内容正文:
清单06 对数函数
【清单01】对数函数的定义
1.对数函数的概念
函数y=logax(a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞).
2.两种特殊的对数函数
(1)常用对数函数:以10为底的对数函数.
(2)自然对数函数:以无理数e为底的对数函数.
【清单02】对数函数的图像与性质
对数函数的图象与性质列表如下:
y=logax (a>0,且a≠1)
底数
a>1
0<a<1
图象
定义域
(0,+∞)
值域
R
单调性
在(0,+∞)上是增函数
在(0,+∞)上是减函数
共点性
图象过定点(1,0),即x=1时,y=0
函数值特点
x∈(0,1)时,y∈(-∞,0);
x∈[1,+∞)时,y∈[0,+∞)
x∈(0,1)时,y∈(0,+∞);
x∈[1,+∞)时,y∈(-∞,0]
对称性
函数y=logax与y=的图象关于x轴对称
注意:掌握对数函数的图象和性质,其关键是理解图象的特征,利用几何直观掌握函数的性质.
【考点题型一】对数函数求值
【例1】(23-24高一上·江苏盐城·期末)已知函数,则的值为( )
A. B.2 C. D.
【答案】A
【分析】分段函数求值根据自变量所属范围代入相应部分的解析式求值.
【详解】因为,
所以.
故选:.
【变式1-1】(23-24高一上·江苏镇江·期末)已知,则 .
【答案】6
【分析】根据分段函数解析式结合对数的性质分析求解.
【详解】因为,
所以.
故答案为:6.
【变式1-2】(22-23高一上·江苏淮安·期末)函数,则 .
【答案】9
【分析】根据函数解析式代值计算即可.
【详解】因为,
所以,
所以.
故答案为:9.
【变式1-3】(23-24高一上·江苏常州·期末)已知函数,则 .
【答案】
【分析】根据给定的分段函数,依次代入计算即得.
【详解】函数,则,
所以.
故答案为:
【变式1-4】(21-22高一上·江苏常州·期末)已知函数,且,.
(1)求函数的解析式;
(2)设,判断函数g(x)的单调性并用定义证明.
【答案】(1)
(2)函数在定义域上是增函数;证明见解析
【分析】(1)利用待定系数法,即可求出函数的解析式;
(2)先求出函数在定义域,再根据定义法证明函数单调递增即可.
【详解】(1)解:由得,,解得,
所以
(2)解:,
在定义域上为增函数,证明如下:
设任意,且,
,
因为,且,
所以由知,即,
所以,因此,
所以函数在定义域上是增函数.
【考点题型二】对数函数比较大小
方法总结:
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图象或用换底公式转化.
3底数和真数都不同,找中间量.
注意:比较数的大小时先利用性质比较出与零或1的大小.
【例2】(23-24高一上·江苏盐城·期末)已知 ,则的大小关系为( ).
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】根据指数函数以及对数函数的单调性,即可与之间值0,1比较求解.
【详解】由于,故.
故选:C
【变式2-1】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知点在幂函数的图象上,设,,,则,,的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】把点代入幂函数的解析式求出的值,进而可得在上单调递减,再结合对数函数的性质可知,从而比较出,,的大小.
【详解】点在幂函数的图象上,
,,
,在上单调递减,
,,,
,
,即
故选:D.
【变式2-2】(23-24高一上·江苏南京·期末)已知,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据对数函数的单调性比较大小可得答案.
【详解】因为,
,
所以.
故选:D.
【变式2-3】(多选)(23-24高一上·江苏苏州·期末)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【分析】根据换底公式即可求解A,根据对数的运算性质即可求解BCD.
【详解】对于A,,故A正确,
,,
由于,,故,
,所以,
故,故BC错误,D正确,
故选:AD
【点睛】关键点睛:本题解决的关键是利用换底公式转化对数式,结合临界值得解.
【考点题型三】对数函数的定义域与不等式
方法总结:解对数不等式,
可以采用“同底法”,利用对数的单调性求解.要注意以下两点:
1.对数的真数大于0,底数大于0且不等于1.
2.
指对互化:
【例3】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知函数,则的定义域为 .
【答案】
【分析】先求出函数的定义域,进而根据复合函数的定义域,即可求解.
【详解】由题意得,,解得,
令,则,
故的定义域为.
故答案为:
【变式3-1】(23-24高一上·江苏连云港·期末)函数是定义在上的单调递减函数,则不等式的解集为 .
【答案】
【分析】
根据函数单调性直接求解即可.
【详解】为定义在的减函数,由得:,,
即不等式的解集为.
故答案为:.
【变式3-2】(多选)(23-24高一上·江苏苏州·期末)已知,,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】利用基本不等式可得,结合对数函数的性质可判断A;取可判断B;利用1的妙用和基本不等式可判断C;结合可得,从而,即可判断D.
