函数模型及其应用3.2.1几类不同增长的函数模型二
我们知道,对数函数 ,指数函数 与幂函数 在区间 上都是增函数。从上述两个例子可以看到,这三类函数的增长是有差异的。那么,这种差异的具体情况到底怎样呢?下面,我们不妨先以函数为例进行探究。
利用计算器或计算机,以一定的步长列出自变量与函数值的对应表(表3-5),并在同一平面直角坐标系内画出三个函数的图象(图3.2-4)。可以看到,虽然它们都是增函数,但它们的增长速度是不同的。
表3-5
从图可以看到, 和 的图象有两个交点,这表明 与 在自变量不同的区间有不同的大小关系,有时 ,有时 。下面我们在更大的范围内,观察 和 的增长情况
但是,当自变量 要越来越大时,可以看到, 的图象就像与 轴垂直一样, 的值快速增长, 比起 来,几乎有些微不足道,如图3.2-6和表3-7所示。
探究你能借助图象,对 和 的增长情况进行比较吗?
请在图象上分别标出使不等式成立的自变量 的取值范围
结论一般地,对于指数函数 和幂函数 ,通过探索可以发现,在区间 上,无论 比 大多少,尽管在 的一定变化范围内, 会小于 ,由于 的增长快于 的增长,因此总存在一个 ,当 时,就会有 。
同样地,对于对数函数 和幂函数,在区间 上,随着 的增大, 增长得越来越慢,图象就像是渐渐地与 轴平行一样,尽管在 的一定变化范围内, 可能会大于 ,但由于 的增长慢于 的增长,因此总存在一个 ,当 时,就会有。
综上所述,在区间 上,尽管函数 、 和 都是增函数,但它们的增长速度不同,而且不在同一个“档次”上。随着 的增大, 的增长速度越来越快,会超过并远远大于的增长速度,而 的增长速度则会越来越慢。因此,总会存在一个 , 当 时,就有。
探究你能用同样的方法,讨论一下函数:、 、在区间 上的衰减情况吗?
练习P119在同一个平面直角坐标系内作出下列函数的图象,并比较它们的增长情况: