内容正文:
清单08 对数与对数函数
(个考点梳理+题型解读+提升训练)
【清单01】对数概念
1、对数的概念:一般地,如果(,且),那么数叫做以为底的对数,记作,其中叫做对数的底数,叫做真数.
特别的:规定,且的原因:
①当时,取某些值时,的值不存在,如:是不存在的.
②当时,当时,的值不存在,如:是不成立的;当时,则的取值时任意的,不是唯一的.
③当时,当,则的值不存在;当时,则的取值时任意的,不是唯一的.
2、常用对数与自然对数
①常用对数:将以10为底的对数叫做常用对数,并把记为
②自然对数:是一个重要的常数,是无理数,它的近似值为2.718 28.把以为底的对数称为自然对数,并把记作
说明:“”同+、-、×等符号一样,表示一种运算,即已知一个底数和它的幂求指数的运算,这种运算叫对数运算,不过对数运算的符号写在数的前面.
【清单02】指数式与对数式的相互转化
当且,
【清单03】对数的性质
①负数和零没有对数.
②对于任意的且,都有,,;
③对数恒等式: (且)
【清单04】对数的运算性质
当且,,
①
②
③()
④()
⑤()
【清单05】对数的换底公式
换底公式:(且,,,且)
特别的:
【清单06】对数函数的概念
1、对数函数的概念
一般地,函数叫做对数函数,其中指数是自变量,定义域是.
判断一个函数是对数函数的依据
(1)形如;(2)底数满足;(3)真数是,而不是的函数;(4)定义域.例如:是对数函数,而、都不是对数函数,可称为对数型函数.
2、两种特殊的对数函数
特别地,我们称以10为底的对数函数为常用对数函数,记作;称以无理数为底的对数函数为自然对数函数,记作.
【清单07】对数函数的图象及其性质
函数的图象和性质如下表:
底数
图象
性质
定义域
值域
单调性
增函数
减函数
【考点题型一】指数与对数综合运算
【例1】(24-25高一上·云南昆明·期中)计算下列各式:
(1);
(2).
【变式1-1】(24-25高一上·江苏扬州·期中)求值:
(1);
(2).
【变式1-2】(24-25高一上·江苏南京·期中)求下列各式的值.
(1)
(2)
【考点题型二】指数式与对数式的相互转化
核心方法:
【例2】(23-24高三上·四川泸州·阶段练习)实数满足,则下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【变式2-1】(24-25高一上·江苏无锡·期中)已知,则( )
A. B. C.1 D.2
【变式2-2】(多选)(22-23高一上·广东惠州·期中)已知正实数,满足,且,则的值可以为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【考点题型三】利用换底公式化简求值
核心方法:换底公式:(且,,,且)
特别的:
【例3】(多选)(24-25高一上·江苏南通·期中)下列结论正确的有( )
A. B.
C. D.若,则.
【变式3-1】(24-25高一上·浙江宁波·期中)计算:
(1);
(2).
【考点题型四】有附加条件的对数求值问题
【例4】(23-24高一上·江苏扬州·期中)(1)已知,,①求的值; ②求的值;
(2)已知,,①用,表示; ②用,表示.
【变式4-1】(24-25高一上·上海·期中)已知,,则用表示 .
【变式4-2】(24-25高一上·上海·期中)已知,,用表示.
【变式4-3】(23-24高一上·广西·期中)(1)计算:.
(2)设,,试用,表示.
【考点题型五】对数函数概念辨析
【例5】(24-25高一上·全国·课后作业)给出下列函数:①;②;③;④.其中是对数函数的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【变式5-1】(24-25高一·全国·课后作业)已知下列函数:
①y=log(-x)(x<0);
②y=2log4(x-1)(x>1);
③y=ln x(x>0);
④,(x>0,a是常数).
其中为对数函数的是 (只填序号).
【考点题型六】与对数函数有关的定义域问题
【例6】(24-25高一上·上海·期中)函数的定义域为 .
【变式6-1】(24-25高二上·上海·期中)函数的定义域为 .
【变式6-2】(24-25高一上·上海嘉定·期中)设条件有意义,条件,若是的必要不充分条件,则实数的取值范围是 .
【考点题型七】对数函数过定点问题
核心方法:
【例7】(2024·辽宁大连·模拟预测)已知函数(,且)的图象恒过定点,若点在直线上,则的最小值为( )
A.13 B. C. D.8
【变式7-1】(24-25高一上·山东青岛·期中)函数且的图象恒过点,函数且的图象恒过点,则( )
A. B. C. D.
【变式7-2】(24-25高二上·云南昭通·阶段练习)已知函数(且)的图象恒过定点,点在幂函数的图象上,则 .
【考点题型八】指数与对数函数的图象综合
【例8-1】(23-24高一上·河南·期末)函数的大致图象是( )
A. B.
C. D.
【例8-2】(23-24高一上·山东滨州·期末)若函数(,且)的图象如图所示,则下列函数与图象对应正确的为( )
A. B.
C. D.
【变式8-1】(23-24高二下·江苏宿迁)函数的图象大致是( )
A. B.
C. D.
【变式8-2】(多选)(24-25高一上·湖南长沙·期中)已知,且,函数与的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【考点题型九】对数型复合函数值域
【例9】(24-25高三上·河南焦作·阶段练习)若函数,则函数的值域为( )
A. B. C. D.
【变式9-1】(2024高三·全国·专题练习)已知函数,的最小值是 .
【变式9-2】(23-24高三上·上海黄浦·期中)函数在区间上的最小值为 .
【变式9-3】(23-24高一上·广东·期中)已知函数.
(1)求方程的根;
(2)求在上的值域.
【考点题型十】对数型复合函数值域(可化为一元二次函数型)
核心方法:换元法(特别题型:换元必换范围)
【例10-1】(23-24高一上·江苏苏州·阶段练习)已知,则的值域是 .
【例10-2】(23-24高一上·安徽淮北·阶段练习)已知函数.
(1)若,求方程的解集;
(2)当时,求函数的最小值.
【变式10-1】(23-24高一下·安徽合肥·期末)函数的最小值为 .
【变式10-2】(23-24高一下·河北石家庄·期中)函数的定义域为.
(1)设,求t的取值范围;
(2)求函数的最大值与最小值,并求出取最值时对应的x的值
【考点题型十一】对数型复合函数的单调性问题
核心方法:复合函数求单调性法则(特别题型,容易忽视定义域而造成错解)
【例11】(23-24高一上·河北唐山·期中)函数的单调增区间为 .