【详解】对于A,因为当且仅当时取等号,
所以,A正确;
对于B,取 则,B错误;
对于C,
当且仅当,即时取等号,C正确;
对于D,因为
所以,D正确.
故选:ACD.
【变式3-3】(22-23高一上·江苏南京·期末)解下列不等式:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据对数函数单调性解不等式,求出解集;
(2)先换元得到,求出,从而得到,求出解集.
【详解】(1)因为,所以,
解得,
所以原不等式的解集为.
(2)变形为,
令,则,解得或(舍去),
即,解得,
所以原不等式的解集为 .
【变式3-4】(23-24高一上·江苏徐州·期末)已知函数.
(1)证明:是奇函数;
(2)判断的单调性,并用定义证明;
(3)若对任意的,都有,求实数的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)增函数,理由见解析
(3)
【分析】(1)根据奇函数的定义,结合对数型函数的定义域进行求解即可;
(2)根据对数运算性质,结合单调性的定义、对数函数的单调性进行运算证明即可;
(3)根据函数的单调性,给合指数函数的性质进行求解即可.
【详解】(1)函数,
由,所以的定义域为,显然关于原点对称,
因为,
所以是奇函数;
(2)由,因此函数的定义域为,
,
设,
于是有,
因此有,
所以是上的增函数;
(3),
所以由,
因为函数是奇函数,
所以由,
因为函数的图象是由函数的图象向右平移2个单位得到,而是上的增函数,
所以函数是上的增函数,
于是由,
因为,所以,设,
,
显然,
由,
因为,所以,
因此要想恒成立,只需,
由,
因为,所以,当且仅当时取等号,
于是有,
综上所述:
因此实数的取值范围.
【点睛】关键点睛:根据函数的平移性质确定函数的单调性是解题的关键.
【考点题型四】对数函数的图像与性质
方法总结:
y=logax (a>0,且a≠1)图象过定点(1,0),即x=1时,y=0
【例4】(22-23高一上·江苏泰州·期末)函数且的图象恒过定点,且点在直线上,,则的最小值为( )
A. B.10 C. D.8
【答案】B
【分析】先得出,再由基本不等式得出答案.
【详解】当时,,即函数的图象恒过定点,
因为在直线上,所以,
当且仅当时,取等号,即的最小值为10.
故选:B
【变式4-1】(21-22高一上·江苏淮安·期末)已知函数f(x)=(3m-2)xm+2(m∈R)是幂函数,则函数g(x)=loga(x-m)+1(a>0,且a≠1)的图象所过定点P的坐标是( )
A.(2,1) B.(0,2)
C.(1,2) D.(-1,2)
【答案】A
【分析】根据幂函数的定义,结合对数函数的性质进行求解即可.
【详解】解:∵函数f(x)=(3m-2)xm+2(m∈R)是幂函数,
∴3m-2=1,∴m=1,
∴g(x)=loga(x-1)+1,
令x-1=1得x=2,此时g(2)=loga1+1=1,
∴函数g(x)的图象所过定点P的坐标是(2,1),
故选:A.
【变式4-2】(20-21高一上·江苏盐城·期末)设a与b均为实数,且,已知函数的图象如图所示,则的值为( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】C
【解析】根据函数过的点即可求出,进而求出的值.
【详解】解:令,
由图可知:,,
即,
解得:,
故,
故选:C.
【变式4-3】(23-24高一上·江苏常州·期末)若函数对于任意,都有,则称具有性质.下列函数中,具有性质的有( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】
根据条件得到函数图像应该是上凸的或者是直线,画出函数图像,根据图像得到答案.
【详解】对于任意,,
故函数图像应该是上凸的,此时,如图所示:
或者函数图像是一条直线,此时,
画出函数图像,如图所示:
根据图像知:ACD满足条件.
故选:ACD
【变式4-4】(21-22高一上·江苏宿迁·期末)函数且a≠1)的图象恒过定点A,若点A也在函数的图象上,则b的值为
【答案】-1
【分析】根据对数函数恒过定点求出点A的坐标,再代入函数的解析式计算作答.
【详解】依题意,由解得,此时,于是得点,
而点A在函数的图象上,即有,解得,
所以b的值为-1.
故答案为:-1
【考点题型五】已知定义域值域求参
方法总结:
对于,值域是,则恒成立,满足值域是,如果是一元二次函数,满足值域是,则需要开口向上,且判别式大于等于0
【例5】(23-24高一上·江苏南京·期末)已知函数在上的值域为,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设,则函数在上的值域为等价于在上,结合基本不等式求解即可.
【详解】设,
因为的值域为,所以,
又,,所以,
即,解得:且,
所以实数的取值范围是.
故选:D.
