高中数学对数运算和对数函数
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1.对数的概念如果 ,那么数b 叫做以a 为底N 的对数,记作 ,其中a 叫做对数的 ,N 叫做对数的 。
即指数式与对数式的互化:log ba aN b N =⇔=2.常用对数:通常将以10为底的对数10log N 叫做常用对数,记作lg N 。
自然对数:通常将以无理数 2.71828e =⋅⋅⋅为底的对数叫做自然对数,记作ln N 。
3.对数的运算性质:如果0a >,且1,0,0a M N ≠>>,那么:⑴log ()log log a a a M N M N ⋅=+;(积的对数等于对数的和) 推广1212log (...)log log ...log a k a a a k N N N N N N ⋅=+++ ⑵log log log aa a MM N N=-;(商的对数等于对数的差) ⑶log log (R)a a M M ααα=∈,则log a = 。
⑷log a N a N =2.换底公式:log log log a b a NN b=(,0,,1,0a b a b N >≠>) 换底公式的意义:把以一个数为底的对数换成以另一个大于0且不等于1的数为底的对数,以达到计算、化简或证明的目的. 推广:⑴1log log a b b a=⑵log log log log a b c a b c d d =, ⑶1log log n a a M M n =,则log na m M = 。
特别地:log log 1a b b a =知识要点对数运算与对数函数【例1】 求下列各式中x 的取值范围。
(1)2log (5)x +(2)1log (10)x x --【例2】 将下列指数式化为对数式,对数式化为指数式。
(1) 1642= (2) 9132=- (3) 481log 3=(4) 6125log -=a (5)lg0.0013=-; (6)ln100=4.606【例3】 计算(1)lg 4lg 25+ (2)22log 24log 6-(3)531log ()3(4) 001.0lg (5)e1ln (6)1lg【巩固1】3log =2log =(2log (2= 21log 52+=【巩固2】). A. 1 B. -1 C. 2 D. -2【巩固3】计算2(lg5)lg 2lg50+⋅= .知识要点【例4】 (1)(2 。
对数与对数函数1.对数(1)对数的定义:如果a b =N (a >0,a ≠1),那么b 叫做以a 为底N 的对数,记作log a N =b .(2)指数式与对数式的关系:a b =N log a N =b (a >0,a ≠1,N >0).两个式子表示的a 、b 、N 三个数之间的关系是一样的,并且可以互化. (3)对数运算性质:①log a (MN )=log a M +log a N .②log aNM=log a M -log a N . ③log a M n =n log a M .(M >0,N >0,a >0,a ≠1)④对数换底公式:log b N =bNa a log log (a >0,a ≠1,b >0,b ≠1,N >0).2.对数函数(1)对数函数的定义函数y =log a x (a >0,a ≠1)叫做对数函数,其中x 是自变量,函数的定义域是(0,+∞).注意:真数式子没根号那就只要求真数式大于零,如果有根号,要求真数大于零还要保证根号里的式子大于零,底数则要大于0且不为1对数函数的底数为什么要大于0且不为1呢?在一个普通对数式里 a<0,或=1 的时候是会有相应b 的值的。
但是,根据对数定义: log a a=1;如果a=1或=0那么log a a 就可以等于一切实数(比如log 1 1也可以等于2,3,4,5,等等)第二,根据定义运算公式:log a M^n = nlog a M 如果a<0,那么这个等式两边就不会成立 (比如,log (-2) 4^(-2) 就不等于(-2)*log (-2) 4;一个等于1/16,另一个等于-1/16) (2)对数函数的图象a <11))底数互为倒数的两个对数函数的图象关于x 轴对称.(3)对数函数的性质: ①定义域:(0,+∞). ②值域:R . ③过点(1,0),即当x =1时,y =0.④当a >1时,在(0,+∞)上是增函数;当0<a <1时,在(0,+∞)上是减函数.基础例题题型1(对数的计算)1.求下列各式的值. (1)355log +212log 1505log -145log ; (2)log 2125×log 318×log 519.练习题 1.计算:lg 12-lg 58+lg12.5-log 89·log 278;2.log 535+212log -log 5150-log 514; 3.log 2125×log 318×log 519.4. 3991log log 4log 32+-. 5. 4lg 2lg 5lg 22+-221(6).log 24lg log lg 2log 32+-- 7.2lg 2lg3111lg 0.36lg823+++例2.已知实数x 、y 、z 满足3x =4y =6z>1. (1)求证:2x +1y =2z; (2)试比较3x 、4y 、6z 的大小.练习题.已知log 189=a ,18b=5,用a 、b 表示log 3645.题型二:(对数函数定义域值域问题)例1.已知函数()22log 1x f x x -=-的定义域为集合A ,关于x 的不等式22a a x--<的解集为B ,若A B ⊆,求实数a 的取值范围.2.设函数22log (22)y ax x =-+定义域为A .(1)若A R =,求实数a 的取值范围;(2)若22log (22)2ax x -+>在[1,2]x ∈上恒成立,求实数a 的取值范围.练习题1.已知函数()()2lg 21f x ax x =++(1)若()f x 的定义域是R ,求实数a 的取值范围及()f x 的值域; (2)若()f x 的值域是R ,求实数a 的取值范围及()f x 的定义域2 求函数y =2lg (x -2)-lg (x -3)的最小值.题型三(奇偶性及其单调性)例题1.已知定义域为R 的函数f(x)为奇函数,且满足f(x +2)=-f(x),当x ∈[0,1]时,f(x)=2x-1. (1)求f(x)在[-1,0)上的解析式; (2)求f(12log 24)的值.2. 已知f (x )=log 31[3-(x -1)2],求f (x )的值域及单调区间.3.已知y =log a (3-ax )在[0,2]上是x 的减函数,求a 的取值范围.4.已知函数()lg(2)lg(2)f x x x =++-. (Ⅰ)求函数()y f x =的定义域; (Ⅱ)判断函数()y f x =的奇偶性;(Ⅲ)若(2)()f m f m -<,求m 的取值范围.练习题1.