数学高一- 北师必修1单元目标检测 第三章 指数函数和对数函数

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数学北师必修1第三章指数函数和对数函数单元检测(时间:120分钟,满分:150分)一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.给定函数①12y x=,②12log(1)y x=+,③y=|x-1|,④y=2x+1,其中在区间(0,1)上单调递减的函数序号是().A.①②B.②③C.③④D.①④2.若0<x<y<1,则().A.3y<3x B.log x3<log y3C.log4x<log4y D.11 44x y ⎛⎫⎛⎫<⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3.下列各组函数,在同一直角坐标中,f(x)与g(x)有相同图像的一组是().A.f(x)=122()x,g(x)=122()xB.f(x)=293xx-+,g(x)=x-3C.f(x)=122()x,g(x)=2log2xD.f(x)=x,g(x)=lg 10x4.若x log23=1,则3x+9x的值为().A.3B.52C.6D.125.若a<0,则函数y=(1-a)x-1的图像必过点().A.(0,1) B.(0,0) C.(0,-1) D.(1,-1)6.f(x)=lg(10x+1)+ax是偶函数,g(x)=42xxb-是奇函数,那么a+b的值为().A.1 B.-1 C.12-D.127.若函数f(x)=log a(x+b)(其中a,b为常数)的图像如下图所示,则函数g(x)=a x+b 的大致图像是().8.已知函数f (x )=11,2,42,2x a x x a x ⎧⎛⎫-⋅+<⎪ ⎪⎝⎭⎨⎪≥⎩在R 上为减函数,则a 的取值范围为( ). A .(0,1) B .10,4⎛⎫ ⎪⎝⎭C .1,4⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭ D .1,14⎛⎫ ⎪⎝⎭9.设函数f (x )=log a x (a >0且a ≠1),若f (x 1x 2…x 2 010)=8,则f (x 12)+f (x 22)+…+f (x 20102)的值等于( ).A .4B .8C .16D .2log a 810.如果一个点是一个指数函数的图像与一个对数函数的图像的公共点,那么称这个点为“好点”,在下面的五个点M (1,1),N (1,2),P (2,1),Q (2,2),G 12,2⎛⎫ ⎪⎝⎭中,“好点”的个数为( ).A .0B .1C .2D .3二、填空题(本大题共5小题,每小题5分,共25分.把答案填在题中的横线上)11.已知函数f (x )=2log ,0,2,0,xx x x >⎧⎨≤⎩若f (a )=12,则a =________. 12.若函数f (x )=log a x 在区间[2,+∞)上恒有f (x )>1,则a 的取值的集合为________. 13.在同一平面直角坐标系中,函数y =g (x )的图像与y =e x 的图像关于直线y =x 对称,而函数y =f (x )的图像与y =g (x )的图像关于y 轴对称,若f (m )=-1,则m 的值为________.14.已知函数f (x )=121x a -+,若f (x )为奇函数,则a =________. 15.已知定义在实数集R 上的偶函数f (x )在区间[0,+∞)上是单调增函数,则不等式f (2)<f (log 2x )的解集为________.三、解答题(本大题共6小题,共75分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 16.(本小题满分12分)已知函数f (x )=2x 的定义域是[0,3],设g (x )=f (2x )-f (x +2). (1)求g (x )的解析式及定义域; (2)求函数g (x )的最大值和最小值.17.(本小题满分12分)计算下列各式的值:(1)21310233(0.002)2)8---⎛⎫+-+ ⎪⎝⎭;(2)21log 32.51log 6.25lg2100+++. 18.(本小题满分12分)已知定义域为R 的函数f (x )=1222x x b+-++是奇函数.(1)求b 的值;(2)判断函数f (x )的单调性;(3)若对任意的t ∈R ,不等式f (t 2-2t )+f (2t 2-k )<0恒立,求k 的取值范围. 19.(本小题满分12分)已知函数f (x )=212log (23)x ax -+,(1)若函数f (x )的值域为(-∞,-1],求实数a 的值; (2)若函数f (x )在(-∞,1]内为增函数,求实数a 的取值范围. 