高中数学 2函数素材 新人教版
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2.2.1 对数与对数运算疱丁巧解牛知识·巧学·升华 一、对数 1.对数一般地,如果a x=N (a >0,a ≠1),那么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.对数式的对数就是原指数式的指数,只是表示形式不同而已,即已知指数式a b=N ,用a 、N 表示b 的运算叫对数运算,记作b=log a N.对数式是指数式的另一种表达形式,对数运算是指数运算的逆运算.常用符号“log ”表示对数,但它仅是一个符号而已.同“+、-、×、”等符号一样,表示一种运算.要从以下几个方面来理解对数的概念.(1)会依据定义把指数式写成对数式.例如:∵32=9,∴2是以3为底9的对数.记作log 39=2; ∵41=4,∴1是以4为底4的对数.记作log 44=1; ∵20=1,∴0是以2为底1的对数.记作log 21=0; ∵318=21,∴-31是以8为底21的对数.记作log 821=-31.(2)log a N=b 中规定底数a >0且a ≠1.这是因为若a <0,则N 为某些值时,b 不存在,如log (-2)21;若a=0,N 不为0时,b 不存在,如log 03,N 为0时,b 可为任意正数,是不唯一的,即log 00有无数个值;若a=1,N 不为1时,b 不存在,如log 12,N 为1时,b 可为任意数,是不唯一的,即log 11有无数个值.总之,就规定了a >0且a ≠1.(3)只有正数才有对数,零和负数没有对数.在解决有关对数问题时,容易忽视对数的真数大于零的问题.因为底数a >0且a ≠1,由指数函数的性质可知,对任意的b ∈R ,a b>0恒成立,并且由于在实数范围内,正数的任何次幂都是正数,所以N >0.(4)指数式、对数式、根式的关系及相应各字母的名称.记忆要诀 指数式进行的是乘方运算,由a 、b 求N ;根式进行的是开方运算,由N 、b 求a ;对数式进行的是对数运算,由a 、N 求b. (5)对数恒等式:①Na alog =N ;②log a a b=b.证明:①∵a b=N ,∴b=log a N.∴a b=Nalog =N ,即Na alog =N.②∵a b =N ,∴b=log a N.∴b=log a N=log a a b,即log a a b=b. 如5log 33=5,6log 44=6,log 335=5,3222log =32等.要熟记对数恒等式的形式,会使用这一公式化简对数式.要点提示 证明对数恒等式,一要注意指数与对数式的互化,二要紧扣对数的定义. (6)两个特殊的对数式:log a a=1;log a 1=0.证明:∵a 1=a ,∴log a a=1.∵a 0=1,∴log a 1=0,即底的对数等于1,1的对数等于0. 2.常用对数当底数a=10时,对数log a N 叫做常用对数,记作lgN.(1)常用对数是指底数为10的对数,它的形式可由log 10N 缩写为lgN ,其中lgN 默认它的底数为10. (2)会求常用对数的值.若真数易转化成以10为底的幂的形式,可直接求值.如lg10,lg100,lg0.001等,∵102=100,∴lg100=2.又∵10-3=0.001,∴lg0.001 =-3.一般情况下,可通过.如lg200 1,lg0.032,lg187.5等.使用计算器时,应先按上真数,然后再按lg2 001≈3.301 2,lg0.032≈-1.494 9,lg187.5≈2.273 0.因为对数表只能查得1≤a <10的对数,所以对于不在该范围内的数,使用对数表求值时,应先用科学记数法把真数表示成a ×10n(1≤a <10,n ∈Z )的形式,运用后面的对数性质化简后,再求值.联想发散 要会使用科学记数法记数.当N >10时,可把N 写成a ×10n的形式,其中n比N 的整数位数少1,如10 001=1.000 1×104;当0<N <1时,可把N 写成a ×10-n,其中n 是从左边第一个不是0的数字算起前面所有0的个数,如0.001 02=1.02×10-3. 3.自然对数在科学技术中,常常使用以无理数e=2.718 28…为底的对数.以e 为底的对数叫做自然对数.log e N 通常记作lnN.①自然对数与常用对数的关系: lnN ≈2.302 6lgN. ②可直接使用计算器求自然对数值.它的使用规则同常用对数一样,也是先按真数值,再按ln 键,即可直接求出常用对数值.如ln34≈3.526 4,也可查表,求自然对数的值. 要点提示 自然对数与常用对数是对数的两个特例,只有它们才既能查表,又能使用计算器求值. 二、对数运算1.积、商、幂的对数运算性质 (1)log a MN=log a M+log a N ,两个正因数积的对数等于同一底数的各因数对数的和.