已知函数f(x)=log a (x +1)-log a (1-x)(a >0,a≠1) (1)求f(x)的定义域;(2)判断f(x)的奇偶性,并给出证明;(3)当a >1时,求使f(x)>0的x 的取值范围2.函数()f x 是定义在R 上的偶函数,(0)0f =,当0x >时,12()log f x x =.(1)求函数()f x 的解析式; (2)解不等式2(1)2f x ->-;3.已知()f x 是定义在R 上的偶函数,且0x ≤时,12()log (1)f x x =-+.(Ⅰ)求(0)f ,(1)f ; (Ⅱ)求函数()f x 的表达式;(Ⅲ)若(1)1f a -<-,求a 的取值范围.题型4(函数图像问题)例题1.函数f (x )=|log 2x |的图象是C D2.求函数y =log 2|x |的定义域,并画出它的图象,指出它的单调区间.3.设f(x)=|lg x|,a ,b 为实数,且0<a <b. (1)求方程f(x)=1的解; (2)若a ,b 满足f(a)=f(b)=2f 2a b +⎛⎫⎪⎝⎭, 求证:a·b=1,2a b+>1.练习题:1.已知0>a 且1≠a ,函数)1(log )(+=x x f a ,xx g a -=11log )(,记)()(2)(x g x f x F += (1)求函数)(x F 的定义域及其零点;(2)若关于x 的方程2()2350F x m m -++=在区间)1,0[内仅有一解,求实数m 的取值范围.2.已知函数f(x)=log 4(4x+1)+kx(k∈R)是偶函数. (1)求k 的值;(2)设g(x)=log 44•23x a a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦-,若函数f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,求实数a 的取值范围.3.函数y =log 2|ax -1|(a ≠0)的对称轴方程是x =-2,那么a 等于题型五:函数方程1方程lg x +lg (x +3)=1的解x =___________________.2.已知函数f (x )=⎪⎩⎪⎨⎧<+≥,4),1(,4,)21(x x f x x则f (2+log 23)的值为4.已知函数1,0)((log )(≠>-=a a x ax x f a 为常数).(Ⅰ)求函数()f x 的定义域;(Ⅱ)若2a =,[]1,9x ∈,求函数()f x 的值域; (Ⅲ)若函数()f x y a =的图像恒在直线21y x =-+的上方,求实数a 的取值范围.5.已知函数221log log (28).242x xy x =⋅⋅≤≤ (Ⅰ)令x t 2log =,求y 关于t 的函数关系式及t 的取值范围; (Ⅱ)求函数的值域,并求函数取得最小值时的x 的值.6.设函数f (x )=lg (1-x ),g (x )=lg (1+x ),在f (x )和 g (x )的公共定义域内比较|f (x )|与|g (x )|的大小.。
§2.6对数与对数函数1.对数的概念一般地,如果a x =N (a >0,且a ≠1),那么数x 叫做以a 为底N 的对数,记作x =log a N ,其中a 叫做对数的底数,N 叫做真数.2.对数的性质与运算法则(1)对数的运算法则如果a >0,且a ≠1,M >0,N >0,那么:①log a (MN )=log a M +log a N ;②log a MN =log a M -log a N ;③log a M n =n log a M (n ∈R ).(2)对数的性质①负数和零没有对数;②log a 1=0,log a a =1(a >0,且a ≠1);③log a Na=N (a >0,a ≠1,且N >0);④log a a N =N (a >0,且a ≠1).(3)对数的换底公式log a b =log c blog c a(a >0,且a ≠1;c >0,且c ≠1;b >0).3.对数函数的图象与性质y =log a xa >10<a <1图象定义域(1)(0,+∞)值域(2)R性质(3)过定点(1,0),即x =1时,y =0(4)当x >1时,y >0;(5)当x >1时,y <0;当0<x <1时,y <0当0<x <1时,y >0(6)在(0,+∞)上是增函数(7)在(0,+∞)上是减函数4.反函数指数函数y =a x (a >0且a ≠1)与对数函数y =log a x (a >0且a ≠1)互为反函数,它们的图象关于直线y =x 对称.概念方法微思考1.根据对数换底公式:①说出log a b ,log b a 的关系?②化简log m na b .提示①log a b ·log b a =1;②logm na b =n mlog a b .2.如图给出4个对数函数的图象.比较a ,b ,c ,d 与1的大小关系.提示0<c <d <1<a <b .题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若MN >0,则log a (MN )=log a M +log a N .(×)(2)对数函数y =log a x (a >0且a ≠1)在(0,+∞)上是增函数.(×)(3)函数y =ln1+x1-x与y =ln(1+x )-ln(1-x )的定义域相同.(√)(4)对数函数y =log a x (a >0且a ≠1)的图象过定点(1,0)且过点(a,1)一、四象限.(√)题组二教材改编2.log 29·log 34·log 45·log 52=________.答案23.已知a =1-32,b =log 213,c =121log 3,则a ,b ,c 的大小关系为________.答案c >a >b解析∵0<a <1,b <0,c =121log 3=log 23>1.∴c >a >b .4.函数y的定义域是______.答案1解析由23log (21)x -≥0,得0<2x -1≤1.∴12<x ≤1.∴函数y1.题组三易错自纠5.已知b >0,log 5b =a ,lg b =c,5d =10,则下列等式一定成立的是()A .d =acB .a =cdC .c =adD .d =a +c答案B6.(多选)函数y =log a (x +c )(a ,c 为常数,其中a >0,a ≠1)的图象如图所示,则下列结论成立的是()A .a >1B .0<c <1C .0<a <1D .c >1答案BC解析由图象可知函数为减函数,所以0<a <1,令y =0得log a (x +c )=0,x +c =1,x =1-c .由图象知0<1-c <1,∴0<c <1.7.若log a 34<1(a >0且a ≠1),则实数a 的取值范围是____________________.答案(1,+∞)解析当0<a <1时,log a 34<log a a =1,∴0<a <34;当a >1时,log a 34<log a a =1,∴a >1.∴实数a (1,+∞).