专题27 对数函数的图像和性质(一)题组1 对数函数的图像1.已知函数f (x )=133,1log ,1x x x x ⎧≤⎪⎨>⎪⎩则函数y =f (1-x )的大致图象是( )A. B. C. D.【答案】D【解析】先画出函数f (x )=133,1log ,1x x x x ⎧≤⎪⎨>⎪⎩的草图,令函数f (x )的图象关于y 轴对称,得函数f (-x )的图象,再把所得的函数f (-x )的图象,向右平移1个单位,得到函数y =f (1-x )的图象,故选:D.2.函数f (x )=10x 与函数g (x )=lgx 的图象 A.关于x 轴对称 B.关于y 轴对称 C.关于原点对称 D.关于y=x 对称【答案】D【解析】因为f (x )=10x 与函数g (x )=lgx 是一对反函数,所以其图象关于y=x 对称. 故选D. 3.函数f (x )=ln|11xx+-|的大致图象是( ) A. B. C. D.【答案】D【解析】因为()()11lnln 11x xf x f x x x-+-==-=-+-,所以函数()f x 是奇函数,图象关于原点对称,可排除,A C ;由()2ln30f =>,可排除B ,故选D.4.函数f (x )=log 2(x+1)与g (x )=2﹣x +1在同一直角坐标系下的图象大致是( )A. B. C. D.【答案】B 【解析】定义域为,函数为增函数;定义域为,函数为减函数,所以结合指数函数对数函数的性质可知B 图像正确5.已知函数f(x)=-x 2+2,g(x)=log 2|x |,则函数F(x)=f(x)·g(x)的图象大致为( )A. B. C. D.【答案】B【解析】由题意得,函数()(),f x g x 为偶函数,∴函数()()()F x f x g x =为偶函数,其图象关于y 轴对称, 故只需考虑0x >时的情形即可.由函数()(),f x g x 的取值情况可得,当0x >时,函数()F x 的取值情况为先负、再正、再负, 所以结合各选项得B 满足题意.故选B. 6.设函数()()21ln 11f x x x=+-+,则使()()21f x f x >-成立的x 的取值范围是( ) A.1,13⎛⎫ ⎪⎝⎭B.()1,1,3⎛⎫-∞+∞ ⎪⎝⎭C.11,33⎛⎫- ⎪⎝⎭D.11,,33⎛⎫⎛⎫-∞+∞ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭【答案】A【解析】因为函数()()21ln 11f x x x =+-+定义域为R ,关于原点对称, 且()()()()()2211ln 1ln 111f x x x f x xx -=+--=+-=++-, 所以函数()f x 是偶函数, 又()f x 在()0,∞+是增函数, 所以()()21f x f x >-等价于()()21fx f x >-,所以2213410x x x x >--+<,, 解得113x <<,故选:A7.函数2()ln(1)x xe ef x x --=+在[3,3]-的图象大致为( )A. B. C . D.【答案】C【解析】函数2()ln(1)x xe ef x x --=+,则2()()ln(1)x xe ef x f x x ---==-+,所以()f x 为奇函数,排除B 选项; 当x →+∞时,2()ln(1)x xe ef x x --=→+∞+,所以排除A 选项; 当1x =时,11 2.720.37(1) 3.4ln(11)ln 20.69e e e ef -----==≈≈+, 排除D 选项;综上可知,C 为正确选项, 故选:C. 8.函数()1ln 1y x x=-+的图象大致为( ) A. B. C. D.【答案】A【解析】0x >时,函数为减函数,排除B ,10x -<<时,函数也是减函数,排除D ,又1x =时,1ln 20y =->,排除C ,只有A 可满足.故选:A. 9.函数()()22ln 11x f x x +=+的大致图像为( )A. B. C. D.【答案】B【解析】因为()()22ln 11x f x x +=+是由()22ln xg x x=向左平移一个单位得到的, 因为()22ln ()(0)()xg x g x x x --==≠-,所以函数()22ln xg x x=为偶函数,图像关于y 轴对称, 所以()f x 的图像关于1x =-对称,故可排除A ,D 选项; 又当2x <-或0x >时,2ln 10x +>,()210x +>, 所以()0f x >,故可排除C 选项 故选:B .10.