(浙江專(zhuān)版)2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第二章 基本初等函數(shù)(Ⅰ)2.2 對(duì)數(shù)函數(shù)學(xué)案 新人教A版必修1.doc
2.2
2.2.1 對(duì)數(shù)與對(duì)數(shù)運(yùn)算
第一課時(shí) 對(duì)數(shù)
預(yù)習(xí)課本P62~63,思考并完成以下問(wèn)題
(1) 對(duì)數(shù)的定義是什么?底數(shù)和真數(shù)又分別是什么?
(2)什么是常用對(duì)數(shù)和自然對(duì)數(shù)?
(3)如何進(jìn)行對(duì)數(shù)式和指數(shù)式的互化?
1.對(duì)數(shù)的概念
如果ax=N(a>0,且a≠1),那么數(shù)x叫做以a為底N的對(duì)數(shù),記作x=logaN,其中a叫做對(duì)數(shù)的底數(shù),N叫做真數(shù).
[點(diǎn)睛] logaN是一個(gè)數(shù),是一種取對(duì)數(shù)的運(yùn)算,結(jié)果仍是一個(gè)數(shù),不可分開(kāi)書(shū)寫(xiě).
2.常用對(duì)數(shù)與自然對(duì)數(shù)
通常將以10為底的對(duì)數(shù)叫做常用對(duì)數(shù),以e為底的對(duì)數(shù)稱為自然對(duì)數(shù),log10N可簡(jiǎn)記為lg_N,logeN簡(jiǎn)記為ln_N.
3.對(duì)數(shù)與指數(shù)的關(guān)系
若a>0,且a≠1,則ax=N?logaN=x.
對(duì)數(shù)恒等式:alogaN=N;logaax=x(a>0,且a≠1).
4.對(duì)數(shù)的性質(zhì)
(1)1的對(duì)數(shù)為零;
(2)底的對(duì)數(shù)為1;
(3)零和負(fù)數(shù)沒(méi)有對(duì)數(shù).
1.判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)logaN是loga與N的乘積.( )
(2)(-2)3=-8可化為log(-2)(-8)=3.( )
(3)對(duì)數(shù)運(yùn)算的實(shí)質(zhì)是求冪指數(shù).( )
答案:(1) (2) (3)√
2.若a2=M(a>0且a≠1),則有( )
A.log2M=a B.logaM=2
C.loga2=M D..log2a=M
答案:B
3.log21+log22=( )
A.3 B.2 C.1 D..0
答案:C
4.已知log3=0,則x=________.
答案:3
指數(shù)式與對(duì)數(shù)式的互化
[例1] 將下列指數(shù)式化為對(duì)數(shù)式,對(duì)數(shù)式化為指數(shù)式:
(1)3-2=; (2)-2=16;
(3)log27=-3; (4)log64=-6.
[解] (1)∵3-2=,∴l(xiāng)og3=-2.
(2)∵-2=16,∴l(xiāng)og16=-2.
(3)∵log27=-3,∴-3=27.
(4)∵log64=-6,∴()-6=64.
指數(shù)式與對(duì)數(shù)式互化的方法
(1)將指數(shù)式化為對(duì)數(shù)式,只需要將冪作為真數(shù),指數(shù)當(dāng)成對(duì)數(shù)值,底數(shù)不變,寫(xiě)出對(duì)數(shù)式;
(2)將對(duì)數(shù)式化為指數(shù)式,只需將真數(shù)作為冪,對(duì)數(shù)作為指數(shù),底數(shù)不變,寫(xiě)出指數(shù)式.
[活學(xué)活用]
1.將下列指數(shù)式化為對(duì)數(shù)式,對(duì)數(shù)式化為指數(shù)式:
(1)2-7=; (2)3a=27;
(3)10-1=0.1; (4)log32=-5;
(5)lg 0.001=-3.
解:(1)log2=-7.
(2)log327=a.
(3)lg 0.1=-1.
(4)-5=32.
對(duì)數(shù)的計(jì)算
(5)10-3=0.001.
[例2] 求下列各式中的x的值:
(1)log64x=-; (2)logx8=6;
(3)lg 100=x; (4)-ln e2=x.
[解] (1)x=(64)=(43) =4-2=.
(2)x6=8,所以x=(x6)=8=(23) =2=.
(3)10x=100=102,于是x=2.
(4)由-ln e2=x,得-x=ln e2,即e-x=e2.所以x=-2.
求對(duì)數(shù)值的3個(gè)步驟
(1)設(shè)出所求對(duì)數(shù)值;
(2)把對(duì)數(shù)式轉(zhuǎn)化為指數(shù)式;
(3)解有關(guān)方程,求得結(jié)果.
[活學(xué)活用]
2.求下列各式中的x值:
(1)logx27=; (2)log2x=-;
(3)x=log27; (4)x=log16.
解:(1)由logx27=,可得x=27,
∴x=27==32=9.
(2)由log2x=-,可得x=2.
∴x===.
(3)由x=log27,可得27x=,
∴33x=3-2,∴x=-.
(4)由x=log16,可得x=16.
∴2-x=24,∴x=-4.
對(duì)數(shù)的性質(zhì)
[例3] 求下列各式中x的值:
(1)log2(log5x)=0;
(2)log3(lg x)=1;
(3)log3(log4(log5x))=0.
[解] (1)∵log2(log5x)=0,
∴l(xiāng)og5x=20=1,∴x=51=5.
(2)∵log3(lg x)=1,∴l(xiāng)g x=31=3,
∴x=103=1 000.
(3)由log3(log4(log5x))=0可得log4(log5x)=1,故log5x=4,所以x=54=625.
[一題多變]
1.[變條件]本例(3)中若將“l(fā)og3(log4(log5x))=0”改為“l(fā)og3(log4(log5x))=1”,又如何求解x呢?
解:由log3(log4(log5x))=1可得,log4(log5x)=3,則log5x=43=64,所以x=564.
