内容正文:
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
第四章 指数函数与对数函数
4.4 对数函数
整体感知
[学习目标] 1.初步掌握对数函数的图象和性质.(直观想象、数学抽象)
2.会利用对数函数的单调性比较大小.(逻辑推理、数学运算)
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
[讨论交流] 预习教材P132-P133,并思考以下问题:
问题1.对数函数的图象是什么形状?你能画出y=log2x与y=x的图象吗?
问题2.通过对数函数的图象,你能观察到函数的哪些性质?
[自我感知] 经过认真预习,结合你对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
整体感知
探究建构
应用迁移
课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
整体感知
探究建构
应用迁移
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
探究1 对数函数的图象和性质
探究问题1 请同学们先完成下列表格,再利用描点法在同一坐标系下画出对数函数y=log2x和y=x的图象.
探究建构
x … 0.25 0.5 1 2 4 8 16 32 …
y=x … …
y=x … …
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
提示:
x … 0.25 0.5 1 2 4 8 16 32 …
y=x … -2 -1 0 1 2 3 4 5 …
y=x … 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 …
对数函数y=log2x和y=x的图象如图.
整体感知
探究建构
应用迁移
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
探究问题2 在探究问题1所画图象的基础上,再画出函数y=log3x和y= x的图象,并说出这四个函数图象的特征.
提示:同一坐标系中函数的图象如图.
(1)函数y=log2x和y=log3x的图象从左到
右是上升的.
(2)函数y= x和y=x的图象从左到右是下降的.
整体感知
探究建构
应用迁移
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
(3)函数y=log2x和y=x的图象关于x轴对称,同样,函数y=log3x和y=x的图象也关于x轴对称.
(4)这四个函数的定义域均为(0,+∞),值域为R,都过定点(1,0).
整体感知
探究建构
应用迁移
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
项目 a>1 0<a<1
图象
定义域 __________
[新知生成]
对数函数的图象和性质
(0,+∞)
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
值域 R
单调性 在(0,+∞)
上单调递增 在(0,+∞)
上单调递减
最值 无最大、最小值
奇偶性 非奇非偶函数
整体感知
探究建构
应用迁移
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
共点性 图象过定点________,即x=1时,y=0
函数值特点 当x∈(0,1)时,
y∈__________;
当x∈[1,+∞)时,
y∈__________ 当x∈(0,1)时,
y∈__________;
当x∈[1,+∞)时,
y∈__________
对称性 函数y=loga x与y=x的图象关于____对称
(1,0)
(-∞,0)
[0,+∞)
(0,+∞)
(-∞,0]
x轴
整体感知
探究建构
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
【教用·微提醒】 (1)当0<a<1时,底数越小,图象越靠近x轴.
(2)当a>1时,底数越大,图象越靠近x轴.
(3)任意底数互为倒数的两个对数函数的图象关于x轴对称.
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探究建构
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
[典例讲评] 1.(1)如图,若C1,C2分别为函数y=logax和y=logbx的图象,则( )
A.0<a<b<1 B.0<b<a<1
C.a>b>1 D.b>a>1
(2)已知f (x)=loga|x|(a>0,且a≠1)满足f (-5)=1,
试画出函数f (x)的图象.
√
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
(1)B [结合图象可知0<a<1,0<b<1,又当logax1=logbx2=1时,
x1=a,x2=b,结合题图知b<a,∴0<b<a<1.
故选B.]
(2)[解] 因为f (-5)=1,所以loga5=1,即a=5,
故f (x)=log5|x|=
所以函数y=log5|x|的图象如图所示.
[母题探究] 把本例(2)改为f (x)=|log2(x+1)|+2,试作出其图象.
①
[解] 第一步:作y=log2x的图象,如图①所示.
第二步:将y=log2x的图象沿x轴向左平移1个单位长度,得y=log2(x+1)的图象,如图②所示.
②
整体感知
探究建构
应用迁移
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
第三步:将y=log2(x+1)的图象在x轴下方的部分作关于x轴的对称变换,得y=|log2(x+1)|的图象,如图③所示.
第四步:将y=|log2(x+1)|的图象沿y轴向上平移2个单位长度,即得到所求的函数图象,如图④所示.
③ ④
发现规律 函数图象的变换规律
(1)作y=f (|x|)的图象时,保留y=f (x)(x>0)的图象不变,x<0时y=f (|x|)的图象与y=f (x)(x>0)的图象关于____对称.
(2)作y=|f (x)|的图象时,保留y=f (x)的__________图象不变,把____________以x轴为对称轴翻折上去即可.
(3)有关对数函数图象的平移也符合“左加右减,上加下减”的规律.