该法则可以推广到若干个正因数积的对数,即log a (N 1·N 2·…·N k )=log a N 1+log a N 2+…+log a N k . (2)log aNM=log a M-log a N. 两个正数商的对数等于同一底数的被除数的对数减去除数的对数.(3)log a M n=nlog a M (n ∈R ).正数幂的对数等于幂指数乘以同一底数幂的底数的对数对数的运算法则既可正用,也可逆用,由积、商的运算法则可知,若逆用该公式,可把对数式转化成同底数的对数的和、差的形式.误区警示 使用对数的运算法则时,要注意各个字母的取值范围,只有各个对数式都存在时,等式才成立.例如:lg (-2)(-3)存在,但lg (-2),lg (-3)不存在,lg (-10)2存在,但lg (-10)不存在等.因此不能得出lg (-2)(-3)=lg (-2)+lg (-3),lg (-10)2=2lg (-10). 2.换底公式(1)换底公式:log a b=abc c log log (a >0,a ≠1,c >0,c ≠1,b >0).证明:设log a b=c ,则a c=b.两边取以c 为底的对数,得clog c a=log c b , 所以c=a b c c log log ,即log a b=abc c log log .换底公式可完成不同底数的对数式之间的转化,该公式既可正用,又可逆用,使用时的关键是选择底数,换底的目的是实现对数式的化简,凡是所求对数式的底数与题设中的对数底数不同的,都可考虑用换底公式求解,使用换底公式推论的前提是底数或真数能化成幂的形式.①换底公式的证明要紧扣对数的定义,证明的依据是 若M >0,N >0,M=N ,则log a M=log a N.②自然对数与常用对数的关系可以通过换底公式建立关系: lnN=e N lg lg ≈4343.0lg N≈2.302 6lgN. ③可把一般对数式转化成常用对数或自然对数,通过计算器或查表求值. ④换底公式可用于对数式的化简、求值或证明. (2)换底公式的三个推论:n a b n log =log a b ,m a b n log =nmlog a b ,log a b ·log b a=1. 推广:log a b ·log b c ·log c d ·…·log e a=1. 问题·思路·探究问题1 对数运算性质的实质是什么?思路:对数运算性质是指数运算性质的拓展引申,它们之间可以互相转化.探究:由于指数运算中遇到次数高的指数进行乘、除、乘方和开方时运算量太大,操作很繁,而对数运算恰恰将指数运算这些弱点克服,可以将乘、除、乘方和开方时运算转化为对数的加、减、乘的运算,从而降低了运算难度,加快了运算速度,简化了计算方法,有力地促进了涉及与高次数运算有关领域如天文、航海、工程、贸易及军事的发展.问题2 式子log a M n=nlog a M 表明真数的指数可以直接拿到对数式前作系数,那请问:底数的指数也可以直接拿到对数式前作系数吗?若不能,有没有类似性质呢?怎么证明呢? 思路:log a M n与nlog a M 与log a nM=n1log a M 的结合使进行对数运算时更加简便快捷,同时也提醒我们在进行对数运算过程中,如果运算性质不能直接运用时,可以通过先化成指数式,变形后再化成对数式的方法达到计算的目的探究:一般不能,比如2=log 416=log 2216而,2log 216=8≠log 2216=2,但有类似的性质,这个性质是 log a nM=n 1log a M. 证明如下:令log a M=x,则M=a x,所以n 1=log a M=n 1x ,而M n a log =x a a n log =a x n a log =x ·n 1,所以M n a log =n1log a M.典题·热题·新题例1 (2006浙江高考,理)已知0<a <1,log a m <log a n <0,则( )A.1<n <mB.1<m <nC.m <n <1D.n <m <1 思路解析:∵0<a<1,∴y=log a x 为减函数,由log a m<log a n<0,可得1<n<m. 答案:A例2 设log 189=a ,18b=5,求log 3645.思路解析:本题是条件求值问题,解题的关键是把结论化成已知的形式,换底是显然的.解:∵18b=5,∴b=log 185. ∴log 3645=aba b a b a -+=-+=++=++=29log 2918log 12log 19log 5log 36log 45log 18181818181818.深化升华 换底公式可完成不同底数的对数式之间的转化,该公式既可正用,又可逆用,使用时的关键是选择底数,换底的目的是实现对数式的化简. 例3 计算:lg25+32lg8+lg5·lg20+lg 22. 思路解析:本题主要考查对数的运算性质. 