20.(本小题满分13分)已知函数f (x )=log 2(2x +1). (1)求证:函数f (x )在(-∞,+∞)内单调递增;(2)若关于x 的方程log 2(2x -1)=m +f (x )在[1,2]上有解,求m 的取值范围.21.(本小题满分14分)有一个湖泊受污染,其湖水的容量为V 立方米,每天流入湖的水量等于流出湖的水量.现假设降雨量和蒸发量平衡,且污染物和湖水均匀混合.用()(0)e tVP P g t g r r ⎡⎤=+-⎢⎥⎣⎦(P ≥0),表示某一时刻一立方米湖水中所含污染物的克数(我们称其为湖水污染质量分数),g (0)表示湖水污染初始质量分数.(1)当湖水污染质量分数为常数时,求湖水污染初始质量分数; (2)分析g (0)<Pr时,湖水的污染程度如何.参考答案1.B 点拨:12log (1)y x =+和y =|x -1|在区间(0,1)上单调递减,12y x =和y =2x+1在区间(0,1)上单调递增.2.C 点拨:∵y =3x 在R 上是增函数,且0<x <y <1, ∴3x <3y ,故A 错误.∵y =log 3x 在(0,+∞)上是增函数,且0<x <y <1, ∴log 3x <log 3y <log 31=0. ∴33110log log x y>>,即log x 3>log y 3,故B 错误. ∵y =log 4x 在(0,+∞)上是增函数,且0<x <y <1, ∴log 4x <log 4y ,故C 正确.∵14xy ⎛⎫= ⎪⎝⎭在R 上是减函数,且0<x <y <1,∴1144xy⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故D 错误. 3.D 点拨:选项A 中,f (x )的定义域为R ,g (x )的定义域为[0,+∞);选项B 中,f (x )的定义域为(-∞,-3)∪(-3,+∞),g (x )的定义域为R ;选项C 中,f (x )=122()x =x ,x ∈[0,+∞),g (x )=2log 2x ,x ∈(0,+∞),定义域和对应关系都不同;选项D 中,g (x )=lg 10x =x lg 10=x ,故选D.4.C 点拨:∵x ·log 23=1, ∴x =21log 3=log 32. ∴3x +9x =3x + (3x )2=()332log 2log 233+=2+22=6.5.B 点拨:根据指数函数y =a x 恒过定点(0,1)知,函数y =(1-a )x -1恒过定点(0,0). 6.D 点拨:f (x )=lg(10x +1)+ax 是偶函数,则lg(10x +1)+ax =lg(10-x +1)-ax ⇔2ax=lg(10-x +1)-lg(10x +1)=110lg 10xx⎛⎫+ ⎪⎝⎭-lg(10x+1),∴2ax =1lg 10x =-x ⇔(2a +1)x =0,∴12a =-.∵g (x )=42x x b -是奇函数,故g (0)=0042b -=0⇒b =1.于是a +b =12.7.D 点拨:由题意知01,0(0)log 1,a f ab <<⎧⎨<=<⎩∴01,1,a ab <<⎧⎨<<⎩则选D.8.B 点拨:由01,1<0,4a a <<⎧⎪⎨-⎪⎩, 得0<a <14. 又f (x )在R 上为减函数,需满足211242a a ⎛⎫-⋅+≥ ⎪⎝⎭,即a 2-2a ≤0,a (a -2)≤0.∴0≤a ≤2.综上,知0<a <14. 9.C 点拨:f (x 12)+f (x 22))+…+f (x 20102) =log a x 12+log a x 22+…+log a x 20102 =log a (12·x 22·…·x 20102) =log a (x 1x 2…x 2 010)2 =2log a (x 1x 2…x 2 010) =2f (x 1x 2…x 2 010)=2×8=16.10.C 点拨:∵指数函数过定点(0,1),对数函数过定点(1,0), ∴指数函数不过(1,1),(2,1)点,对数函数不过点(1,2). ∴点M ,N ,P 一定不是好点.可验证:12,2⎛⎫ ⎪⎝⎭过指数函数2xy ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭,且过对数函数y =log 4x .Q (2,2)在x y =和y x =的图像上.11或-1 点拨:当a >0时,若f (a )=12,则log 2a =12,∴122a ==当a ≤0时,若f (a )=12,则2a =12,∴a =-1.综上可知,a =a =-1.12.{a |1<a <2} 点拨:若函数f (x )=log a x 在区间[2,+∞)上恒有f (x )>1,则1log 2>1,a a >⎧⎨⎩,,即1log 2>log .aa a a >⎧⎨⎩,.