(全國版)2019版高考數(shù)學一輪復習 第2章 函數(shù)、導數(shù)及其應用 第6講 對數(shù)與對數(shù)函數(shù)學案
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1、
第6講 對數(shù)與對數(shù)函數(shù)
板塊一 知識梳理·自主學習
[必備知識]
考點1 對數(shù)的定義
如果ax=N(a>0,且a≠1),那么數(shù)x叫做以a為底N的對數(shù),記作x=logaN,其中a叫做對數(shù)的底數(shù),N叫做真數(shù).
考點2 對數(shù)的運算法則
如果a>0且a≠1,M>0,N>0,那么
(1)loga(M·N)=logaM+logaN,
(2)loga=logaM-logaN,
(3)logaMn=nlogaM(n∈R).
考點3 對數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì)
a>1
0
2、,+∞)上是單調(diào)遞增的
在(0,+∞)上是單調(diào)遞減的
函數(shù)值正負
當x>1時,y>0;
當0<x<1時,y<0
當x>1時,y<0;
當0<x<1時,y>0
考點4 反函數(shù)
指數(shù)函數(shù)y=ax(a>0且a≠1)與對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0且a≠1)互為反函數(shù),它們的圖象關于直線y=x對稱.
[必會結論]
1.對數(shù)的性質(zhì)(a>0且a≠1)
(1)loga1=0;(2)logaa=1;(3)alogaN=N.
2.換底公式及其推論
(1)logab=(a,c均大于0且不等于1,b>0);
(2)logab·logba=1,即logab=;
(3)logambn= 3、logab;
(4)logab·logbc·logcd=logad.
3.對數(shù)函數(shù)的圖象與底數(shù)大小的比較
如圖,作直線y=1,則該直線與四個函數(shù)圖象交點的橫坐標為相應的底數(shù).
故0<c<d<1<a<b.由此我們可得到以下規(guī)律:在第一象限內(nèi)從左到右底數(shù)逐漸增大.
[考點自測]
1.判斷下列結論的正誤.(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)若MN>0,則loga(MN)=logaM+logaN.( )
(2)logax·logay=loga(x+y).( )
(3)對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0且a≠1)在(0,+∞)上是增函數(shù).( )
(4)函數(shù)y=ln 與y= 4、ln (1+x)-ln (1-x)的定義域相同.( )
(5)對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0且a≠1)的圖象過定點(1,0)且過點(a,1),,函數(shù)圖象只在第一、四象限.( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2.[2018·廣東深圳模擬]已知a=0.30.3,b=1.20.3,c=log1.20.3,則a,b,c的大小關系為( )
A.c1,c=log1.20.3<0,
∴c
5、lg 25+lg 2-lg -log29×log32的值是________.
答案?。?
解析 原式=lg 5+lg 2+-2=1+-2=-.
4.[課本改編]已知a=(a>0),則loga=________.
答案 3
解析 因為a=(a>0),所以a==3,故loga=log3=3.
5.[2018·陜西模擬]已知4a=2,lg x=a,則x=________.
答案
解析 ∵4a=22a=2,∴a=.∵lg x=,∴x=.
6.[2015·天津高考]已知a>0,b>0,ab=8,則當a的值為________時,log2a·log2(2b)取得最大值.
答案 4
解析 6、 由于a>0,b>0,ab=8,所以a=,所以log2a·log2(2b)=log2·log2(2b)=(3-log2b)·(1+log2b)=-(log2b)2+2log2b+3=-(log2b-1)2+4,當b=2時,有最大值4,此時a=4.
板塊二 典例探究·考向突破
考向 對數(shù)的化簡與求值
例 1 (1)lg 52+lg 8+lg 5·lg 20+(lg 2)2的值為________.
答案 3
解析 原式=2lg 5+2lg 2+lg 5(1+lg 2)+lg2 2=2(lg 5+lg 2)+lg 5+lg 2(lg 2+lg 5)=2+lg 5+lg 2=3.
(2)已 7、知3a=4b=,則+=________.
答案 2
解析 因為3a=4b=,所以a=log3,
b=log4,=log3,=log4,
所以+=log3+log4=log12=2.
(3)[2016·浙江高考]已知a>b>1.若logab+logba=,ab=ba,則a=________,b=________.