解:原式=lg25+328lg +lg210·lg (10×2)+lg 22 =lg25+lg4+(lg10-lg2)(lg10+lg2)+lg 22=lg100+lg 210-lg 22+lg 22=2+1=3.深化升华 对于对数的运算性质要熟练掌握,并能够灵活运用,在求值的过程中,要注意公式的正用和逆用. 例4 设3x=4y=36,求yx 12+的值. 思路解析:本题主要考查对数的定义及运算性质.从所求的值来看,解题的关键是设法把x 、y 表示出来,再结合对数的运算性质就可以求出数值. 解:∵3x=4y=36,∴x=log 336,y=log 436.则x1=log 363,y 1=log 364.∴x 2+y1=2log 363+log 364=log 36(32×4)=1. 深化升华 指数式化为对数式后,两对数式的底不同,但真数相等,式子两端取倒数之后,利用对数的换底公式可消除差异.例5 已知a 、b 、c 均为正数,3a =4b =6c,求证:cb a 212=+. 思路解析:本题主要考查对数的定义及其运算性质.从求证的结论看,解题的关键是设法把a 、b 、c 从连等号式中分离出来,为便于找出a ,b ,c 的关系,不妨设3a =4b =6c=k (k >0),则a 、b 、c 就可用这一变量k 表示出来,再结合对数的运算性质就可证得结论.证明:设3a =4b =6c=k ,则k >0.由对数的定义得a=log 3k ,b=log 4k ,c=log 6k , 则左边=kk b a 43log 1log 212+=+=2log k 3+log k 4=log k 9+log k 4=log k 36, 右边=k c 6log 22==2log k 6=log k 36,∴cb a 212=+. 深化升华 证明恒等式常用的方法(1)作差比较法;(2)化简较为复杂的一边等于较简单的一边; (3)化简左、右两边,使它们等于同一式子;(4)先证明另一恒等式,再推出所要求证的恒等式.例6 设a 、b 同号,且a 2+2ab-3b 2=0,求log 3(a 2+ab+b 2)-log 3(a 2-ab+b 2)的值.思路解析:本题考查对数性质的应用.已知只告诉我们关于a 、b 的一个齐次方程,因此不可能求出a 、b 的值,只能求出a 、b 的关系式,从求证的结论看,由对数的运算性质可得真数也是一个齐次式,这样就把条件同结论联系到一起了.解:∵a 、b 同号,∴b ≠0.把方程a 2+2ab-3b 2=0两边同除以b 2,得(b a )2+2(ba)-3=0. ∴(b a +3)(b a -1)=0,得b a =1或ba=-3(舍去).∴a=b. ∴log 3(a 2+ab+b 2)-log 3(a 2-ab+b 2)=log 3(3a 2)-log 3a 2=log 33=1.深化升华 :条件代数式的求值同条件代数式的化简、证明一样,解题的关键是找到题设与结论的联系,可化简结论,用上条件,可化简条件得出结论,也可同时化简条件与结论等.。
2.1.1 指数与指数幂的运算疱丁巧解牛知识·巧学·升华指数与指数幂的运算 1.整数指数幂 (1)正整数指数幂正整数指数幂a m(a >0,m ∈N *)事实上是一种缩写,即 个m ma a a a .=⋅⋅⋅•.根据缩写的这种意义可以得到如下的性质:(1)a m×a n=a m+n;(2)a m÷a n=a m-n;(3)(a m )n=a mn;(4)a n b n=(ab)n;(5)(ba )n =n nb a (b ≠0).(2)负整数指数幂 ∵a n·a -n=a n-n=a 0=1,∴a -n=na 1. 这一规定把除法与乘法统一起来了,a n÷b m=m n ba =a n ·b -m.由于a 0与a -n(n ∈N *)都是由数学式子中除数a n产生的,根据0作除数无意义,所以规定a 0与a -n 的同时,必须有a n≠0即a ≠0,这样的规定才与已往有的除法运算相一致.就这样,正整数指数幂推广到了整数指数幂.要点提示 整数指数幂的底数应使等号两边都有意义.正整数指数幂的底数是a ∈R ;零指数和负整数指数幂的底数a ∈R 且a ≠0.指数可以是任意整数. 2.根式(1)平方根:如果x 2=a ,则x 叫做a 的平方根(或二次方根),其中a 叫做被开方数,次数2叫做根指数,x 叫做a 的平方根.当a >0时,它有两个互为相反数的平方根,记作:a ,-a ;当a=0时,0=0;当a <0时,在实数范围内没有平方根.例如:x 2=9,则x=±9=±3是9的平方根,若x 2=-4<0,则在实数范围内-4没有平方根. 或者平方根可由二次函数y=x 2的图象与性质去理解.要点提示 平方根存在与否以及平方根的个数仅仅与被开方数有关.(2)立方根:如果x 3=a ,则x 叫做a 的立方根(或三次方根).它的被开方数、根指数、根分别是a 、3、x.