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文檔簡(jiǎn)介

§2.8指數(shù)函數(shù)

【課標(biāo)要求】1.通過(guò)實(shí)例,了解指數(shù)函數(shù)的實(shí)際意義,會(huì)畫(huà)指數(shù)函數(shù)的圖象2理解指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性、特殊點(diǎn)

等性質(zhì),并能簡(jiǎn)單應(yīng)用.

指數(shù)函數(shù)及其性質(zhì)

⑴概念:一般地,函數(shù)y=/3>0,且。工1)叫做指數(shù)函數(shù),其中指數(shù)x是自變量,定義域是R.

(2)指數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì)

a>\0<?<1

圖象(0,1)

0£-0\

定義域R

值域(0,+8)

過(guò)定點(diǎn)即x=0時(shí),y=1

當(dāng)A>0時(shí).\>1;當(dāng)x<0時(shí),、>。

性質(zhì)

當(dāng)A<0時(shí),0<v<l當(dāng)A>0時(shí),0<v<l

增函數(shù)減函數(shù)

1.判斷下列結(jié)論是否正確.(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打或"X”)

(1)函數(shù)》=一"是指數(shù)函數(shù).(X)

⑵指數(shù)函數(shù)y="與),=「3>0,且aWl)的圖象關(guān)于),軸對(duì)稱.(Y)

⑶若""</(〃>(),且1),則〃?<〃.(X)

(4)函數(shù)y="+2(a>0.且內(nèi)1)過(guò)定點(diǎn)(02).(X)

2.給出下列函數(shù),其中為指數(shù)函數(shù)的是()

A.y=x4B.yB=xv

C.y=7r'D.yD=-4*

答案C

解析因?yàn)橹笖?shù)函數(shù)的形式為)=/3>0且aWl),所以)=兀'是指數(shù)函數(shù).即C正確;而A.B,D中的函數(shù)都

不滿足要求.故A,B,D錯(cuò)誤.

3.若函數(shù)凡0="3>0,且〃W1)滿足人2)=81,則/(一£)的值為()

A.±iB.±3C.-D.3

33

答案c

解析因?yàn)?(2)=/=81,又〃>0,所以4=9,從而於)=9V(—3=9一,=嘉=/

4.己知函數(shù).《幻的定義域?yàn)镽1Ao)=1,瑞=2,緇=2,得=2,怒=2,…,/署=2(〃WN”).寫(xiě)出滿足上述條件

的一個(gè)函數(shù):.

答案/U)=2'(答案不唯一)

解析例如危)=2\則/(0)=1,且耦y=總=2,所以段)=2、符合題意.

I.掌握指數(shù)函數(shù)圖象的三個(gè)特點(diǎn)

⑴指數(shù)函數(shù)>="(。>0,且。41)的圖象恒過(guò)點(diǎn)(0』),(1,。),(-13)依據(jù)這三點(diǎn)的坐標(biāo)可得到指數(shù)函數(shù)的大致圖

象.

(2)仟意兩個(gè)指數(shù)函數(shù)的圖象都是相交的,過(guò)定點(diǎn)(0,1),底數(shù)月為倒數(shù)的兩個(gè)指數(shù)函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱.

(3)指數(shù)函數(shù)在同一平面直角坐標(biāo)系中的圖象的相對(duì)位置與底數(shù)的大小關(guān)系如圖所示,其中0<c<d<\<a<b.

2.謹(jǐn)防一個(gè)失誤點(diǎn)

討論指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性及值域問(wèn)題時(shí),當(dāng)指數(shù)函數(shù)的底數(shù)。的大小不確定時(shí),需分a>]和0?/<1兩種情況進(jìn)

行討論.