【变式11-1】(24-25高一上·福建厦门·期中)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【变式11-2】(24-25高三上·江苏泰州·期中)函数的单调递增区间为 .
【考点题型十二】根据对数型复合函数的单调性求参数
核心方法:复合函数求单调性法则
【例12】(24-25高三上·天津南开·阶段练习)已知函数 在上单调递增,则实数的取值范围为 .
【变式12-1】(24-25高三上·山东德州·期中)已知关于的函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式12-2】.(24-25高三上·广东惠州·期中)已知函数,则“”是“函数在上单调递增”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【考点题型十三】利用对数函数单调性比大小
核心方法:单调性
【例13】(24-25高三上·四川成都·阶段练习)已知,,,则,,的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【变式13-1】(24-25高三上·内蒙古锡林郭勒盟·期中)已知,,则下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式13-2】(24-25高三上·四川德阳·阶段练习)已知,,,则下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【考点题型十四】利用对数函数单调性解不等式
核心方法:单调性
【例14-1】(23-24高一下·湖北·期中)已知函数.
(1)若在上单调递减,求的取值范围;
(2)若,解不等式.
【例14-2】(23-24高一上·山东泰安·期中)函数.
(1)如果时,有意义,求实数的取值范围;
(2)当时,值域为,求实数的值;
(3)在(2)条件下,.解关于的不等式.
【变式14-1】(24-25高一上·吉林延边·期中)已知函数.
(1)求函数的定义域;
(2)判断奇偶性,并加以证明;
(3)若,求实数的取值范围.
【变式14-2】(23-24高一上·河北·期末)已知函数.
(1)判断函数的奇偶性;
(2)判断函数的单调性;
(3)若,求实数的取值范围.
【考点题型十五】对数函数综合问题(单调性,奇偶性,恒成立,不等式,值域等综合问题)
核心方法:单调性
【例15-1】(24-25高一上·福建厦门·期中)已知函数,关于的不等式的解集为,且.
(1)求的值;
(2)是否存在实数,使函数的最小值为?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
【例15-2】(24-25高一上·浙江·期中)已知函数为奇函数.
(1)求实数的值;
(2)解不等式;
(3)设函数,若对任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
【例15-3】(23-24高一上·河北唐山·期中)已知函数且的图象经过点,且函数为奇函数
(1)求函数的解析式;
(2)判断并证明在定义域上的单调性;
(3)若关于的不等式在区间上恒成立,求正实数的取值范围.
【变式15-1】(24-25高三上·辽宁大连·期中)已知函数为奇函数.
(1)求实数a的值;
(2)设函数,若对任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
【变式15-2】(24-25高一上·浙江绍兴·期中)函数.
(1)当时,求该函数的值域;
(2)若对于恒成立,求的取值范围.
【变式15-3】(23-24高一上·江苏南通·期中)已知函数,函数
(1)试判断函数的单调性,并证明你的结论;
(2)若不等式对恒成立,求实数a的取值范围.
【考点题型十六】对数函数中新定义问题
【例16】(23-24高一下·贵州贵阳·期中)对于在区间上有意义的函数,若满足对任意的,,有恒成立,则称在上是“友好”的,否则就称在上是“不友好”的.现有函数.
(1)当时,判断函数在上是否“友好”;
(2)若函数在区间上是“友好”的,求实数的取值范围.
【变式16-1】(23-24高一上·江苏无锡·阶段练习)若函数对定义域内的每一个值,在其定义域内都存在唯一的,使成立,则称该函数为“和一函数”.
(1)判断定义在区间上的函数是否为“和一函数”,并说明理由;
(2)若函数在定义域上是“和一函数”.
①求的值;
②求的取值范围.
【变式16-2】.(2024·上海金山·二模)已知函数与有相同的定义域.若存在常数(),使得对于任意的,都存在,满足,则称函数是函数关于的“函数”.
(1)若,,试判断函数是否是关于的“函数”,并说明理由;
(2)若函数与均存在最大值与最小值,且函数是关于的“函数”,又是关于的“函数”,证明:;
(3)已知,,其定义域均为.给定正实数,若存在唯一的,使得是关于的“函数”,求的所有可能值.
提升训练
1.(24-25高一上·上海·期中)已知,若,则( )
A. B. C. D.
2.(24-25高一上·江苏·期中)( )
A.4 B.2 C. D.
3.(24-25高三上·福建宁德·期中)某一物质在特殊环境下的温度变化满足:(为时间,单位为为特殊环境温度,为该物质在特殊环境下的初始温度,为该物质在特殊环境下冷却后的温度),假设一开始该物质初始温度为100℃,特殊环境温度是20℃,则经过15min,该物质的温度最接近(参考数据:)( )
A.54℃ B.52℃ C.50℃ D.48℃
4.(24-25高三上·江苏常州·期中)已知函数(,且).,使得成立,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.(辽宁省名校联合体2024-2025学年高三上学期期中检测数学试题)函数是奇函数,则的取值集合为( )
A. B. C. D.
6.(24-25高一上·福建厦门·期中)已知, 则( )
A. B.
C. D.
7.(24-25高一上·河北保定·阶段练习)已知函数的值域为,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
8.(24-25高三上·湖南长沙·阶段练习)已知函数的图象关于原点对称,且满足,且当时,,若,则等于( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(24-25高三上·四川达州·开学考试)已知命题“”为真命题,则实数的值可以是( )
A.2 B.0 C. D.
10.(24-25高三上·河南三门峡·期中)在实际应用中,通常用吸光度和透光率来衡量物体的透光性能,它们之间的换算公式为,下表为不同玻璃材料的透光率:
玻璃材料
材料1
材料2
材料3
0.7
0.8
0.9
设材料1、材料2、材料3的吸光度分别为,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
11.(24-25高三上·青海西宁·阶段练习)已知函数在区间上单调递增,则实数的取值范围是
12.(2024高三·全国·专题练习)已知函数,,若,使得成立,则实数的取值范围为 .
四、解答题
13.(24-25高一上·浙江宁波·期中)已知函数,,过定点.
(1)若,求函数的定义域;
(2)若不等式在上恒成立,求的取值范围.
14.(2024高三·全国·专题练习)已知.
(1)求的解析式;
(2)函数,若对任意,总存在,使成立,求a的取值范围.