在实数范围内,对任意a ∈R ,它都有唯一的立方根3a ,其中3a 叫做根式.(3)n 次方根:如果存在实数x ,使得x n=a (a ∈R ,n >1,n ∈N ),则x 叫做a 的n 次方根. 如果n 是偶数,它同平方根一样,当a >0时,它有两个n 次方根,即±n a ;当a=0时,n 0=0;当a <0时,在实数范围内无偶次方根.如果n 是奇数,它同立方根一样,对任意a ∈R ,它都有唯一的n 次方根n a .要点提示 (1)只有当n a 有意义时,才能称为根式.n 次方根是平方根和立方根的推广.根指数是大于1的整数.(2)无论根指数是大于1的偶数还是奇数,当被开方数是0时,它的n 次方根是0. 3.方根性质(1)n 次方根的性质x=⎪⎩⎪⎨⎧=±+=kn a k n a n n 2,12,(k ∈N *,n>1,n ∈N )式子n a 叫做根式,n 叫做根指数,a 叫做被开方数. 由n 次方根的定义,我们可以得到根式的运算性质. (2)根式的运算性质①nn a )(=a (n >1,n ∈N )理解这一性质的关键是紧扣n 次方根的定义,如果x n=a(n>1,且n ∈N )有意义,则无论n是奇数或偶数,x=n a 一定是它的一个n 次方根,所以n n a )(=a 恒成立.例如:44)3(=3,33)5(-=-5.记忆要诀 先开方,再乘方(同次),结果为被开方数. 当n 为奇数时,a ∈R ,由n 次方根的定义可得n n a =a 恒成立,当n 为偶数时,a ∈R ,a n≥0,nn a 表示正的n 次方根或0,所以如果a ≥0,那么n n a =a.例如443=3,40=0;如果a <0,那么n n a =|a|=-a ,如2)3(-=23=3.从而归纳得到以下根式的性质:②⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧<-≥==.,0,,0,||,,为偶数为奇数n a a a a a n a a nn利用根式的运算性质对根式的化简的过程中,根指数n 为奇数的题目较易处理,而例题侧重于根指数n 为偶数的运算.记忆要诀 先奇次乘方,再开方(同次),结果为被开方数;先偶次乘方,再开方(同次),结果为被开方数的绝对值. 4.分数指数幂(1)根式与分数指数幂的转化为了使同底数幂的运算变成指数的简单运算,有必要对分数指数幂规定为:n mnma a =(a ≥0,n 、m ∈N *,n ≥2),nm nm aa1=(a >0,n 、m ∈N *,n ≥2).分数指数幂是根式的另一种写法,这种写法更便于指数运算.同0指数幂、负整数指数幂一样,负分数指数幂中,nm a ≠0,即a ≠0.指数的概念在引入了0指数、负整数指数、分数指数以后,指数的概念就实现了由整数到有理数的扩充,扩充后同底数的有理次幂的乘法、除法、开方都可以化为指数的运算,为化简根式带来了很大的方便.要点提示 (1){有理数}={分数}=Q .(2)零的正分数次幂为零,零的负分数次幂无意义.(3)对分数指数幂和根式的互化,要紧扣方根的定义. (2)分数指数幂的运算法则设a >0,b >0,α、β∈Q ,则 ①a α·a β=a α+β;②(a α)β=a αβ;③(ab )α=a α·b α.分数指数幂的运算法则同整数指数幂一样,a α是一个确定的实数. 根式n m a 化成分数指数幂nm a 的形式,若对nm约分,有时会改变a 的范围.例如:214242)2()2()2(-≠-=-.所以考虑清楚a 的范围后再化简nm . 要点提示 化简代数式的关键是把问题化归成我们熟悉的、已知其运算法则的分数指数幂的形式,利用其法则去计算;对于代数式的化简结果,可用根式或分数指数幂中的一种形式,但不能同时出现根式和分数指数幂的形式,也不能既有分母,又有负指数. 5.无理指数幂无理指数幂教材中没有给出严格的定义,可阅读教材61页,通过计算器计算,体会“有理数逼近无理数”的思想,感受一下它的逼近程度.一般地,当a >0,α为无理数时,a α也是一个确定的实数.整数指数幂的运算法则就推广到了实数范围内,也就是说,设a >0,b >0,α、β∈R ,则(1)a α·a β=a α+β;(2)(a α)β=a αβ;(3)(ab )α=a α·b α.恒成立. 问题·思路·探究问题 为什么正数的偶次方根有两个并且互为相反数,而负数没有偶次方根? 思路:根据方根的定义,考虑偶次方与偶次方根的联系.探究:根据方根定义,若x 是a(a>0)的n 次方根(n 为偶数),则x n =a ,这时(-x )n=a ,即-x 也是a(a>0)的n 次方根.假设x 是a(a<0)的n 次方根(n 为偶数),则x n =a .因为x n≥0,a<0,所以x n=a 不成立,与方根定义矛盾. 典题·热题·新题例1 下列命题中,错误的是( )A.当n 为奇数时,n n x =xB.当n 为偶数时,n n x =xC.