在同一直角坐标系中,函数11,log (02a x y y x a a ⎛⎫==+> ⎪⎝⎭且1)a ≠的图象可能是( ) A. B. C. D.【答案】D【解析】当01a <<时,函数xy a =过定点(0,1)且单调递减,则函数1x y a=过定点(0,1)且单调递增,函数1log 2a y x ⎛⎫=+⎪⎝⎭过定点1(,0)2且单调递减,D 选项符合;当1a >时,函数x y a =过定点(0,1)且单调递增,则函数1x y a =过定点(0,1)且单调递减,函数1log 2a y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭过定点1(,02)且单调递增,各选项均不符合.故选:D11.函数()24ln x f x x=的部分图象大致为( )A. B. C. D.【答案】A【解析】因为()24ln x f x x =是偶函数,排除B ,当01x <<时,ln 0x <,()204ln x f x x=<,排除C , 当x e =时()214ef e =>,排除D.故选:A.12.已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,当x >0时,f (x )=x 2﹣2x ﹣3,求当x≤0时,不等式f (x )≥0整数解的个数为( ) A.4 B.3 C.2 D.1 【答案】A【解析】由函数为奇函数可知当x≤0时,不等式f (x )≥0整数解的个数与0x ≥时()0f x ≤的个数相同,由奇函数可知()00f =,由2230x x --≤得()()320x x -+≤,所以整数解为1,2,3,所以满足题意要求的整数点有4个 13.若x 1,x 2是方程2x =12⎛⎫ ⎪⎝⎭+1-1x 的两个实数解,则x 1+x 2=________.【答案】-1 【解析】 ∵2x =1112x-+⎛⎫⎪⎝⎭,∴2x =112x -,∴x =1x-1,∴x 2+x -1=0. ∴x 1+x 2=-1. 故答案:-114.已知函数()lg f x x =.(1)画出函数()y f x =的草图,并根据草图求出满足()1f x >的x 的集合; (2)若0a b <<,且()()f a f b >,求证:1ab <. 【答案】(1)图见解析,(0,110)∪(10,+∞).(2)证明见解析 【解析】(1)画出函数()y f x =的草图,如图所示:令()1f x =,则lg 1,lg 1x x ==±,可得10x =或110x =. 故满足()1f x >的x 的集合为1(0,)(10,)10⋃+∞. (2)证明:若0a b <<,且()()f a f b >,则lg lg a b >. 当01a b <<≤时, lg lg a b >显然成立且1ab <.当01a b <≤≤,因为lg lg a b >则lg lg lg +lg 0lg 01a b a b ab ab -><⇒<⇒<,成立 当1a b ≤<时, lg lg a b >不成立. 综上所述1ab <成立.15.已知函数2()4||3f x x x =-+,(1)试证明函数()f x 是偶函数;(2)画出()f x 的图象;(要求先用铅笔画出草图,再用黑色签字笔描摹,否则不给分) (3)请根据图象指出函数()f x 的单调递增区间与单调递减区间;(不必证明)(4)当实数k 取不同的值时,讨论关于x 的方程24||3x x k -+=的实根的个数;(不必求出方程的解) 【答案】(1)详见解析(2)详见解析(3)增区间()()+∞-,2,0,2减区间)2,0(),2,(--∞(4)①当1k <-时,方程无实数根;②当1k =-或3k >时,方程有两个实数根;③当3k =时,方程有三个实数根;④当13k -<<时,方程有四个实数根【解析】(1)()f x 的定义域为R ,且2()()4||3f x x x -=---+ 24||3()x x f x =-+=故()f x 为偶函数; (2)如图(3)递增区间有:()()+∞-,2,0,2 递减区间有:)2,0(),2,(--∞ (4)根据图象可知,①当1k <-时,方程无实数根;②当1k =-或3k >时,方程有两个实数根; ③当3k =时,方程有三个实数根; ④当13k -<<时,方程有四个实数根; 16.