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power function · y = x^α

幂函数 y = x^α:底是自变量

幂函数(power function)形如 y=xαy = x^\alphax 是自变量指数 α\alpha 是常数。改变常数 α\alpha,就得到一族形态迥异的曲线——α\alpha 为正偶数时开口向上、正奇数时中心对称、分数时只在 x0x \ge 0 有定义、负数时是双曲线。它与指数函数 y=axy = a^x 恰好把「底」与「指数」的角色对调,是最容易混淆的一对,务必分清谁是自变量。

1 · 切换 α,看同一坐标系里的一族曲线

y=xαy = x^\alpha · α{1, 1/2, 1, 2, 3}\alpha \in \{-1,\ 1/2,\ 1,\ 2,\ 3\}

选择指数 α\alpha 的几个典型值,当前曲线以 accent 色加粗、其余同族曲线淡显作对照。无论 α\alpha 取何值,只要 x > 0,曲线都恒过定点 (1, 1)(因为 1α=1{1^\alpha = 1})。右下读数给出当前 α\alpha 对应的定义域、奇偶性,以及在 (0,+)(0, +\infty ) 上的单调性。

幂函数 vs 指数函数y=xαy = x^\alpha 的自变量在底、指数是常数;y=axy = a^x 的自变量在指数、底是常数。二者增长方式截然不同——幂函数 x2x^2 增长受指数 2 约束,而指数函数 2x{2^x} 最终会超过任何幂函数。此外,只有 α\alpha正整数时定义域才是全体实数;α=1/2\alpha = 1/2x\sqrt x 要求 x0x \ge 0α=1\alpha = -11/x 要求 x0x \ne 0