当n 为奇数时,n n x )(=xD.当n 为偶数时,n n x )(=x思路解析:由对根式性质中奇偶条件限制的理解,很容易知道选B. 答案:B深化升华 当n 是奇数时,n n n n a a =)(=a.例2 已知函数y=n m x 的定义域为R ,则下列给出的n, m 中,不能取的一对值是( ) A.n=3,m=7 B.n=2,m=4 C.n=4,m=3 D.n=3,m=4 思路解析:如果n 是奇数,对任意a ∈R ,它都有唯一的n 次方根n a ;故A 、D 项符合要求.如果n 是偶数,它同平方根一样,当a >0时,它有两个n 次方根,当a=0时,n 0=0,当a <0时,在实数范围内无偶次方根,B 项中x 4符合要求,而C 项中x 3未必为非负数,如x=-1就不行. 答案:C误区警示 当a <0时,在实数范围内a 无偶次方根,容易忽视. 例3 利用函数计算器计算(精确到0.001). (1)0.32.1;(2)3.14-3;(3)431.3;(4)33.思路解析:对于(1),可先按底数0.3,再按 2.1,最后按□=,即可求得它的值;对于(2),先按底数3.14,再按□-键,再按3,最后按□=即可;对于(3),先按底数3.1,再按3□÷4,最后按□=即可.对于(4),这种无理指数幂,可先按底数3,其次按3,最后按□=键.有时也可按.答案:(1)0.32.1≈0.080;(2)3.14-3≈0.032;(3)431.3≈2.336;(4)33≈6.705.深化升华 熟练掌握用计算器计算幂的值的方法与步骤,感受一下现代技术的威力,逐步把自己融入现代信息社会.用四舍五入法求近似值,若保留小数点后n 位,只需看第(n+1)位能否进位即可.例4 比较55,33,2的大小.思路解析:底数不同根指数也不同的两个数比较其大小,要化为同底数的或化为同指数的数再作比较.解:61613218)2(22===,616123139)3(33===,而8<9, ∴36161398<<,10110152132)2(22===,1012515)5(55==,而25<32.∴55<2.总之,55<2<33.拓展延伸 比较幂值的大小,如果底数与指数都不相同时,能化为同底,则先化为同底,不能化为同底,就化为同指数,这些都是通过代数变形转化的方法来实现的.转化是解题的万能钥匙.例5 已知x+x -1=3,求下列各式的值. (1)2121-+xx ;(2)2323-+xx思路解析:(1)题若平方则可出现已知形式,但开方时应注意正负的讨论;(2)题若立方则可出现(1)题形式与已知条件,需将已知条件与(1)题结论综合;或者可仿照(1)题作平方处理,进而利用立方和公式展开. ∵221212122122121)(2)()(---+•+=+x xx x x x =x+x -1+2=3+2=5,∴2121-+xx =±5.又由x+x -1=3得x>0,所以52121=+-x x .(2)解法一:3213212323)()(--+=+x x x x=])())[((22121212212121---+•-+x x x x x x=)(2121-+xx (x-1+x -1)=)13(5-=52 解法二:22323][-+x x=2232323223)(2)(--+•+x xx x=x 3+x -3+2而x 3+x -3=(x+x -1)(x 2-1+x -2)=(x+x -1)[(x+x -1)2-3]=3×(32-3)=18 ∴22323][-+xx =20.又由x+x -1=3,得x>0, ∴52202323==+-xx .误区警示 (1)题注重了已知条件与所求问题之间的内在联系,但开方时正负的取舍容易被学生忽视,应强调以引起学生注意.拓展延伸 (2)题解法一注意了(1)题结论的应用,显得颇为简捷,解法二注重的是与已知条件的联系,体现了对立方和公式、平方和公式的灵活运用,而且具有一定的层次,需看透问题实质方可解决得彻底,否则可能半途而废.另外,(2)题也体现了一题多解. 深化升华 条件代数式的化简遵循以下三个原则.(1)若条件复杂,结论简单,可把条件化简成结论的形式.(2)若结论复杂,条件简单,可把结论化简成条件的形式.(3)若条件结论均复杂,可同时化简它们,直到找到它们之间的联系为止.。
1 2.1.
2 函数的表示方法
函数的表示方法
课前导引
情景导入
下表是某校高一(1)班三名同学在高一学年度六次数学测试的成绩及班级平均分表.
将“成绩”与“测试时间”之间的关系用函数图象表示出来,将比较直观.
从上图中看到王伟始终高于平均水平,比较稳定,张城成绩不稳,波动较大,赵磊成绩低于平均水平,但成绩呈上升趋势,表明他的数学成绩在稳步提高.因此,对于一个具体的问题,应该如何选择恰当的方法来表示问题中的函数关系是非常重要的.
知识预览
1.一个函数y=f(x)除直接用自然语言来表述外,常用的方法还有列表法、解析法、图象法.