对数式的运算1.已知2x =3,log 483=y ,则x +2y 的值为________.答案3解析由2x =3,log 483=y 得x =log 23,y =log 483=12log 283,所以x +2y =log 23+log 283=log 28=3.2.设函数f (x )=3x +9x ,则f (log 32)=________.答案6解析∵函数f (x )=3x +9x ,∴f (log 32)=339log 2log 2log 43929+=+=2+4=6.3.计算:(1-log 63)2+log 62·log 618log 64=________.答案1解析原式=1-2log 63+(log 63)2+log 663·log 6(6×3)log 64=1-2log 63+(log 63)2+1-(log 63)2log 64=2(1-log 63)2log 62=log 66-log 63log 62=log 62log 62=1.4.(2019·北京)在天文学中,天体的明暗程度可以用星等或亮度来描述.两颗星的星等与亮度满足m 2-m 1=52lg E1E 2,其中星等为m k 的星的亮度为E k (k =1,2).已知太阳的星等是-26.7,天狼星的星等是-1.45,则太阳与天狼星的亮度的比值为()A .1010.1B .10.1C .lg 10.1D .10-10.1答案A解析两颗星的星等与亮度满足m 2-m 1=52lg E 1E 2,令m 2=-1.45,m 1=-26.7,lgE 1E 2=25·(m 2-m 1)=25(-1.45+26.7)=10.1,E 1E 2=1010.1.思维升华对数运算的一般思路(1)拆:首先利用幂的运算把底数或真数进行变形,化成分数指数幂的形式,使幂的底数最简,然后利用对数运算性质化简合并.(2)合:将对数式化为同底数的和、差、倍数运算,然后逆用对数的运算性质,转化为同底对数真数的积、商、幂的运算.对数函数的图象及应用例1(1)已知函数f (x )=log a (2x +b -1)(a >0,a ≠1)的图象如图所示,则a ,b 满足的关系是()A .0<a -1<b <1B .0<b <a -1<1C .0<b -1<a <1D .0<a -1<b -1<1答案A解析由函数图象可知,f (x )为单调递增函数,故a >1.函数图象与y 轴的交点坐标为(0,log a b ),由函数图象可知-1<log a b <0,解得1a <b <1.综上有0<1a<b <1.(2)方程4x=log a x ,12上有解,则实数a 的取值范围为__________.答案,22解析若方程4x =log a x ,12上有解,则函数y =4x 和函数y =log a x ,12上有交点,a<1,a12≤2,解得0<a≤22.4x<log a x,12上恒成立,则实数a的取值范围是________.答案解析当0<x≤12时,函数y=4x的图象在函数y=log a x图象的下方.又当x=12时,124=2,即函数y=4x y=log a x,得a=22.若函数y=4x的图象在函数y=log a x图象的下方,则需22<a<1(如图所示).当a>1时,不符合题意,舍去.所以实数a思维升华对数函数图象的识别及应用方法(1)在识别函数图象时,要善于利用已知函数的性质、函数图象上的特殊点(与坐标轴的交点、最高点、最低点等)排除不符合要求的选项.(2)一些对数型方程、不等式问题常转化为相应的函数图象问题,利用数形结合法求解.跟踪训练1(1)(2019·河北冀州中学月考)函数f(x)=lg(|x|-1)的大致图象是()答案B解析由函数值域为R,可以排除C,D,当x>1时,f(x)=lg(x-1)在(1,+∞)上单调递增,排除A,选B.(2)若不等式x 2-log a x <0对xa 的取值范围是________.答案116,解析只需f 1(x )=x 2f 2(x )=log a x图象的下方即可.当a >1时,显然不成立;当0<a <1时,如图所示,要使x 2<loga x 在x只需ff所以有≤log a 12,解得a ≥116,所以116≤a <1.即实数a 的取值范围是116,对数函数的性质及应用命题点1解对数方程、不等式例2(1)方程log 2(x -1)=2-log 2(x +1)的解为________.答案x =5解析原方程变形为log 2(x -1)+log 2(x +1)=log 2(x 2-1)=2,即x 2-1=4,解得x =±5,又x >1,所以x =5.(2)设f (x )2x ,x >0,12(-x ),x <0,则方程f (a )=f (-a )的解集为________.答案{-1,1}解析当a >0时,由f (a )=log 2a =121log a ⎛⎫⎪⎝⎭=f (-a )=12log a ,得a =1;当a <0时,由f (a )=12log ()a-=logf (-a )=log 2(-a ),得a =-1.∴方程f (a )=f (-a )的解集为{1,-1}.本例(2)中,f (a )>f (-a )的解集为________.答案(-1,0)∪(1,+∞)解析>0,log 2a >12a<0,12(-a )>log 2(-a ),解得a >1或-1<a <0.命题点2对数函数性质的综合应用例3(2020·湛江质检)已知函数f (x )=12log (x 2-2ax +3).(1)若f (-1)=-3,求f (x )的单调区间;(2)是否存在实数a ,使f (x )在(-∞,2)上为增函数?若存在,求出a 的范围;若不存在,说明理由.解(1)由f (-1)=-3,得12log (4+2a )=-3.所以4+2a =8,所以a =2.则f (x )=12log (x 2-4x +3),由x 2-4x +3>0,得x >3或x <1.故函数f (x )的定义域为(-∞,1)∪(3,+∞).令μ=x 2-4x +3,则μ在(-∞,1)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增.又y =12log μ在(0,+∞)上单调递减,所以f (x )的单调递增区间是(-∞,1),单调递减区间是(3,+∞).(2)令g (x )=x 2-2ax +3,要使f (x )在(-∞,2)上为增函数,应使g (x )在(-∞,2)上单调递减,且恒大于0.≥2,(2)≥0,即≥2,-4a ≥0,a 无解.所以不存在实数a ,使f (x )在(-∞,2)上为增函数.思维升华利用对数函数的性质,求与对数函数有关的函数值域和复合函数的单调性问题,必须弄清三方面的问题:一是定义域,所有问题都必须在定义域内讨论;二是底数与1的大小关系;三是复合函数的构成,即它是由哪些基本初等函数复合而成的.另外,解题时要注意数形结合、分类讨论、转化与化归思想的应用.跟踪训练2(1)若f (x )=lg(x 2-2ax +1+a )在区间(-∞,1]上单调递减,则a 的取值范围为()A .