15.(24-25高三上·江苏·阶段练习)已知函数
(1)若在区间上的最大值是,求实数a的值;
(2)若函数的值域为,求不等式的实数t的取值范围.
16.(23-24高一上·江苏盐城·阶段练习)设函数的定义域为,若函数满足条件:存在,使在上的值域为(其中),则称为区间上的“倍缩函数”.
(1)若存在,使函数为上的“倍缩函数”,求实数的取值范围;
(2)给定常数,以及关于的函数,是否存在实数,使为区间上的“1倍缩函数”.若存在,请求出的值;若不存在,请说明理由.
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清单08 对数与对数函数
(个考点梳理+题型解读+提升训练)
【清单01】对数概念
1、对数的概念:一般地,如果(,且),那么数叫做以为底的对数,记作,其中叫做对数的底数,叫做真数.
特别的:规定,且的原因:
①当时,取某些值时,的值不存在,如:是不存在的.
②当时,当时,的值不存在,如:是不成立的;当时,则的取值时任意的,不是唯一的.
③当时,当,则的值不存在;当时,则的取值时任意的,不是唯一的.
2、常用对数与自然对数
①常用对数:将以10为底的对数叫做常用对数,并把记为
②自然对数:是一个重要的常数,是无理数,它的近似值为2.718 28.把以为底的对数称为自然对数,并把记作
说明:“”同+、-、×等符号一样,表示一种运算,即已知一个底数和它的幂求指数的运算,这种运算叫对数运算,不过对数运算的符号写在数的前面.
【清单02】指数式与对数式的相互转化
当且,
【清单03】对数的性质
①负数和零没有对数.
②对于任意的且,都有,,;
③对数恒等式: (且)
【清单04】对数的运算性质
当且,,
①
②
③()
④()
⑤()
【清单05】对数的换底公式
换底公式:(且,,,且)
特别的:
【清单06】对数函数的概念
1、对数函数的概念
一般地,函数叫做对数函数,其中指数是自变量,定义域是.
判断一个函数是对数函数的依据
(1)形如;(2)底数满足;(3)真数是,而不是的函数;(4)定义域.例如:是对数函数,而、都不是对数函数,可称为对数型函数.
2、两种特殊的对数函数
特别地,我们称以10为底的对数函数为常用对数函数,记作;称以无理数为底的对数函数为自然对数函数,记作.
【清单07】对数函数的图象及其性质
函数的图象和性质如下表:
底数
图象
性质
定义域
值域
单调性
增函数
减函数
【考点题型一】指数与对数综合运算
【例1】(24-25高一上·云南昆明·期中)计算下列各式:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【知识点】指数幂的运算、对数的运算
【分析】(1)由指数、对数运算法则运算即可;
(2)由对数运算法则即可求解.
【详解】(1)原式;
(2)原式.
【变式1-1】(24-25高一上·江苏扬州·期中)求值:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【知识点】指数幂的运算、对数的运算性质的应用、对数的运算
【分析】(1)根据指数幂的运算法则计算可得;
(2)根据对数的运算性质计算可得.
【详解】(1)
;
(2)
.
【变式1-2】(24-25高一上·江苏南京·期中)求下列各式的值.
(1)
(2)
【答案】(1)0
(2)
【知识点】指数幂的化简、求值、对数的运算性质的应用
【分析】(1)利用指数幂的运算性质和对数的运算性质可得结果.
(2)利用对数的运算性质化简可得结果.
【详解】(1)原式
.
(2)原式
.
【考点题型二】指数式与对数式的相互转化
核心方法:
【例2】(23-24高三上·四川泸州·阶段练习)实数满足,则下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】对数的运算、指数式与对数式的互化
【分析】根据指数式与对数的互化公式,求得,再结合对数的运算公式,即可求解.
【详解】因为,可得,所以,
则.
故选:B.
【点睛】本题主要考查指数式与对数的互化,以及对数的运算公式的化简、求值,其中解答中熟记指数式与对数的互化公式,以及对数的运算公式,准确运算是解答的关键,着重考查运算与求解能力.
【变式2-1】(24-25高一上·江苏无锡·期中)已知,则( )
A. B. C.1 D.2
【答案】D
【知识点】指数式与对数式的互化
【分析】把指数式化为对数式后,利用对数的运算性质进行计算即可.
【详解】由,可得,,
所以.
故选:D.
【变式2-2】(多选)(22-23高一上·广东惠州·期中)已知正实数,满足,且,则的值可以为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】AD
【知识点】指数幂的运算、指数式与对数式的互化、指数幂的化简、求值
【分析】根据指对互化公式和指数的运算律即可求解.
【详解】因为正实数,满足,且,
所以,所以,
所以,
所以即解得或,
当时,当时,
故选:AD.
【考点题型三】利用换底公式化简求值
核心方法:换底公式:(且,,,且)
特别的:
【例3】(多选)(24-25高一上·江苏南通·期中)下列结论正确的有( )
A. B.
C. D.若,则.
【答案】AC
【知识点】对数的运算性质的应用、运用换底公式化简计算、对数的运算
【分析】根据对数的运算法则及换底公式一一计算可得.
【详解】对于A:,
,
所以,故A正确;
对于B:,
,
所以,故B错误;
对于C:
,故C正确;
对于D:因为,
所以,,
所以,故D错误.
故选:AC
【变式3-1】(24-25高一上·浙江宁波·期中)计算:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【知识点】对数的运算、运用换底公式化简计算、指数幂的运算
【分析】(1)根据指数幂的运算性质和对数的运算性质求解即可;
(2)根据对数的运算性质结合换底公式计算即可.
【详解】(1)原式
;
(2)原式
.
【考点题型四】有附加条件的对数求值问题
【例4】(23-24高一上·江苏扬州·期中)(1)已知,,①求的值; ②求的值;
(2)已知,,①用,表示; ②用,表示.
【答案】(1)①,②;(2)①,②
【知识点】指数幂的运算、对数的运算性质的应用、对数的运算
【分析】(1)根据指数幂的运算法则计算可得;
(2)根据对数的运算性质及法则计算可得.
【详解】(1)①因为,,所以;
②,,
;
(2)①因为,,
所以;
②因为,,
所以
.
【变式4-1】(24-25高一上·上海·期中)已知,,则用表示 .
【答案】
【知识点】对数的运算性质的应用、运用换底公式化简计算
【分析】根据题意利用换底公式以及对数运算求解即可.
【详解】因为,,
所以.
故答案为:.