(4)y=f (-x)与y=f (x)的图象关于____对称,y=-f (x)与y=f (x)的图象关于____对称,y=-f (-x)与y=f (x)的图象关于____对称.
y轴
x轴及上方
x轴下方图象
y轴
x轴
原点
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[学以致用] 1.(1)函数f (x)=loga(2x+1)(a>0,且a≠1)的图象一定过点( )
A. B.(1,0)
C.(0,0) D.(0,1)
√
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(2)已知函数f (x)=loga(x-b)(a>0且a≠1,a,b为常数)的图象如图,则下列结论正确的是( )
A.a>0,b<-1
B.a>0,-1<b<0
C.0<a<1,b<-1
D.0<a<1,-1<b<0
√
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(1)C (2)D [(1)因为对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象过定点(1,0),
所以令2x+1=1,解得x=0,
此时f (0)=loga1=0,
即f (x)的图象过定点(0,0).
故选C.
(2)因为函数f (x)=loga(x-b)为减函数,所以0<a<1,又因为函数图象与x轴的交点在正半轴上,所以x=1+b>0,即b>-1,又因为函数图象与y轴有交点,所以b<0,所以-1<b<0.]
探究2 比较对数值的大小
【链接·教材例题】
例3 比较下列各题中两个值的大小:
(1)log23.4,log28.5;
(2)log0.31.8,log0.32.7;
(3)loga5.1,loga5.9(a>0,且a≠1).
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探究建构
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解:(1)log23.4和log28.5可看作函数y=log2x的两个函数值.因为底数2>1,对数函数y=log2x是增函数,且3.4<8.5,所以log23.4<log28.5.
(2)log0.31.8和log0.32.7可看作函数y=log0.3x的两个函数值.因为底数0.3<1,对数函数y=log0.3x是减函数,且1.8<2.7,
所以log0.31.8>log0.32.7.
(3)loga5.1和loga5.9可看作函数y=logax的两个函数值.对数函数的单调性取决于底数a是大于1还是小于1,因此需要对底数a进行讨论.
当a>1时,因为函数y=logax是增函数,且5.1<5.9,
所以loga5.1<loga5.9;
当0<a<1时,因为函数y=logax是减函数,且5.1<5.9,
所以loga5.1>loga5.9.
[典例讲评] 2.(源自北师大版教材)比较下列各题中两个数的大小:
(1)log25.3,log24.7;(2)log0.27,log0.29;(3)log3π,logπ3;
(4)loga3.1,loga5.2(a>0,且a≠1).
[解] (1)因为2>1,所以函数y=log2x在定义域(0,+∞)上是增函数.由5.3>4.7,得log25.3>log24.7.
(2)因为0<0.2<1,所以函数y=log0.2x在定义域(0,+∞)上是减函数.
由7<9,得log0.27>log0.29.
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(3)因为3>1,所以函数y=log3x在定义域(0,+∞)上是增函数.
由π>3,得log3π>log33=1.
同理可得1=logππ>logπ3.
因此log3π>logπ3.
(4)当a>1时,函数y=logax在定义域(0,+∞)上是增函数,
此时由3.1<5.2,得loga3.1<loga5.2;
当0<a<1时,函数y=logax在定义域(0,+∞)上是减函数,
此时由3.1<5.2,得loga3.1>loga5.2.
发现规律 比较对数值大小的常用方法
(1)同底数的利用对数函数的单调性.
(2)同真数的利用对数函数的____或用________转化.
(3)底数和真数都不同,找______.
图象
换底公式
中间量
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[学以致用] 2.比较下列各组值的大小:
(1)log5与log5; (2)2与2;(3)log23与log54.
[解] (1)法一(单调性法):对数函数y=log5x在(0,+∞)上是增函数,而<,所以log5<log5.
法二(中间值法):因为log5<0,log5>0,
所以log5<log5.
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(2)法一(单调性法):由于2=,2=,
对数函数y=log2x在(0,+∞)上是增函数,
且>,所以0>log2>log2,
所以<,
所以2<2.
法二(图象法):如图,在同一坐标系中分别画出y=x及y=x的图象,由图易知:2<2.
(3)取中间值1,
因为log23>log22=1=log55>log54,
所以log23>log54.
探究3 解对数不等式
[典例讲评] 3.解不等式:
(1)log2(2x+3)≥log2(5x-6);
(2)loga(x-4)-loga(2x-1)>0(a>0,且a≠1).
[解] (1)原不等式等价于
解得<x≤3.
所以不等式的解集为.
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
(2)原不等式化为loga(x-4)>loga(2x-1).
当a>1时,
不等式等价于无解.
当0<a<1时,
不等式等价于解得x>4.
综上可知,当a>1时,解集为∅;
当0<a<1时,解集为{x|x>4}.
