2018版高中数学第三章指数函数和对数函数4第2课时对数的运算性质及换底公式学案北师大版必修1
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1 第2课时 对数的运算性质及换底公式 学习目标 1.掌握对数的运算性质,能运用运算性质进行对数的有关计算(重、难点);2.了解换底公式,能用换底公式将一般对数化为自然对数或常用对数(重、难点).
预习教材P80-85完成下列问题: 知识点一 对数的运算性质 如果a>0,a≠1,M>0,N>0,则: (1)loga(MN)=logaM+logaN; (2)logaMn=nlogaM(n∈R);
(3)logaMN=logaM-logaN. 思考 当M>0,N>0时,loga(M+N)=logaM+logaN,loga(MN)=logaM·logaN是否成立? 提示 不一定成立. 【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”) (1)若MN>0,则loga(MN)=logaM+logaN.( ) (2)logax+logay=loga(x+y).( ) (3)对数的运算性质(1)loga(M·N)=logaM+logaN能推广为loga(a1·a2·…·an)=logaa1+logaa2+…+logaan(a>0且a≠1,an>0,n∈N*).( ) 提示 (1)错误.M和N为负数时logaM和logaN无意义. (2)错误.logax+logay=loga(xy). (3)正确.能loga[(a1a2…an-1)·an]=loga(a1·a2·…·an-1)+logaan=loga(a1·a2·…·an-2)+logaan-1+logaan=…=logaa1+logaa2+…+logaan. 答案 (1)× (2)× (3)√ 知识点二 换底公式
logbN=logaNlogab(a,b>0,a,b≠1,N>0). 【预习评价】 1.换底公式中底数a是特定数还是任意数? 提示 是大于0,且不等于1的任意数. 2.换底公式有哪些作用? 提示 利用换底公式可以把不同底数的对数化为同底数的对数,便于应用对数的运算性质进行化简、求值. 知识点三 常用结论 由换底公式可以得到以下常用结论: 2
(1)logab=1logba; (2)logab·logbc·logca=1; (3)loganbn=logab;
(4)loganbm=mnlogab; (5)log1a b=-logab. 【预习评价】 1.计算log2781=( )
A.43 B.34
C.23 D.32 解析 log2781=log3334=lg 34lg 33=43. 答案 A 2.计算log42+log48=________. 解析 log42+log48=log416=2. 答案 2 3.结合教材P81-82,例4和例5,你认为应怎样利用对数的运算性质计算对数式的值? 提示 第一步:将积、商、幂、方根的对数直接运用运算性质转化. 第二步:利用对数的性质化简、求值.
题型一 利用对数的运算性质化简、求值 【例1】 计算下列各式的值.
(1)12lg3249-43lg8+lg245;
(2)lg 25+23lg 8+lg 5×lg 20+(lg 2)2. 解 (1)法一 原式=12(5lg 2-2lg 7)-43×32lg 2+12(2lg 7+lg 5) =52lg 2-lg 7-2lg 2+lg 7+12lg 5 =12lg 2+12lg 5=12(lg 2+lg 5)=12lg 10 3
=12. 法二 原式=lg427-lg 4+lg (75)=lg42×757×4 =lg(2·5)=lg10=12. (2)原式=2lg 5+2lg 2+lg 5(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2=2lg 10+(lg 5+lg 2)2=2+(lg 10)2=2+1=3. 规律方法 1.对于同底的对数的化简,常用方法是(1)“收”,将同底的两对数的和(差)收成积(商)的对数.(2)“拆”,将积(商)的对数拆成对数的和(差). 2.对数式的化简,求值一般是正用或逆用公式.要养成正用、逆用、变形应用公式的习惯,lg 2+lg 5=1在计算对数值时会经常用到,同时注意各部分变形要化到最简形式. 【训练1】 计算下列各式的值. (1)(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2;
(2)lg 3+25lg 9+35 lg27-lg3lg 81-lg 27. 解 (1)原式=(lg 5)2+lg 2(2-lg 2) =(lg 5)2+(1+lg 5)lg 2 =(lg 5)2+lg 2·lg 5+lg 2 =(lg 5+lg 2)·lg 5+lg 2 =lg 5+lg 2=1.
(2)原式=lg 3+45lg 3+910lg 3-12lg 34lg 3-3lg 3 =1+45+910-12lg 3-=115. 题型二 利用换底公式化简、求值 【例2】 计算下列各式的值. (1)lg 20+log10025; (2)(log2125+log425+log85)·(log1258+log254+log52).
