指数与对数函数
指数函数
想象银行里的钱每年按相同的百分比增长,或者一则谣言每天翻一倍地传播。这个数量不是每一步加上一个固定的数,而是每一步乘以一个固定的倍数。能描述这种反复相乘的函数,就是指数函数。
正式地说,指数函数的形式为 f(x) = b^x,其中底数 b 是不等于 1 的正常数,而变量 x 位于指数的位置上。这正是它与幂函数(如 x^2)的关键区别:幂函数里变量是底数、指数是固定的。当 x 每增加 1,输出就乘以 b;若 b > 1,图像越来越陡地上升,若 0 < b < 1,图像则向零下降。
每个指数函数 f(x) = b^x 都经过点 (0, 1),因为对任何允许的底数都有 b^0 = 1。它的输出永远是正的,所以图像永不接触 x 轴——x 轴是它无限趋近却永不到达的水平渐近线。我们排除 b = 1(那会得到常数 1)以及 b ≤ 0(那在分数指数下会失效)。
对 f(x) = 2^x:f(0) = 1,f(1) = 2,f(2) = 4,f(3) = 8。每一步都把上一个输出乘以 2。即使 f(-1) = 1/2 也仍为正。
x 上等量的步长会带来输出上等倍的跳跃。
不要把 f(x) = 2^x(变量在指数上,是指数函数)与 f(x) = x^2(变量在底数上,是幂函数)混为一谈。它们的行为大不相同:无论 x^2 一开始看起来多大,2^x 最终都会超过它。
又称
另见