【变式4-2】(24-25高一上·上海·期中)已知,,用表示.
【答案】
【知识点】对数的运算
【分析】根据条件,利用对数的运算,即可求解.
【详解】因为,又,,
所以.
【变式4-3】(23-24高一上·广西·期中)(1)计算:.
(2)设,,试用,表示.
【答案】(1)2;(2)
【知识点】对数的运算性质的应用、运用换底公式化简计算
【分析】(1)根据对数运算性质化简求值即可;
(2)根据换底公式及对数运算性质化简求解即可.
【详解】(1)
.
(2).
【考点题型五】对数函数概念辨析
【例5】(24-25高一上·全国·课后作业)给出下列函数:①;②;③;④.其中是对数函数的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】A
【知识点】对数函数的概念判断与求值
【分析】根据对数函数的定义,即可判断.
【详解】①不是对数函数,因为的底数是自变量,不是常数;
②不是对数函数,因为对数的真数不是仅有自变量;
③不是对数函数,因为对数的底数不是常数;
④是对数函数.
故选:A
【变式5-1】(24-25高一·全国·课后作业)已知下列函数:
①y=log(-x)(x<0);
②y=2log4(x-1)(x>1);
③y=ln x(x>0);
④,(x>0,a是常数).
其中为对数函数的是 (只填序号).
【答案】③
【知识点】对数函数的概念判断与求值
【分析】根据对数函数满足,且,判定即可
【详解】由对数函数的定义知,①②不是对数函数;对于③,ln x的系数为1,自变量是x,故③是对数函数;对于④,底数,当时,底数小于0,故④不是对数函数.
故答案为:③
【考点题型六】与对数函数有关的定义域问题
【例6】(24-25高一上·上海·期中)函数的定义域为 .
【答案】
【知识点】求对数型复合函数的定义域
【分析】根据对数的真数大于、分式分母不为求解出结果.
【详解】因为,所以,解得,
所以定义域为,
故答案为:.
【变式6-1】(24-25高二上·上海·期中)函数的定义域为 .
【答案】
【知识点】求对数型复合函数的定义域
【分析】根据对数的性质求函数定义域.
【详解】由题设,可得,即定义域为.
故答案为:
【变式6-2】(24-25高一上·上海嘉定·期中)设条件有意义,条件,若是的必要不充分条件,则实数的取值范围是 .
【答案】
【知识点】根据必要不充分条件求参数、求对数型复合函数的定义域
【分析】先分别求出条件表示的集合,再由p是q的必要不充分条件,可得集合是集合的真子集,从而可求出实数的取值范围
【详解】由,得,记为,
由,得,且,
当时,,
因为p是q的必要不充分条件,
所以集合是集合的真子集,则,所以;
当时,,显然满足题意;
当时,,
则集合是集合的真子集,则,所以;
综上所述,实数的取值范围为,
故答案为:.
【考点题型七】对数函数过定点问题
核心方法:
【例7】(2024·辽宁大连·模拟预测)已知函数(,且)的图象恒过定点,若点在直线上,则的最小值为( )
A.13 B. C. D.8
【答案】C
【知识点】对数型函数图象过定点问题、基本不等式“1”的妙用求最值
【分析】先得出,再由基本不等式得出答案.
【详解】当时,,即
因为在直线上,所以
当且仅当时,取等号,即的最小值为.
故选:C
【变式7-1】(24-25高一上·山东青岛·期中)函数且的图象恒过点,函数且的图象恒过点,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】指数型函数图象过定点问题、对数型函数图象过定点问题
【分析】利用指数函数与对数函数的性质求得两定点的坐标,从而得解.
【详解】对于,令,得,,
所以的图象恒过点,即;
对于,令,得,,
所以的图象恒过点,即;
所以.
故选:B.
【变式7-2】(24-25高二上·云南昭通·阶段练习)已知函数(且)的图象恒过定点,点在幂函数的图象上,则 .
【答案】
【知识点】对数型函数图象过定点问题、求幂函数的值、求幂函数的解析式
【分析】根据对数函数的基本性质求出定点的坐标,然后令,将点的坐标代入函数的解析式,求出的值,可得出函数的解析式,由此可得出的值.
【详解】对于函数(且),
令,可得,此时,,
所以,函数(且)的图象恒过定点,
因为函数为幂函数,设,则,解得,
所以,,故.
故答案为:.
【考点题型八】指数与对数函数的图象综合
【例8-1】(23-24高一上·河南·期末)函数的大致图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】函数图像的识别、函数图象的变换、对数函数图象的应用
【分析】利用的性质与函数值排除BCD,再利用函数的平移与对称变换判断A,从而得解.
【详解】对于,必有,故CD错误;
又,故B错误;
将函数在轴下方图象翻折到上方可得函数的图象,
再将其在轴右侧图象翻折到左侧,右侧不变,可得函数的图象,
进而将得到的函数图象向右平移1个单位,
可得函数的图象,故A正确.
故选:A.
【例8-2】(23-24高一上·山东滨州·期末)若函数(,且)的图象如图所示,则下列函数与图象对应正确的为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】函数图像的识别、对数函数图象的应用、幂函数图象的判断及应用、指数函数图像应用
【分析】利用函数经过点,求出,并代入选项,借助基本初等函数逐一判断即可.
【详解】从函数(,且)的图象可知:该函数经过,
所以,即,解得,
对于选项A: ,由指数函数可知在定义域上单调递减,故选项A错误;
对于选项B: ,当时,则,
由幂函数可知在上单调递增且图象靠近轴,故选项B错误;
对于选项C: 该函数为,可看成的图象关于轴对称,对称后在单调递增,故选项C错误;
对于选项D: ,由幂函数可知在上单调递增且图象靠近轴,故选项D正确.
故选:D.
【变式8-1】(23-24高二下·江苏宿迁)函数的图象大致是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】函数图像的识别、对数函数图象的应用
【分析】对比选项中的图象,再分别计算和时,的取值情况,即可作出选择.
【详解】当时,,,则,排除选项B和C;
当时,,排除选项A,选项D符合题意.