題型一指數(shù)函數(shù)的概念與圖象

例1(1)(多選)下列選項(xiàng)正確的是()

A.函數(shù)J(x)=(2a2—3。+2)?"是指數(shù)函數(shù),則a=^

B.指數(shù)函數(shù)_/W="(a>0,旦aW1)的值域?yàn)椋?,+8)

C.函數(shù)),="+匕>0,且aWl)的圖象可以由於)=仆的圖象向右平移一個(gè)單位長(zhǎng)度得到

D.函數(shù)),=必十3—且4W1)恒過(guò)定點(diǎn)(一|,0)

答案ABD

解析對(duì)于A,2?2—3?+2=1且4>0,aW1,則?=1,A正確;

對(duì)于B,不論0<〃<1,還是a>1,值域都為(0,+8),B正確;

對(duì)于C,/U)="的圖象向左平移一個(gè)單位長(zhǎng)度得到),=<一的圖象.C錯(cuò)誤;

對(duì)于D,令2A+3=0則x=—*),=0,所以函數(shù)〉=汽3—且恒過(guò)定點(diǎn)正確.

(2)(多選)若函數(shù)於)="+"其中心。且的圖象過(guò)第一、三、四象限,則()

A.O<d<lB.aB>l

C.—l</?<OD.bD<—1

答案BD

解析函數(shù)凡i)="+"其中。>0且aWI)的圖象過(guò)第一、三、四象限,根據(jù)圖象的性質(zhì)可得力1,4°+辰0.即

1.

思維升華對(duì)于有關(guān)指數(shù)型函數(shù)的圖象問(wèn)題.一般是從最基本的指數(shù)函數(shù)的圖象入手,通過(guò)平移、伸縮、對(duì)

稱變換得到.特別地,當(dāng)?shù)讛?shù)。與1的大小關(guān)系不確定時(shí)應(yīng)注意分類討論.

跟蹤訓(xùn)練1(1)(多選)已知實(shí)數(shù)“〃滿足等式3“=6〃,則下列可能成立的關(guān)系式為()

A.a=Z?B.O</?<?

C.a<Z?<()D.OvavZ?

答案ABC

解析由題意.在同一平面直角坐標(biāo)系內(nèi)分別畫(huà)出函數(shù)y=3'和);=6'的圖象.如圖所示,

由圖象知,當(dāng)〃=b=0時(shí),3"=6"=1,故選項(xiàng)A正確;

作出直線y=々,當(dāng)k>\時(shí).若3。=6'=?,則0<b<a,故選項(xiàng)B正確;

作出直線尸〃z,當(dāng)0<in<1時(shí).若3'=6"=〃7,則a<S<0.故選項(xiàng)C正真;

當(dāng)0<。<匕時(shí),易得2”>1,則3"<3〃<2"3〃=6/\故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

⑵若函數(shù)./)=|2'—2|一6有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)〃的取值范圍是.

答案(0,2)

解析在同一平面直角坐標(biāo)系中畫(huà)出)=|2'—2|與),=力的圖象,如圖所示.

???當(dāng)O</X2時(shí),兩函數(shù)圖象有兩個(gè)交點(diǎn),從而函數(shù)大幻二|2八一2|有兩個(gè)零點(diǎn).

???實(shí)數(shù)〃的取值范圍是(。,2).

題型二指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用

命題點(diǎn)1比較指數(shù)式的大小

例2(1)已知。=1.05°6力=0.6°5£=0.6°±則a、b,c的大小關(guān)系是()

A.a>Z?>cB.aB>c>/?

C.b>c>aD.cD>〃>。

答案B

又?.?國(guó)一14<0}[小<0},

:?p是q的必要不充分條件.

⑵已知函數(shù)於尸2叫則人2—幻次2A?+3)的解集為.

答案(-5,*)

解析由函數(shù)人工)=2叫可得其定義域?yàn)镽,

且/一力=2^=2㈤=段),

所以£r)=2H為偶函數(shù),

當(dāng)x£[0,+8)時(shí)直幻=2>

可得式工)=2用在[0,+8)上單調(diào)遞增,

根據(jù)偶函數(shù)的性質(zhì),不等式五2—x)次2x+3),

即為用2—刈次2x+3|),

可得|2—沖>|必+3|,

整理得3f+16x+5<0,

解得_5々<一小

所以42—x)?2r+3)的解集為(一5,-

命題點(diǎn)3指數(shù)函數(shù)性質(zhì)的綜合應(yīng)用

例4已知函數(shù)"r)=2'+02r是定義在R上的偶函數(shù).

(1)求。的值,并證明函數(shù)/U)在[0,+8)上單調(diào)遞增;

(2)求函數(shù)[仃)=於)+人2》)/引0川的值域.