[1,2)B .[1,2]C .[1,+∞)D .[2,+∞)答案A解析令函数g (x )=x 2-2ax +1+a =(x -a )2+1+a -a 2,对称轴为x =a ,要使函数在(-∞,1](1)>0,≥1,-a >0,≥1,解得1≤a <2,即a ∈[1,2).(2)已知函数f (x )=log a (8-ax )(a >0,且a ≠1),若f (x )>1在区间[1,2]上恒成立,则实数a 的取值范围是__________.答案解析当a >1时,f (x )=log a (8-ax )在[1,2]上是减函数,由f (x )>1在区间[1,2]上恒成立,则f (x )min =f (2)=log a (8-2a )>1,且8-2a >0,解得1<a <83.当0<a <1时,f (x )在[1,2]上是增函数,由f (x )>1在区间[1,2]上恒成立,知f (x )min =f (1)=log a (8-a )>1,且8-2a >0.∴a >4,且a<4,故不存在.综上可知,实数a比较指数式、对数式的大小例4(1)(2019·天津市河西区模拟)设a =log 3e ,b =e 1.5,c =131log 4,则()A .b <a <cB .c <a <bC .c <b <aD .a <c <b答案D 解析c =131log 4=log 34>log 3e =a .又c =log 34<log 39=2,b =e 1.5>2,∴a <c <b .(2)(2018·全国Ⅲ)设a =log 0.20.3,b =log 20.3,则()A .a +b <ab <0B .ab <a +b <0C .a +b <0<abD .ab <0<a +b答案B解析∵a =log 0.20.3>log 0.21=0,b =log 20.3<log 21=0,∴ab <0.∵a +b ab =1a +1b=log 0.30.2+log 0.32=log 0.30.4,∴1=log 0.30.3>log 0.30.4>log 0.31=0,∴0<a +b ab<1,∴ab <a +b <0.(3)已知函数y =f (x +2)的图象关于直线x =-2对称,且当x ∈(0,+∞)时,f (x )=|log 2x |,若a =f (-3),b =fc =f (2),则a ,b ,c 的大小关系是________.答案c <a <b解析易知y =f (x )是偶函数.当x ∈(0,+∞)时,f (x )=f |log 2x |,且当x ∈[1,+∞)时,f (x )=log 2x 单调递增,又a =f (-3)=f (3),b =f f (4),所以c <a <b .思维升华(1)比较指数式和对数式的大小,可以利用函数的单调性,引入中间量;有时也可用数形结合的方法.(2)解题时要根据实际情况来构造相应的函数,利用函数单调性进行比较,如果指数相同,而底数不同则构造幂函数,若底数相同而指数不同则构造指数函数,若引入中间量,一般选0或1.跟踪训练3(1)已知a =log 23+log 23,b =log 29-log 23,c =log 32,则a ,b ,c 的大小关系是()A .a =b <cB .a =b >cC .a <b <cD .a >b >c答案B解析因为a =log 23+log 23=log 233=32log 23>1,b =log 29-log 23=log 233=a ,c =log 32<log 33=1,所以a =b >c .(2)(2019·天津市滨海新区模拟)已知函数f (x )=|x |,且a =f b =f c =f (2-1),则a ,b ,c 的大小关系为()A .a <c <bB .b <c <aC .c <a <bD .b <a <c答案A解析ln 32<ln e =12,log 23>12,∴log 23>12>ln 32.又f (x )是偶函数,在(0,+∞)上为增函数,∴ff f (log 23)=f ∴a <c <b .(3)若实数a ,b ,c 满足log a 2<log b 2<log c 2<0,则下列关系中正确的是()A .a <b <cB .b <a <cC .c <b <aD .a <c <b答案C解析根据不等式的性质和对数的换底公式可得1log 2a <1log 2b <1log 2c <0,即log 2c <log 2b <log 2a <0,可得c <b <a <1.故选C.1.(2019·泸州诊断)2lg 2-lg 125的值为()A .1B .2C .3D .4答案B解析2lg 2-lg 125=2lg 100=2,故选B.2.设0<a <1,则()A .log 2a >B .>C .log 2a <D .log 2a <答案B解析∵0<a <1,∴0<a 2<a <a <1,∴在A 中,log 2a =,故A 错误;在B 中,>,故B 正确;在C 中,log 2a >,故C 错误;在D 中,log 2a >,故D 错误.3.函数y =ln1|2x -3|的图象为()答案A解析易知2x -3≠0,即x ≠32,排除C ,D.当x >32时,函数为减函数;当x <32时,函数为增函数,所以选A.4.(2019·衡水中学调研卷)若0<a <1,则不等式1log a x >1的解是()A .x >aB .a <x <1C .x >1D .0<x <a答案B解析易得0<log a x <1,∴a <x <1.5.函数f (x )=12log (x 2-4)的单调递增区间为()A .(0,+∞)B .(-∞,0)C .(2,+∞)D .(-∞,-2)答案D解析函数y =f (x )的定义域为(-∞,-2)∪(2,+∞),因为函数y =f (x )由y =12log t 与t =g (x )=x 2-4复合而成,又y =12log t 在(0,+∞)上单调递减,g (x )在(-∞,-2)上单调递减,所以函数y =f (x )在(-∞,-2)上单调递增.6.(2020·长沙期末)已知函数f (x )2x ,x >0,x,x ≤0,且关于x 的方程f (x )-a =0有两个实根,则实数a 的取值范围为()A .(0,1]B .(0,1)C .[0,1]D .(0,+∞)答案A解析作出函数y =f (x )的图象(如图),欲使y =f (x )和直线y =a 有两个交点,则0<a ≤1.7.(多选)关于函数f (x )=ln1-x1+x,下列说法中正确的有()A .f (x )的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞)B .f (x )为奇函数C .f (x )在定义域上是增函数D .对任意x 1,x 2∈(-1,1),都有f (x 1)+f (x 2)=f 答案BD解析函数f (x )=ln 1-x1+x=其定义域满足(1-x )(1+x )>0,解得-1<x <1,∴定义域为{x |-1<x <1}.∴A 不对.