【变式5-1】(23-24高一上·江苏常州·期末)已知函数的定义域为,若存在,满足,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由已知结合函数的单调性可求的最大值与最小值,然后结合存在性问题与最值关系的转化即可求解.
【详解】令,且在单调递减,所以的最小值为,
可得,且,
所以在上单调递增,所以
因为存在,满足,
则,
所以
解得:,
故选:D.
【点睛】结论点睛:本题考查不等式的恒成立与有解问题,可按如下规则转化:
一般地,已知函数,
(1)若,,总有成立,故;
(2)若,,有成立,故;
(3)若,,有成立,故;
(4)若,,有,则的值域是值域的子集.
【变式5-2】(22-23高一上·江苏无锡·期末)函数的定义域为,值域是,则的最大值为 .
【答案】.
【分析】利用换元法转化函数,结合二次函数的性质及的值域求得的定义域,进而求得的最大值.
【详解】由题意知,,
令 ,则,
令 ,
画出的图象如图所示,
,,
由,
要使得的值域为,则t的范围为,且,
则,解得:,,
所以当的定义域为,其中时,值域为.
所以,,,
所以,,
所以当时,取得最大值为.
故答案为:.
【变式5-3】(22-23高一上·重庆北碚·期末)函数的值域是,则的定义域可以是
【答案】(答案不唯一)
【分析】利用换元法转化函数,结合二次函数的性质以及的值域求得的定义域的一个可能取值范围.
【详解】由,解得.
令,则,
令,
画出的图象如下图所示,
,由解得,
要使的值域为,的范围可取,其中
则,解得,
所以的定义域为,,取定义域为,
故答案为:(答案不唯一)
【考点题型六】对数函数的值域与最值
方法总结:
与对数函数有关的值域与最值问题的处理方法
1. 求解最值问题:
①求与对数函数有关的二次函数的最大值、最小值问题:
一般要转化为求二次函数的最值问题,求二次函数的最值时常用配方法,配方时注意自变量的取值范围.
2. 求形如y=logaf(x)(a>0,且a≠1)的复合函数值域的步骤∶
①分解成两个函数y=logau,u=f(x);
②求f(x)的定义域;
③求u的取值范围;
④利用单调性求解y=logau(a>0,且a≠1)的值域.
【例6】(21-22高一上·江苏南京·期末)设函数 .若函数有最小值,且无最大值,则实数的取值范围是 .
【答案】 /-0.5
【分析】由可得,从而可求出的值,先求出每段函数的值域,然后由有最小值,且无最大值,可得,从而可求得实数的取值范围
【详解】因为
所以,,
解得,
当时,,
当时,,
因为函数有最小值,且无最大值,
所以,解得,
所以实数的取值范围是,
故答案为:,
【变式6-1】(22-23高一上·江苏南通·期末)已知函数.
(1)解关于的不等式;
(2)求函数的最小值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)根据对数函数的性质和分式不等式的解法即可求解;(2)根据对数加减法计算和换元法,结合二次函数的特点和分析参数范围以及单调性即可求解.
【详解】(1)不等式可化为:,
所以0,
即,
解得或,
所以不等式的解集为.
(2)
当时,
则.
①若,则在单调递减,则的最小值为.
②,
当,即时,在单调递增,则的最小值为.
当,即时,在单调递减,在单调递增,则的最小值为.
综上:当时,;
当时,;
当时,.
【变式6-2】(21-22高一上·江苏镇江·期末)已知函数.
(1)怎样将函数的图象平移得到函数的图象?
(2)判断并证明函数在上的单调性,并求函数在上的值域.
【答案】(1)函数的图象向左平移一个单位,再向下平移一个单位得到的图象.
(2)函数在上为减函数,证明见解析;值域为:
【分析】(1)首先根据题意得到,再根据平移变换的性质即可得到答案.
(2)根据单调性的定义证明即可得到在上的单调性,再利用复合函数的单调性即可得到函数在上的值域.
【详解】(1),
函数的图象向左平移一个单位得到,
再向下平移一个单位得到的图象.
(2)设任意,且,
,
因为,,,
所以,即.
所以在上为减函数.
设任意,且,
,
因为,,,
所以,即.
所以在上为减函数.
所以函数在上为减函数,
时,,
时,,
故值域为:
【变式6-3】(20-21高一上·江苏镇江·期末)设函数
(1)解不等式.
(2)若,求函数的最大值.
【答案】(1);(2)最大值为.
【解析】(1)令,将原式变为,判断得的值恒大于零,原不等式等价于,由此可求得不等式的解集;
(2)当时,由(1)中换元得.分时,,当时,,根据基本不等式可求得的最大值.
【详解】解:(1)令,则原式变为,对于其,所以的值恒大于零,
∴,等价于,解得,∴,,
所以不等式的解集为;
(2)当时,由(1)中换元得.
