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學習・解釋・訂正

冪函數

先理解概念,獨立嘗試,再解釋想法如何改變。

高一必修 第一册(A版).pdf · 3.3 · PDF 96 / 印刷頁 89

先重溫:函數的基本性質

專題 01

冪函數

透過定義、對照例子及有理據的應用,掌握冪函數。

學完之後,你能解釋

  • 解讀及運用冪函數,並檢查定義域。
  • 連結不同表示法,說明每步理由,並處理邊界情況。
  • 能解釋解法,並把概念用於改變了的情境。

固定指數

冪函數為 x 的固定次冪,須配合實數定義域。

y=xay=x^a

定義域與次序

負、分數及整數指數有不同限制與性質。

預測 → 操作 → 解釋 → 遷移

先留下預測,再探索關係。

課節思考:計算前,預測「冪函數」的一項定義條件改變後,結論會怎樣改變,並記錄理由。

模型實驗:先預測調整下列參數會改變哪個結果,再以顯示的數值檢查,並與課節問題比較。

三次圖像:水平平移 0,垂直平移 0;自變量改成 x−0。

三次圖像:水平平移 0,垂直平移 0;自變量改成 x−0。

解釋:比較兩個符合條件的例子及一個邊界或不符合條件的例子,利用所述定義解釋差異。

遷移:自擬新例子及一個容易令人信服的錯誤解法,再指出缺漏條件並修正。

試一試,把思路寫下來。

每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。

01 / 基礎#示範例題

計算冪。

232^3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
正整數指數表示重複相乘。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    23=2×2×2=82^3=2\times2\times2=8
  3. 不可把乘方當成底數乘指數。

所求值為 8。

檢查與易錯點:不可把乘方當成底數乘指數。

先思考,待同學準備好再展開提示。

02 / 鞏固#示範例題

寫出實數定義域和值域。

f(x)=x−2f(x)=x^{-2}
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
改寫成倒數。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    x−2=1/x2>0(x≠0)x^{-2}=1/x^2>0\quad(x\ne0)
  3. 計算或化簡此關係式。

    y>0⇒x=1/y≠0,f(x)=yy>0\Rightarrow x=1/\sqrt y\ne0,\quad f(x)=y
  4. 所示非零輸入可取到每個正輸出;零既不是可取輸入,也不是可取輸出。

定義域 x≠0;值域 y>0。

檢查與易錯點:所示非零輸入可取到每個正輸出;零既不是可取輸入,也不是可取輸出。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

03 / 遷移#示範例題

x>0,解冪的比較。

x−1>2x^{-1}>2
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
確認 x>0 後才乘以 x。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    1>2x⇒0<x<121>2x\Rightarrow0<x<\frac1{2}
  3. 倒數冪在正半軸遞減。

0<x<1/2。

檢查與易錯點:倒數冪在正半軸遞減。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

04 / 基礎#獨立練習

計算冪。

333^3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
正整數指數表示重複相乘。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    33=3×3×3=273^3=3\times3\times3=27
  3. 不可把乘方當成底數乘指數。

所求值為 27。

檢查與易錯點:不可把乘方當成底數乘指數。

先思考,待同學準備好再展開提示。

05 / 基礎#獨立練習

求平方根冪函數的實數定義域和值域。

f(x)=x1/2f(x)=x^{1/2}
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用實數算術平方根。
提示 2
證明每個非負輸出均有原像。
完整解答
  1. 使用實數算術平方根。

  2. 計算或化簡此關係式。

    x≥0;y=x≥0;x=y2x\ge0;\quad y=\sqrt x\ge0;\quad x=y^2
  3. 只有非負界限而未證可取得,仍未確立完整值域。

定義域和值域均為 [0,∞)。

檢查與易錯點:只有非負界限而未證可取得,仍未確立完整值域。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

06 / 基礎#獨立練習

計算實數立方根。

(−27)1/3(-27)^{1/3}
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
奇次根保留正負號。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    (−3)3=−27(-3)^3=-27
  3. 與偶次根不同,實數奇次根允許負輸入。