由f (-x )=ln 1+x1-x=1=-ln1-x1+x=-f (x ),是奇函数,∴B 对.函数y =21+x -1在定义域内是减函数,根据复合函数的单调性,同增异减,∴f (x )在定义域内是减函数,C 不对.f (x 1)+f (x 2)=ln1-x 11+x 1+ln 1-x 21+x 2=f ∴D 对.8.(多选)已知函数f (x )的图象与g (x )=2x 的图象关于直线y =x 对称,令h (x )=f (1-|x |),则关于函数h (x )有下列说法,其中正确的说法为()A .h (x )的图象关于原点对称B .h (x )的图象关于y 轴对称C .h (x )的最大值为0D .h (x )在区间(-1,1)上单调递增答案BC解析函数f (x )的图象与g (x )=2x 的图象关于直线y =x 对称,∴f (x )=log 2x ,h (x )=log 2(1-|x |),为偶函数,不是奇函数,∴A 错误,B 正确;根据偶函数性质可知D 错误;∵1-|x |≤1,∴h (x )≤log 21=0,故C 正确.9.函数f (x )=log 2x ·(2x )的最小值为________.答案-14解析依题意得f (x )=12log 2x ·(2+2log 2x )=(log 2x )2+log 2x 2x -14≥-14,当log 2x =-12,即x =22时等号成立,所以函数f (x )的最小值为-14.10.(2020·深圳月考)设实数a ,b 是关于x 的方程|lg x |=c 的两个不同实数根,且a <b <10,则abc 的取值范围是________.答案(0,1)解析由题意知,在(0,10)上,函数y =|lg x |的图象和直线y =c 有两个不同交点(如图),∴ab=1,0<c <lg 10=1,∴abc 的取值范围是(0,1).11.设f (x )=log a (1+x )+log a (3-x )(a >0,且a ≠1),且f (1)=2.(1)求实数a 的值及f (x )的定义域;(2)求f (x )在区间0,32上的最大值.解(1)∵f (1)=2,∴log a 4=2(a >0,且a ≠1),∴a =2.+x >0,-x >0,得-1<x <3,∴函数f (x )的定义域为(-1,3).(2)f (x )=log 2(1+x )+log 2(3-x )=log 2[(1+x )(3-x )]=log 2[-(x -1)2+4],∴当x ∈(-1,1]时,f (x )是增函数;当x ∈(1,3)时,f (x )是减函数,故函数f (x )在0,32上的最大值是f (1)=log 24=2.12.是否存在实数a ,使得f (x )=log a (ax 2-x )在区间[2,4]上是增函数?若存在,求出a 的范围;若不存在,说明理由.解设t=ax2-x=-1 4a.若f(x)在[2,4]上是增函数,<1,4,-4>0,2,2>0,解得a>1.∴存在实数a满足题意,即当a∈(1,+∞)时,f(x)在[2,4]上是增函数.13.已知函数f(x)=ln e xe-x,若fff1010(a+b),则a2+b2的最小值为()A.1B.2C.3D.4答案B解析∵f(x)+f(e-x)=2,∴ff…+f2020,∴1010(a+b)=2020,∴a+b=2.∴a2+b2≥(a+b)22=2,当且仅当a=b=1时取等号.14.若函数f(x)=log a(x2-x+2)在区间[0,2]上的最大值为2,则实数a=________.答案2解析令u(x)=x2-x+2,则u(x)在[0,2]上的最大值u(x)max=4,最小值u(x)min=74.当a>1时,y=log a u是增函数,f(x)max=log a4=2,得a=2;当0<a<1时,y=log a u是减函数,f(x)max=log a74=2,得a=72(舍去).故a=2. 15.(2019·福州模拟)已知函数f(x)=log a(2x-a)在区间12,23上恒有f(x)>0,则实数a的取值范围是()B.13,D.23,答案A解析当0<a <1时,函数f (x )在区间12,23上是减函数,所以log ,即0<43-a <1,解得13<a <43,故13<a <1;当a >1时,函数f (x )在区间12,23上是增函数,所以log a (1-a )>0,即1-a >1,解得a <0,此时无解.综上所述,实数a 16.已知函数f (x )=lgx -1x +1.(1)计算:f (2020)+f (-2020);(2)对于x ∈[2,6],f (x )<lg m(x +1)(7-x )恒成立,求实数m 的取值范围.解(1)由x -1x +1>0,得x >1或x <-1.∴函数f (x )的定义域为{x |x >1或x <-1}.又f (x )+f (-x )=0,∴f (x )为奇函数.∴f (2020)+f (-2020)=0.(2)当x ∈[2,6]时,f (x )<lgm (x +1)(7-x )恒成立可化为x -11+x <m(x +1)(7-x )恒成立.即m >(x -1)(7-x )在[2,6]上恒成立.又当x ∈[2,6]时,(x -1)(7-x )=-x 2+8x -7=-(x -4)2+9.∴当x =4时,[(x -1)(7-x )]max =9,∴m >9.即实数m 的取值范围是(9,+∞).。
对数与对数函数1.对数(1)对数的定义:如果a b=N(a>0,a≠1),那么b叫做以a为底N的对数,记作logaN=b.(2)指数式与对数式的关系:a b=NlogaN=b(a>0,a≠1,N>0).两个式子表示的a、b、N三个数之间的关系是一样的,并且可以互化.(3)对数运算性质:①log a(MN)=log a M+log a N.②log aMN=log a M-log a N.③logaM n=nlogaM.(M>0,N>0,a>0,a≠1)④对数换底公式:logbN= l oglogaaNb(a>0,a≠1,b>0,b≠1,N>0).2.对数函数(1)对数函数的定义函数y=log a x(a>0,a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞).注意:真数式子没根号那就只要求真数式大于零,如果有根号,要求真数大于零还要保证根号里的式子大于零,底数则要大于0且不为1对数函数的底数为什么要大于0且不为1呢?在一个普通对数式里a<0,或=1的时候是会有相应b的值的。