2.[變?cè)O(shè)問(wèn)]在本例(3)條件下,計(jì)算625的值.
解:因?yàn)閤=625,則625=3.
3.[變條件]本例(3)中若將“l(fā)og3(log4(log5x))=0”改為“3=1”,又如何求解x呢?
解:由3=1可得log4(log5x)=1,故log5x=4,所以x=54=625.
1.利用對(duì)數(shù)性質(zhì)求解的2類(lèi)問(wèn)題的解法
(1)求多重對(duì)數(shù)式的值解題方法是由內(nèi)到外,如求loga(logbc)的值,先求logbc的值,再求loga(logbc)的值.
(2)已知多重對(duì)數(shù)式的值,求變量值,應(yīng)從外到內(nèi)求,逐步脫去“l(fā)og”后再求解.
2.性質(zhì)alogaN=N與logaab=b的作用
(1)alogaN=N的作用在于能把任意一個(gè)正實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)化為以a為底的指數(shù)形式.
(2)logaab=b的作用在于能把以a為底的指數(shù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)實(shí)數(shù).
層級(jí)一 學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)
1.將-2=9寫(xiě)成對(duì)數(shù)式,正確的是( )
A.log9=-2 B.log9=-2
C.log (-2)=9 D.log9(-2)=
解析:選B 根據(jù)對(duì)數(shù)的定義,得log9=-2,故選 B.
2.方程2log3x=的解是( )
A.x= B.x=
C.x= D.x=9
解析:選A ∵2log3x=2-2,∴l(xiāng)og3x=-2,
∴x=3-2=.
3.使對(duì)數(shù)loga(-2a+1)有意義的a的取值范圍為( )
A.a(chǎn)>且a≠1 B.0<a<
C.a(chǎn)>0且a≠1 D.a(chǎn)<
解析:選B 由對(duì)數(shù)的概念可知使對(duì)數(shù)loga(-2a+1)有意義的a需滿足解得0<a<.
4.下列指數(shù)式與對(duì)數(shù)式互化不正確的一組是( )
A.e0=1與ln 1=0
B.8-=與log8=-
C.log39=2與9=3
D..log77=1與71=7
解析:選C 由指對(duì)互化的關(guān)系:
ax=N?x=logaN可知A、B、D都正確;C中l(wèi)og39=2?9=32.
5.已知x2+y2-4x-2y+5=0,則logx(yx)的值是( )
A.1 B.0 C.x D. y
解析:選B 由x2+y2-4x-2y+5=0,得(x-2)2+(y-1)2=0,∴x=2,y=1,∴l(xiāng)ogx(yx)=log2(12)=0.
6.lg 10 000=________;lg 0.001=________.
解析:由104=10 000知lg 10 000=4,10-3=0.001得lg 0.001=-3.
答案:4 -3
7.方程log2(1-2x)=1的解x=________.
解析:∵log2(1-2x)=1=log22,
∴1-2x=2,
∴x=-.
經(jīng)檢驗(yàn)滿足1-2x>0.
答案:-
8.已知log7(log3(log2x))=0,那么x=________.
解析:由題意得:log3(log2x)=1,即log2x=3,
轉(zhuǎn)化為指數(shù)式則有x=23=8,
∴x-=8-====.
答案:
9.將下列指數(shù)式化為對(duì)數(shù)式,對(duì)數(shù)式化為指數(shù)式.
(1)53=125;
(2)4-2=;
(3)log8=-3;
(4)log3=-3.
解:(1)∵53=125,∴l(xiāng)og5125=3.
(2)∵4-2=,∴l(xiāng)og4=-2.
(3)∵log8=-3,∴-3=8.
(4)∵log3=-3,∴3-3=.
10.若logx=m,logy=m+2,求的值.
解:∵logx=m,∴m=x,x2=2m.
∵logy=m+2,∴m+2=y(tǒng),y=2m+4.
∴==2m-(2m+4)=-4=16.
層級(jí)二 應(yīng)試能力達(dá)標(biāo)
1.若loga=c,則下列關(guān)系式中正確的是( )
A.b=a5c B.b5=ac
C.b=5ac D. b=c5a
解析:選A 由loga=c,得ac=,∴b=(ac)5=a5c.
2.方程lg(x2-1)=lg(2x+2)的根為( )
A.-3 B.3
C.-1或3 D..1或-3
解析:選B 由lg(x2-1)=lg(2x+2),得x2-1=2x+2,即x2-2x-3=0,解得x=-1或x=3.經(jīng)檢驗(yàn)x=-1是增根,所以原方程的根為x=3.
3.的值為( )
A.6 B.
C.8 D.
解析:選C =-1=24=8.
4.若a>0,a=,則loga等于( )
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:選B ∵a=,a>0,
∴a==3,
設(shè)loga=x,∴x=a.
∴x=3.
5.使方程(lg x)2-lg x=0的x的值為_(kāi)_______.
解析:由lg x(lg x-1)=0得lg x=0或lg x=1,即x=1或x=10.
答案:1或10
6.計(jì)算23+log23+32-log39=________.
解析:23+log23+32-log39=232log23+=83+=25.
答案:25
7.已知log2(log3(log4x))=0,且log4(log2y)=1.求y的值.
解:∵log2(log3(log4x))=0,
∴l(xiāng)og3(log4x)=1,
∴l(xiāng)og4x=3,∴x=43=64.
由log4(log2y)=1,知log2y=4,
∴y=24=16.
因此y=16=88=64.
8.(1)已知log189=a,log1854=b,求182a-b的值;
(2)已知logx27=31+log32,求x的值.
解:(1)∵log189=a,log1854=b,∴18a=9,18b=54,
∴182a-b===.
(2)logx27=31+log32=33log32=32=6.
∴x6=27,∴x6=33,又x>0,∴x=.