答案 4 2
解析 由于a>b>1,則logab∈(0,1),因為logab+logba=,即logab+=,所以logab=或logab=2(舍去),所以a=b,即a=b2,所以ab=(b2)b=b2b=ba,所以a=2b,b2=2b,所以b=2(b=0舍去),a=4. 8、
觸類旁通
對數(shù)運算的一般思路
(1)將真數(shù)化為底數(shù)的指數(shù)冪的形式進行化簡;
(2)將同底對數(shù)的和、差、倍合并;
(3)利用換底公式將不同底的對數(shù)式轉(zhuǎn)化成同底的對數(shù)式,要注意換底公式的正用、逆用及變形應用.
【變式訓練1】 (1)計算:lg 5(lg 8+lg 1000)+(lg 2)2+lg +lg 0.06=________.
答案 1
解析 原式=lg 5(3lg 2+3)+3(lg 2)2+lg =3lg 5·lg 2+3lg 5+3(lg 2)2-2=3lg 2+3lg 5-2=1.
(2)計算:(log32+log92)·(log43+log83)=_______ 9、_.
答案
解析 原式=·=log32·log23=.
考向 對數(shù)函數(shù)的圖象及應用
例 2 當0 10、合法求解.
【變式訓練2】 當x∈(1,2)時,不等式(x-1)2<logax恒成立,求a的取值范圍.
解 設f1(x)=(x-1)2,f2(x)=logax,要使當x∈(1,2)時,不等式(x-1)2<logax恒成立,只需f1(x)=(x-1)2在(1,2)上的圖象在f2(x)=logax的下方即可,如圖所示.
當0<a<1時,顯然不成立.
當a>1時,如圖,要使在(1,2)上,
f1(x)=(x-1)2的圖象在f2(x)=logax的下方,只需f1(2)≤f2(2),即(2-1)2≤loga2.∵loga2≥1,∴1<a≤2,即a的取值范圍為(1,2].
考向 對數(shù)函 11、數(shù)的性質(zhì)及其應用
命題角度1 比較對數(shù)值的大小
例3 [2017·天津高考]已知奇函數(shù)f(x)在R上是增函數(shù),g(x)=xf(x).若a=g(-log25.1),b=g(20.8),c=g(3),則a,b,c的大小關系為( )
A.a(chǎn)<b<c B.c<b<a
C.b<a<c D.b<c<a
答案 C
解析 ∵f(x)是奇函數(shù),∴f(-x)=-f(x),
∴g(-x)=-xf(-x)=xf(x)=g(x),g(x)為偶函數(shù).
又f(x)在R上遞增,當x>0時,f(x)>f(0)=0,且f′(x)>0,g(x)=xf(x),則g′(x)=f(x)+xf′(x)>0,∴ 12、g(x)在[0,+∞)上遞增.
a=g(-log25.1)=g(log25.1),由對數(shù)函數(shù)y=log2x的性質(zhì),知3=log28>log25.1>log24=2>20.8,∴c>a>b.故選C.
命題角度2 解簡單的對數(shù)不等式
例4 [2018·西安模擬]已知f(x)是定義在R上的偶函數(shù),且在[0,+∞)上為增函數(shù),f=0,則不等式f(logx)>0的解集為________.
答案 ∪(2,+∞)
解析 ∵f(x)是R上的偶函數(shù),
∴它的圖象關于y軸對稱.
∵f(x)在[0,+∞)上為增函數(shù),
∴f(x)在(-∞,0]上為減函數(shù),
由f=0,得f=0.
∴f(logx 13、)>0?logx<-或logx>?x>2或0 14、,
則u在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(3,+∞)上單調(diào)遞增.
又y=logu在(0,+∞)上單調(diào)遞減,
所以f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(-∞,1),單調(diào)遞減區(qū)間是(3,+∞).
(2)令g(x)=x2-2ax+3,要使f(x)在(-∞,2)上為增函數(shù),應使g(x)在(-∞,2)上單調(diào)遞減,且恒大于0.
因為即a無解.
所以不存在實數(shù)a,使f(x)在(-∞,2)上為增函數(shù).
觸類旁通
對數(shù)函數(shù)性質(zhì)及應用中應注意的問題
(1)比較對數(shù)值大小時,若底數(shù)相同,構造相應的對數(shù)函數(shù),利用單調(diào)性求解;若底數(shù)不同,可以找中間量,也可以用換底公式化成同底的對數(shù)再比較.
(2)解簡單的對數(shù)不等式 15、時,先利用對數(shù)的運算性質(zhì)化為同底數(shù)的對數(shù)值,再利用對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性轉(zhuǎn)化為一般不等式求解.
