第二節 指數函數與多項式函數
想一想

思考:根據指數函數的定義,判斷以下哪個函數是指數函數:

(1) \(\displaystyle{y=-3\cdot {{\left( 2 \right)}^{x}} }\) 
(2) \(\displaystyle{y=3{{x}^{\frac{1}{2}}} }\)
(3) \(\displaystyle{y={{\left( -\frac{1}{5} \right)}^{3x}} }\)
(4) \(\displaystyle{y={{\left( \frac{1}{x} \right)}^{3}} }\)

解答:只有 (1) 是指數函數,其他都不是,因為 (2) 和 (4) 的自變量 \(\displaystyle{ x }\) 都不是在指數上;(3) 的底小於零。

指數函數 \(\displaystyle{y={{a}^{x}} }\) 的自變量 \(\displaystyle{ x}\) 在指數上,而底為常數; 結構類似的多項式函數 \(\displaystyle{y={{x}^{a}} }\) 正好相反,底中包含自變量 \(\displaystyle{ x }\),而指數則為常數。 兩者屬於完全不同的函數類別,存在著本質的區別。

最常見的多項式函數有二次函數 \(\displaystyle{y={{x}^{2}} }\)、三次函數 \(\displaystyle{y={{x}^{3}} }\)。

數學實驗:比較指數函數與多項式函數
指數函數與多項式函數的圖像

如模擬程式所示,改變參數 \(\displaystyle{ a }\) 的值 ( \(\displaystyle{ a }\) 為大於 \(\displaystyle{ 1 }\) 的整數),觀察指數函數 \(\displaystyle{f\left( x \right)={{a}^{x}} }\) 與多項式函數 \(\displaystyle{g\left( x \right)={{x}^{a}} }\) 的圖像,回答工作紙中的問題、

  1. 當 \(\displaystyle{a\left( a \gt 1 \right) }\) 取不同的值時,指數函數 \(\displaystyle{f\left( x \right)={{a}^{x}} }\) 的圖像的形狀是否都相似?

    • 相似
    • 不相似
  2. 當 \(\displaystyle{ a\left( a \gt 1 \right) }\) 取不同的值時,多項式函數 \(\displaystyle{g\left( x \right)={{x}^{a}} }\) 的圖像的形狀是否都相似?

    • 相似
    • 不相似
  3. 當 \(\displaystyle{ a=2 }\) 時,求函數 \(\displaystyle{f\left( x \right)={{2}^{x}} }\) 和函數 \(\displaystyle{g\left( x \right)={{x}^{2}} }\) 的值,填寫下表:

    \(\displaystyle{ x }\) 指數函數 \(\displaystyle{f\left( x \right)={{2}^{x}} }\) 多項式函數 \(\displaystyle{g\left( x \right)={{x}^{2}} }\)
    0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
  4. 指數函數和多項式函數,哪個函數的增長速度更快?

    • 指數函數
    • 多項式函數

該實驗表明:指數函數與多項式函數在本質上存在區別,並非同一類函數。

上一節
下一節