已知函数f (x )=x ln x -x .(1)设g (x )=f (x )+|x -a |,a ∈R.e 为自然对数的底数.①当32a e=-时,判断函数g (x )零点的个数; ②1,x e e ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求函数g (x )的最小值.(2)设0<m <n <1,求证:()2201mf n m +<+ 【答案】(1)① g (x )有且仅有两个零点.②a -e.(2)证明见解析 【解析】(1)①当32a e =-时, g (x )=x ln x -x +|x +32e |=x ln x +32e, g′(x )=1+ln x ,当0<x <1e 时,g′(x )<0;当x >1e时,g′(x )>0; 因此g (x )在(0,1e )上单调递减,在(1e,+∞)上单调递增,又434412424g =0e e e e e -⎛⎫-=> ⎪⎝⎭,g (1e )=-1e +23322e e e-=<0,g (1)=32e >0, 所以g (x )有且仅有两个零点. ②(i )当a ≤1e时,g (x )=x ln x -x +x -a =x ln x -a , 因为x ∈[1e ,e ],g′(x )=1+lnx ≥0恒成立, 所以g (x )在[1e ,e ]上单调递增,所以此时g (x )的最小值为g (1e )=-1e-a .(ii )当a ≥e 时,g (x )=x ln x -x +a -x =x ln x -2x +a ,因为x ∈[1e ,e],g′(x )=ln x -1≤0恒成立, 所以g (x )在[1e ,e ]上单调递减,所以此时g (x )的最小值为g (e )=a -e .(iii )当1e <a <e 时,若1e≤x ≤a ,则g (x )=x ln x -x +a -x =x ln x -2x +a , 若a ≤x ≤e ,则g (x )=x ln x -x +x -a =x ln x -a , 由(i ),(ii )知g (x )在[1e,a ]上单调递减,在[a ,e ]上单调递增, 所以此时g (x )的最小值为g (a )=a ln a -a , 综上有:当a ≤1e 时,g (x )的最小值为-1e-a ;当1e<a <e 时,g (x )的最小值为a ln a -a ; 当a ≥e 时,g (x )的最小值为a -e . (2)设h (x )=221xx +, 则当x ∈(0,1)时,h′(x )=()()222211x x -+>0,于是h (x )在(0,1)单调递增,又0<m <n <1,所以h (m )<h (n ), 从而有()()()2222ln 111m f n f n h n n n m n ⎛⎫+<+=-+ ⎪++⎝⎭设φ(x )=22ln 11n n -++,x >0 则φ′(x )=()()()222222114011x xx x x x --=≥++因此φ(x )在(0,+∞)上单调递增,因为0<n <1,所以φ(n )<φ(1)=0,即ln n -1+221n +<0, 因此()2222ln 1011m f n n n m n ⎛⎫+<-+< ⎪++⎝⎭ 即原不等式得证.17.已知函数f (x )=xln x ,g (x )=-x 2+ax -2(e 为自然对数的底数,a ∈R ). (1)判断曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与曲线y =g (x )的公共点个数; (2)当1[,]x e e∈时,若函数y =f (x )-g (x )有两个零点,求a 的取值范围. 【答案】(1)答案不唯一,见解析;(2)3<a ≤e +2e+1. 【解析】(1)()1f x lnx '=+, 所以切线的斜率()11k f ='=, 又()10f =,所以曲线在点(1,0)处的切线方程为1y x =-,由221y x ax y x ⎧=-+-⎨=-⎩,得2(1)10x a x +-+=,由△22(1)423(1)(3)a a a a a =--=--=+-可得,当△0>时,即1a <-或3a >时,有两个公共点,当△0=时,即1a =-或3a =时,有一个公共点,当△0<时,即13a -<>时,没有公共点,(2)2()()2y f x g x x ax xlnx =-=-++,由0y =,得2a x lnx x =++, 令2()h x x lnx x =++,则2(1)(2)()x x h x x -+'=,当1[x e ∈,]e 时,由()0h x '=,得1x =,所以()h x 在1[e ,]e 上单调递减,在[1,]e 上单调递增,因此()()13min h x h ==,由11()21h e e e =+-,()21h e e e =++,比较可知()1h h e e ⎛⎫> ⎪⎝⎭,所以,结合函数图象可得,当231a e e <++时,函数()()y f x g x =-有两个零点.18.