解(1)因?yàn)楹瘮?shù)/U)在R上為偶函數(shù),

所以)")=/(-.I),

得2、+02-'=2)+021(1—4)(2、-2一,)=0恒成立,即4=1.

所以/)=2'+2丁

對(duì)任意的00V2於I)一凡丫2)=(2勺+2-)一(2必+2-必)=(2勺—2必“竺二±1

\2'1+'2

因?yàn)?<汨<¥2,2*】<2孫,2打+孫>1,2/+M—>0,

所以久哈)勺*2):/W在區(qū)間[0,+8)上單調(diào)遞增.

(2)函數(shù)g)=/)+缺)=2"+2一”22+2-=(21+2-4)2+(2"+2為-2.

令/=2'+2r=2,+3

2r

因?yàn)?七[0,1],所以2、e[1,2],所以ie[2,1],

令3")='+/—2,

故函數(shù)夕⑺在[2,|]上單調(diào)遞增,

當(dāng)t=2時(shí),力(x)min=8(2)=4;

當(dāng)1=|時(shí),7(1)3'=夕0=

則函數(shù)/心)的值域?yàn)椴?孑].

思維升華(1)利用指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)比較大小或解方程、不等式,最重要的是“同底”原則,比較大小還可以

借助中間量.

(2)求解與指數(shù)函數(shù)有關(guān)的復(fù)合函數(shù)問(wèn)題.要明確復(fù)合函數(shù)的構(gòu)成,涉及值域、單調(diào)區(qū)間、最值等問(wèn)題時(shí),要借

助“同增異減”這一性質(zhì)分析判斷.

3

跟蹤訓(xùn)練2(1)〃=G)力=2°$,c=log.《的大小關(guān)系為()

A.a<Z?<cB.cB</?<a

C.a<c<bD.cD<a<b

答案D

3

解析0<G)=2'v2°s,即0<〃</?,c=logW<log31=0,所以

(2)(2023?新高考全國(guó)I)設(shè)函數(shù)&)=2?一“)在區(qū)間(0』)上單調(diào)遞減,則。的取值范圍是()

A.(-°0,-2]B.[-2,0)

C.(0,2]D.[2,+oo)

答案D

解析函數(shù)y=2'在R上是增函數(shù).而函數(shù)%)=2叱。在區(qū)間(()1)上單調(diào)遞減.

則函數(shù)丁二工口一切二1一^丫一手在區(qū)間⑴⑴上單調(diào)遞減因此^力解得?!??,

所以a的取值范圍是[2,+8).

⑶(多選)(2024?臨沂模擬)已知函數(shù)4i)=六+a(〃£R),則下列結(jié)論正確的是()

A.f(x)的定義域?yàn)?一8,o)u(0,+8)

B.f(x)的值域?yàn)镽

C.當(dāng)。=1時(shí)次x)為奇函數(shù)

D.當(dāng)a=2時(shí)<一K)+大幻=2

答案ACD

解析對(duì)于函數(shù)>U)=J=+〃(a£R),

2人一1

令2'—1£0,解得xWO,

所以;U)的定義域?yàn)?-8,0)0(0,+8),故人正確;

因?yàn)?'>0,則2、一1>一1,當(dāng)2、一1>0時(shí),-^->0,

2人一1

所以六+公>4;

當(dāng)一1<2'—1<0時(shí),六<一2,

2兀一1

所以+—2+4

綜上可得應(yīng)¥)的值域?yàn)?一8,—2+〃)口(d+8),故8錯(cuò)誤;

當(dāng)。=1時(shí)<1)=缶+1=沿,

則|—工)=蕓+=一套=一凡0

所以久t)=六+1為奇函數(shù),故C正確;

當(dāng)。=2時(shí)<工)=/+2=會(huì)+1、

則人#+人一》)=沿+1+蕓4+1=2,

故D正確.

■微拓展■-------------------------------------------------------------------------------------

抽象函數(shù)

抽象函數(shù)主要研究賦值求值、證明函數(shù)的性質(zhì)、解不等式等,一般通過(guò)代入特殊值求值、通過(guò)大汨)一人0)的

變換判定單調(diào)性、出現(xiàn),/U)及八一X)判定抽象函數(shù)的奇偶性、換X為x+7.確定周期性.