2.通过列出自变量与函数值的对应表来表达函数关系的方法叫列表法,列表法能清楚地看出函数的定义域与值域.
3.如果F 是函数y=f(x)的图象,则图象上的任一点的坐标(x,y)都满足函数关系y=f(x);反之满足函数关系y=f(x)的点(x,y)都在图象上.
4.在作函数图象时,一般采用描点法.
5.函数的表示方法⎪⎩
⎪⎨⎧图象法解析法列表法。
2。
2。
2 对数函数及其性质疱丁巧解牛知识·巧学·升华一、对数函数及其性质1.对数函数一般地,函数y=log a x (a>0,a ≠1)叫对数函数,其中x 是自变量,函数的定义域是(0,+∞)。
因为对数函数是由指数函数变化而来的,对数函数的自变量x 恰好是指数函数的函数值y ,所以对数函数的定义域是(0,+∞),指数函数与对数函数的定义域和值域是互换的。
只有形如y=log a x (a>0,a ≠1,x>0)的函数才叫对数函数。
像y=log a (x+1),y=2log a x ,y=log a x+3等函数,它们是由对数函数变化而得到的,都不是对数函数。
对数函数同指数函数一样都是基本初等函数,它来自于实践.2.对数函数的图象和性质(1)下面先画指数函数y=log 2x 及y=log 1/2x 图象列出x ,y 的对应值表,用描点法画出图象:描点即可完成y=log 2x,y=x 21log 的图象,如下图.0 1 2 4 8 x—1—2 y=log 1/2x-3s由表及图可以发现:我们可以通过函数y=log 2x 的图象得到函数y=log 0。
5x 的图象.利用换底公式可以得到:y=log 0。
5x=-log 2x ,点(x,y)与点(x,-y )关于x 轴对称,所以y=log 2x 的图象上任意一点(x ,y )关于x 轴对称点(x ,-y )在y=log 0。
5x 的图象上,反之亦然.根据这种对称性就可以利用函数y=log 2x 的图象画出函数y=log 0.5x 的图象.方法点拨 注意此处空半格①作对数函数图象,其关键是作出三个特殊点(a 1,-1),(1,0),(a ,1).一般情况下,作对数函数图象有这三点就足够了.不妨叫做“三点作图法。
"②函数y=log a x 与y=x a 1log 的图象关于x 轴对称。
(2)对数函数y=log a x 在底数a >1及0<a <1这两种情况下的图象和性质如下表所示: a >1 0<a <1图 象定义域(0,+∞) 值 域R 性 质 (1)过点(1,0),即x=1时,y=0要点提示(1)对数函数的图象恒在y轴右方.(2)对数函数的单调性取决于它的底数。
1.2.1函数的概念活动1问题1. 请同学阅读课本的三个实例,并完成后面的问题:①一枚炮弹发射后,经过26 s 落到地面击中目标.炮弹的射高为845 m ,且炮弹距地面的高度为h (单位:m )随时间t (单位:s )变化的规律是h =130t -5t 2.时间t 的变化范围是数集A={t |0≤t ≤26},h 的变化范围是数集B={h |0≤h ≤845}.②近几十年来,大气层的臭氧迅速减少,因而出现了臭氧洞问题.图1-2-1-1中的曲线显示了南极上空臭氧层空洞的面积S(单位:106 km 2)随时间t (单位:年)从1991~2001年的变化情况.图1-2-1-1根据图1-2-1-1中的曲线,可知时间t 的变化范围是数集A={t |1979≤t ≤2001},空臭氧层空洞面积S 的变化范围是数集B={S|0≤S≤26}.③国际上常用恩格尔系数反映一个国家人民生活质量的高低,恩格尔系数越低,生活质量越高.下表中的恩格尔系数y 随时间t (年)变化的情况表明,“八五”计划以来,我国城镇居民的生活质量发生了显著变化.“八五”计划以来我国城镇居民恩格尔系数变化情况根据上表,可知时间t 的变化范围是数集A={t |1991≤t ≤2001,t ∈N},恩格尔系数y 的变化范围是数集B={S|37.9≤S≤53.8}.(1) 炮弹发射问题中,时间t 的变化范围是 ; 高度h 的变化范围是 ;对应关系是 .1516P P(2)臭氧层空洞面积问题中,时间t的变化范围是;臭氧层空洞面积S 的变化范围是;对应关系是: .(3)恩格尔系数问题中,时间t的变化范围是;恩格尔系数y的变化范围是;对应关系是 .活动1.请同学按小组进行讨论,完成下列问题:(1)以上三个实例中,变量之间的关系有什么共同点与不同点?( 2 ) 你能用集合的观点给出函数的定义吗?什么是函数的定义域、值域?。
2010考数学概念方法题型易误点技巧总结(二)函 数1.映射f : A →B 的概念。
在理解映射概念时要注意:⑴A 中元素必须都有象且唯一;⑵B 中元素不一定都有原象,但原象不一定唯一。