(3)利用對數(shù)函數(shù)的性質(zhì),求與對數(shù)函數(shù)有關的復合函數(shù)的值域和單調(diào)性問題,必須弄清三方面的問題,一是定義域,所有問題都必須在定義域內(nèi)討論;二是底數(shù)與1的大小關系;三是復合函數(shù)的構成,即它是由哪些基本初等函數(shù)復合而成的.
核心規(guī)律
1.指數(shù)式a b=N與對數(shù)式logaN=b的關系以及這兩種形式的互化是對數(shù)運算法則的關鍵.
2.多個對數(shù)函數(shù)圖象比較底數(shù)大小的問題,可通過圖象與直線y=1交點的橫坐標進行判定.
3.研究對數(shù)型函數(shù)的圖象時,一般從最基本的對數(shù)函數(shù)的圖象入手,通過平移、伸縮、對稱變換得到 16、.
4.利用單調(diào)性可解決比較大小、解不等式、求最值等問題,其基本方法是“同底法”,即把不同底的對數(shù)式化為同底的對數(shù)式,然后根據(jù)單調(diào)性來解決.
滿分策略
1.在運算性質(zhì)logaMn=nlogaM中,要特別注意條件,當n∈N*,且n為偶數(shù)時,在無M>0的條件下應為logaMn=nloga|M|.
2.指數(shù)函數(shù)y=ax(a>0,且a≠1)與對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0,且a≠1)互為反函數(shù),應從概念、圖象和性質(zhì)三個方面理解它們之間的聯(lián)系與區(qū)別.
3.解決與對數(shù)函數(shù)有關的問題時需注意兩點:(1)務必先研究函數(shù)的定義域;(2)注意對數(shù)底數(shù)的取值范圍.
板塊三 啟智培優(yōu)·破譯高考
創(chuàng)新 17、交匯系列2——有關對數(shù)運算的創(chuàng)新應用問題
[2017·北京高考]根據(jù)有關資料,圍棋狀態(tài)空間復雜度的上限M約為3361,而可觀測宇宙中普通物質(zhì)的原子總數(shù)N約為1080.則下列各數(shù)中與最接近的是( )
(參考數(shù)據(jù):lg 3≈0.48)
A.1033 B.1053
C.1073 D.1093
解題視點 首先要讀懂題意,搞清其本質(zhì)就是利用對數(shù)來比較兩個數(shù)的大小,然后根據(jù)相關公式計算.
解析 由題意,lg=lg=lg 3361-lg 1080
=361lg 3-80lg 10≈361×0.48-80×1=93.28.
又lg 1033=33,lg 1053=53,lg 1 18、073=73,lg 1093=93,
故與最接近的是1093.故選D.
答案 D
答題啟示 在解決對數(shù)的化簡與求值問題時,要理解并靈活運用對數(shù)的定義、對數(shù)的運算性質(zhì)、對數(shù)恒等式和對數(shù)的換底公式,同時還要注意化簡過程中的等價性和對數(shù)式與指數(shù)式的互化.
跟蹤訓練
里氏震級M的計算公式為M=lg A-lg A0,其中A是測震儀記錄的地震曲線的最大振幅,A0是相應的標準地震的振幅.假設在一次地震中,測震儀記錄的最大振幅是1000,此時標準地震的振幅為0.001,則此次地震的震級為________級;9級地震的最大振幅是5級地震的最大振幅的________倍.
答案 6 10000
解析 19、根據(jù)題意,由lg 1000-lg 0.001=6得此次地震的震級為6級.因為標準地震的振幅為0.001,設9級地震的最大振幅為A9,則lg A9-lg 0.001=9,解得A9=106,同理5級地震的最大振幅A5=102,所以9級地震的最大振幅是5級地震的最大振幅的10000倍.
板塊四 模擬演練·提能增分
[A級 基礎達標]
1.[2018·廣東湛江模擬]函數(shù)f(x)=的定義域是( )
A.(0,e) B.(0,e]
C.[e,+∞) D.(e,+∞)
答案 B
解析 要使函數(shù)f(x)=有意義,則
解得0 20、.設a=log2,b=log,c=0.3,則( )
A.a(chǎn)1,0 21、-1)(a>0,a≠1)的圖象如圖所示,則a,b滿足的關系是( )
A.01.函數(shù)圖象與y軸的交點坐標為(0,logab),由函數(shù)圖象可知-1 22、2) B.(-∞,1)
C.(1,+∞) D.(4,+∞)
答案 D
解析 令u=x2-2x-8,則關于u的函數(shù)y=ln u在定義域(0,+∞)上是一個單調(diào)遞增函數(shù),故要求f(x)=ln (x2-2x-8)的單調(diào)遞增區(qū)間,只需使u(x)=x2-2x-8>0且u(x)在該區(qū)間單調(diào)遞增.解x2-2x-8=(x-4)(x+2)>0,得x<-2或x>4;u(x)=x2-2x-8的圖象開口向上,對稱軸為x=1,所以x>4時u(x)單調(diào)遞增,所以f(x)=ln (x2-2x-8)的單調(diào)遞增區(qū)間為(4,+∞).故選D.