(1)判斷抽象函數(shù)單調(diào)性的方法

①若給出的是“和型”抽象函數(shù)./(x+y)=…,判斷符號(hào)時(shí)要變形為人也)-7U1)=.八。2—M)+制)一人山)或外2)

一大rI)=大口)—AUl—g)+X2);

②若給出的是“積型”抽象函數(shù)段),)=…,判斷符號(hào)時(shí)要變形為於2)一於|)=/(%1W)-/C⑴或於2)一於。二

Ax2)-/(x2?g.

(2)常見(jiàn)的抽象函數(shù)模型

①正比例函數(shù)J(x)=WO),對(duì)應(yīng)"±y)=/(X)切3,);

②幕函數(shù);(幻=見(jiàn)對(duì)應(yīng)於>,)=段次,)或/6)=怒;

③指數(shù)函數(shù)/(幻=優(yōu)(心0,且。力1),對(duì)應(yīng)人工+),)=/(冷/(),)或?¥—),)=怒;

④對(duì)數(shù)函數(shù)人工)=1。&4。>0,且aW1),對(duì)應(yīng)<x),)=/*)+m,)或/(;)=段)一順或兀/)=,&);

⑤正弦函數(shù)次x)=sinx,對(duì)應(yīng)/U+)頓x—),)=[/W]2—四)可,來(lái)源于sin%—sin2/?=sin(?+/?)sin(?—;

⑥余弦函數(shù)_/(x)=cosx,對(duì)應(yīng)y(x)+負(fù)),)="(彳(受),來(lái)源于cos夕+cos夕=2cos匕色cos號(hào)^;

⑦正切函數(shù)/)=tanx,對(duì)應(yīng)危為,尸笥黯,來(lái)源于tag切尸器黑襄

典例(多選)已知函數(shù)7U)的定義域?yàn)镽,且41+),)=/口)+優(yōu)立當(dāng)Q0時(shí)次x)>0,且滿足<2)=1,則下列說(shuō)法正

確的是()

A.f(x)為奇函數(shù)

B.f(—2)=—1

C.不等式12工)一汽工-3)>—2的解集為(-5,+8)

D.f(-2025)+/-2024)+…+40)+…+式2024)+/2025)=2024

答案AB

解析對(duì)于A,令x=y=0,可得貝0)=10)+<0)=40),所以90):0,

令產(chǎn)?x,得到次-x)+%)寸0)=0,即<?x)=-/X),所以Rx)為奇函數(shù),故A正確;

對(duì)于B,因?yàn)轱L(fēng)力為奇函數(shù),

所以式-2)=-J(2)=-1,故B正謫;

對(duì)于C,設(shè)xi>X2,x=xi,y=-X2,

可得j3?X2)=/Ul)+X-X2),

所以及D?./te)+/-X2)=^i-X2),

又因?yàn)閄}>X2,所以Xi-X2>o,

所以危[?X2)>0,即./Ul)?U2),

所以在R上單調(diào)遞增,因?yàn)?lt;?2)=?1,

所以4?4)=/(?2?2)=?/(-2)=-2,

由脛)?於?3)>?2,

可得;(2力次x-3)+4?4),

所以汽2#次4-3-4)=J(x-7),

所以2x>x-7,得到x>-7,

所以J(2x)-J(x-3)>-2的解集為(-7,+8),

故C錯(cuò)誤;

對(duì)于D,因?yàn)?U)為奇函數(shù),所以或-x)+段):0,

所以4-2025)+/2025)=/(-2024)+12024)

二…二犬-1)+/1)=0,

又?0)=0,故人-2025)+4-2024)+…+火0)+…+42024)+次2025)=0,故D錯(cuò)誤.

課時(shí)精練

[分值:90分]

IC知識(shí)過(guò)關(guān)

一、單項(xiàng)選擇題(每小題5分,共30分)

1.函數(shù))=3卜1一1的定義域?yàn)閇T,2],則其值域?yàn)?)

A.[2,8]B.[l,8]

C.[0,8]D.[-l,8]

答案C

解析由題意工£[-1,2],所以|川£|0,2],尸3反一1e|0,8|.