如(1)设:f M N →是集合M 到N 的映射,下列说法正确的是 A 、M 中每一个元素在N 中必有象 B 、N 中每一个元素在M 中必有原象 C 、N 中每一个元素在M 中的原象是唯一的 D 、N 是M 中所在元素的象的集合(答:A );(2)点),(b a 在映射f 的作用下的象是),(b a b a +-,则在f 作用下点)1,3(的原象为点________(答:(2,-1));(3)若}4,3,2,1{=A ,},,{c b a B =,,,a b c R ∈,则A 到B 的映射有 个,B 到A 的映射有 个,A 到B 的函数有 个(答:81,64,81);(4)设集合{1,0,1},{1,2,3,4,5}M N =-=,映射:f M N →满足条件“对任意的x M ∈,()x f x +是奇数”,这样的映射f 有____个(答:12);(5)设2:x x f →是集合A 到集合B 的映射,若B={1,2},则B A 一定是_____(答:∅或{1}).2.函数f : A →B 是特殊的映射。
特殊在定义域A 和值域B 都是非空数集!据此可知函数图像与x 轴的垂线至多有一个公共点,但与y 轴垂线的公共点可能没有,也可能有任意个。
如(1)已知函数()f x ,x F ∈,那么集合{(,)|(),}{(,)|1}x y y f x x F x y x =∈=中所含元素的个数有 个(答: 0或1);(2)若函数42212+-=x x y 的定义域、值域都是闭区间]2,2[b ,则b = (答:2)3. 同一函数的概念。
构成函数的三要素是定义域,值域和对应法则。
而值域可由定义域和对应法则唯一确定,因此当两个函数的定义域和对应法则相同时,它们一定为同一函数。
如若一系列函数的解析式相同,值域相同,但其定义域不同,则称这些函数为“天一函数”,那么解析式为2y x =,值域为{4,1}的“天一函数”共有______个(答:9)lg 3x -的定义域为R ,则k ∈_______(答:30,4⎡⎫⎪⎢⎣⎭);(3)函数()f x 的定义域是[,]a b ,0b a >->,则函数()()()F x f x f x =+-的定义域是__________(答:[,]a a -);(4)设函数2()lg(21)f x ax x =++,①若()f x 的定义域是R ,求实数a 的取值范围;②若()f x 的值域是R ,求实数a 的取值范围(答:①1a >;②01a ≤≤) (2)根据实际问题的要求确定自变量的范围。
(3)复合函数的定义域:若已知()f x 的定义域为[,]a b ,其复合函数[()]f g x 的定义域由不等式()a g x b ≤≤解出即可;若已知[()]f g x 的定义域为[,]a b ,求()f x 的定义域,相当于当[,]x a b ∈时,求()g x 的值域(即()f x 的定义域)。
如(1)若函数)(x f y =的定义域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21,则)(log 2x f 的定义域为__________(答:{}42|≤≤x x );(2)若函数2(1)f x +的定义域为[2,1)-,则函数()f x 的定义域为________(答:[1,5]).5.求函数值域(最值)的方法:(1)配方法――二次函数(二次函数在给出区间上的最值有两类:一是求闭区间[,]m n 上的最值;二是求区间定(动),对称轴动(定)的最值问题。
求二次函数的最值问题,勿忘数形结合,注意“两看”:一看开口方向;二看对称轴与所给区间的相对位置关系),如(1)求函数225,[1,2]y x x x =-+∈-的值域(答:[4,8]);(2)当]2,0(∈x 时,函数3)1(4)(2-++=x a ax x f 在2=x 时取得最大值,则a 的取值范围是___(答:21-≥a );(3)已知()3(24)x b f x x -=≤≤的图象过点(2,1),则1212()[()]()F x f x f x --=-的值域为______(答:[2, 5])(2)换元法――通过换元把一个较复杂的函数变为简单易求值域的函数,其函数特征是函数解析式含有根式或三角函数公式模型,如(1)22sin 3cos 1y x x =--的值域为_____(答:17[4,]8-);(2)21y x =++_____(答:(3,)+∞)t =,0t ≥。
运用换元法时,要特别要注意新元t 的范围);(3)sin cos sin cos y x x x x =++的值域为____(答:1[1,-+);(4)4y x =+的值域为____(答:4]);(,]2-∞); (4)单调性法――利用一次函数,反比例函数,指数函数,对数函数等函数的单调性,如求1(19)y x x x =-<<,229sin 1sin y x x=++,532log x y -=+______(答:80(0,)9、11[,9]2、[2,10]); (5)数形结合法――函数解析式具有明显的某种几何意义,如两点的距离、直线斜率、等等,如(1)已知点(,)P x y 在圆221x y +=上,求2y x +及2y x -的取值范围(答:[]33-、[);(2)求函数y =(答:[10,)+∞);(3)求函数y =y 的值域(答:)+∞、()注意:求两点距离之和时,要将函数式变形,使两定点在x 轴的两侧,而求两点距离之差时,则要使两定点在x 轴的同侧。