根据函数f(x)=log 2x 的图像和性质解决以下问题:(1)若f(a)>f(2),求a 的取值范围;(2)求y =log 2(2x -1)在[2,14]上的最值.【答案】(1) (2,+∞) (2) 最小值为log 23,最大值为log 227【解析】(1)由函数2()log f x x =的单调性及()(2)f a f >,即可求出a 的取值范围;(2)根据定义域为[2,14],表示出21x -的取值范围,结合对数函数的性质,即可求得最值.试题解析:函数f (x )=log 2x 的图象如图:(1)因为f (x )=log 2x 是增函数,故f (a )>f (2),即log 2a >log 22,则a >2.所以a 的取值范围为(2,+∞).(2)∵2≤x ≤14,∴3≤2x -1≤27,∴log 23≤log 2(2x -1)≤log 227.∴函数y =log 2(2x -1)在[2,14]上的最小值为log 23,最大值为log 227. 题组2 对数函数的性质 19.已知定义在R 上的函数()y f x =满足()()()111f x f x f x -=+=-,当[]12x ∈,时,2()log f x x =,若方程()0f x ax -=在()0+∞,上恰好有两个实数根,则正实数a 的值为( )A.2log ee B.1ln 2e C.12 D.2【答案】C【解析】由()()()111f x f x f x -=+=-,可知()f x 为偶函数,且一条对称轴为1x =,再由()()11f x f x +=-,可得()2()f x f x +=,即函数()f x 的周期为2.根据[]12x ∈,时,2()log f x x =作出函数()f x 的草图,如图所示:方程()0f x ax -=在()0+∞,上恰好有两个实数根,∴函数y ax =与()y f x =的图象在y 轴右侧有两个交点,设y ax =与2log y x =相切时,切点坐标为()020log x x ,,由1ln2y x '=,得2000log 1ln2x x x =,解得02x e =>.∴由图象可知,当直线y ax =过点()21,时,方程()0f x ax -=在()0+∞,上恰好有两个实数根,12a ∴=.故选:C .20.已知函数2|1|,0()log ,0x x f x x x +≤⎧=⎨>⎩,若方程()f x a =有四个不同的解1x ,2x ,3x ,4x ,且1234x x x x <<<,则()3122341x x x x x ++的取值范围是( ). A.(1,)-+∞B.[1,1)-C.(,1)-∞D.(]1,1- 【答案】D 【解析】函数()21,0|log ,0x x f x x x ⎧+⎪=⎨>⎪⎩,的图象如下:根据图象可得:若方程()f x a =有四个不同的解1x ,2x ,3x ,4x ,且1234x x x x <<<,则11x a +=-,21x a +=,23log x a =-,24log x a =.(01)a <≤122x x +=-,32a x -=,42a x =∴则31222344()22221222a a a a a x x x x x ---++=-⋅+=-⋅. 令2a t ,(1t ∈,2],而函数2y t t=-在(1,2]单调递增. 所以211t t -<-≤,则21212a a ∴-<-. 故选:D.21.函数()log 1xa f x a x =-有两个不同的零点,则实数a 的取值范围是( ) A.()1,10B.()1,+∞C.0,1D.()10,+∞【答案】B【解析】函数()f x 有两个零点等价于1x y a ⎛⎫= ⎪⎝⎭与log a y x =的图象有两个交点,当01a <<时同一坐标系中做出两函数图象如图(2),由图知有一个交点,符合题意;当1a >时同一坐标系中做出两函数图象如图(1),由图知有两个交点,不符合题意,故选B.22.