第二課時(shí) 對(duì)數(shù)的運(yùn)算
預(yù)習(xí)課本P64~67,思考并完成以下問(wèn)題
(1)對(duì)數(shù)具有哪三條運(yùn)算性質(zhì)?
(2)換底公式是如何表述的?
1.對(duì)數(shù)的運(yùn)算性質(zhì)
若a>0,且a≠1,M>0,N>0,那么:
(1)loga(MN)=logaM+logaN,
(2)loga=logaM-logaN,
(3)logaMn=nlogaM(n∈R).
[點(diǎn)睛] 對(duì)數(shù)的這三條運(yùn)算性質(zhì),都要注意只有當(dāng)式子中所有的對(duì)數(shù)都有意義時(shí), 等式才成立.例如,log2[(-3)(-5)]=log2(-3)+log2(-5)是錯(cuò)誤的.
2.換底公式
若c>0且c≠1,則logab=(a>0,且a≠1,b>0).
1.判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)積、商的對(duì)數(shù)可以化為對(duì)數(shù)的和、差. ( )
(2)loga(xy=logaxlogay. ( )
(3)log2(-5)2=2log2(-5). ( )
(4)由換底公式可得logab=. ( )
答案:(1)√ (2) (3) (4)
2.計(jì)算log84+log82等于( )
A.log86 B.8 C.6 D..1
答案:D
3.計(jì)算log510-log52等于( )
A.log58 B.lg 5 C.1 D..2
答案:C
4.log48=________.
對(duì)數(shù)運(yùn)算性質(zhì)的應(yīng)用
答案:
[例1] 求下列各式的值:
(1)log2(4725);
(2)lg;
(3)lg 14-2 lg+lg 7-lg 18;
(4)lg 52+ lg 8+lg 5lg 20+(lg 2)2.
[解] (1)log2(4725)=log247+log225=7log24+5log22=72+51=19.
(2)lg =lg 100=lg 100=2=.
(3)lg 14-2lg+lg 7-lg 18=lg(27)-2(lg 7-lg 3)+lg 7-lg(322)=lg 2+lg 7-2lg 7+2lg 3+lg 7-2lg 3-lg 2=0.
(4)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.
對(duì)數(shù)式化簡(jiǎn)與求值的基本原則和方法
(1)基本原則:
對(duì)數(shù)的化簡(jiǎn)求值一般是正用或逆用公式,對(duì)真數(shù)進(jìn)行處理,選哪種策略化簡(jiǎn),取決于問(wèn)題的實(shí)際情況,一般本著便于真數(shù)化簡(jiǎn)的原則進(jìn)行.
(2)兩種常用的方法:
①“收”,將同底的兩對(duì)數(shù)的和(差)收成積(商)的對(duì)數(shù);
②“拆”,將積(商)的對(duì)數(shù)拆成同底的兩對(duì)數(shù)的和(差).
[活學(xué)活用]
1.求下列各式的值:
(1)lg 0.000 01;
(2)ln .
(3)2log32-log3+log38-5log53 ;
(4).
解:(1)lg 0.000 01=lg 10-5=-5lg 10=-5.
(2)ln=ln e=.
(3)原式=2log32-(log332-log39)+3log32-3=2log32-5log32+2+3log32-3=-1.
(4)原式=
對(duì)數(shù)換底公式的應(yīng)用
==.、
[例2] 計(jì)算(1)log29log34;(2).
[解] (1)由換底公式可得,
log29log34===4.
(2)原式==loglog 9
===-.
換底公式的應(yīng)用技巧
(1)換底公式的作用是將不同底數(shù)的對(duì)數(shù)式轉(zhuǎn)化成同底數(shù)的對(duì)數(shù)式,將一般對(duì)數(shù)式轉(zhuǎn)化成自然對(duì)數(shù)式或常用對(duì)數(shù)式來(lái)運(yùn)算.要注意換底公式的正用、逆用及變形應(yīng)用.
(2)題目中有指數(shù)式和對(duì)數(shù)式時(shí),要注意將指數(shù)式與對(duì)數(shù)式進(jìn)行互化,統(tǒng)一成一種形式.
[活學(xué)活用]
2.計(jì)算(log43+log83).
解:原式=
=+
=+=.
對(duì)數(shù)的綜合應(yīng)用
[例3] (1)在不考慮空氣阻力的情況下,火箭的最大速度v(單位:m/s)和燃料的質(zhì)量M(單位:kg),火箭(除燃料外)的質(zhì)量m(單位:kg)滿足ev=2 000(e為自然對(duì)數(shù)的底).(ln 3≈1.099)
當(dāng)燃料質(zhì)量M為火箭(除燃料外)質(zhì)量m的兩倍時(shí),求火箭的最大速度(單位:m/s).
(2)已知log189=a,18b=5,求log3645.(用a,b表示)
[解] (1)因?yàn)関=ln2 000
=2 000ln,
所以v=2 000ln 3≈2 0001.099=2 198(m/s).
故當(dāng)燃料質(zhì)量M為火箭質(zhì)量m的兩倍時(shí),火箭的最大速度為2 198 m/s.
(2)因?yàn)?8b=5,所以b=log185.
所以log3645==
==
==
=.
[一題多變]
1.[變?cè)O(shè)問(wèn)]若本例(2)條件不變,如何求log1845(用a,b表示)?
解:因?yàn)?8b=5,所以log185=b,所以log1845=log189+log185=a+ B.
2.[變條件]若將本例(2)條件“l(fā)og189=a,18b=5”改為“l(fā)og94=a,9b=5”,則又如何求解呢?
解:因?yàn)?b=5,所以log95=B.
所以log3645==
==.
解對(duì)數(shù)綜合應(yīng)用問(wèn)題的3種方法
(1)統(tǒng)一化:所求為對(duì)數(shù)式,條件轉(zhuǎn)為對(duì)數(shù)式.
(2)選底數(shù):針對(duì)具體問(wèn)題,選擇恰當(dāng)?shù)牡讛?shù).