当时,;
当时,,,当且仅当时取等号,
∴的最大值为,经检验满足题意
综上所述,的最大值为.
【点睛】关键点点睛:本题考查对数不等式的解法和对数函数的值域问题,解决问题的关键在于利用换元法,将原函数简化,换元时,注意不可改变自变量的取值范围.
【考点题型七】对数函数的单调性
方法总结:
1.单调性的运算关系:
①一般情况下,-和均与函数的单调性 相反 ;
②同区间,↑+↑= ↑ ,↓+↓= ↓ ,↑-↓= ↑ ,↓-↑= ↓ ;
2.单调性的定义的等价形式:设x1,x2∈[a,b],那么有:
①>0⇔f(x)是[,b]上的 增函数 ;
②<0⇔f(x)是[,b]上的__减函数__;
(3)复合函数单调性结论: 同增异减
(4)对数函数单调性,在定义域内,结合底数大于1还是小于1,分类讨论
【例7】(22-23高一上·江苏徐州·期末)下列函数中,在区间上单调递减的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据函数的解析式直接判断函数的单调性,即可得答案.
【详解】对于A,为指数函数,在区间上单调递增,A错误;
对于B,为对数函数,在区间上单调递增,B错误;
对于C,为幂函数,在区间上单调递增,C错误;
对于D, 为反比例函数,在区间上单调递减,D正确,
故选:D
【变式7-1】(23-24高一上·江苏泰州·期末)函数的减区间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题意根据复合函数单调性、二次函数以及对数函数单调性即可得解.
【详解】由题意在定义域内单调递增,若要单调递减,
只需关于单调递减,
所以函数的减区间为.
故选:B.
【变式7-2】(多选)(21-22高一上·江苏连云港·期末)下列函数中,在区间内单调递增的是( )
A. B.
C. D.
【答案】CD
【分析】由函数单调性的性质可判断AC,由二次函数的性质可判断B,由指数函数的性质可判断D
【详解】对于A:因为在单调递减,
所以在内单调递减,故A错误.
对于B:的对称轴为,开口向上,
在上单调递减,在上单调递增,故B错误.
对于C:因为在单调递增,
所以在区间内单调递增,故C正确.
对于D:因为在定义域上单调递增,
所以在区间内单调递增,故D正确.
故选:CD.
【变式7-3】(23-24高一上·江苏盐城·期末)已知函数在上单调递减,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】对进行分类讨论,得出若要满足题意,当且仅当且在上有定义,由此即可转换为恒成立问题求解.
【详解】若,则在上不单调递减,故不符合题意;
若,则在上单调递增,
即使在上有定义,由复合函数单调性可知此时在上单调递增,
从而在上不单调递减,故不符合题意;
若,则在上单调递减,
若在上有定义,由复合函数单调性可知此时在上单调递减,
从而在上单调递减,
所以若要满足题意,当且仅当且在上有定义,
若,恒成立,即,恒成立,
当时,的取值范围是,
所以当且仅当且时,满足题意.
故答案为:.
【变式7-4】(23-24高一上·江苏南通·期末)已知函数.
(1)求的定义域;
(2)判断并证明的奇偶性;
(3)讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)偶函数,证明见解析
(3)在上单调递增,在上单调递减;
【分析】(1)利用对数的真数大于零可求得函数的定义域;
(2)判断出函数为偶函数,然后利用函数奇偶性的定义证明即可;
(3)利用复合函数的单调性可得出函数的单调性.
【详解】(1)对于函数,有,解得,
所以,函数的定义域为.
(2)函数为偶函数,证明如下:
函数的定义域为,定义域关于原点对称,
且,故函数为偶函数.
(3)因为,
令,因为内层函数在上单调递增,在上单调递减,
外层函数为上的增函数,
由复合函数的单调性可知,函数在上单调递增,在上单调递减.
【考点题型八】对数函数恒成立问题
方法总结:
恒成立问题
①x∈D,f(x)<a恒成立,则f(x)max<a
②x∈D,f(x)>a恒成立,则f(x)min >a
③x∈D, f(x)< g(x)恒成立, 则 F(x)=f(x)-g(x)<0,∴F(x)max<0
④x∈D, f(x)> g(x)恒成立, 则 F(x)=f(x)-g(x)>0,∴F(x)min>0
【例8】(22-23高一上·江苏淮安·期末)已知函数,若不等式对恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】先求出函数的奇偶性和单调性,再根据得到的函数性质化简不等式,,最后结合基本不等式计算求解即可
【详解】,
,
所以为奇函数,
为单调增函数,
,
, 恒成立,
,
.
故选:D.
【变式8-1】(21-22高一上·江苏镇江·期末)若不等式在上恒成立,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】把不等式变形为,分和情况讨论,数形结合求出答案.