(6)判别式法――对分式函数(分子或分母中有一个是二次)都可通用,但这类题型有时也可以用其它方法进行求解,不必拘泥在判别式法上,也可先通过部分分式后,再利用均值不等式: ①2b y k x =+型,可直接用不等式性质,如求232y x =+的值域(答:3(0,]2) ②2bx y x mx n =++型,先化简,再用均值不等式,如(1)求21x y x=+的值域(答:1(,]2-∞);(2)求函数y =1[0,]2) ③22x m x n y x mx n ''++=++型,通常用判别式法;如已知函数2328log 1mx x n y x ++=+的定义域为R ,值域为[0,2],求常数,m n 的值(答:5m n ==) ④2x m x n y mx n ''++=+型,可用判别式法或均值不等式法,如求211x x y x ++=+的值域(答:(,3][1,)-∞-+∞) (7)不等式法――利用基本不等式,)a b a b R ++≥∈求函数的最值,其题型特征解析式是和式时要求积为定值,解析式是积时要求和为定值,不过有时须要用到拆项、添项和两边平方等技巧。
如设12,,,x a a y 成等差数列,12,,,x b b y 成等比数列,则21221)(b b a a +的取值范围是____________.(答:(,0][4,)-∞+∞)。
(8)导数法――一般适用于高次多项式函数,如求函数32()2440f x x x x =+-,[3,3]x ∈-的最小值。
(答:-48) 提醒:(1)求函数的定义域、值域时,你按要求写成集合形式了吗?(2)函数的最值与值域之间有何关系?6.分段函数的概念。
分段函数是在其定义域的不同子集上,分别用几个不同的式子来表示对应关系的函数,它是一类较特殊的函数。
在求分段函数的值0()f x 时,一定首先要判断0x 属于定义域的哪个子集,然后再代相应的关系式;分段函数的值域应是其定义域内不同子集上各关系式的取值范围的并集。
如(1)设函数2(1).(1)()41)x x f x x ⎧+<⎪=⎨≥⎪⎩,则使得()1f x ≥的自变量x 的取值范围是__________(答:(,2][0,10]-∞-);(2)已知1(0)()1(0)x f x x ≥⎧=⎨-<⎩ ,则不等式(2)(2)5x x f x +++≤的解集是________(答:3(,]2-∞) 7.求函数解析式的常用方法:(1)待定系数法――已知所求函数的类型(二次函数的表达形式有三种:一般式:2()f x ax bx c =++;顶点式:2()()f x a x m n =-+;零点式:12()()()f x a x x x x =--,要会根据已知条件的特点,灵活地选用二次函数的表达形式)。
如已知()f x 为二次函数,且 )2()2(--=-x f x f ,且f(0)=1,图象在x 轴上截得的线段长为22,求()f x 的解析式 。
(答:21()212f x x x =++) (2)代换(配凑)法――已知形如(())fg x 的表达式,求()f x 的表达式。
如(1)已知,sin )cos 1(2x x f =-求()2x f 的解析式(答:242()2,[f x x x x =-+∈);(2)若221)1(xx xx f +=-,则函数)1(-x f =_____(答:223x x -+);(3)若函数)(x f 是定义在R 上的奇函数,且当),0(+∞∈x 时,)1()(3x x x f +=,那么当)0,(-∞∈x 时,)(x f =________(答:(1x ). 这里需值得注意的是所求解析式的定义域的等价性,即()f x 的定义域应是()g x 的值域。
(3)方程的思想――已知条件是含有()f x 及另外一个函数的等式,可抓住等式的特征对等式的进行赋值,从而得到关于()f x 及另外一个函数的方程组。
如(1)已知()2()32f x f x x +-=-,求()f x 的解析式(答:2()33f x x =--);(2)已知()f x 是奇函数,)(xg 是偶函数,且()f x +)(x g = 11-x ,则()f x = __(答:21x x -)。
8. 反函数:(1)存在反函数的条件是对于原来函数值域中的任一个y 值,都有唯一的x 值与之对应,故单调函数一定存在反函数,但反之不成立;偶函数只有()0({0})f x x =∈有反函数;周期函数一定不存在反函数。
如函数223y x ax =--在区间[1, 2]上存在反函数的充要条件是A 、(],1a ∈-∞ B 、[)2,a ∈+∞ C 、[1,2]a ∈ D 、(],1a ∈-∞[)2,+∞ (答:D )(2)求反函数的步骤:①反求x ;②互换 x 、y ;③注明反函数的定义域(原来函数的值域)。