已知函数()2,11,12x a x f x x a x ⎧+≤⎪=⎨+>⎪⎩,其中a R ∈.如果函数()f x 恰有两个零点,则a 的取值范围为()A.1,2⎛⎤-∞- ⎥⎝⎦ B.[)2,-+∞ C.12,2⎡⎤--⎢⎥⎣⎦ D.12,2⎡⎫--⎪⎢⎣⎭【答案】D【解析】当1x ≤时,(]2,2x y a a a =+∈+,当1x >时,11,22y x a a ⎛⎫=+∈++∞ ⎪⎝⎭,两段均为增函数,函数()f x 恰有两个零点,可得102200a a a ⎧+<⎪⎪⎨+≥⎪⎪<⎩,解得12,2a ⎡⎫∈--⎪⎢⎣⎭.故选:D23.给出下列四个结论:(1)若集合A ={x,y },B ={0,2x },且A=B ,则x =1,y =0;(2)若函数f (x )的定义域为(-1,1),则函数f (2x +1)的定义域为(-1,0);(3)函数1()f x x =的单调减区间是{}0x x ≠;(4)若()()()f x y f x f y +=⋅,且(1)2f =,则(2)(4)(2014)(2016)(2018)2018(1)(3)(2013)(2015)(2017)f f ff f f f f f f +++++=其中不正确的有______.【答案】(3)【解析】(1)因为A=B ,所以20,0,1x y x x x ≠==∴=,故(1)正确;(2)因为函数f (x )的定义域为(-1,1),所以121110x x -<+<∴-<<,故(2)正确; (3)函数1()f x x =的单调减区间是(,0)-∞和(0,)+∞,故(3)错误;(4)因为()()()f x y f x f y +=⋅,所以(1)()(1)2()f x f x f f x +=⋅=,因此(2)(4)(2014)(2016)(2018)210092018(1)(3)(2013)(2015)(2017)f f f f f f f f f f +++++=⨯=,故(4)正确; 故答案为:(3)题组3 对数值大小比较24.已知1275a -⎛⎫= ⎪⎝⎭,1357b ⎛⎫= ⎪⎝⎭,25log 7c =,则a 、b 、c 的大小关系是( ).A.b a c <<B.c b a <<C.c a b <<D.b c a <<【答案】C 【解析】12125757a -⎛⎫=⎛⎫= ⎝⎭⎪⎭⎪⎝<135()7b =,225log log 107c =<=因此c a b <<故选:C.25.函数()log (2)a f x ax =-(0a >且1a ≠)在[]0,3上为增函数,则实数a 的取值范围是()A.2,13⎛⎫ ⎪⎝⎭ B.(0,1) C.20,3⎛⎫⎪⎝⎭ D.[)3,+∞【答案】C【解析】因为0a >且1a ≠,令2t ax =-,所以函数2t ax =-在[]0,3上为减函数, 所以函数log a y t =应是减函数,()f x 才可能是增函数,∴01a <<,因为函数()f x 在[]0,3上为增函数,由对数函数性质知230a ->,即23<a , 综上023a <<. 故选:C .26.设3log 7a =, 1.12b =, 3.10.8c =,则( )A.b a c <<B.a c b <<C.c b a <<D.c a b << 【答案】D【解析】因为333log 7(log 3,log 9)a =∈,所以(1,2)a ∈; 1.122b =>; 3.100.80.81c =<=; 所以c a b <<,故选D.27.三个数0.76,60.7,0.7log 6的大小顺序是( )A.60.70.7log 60.76<<B.60.70.70.76log 6<<C.0.760.7log 660.7<<D.60.70.70.7log 66<< 【答案】A 【解析】因为0.70661>=,6000.70.71<<=,0.70.7log 6log 10<=;所以60.70.7log 60.76<<.故选:A.28.已知0.42x =,2lg 5y =,0.425z ⎛⎫= ⎪⎝⎭,则下列结论正确的是( ) A.x y z <<B.y z x <<C.z y x <<D.z x y <<【答案】B【解析】0.40221x =>=,2lg lg105y =<=,0.4021525z ⎛⎫<= ⎪⎝⎫⎭⎭⎛=⎪⎝,又0z >,即01z <<.因此,y z x <<.故选:B.。