解 (1)lg 20+log10025=1+lg 2+lg 25lg 100=1+lg 2+lg 5=2. (2)(log2125+log425+log85)·(log1258+log254+log52) =(log253+log2252+log235)·(log5323+log5222+log52) 4
=3+1+13log25·(1+1+1)log52 =133×3=13. 规律方法 (1)在化简带有对数的表达式时,若对数的底不同,需利用换底公式. (2)常用的公式有:logab·logba=1,loganbm=mnlogab,
logab=1logba等. 【训练2】 (1)(log29)·(log34)等于( ) A.14 B.12 C.2 D.4 (2)log2125·log318·log519=________. 解析 (1)(log29)·(log34)=(log232)·(log322) =2log23·(2log32)=4log23·log32=4.
(2)原式=lg125lg 2·lg18lg 3·lg19lg 5 =-2lg 5·-3lg 2·-2lg 3lg 2·lg 3·lg 5=-12. 答案 (1)D (2)-12 考查 方向 题型三 换底公式、对数运算性质的综合运用
方向1 含有附加条件的对数式或指数式的求值 【例3-1】 (1)已知log189=a,18b=5,求log3645.
(2)设3a=4b=36,求2a+1b的值. 解 (1)法一 ∵log189=a,18b=5,∴log185=b. 于是log3645=log1845log1836=log18log18=log189+log1851+log182=a+b1+log18189=a+b2-a.
法二 ∵log189=a,18b=5,∴log185=b. 于是log3645=log18log181829=log189+log1852log1818-log189=a+b2-a. 5
法三 ∵log189=a,18b=5,∴lg9=alg 18, lg 5=blg 18,
∴log3645=lg1829=lg9+lg52lg18-lg9=alg 18+blg 182lg 18-alg 18=a+b2-a.
(2)法一 由3a=4b=36,得a=log336=2log36,b=log436=log2262=log26. ∴2a+1b=22log36+1log26=log63+log62=log6(2×3)=log66=1. 法二 对已知条件取以6为底的对数, 得alog63=2,blog62=1,∴2a=log63,1b=log62,
于是2a+1b=log63+log62=log66=1. 方向2 与方程的综合应用 【例3-2】 解下列方程.
(1)12(lg x-lg 3)=lg 5-12lg(x-10); (2)lg x+2log(10x)x=2; (3)log(x2-1)(2x2-3x+1)=1. 解 (1)首先,方程中的x应满足x>10,
其次,原方程可化为lgx3=lg5x-10,
∴x3=5x-10,即x2-10x-75=0. 解得x=15或x=-5(舍去), 经检验,x=15是原方程的解.
(2)首先,x>0且x≠110,
其次,原方程可化为lg x+2lg x1+lg x=2,即lg2x+lg x-2=0. 令t=lg x,则t2+t-2=0, 解得t=1或t=-2,即lg x=1或lg x=-2,
∴x=10或x=1100.
经检验,x=10,x=1100都是原方程的解. (3)首先,x2-1>0且x2-1≠1, 6
即x>1或x<-1且x≠±2. 由2x2-3x+1>0,得x<12或x>1. 综上可知,x>1或x<-1且x≠±2. 其次,原方程可化为x2-1=2x2-3x+1. ∴x2-3x+2=0,∴x=1或x=2. 又∵x>1或x<-1且x≠±2,∴x=2. 经检验,x=2是原方程的解. 方向3 与集合知识的综合应用 【例3-3】 已知集合A={x,xy,lg(xy)},B={0,|x|,y},若A=B,则log8(x2+y2)=________. 解析 在集合B中,根据集合中元素的互异性,有|x|≠0,且y≠0.则在集合A中,x≠0,且xy≠0,有lg(xy)=0,解得xy=1.此时,A={x,1,0},B={0,|x|,y}.由A=B,得|x|=1或y=1. ①若|x|=1,则x=-1或x=1(舍去).此时y=-1.经检验,符合题意. ②若y=1,则|x|=x,解得x=1,与集合中元素的互异性矛盾.
综合可知,x=-1,y=-1,log8(x2+y2)=log82=13.
答案 13 方向4 与函数知识的综合应用
【例3-4】 已知函数f(x)= log2x,x∈,+,x2,x∈-1,0],-2x+3,x∈-∞,-1], 求f(f(f(-2-3)))的值. 解 ∵-2-3<-1,且当x∈(-∞,-1]时,f(x)=-2x+3,∴f(-2-3)=-2-
2-3+3=-14.
∵-14∈(-1,0],且当x∈(-1,0]时,f(x)=x2, ∴f(f(-2-3))=f-14=-142=116>0. 又当x∈(0,+∞)时,f(x)=log2x, ∴f(f(f(-2-3)))=f116=log2116=-4.