(3)會(huì)結(jié)合:學(xué)會(huì)換底公式與對(duì)數(shù)運(yùn)算法則結(jié)合使用.
層級(jí)一 學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)
1.=( )
A. B.2 C. D.
解析:選B 原式===2.
2.2log510+log50.25=( )
A.0 B.1 C.2 D..4
解析:選C 原式=log5102+log50.25=log5(1020.25)=log525=2.
3.若a>0,且a≠1,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若M=N,則logaM=logaN
B.若logaM=logaN,則M=N
C.若logaM2=logaN2,則M=N
D..若M=N,則logaM2=logaN2
解析:選B 在A中,當(dāng)M=N≤0時(shí),logaM與logaN均無(wú)意義,因此logaM=logaN不成立,故A錯(cuò)誤;在B中,當(dāng)logaM=logaN時(shí),必有M>0,N>0,且M=N,因此M=N成立,故B正確;在C中,當(dāng)logaM2=logaN2時(shí),有M≠0,N≠0,且M2=N2,即|M|=|N|,但未必有M=N,例如M=2,N=-2時(shí),也有l(wèi)ogaM2=logaN2,但M≠N,故C錯(cuò)誤;在D中,若M=N=0,則logaM2與logaN2均無(wú)意義,因此logaM2=logaN2不成立,故D錯(cuò)誤.
4.設(shè)a=log32,則log38-2log36用a表示的形式是( )
A.a(chǎn)-2 B.3a-(1+a)2
C.5a-2 D.-a2+3a-1
解析:選A ∵a=log32,
∴l(xiāng)og38-2log36=3log32-2(log32+1)=3a-2(a+1)=a-2.
5.計(jì)算log225log32log59的結(jié)果為( )
A.3 B.4 C.5 D..6
解析:選D 原式===6.
6.已知a2=(a>0),則loga=________.
解析:由a2=(a>0)得a=,
所以log=log2=2.
答案:2
7.lg +lg的值是________.
解析:lg+lg=lg=lg 10=1.
答案:1
8.若logablog3a=4,則b的值為_(kāi)_______.
解析:logablog3a===4,
所以lg b=4lg 3=lg 34,所以b=34=81.
答案:81
9.用lg x,lg y,lg z表示下列各式:
(1)lg(xyz); (2)lg;
(3)lg; (4)lg .
解:(1)lg (xyz)=lg x+lg y+lg z.
(2)lg =lg(xy2)-lg z=lg x+2lg y-lg z.
(3)lg =lg(xy3)-lg
=lg x+3lg y-lg z.
(4)lg =lg -lg (y2z)
=lg x-2lg y-lg z.
10.求下列各式的值:
(1)2log525+3log264;
(2)lg(+);
(3)(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2.
解:(1)∵2log525=2log552=4log55=4,
3log264=3log226=18log22=18,
∴2log525+3log264=4+18=22.
(2)原式=lg(+)2
=lg(3++3-+2)
=lg 10=.
(3)(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2
=(lg 5)2-(lg 2)2+2lg 2
=(lg 5+lg 2)(lg 5-lg 2)+2lg 2
=lg 10(lg 5-lg 2)+2lg 2
=lg 5+lg 2=lg 10=1.
層級(jí)二 應(yīng)試能力達(dá)標(biāo)
1.若log5 log36log6x=2,則x等于( )
A.9 B. C.25 D.
解析:選D 由換底公式,得=2,lg x=-2lg 5,x=5-2=.
2.若ab>0,給出下列四個(gè)等式:
①lg(ab)=lg a+lg b;
②lg =lg a-lg b;
③lg2=lg ;
④lg(ab)=.
其中一定成立的等式的序號(hào)是( )
A.①②③④ B.①②
C.③④ D.③
解析:選D ∵ab>0,∴a>0,b>0或a<0,b<0,∴①②中的等式不一定成立;∵ab>0,∴>0,lg2=2lg=lg,∴③中等式成立;當(dāng)ab=1時(shí),lg(ab)=0,但logab10無(wú)意義,∴④中等式不成立.故選D.
3.若lg x-lg y=t,則lg3-lg3=( )
A.3t B.t
C.t D.
解析:選A lg3-lg3=3lg-3lg=3lg=3(lg x-lg y)=3t.
4.若2.5x=1 000,0.25y=1 000,則-=( )
A. B.3
C.- D.-3
解析:選A ∵x=log2.51 000,y=log0.251 000,
∴==log1 0002.5,
同理=log1 0000.25,
∴-=log1 0002.5-log1 0000.25=log1 00010==.
5.=________.
解析:=====1.
答案:1
6.若lg x+lg y=2lg(x-2y),則=________.
解析:因?yàn)閘g x+lg y=2lg(x-2y),
所以
由xy=(x-2y)2,知x2-5xy+4y2=0,
所以x=y(tǒng)或x=4y.又x>0,y>0且x-2y>0,
所以舍去x=y(tǒng),故x=4y,則=4.
答案:4
7.計(jì)算下列各式的值:
(1)log535+2log-log5-log514;
(2)[(1-log63)2+log62log618]log64.
解:(1)原式=log535+log550-log514+2log2
=log5+log2=log553-1=2.
(2)原式=[(log66-log63)2+log62log6(232)]log64
=log622
=[(log62)2+(log62)2+2log62log63]2log62
=log62+log63=log6(23)=1.
8.若a,b是方程2(lg x)2-lg x4+1=0的兩個(gè)實(shí)根,求lg(ab)(logab+logba)的值.
解:原方程可化為2(lg x)2-4lg x+1=0.
設(shè)t=lg x,則方程化為2t2-4t+1=0,
∴t1+t2=2,t1t2=.
又∵a,b是方程2(lg x)2-lg x4+1=0的兩個(gè)實(shí)根,
∴t1=lg a,t2=lg b,
即lg a+lg b=2,lg alg b=.
