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冪函數

探索 y = xⁿ——從拋物線到雙曲線,一個指數一個變化

冪函數的形式為 y = xⁿ,其中指數 n 控制 圖形的一切特徵。當 n = 2 時是我們熟悉的拋物線,當 n = 3 時是S形曲線, 當 n = ½ 時是平方根函數,當 n = −1 時是雙曲線。

所有這些都屬於同一個函數族——它們只是指數不同。 在本課中,你將使用滑桿在不同的 n 值之間滑動,即時觀察 曲線的變化。你會發現為什麼偶數指數產生對稱圖形, 為什麼奇數指數產生穿過原點的S曲線,以及當指數 為負數或分數時會發生什麼。

灰色線 y = x 作為參考線留在圖上,方便你隨時 比較冪函數與簡單正比關係。

Graph

FAQ

什麼是冪函數?
冪函數是形如 y = x^n 的函數,其中 n 是常數指數。例如 y = x^2(拋物線)、y = x^3(三次函數)、y = x^{0.5} = \sqrt{x}(平方根)和 y = x^{-1} = \frac{1}{x}(倒數/雙曲線)。變數 x 是底數,常數 n 是指數。
冪函數和指數函數有什麼區別?
冪函數 y = x^n 中,變數是底數,指數是常數。在指數函數 y = a^x 中,底數是常數,變數是指數。例如,y = x^3 是冪函數(x是底數),而 y = 3^x 是指數函數(x是指數)。它們的增長方式完全不同——指數函數最終會超過任何冪函數。
指數如何影響冪函數的形狀?
指數 n 決定一切:偶數整數(n = 2, 4, ...)產生關於y軸對稱的U形曲線。奇數整數(n = 3, 5, ...)產生穿過原點的S形曲線。分數如 n = 0.5 產生根函數(僅在 x ≥ 0 時有定義)。負指數如 n = −1 產生具有垂直和水平漸近線的雙曲線。|n| 越大,曲線在遠離原點處增長越陡峭。
當指數為 0 或 1 時會怎樣?
當 n = 0 時,y = x^0 = 1(對所有 x ≠ 0 成立)——y = 1 處的水平線。當 n = 1 時,y = x^1 = x——過原點、斜率為 1 的直線。這些是最簡單的冪函數,在探索其他指數時可作為有用的參考。