反思领悟 常见的对数不等式的3种类型
(1)形如logax>logab的不等式,借助y=logax的单调性求解,如果a的取值不确定,需分a>1与0<a<1两种情况讨论.
(2)形如logax>b的不等式,应将b化为以a为底数的对数式的形式,再借助y=logax的单调性求解.
(3)形如logax>logbx的不等式,可利用图象求解.
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[学以致用] 3.已知loga<1,其中a>0且a≠1,求a的取值范围.
[解] 由loga<1,得loga<logaa.
(1)当a>1时,有a>,此时a>1.
(2)当0<a<1时,有a<,从而0<a<.
所以a的取值范围是∪(1,+∞).
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
【教用·备选题】 解下列关于x的不等式:
(1)x>(4-x);
(2)loga(2x-5)>loga(x-1).
[解] (1)由题意可得解得0<x<2.
所以原不等式的解集为{x|0<x<2}.
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
(2)当a>1时,原不等式等价于
解得x>4.
当0<a<1时,原不等式等价于
解得<x<4.
综上所述,当a>1时,原不等式的解集为{x|x>4};
当0<a<1时,原不等式的解集为.
1.下列图象对应的函数可能是对数函数的是( )
应用迁移
2
3
题号
4
1
A B
C D
√
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
A [对数函数的定义域为(0,+∞),四个选项中最有可能是对数函数的是A选项.
故选A.]
2
3
题号
4
1
2.已知a=log23.6,b=log43.2,c=log43.6,则( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.b>a>c D.c>a>b
2
3
题号
4
1
B [a=log23.6>1,1>c=log43.6>b=log43.2,故选B.]
√
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
3.若a>0,且a≠1,则函数y=loga(x-1)+1的图象恒过定点________.
2
3
题号
4
1
(2,1) [令loga(x-1)=0,得x=2,此时y=1.
∴y=loga(x-1)+1的图象过定点(2,1).]
(2,1)
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
4.若lg (2x-4)≤1,则x的取值范围是________.
2
3
题号
4
1
(2,7] [由题意可得lg (2x-4)≤lg 10,
∴0<2x-4≤10,
即2<x≤7.]
(2,7]
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
1.知识链:(1)对数函数的图象及性质;
(2)利用对数函数的图象及性质比较大小;
(3)利用单调性解对数不等式.
2.方法链:分类讨论法、数形结合法.
3.警示牌:作对数函数图象时注意不要忽视底数a>1与0<a<1两种情况.
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.如图,曲线C1,C2,C3,C4分别对应y=x,y=x,y=x,y=x的图象,你能指出a1,a2,a3,a4以及1的大小关系吗?
[提示] 作直线y=1,它与各曲线C1,C2,C3,C4的交点的横坐标就是各对数的底数,由此可判断出各底数的大小必有a4>a3>1>a2>a1>0.
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
2.如何解对数不等式loga f (x)>logag(x)(a>0,且a≠1)?
[提示] 分0<a<1和a>1两类分别求解.
当0<a<1时,loga f (x)>logag(x)⇔0<f (x)<g(x).
当a>1时,loga f (x)>logag(x)⇔f (x)>g(x)>0.
3.比较对数值大小的常用方法有哪些?
[提示] (1)单调性法;(2)图象法;(3)中间量法.
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课时分层作业(三十五) 对数函数的图象和性质(一)
一、选择题
1.函数y=log0.25x与y=log4x的图象( )
A.关于x轴对称
B.关于y轴对称
C.关于原点对称
D.关于直线y=x对称
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
√
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
A [由y=log0.25x得y==-log4x,
所以函数y=log0.25x与y=log4x的图象关于x轴对称.故选A.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
2.若对数函数y=log(a+1)x(x>0)是增函数,则实数a的取值范围是( )
A.(-1,0) B.(0,+∞)
C.(-∞,-1) D.(0,1)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
√
B [由对数函数的单调性知,a+1>1,则a>0.故选B.]
整体感知
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
3.若函数f (x)=loga x+1(a>0,且a≠1)的图象过定点A(m,n),则m+n=( )
A.-1 B.1
C.2 D.3
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
C [由对数函数的性质可知,f (x)=loga x+1(a>0,且a≠1)过定点A(1,1),则m+n=2.故选C.]
√
整体感知
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
4.已知f (x)=log3x,则f ,f ,f (2)的大小关系是( )
A.f >f >f (2) B.f <f <f (2)
C.f >f (2)>f D.f (2)>f >f
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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13
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15
√
B [因为f (x)=log3x是增函数,且<<2,故f <f <f (2).故选B.]
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5.(多选)若0<a<1,则函数y=loga(x+5)的图象经过( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
√
BCD [∵y=loga(x+5)的图象过定点(-4,0)且单调递减,∴此函数图象不过第一象限.故选BCD.]