∴l(xiāng)g(ab)(logab+logba)
=(lg a+lg b)
=(lg a+lg b)
=(lg a+lg b)
=2=12,
即lg(ab)(logab+logba )=12.
2.2.2 對(duì)數(shù)函數(shù)及其性質(zhì)
第一課時(shí) 對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象及性質(zhì)
預(yù)習(xí)課本P70~73,思考并完成以下問(wèn)題
(1)對(duì)數(shù)函數(shù)的概念是什么?它的解析式具有什么特點(diǎn)?
(2)對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象是什么,通過(guò)圖象可觀察到對(duì)數(shù)函數(shù)具有哪些性質(zhì)?
(3)反函數(shù)的概念是什么?
1.對(duì)數(shù)函數(shù)的概念
函數(shù)y=logax(a>0,且a≠1)叫做對(duì)數(shù)函數(shù),其中x是自變量,函數(shù)的定義域是(0,+∞).
[點(diǎn)睛] 形如y=2log2x,y=log2都不是對(duì)數(shù)函數(shù),可稱其為對(duì)數(shù)型函數(shù).
2.對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象及性質(zhì)
a的范圍
0<a<1
a>1
圖 象
a的范圍
0<a<1
a>1
性質(zhì)
定義域
(0,+∞)
值域
R
定點(diǎn)
(1,0),即x=1時(shí),y=0
單調(diào)性
在(0,+∞)上是減函數(shù)
在(0,+∞)上是增函數(shù)
[點(diǎn)睛] 底數(shù)a與1的大小關(guān)系決定了對(duì)數(shù)函數(shù)圖象的“升降”:當(dāng)a>1時(shí),對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象“上升”;當(dāng)0<a<1時(shí),對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象“下降”.
3.反函數(shù)
指數(shù)函數(shù)y=ax和對(duì)數(shù)函數(shù)y=logax(a>0且a≠1)互為反函數(shù).
1.判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)對(duì)數(shù)函數(shù)的定義域?yàn)镽. ( )
(2)y=log2x2與logx3都不是對(duì)數(shù)函數(shù). ( )
(3)對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象一定在y軸右側(cè). ( )
(4)函數(shù)y=log2x與y=x2互為反函數(shù). ( )
答案:(1) (2)√ (3)√ (4)
2.下列函數(shù)是對(duì)數(shù)函數(shù)的是( )
A.y=ln x B.y=ln(x+1)
C.y=logxe D.y=logxx
答案:A
3.函數(shù)f(x)=log2(x-1)的定義域是( )
A.[1,+∞) B.(1,+∞)
C.(-∞,1) D. (-∞,1]
答案:B
4.已知y=ax在R上是增函數(shù),則y=logax在(0,+∞)上是________函數(shù).(填“增”或“減”)
答案:增
對(duì)數(shù)函數(shù)的概念
[例1] 指出下列函數(shù)哪些是對(duì)數(shù)函數(shù)?
(1)y=3log2x; (2)y=log6x;
(3)y=logx5; (4)log2x+1.
[解] (1)log2x的系數(shù)是3,不是1,不是對(duì)數(shù)函數(shù).
(2)符合對(duì)數(shù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)形式,是對(duì)數(shù)函數(shù).
(3)自變量在底數(shù)位置上,不是對(duì)數(shù)函數(shù).
(4)對(duì)數(shù)式log2x后又加上1,不是對(duì)數(shù)函數(shù).
判斷一個(gè)函數(shù)是對(duì)數(shù)函數(shù)的方法
[活學(xué)活用]
1.函數(shù)f(x)=(a2-a+1)log(a+1)x是對(duì)數(shù)函數(shù),則實(shí)數(shù)a=________.
解析:a2-a+1=1,解得a=0或1.
又a+1>0,且a+1≠1,∴a=1.
求對(duì)數(shù)型函數(shù)的定義域
答案:1
[例2] 求下列函數(shù)的定義域:
(1)y=log5(1-x); (2)y=log(1-x)5;
(3)y=; (4)y= .
[解] (1)要使函數(shù)式有意義,需1-x>0,解得x<1,所以函數(shù)y=log5(1-x)的定義域是{x|x<1}.
(2)要使函數(shù)式有意義,需解得x<1,且x≠0,所以函數(shù)y=log1-x5的定義域是{x|x<1,且x≠0}.
(3)要使函數(shù)式有意義,需解得x<4,且x≠3,所以函數(shù)y=的定義域是{x|x<4,且x≠3}.
(4)要使函數(shù)式有意義,需解得<x≤1,所以函數(shù)y=的定義域是.
求對(duì)數(shù)型函數(shù)定義域的原則
(1)分母不能為0.
(2)根指數(shù)為偶數(shù)時(shí),被開(kāi)方數(shù)非負(fù).
(3)對(duì)數(shù)的真數(shù)大于0,底數(shù)大于0且不為1.
[活學(xué)活用]
2.求下列函數(shù)的定義域:
(1)y=lg(x+1)+;
(2)y=logx-2(5-x).
解:(1)要使函數(shù)式有意義,需∴
∴-1<x<1.∴該函數(shù)的定義域?yàn)?-1,1).
(2)要使函數(shù)式有意義,需∴
∴2<x<5,且x≠3.
∴該函數(shù)的定義域?yàn)?2,3)∪(3,5).
對(duì)數(shù)型函數(shù)的圖象問(wèn)題
題點(diǎn)一:對(duì)數(shù)型函數(shù)圖象的判斷
1.當(dāng)a>1時(shí),在同一坐標(biāo)系中,函數(shù)y=a-x與y=logax的圖象為( )
解析:選C y=a-x=x,∵a>1,∴0<<1,則y=a-x在(-∞,+∞)上是減函數(shù),過(guò)定點(diǎn)(0,1);對(duì)數(shù)函數(shù)y=logax在(0,+∞)上是增函數(shù),過(guò)定點(diǎn)(1,0).故選C.