故选:D
【变式8-2】(多选)(24-25高一上·湖南长沙·期中)已知,且,函数与的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【知识点】函数图像的识别、对数函数图象的应用、指数函数图像应用
【分析】讨论底数a,根据函数的单调性进行判断
【详解】由,且,则,所以,
若时,则,所以曲线函数图象上升,即为增函数,
且单调递减,又函数与关于y轴对称,
所以曲线为增函数,选项B符合条件;
若,则,曲线函数图象下降,即为减函数,
且单调递增,又函数与关于y轴对称,
所以函数的图象下降,即为减函数,选项C符合条件,
故选:BC
【考点题型九】对数型复合函数值域
【例9】(24-25高三上·河南焦作·阶段练习)若函数,则函数的值域为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】求指数型复合函数的值域、求二次函数的值域或最值、求对数函数在区间上的值域
【分析】根据对数的单调性可得,再根据二次函数的性质以及指数函数的性质即可求解.
【详解】函数在上单调递增,
又,,故,
令,
而函数在上单调递增,则,
所以函数的值域为.
故选:D.
【变式9-1】(2024高三·全国·专题练习)已知函数,的最小值是 .
【答案】2
【知识点】求对数型复合函数的值域、求对数型复合函数的定义域、基本不等式求和的最小值
【分析】先求出函数的定义域,然后利用基本不等式求得内层函数的值域,然后利用对数函数的单调性求得外层函数的值域,即可解答.
【详解】根据题意得到,,解得,即,则的定义域是.
由于函数.
化简得到,由于,
则,当且仅当,即时取最值.
所以,则的最小值是2.
故答案为:2
【变式9-2】(23-24高三上·上海黄浦·期中)函数在区间上的最小值为 .
【答案】
【知识点】基本不等式求和的最小值、对数的运算性质的应用、求对数函数在区间上的值域
【分析】对函数变形后,利用基本不等式求出最小值.
【详解】,
因为,所以,故,
故,
当且仅当,即时,等号成立.
故答案为:.
【变式9-3】(23-24高一上·广东·期中)已知函数.
(1)求方程的根;
(2)求在上的值域.
【答案】(1)
(2)
【知识点】指数式与对数式的互化、求对数函数在区间上的值域、求二次函数的值域或最值、求指数函数在区间内的值域
【分析】(1)利用一元二次方程的解法,结合对数的定义,可得答案.
(2)根据复合函数的性质,结合对数函数、指数函数、二次函数的单调性,可得答案.
【详解】(1)由,可得,整理可得,
分解因式可得,由,解得,则.
(2)由,根据函数在上单调递增,则,
令,,
根据二次函数的性质,则,
由函数在上单调递增,则.
【考点题型十】对数型复合函数值域(可化为一元二次函数型)
核心方法:换元法(特别题型:换元必换范围)
【例10-1】(23-24高一上·江苏苏州·阶段练习)已知,则的值域是 .
【答案】
【知识点】求二次函数的值域或最值、求对数函数在区间上的值域
【分析】先由题意求得的定义域,再利用换元法与二次函数的性质即可得解.
【详解】因为,
所以的定义域满足,解得,
因为在上单调递增,所以令,
又,
则,
易知在上单调递增,
则当时,;当时,,
所以的值域为.
故答案为:.
【例10-2】(23-24高一上·安徽淮北·阶段练习)已知函数.
(1)若,求方程的解集;
(2)当时,求函数的最小值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求二次函数的值域或最值、对数的运算性质的应用、求对数函数在区间上的值域、对数函数单调性的应用
【分析】(1)根据对数的运算化简方程即可得出解集;
(2)根据二次函数的对称轴,分类讨论,即可求出函数的最小值.
【详解】(1),
若,则,
令,则方程为,解得:或,
则或,
∴或,
∴方程的解集为.
(2)∵,
∴,令,
则在上的最小值等价于在上的最小值,
对称轴为.
当,即时,;
当,即时,;
当,即时,.
综上,.
【点睛】关键点睛:二次函数求最值问题,需要根据开口方向及对称轴研究函数的最值,对称轴与定义域的关系,分3种情况讨论即可,属于中档题.
【变式10-1】(23-24高一下·安徽合肥·期末)函数的最小值为 .
【答案】/
【知识点】求二次函数的值域或最值、对数的运算性质的应用、求对数函数在区间上的值域、复合函数的值域
【分析】利用对数的运算法则与换元法得到,结合配方法即可得解.
【详解】因为,
令,则,则,
因为,当且仅当时,等号成立,
所以的最小值为.
故答案为:.
【变式10-2】(23-24高一下·河北石家庄·期中)函数的定义域为.
(1)设,求t的取值范围;
(2)求函数的最大值与最小值,并求出取最值时对应的x的值
【答案】(1)
(2)的最大值为12,此时;最小值为,此时.
【知识点】利用函数单调性求最值或值域、求对数函数在区间上的值域、与二次函数相关的复合函数问题、求对数函数的最值
【分析】(1)根据对数函数的单调性求出的取值范围;
(2)在(1)的基础上,化简得到,求出最值和对应的x的值.
【详解】(1)在单调递增,
故;
(2),
令,,
则函数变形为,
当时,,此时,解得,
当时,,此时,解得
【考点题型十一】对数型复合函数的单调性问题
核心方法:复合函数求单调性法则(特别题型,容易忽视定义域而造成错解)
【例11】(23-24高一上·河北唐山·期中)函数的单调增区间为 .
【答案】(也对)
【知识点】对数型复合函数的单调性
【分析】先求得函数的定义域,然后根据复合函数的单调性同增异减来求得单调增区间.
【详解】由得,
解得,所以的定义域是.
函数的开口向下,对称轴为,
函数在上单调递减,
根据复合函数的单调性同增异减可知,的单调递增区间是.
故答案为:(也对)
【变式11-1】(24-25高一上·福建厦门·期中)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】求对数型复合函数的定义域、对数型复合函数的单调性
【分析】由对数函数性质计算出定义域后,结合复合函数单调性的判定方法计算即可得.
【详解】由题意可得,解得或,
由,
则其在上单调递减,在上单调递增,
又为单调递增函数,
故的单调递减区间.
故选:B.
【变式11-2】(24-25高三上·江苏泰州·期中)函数的单调递增区间为 .
【答案】
【知识点】对数型复合函数的单调性
【分析】先求得函数的定义域,然后根据复合函数单调性同增异减来求得单调递增区间.
【详解】由,解得或,
所以的定义域为.
函数在上单调递增,的开口向上,对称轴为,
根据复合函数单调性同增异减可知的单调递增区间是.
故答案为:
【考点题型十二】根据对数型复合函数的单调性求参数
核心方法:复合函数求单调性法则
【例12】(24-25高三上·天津南开·阶段练习)已知函数 在上单调递增,则实数的取值范围为 .