【详解】变形为:,即在上恒成立,
若,此时在上单调递减,,而当时,,显然不合题意;
当时,画出两个函数的图像,
要想满足在上恒成立,只需,即,
解得:,综上:实数a的取值范围是.
故选:C
【变式8-2】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知函数
(1)当时,求该函数的值域;
(2)若对于恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】由对数的运算性质和换元法,结合二次函数的最值求法,可得所求值域;
由题意可得,恒成立,运用换元法和参数分离,以及二次函数的图象和性质,解不等式可得所求范围.
【详解】(1),
令,则函数化为,,
因此当时,取得最小值,
当时,,取得最大值0,
即当时,函数取得最小值;当时,函数取得最大值0,
可得函数的值域为;
(2),恒成立,
即,恒成立,
令,则,恒成立,
令,,
则,
解得,
所以实数的取值范围为
【变式8-3】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知函数是偶函数.
(1)求实数的值;
(2)若时,不等式恒成立,求实数m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据偶函数的性质求解即可;
(2)化简可得恒成立,再根据,结合与基本不等式求解即可.
【详解】(1)函数的定义域为R,
,解得,
此时
成立,
所以.
(2)由题,不等式,所以,即,
有,则,所以
因为(当且仅当时取“=”),
所以.
【变式8-4】(23-24高一上·江苏苏州·期末)已知t为实数,函数,其中
(1)若函数是偶函数,求实数的值;
(2)当时,的图象始终在的图象的下方,求t的取值范围;
(3)设,当时,函数的值域为,若的最小值为,求实数a的值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)由是偶函数,得到对任意恒成立,列出方程,即可求解;
(2)设,根据题意,化简得到不等式,进而得到在上恒成立,结合二次函数的性质,即可求解;
(3)根据题意,得到在上递减,在递增,由时,函数的值域为,令,求得或,进而得出的最小值为,列出方程,即可求解.
【详解】(1)解:由函数,
因为是偶函数,可得对任意恒成立,
即对任意恒成立,
所以,可得.
(2)解:设,
因为当时,的图象始终在的图象的下方,
可得在上恒成立,
即在上恒成立,
因为,且,可得,
即在上恒成立,
又由,
所以,当时,,所以,即实数的取值范围为.
(3)解:因为且,可得函数,
可得函数在上单调递减,在单调递增,
因为当时,函数的值域为,且,
所以(其中,等号不能同时取得),
令,可得,解得或,
又因为,所以,
所以的最小值为,解得.
【考点题型九】对数函数有解问题
方法总结:
存在性问题
①xo∈D,使得 f(xo)< a 成立,则 f(x)min<a
②xo∈D,使得f(xo)>a成立,则f(x)max>a
③xo∈D,使得 f(xo)<g(xo)恒成立,则F(x)=f(x)-g(x)<0,∴F(x)min<0
④xo∈D,使得 f(xo)> g(xo)恒成立,则 F(x)=f(x)-g(x)>0,∴F(x)max>0
【例9】(20-21高一上·江苏常州·期末)已知函数,函数.
(1)填空:函数的增区间为___________
(2)若命题“”为真命题,求实数的取值范围;
(3)是否存在实数,使函数在上的最大值为?如果存在,求出实数所有的值.如果不存在,说明理由.
【答案】(1)(写出开区间亦可);(2);(3).
【解析】(1)根据单调性的定义结合奇偶性可得解;
(2)令,问题转化为“”为真命题,根据基本不等式找函数的最小值即可;
(3)当时,,记,若函数在上的最大值为,分和,结合对数函数的单调性列式求解即可.
【详解】(1)函数的增区间为(写出开区间亦可);
理由:,为偶函数,
任取,,
所以的增区间为.
(2),
令,当且仅当时取“”,
“”为真命题可转化为“”为真命题,
因为,当且仅当时取“”,
所以,
所以;
(3)由(1)可知,当时,,记,
若函数在上的最大值为,则
1)当,即时,在上最小值为1,
因为图象的对称轴为,所以,
解得,符合题意;
2)当,即时,在上最大值为1,且恒成立,
因为图象是开口向上的抛物线,在的最大值可能是或,
若,则,不符合题意,
若,则,
此时对称轴,由,不合题意0.
综上所述,只有符合条件.
【点睛】本题主要考查了对数型、指数型的复合函数的单调性及最值问题。解题的关键是换元,将复杂的函数化为简单的函数,解决对数型的复合函数时要注意真数大于0这个隐含条件,属于难题.
【变式9-1】(22-23高一上·江苏盐城·期末)已知函数.