√
√
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二、填空题
6.比较大小:
(1)log22________log2;
(2)log8π________logπ8.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
>
<
整体感知
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
(1)> (2)< [(1)因为函数y=log2x在(0,+∞)上是增函数,且2>,所以log22>log2.
(2)因为函数y=log8x为增函数,且π<8,
所以log8π<log88=1.
同理1=logππ<logπ8,所以log8π<logπ8.]
题号
1
3
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2
4
6
8
7
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10
11
12
13
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15
7.已知log0.3(3x)<log0.3(x+1),则x的取值范围为______________.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
[因为函数y=log0.3x是(0,+∞)上的减函数,所以原不等式等价于
解得x>.]
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
8.如果函数f (x)=(3-a)x与g(x)=logax(a>0,且a≠1)的单调性相同,则实数a的取值范围是________.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
(1,2) [由题意可知或
解得1<a<2.
∴实数a的取值范围是(1,2).]
(1,2)
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
三、解答题
9.已知函数f (x)=log3x.
(1)作出这个函数的图象;
(2)若f (a)<f (2),利用图象求a的取值范围.
题号
1
3
5
2
4
6
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9
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15
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4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
[解] (1)作出函数f (x)=log3x的图象如图所示.
(2)由图象知:
当0<a<2时,恒有f (a)<f (2).
所以所求a的取值范围为0<a<2.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
10.已知log2a+log2b=0(a>0且a≠1,b>0且b≠1),则函数f (x)=与g(x)=logbx的图象可能是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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12
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14
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C D
A B
√
整体感知
探究建构
应用迁移
课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
B [log2a+log2b=0,
即为log2(ab)=0,即有ab=1.
当a>1时,0<b<1,
函数f (x)=与g(x)=logbx均为减函数,四个图象均不满足;当0<a<1时,b>1,
函数f (x)=与g(x)=logbx均为增函数,排除ACD.故在同一坐标系中的图象可能是B.]
题号
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11.若log3a<log3b<0,则( )
A.0<b<a<1 B.0<a<b<1
C.b>a>1 D.a>b>1
题号
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√
B [∵y=log3x在(0,+∞)上单调递增,且log31=0,
∴由log3a<log3b<0,得0<a<b<1.故选B.]
整体感知
探究建构
应用迁移
课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
12.(2024·天津高考)若a=4.2-0.3,b=4.20.3,c=log4.20.2,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>a>b D.b>c>a
题号
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√
整体感知
探究建构
应用迁移
课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
B [因为y=4.2x在R上单调递增,且-0.3<0<0.3,
所以0<4.2-0.3<4.20<4.20.3,
所以0<4.2-0.3<1<4.20.3,即0<a<1<b.
因为y=log4.2x在(0,+∞)上单调递增,且0<0.2<1,
所以log4.20.2<log4.21=0,即c<0,
所以b>a>c.故选B.]
题号
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13.已知函数f (x)=|lg x|,若f (m)=f (n)(n<m),则2m+3n的取值范围为______________.
题号
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[2,+∞) [因为函数f (x)=|lg x|,
若f (m)=f (n),则|lg m|=|lg n|,
因为n<m,所以n<1<m,lg m=-lg n,
所以lg m+lg n=lg (mn)=0,所以mn=1,
则2m+3n≥2=2,当且仅当2m=3n且mn=1,即m=,n=时取等号.]
[2,+∞)
整体感知
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应用迁移
课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
14.已知函数f (x)=loga(x-1),g(x)=loga(6-2x)(a>0,且a≠1).
(1)求函数φ(x)=f (x)+g(x)的定义域;
(2)试确定不等式f (x)≤g(x)中x的取值范围.
题号
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[解] (1)由解得1<x<3,
∴函数φ(x)的定义域为{x|1<x<3}.
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课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
(2)不等式f (x)≤g(x),即为loga(x-1)≤loga(6-2x),
①当a>1时,不等式等价于
解得1<x≤;
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②当0<a<1时,不等式等价于
解得≤x<3.
综上可得,当a>1时,不等式的解集为;
当0<a<1时,不等式的解集为.
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15.若不等式x2-logmx<0在内恒成立,求实数m的取值范围.
题号
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[解] 由x2-logmx<0,得x2<logmx,在同一坐标
系中作y=x2和y=logmx的草图,如图所示.
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课时分层作业
4.4.2 对数函数的图象和性质(一)
要使x2<logmx在内恒成立,只要y=logmx在内的图象在y=x2图象的上方,于是0<m<1.
∵x=时,y=x2=,
∴只要x=时,y=logm≥=logm,
∴≤,即≤m.
又0<m<1,∴≤m<1.
即实数m的取值范围是.
题号
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