【答案】
【知识点】对数型复合函数的单调性、由对数(型)的单调性求参数、函数不等式恒成立问题
【分析】根据对数函数性质分析可知:在上单调递增,且,结合二次函数列式求解即可.
【详解】因为在定义域内单调递增,
由题意可得:在上单调递增,且,
则,解得,
所以实数的取值范围为.
故答案为:.
【变式12-1】(24-25高三上·山东德州·期中)已知关于的函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】对数型复合函数的单调性、已知二次函数单调区间求参数值或范围
【分析】由复合函数的单调性的性质和对数函数的定义域,知道内函数在区间上单调递减且函数值一定为正,建立不等式组,求得的取值范围.
【详解】令,
则,∵,∴在上单调递减,
由复合函数的单调性可知,在单调递减,
∴,则,
∴
故选:D
【变式12-2】.(24-25高三上·广东惠州·期中)已知函数,则“”是“函数在上单调递增”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【知识点】判断命题的充分不必要条件、对数型复合函数的单调性
【分析】根据对数函数与二次函数的性质,结合复合函数的单调性判别,建立不等式,利用充分条件与必要条件的定义,可得答案.
【详解】若函数在上单调递增,则,解得,
所以“”是“函数在上单调递增”的充分不必要条件.
故选:A.
【考点题型十三】利用对数函数单调性比大小
核心方法:单调性
【例13】(24-25高三上·四川成都·阶段练习)已知,,,则,,的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】由对数函数的底数小于1得到函数单调递减,判断出,的大小关系,又判断出,大于1,小于1,从而得出结论.
【详解】由于在单调递减,故,
又∵,∴.
故选:A.
【变式13-1】(24-25高三上·内蒙古锡林郭勒盟·期中)已知,,则下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】比较对数式的大小
【分析】利用对数函数单调性可比较大小.
【详解】因对数函数,在上单调递增,
则,即.
故选:A
【变式13-2】(24-25高三上·四川德阳·阶段练习)已知,,,则下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】比较对数式的大小
【分析】根据对数函数的性质判断即可.
【详解】因为,所以,又,
所以,即.
故选:C
【考点题型十四】利用对数函数单调性解不等式
核心方法:单调性
【例14-1】(23-24高一下·湖北·期中)已知函数.
(1)若在上单调递减,求的取值范围;
(2)若,解不等式.
【答案】(1)
(2)
【知识点】由对数函数的单调性解不等式、由对数(型)的单调性求参数
【分析】(1)在上单调递减,所以,求出函数的定义域,则为其定义域的子集,求解即可.
(2)利用对数的加法运算化简解析式,然后利用对数函数的单调性解不等式即可.
【详解】(1)依题意在上单调递减,所以,
所以由, 解得,所以 ,
解得,即的取值范围是.
(2)依题意,
即,从而有
解得或,
即不等式解集为.
【例14-2】(23-24高一上·山东泰安·期中)函数.
(1)如果时,有意义,求实数的取值范围;
(2)当时,值域为,求实数的值;
(3)在(2)条件下,.解关于的不等式.
【答案】(1)
(2)0
(3)答案见解析
【知识点】由对数函数的单调性解不等式、解含有参数的一元二次不等式、根据对数函数的值域求参数值或范围、求对数型复合函数的定义域
【分析】(1)变换,令,计算最值得到答案.
(2)令,的值域包含,考虑和两种情况,计算得到答案.
(3)确定,函数单调递增,得到,考虑,,,几种情况,解得答案.
【详解】(1),,即,
令,,则恒成立,
,,故,
a的取值范围为.
(2)令,的值域包含,
①时,,其值域为,满足条件;
②时,,令,,,
函数为开口向下的抛物线,的值域为,不满足条件;
综上所述:.
(3),定义域为,,函数单调递增,
,即,
即,且,
①当时,解集为或;
②当时,解集为;
③当时,解集为或;
④当时,解集为;
【变式14-1】(24-25高一上·吉林延边·期中)已知函数.
(1)求函数的定义域;
(2)判断奇偶性,并加以证明;
(3)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)偶函数,证明见解析
(3)
【知识点】函数奇偶性的定义与判断、求对数型复合函数的定义域、由对数函数的单调性解不等式
【分析】(1)由且求解;
(2)利用函数奇偶性的定义求解;
(3)将转化为求解.
【详解】(1)解:由题意得:且,
解得,所以函数定义域为;
(2)因为的定义域为,关于原点对称,
又,
所以为偶函数;
(3),
则<3,化简得 且,
解得或.
【变式14-2】(23-24高一上·河北·期末)已知函数.
(1)判断函数的奇偶性;
(2)判断函数的单调性;
(3)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)奇函数
(2)在上单调递增
(3)
【知识点】由对数函数的单调性解不等式、根据函数的单调性解不等式、对数型复合函数的单调性、函数奇偶性的定义与判断
【分析】(1)求出函数定义域,根据函数奇偶性的定义,即可判断出函数的奇偶性;
(2)将变形为,根据复合函数的单调性的判断方法,即可判断出答案;
(3)根据函数的单调性,可列出不等式组,即可求得答案.
【详解】(1)由题意得函数定义域为,关于原点对称,
则,
故函数为奇函数;
(2)由于,
由于函数在上单调递减,而在上单调递减,
故在上单调递增;
(3)因为在上单调递增,
故成立,需满足,
解得.
【考点题型十五】对数函数综合问题(单调性,奇偶性,恒成立,不等式,值域等综合问题)
核心方法:单调性
【例15-1】(24-25高一上·福建厦门·期中)已知函数,关于的不等式的解集为,且.
(1)求的值;
(2)是否存在实数,使函数的最小值为?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)或
【知识点】根据二次函数的最值或值域求参数、由对数函数的单调性解不等式
【分析】(1)先根据,求出不等式的解,结合可得的值;
(2)利用换元法,把函数转化为二次函数,结合二次函数区间最值法求解.
【详解】(1)由可得,又,所以,
又因为的解集为,所以,
因为,所以,即,
解得或,因为,所以;
(2)由(1)可得,
令,则,设,
①当 时,在上单调递增,
则,解得,符合要求;
②当时,在上单调递减,在上单调递增,
,解得,又,故;
③当时,在上单调递减,
,解得,不合题意;
综上所述,存在实数或符合题意.
【例15-2】(24-25高一上·浙江·期中)已知函数为奇函数.