7.[2018·安徽江淮聯(lián)考]已知a>0,b>0,且a≠1,則“l(fā)oga 23、b>0”是“(a-1)(b-1)>0”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
答案 C
解析 a>0,b>0且a≠1,若logab>0,則a>1,b>1或00;若(a-1)(b-1)>0,則或則a>1,b>1或00,∴“l(fā)ogab>0”是“(a-1)(b-1)>0”的充分必要條件.
8.[2015·浙江高考]若a=log43,則2a+2-a=________.
答案
解析 原式=2log43+2-log43=+=.
9.已知函數(shù)f(n) 24、=logn+1(n+2)(n∈N*),定義使f(1)·f(2)·f(3)·…·f(k)為整數(shù)的數(shù)k(k∈N*)叫做企盼數(shù),則在區(qū)間[1,2017]內(nèi)這樣的企盼數(shù)共有________個.
答案 9
解析 令g(k)=f(1)·f(2)·f(3)·…·f(k),
∵f(k)=logk+1(k+2)=,∴g(k)=××…×==log2(k+2).要使g(k)成為企盼數(shù),則k+2=2n,n∈N*.∵k∈[1,2017],∴(k+2)∈[3,2019],即2n∈[3,2019].∵22=4,210=1024,211=2048,∴可取n=2,3,…,10.因此在區(qū)間[1,2017]內(nèi)這樣的企盼數(shù)共有 25、9個.
10.已知函數(shù)f(x)=loga(8-ax)(a>0,且a≠1),若f(x)>1在區(qū)間[1,2]上恒成立,則實數(shù)a的取值范圍為________.
答案
解析 當a>1時,f(x)=loga(8-ax)在[1,2]上是減函數(shù),由于f(x)>1恒成立,所以f(x)min=loga(8-2a)>1,8-2a>a,即a<,故11恒成立,所以f(x)min=loga(8-a)>1,且8-2a>0,所以a>4,且a<4,故這樣的a不存在.
綜上可知,實數(shù)a的取值范圍是.
[B級 知能提升]
26、
1.若f(x)=lg (x2-2ax+1+a)在區(qū)間(-∞,1]上遞減,則a的取值范圍為( )
A.[1,2) B.[1,2]
C.[1,+∞) D.[2,+∞)
答案 A
解析 令函數(shù)g(x)=x2-2ax+1+a=(x-a)2+1+a-a2,對稱軸為x=a,要使函數(shù)在(-∞,1]上遞減,則有即解得1≤a<2,即a∈[1,2).故選A.
2.[2018·河北監(jiān)測]設a=log32,b=ln 2,c=5,則( )
A.a(chǎn)
27、32>log3=,所以c0,故A==7.
4.[2018·福建六校聯(lián)考]已知函數(shù)f(x)=loga(x+2)+loga(4-x)(a>0且a≠1).
(1)求函數(shù)f(x)的定義域;
(2)若函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,3]上的最小值為-2,求實數(shù)a的值.
解 (1)依題意得解得-2 28、(x)=loga(x+2)+loga(4-x)=loga[(x+2)(4-x)],
令t=(x+2)(4-x),則可變形得t=-(x-1)2+9,
∵0≤x≤3,∴5≤t≤9,
若a>1,則loga5≤logat≤loga9,
∴f(x)min=loga5=-2,則a2=<1(舍去),
若00,且a≠1)的最大值是1,最小值是-,求a的值.
解 由題意知f(x)=(logax+1)·(logax+2)
=(logx+3logax+2)
=2-.
當f(x)取最小值-時,logax=-.
又∵x∈[2,8],∴a∈(0,1).
∵f(x)是關于logax的二次函數(shù),
∴函數(shù)f(x)的最大值必在x=2或x=8時取得.
若2-=1,則a=2,
此時f(x)取得最小值時,
x=(2)=?[2,8],舍去.
若2-=1,則a=,
此時f(x)取得最小值時,x==2∈[2,8],符合題意,∴a=.
13
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