∴1<a <2.13.1e-点拨:由题意知y=g(x)应为y=e x的反函数,即y=g(x)=ln x,而y=f(x)与y=g(x)=ln x的图像关于y轴对称,故可得y=f(x)=ln(-x),又f(m)=-1,所以ln(-m)=-1,得-m=e-1,即1e m=-.14.12点拨:函数f(x)的定义域为R,若f(x)为奇函数,则f(0)=0,即121a-=+,∴12a=.15.10,4⎛⎫⎪⎝⎭∪(4,+∞)点拨:因为函数f(x)在区间[0,+∞)上是单调增函数,且f(2)<f(log2x),所以2<log2x,解得x>4;因为函数f(x)为偶函数,所以log2x<-2,解得0<x<14,所以不等式f(2)<f(log2x)的解集为10,4⎛⎫⎪⎝⎭∪(4,+∞).16.解:(1)∵f(x)=2x,∴g(x)=f(2x)-f(x+2)=22x-2x+2. ∵f(x)的定义域是[0,3],∴023023,xx≤≤⎧⎨≤+≤⎩,解得0≤x≤1.∴g(x)的定义域是[0,1].(2)g(x)=(2x)2-4×2x=(2x-2)2-4.∵x∈[0,1],∴2x∈[1,2].∴当2x=1,即x=0时,g(x)取得最大值-3;当2x=2,即x=1时,g(x)取得最小值-4.17.解:(1)原式=213231318500--⎛⎫⎛⎫+-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=2132275002)18-⎛⎫+-+⎪⎝⎭=23332012-⎡⎤⎛⎫++⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦=416720199++=.(2)原式=log 2.52.52+lg 10-2+21log 32ln e +22⋅113222322=-++⨯=.18.解:(1)∵f (x )在定义域R 上是奇函数,∴f (0)=0,即1=022b -+,∴b =1. (2)由(1)知f (x )=1121112221x x x +-=-+++,设x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=21121211222121(21)(21)x x x x x x --=++++. ∵函数y =2x 在R 上是增函数且x 1<x 2, ∴21220xx->.又12(21)(21)0x x++>,∴f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2), ∴f (x )在(-∞,+∞)上为减函数.(3)因f (x )是奇函数,从而不等式f (t 2-2t )+f (2t 2-k )<0, 等价于f (t 2-2t )<-f (2t 2-k )=f (k -2t 2), 因f (x )为减函数,由上式推得t 2-2t >k -2t 2. 即对一切t ∈R 有3t 2-2t -k >0, 从而判别式Δ=4+12k <0⇒k <13-.19.解:(1)设g (x )=x 2-2ax +3=(x -a )2+3-a 2. ∵f (x )的值域为(-∞,-1],∴12log ()1g x ≤-,即1122log ()log 2g x ≤,∴g (x )≥2.由3-a 2=2,得a =1或a =-1.(2)要使f (x )在(-∞,1]内是增函数,需g (x )在(-∞,1]上为减函数且g (x )>0对于x ∈(-∞,1]恒成立,∴()110,a g ≥⎧⎪⎨>⎪⎩,,即11230.a a ≥⎧⎨-+>⎩,.∴1≤a <2.故实数a 的取值范围是[1,2). 20.(1)证明:任取x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=1122log (21)log (21)xx+-+=12221log 21x x ++,∵x 1<x 2,∴1202+1<2+1xx<.∴12210<<121x x++,12221log 021x x +<+. ∴f (x 1)<f (x 2),即函数f (x )在(-∞,+∞)内单调递增. (2)∵m =log 2(2x -1)-log 2(2x +1)22212log log 12121x x x -⎛⎫=- ⎪++⎝⎭,当1≤x ≤2时,2225213x ≤≤+, ∴12313215x ≤-≤+. ∴m 的取值范围是2213log ,log 35⎡⎤⎢⎥⎣⎦. 21.解:(1)当湖水污染质量分数g (t )为常数时,g (t )的值与t 无关,故有g (0)-Pr=0, ∴g (0)=P r ,即湖水污染初始质量分数为P r. (2)当g (0)<P r 时,g (0)-Pr<0. 又∵e t V随t 的增大逐渐增大,∴g (t )为减函数.故湖水的污染程度越来越轻.。