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冪指函數

鎖定
冪指函數既像冪函數,又像指數函數,二者的特點兼而有之。作為冪函數,其冪指數確定不變,而冪底數自變量;相反地,指數函數卻是底數確定不變,而指數為自變量。冪指函數就是冪底數和冪指數同時都含有自變量的函數。這種函數的推廣,就是廣義冪指函數
中文名
冪指函數
外文名
power-exponential function
函數推廣
廣義冪指函數
特    點
既像冪函數 又像指數函數

冪指函數定義

冪指函數指數和底數都是變量的函數,形如
是數集)的函數稱為冪指函數,其中 u,v 是 E 上的函數
當不給出 u(x)與 v(x) 的具體形式時,總要求
。因此,冪指函數可改寫成由
複合而成的函數 f(g(x)),從而當 u,v 連續時它連續,u,v 可微時它也可微。 [1] 
冪指函數既像冪函數,又像指數函數,二者的特點兼而有之。作為冪函數,其冪指數確定不變,而冪底數自變量;相反地,指數函數卻是底數確定不變,而指數為自變量。冪指函數就是冪底數和冪指數同時都為自變量的函數。這種函數的推廣,就是廣義冪指函數

冪指函數具體例子

最簡單的冪指函數就是y=xx。説簡單,其實並不簡單,因為當你真正深入研究這種函數時,就會發現,在x<0時,函數圖象存在“黑洞”——無數個間斷點,如右圖所示(用虛線表示)。
圖1.最簡單的冪指函數 圖1.最簡單的冪指函數
在x>0時,函數曲線是連續的,並且在x=1/e處取得最小值,約為0.6922,在區間(0,1/e]上單調遞減,而在區間[1/e,+∞)上單調遞增,並過(1,1)點。
此外,從函數y=xx的圖象可以清楚看出,0的0次方是不存在的。這就是在初等代數中明文規定“任意非零實數的零次冪都等於1,零的任意非零非負次冪都等於零”的真正原因。

冪指函數函數極限

本段中所有
的記號,表示的是各種可能的趨向,即 *可以是a、a-0、a+0 、∞ 、-∞ 或+∞ 。

冪指函數一般方法

利用恆等變形(即換底變形)
及複合函數
求極限法則
,有

冪指函數待定型

是兩個函數乘積的極限,我們知道當且僅當
中有一個等於0,另一個為
時,極限
才是待定型。
所以冪指函數極限
僅有三種待定型:
型、
型、
型。

冪指函數肯定型

冪指函數的極限
除了上述三種待定型外沒有第四種待定型了。
,因為規定l了
,所以必有
,則
(1)
,(i)
;(ii)
(2)
(3)
,(i)
;(ii)
為為
(4)
,(i)
;(ii)
為為
(5)
為+
,(i)
;(ii)

冪指函數典例分析

(1)求
這個極限式“
型”待定型,先求
,所以
(2)求
這個極限式是“
型”待定型,先求
,其中
利用等價無窮小關係公式
可作等價無窮小代換
,即可得
所以
(3)
這個極限式是“
型”待定型,先求
待定型
,根據洛必達法則可得
所以
本題也可以等價無窮大替代,或經過放大縮小
後再用夾逼準則計算。
(4)
這個極限式是“
型”待定型,先計算
,由於
,可知
時的無窮小量,利用等價無窮小關係
,可得
所以
注 (1)這裏“
型”待定型中不能先把“底的極限1”先算出來,錯成
(2)解這種問題時除了使用洛必達法則外,經常會用到等價無窮小替代及換元方法。

冪指函數求導方法

下面給出一般冪指函數的求導方法。為書寫方便,把f(x)和g(x)分別用f和g代替,即
指數求導法
由於冪指函數定義中f(x)>0,因此可以利用對數的性質將函數改寫。
,再對指數函數進行求導。
這種方法是在兩邊取對數,再利用隱函數的求導法則求出y‘。
多元複合函數求導法
根據一元與多元函數複合的求導法則,
的導數為
參考資料
  • 1.    《數學辭海》總編輯委員會.《數學辭海》第1卷.南京:東南大學出版社,2002.8