Ưu đãi 50% Tặng trọn bộ Ebook 500 Bí kíp 9+ Toán THPT!
Chương VI: Hàm số mũ và Hàm số lôgarit

Bài 20: Hàm số mũ và hàm số lôgarit

585 người đã học

Lý thuyết & Phương pháp giải Chuyên sâu: Hàm số mũ và hàm số lôgarit (Toán 11 KNTT)

Tập xác định, tập giá trị, chiều biến thiên và đồ thị đối xứng của hàm số mũ y = a^x và hàm số logarit y = log_a(x) theo chuẩn SGK Toán 11.

Chương VI: Hàm số mũ và Hàm số lôgarit • Toán 11 KNTT – Bài 20

BÀI 20: HÀM SỐ MŨ VÀ HÀM SỐ LÔGARIT

Khám phá bản chất, tập xác định, tính đơn điệu và dạng đồ thị đặc trưng của hai hàm số nền tảng trong Giải tích hiện đại; ứng dụng giải quyết các mô hình tăng trưởng dân số, phân rã phóng xạ và tâm lí học thực nghiệm.

2 Hàm đối ngẫu
100% Chuẩn KNTT
Hàm số mũ y = a^x Hàm số lôgarit y = log_a x Đồng biến & Nghịch biến Nhận dạng Đồ thị Mô hình Malthus
👥

Tình huống thực tiễn mở đầu: Dự báo Tăng trưởng Dân số

Mô hình tăng trưởng mũ tự nhiên liên tục trong nhân khẩu học

Sự tăng trưởng dân số được ước tính theo công thức tăng trưởng mũ liên tục (mô hình Malthus): $$A = P \cdot e^{rt}$$ Trong đó: $P$ là dân số của năm lấy làm mốc; $A$ là dân số sau $t$ năm; $r$ là tỉ lệ tăng dân số hàng năm.

Dữ liệu thực tế tại Việt Nam (SGK): Vào năm $2020$, dân số Việt Nam khoảng $97,34$ triệu người và tỉ lệ tăng dân số là $0,91\%$/năm ($r = 0,0091$). Giả sử tỉ lệ tăng dân số này giữ nguyên, hãy ước tính dân số Việt Nam vào năm $2050$ ($t = 2050 - 2020 = 30$ năm):
$$A = 97,34 \cdot e^{0,0091 \times 30} = 97,34 \cdot e^{0,273} \approx 127,90 \text{ (triệu người)}$$

Hàm số mô tả sự biến thiên dân số theo thời gian $t$ chính là một ví dụ sinh động về hàm số mũ.

1

Hàm Số Mũ

Định nghĩa Hàm số mũ

Cho $a$ là một số thực dương khác 1 ($0 < a \ne 1$).

Hàm số cho bởi công thức: $$y = a^x$$ được gọi là hàm số mũ cơ số $a$.

Phân biệt cốt lõi: Trong hàm số mũ $y = a^x$, cơ số $a$ là hằng số và biến số $x$ nằm ở số mũ (ngược lại với hàm luỹ thừa $y = x^\alpha$ có biến số ở cơ số và số mũ là hằng số).

Tính chất và Chiều biến thiên của Hàm số mũ $y = a^x$

• Tập xác định: $$D = \mathbb{R} \quad (-\infty; +\infty)$$
• Tập giá trị: $$T = (0; +\infty)$$ (Hàm số luôn nhận giá trị dương: $a^x > 0$ với mọi $x \in \mathbb{R}$)
• Tính liên tục: Hàm số $y = a^x$ liên tục trên toàn bộ $\mathbb{R}$.
• Khi cơ số $a > 1$: Hàm số đồng biến trên $\mathbb{R}$. Đồ thị đi lên từ trái sang phải.
• Khi cơ số $0 < a < 1$: Hàm số nghịch biến trên $\mathbb{R}$. Đồ thị đi xuống từ trái sang phải.
• Điểm đặc biệt của đồ thị: Luôn đi qua điểm $(0; 1)$ và $(1; a)$, luôn nằm hoàn toàn phía trên trục hoành $Ox$.
Hình 6.1 Dạng đồ thị của hàm số y = a^x
Ví dụ 1 (SGK)
Vẽ đồ thị hàm số $y = \left(\frac{1}{2}\right)^x$
$x$ -3 -2 -1 0 1 2 3
$y = (1/2)^x$ 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8
Bạn nam nhắc nhở y = 2^-x
Hình 6.2 Đồ thị hàm số y = (1/2)^x
2

Hàm Số Lôgarit

Định nghĩa Hàm số lôgarit

Cho $a$ là một số thực dương khác 1 ($0 < a \ne 1$).

Hàm số cho bởi công thức: $$y = \log_a x$$ được gọi là hàm số lôgarit cơ số $a$.

Điều kiện xác định bắt buộc: Biểu thức dưới dấu lôgarit phải luôn dương ($x > 0$).

Tính chất và Chiều biến thiên của Hàm số lôgarit $y = \log_a x$

• Tập xác định: $$D = (0; +\infty)$$
• Tập giá trị: $$T = \mathbb{R} \quad (-\infty; +\infty)$$ (Hàm số nhận mọi giá trị từ $-\infty$ đến $+\infty$)
• Tính liên tục: Hàm số $y = \log_a x$ liên tục trên khoảng $(0; +\infty)$.
• Khi cơ số $a > 1$: Hàm số đồng biến trên $(0; +\infty)$. Đồ thị đi lên từ trái sang phải.
• Khi cơ số $0 < a < 1$: Hàm số nghịch biến trên $(0; +\infty)$. Đồ thị đi xuống từ trái sang phải.
• Điểm đặc biệt của đồ thị: Luôn đi qua điểm $(1; 0)$ và $(a; 1)$, luôn nằm hoàn toàn bên phải trục tung $Oy$.
Hình 6.3 Dạng đồ thị của hàm số y = log_a x
Ví dụ 2 (SGK)
Vẽ đồ thị hàm số $y = \log_{\frac{1}{2}} x$
$x$ 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8
$y = \log_{1/2} x$ -3 -2 -1 0 1 2 3

Nhận xét quan trọng về tính đối xứng:

Đồ thị hàm số mũ $y = a^x$ và đồ thị hàm số lôgarit $y = \log_a x$ đối xứng nhau qua đường thẳng phân giác thứ nhất $y = x$.

Hình 6.4 Đồ thị hàm số y = log_(1/2) x
3

Bảng So Sánh Tổng Hợp: Hàm Số Mũ vs Hàm Số Lôgarit

Đặc trưng Hàm số mũ $y = a^x$ ($a > 0, a \ne 1$) Hàm số lôgarit $y = \log_a x$ ($a > 0, a \ne 1$)
Tập xác định $D = \mathbb{R}$ $D = (0; +\infty)$
Tập giá trị $T = (0; +\infty)$ $T = \mathbb{R}$
Khi $a > 1$ Đồng biến trên $\mathbb{R}$ Đồng biến trên $(0; +\infty)$
Khi $0 < a < 1$ Nghịch biến trên $\mathbb{R}$ Nghịch biến trên $(0; +\infty)$
Điểm luôn đi qua $(0; 1)$ và $(1; a)$ $(1; 0)$ và $(a; 1)$
Đường tiệm cận Trục hoành $Ox$ ($y = 0$) Trục tung $Oy$ ($x = 0$)