題點(diǎn)二:作對(duì)數(shù)型函數(shù)的圖象
2.已知f(x)=loga|x|,滿足f(-5)=1,試畫(huà)出函數(shù)f(x)的圖象.
解:因?yàn)閒(-5)=1,所以loga5=1,即a=5,故f(x)=log5|x|=
所以函數(shù)y=log5|x|的圖象如圖所示.
題點(diǎn)三:對(duì)數(shù)型函數(shù)圖象的數(shù)據(jù)分析
3.如圖,若C1,C2分別為函數(shù)y=logax和y=logbx的圖象,則( )
A.0<a<b<1 B.0<b<a<1
C.a(chǎn)>b>1 D.b>a>1
解析:選B 作直線y=1,則直線與C1,C2的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為a,b,易知0<b<a<1.
有關(guān)對(duì)數(shù)型函數(shù)圖象問(wèn)題的應(yīng)用技巧
(1)求函數(shù)y=m+logaf(x)(a>0,且a≠1)的圖象過(guò)定點(diǎn)時(shí),只需令f(x)=1求出x,即得定點(diǎn)為(x,m).
(2)給出函數(shù)解析式判斷函數(shù)的圖象,應(yīng)首先考慮函數(shù)對(duì)應(yīng)的基本初等函數(shù)是哪一種;其次找出函數(shù)圖象的特殊點(diǎn),判斷函數(shù)的基本性質(zhì)、定義域、單調(diào)性以及奇偶性等;最后綜合上述幾個(gè)方面將圖象選出,解決此類(lèi)題目常采用排除法.
(3)根據(jù)對(duì)數(shù)函數(shù)圖象判斷底數(shù)大小的方法:作直線y=1與所給圖象相交,交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為各個(gè)底數(shù),根據(jù)在第一象限內(nèi),自左向右,圖象對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)函數(shù)的底數(shù)逐漸變大,可比較底數(shù)的大?。?
層級(jí)一 學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)
1.函數(shù)f(x)=+lg(1+x)的定義域是( )
A.(-∞,-1) B.(1,+∞)
C.(-1,1)∪(1,+∞) D.(-∞,+∞)
解析:選C 由題意知
解得x>-1且x≠1.
2.對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象過(guò)點(diǎn)M(16,4),則此對(duì)數(shù)函數(shù)的解析式為( )
A.y=log4x B.y=logx
C.y=logx D..y=log2x
解析:選D 由于對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象過(guò)點(diǎn)M(16,4),所以4=loga16,得a=2.所以對(duì)數(shù)函數(shù)的解析式為y=log2x,故選D.
3.函數(shù)f(x)=log2(3x+1)的值域?yàn)? )
A.(0,+∞) B.[0,+∞)
C.(1,+∞) D.[1,+∞)
解析:選A ∵3x>0,∴3x+1>1.∴l(xiāng)og2(3x+1)>0.
∴函數(shù)f(x)的值域?yàn)?0,+∞).
4.函數(shù)y=lg(x+1)的圖象大致是( )
解析:選C 由底數(shù)大于1可排除A、B,y=lg(x+1)可看作是y=lg x的圖象向左平移1個(gè)單位.(或令x=0得y=0,而且函數(shù)為增函數(shù))
5.若函數(shù)y=f(x)是函數(shù)y=ax(a>0,且a≠1)的反函數(shù)且f(2)=1,則f(x)=( )
A.log2x B.
C.logx D.2x-2
解析:選A 函數(shù)y=ax(a>0,且a≠1)的反函數(shù)是f(x)=logax,
又f(2)=1,即loga2=1,所以a=2.故f(x)=log2x.
6.若f(x)=logax+(a2-4a-5)是對(duì)數(shù)函數(shù),則a=________.
解析:由對(duì)數(shù)函數(shù)的定義可知,
解得a=5.
答案:5
7.已知函數(shù)y=loga(x-3)-1的圖象恒過(guò)定點(diǎn)P,則點(diǎn)P的坐標(biāo)是________.
解析:y=logax的圖象恒過(guò)點(diǎn)(1,0),令x-3=1,得x=4,則y=-1.
答案:(4,-1)
8.若f(x)是對(duì)數(shù)函數(shù)且f(9)=2,當(dāng)x∈[1,3]時(shí),f(x)的值域是________.
解析:設(shè)f(x)=logax,因?yàn)閘oga9=2,所以a=3,即f(x)=log3x.又因?yàn)閤∈[1,3],所以0≤f(x)≤1.
答案:[0,1]
9.若函數(shù)y=loga(x+a)(a>0且a≠1)的圖象過(guò)點(diǎn)(-1,0).
(1)求a的值;
(2)求函數(shù)的定義域.
解:(1)將(-1,0)代入y=loga(x+a)(a>0,a≠1)中,
有0=loga(-1+a),則-1+a=1,所以a=2.
(2)由(1)知y=log2(x+2),由x+2>0,解得x>-2,
所以函數(shù)的定義域?yàn)閧x|x>-2}.
10.求下列函數(shù)的定義域與值域:
(1)y=log2(x-2);(2)y=log4(x2+8).
解:(1)由x-2>0,得x>2,
所以函數(shù)y=log2(x-2)的定義域是(2,+∞),值域是R.
(2)因?yàn)閷?duì)任意實(shí)數(shù)x,log4(x2+8)都有意義,所以函數(shù)y=log4(x2+8)的定義域是R.
又因?yàn)閤2+8≥8,
所以log4(x2+8)≥log48=,即函數(shù)y=log4(x2+8)的值域是.
層級(jí)二 應(yīng)試能力達(dá)標(biāo)
1.函數(shù)y=2+log2x(x≥1)的值域?yàn)? )
A.(2,+∞) B.(-∞,2)
C.[2,+∞) D.[3,+∞)
解析:選C 當(dāng)x≥1時(shí),log2x≥0,所以y=2+log2x≥2.
