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教考衔接1 比较大小有方法
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教考衔接1 比较大小有方法
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一、真题展示
1.(2023·天津卷)若a=1.010.5,b=1.010.6,c=0.60.5,则a,b,c的大小关系为( )
A.c>a>b
B.c>b>a
C.a>b>c
D.b>a>c
2.(2020·全国卷Ⅲ)已知55<84,134<85.设a=log53,b=log85,c=log138,则( )
A.a<b<c
B.b<a<c
C.b<c<a
D.c<a<b
二、真题溯源与解法探究
1.真题溯源
(教科书原题)比较下列三个值的大小:log23,log34,log45.
教科书原题与真题虽然题目不同,但实质均为对数比较大小类问题.该类问题的设置主要考查数学运算,逻辑推理核心素养及必备的理性思维及数学探究能力.求解此类问题的一般思路为:(1)同底但不同真数,可通过构造函数,利用单调性比较;(2)同真数但不同底,可通过作函数图象或换
底公式转化解决;(3)真数不同底数也不同的,可将其转化为(1)(2)两种情况或借助中间量(如“1”“0”等)比较.
此类试题简捷朴实,但蕴含着丰富的数学思想方法,对学生的理性思维素养要求较高,有很高的拓广探究价值.
2.解法探究
法一(比较法)
(1)比差法:log23-log34= eq \f((ln 3)2-ln 2·ln 4,ln 2·ln 3) ,
∵ln 2·ln 4< eq \f((ln 2+ln 4)2,4) =(ln eq \r(8) )2<(ln 3)2,
∴log23-log34>0.log34-log45= eq \f((ln 4)2-ln 3·ln 5,ln 3·ln 4) ,
∵ln 3·ln 5< eq \f((ln 3+ln 5)2,4) =(ln eq \r(15) )2<(ln 4)2,∴log34-log45>0.
综上有log23>log34>log45.
(2)比商法: eq \f(log23,log34) = eq \f(lg 3·lg 3,lg 2·lg 4) = eq \f(6lg 3·lg 3,6lg 2·lg 4) = eq \f(lg 9·lg 27,lg 8·lg 16) >1, eq \f(log34,log45) = eq \f(lg 4·lg 4,lg 3·lg 5) = eq \f(20lg 4·lg 4,20lg 3·lg 5) = eq \f(lg 256·lg 1 024,lg 243·lg 625) >1,
综上有log23>log34>log45.
比较法是我们比较大小最常用的方法,换底通分后可以使用对数的运算法则,其中比差法的难点是利用基本不等式对式子进行放缩重构,从而使两项合为一项,达到比较大小的目的.
法二(综合法) ∵当n>1时,lg n·lg (n+2)< eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg n+lg (n+2),2)))
eq \s\up20(2) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg (n2+2n),2)))
eq \s\up20(2) < eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg (n2+2n+1),2)))
eq \s\up20(2) =lg2(n+1),即lg n·lg (n+2)<lg2(n+1),∴ eq \f(lg (n+1),lg n) > eq \f(lg (n+2),lg (n+1)) ,即logn(n+1)>log(n+1)(n+2),∴取n=2和3可得log23>log34>log45.
通过把比较三个对数值的大小上升为比较logn(n+1)和log(n+1)(n+2)的大小,再利用基本不等式和放缩法确定大小关系.
法三(等价转化法) 不妨先证:log23>log34⇔证log827>log916,∵log827>log927>log916,∴log23>log34,再证log34>log45⇔证log2431 024>log256625,∵log2431 024>log2561 024>log256625,∴log34>log45.综上有log23>log34>log45.
通过对数运算性质等价变换提升数据的策略,使两个数据变为接近而又立见分晓的数值,其难度是如何提升数据,即将底数、真数同乘以某个数(扩大相同的倍数),如log23→log827,log34→log916,这些数据提升的“度”都需要良好的数感、目标意识以及大胆的探索精神.
法四(中间值法) ∵log23>log22 eq \r(2) = eq \f(3,2) ,log34<log33 eq \s\up16(\f(3,2)) ⇔42<33,
∴log34< eq \f(3,2) ,∵log34>log33 eq \s\up16(\f(6,5)) ⇔36<45,∴log34> eq \f(6,5) ,∴ eq \f(6,5) <log34< eq \f(3,2) ,
∵log45=log2 eq \r(5) <log22 eq \s\up16(\f(6,5)) ⇔25 eq \r(5) <26,∴log45< eq \f(6,5) .
综上有log23>log34>log45.
中间值法是我们常见的求解对数大小比较的方法,对于既不同底也不同真数的对数,其中间值的寻找不仅依靠数感、经验、估算以及逻辑推理,还需要不断的尝试,可能比较难以发现.
三、高考还可这样考
1.已知 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(a) =log3a,3b=log eq \s\do9(\f(1,3)) b, eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(c) =log eq \s\do9(\f(1,3)) c,则a,b,c的大小关系是( )
A.c<b<a
B.a<b<c
C.b<c<a
D.b<a<c
解析 在同一平面直角坐标系内,作出函数y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(x) ,y=log3x,y=3x,y=log eq \s\do9(\f(1,3)) x的大致图象,如图所示.
因为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(a) =log3a,3b=log eq \s\do9(\f(1,3)) b, eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(c) =log eq \s\do9(\f(1,3)) c,所以a是y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(x) 与y=log3x图象交点的横坐标;b是y=3x与y=log eq \s\do9(\f(1,3)) x图象交点的横坐标;c是y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) eq \s\up20(x) 与y=log eq \s\do9(\f(1,3)) x图象交点的横坐标.由图象可得b<c<a.故选C.
答案 C
2.(多选)已知正数x,y,z满足3x=4y=12z,则( )
A.6z<3x<4y
B. eq \f(1,x) + eq \f(2,y) = eq \f(1,z)
C.x+y>4z
D.xy<4z2
解析 由题意,可令3x=4y=12z=m(m>1),由指数对数互化得log3m=x,log4m=y,log12m=z,由换底公式得: eq \f(1,x) =logm3, eq \f(1,y) =logm4, eq \f(1,z) =logm12,则有 eq \f(1,x) + eq \f(1,y) = eq \f(1,z) ,故选项B错误;因为 eq \f(1,z) - eq \f(2,x) =logm12-logm9=logm eq \f(4,3) >0,所以x>2z,又 eq \f(4,x) - eq \f(3,y) =logm81-logm64=logm eq \f(81,64) >0,所以4y>3x,所以4y>3x>6z,故选项A正确;
因为 eq \f(1,x) + eq \f(1,y) = eq \f(1,z) ,所以z= eq \f(xy,x+y) ,xy=z(x+y),所以4z2-xy= eq \f(4x2y2-xy(x+y)2,(x+y)2) =- eq \f(xy(x-y)2,(x+y)2) <0,所以xy>4z2,则z(x+y)>4z2,即x+y>4z,故选项C正确,选项D错误.故选AC.
答案 AC
$$