(1)求实数的值;
(2)解不等式;
(3)设函数,若对任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】复杂(根式型、分式型等)函数的值域、求对数函数在区间上的值域、由奇偶性求参数、指数不等式
【分析】(1)由奇函数定义得,代入计算即可求;
(2)由(1)得出解析式,结合指数函数性质解不等式即可;
(3)借助(2)中解析式求出值域,利用换元法求出的值域,由题意得出,进而得出的取值范围.
【详解】(1)函数中,,
因为为奇函数,
所以,即,
整理得,
所以.
(2)由(1)可知,其定义域为,
由得,即,
整理得,解得,
所以不等式的解集为.
(3)由(2)知,,
当时,,故,
所以在上值域为,
又,,
令,
则,
所以当时,,当时,,
所以函数在上值域为,
因为对任意的,总存在,使得成立,
所以,所以,
解得,
所以实数的取值范围为.
【例15-3】(23-24高一上·河北唐山·期中)已知函数且的图象经过点,且函数为奇函数
(1)求函数的解析式;
(2)判断并证明在定义域上的单调性;
(3)若关于的不等式在区间上恒成立,求正实数的取值范围.
【答案】(1),,
(2)在上单调递增;证明见解析
(3).
【知识点】定义法判断或证明函数的单调性、由奇偶性求函数解析式、函数不等式恒成立问题
【分析】(1)将代入可得解析式,利用结合可得解析式;
(2)证明当时,即可;
(3)不等式可化简为,后令,结合双沟函数单调性可得答案.
【详解】(1)由题意,过点,即,解得,
所以,.
为上的奇函数,,解得,即,
其定义域为,关于原点对称,
且
,故此时为奇函数;
(2)在单调递增.
设,则,
因为,,,
所以,于是在上单调递增;
(3)由在区间上恒成立,
得,即,
令,,则,
令,,设,,
根据对勾函数单调性知在上单调递减,
而为单调递增函数,则根据复合函数单调性知:
在上单调递减,,
若关于的不等式在区间上恒成立,则,
又为正实数,.
【变式15-1】(24-25高三上·辽宁大连·期中)已知函数为奇函数.
(1)求实数a的值;
(2)设函数,若对任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求指数型复合函数的值域、求对数型复合函数的值域、由奇偶性求参数
【分析】(1)首先可得函数的定义域,根据奇函数的性质得到,求出参数的值,再检验即可;
(2)首先求出在上的值域,再利用换元法求出在上的值域,依题意,即可得到不等式组,解答即可.
【详解】(1)由题意可得,函数的定义域为R,因为是奇函数,所以,可得,
经检验,对于,成立,所以.
(2)由(1)可得,
因为,所以,,,
,,
所以当时的值域,
又,,
设,,则,
当时,取最小值为,当时,取最大值为,
即在上的值域,
又对任意的,总存在,使得成立,
即,所以,解得,即实数m的取值范围是.
【变式15-2】(24-25高一上·浙江绍兴·期中)函数.
(1)当时,求该函数的值域;
(2)若对于恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2).
【知识点】求对数函数的最值、函数不等式恒成立问题
【分析】(1)根据对数的运算性质,结合换元法、对数的单调性进行求解即可;
(2)根据(1)的结论,通过常变量分离,结合构造函数、结合基本不等式进行求解即可.
【详解】(1),
,,
令,则,
易知单调递减,该函数值域为即;
(2)令,则在上恒成立,
当时,恒成立,;
当时,等价于恒成立,
令.
当且仅当时取等号,.
综上,.
【变式15-3】(23-24高一上·江苏南通·期中)已知函数,函数
(1)试判断函数的单调性,并证明你的结论;
(2)若不等式对恒成立,求实数a的取值范围.
【答案】(1)在上单调递增,证明见解析
(2)
【知识点】由对数函数的单调性解不等式、定义法判断或证明函数的单调性
【分析】(1)利用函数的单调性的定义以及对数函数的性质进行证明;
(2)遇到恒成立的问题,经常转化为求最值的问题,从而得出关于a的不等式组,求解即可.
【详解】(1)
在其定义域上单调递增.
证明如下:设任意,则有:
,
,
,,,
,,
在上单调递增,,即 .
函数在上单调递增.
(2)由(1)知:当时,,
由不等式对恒成立,
得,
为单调递增函数,
,
,
解得 .
实数a的取值范围
【考点题型十六】对数函数中新定义问题
【例16】(23-24高一下·贵州贵阳·期中)对于在区间上有意义的函数,若满足对任意的,,有恒成立,则称在上是“友好”的,否则就称在上是“不友好”的.现有函数.
(1)当时,判断函数在上是否“友好”;
(2)若函数在区间上是“友好”的,求实数的取值范围.
【答案】(1)在上“友好”
(2)
【知识点】函数新定义、函数不等式恒成立问题、求对数函数的最值、根据对数函数的最值求参数或范围
【分析】(1)判断函数的单调性,利用单调性求出最值,即可判断;
(2)根据单调性求出函数的最值,即可得到,参变分离得到,换元,利用函数的单调性求出的最大值,即可求出参数的取值范围.
【详解】(1)当时,,
因为在上单调递减,在上单调递增,
所以在上单调递减,
所以, ,
所以,
即,有,
所以当时,函数在上是 “友好”的.
(2)依题意可得在上单调递减,
则,,
则有,
即,
即,可得,即,
令,因为,则且,
则,
令,,
令,
令任意的且,
则,
即,所以函数在上单调递减,
同理可得在上单调递增,
又,,
当或时,取最大值,此时,
于是当或时,取最大值,
依题意,
又对于任意的,恒成立,即恒成立,
因为,所以,
即,所以,此时,
综上可得的取值范围是.
【变式16-1】(23-24高一上·江苏无锡·阶段练习)若函数对定义域内的每一个值,在其定义域内都存在唯一的,使成立,则称该函数为“和一函数”.
(1)判断定义在区间上的函数是否为“和一函数”,并说明理由;
(2)若函数在定义域上是“和一函数”.
①求的值;
②求的取值范围.
【答案】(1)不是“和一函数”;理由见解析
(2)①;②.
【知识点】求对数函数在区间上的值域、函数新定义、对勾函数求最值、根据解析式直接判断函数的单调性
【分析】(1)举出反例即可;
(2)①根据函数单调性得到,对任意,,存在,使成立,则,根据集合包含关系得到,则,②表达出,,由对勾函数单调性得到取值范围.
