D．2.如果lgx=lga+3lgb－5lgc，那么（）.A．x=a+3b－cB．C．D．x=a+b3－c33.若，那么（）.A．B．C．D．4.计算：（1）；（2）.5.计算：.课后作业1.计算：（1）；（2）.2.设、、为正数，且，求证：. §2.2.1对数与对数运算（3）学习目标1.能较熟练地运用对数运算性质解决实践问题；2.加强数学应用意识的训练，提高解决应用问题的能力.学习过程一、课前准备（预习教材P66~P69，找出疑惑之处）复习1：对数的运算性质及换底公式.如果a>0，a¹1，M>0，N>0，则（1）；（2）；（3）.换底公式.复习2：已知3=a，7=b，用a，b表示56.复习3：1995年我国人口总数是12亿，如果人口的年自然增长率控制在1.25℅，问哪一年我国人口总数将超过14亿？（用式子表示）二、新课导学※典型例题例120世纪30年代，查尔斯.里克特制订了一种表明地震能量大小的尺度，就是使用测震仪衡量地震能量的等级，地震能量越大，测震仪记录的地震曲线的振幅就越大.这就是我们常说的里氏震级M，其计算公式为：，其中A是被测地震的最大振幅，是“标准地震”的振幅（使用标准地震振幅是为了修正测震仪距实际震中距离造成的偏差）.（1）假设在一次地震中，一个距离震中100千米的测震仪记录的地震最大振幅是20，此时标准地震的振幅是0.001,计算这次地震的震级（精确到0.1）；（2）5级地震给人的振感已比较明显，计算7.6级地震最大振幅是5级地震最大振幅的多少倍？（精确到1）小结：读题摘要→寻找数量关系→利用对数计算.例2当生物死亡后，它机体内原有的碳14会按确定的规律衰减，大约每经过5730年衰减为原来的一半，这个时间称为“半衰期”．根据些规律，人们获得了生物体碳14含量P与生物死亡年数t之间的关系．回答下列问题：（1）求生物死亡t年后它机体内的碳14的含量P，并用函数的观点来解释P和t之间的关系，指出是我们所学过的何种函数？（2）已知一生物体内碳14的残留量为P，试求该生物死亡的年数t，并用函数的观点来解释P和t之间的关系，指出是我们所学过的何种函数？（3）长沙马王墓女尸出土时碳14的余含量约占原始量的76.7%，试推算古墓的年代？反思：①P和t之间的对应关系是一一对应； ②P关于t的指数函数，则t关于P的函数为.※动手试试练1.计算：（1）；（2）.练2.我国的GDP年平均增长率保持为7.3%，约多少年后我国的GDP在2007年的基础上翻两番？三、总结提升※学习小结1.应用建模思想（审题→设未知数→建立x与y之间的关系→求解→验证）；2.用数学结果解释现象.※知识拓展在给定区间内，若函数的图象向上凸出，则函数在该区间上为凸函数，结合图象易得到；在给定区间内，若函数的图象向下凹进，则函数在该区间上为凹函数，结合图象易得到.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A.很好B.较好C.一般D.较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1.（a≠0）化简得结果是（  ）.A．－aB．a2C．｜a｜D．a2.若log7［log3（log2x）］＝0，则=（  ）.A.3B.C.D.3.已知，且，则m之值为（）.A．15B．C．±D．2254.若3a＝2，则log38－2log36用a表示为.5.已知，，则；．课后作业1.化简：（1）；（2）.2.若，求的值． §2.2.2对数函数及其性质（1）学习目标1.通过具体实例，直观了解对数函数模型所刻画的数量关系，初步理解对数函数的概念，体会对数函数是一类重要的函数模型；2.能借助计算器或计算机画出具体对数函数的图象，探索并了解对数函数的单调性与特殊点；3.通过比较、对照的方法，引导学生结合图象类比指数函数，探索研究对数函数的性质，培养数形结合的思想方法，学会研究函数性质的方法.学习过程一、课前准备（预习教材P70~P72，找出疑惑之处）复习1：画出、的图象，并以这两个函数为例，说说指数函数的性质.复习2：生物机体内碳14的“半衰期”为5730年，湖南长沙马王堆汉墓女尸出土时，碳14的残余量约占原始含量的76.7%，试推算马王堆古墓的年代.（列式）二、新课导学※学习探究探究任务一：对数函数的概念问题：根据上题，用计算器可以完成下表：碳14的含量P0.50.30.10.010.001生物死亡年数t讨论：t与P的关系？（对每一个碳14的含量P的取值，通过对应关系，生物死亡年数t都有唯一的值与之对应，从而t是P的函数）新知：一般地，当a＞0且a≠1时，函数叫做对数函数(logarithmicfunction)，自变量是x；函数的定义域是（0，+∞）.反思：对数函数定义与指数函数类似，都是形式定义，注意辨别，如：，都不是对数函数，而只能称其为对数型函数；对数函数对底数的限制，且．探究任务二：对数函数的图象和性质问题：你能类比前面讨论指数函数性质的思路，提出研究对数函数性质的内容和方法吗？研究方法：画出函数图象，结合图象研究函数性质．研究内容：定义域、值域、特殊点、单调性、最大（小）值、奇偶性．试试：同一坐标系中画出下列对数函数的图象.；.反思：（1）根据图象，你能归纳出对数函数的哪些性质？a>1010