但是,根据对数定义:log a a=1;如果a=1或=0那么log a a就可以等于一切实数(比如log11也可以等于2,3,4,5,等等)第二,根据定义运算公式:log a M^n=nlogaM如果a<0,那么这个等式两边就不会成立(比如,log(-2)4^(-2)就不等于(-2)*log(-2)4;一个等于1/16,另一个等于-1/16)(2)对数函数的图象yyy =l ogxa>(1)a1O1xOxy =l o g a x (<a <1) 0底数互为倒数的两个对数函数的图象关于x 轴对称. (3)对数函数的性质: ①定义域:(0,+∞). ②值域:R.③过点(1,0),即当x=1时,y=0.④当a >1时,在(0,+∞)上是增函数;当0<a <1时,在(0,+∞)上是减函数.基础例题题型1(对数的计算) 1.求下列各式的值. (1)35 log +25log2-1 21 50log - 514 log ;(2)log5 2 1 25 ×lo g 3 1 8 ×lo g 5 1 9. 练习题1.计算:lg 1 2 -lg5 8 +lg12.5-log 89·log 278;3.log535+21log2-log51502 -log514;3.log2125×log318×log519.1loglog4log3 4.399222.5.lg5lg2lg41(6).log24lglog27lg2log33222 7.2lg2lg3111lg0.36lg823例2.已知实数x、y、z满足3x=4y=6z>1.(1)求证:2x+1y=2z;(2)试比较3x、4y、6z的大小.练习题.已知log189=a,18b=5,用a、b表示log3645.题型二:(对数函数定义域值域问题)例1.已知函数fxlog22xx1aax的定义域为集合A,关于x的不等式22 的解集为B,若AB,求实数a的取值范围.2.设函数2ylog(ax2x2)定义域为A.2(1)若AR,求实数a的取值范围;(2)若2log(ax2x2)2在x[1,2]上恒成立,求实数a的取值范围.2练习题1.已知函数2 fxlgax2x1(1)若fx的定义域是R,求实数a的取值范围及fx的值域;(2)若fx的值域是R,求实数a的取值范围及fx的定义域2求函数y=2lg (x -2)-lg (x -3)的最小值.题型三(奇偶性及性) 例题1.已知定义域为R 的函数f (x )为奇函数足f(x +2)=-f(x),当x ∈[0,1]时,f(x)=2x -1.(1)求f(x)在[-1,0)上的解析式; (2)求f(1 log24)的值. 2 4.已知f (x )=l o g 1[3-(x -1)2],求f (x )的值域.3 5.已知y =l o g a (3-a x )在[0,2]上是x 的减函数,求a 的围.4.已知函数f(x)lg(2x)lg(2x).(Ⅰ)求函数yf(x)的定义域;(Ⅱ)判断函数yf(x)的奇偶性;(Ⅲ)若f(m2)f(m),求m的取值范围.练习题1.已知函数f(x)=loga(x+1)-loga(1-x)(a>0,a≠1)(1)求f(x)的定义域;(2)判断f(x)的奇偶性,并给出证明;(3)当a>1时,求使f(x)>0的x的取值范围2.函数f(x)是定义在R上的偶函数,f(0)0,当x0时,1f(x)logx.2 (1)求函数f(x)的解析式;(2)解不等式2f(x1)2;3.已知f(x)是定义在R上的偶函数,且x0时,1f(x)log(x1).2 (Ⅰ)求f(0),f(1);(Ⅱ)求函数f(x)的表达式;(Ⅲ)若f(a1)1,求a的取值范围.题型4(函数图像问题)例题1.函数f(x)=|log2x|的图象是yy111x-11xOOAByy111x1xOOCD6.求函数y=log2|x|的定义域,并画出它的图象,指出它的单调区间.f(x)=|lgx|,a,b为实数,且0<a<b.(1)求方程f(x)=1的解;(2)若a,b满足f(a)=f(b)=2fa b2,求证:a·b=1,a b2 >1.练习题:1.已知a0且a1,函数f(x)log(x1)a,1g(x)log a,记F(x)2f(x)g(x)1x(1)求函数F(x)的定义域及其零点;(2)若关于x的方程2 F2.已知函数f(x)=log4(4x+1)+kx(k∈R)是偶函数.(1)求k的值;(2)设g(x)=log44xa?237.函数y=log2|ax-1|(a≠0)的对称轴方程是x=-2,那么a等于题型五:函数方程1方程lgx+lg(x+3)=1的解x=___________________.5.已知函数f(x)= 1()2x,x4,则f(2+log23)的值为f(x1),x4,4.已知函数f(x)log a(axx)(a0,a1为常数). (Ⅰ)求函数f(x)的定义域;(Ⅱ)若a2,x1,9,求函数f(x)的值域;(Ⅲ)若函数f(x)ya的图像恒在直线y2x1的上方,求实数a的取值范围.1xxyloglog(2x8).5.已知函数22242(Ⅰ)令tlog2x,求y关于t的函数关系式及t的取值范围;(Ⅱ)求函数的值域,并求函数取得最小值时的x的值.8.设函数f(x)=lg(1-x),g(x)=lg(1+x),在f(x)和g(x)的公共定义域内比较|f(x)|与|g(x)|的大小.您好,欢迎您阅读我的文章,本WORD文档可编辑修改,也可以直接打印。
对数运算和对数函数要求层次重难点对数的概念及其运算性质B 理解对数的概念掌握当底数1a >与01a <<时,对数函数的不同性质掌握对数函数的概念、图象和性质;能利用对数函数的性质解题换底公式 A 对数函数的概念 B 对数函数的图象和性质C 指数函数xy a =与对数函数log a y x =互为反函数(0a >且1a ≠)B<教师备案>本讲的内容为对数和对数函数,关于对数的历史,在后面的小故事中有所体现,还有一部分可称为前转:“给我空间、时间和对数,我可以创造一个宇宙”,这是16世纪意大利著名学者伽利略的一段话.从这段话可以看出,伽利略把对数与宝贵的空间和时间相提并论.对数的发展绝非一人之功.首先要提到的是16世纪瑞士钟表匠标尔基,当他结识了天文学家开普勒,看到开普勒每天与天文数字打交道,数字之大、计算量之繁重,真的难以想象,于是便产生了简化计算的想法.从16031611年,标尔基用了八年的时间,一个数一个数的算,造出了一个对数表,这个对数表帮了开普勒的大忙.开普勒认识到了对数表的使用价值,劝标尔基赶快把对数表出版,标尔基认为这个对数表还过于粗糙,一直没下决心出版.正在标尔基犹豫不决的时候,1614年6月在爱丁堡出版了苏格兰纳皮尔男爵所造的题为《奇妙的对数表的说明》一书,这个对数表的出版震动了整个数学界.“对数”一词是纳皮尔首先创造的,意思是“比数”.他最早用“人造的数”来表示对数.俄国著名诗人莱蒙托夫是一位数学爱好者,传说有一次他在解答一道数学题时,冥知识框架例题精讲高考要求第5讲 对数运算和对数函数思苦想没法解决,睡觉时做了一个梦,梦中一位老人揭示他解答的方法,醒后他真的把此题解出来了,莱蒙托夫把梦中老人的像画了出来,大家一看竟是数学家纳皮尔,这个传说告诉我们:纳皮尔在人们心目中的地位是多么的高.(一)知识内容<教师备案>在指数函数x y a =中,对于每个y +∈R ,存在唯一的x 与之对应,幂指数x 叫做以a 为底的y 的对数,这样从y 到x 的对应是指数运算的一个相反运算,让同学思考由函数的定义,判断这是否可以定义一种新的函数?这种运算和对应的函数有什么样的性质呢?1.