1

2.已知指數(shù)函數(shù)yu)=(a—I)"的圖象經(jīng)過(guò)點(diǎn)(一1,3,則£)”等于()

A.—B.V2C.2D.4

2

答案A

解析由指數(shù)函數(shù)凡1)=3—1)〃的圖象經(jīng)過(guò)點(diǎn)(一1,),

a-1=1,

得,解得。=卜=2,

所以呼=屏=當(dāng)

3若函數(shù)?r)=J2*-2ax+3一2的定義域?yàn)镽,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為()

A.[-1,O]B.[-V2,V2]

C.(0,、②D.RD

答案R

解析由題意可得2、2-2g+3-220對(duì)任意x£R恒成立,

即2*2ax+322,且尸2、在R上為增函數(shù),

可得『-2ax+3,1,即『一2々工+2>0對(duì)任意R恒成立,

則/=4/-8<0,解得一&Wa<&,

所以實(shí)數(shù)。的取值范圍為[一在,a].

5

4.(2024?紹興模擬)已知實(shí)數(shù)?滿足a=^f,lf=\,=提則])

A.b<i?<cB.aB</?<c

C.c<(t<bD.cD<h<a

答案B

解析由y=e)在(0,+8)上單調(diào)涕減,y=bg2Y在(0,+8)上單調(diào)避增,

01£

>b=e>3=ac=,0

可知G)=1(2)(2)>811=log23>log22=1,

所以c>\>b>a.

5.(2025?福州模擬)設(shè)函數(shù),/(幻=35加在區(qū)間(1⑵上單調(diào)遞減,則。的取值范圍是()

A.(—8,2]B.(-8,4]

C.[2,4-oo)D.[4,+8)

答案D

解析函數(shù))=3、在R上單調(diào)遞增.而函數(shù)火箝=3內(nèi)加在區(qū)間(1,2)上單調(diào)遞減,所以函數(shù)尸|〃一〃|在區(qū)間(1,2)

上單調(diào)遞減.所以與12,解得。24.

6.(2025?遼源模擬)已知函數(shù)yU)=2:—2工+1,若人。2)+y(a—2)>2,則實(shí)數(shù)〃的取值范圍是()

A.(-°°J)

B.(-2,l)

C.(-=o-2)U(l,+oo)

D.(—1,2)

答案C

解析令g(x)=2'—2二定義域?yàn)镽,

且g(—x)=—g(x),

所以函數(shù)g(x)是奇函數(shù).且是增函數(shù),

因?yàn)?工)=g(x)+1次/)+五。-2)>2,

則g(“2)+gm—2)>(),即g(/)>—g(〃一2),

又因?yàn)橐曰檬瞧婧瘮?shù),

所以gg2)>g(2—a),

又因?yàn)間(x)是增函數(shù).所以2>2—a,

解得“<—2或

故實(shí)數(shù)。的取值范圍是(一8,—2)U(l,+8).

二、多項(xiàng)選擇題(每小題6分,共12分)

7.下歹J是真命題的是()

A.函數(shù)段)="7+1(?0,且啟1)的圖象恒過(guò)定點(diǎn)(1,2)

B.函數(shù)外)=2短的值域是悖,2

C.函數(shù)九t)=六一,為奇函數(shù)

2人十1Z

D.函數(shù)五幻=23一"+1的圖象的對(duì)稱軸是直線x=l

答案AC

解析對(duì)于A,令L1=O,則x=l,當(dāng)尸1時(shí)/)=/+1=2,所以函數(shù)恒過(guò)定點(diǎn)(1,2).故A正確;

對(duì)于B,因?yàn)?U)的定義域?yàn)閧%卜H]+5,kEZ},則cos|-1,0)U(0』],則白£(一8,—1]u[1,+8),令/

=£?則/£(-8,—1]“1,+8),則產(chǎn)2《(0,芻“2,+8),即函數(shù)以)=2焉的值域是(0,芻“2,+8),故B

錯(cuò)誤;

對(duì)于C,因?yàn)楹瘮?shù)凡6=我一一;的定義域?yàn)镽,關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,且貝一幻=七一2=法一;廁式一幻+貿(mào)幻

2“十122"十1L2"+1L

=0,所以函數(shù)人幻=六一:為奇函數(shù),故C正確;

對(duì)于D,函數(shù)於)=2k"+1的圖象的對(duì)稱軸是直線尸條故D錯(cuò)誤.