2.函數(shù)f(x)=的定義域是( )
A.[4,+∞) B.(10,+∞)
C.(4,10)∪(10,+∞) D.[4,10)∪(10,+∞)
解析:選D 由解得∴x≥4且x≠10,
∴函數(shù)f(x)的定義域?yàn)閇4,10)∪(10,+∞).故選D.
3.函數(shù)f(x)=的定義域?yàn)?0,10],則實(shí)數(shù)a的值為( )
A.0 B.10 C.1 D.
解析:選C 由已知,得a-lg x≥0的解集為(0,10],由a-lg x≥0,得lg x≤a,又當(dāng)0<x≤10時(shí),lg x≤1,所以a=1,故選C.
4.函數(shù)f(x)=loga|x|+1(a>1)的圖象大致為( )
解析:選C 函數(shù)f(x)=loga|x|+1(a>1)是偶函數(shù),
∴f(x)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,當(dāng)x>0時(shí),f(x)=logax+1是增函數(shù);當(dāng)x<0時(shí),f(x)=loga(-x)+1是減函數(shù),又∵圖象過(guò)(1,1),(-1,1)兩點(diǎn),結(jié)合選項(xiàng)可知,選C.
5.如果函數(shù)f(x)=(3-a)x,g(x)=logax的增減性相同,則a的取值范圍是________.
解析:若f(x),g(x)均為增函數(shù),則即1<a<2,
若f(x),g(x)均為減函數(shù),則無(wú)解.
答案:(1,2)
6.已知函數(shù)f(x)=|logx|的定義域?yàn)?,值域?yàn)閇0,1],則m的取值范圍為_(kāi)_______.
解析:作出f(x)=|logx|的圖象(如圖)可知f =f(2)=1,f(1)=0,由題意結(jié)合圖象知:1≤m≤2.
答案:[1,2]
7.已知f(x)=log3x.
(1)作出這個(gè)函數(shù)的圖象;
(2)若f(a)<f(2),利用圖象求a的取值范圍.
解:(1)作出函數(shù)y=log3x的圖象如圖所示.
(2)令f(x)=f(2),
即log3x=log32,解得x=2.
由圖象知:當(dāng)0<a<2時(shí),
恒有f(a)<f(2).
∴所求a的取值范圍為(0,2).
8.求y=(logx)2-logx+5在區(qū)間[2,4]上的最大值和最小值.
解:因?yàn)?≤x≤4,所以log2≥logx≥log4,
即-1≥logx≥-2.
設(shè)t=logx,則-2≤t≤-1,
所以y=t2-t+5,其圖象的對(duì)稱軸為直線t=,
所以當(dāng)t=-2時(shí),ymax=10;當(dāng)t=-1時(shí),ymin=.
第二課時(shí) 對(duì)數(shù)函數(shù)及其性質(zhì)的應(yīng)用(習(xí)題課)
比較對(duì)數(shù)值的大小
[例1] 比較下列各組數(shù)中兩個(gè)值的大?。?
(1)log23.4,log28.5;
(2)log0.31.8,log0.32.7;
(3)loga5.1,loga5.9(a>0,且a≠1).
[解](1)考察對(duì)數(shù)函數(shù)y=log2x,因?yàn)樗牡讛?shù)2>1,所以它在(0,+∞)上是增函數(shù),于是log23.4<log28.5.
(2)考察對(duì)數(shù)函數(shù)y=log0.3x,因?yàn)樗牡讛?shù)0<0.3<1,所以它在(0,+∞)上是減函數(shù),于是log0.31.8>log0.32.7.
(3)當(dāng)a>1時(shí),y=logax在(0,+∞)上是增函數(shù),于是loga5.1<loga5.9;
當(dāng)0<a<1時(shí),y=logax在(0,+∞)上是減函數(shù),于是loga5.1>loga5.9.
比較對(duì)數(shù)值大小時(shí)常用的4種方法
(1)同底的利用對(duì)數(shù)函數(shù)的單調(diào)性.
(2)同真的利用對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象或用換底公式轉(zhuǎn)化.
(3)底數(shù)和真數(shù)都不同,找中間量.
(4)若底數(shù)為同一參數(shù),則根據(jù)底數(shù)對(duì)對(duì)數(shù)函數(shù)單調(diào)性的影響,對(duì)底數(shù)進(jìn)行分類(lèi)討論.
[活學(xué)活用]
1.比較下列各題中兩個(gè)值的大?。?
(1)lg 6,lg 8; (2)log0.56,log0.54;
(3)log2與log2; (4)log23與log54.
解:(1)因?yàn)楹瘮?shù)y=lg x在(0,+∞)上是增函數(shù),且6<8,所以lg 6<lg 8.
(2)因?yàn)楹瘮?shù)y=log0.5x在(0,+∞)上是減函數(shù),且6>4,所以log0.56<log 0.54.
(3)由于log2=,log2=.
又∵對(duì)數(shù)函數(shù)y=log2x在(0,+∞)上是增函數(shù),且>,
∴0>log2 >log2 ,∴<.
∴l(xiāng)og2<log2.
(4)取中間值1,
求解對(duì)數(shù)不等式
∵log23>log22=1=log55>log54,∴l(xiāng)og23>log54.
[例2] (1)已知loga>1,求a的取值范圍;
(2)已知log0.7(2x)<log0.7(x-1),求x的取值范圍.
[解] (1)由loga>1得loga>logaa.
①當(dāng)a>1時(shí),有a<,此時(shí)無(wú)解.
②當(dāng)0<a<1時(shí),有<a,從而<a<1.
∴a的取值范圍是.
(2)∵函數(shù)y=log 0.7x在(0,+∞)上為減函數(shù),
∴由log0.72x<log0.7(x-1)
得解得x>1.
∴x的取值范圍是(1,+∞).
常見(jiàn)對(duì)數(shù)不等式的2種解法
(1)形如logax>logab的不等式,借助y=logax的單調(diào)性求解,如果a的取值不確定,需分a>1與0<a<1兩種情況討論.
