高中数学竞赛辅导试题指数函数与对数函数.doc

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第 3 节
指数函数、对数函数

.指数函数 y=a
x
与对数函数 y= log a x ,( a 0,a 1 ) 是互为反函数即

a

x
b x log a b

它是实现指数式与对数式相互转换的桥梁。
当 a>1 时,两个函数在定义域内都递增; 当 0时,两个函数在定义域内都递减。

[ 举例 1]光线透过一块玻璃板,
其强度要减弱 1 ,要使光线的强度减弱到原来的

1
以下,至
10 3
少需要这样的玻璃板
块。(参考数据: lg2=0.3010,lg3=0.4771 )

解析:记光线原来的强度为
a
,透过一块玻璃板后其强度变为

9
a ,透过 n
块玻璃板后其

10

强度变为:
( 9
)
n
a ,则 (
9 ) n a < 1 a ,即 ( 9 ) n < 1 ,n (2lg3 -1)< -lg3 n 1 lg 3

10 10 3 10 3 2lg 3

10.4,( 注意: 2lg3 -1<0), ∴ n =11.
[ 举例 2] log
a

2

1
,则 a 的取值范围是(

3

(A)(0, 2 ) (1,+ ) (B)(
2

,+

3 3

( C)( 2 ,1) (D)(0, 2 ) ( 2,+

3 3 3

解析:若 a>1,则
2 1;若 0a, ∴ 0

;综上,选 A。(本题中视
1 为

3 3 3
log a 是化“数”为“对数”的通法)

a

[ 巩固 ] 若
3
a
0.618, a k, k 1
, k Z ,则 k =__________。

[ 提高 ] 方程 x+lgx=3,x+10 x =3 的解分别为 x1,x 2, 则 x1+x2=____________
3.关注对数函数的定义域,特别是在解对数不等式(留意对数变形的等价性)和研究对
数函数的单调性(函数有意义才谈得上增减)时。

[ 举例 1] 函数 f(x) 的图像与函数 g(x)=( 1 ) x 的图像关于直线 y=x 对称,则 f(2x-x 2) 的单调
2
减区间为( )
(A)( 0, 1) (B)[1 ,+ ](C)(- ,1) (D)[1 ,2]

解析:f(x) 与 g(x)
互为反函数, 即 f(x)=
log
1

2 2

x
, f(2x-x )=
log 1 (2 x x2 ) , 记

h(x)=2x-x ,

2 2

则 h(x) 递增(“外层”递减)且 h(x)>0( 真数 ) ,∴ x∈(0,1
] , 故选
A。(在函数定义域内区间

的“开”“闭”不影响函数的单调性,所以求函数单调区间时一般用开区间比较“稳妥” )。
[ 举例 2]已知命题 p:
2

x ;命题 q: log
2
x

2

>1;则命题 p 是命题 q 的:
( )

x
A .充分不必要条件, B.必要不充分条件,

C.充要条件 D.既不必要也不充分条件
2 x ,移项通分得: x2 2
0 ,“ 序轴标根”得:x ∈ ( 2,0) ( 2, )

解析:命题 p:

x x

命题 q: log
2 x2 >1 等价于: x2 >2, 即 x ∈ ( , 2 ) ( 2 , ) (注意:不等式 log 2

x

2
>1

与不等式: 2 log
2 x >1 不等价, log 2 x 2 >1 等价于 2 log 2

| x |
>1 );从集合包含关系更容易

看清两个命题的逻辑关系,选D 。
[ 巩固 ] 已知函数 f(x) = log (x
2
- ax+ 3a)在区间 [2,+∞) 上递增,则实数 a 的取值范围是

2

4.函数 y=ax 的值域为( 0,+
)。特别关注函数 y=ax 的值与 1 的大小,函数 y= log a x 的值
与 0 的大小。
[举例 1] 函数 y=
1
的值域是( )

2
x
1

(A)( - , 1 ) (B)(-
,
0) (0,+

(C)( -1 ,+ ) (D)( - ,-1) (0,+

解析:思路一: “逆求”:
2
x 1 y 0 得: y >0 或 y <-1,选 D。思路二: 2x
1
1

y

“取倒数”要特别注意不等式两边
同号 ,若 -1<
2
x
1
<0,则
1

<-1
;若

2

x
1
>0, 则

2
x
1

1
>0, 综上,选 D。

2
x
1

9<0,那么 m,n 满足的条件是(
[ 举例 2] . 若 log 9

m n
(A ) m>n>1 (B ) n>m>1 ( C)0

解析: logm9 与 log n9 底数不同,比较大小不甚方便,注意到
logm9=

1
,则由
log 9 m

log m90log 9 m log 9 n

[ 巩固 ] 已知 g(x)=log a x 1 (a>0 且 a
1)在( -1, 0)上有 g(x)>0 ,则 f(x)=a

x 1

是(

(A)在( - ,0)上的增函数 ( B)在( - ,0)上的减函数
( C)在( - , -1)上的增函数 ( D)在( - , -1)上的减函数

5.函数 y= log a g ( x) ,( a 0, a 1 ) 的值域主要取决于 g(x) 。如:01

g(x)

2
∈[-2 , + ),其中 0

(极)大值(即上无界),则函数 y= log
a

g( x) ,( a
0, a
1)的值域为

R
g(x)

min≤
0(特
别地: 当 g(x) 是二次项系数为正的二次函数时 g(x) min≤ 0
⊿ ≥0); 函数 y= log
a

g(x) 有

最值
g(x)

min≥
0。

[举例]
函数 y=log 1 (2x 2-2x+1) 的值域为

2

解析: 2x
2-2x+1=2 ( x- 1 ) 2+ 1 ≥ 1 , log 1 (2x2
-2x+1 ) ≤ 1, ∴函数值域为( - , 1 ] 。

2 2 2
2

[巩固 ] 设函数 f(x)=lg(x 2+ax-a-1), 给出下列命题 : ① f(x) 有最小值 ; ②当 a=0 时 ,f(x)
值域

为 R; ③当 a>0 时 , 在[2,+ ∞ ) 上有反函数 ; ④若 f(x) 在区间 [2,+ ∞ ) 上单调递增 , 则实数 a 的
取值范围是 a≥ -4. 其中正确命题的序号是 _____________

简答
2、 [巩固 ] -1, [提高 ] 在同一坐标系内画函数 y=3 -x,y=lgx,y=10 x 的图象,交点为 A、B,A 、
B 关于直线 y=x 对称,得 x1=3-x2; 3、 [巩固 ] g(x)= x
2
- ax+3a 在区间 [2,+ ∞) 上递增且

g(x )= x
2
- ax+ 3a>0 在区间 [2,+ ∞) 上恒成立,即
a≤ 4 且 g(2)>0 得 -4

4、 [巩固 ]C ; 5、 [巩固 ] ②③