8.已知函數(shù)絲)=Id—11(〃>0,且aW1),則下列結(jié)論正確的是()

A.函數(shù)於)恒過(guò)定點(diǎn)(0,1)

B.函數(shù)兀0的值域?yàn)椋?,+8)

C.函數(shù)次x)在區(qū)間(一8⑼上單調(diào)遞增

D.若直線y=2a與函數(shù)/U)的圖象有兩個(gè)公共點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(0』)

答案BD

解析已知函數(shù)於)=|4T-1|(心0,且。對(duì)),則x£R.對(duì)于A<0)=|a°—l|=0,函數(shù)/U)恒過(guò)定點(diǎn)(0,0),故A錯(cuò)誤;

對(duì)于B,x£R,則#—1>一1,所以|"一1|20,函數(shù)段)的值域?yàn)椋?,+8),故B正確;

對(duì)于C,當(dāng)Ovavl時(shí)則)="單調(diào)遞減,又xWO,所以所以形)=|"一1|="一1,顯然此時(shí)於)在(一8。]

上單調(diào)遞減;當(dāng)心1時(shí).則)="單調(diào)遞增,又xWO,所以0<aWl,所以於)二|"一1|=一"+1,顯然此時(shí)段)在

(一80|上單調(diào)遞減,故c錯(cuò)誤;

對(duì)于Dj="-l|的圖象由),="的圖象向下平移I個(gè)單位長(zhǎng)度,再將.1軸下方的圖象翻折到x軸上方得到.分

a>\和0<。<1兩種情況,分別作圖,如圖所示,

當(dāng)a>\時(shí),2a>2,顯然不符合題意;當(dāng)0<a<l時(shí),此時(shí)0<2a<l,即故D正確.

三、填空題(每小題5分,共10分)

9.不等式版7的解集為.

答案(-^-j]u[l,+oo)

解析依題意,0931,

由于y=3'在R上單調(diào)遞增,

所以l-2r^3x-4,

即2x:+3x—5=(x—l)(2x+5)20,

解得W—|或Q1,

所以不等式的解集為(一8,-汕口,+8).

10.對(duì)于任意eO且a#1,函數(shù)危的圖象恒過(guò)定點(diǎn)(1,2).若/)的圖象也過(guò)點(diǎn)(-1,10),則ZU)

答案(9+i

解析因?yàn)楹瘮?shù)40="心+"+〃的圖象恒過(guò)定點(diǎn)(1,2),

?一(m+n=O,十一

所以《所以n=—ni,b=\,

%+1=2,

所以式工)=4鞏門(mén))+1,

又於)的圖象也過(guò)點(diǎn)(一1,10),

所以負(fù)-1)=4一>"+1=10,

又"">0,解得am=-,

3

所以久Y)=G)'T+1.

四、解答題(共27分)

11.(13分)已知函數(shù)於)=4。㈤+6的圖象過(guò)點(diǎn)(0,2),且無(wú)限接近于直線y=1但又不與該直線相交.

(1)求函數(shù)y=/(x)的解析式;(6分)

(2)解關(guān)于x的不等式4nx)<|.(7分)

解(1)由圖象過(guò)點(diǎn)(0,2),得次0)=。4〃=2,

???函數(shù)ja)=〃G)團(tuán)+〃的圖象無(wú)限接近于直線)'=1但又不與該直線相交.

??2=1,從而67=1,

,?孫)=(3⑶+1?

⑵由"nx)<得6),3+1<|,

即匕則

.*.Inx<—1或Inx>l,

解得04<2或x>c.

e

???不等式*nx)v|的解集為(0*)U(e,+8).

12.(14分)己知函數(shù)yu)="+/尸(〃>o,且〃*1),且川)二*

(1)求7U)的解析式;(5分)

(2)若函數(shù)g(x)=[/U)F十<x)一機(jī)在[0,十8)上的最小值為0,求”的值.(9分)

解(1)因?yàn)?1)=*

所以*/+-=三,解得a

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