(2)形如logax>b的不等式,應(yīng)將b化為以a為底數(shù)的對(duì)數(shù)式的形式,再借助y=logax的單調(diào)性求解.
[活學(xué)活用]
2.已知loga(3a-1)恒為正,求a的取值范圍.
解:由題意知loga(3a-1)>0=loga1.
當(dāng)a>1時(shí),y=logax是增函數(shù),
∴解得a>,
∴a>1;
當(dāng)0<a<1時(shí),y=logax是減函數(shù),
∴解得<a<.
∴<a<.
有關(guān)對(duì)數(shù)型函數(shù)的值域與最值問(wèn)題
綜上所述,a的取值范圍是∪(1,+∞).
[例3] 求下列函數(shù)的值域.
(1)y=log2(x2+4);(2)y=log (3+2x-x2).
[解] (1)y=log2(x2+4)的定義域是R.
因?yàn)閤2+4≥4,所以log2(x2+4)≥log24=2,
所以y=log2(x2+4)的值域?yàn)閇2,+∞).
(2)設(shè)u=3+2x-x2=-(x-1)2+4≤4.
因?yàn)閡>0,所以0<u≤4.
又y=logu在(0,+∞)上為減函數(shù),
所以logu≥log4=-2,
所以y=log (3+2x-x2)的值域?yàn)閇-2,+∞).
(1)求對(duì)數(shù)型函數(shù)的值域,一般需根據(jù)對(duì)數(shù)函數(shù)的單調(diào)性及真數(shù)的取值范圍求解.
(2)求函數(shù)的值域時(shí),一定要注意定義域?qū)λ挠绊?,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性求解,當(dāng)函數(shù)中含有參數(shù)時(shí),有時(shí)需討論參數(shù)的取值.
[活學(xué)活用]
3.已知f(x)=2+log3x,x∈[1,9],求函數(shù)y=[f(x)]2+f(x2)的最大值及此時(shí)x的值.
解:y=[f(x)]2+f(x2)=(2+log3x)2+log3x2+2=(log3x)2+6log3x+6=(log3x+3)2-3.
∵f(x)的定義域?yàn)閇1,9],
∴y=[f(x)]2+f(x2)中,x必須滿足
∴1≤x≤3,∴0≤log3x≤1,∴6≤y≤13.
∴當(dāng)x=3時(shí),y取得最大值,為13.
對(duì)數(shù)函數(shù)性質(zhì)的綜合應(yīng)用
[例4] 已知函數(shù)f(x)=loga(1+x),g(x)=loga(1-x),其中(a>0且a≠1),設(shè)h(x)=f(x)-g(x).
求函數(shù)h(x)的定義域,判斷h(x)的奇偶性,并說(shuō)明理由.
[解] ∵f(x)=loga(1+x)的定義域?yàn)閧x|x>-1},
g(x)=loga(1-x)的定義域?yàn)閧x|x<1},
∴h(x)=f(x)-g(x)的定義域?yàn)閧x|x>-1}∩{x|x<1}={x|-1<x<1}.
∵h(yuǎn)(x)=f(x)-g(x)=loga(1+x)-loga(1-x),
∴h(-x)=loga(1-x)-loga(1+x)=-[loga(1+x)-loga(1-x)]=-h(huán)(x),
∴h(x)為奇函數(shù).
[一題多變]
1.[變條件]若f(x)變?yōu)閘oga(a>1):求f(x)的定義域.
解:因?yàn)閒(x)=loga,
需有>0,即或所以-1<x<1.
所以函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-1,1).
2.[變?cè)O(shè)問(wèn)]在本例條件下,若f(3)=2,求使h(x)<0成立的x的集合.
解:∵f(3)=loga(1+3)=loga4=2,∴a=2.
∴h(x)=log2(1+x)-log2(1-x),
∴h(x)<0等價(jià)于log2(1+x)<log2(1-x),
∴
解得-1<x<0.
故使h(x)<0成立的x的集合為{x|-1<x<0}.
層級(jí)一 學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)
1.若lg(2x-4)≤1,則x的取值范圍是( )
A.(-∞,7] B.(2,7]
C.[7,+∞) D.(2,+∞)
解析:選B ∵lg(2x-4)≤1,∴0<2x-4≤10,解得2<x≤7,∴x的取值范圍是(2,7],故選B.
2.已知logm<logn<0,則( )
A.n<m<1 B.m<n<1
C.1<m<n D.1<n<m
解析:選D 因?yàn)?<<1,logm<logn<0,
所以m>n>1,故選D.
3.函數(shù)f(x)=|logx|的單調(diào)遞增區(qū)間是( )
A. B.(0,1]
C.(0,+∞) D.[1,+∞)
解析:選D f(x)的圖象如圖所示,由圖象可知單調(diào)遞增區(qū)間為[1,+∞).
4.已知實(shí)數(shù)a=log45,b=0,c=log30.4,則a,b,c的大小關(guān)系為( )
A.b<c<a B.b<a<c
C.c<a<b D.c<b<a
解析:選D 由題知,a=log45>1,b=0=1,c=log30.4<0,故c<b<a.
5.函數(shù)f(x)=lg是( )
A.奇函數(shù) B.偶函數(shù)
C.既奇又偶函數(shù) D.非奇非偶函數(shù)
解析:選A f(x)定義域?yàn)镽,f(-x)+f(x)=lg+lg=lg=lg 1=0,
∴f(x)為奇函數(shù),故選A.
6.比較大小:
(1)log22______log2;
(2)log3π______logπ3.
解析:(1)因?yàn)楹瘮?shù)y=log2x在(0,+∞)上是增函數(shù),且2>,所以log22>log2.
(2)因?yàn)楹瘮?shù)y=log3x增函數(shù),且π>3,所以log3π>log33=1.
同理1=logππ>logπ3,所以log3π>logπ3.
答案:(