对数:一般地,如果x a y =(0a >,且1)a ≠,那么数x 叫做以a 为底y 的对数,记作log a x y =,其中a 叫做对数的底数,y 叫做真数.关系式axy指数式 x a y =底数(0,1)a a >≠ 指数(R)x ∈ 幂(值)(R )y +∈对数式 log a y x = 底数(0,1)a a >≠ 对数(R)x ∈ 真数(R )y +∈ 对数恒等式及对数的性质,对数log (0,1)a N a a >≠满足: ⑴零和负数没有对数; ⑵1的对数是零,即log 10a =; ⑶底的对数等于1,即log 1a a =.2.常用对数:通常将以10为底的对数叫做常用对数,并把10log N 记为lg N .3.自然对数:在科学技术中常使用以无理数 2.71828e =为底的对数,以e 为底的对数称为自然对数,并且把log e N 记为ln N .4.对数与指数间的关系:当0,1a a >≠时,log x a a N x N =⇔=.5.指数和对数的互化:log b a a N N b =⇔=.N a N a =log ,log N a a N =(二)主要方法:1.重视对数的概念,应用基础概念解决具体问题2.熟练运用指数和对数的互化板块一:对数的定义和相关概念(三)典例分析:【例1】 ⑴将下列指数式化为对数式,对数式化为指数式:①45625=;②61264-=;③1 5.733m⎛⎫= ⎪⎝⎭;④12log 164=-;⑤lg0.012=-;⑥ln10 2.303=.⑵求下列各式中x 的值:①642log 3x =-;②log 86x =;③lg100x =;④2ln e x -=.【例2】 将下列对数式写成指数式:(1)416log 21-=;(2)2log 128=7;(3)lg0.01=-2;(4)ln10=2.303【例3】 ⑴27log 9,⑵81log 43,⑶()()32log 32-+,⑷625log 345(一)知识内容1.对数的运算性质:如果0a >,且1,0,0a M N ≠>>,那么:⑴log ()log log a a a M N M N ⋅=+;(积的对数等于对数的和) 推广1212log (...)log log ...log a k a a a k N N N N N N ⋅=+++ ⑵log log log aa a MM N N=-;(商的对数等于对数的差) ⑶log log (R)a a M M ααα=∈ ⑷1log log naa N N n=(正数幂的对数,等于幂指数乘以同一底数幂的底数的对数) <教师备案>以性质⑴为例进行证明如下: 已知log a M ,log a N (M 、0N >),求log ()a MN 设log a M p =,log a N q =,根据对数的定义,可得p M a =,q N a = 由p q MN a a =⋅p q a +=∴log ()log log a a a MN p q M N =+=+2.换底公式:log log log a b a NN b=(,0,,1,0a b a b N >≠>) <教师备案>证明: 法一:根据指数的运算性质推导 设log b N x =,则x b N =.两边取以a 为底的对数,得log log a a x b N =, 所以log log a a N x b =,即log log log a b a NN b=. 法二:根据对数恒等式及对数的运算性质推导由对数恒等式得:log log log log ()log bN b a a a N b b N ⋅==,所以有log log log a b a NN b=. 换底公式的意义:把以一个数为底的对数换成以另一个大于0且不等于1的数为底的对数,以达到计算、化简或证明的目的.<教师备案>常见错误:log ()log log a a a M N M N ±=±;log ()log log a a a MN M N =⋅;log log log a aa MM N N=. 3.关于对数的恒等式板块二:对数的运算性质和法则①log a N a N =②log n a a n =③1log log a b b a=④log log n n a a M M = ⑤log log log log a b a b M MN N=(二)主要方法1.解决与对数函数有关的问题,要特别重视定义域;2.解决对数不等式、对数方程时,要重视考虑对数的真数、底数的范围;3.对数不等式的主要解决思想是对数函数的单调性.(三)典例分析【例4】 求下列各值:⑴221log 36log 32-;⑵log ;⑶lg1;⑷3log 53;⑸3log 59;⑹3log 3;⑺;⑻22(lg5)lg 2lg 25(lg 2)+⋅+;⑼827log 9log 32⋅.【例5】 求值:⑴2572lg3lg7lg lg 94++-;⑵32516log 4log 9log 5⋅⋅.【例6】 若a 、0b >,且a 、1b ≠,log log a b b a =,则A.a b =B.1a b=C.a b =或1a b=D.a 、b 为一切非1的正数【例7】 ⑴8log 3p =,3log 5q =,那么lg5等于______(用p ,q 表示);⑵知18log 9a =,185b =,用,a b 表示36log 45.【点评】⑴换底公式的一个重要应用:log log 1m n n m ⋅=⑵181818log 2log 9=,将未知转化为已知,是对数函数运算性质的重要应用. 【例8】 已知2log 3a =,37b =,求12log 56【例9】 已知lg5m =,lg3n =,用,m n 表示30log 8.【例10】 已知(0,0,1)ab m a b m =>>≠且log m b x =,则log m a 等于A.1x -B.1x +C.1xD.1x -【例11】 已知12()x f x a-=,且(lg )f a =a 的值.【例12】 下列各式中,正确的是A.2lg 2lg x x =B.1log log a a x n =C.log log log a a a x xy y=1log 2a x =【例13】 已知2(3)log (3)1x x x ++=,求实数x 的值.【例14】 设a 为实常数,解关于x 的方程)lg()3lg()1lg(x a x x -=-+-.1.对数函数:我们把函数log (0a y x a =>且1a ≠)叫做对数函数,其中x 是自变量,函数的定义域是(0,)+∞,值域为实数集R .2.对数函数的图象和性质:一般地,对数函数log (0a y x a =>且1a ≠)的图象和性质如下表所示:01a <<1a >图象定义域 (0,)+∞值域 R性质⑴过定点(1,0),即1x =时,0y =⑵在(0,)+∞上是减函数; (2)在(0,)+∞上是增函数.<教师备案>因为对数函数与指数函数密切相关,所以在学习对数函数的概念、图象与性质时,要处处与指数函数相对照.