所求值為 -3。

檢查與易錯點:與偶次根不同,實數奇次根允許負輸入。

先思考,待同學準備好再展開提示。

07 / 基礎#獨立練習

0<x<1,比較 x² 與 x³ 並證明。

0<x<10<x<1
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
把兩者的差因式分解。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    x2−x3=x2(1−x)>0x^2-x^3=x^2(1-x)>0
  3. 底數在零與一之間時,正指數越大,值越小。

x³<x²。

檢查與易錯點:底數在零與一之間時,正指數越大,值越小。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

08 / 鞏固#獨立練習

判斷此冪函數在實數上的奇偶性。

f(x)=x6f(x)=x^{6}
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
偶數個負因數相乘為正。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    f(−x)=(−x)6=x6=f(x)f(-x)=(-x)^{6}=x^{6}=f(x)
  3. 指數為偶整數,定義域亦對稱。

偶函數。

檢查與易錯點:指數為偶整數,定義域亦對稱。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

09 / 鞏固#獨立練習

求 m,使此式成為係數為一的冪函數。

f(x)=(m−3)x3f(x)=(m-3)x^3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
標準形式是 x 的固定實數次冪。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    m−3=1⇒m=4m-3=1\Rightarrow m=4
  3. 倍數函數不一定符合所述係數為一的冪函數形式。

所求值為 4。

檢查與易錯點:倍數函數不一定符合所述係數為一的冪函數形式。

先思考,待同學準備好再展開提示。

10 / 鞏固#獨立練習

x>0,解冪的比較。

x−1>3x^{-1}>3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
確認 x>0 後才乘以 x。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    1>3x⇒0<x<131>3x\Rightarrow0<x<\frac1{3}
  3. 倒數冪在正半軸遞減。

0<x<1/3。

檢查與易錯點:倒數冪在正半軸遞減。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

11 / 鞏固#獨立練習

計算冪。

434^3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
正整數指數表示重複相乘。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    43=4×4×4=644^3=4\times4\times4=64
  3. 不可把乘方當成底數乘指數。

所求值為 64。

檢查與易錯點:不可把乘方當成底數乘指數。

先思考,待同學準備好再展開提示。

12 / 遷移#獨立練習

把 x^(2/3) 定義為實立方根的平方,求定義域、值域及奇偶性。

f(x)=(x3)2f(x)=(\sqrt[3]x)^2
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
立方根接受所有實數輸入。
提示 2
平方消除立方根的正負號。
完整解答
  1. 立方根接受所有實數輸入。

  2. 計算或化簡此關係式。

    f(−x)=(−x3)2=f(x);y≥0⇒x=y3/2,f(x)=yf(-x)=(-\sqrt[3]x)^2=f(x);\quad y\ge0\Rightarrow x=y^{3/2},\quad f(x)=y
  3. 所示原像可取到每個非負輸出;負輸入須明示實數根的解讀。

定義域為 R;值域 [0,∞);偶函數。

檢查與易錯點:所示原像可取到每個非負輸出;負輸入須明示實數根的解讀。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

13 / 遷移#獨立練習

計算實數立方根。

(−64)1/3(-64)^{1/3}
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。
提示 2
奇次根保留正負號。
完整解答
  1. 辨識指數、實數定義域及大小次序的變化。

  2. 計算或化簡此關係式。

    (−4)3=−64(-4)^3=-64
  3. 與偶次根不同,實數奇次根允許負輸入。

所求值為 -4。

檢查與易錯點:與偶次根不同,實數奇次根允許負輸入。

先思考,待同學準備好再展開提示。

專注一道題目

課末檢核與訂正

回看最近核對的答案及解釋;改動草稿後須重新核對。書面推理需要自評或教師評核。

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    選擇需要重溫的補底知識 ↗

    教師備課與評核

    提問順序

    • 使用「冪函數」的主要法則前,須滿足甚麼條件?
    • 哪一種表示法能使此題較易處理?為甚麼?
    • 改變一項假設後,原結論還成立嗎?

    板書重點

    • 解讀及運用冪函數,並檢查定義域。
    • 固定指數:冪函數為 x 的固定次冪,須配合實數定義域。
      y=xay=x^a
    • 定義域與次序:負、分數及整數指數有不同限制與性質。
    • 總結:條件 → 表示 → 推理 → 檢驗。

    預期想法

    • 預期理由:冪函數為 x 的固定次冪,須配合實數定義域。
    • 預期理由:負、分數及整數指數有不同限制與性質。
    • 預期修正:負指數不表示輸出為負。

    評核清單

    • 1:辨識已知條件及所求。
    • 1:選取合適定義、表示或方法。
    • 1:推理連貫且正確。
    • 1:檢驗條件並解釋結果。

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    教材與來源說明 ↗