(1)求不等式的解集;
(2)函数,若存在,使得成立,求实数a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)求得的定义域和值域及函数的单调性,得,解不等式即可得到所求范围;
(2)求得当时,的值域;以及讨论,时的值域,由题意可得和的值域存在交集,即可得到所求范围;
【详解】(1)由,可得,故函数定义域为,关于原点对称,
又,即为奇函数.
又,
函数在上单调递减,值域为.
由复合函数的单调性质知在上单调递减,且的值域为R,
不等式,转化为,
因为为奇函数,所以,
因为在上单调递减,所以,
即,即,
即,解得,
则原不等式的解集为.
(2)因为存在,使得成立,
所以时,的值域与的值域有交集.
因为在上是减函数,,
所以的值域为,
当时,在上单调递减,故的值域为,
所以即,
当时,在上单调递增,故的值域为,不符.
综上所述,实数a的取值范围为.
【变式9-2】(22-23高一上·江苏南京·期末)设为实数,已知函数,.
(1)若函数和的定义域为,记的最小值为,的最小值为.当时,求的取值范围;
(2)设为正实数,当恒成立时,关于的方程是否存在实数解?若存在,求出此方程的解;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)不存在,理由见解析
【分析】(1)利用指数函数的单调性及二次函数的性质,分别求出和的最小值,然后解不等式即可;
(2)利用二次函数的性质,求得的最小值为,由题意可得,当时,,,可得,即可得出结论.
【详解】(1)当时,函数和均单调递增,所以函数单调递增,故当时,取最小值,则;
当时,,,
则当,即时,取最小值,即,
由题意得,则,即的取值范围是;
(2)当时,,,
则当,即时,取最小值为,
则恒成立时,有,即,
当时,,,
则,则,
故关于的方程不存在实数解.
【变式9-3】(22-23高一上·江苏泰州·期末)已知函数,,其中,.
(1)判断函数的奇偶性,并说明理由;
(2)若,都有成立,求的取值范围.
【答案】(1)奇函数,理由见解析
(2)
【分析】(1)首先求出函数解析式,从而求出函数的定义域,再根据奇偶性的定义判断即可;
(2)依题意可得,则问题转化为,都有成立,分和两种情况讨论,结合函数的单调性,转化为二次函数恒成立,即可求出参数的取值范围.
【详解】(1)解:为奇函数,
因为,
由,解得,即的定义域为,
因为对任意,都有,
且,
所以为奇函数.
(2)解:化为,
因为,且,所以且,
所以问题转化为,都有成立,
①当时,,都有成立,
即对恒成立,
因为对称轴,故在上单调递减,
所以,解得.
②当时,,都有成立,
即对恒成立,
因为对称轴,故在上单调递减,
所以,解得.
综上①②可知:的取值范围为.
【变式9-4】(23-24高一上·江苏南京·期末)若存在实数对,使等式对定义域中每一个实数都成立,则称函数为型函数.
(1)若函数是型函数,求的值;
(2)若函数是型函数,求和的值;
(3)已知函数定义在上,恒大于0,且为型函数,当时,.若在恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2);
(3).
【分析】(1)根据给定的定义,结合指数运算计算即得.
(2)利用给定的定义,建立恒成立的等式,借助恒等式求解即得.
(3)利用新定义建立关系,再分段讨论并借助函数不等式恒成立求解即得.
【详解】(1)由是型函数,得,即,
所以.
(2)由是型函数,得,
则,因此对定义域内任意恒成立,
于是,解得,
所以.
(3)由是型函数,得,
①当时,,而,则,满足;
②当时,恒成立,
令,则当时,恒成立,于是恒成立,
而函数在单调递增,则,当且仅当时取等号,因此;
③当时,,则,
由,得,
令,则当时,,
由②知,则只需时,恒成立,即恒成立,
又,当且仅当时取等号,因此,
所以实数的取值范围是.
【点睛】结论点睛:函数的定义区间为,
①若,总有成立,则;
②若,总有成立,则;
③若,使得成立,则;
④若,使得成立,则.
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!学科网(北京)股份有限公司2
学科网(北京)股份有限公司
$$
清单06 对数函数
【清单01】对数函数的定义
1.对数函数的概念
函数y=logax(a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞).
2.两种特殊的对数函数
(1)常用对数函数:以10为底的对数函数.
(2)自然对数函数:以无理数e为底的对数函数.
【清单02】对数函数的图像与性质
对数函数的图象与性质列表如下:
y=logax (a>0,且a≠1)
底数
a>1
0<a<1
图象
定义域
(0,+∞)
值域
R
单调性
在(0,+∞)上是增函数
在(0,+∞)上是减函数
共点性
图象过定点(1,0),即x=1时,y=0
函数值特点
x∈(0,1)时,y∈(-∞,0);
x∈[1,+∞)时,y∈[0,+∞)
x∈(0,1)时,y∈(0,+∞);
x∈[1,+∞)时,y∈(-∞,0]
对称性
函数y=logax与y=的图象关于x轴对称
注意:掌握对数函数的图象和性质,其关键是理解图象的特征,利用几何直观掌握函数的性质.