如:指数函数的值域(0,)+∞,变成了对数函数的定义域;而指数函数的定义域为实数集R ,则变成了对数函数的值域;同底的指数函数与对数函数的图象关于直线y x =对称等.y=log a x (0<a <1)O 1yx y=log a x (a >1)O 1yx板块三:对数函数【例15】 求下列函数的定义域:⑴2log a y x =;⑵log (4)a x -;⑶y .【例16】 求下列函数的定义域:⑴31log (32)y x =-;⑵1log (3)x y x -=-.【例17】 已知()log (1)x a f x a =-(0,a >且1)a ≠,⑴求()f x 的定义域; ⑵讨论函数()f x 的单调性;【例18】 求函数)(log )1(log 11log )(222x p x x x x f -+-+-+=的定义域和值域.【例19】 函数2lg(20)y x x =-的值域是A.y >0B.y ∈RC.y >0且y ≠1D.y ≤2【例20】 已知函数2()lg[2(1)94]f x mx m x m =++++,⑴若此函数的定义域为R ,求实数m 的取值范围;⑵若此函数的值域为R ,求实数m 的取值范围.【点评】本题涉及到解一元二次不等式的解法,可根据学生情况进行讲解.【例21】 已知函数18log )(223+++=x nx mx x f 的定义域为R ,值域为[0,2],求m ,n 的值.【例22】 下面结论中,不正确的是A.若a >1,则x a y =与x y a log =在定义域内均为增函数B.函数x y 3=与x y 3log =图象关于直线x y =对称C.2log a y x =与2log a y x =表示同一函数D.若01,01a m n <<<<<,则一定有log log 0a a m n >>【例23】 已知),,)(lg()(为常数b a b a x f xx-=①当a ,b >0且a ≠b 时,求f (x )的定义域;②当a >1>b >0时,判断f (x )在定义域上的单调性,并用定义证明【例24】 在函数10(log <<=a x y a ,)1≥x 的图象上有A ,B ,C 三点,它们的横坐标分别是t ,t +2,t +4,(1)若△ABC 的面积为S ,求S =f (t ); (2)判断S =f (t )的单调性; (3)求S =f (t )的最大值.【例25】 已知函数22log )(+-=x x x f a的定义域为[],αβ,值域为[]log (1),log (1)a a a a βα--,且)(x f 在[],αβ上为减函数. (1)求证α>2; (2)求a 的取值范围.【例26】 对于212()log (23)f x x ax =-+,⑴函数的“定义域为R ”和“值域为R ”是否是一回事;⑵结合“实数a 取何值时,()f x 在[1)-+∞,上有意义”与“实数a 取何值时,函数的定义域为(1)(3)-∞+∞,,”说明求“有意义”问题与求“定义域”问题的区别.⑶结合⑴⑵两问,说明实数a 的取何值时()f x 的值域为(1]-∞-,.【例27】 ⑷实数a 取何值时,()f x 在(1]-∞,内是增函数.⑸是否存在实数a ,使得()f x 的单调递增区间是(1]-∞,,若存在,求出a 的值;若不存在,说明理由.【点评】该题主要考察复合对数函数的定义域、值域以及单调性问题.解题过程中遇到了恒成立问题,“恒为正”与“取遍所有大于零的数”不等价,同时又考察了一元二次函数函数值的分布情况,解题过程中结合三个“二次”的重要结论来进行处理.【例28】 比较下列各组数的大小:⑴2log 3.4,2log 8.5;⑵0.3log 1.8,0.3log 2.7;⑶log 5.1a ,log 5.9a (0,a >且1)a ≠;⑷20.3,2log 0.3,0.32.【点评】利用对数函数的性质比较大小的题,一般都可以通过对数函数的单调性,通过直接比较、中间值法或者图象法得到相关结论.如:设110a <<,比较2lg a ,2(lg )a ,lg(lg )a 的大小.1100lg 1a a <<⇒<<,于是22lg(lg )0(lg )lg a a a <<<.【例29】 设2(log )2(0)x f x x =>,则f (3)的值是A.128B.256C.512D.8【例30】 a 、b 、c 是图中三个对数函数的底数,它们的大小关系是A.c >a >bB.c >b >aC.a >b >cD.b >a >c【例31】 (2005年天津文) 已知111222log log log b a c <<,则()A.222b a c >>B.222a b c >>C.222c b a >>D.222c a b >>【例32】 如果02log 2log <<b a ,那么a ,b 的关系及范围.【例33】 ⑴若log 2log 20a b <<,则()A.01a b <<<B.01b a <<<C.1a b >>D.1b a >> ⑵已知2log 13a <,求a 的取值范围.【点评】在上面的对数函数图象中,共有四条对数函数log a y x =,底数a 的大小比较可以通过作一条直线:1y =,于四条曲线分别交于点1234,,,P P P P ,易知,这四点的横坐标即对应相应的底数的值,故比较这四点的横坐标即可.【例34】 已知函数()1log 3x f x =+,()2log 2x g x =,⑴试比较函数值()f x 与()g x 的大小;⑵求方程|()()|()()4f x g x f x g x -++=的解集.【例35】 函数log a y x =在[2,)x ∈+∞上恒有||1y >,求a 的范围.【例36】 已知a >0,a ≠1,10<<x ,比较|)1(log |x a +和|)1(log |x a -的大小.【例37】 若23log 1a <,则a 的取值范围是 A.203a <<B.23a >C.213a <<D.203a <<或a >1【例38】 若关于23lg lg )lg(=--x a x 至少有一个实数根,则求a 的取值范围.【例39】 设a ,b 为正数,若lg()lg()10ax bx +=有解,则求b a 的取值范围.【例40】 如果2112222log (1)log 2a a a a +++≤,求a 的取值范围.【例41】 已知}2)385(log |{2>+-=x x x A x ,24{|210}B x x x k =-+-≥,要使A B ,求实数k 的取值范围.【例42】 设正数a ,b ,c 满足222c b a =+. (1)求证:1)1(log )1(log 22=-++++bc a a c b ; (2)又设1)1(log 4=++a c b ,32)(log 8=-+c b a ,求a ,b ,c 的值.【例43】 (1)已知0(2log log >=+a y x a a ,)1≠a ,求yx 11+的最小值. (2)已知2052=+y x ,求y x lg lg +的最大值.(3)已知4422=+y x ,求xy 的最大值.【例44】 解方程)12(log 2)22(log 212+=++x x。