【考点题型一】对数函数求值
【例1】(23-24高一上·江苏盐城·期末)已知函数,则的值为( )
A. B.2 C. D.
【变式1-1】(23-24高一上·江苏镇江·期末)已知,则 .
【变式1-2】(22-23高一上·江苏淮安·期末)函数,则 .
【变式1-3】(23-24高一上·江苏常州·期末)已知函数,则 .
【变式1-4】(21-22高一上·江苏常州·期末)已知函数,且,.
(1)求函数的解析式;
(2)设,判断函数g(x)的单调性并用定义证明.
【考点题型二】对数函数比较大小
方法总结:
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图象或用换底公式转化.
3底数和真数都不同,找中间量.
注意:比较数的大小时先利用性质比较出与零或1的大小.
【例2】(23-24高一上·江苏盐城·期末)已知 ,则的大小关系为( ).
A.
B.
C.
D.
【变式2-1】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知点在幂函数的图象上,设,,,则,,的大小关系为( )
A. B. C. D.
【变式2-2】(23-24高一上·江苏南京·期末)已知,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式2-3】(多选)(23-24高一上·江苏苏州·期末)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【考点题型三】对数函数的定义域与不等式
方法总结:解对数不等式,
可以采用“同底法”,利用对数的单调性求解.要注意以下两点:
1.对数的真数大于0,底数大于0且不等于1.
2.
指对互化:
【例3】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知函数,则的定义域为 .
【变式3-1】(23-24高一上·江苏连云港·期末)函数是定义在上的单调递减函数,则不等式的解集为 .
【变式3-2】(多选)(23-24高一上·江苏苏州·期末)已知,,且,则( )
A. B.
C. D.
【变式3-3】(22-23高一上·江苏南京·期末)解下列不等式:
(1);
(2).
【变式3-4】(23-24高一上·江苏徐州·期末)已知函数.
(1)证明:是奇函数;
(2)判断的单调性,并用定义证明;
(3)若对任意的,都有,求实数的取值范围.
【考点题型四】对数函数的图像与性质
方法总结:
y=logax (a>0,且a≠1)图象过定点(1,0),即x=1时,y=0
【例4】(22-23高一上·江苏泰州·期末)函数且的图象恒过定点,且点在直线上,,则的最小值为( )
A. B.10 C. D.8
【变式4-1】(21-22高一上·江苏淮安·期末)已知函数f(x)=(3m-2)xm+2(m∈R)是幂函数,则函数g(x)=loga(x-m)+1(a>0,且a≠1)的图象所过定点P的坐标是( )
A.(2,1) B.(0,2)
C.(1,2) D.(-1,2)
【变式4-2】(20-21高一上·江苏盐城·期末)设a与b均为实数,且,已知函数的图象如图所示,则的值为( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【变式4-3】(23-24高一上·江苏常州·期末)若函数对于任意,都有,则称具有性质.下列函数中,具有性质的有( )
A. B.
C. D.
【变式4-4】(21-22高一上·江苏宿迁·期末)函数且a≠1)的图象恒过定点A,若点A也在函数的图象上,则b的值为
【考点题型五】已知定义域值域求参
方法总结:
对于,值域是,则恒成立,满足值域是,如果是一元二次函数,满足值域是,则需要开口向上,且判别式大于等于0
【例5】(23-24高一上·江苏南京·期末)已知函数在上的值域为,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式5-1】(23-24高一上·江苏常州·期末)已知函数的定义域为,若存在,满足,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式5-2】(22-23高一上·江苏无锡·期末)函数的定义域为,值域是,则的最大值为 .
【变式5-3】(22-23高一上·重庆北碚·期末)函数的值域是,则的定义域可以是
【考点题型六】对数函数的值域与最值
方法总结:
与对数函数有关的值域与最值问题的处理方法
1. 求解最值问题:
①求与对数函数有关的二次函数的最大值、最小值问题:
一般要转化为求二次函数的最值问题,求二次函数的最值时常用配方法,配方时注意自变量的取值范围.
2. 求形如y=logaf(x)(a>0,且a≠1)的复合函数值域的步骤∶
①分解成两个函数y=logau,u=f(x);
②求f(x)的定义域;
③求u的取值范围;
④利用单调性求解y=logau(a>0,且a≠1)的值域.
【例6】(21-22高一上·江苏南京·期末)设函数 .若函数有最小值,且无最大值,则实数的取值范围是 .
【变式6-1】(22-23高一上·江苏南通·期末)已知函数.
(1)解关于的不等式;
(2)求函数的最小值.
【变式6-2】(21-22高一上·江苏镇江·期末)已知函数.
(1)怎样将函数的图象平移得到函数的图象?
(2)判断并证明函数在上的单调性,并求函数在上的值域.
【变式6-3】(20-21高一上·江苏镇江·期末)设函数
(1)解不等式.
(2)若,求函数的最大值.
【考点题型七】对数函数的单调性
方法总结:
1.单调性的运算关系:
①一般情况下,-和均与函数的单调性 相反 ;
②同区间,↑+↑= ↑ ,↓+↓= ↓ ,↑-↓= ↑ ,↓-↑= ↓ ;
2.单调性的定义的等价形式:设x1,x2∈[a,b],那么有:
①>0⇔f(x)是[,b]上的 增函数 ;
②<0⇔f(x)是[,b]上的__减函数__;
(3)复合函数单调性结论: 同增异减
(4)对数函数单调性,在定义域内,结合底数大于1还是小于1,分类讨论
【例7】(22-23高一上·江苏徐州·期末)下列函数中,在区间上单调递减的是( )
A. B. C. D.
【变式7-1】(23-24高一上·江苏泰州·期末)函数的减区间为( )
A. B. C. D.
【变式7-2】(多选)(21-22高一上·江苏连云港·期末)下列函数中,在区间内单调递增的是( )
A. B.
C. D.
【变式7-3】(23-24高一上·江苏盐城·期末)已知函数在上单调递减,则实数的取值范围是 .
【变式7-4】(23-24高一上·江苏南通·期末)已知函数.
(1)求的定义域;
(2)判断并证明的奇偶性;
(3)讨论的单调性.
【考点题型八】对数函数恒成立问题
方法总结:
恒成立问题
①x∈D,f(x)<a恒成立,则f(x)max<a
②x∈D,f(x)>a恒成立,则f(x)min >a
③x∈D, f(x)< g(x)恒成立, 则 F(x)=f(x)-g(x)<0,∴F(x)max<0
④x∈D, f(x)> g(x)恒成立, 则 F(x)=f(x)-g(x)>0,∴F(x)min>0
【例8】(22-23高一上·江苏淮安·期末)已知函数,若不等式对恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【变式8-1】(21-22高一上·江苏镇江·期末)若不等式在上恒成立,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【变式8-2】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知函数
(1)当时,求该函数的值域;
(2)若对于恒成立,求实数的取值范围.
【变式8-3】(23-24高一上·江苏无锡·期末)已知函数是偶函数.
(1)求实数的值;
(2)若时,不等式恒成立,求实数m的取值范围.
【变式8-4】(23-24高一上·江苏苏州·期末)已知t为实数,函数,其中
(1)若函数是偶函数,求实数的值;
(2)当时,的图象始终在的图象的下方,求t的取值范围;
(3)设,当时,函数的值域为,若的最小值为,求实数a的值.
【考点题型九】对数函数有解问题
方法总结:
存在性问题
①xo∈D,使得 f(xo)< a 成立,则 f(x)min<a
②xo∈D,使得f(xo)>a成立,则f(x)max>a
③xo∈D,使得 f(xo)<g(xo)恒成立,则F(x)=f(x)-g(x)<0,∴F(x)min<0
④xo∈D,使得 f(xo)> g(xo)恒成立,则 F(x)=f(x)-g(x)>0,∴F(x)max>0
【例9】(20-21高一上·江苏常州·期末)已知函数,函数.
(1)填空:函数的增区间为___________
(2)若命题“”为真命题,求实数的取值范围;
(3)是否存在实数,使函数在上的最大值为?如果存在,求出实数所有的值.如果不存在,说明理由.
【变式9-1】(22-23高一上·江苏盐城·期末)已知函数.
(1)求不等式的解集;
(2)函数,若存在,使得成立,求实数a的取值范围.
【变式9-2】(22-23高一上·江苏南京·期末)设为实数,已知函数,.
(1)若函数和的定义域为,记的最小值为,的最小值为.当时,求的取值范围;
(2)设为正实数,当恒成立时,关于的方程是否存在实数解?若存在,求出此方程的解;若不存在,请说明理由.
【变式9-3】(22-23高一上·江苏泰州·期末)已知函数,,其中,.
(1)判断函数的奇偶性,并说明理由;
(2)若,都有成立,求的取值范围.
【变式9-4】(23-24高一上·江苏南京·期末)若存在实数对,使等式对定义域中每一个实数都成立,则称函数为型函数.
(1)若函数是型函数,求的值;
(2)若函数是型函数,求和的值;
(3)已知函数定义在上,恒大于0,且为型函数,当时,.若在恒成立,求实数的取值范围.
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!学科网(北京)股份有限公司1
学科网(北京)股份有限公司
$$