【详解】(1)在区间上的函数不是“和一函数”,理由如下:
在上是减函数,
,
当时,对任意,,不符合“和一函数”的定义,
故在区间上的函数不是“和一函数”;
(2)①在上是增函数,
,
∴值域,
又在定义域上是“和一函数”,
对任意,,存在,使成立,
则,
,,
则,即,
,则,
②,即,
,
,解得,
则,
令,,
在上是减函数,在上是减函数,
∴在上是减函数,则,
,
故的取值范围为.
【点睛】方法点睛:函数新定义问题的方法和技巧:
(1)可通过举例子的方式,将抽象的定义转化为具体的简单的应用,从而加深对信息的理解;
(2)可用自己的语言转述新信息所表达的内容,如果能清晰描述,那么说明对此信息理解的较为透彻;
(3)发现新信息与所学知识的联系,并从描述中体会信息的本质特征与规律;
(4)如果新信息是课本知识的推广,则要关注此信息与课本中概念的不同之处,以及什么情况下可以使用书上的概念.
【变式16-2】.(2024·上海金山·二模)已知函数与有相同的定义域.若存在常数(),使得对于任意的,都存在,满足,则称函数是函数关于的“函数”.
(1)若,,试判断函数是否是关于的“函数”,并说明理由;
(2)若函数与均存在最大值与最小值,且函数是关于的“函数”,又是关于的“函数”,证明:;
(3)已知,,其定义域均为.给定正实数,若存在唯一的,使得是关于的“函数”,求的所有可能值.
【答案】(1)不是,理由见解析
(2)证明见解析
(3)的所有可能值为或
【知识点】函数新定义
【分析】(1)结合题目所给定义分别计算即可得;
(2)结合定义可得,,即可得解;
(3)记集合,,结合定义可得,再分、、讨论即可得.
【详解】(1)不是关于的“函数”.
解法一:当时,,所以不存在,使得
解法二:因为函数()的值域为,比如取,则,
不存在,使得;
(2)设.
由题意,存在,使得.
因为函数是关于的“函数”,
所以存在,满足,
从而.
同理,由是关于的“函数”,
可得,
综上,;
(3)记集合,.
由是关于的“函数”,得,
①当时, ,,
从而,解得,
因唯一,令,解得(舍)或(舍);
②当时,,,
从而,解得,
因唯一,令,解得,符合题意;
③当时,,,
从而,解得,
因唯一,令,解得,符合题意;
综上,的所有可能值为或.
【点睛】关键点点睛:最后一问关键点在于借助集合,,得到,从而对、、讨论.
提升训练
1.(24-25高一上·上海·期中)已知,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】指数幂的运算、对数的运算
【分析】结合对数的运算,化简可得,得到并解出方程组即可.
【详解】由题可得:,
即,
所以,解得:.
所以.
故选:B.
2.(24-25高一上·江苏·期中)( )
A.4 B.2 C. D.
【答案】C
【知识点】对数的运算
【分析】运用对数运算性质计算即可
【详解】由,,
则,
故选:C
3.(24-25高三上·福建宁德·期中)某一物质在特殊环境下的温度变化满足:(为时间,单位为为特殊环境温度,为该物质在特殊环境下的初始温度,为该物质在特殊环境下冷却后的温度),假设一开始该物质初始温度为100℃,特殊环境温度是20℃,则经过15min,该物质的温度最接近(参考数据:)( )
A.54℃ B.52℃ C.50℃ D.48℃
【答案】C
【知识点】指数式与对数式的互化
【分析】由题意得到,进而求解即可.
【详解】由初始温度为100℃,特殊环境温度是20℃,时间15min代入题中式子得:
,即,即.
故选:C.
4.(24-25高三上·江苏常州·期中)已知函数(,且).,使得成立,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】对数型复合函数的单调性、由对数(型)的单调性求参数
【分析】根据复合函数的单调性以及函数的最值进行分析,从而确定正确答案.
【详解】在单调递减,时,, 即,
另外,时,单调递减,在单调递增,
综上所述,的取值范围是.
故选:A
5.(辽宁省名校联合体2024-2025学年高三上学期期中检测数学试题)函数是奇函数,则的取值集合为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】由奇偶性求参数
【分析】由即可求解.
【详解】是奇函数,故
,
则,解得,经验证符合.
故选:D
6.(24-25高一上·福建厦门·期中)已知, 则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】由幂函数性质比较,再结合指数函数性质即可得解.
【详解】因为,
所以.
故选:A.
7.(24-25高一上·河北保定·阶段练习)已知函数的值域为,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】求对数函数在区间上的值域、根据分段函数的值域(最值)求参数
【分析】根据分段函数值域,以及对数函数在区间上的值域,夹逼出一次函数在区间上的值域与的关系,列出关于的不等式求解即可.
【详解】当时,单调递增,又,故在上的值域为,
又在上的值域为,故是在上的值域的子集;
又当时,;
当时,显然不满足题意;
当时,在上单调递减,故在上的值域为不满足题意;
当时,在上单调递增,故在上的值域为,
若满足题意,则,即,故.
综上所述,的取值范围为.
故选:B.
8.(24-25高三上·湖南长沙·阶段练习)已知函数的图象关于原点对称,且满足,且当时,,若,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】函数奇偶性的应用、函数周期性的应用、研究对数函数的单调性
【分析】 由已知得出函数图象的对称中心,函数是奇函数,从而得出函数为周期函数,得最小正周期,利用周期性及奇偶性可化简计算函数值.
【详解】依题意函数的图象关于原点对称,所以为奇函数,
因为,
故函数的周期为4,则,而,
所以由可得,而,
所以,解得.
故选:D.
二、多选题
9.(24-25高三上·四川达州·开学考试)已知命题“”为真命题,则实数的值可以是( )
A.2 B.0 C. D.
【答案】CD
【知识点】研究对数函数的单调性、根据全称命题的真假求参数
【分析】进行参变分离,设,判断函数的单调性,求出最值即可求出的取值范围,即可求解.
【详解】因为命题“”为真命题,
所以.
令,
根据增函数减去减函数知:为增函数,
当时,有最小值,
故实数的取值范围为.
故选:CD.
10.(24-25高三上·河南三门峡·期中)在实际应用中,通常用吸光度和透光率来衡量物体的透光性能,它们之间的换算公式为,下表为不同玻璃材料的透光率:
玻璃材料
材料1
材料2
材料3
0.7
0.8
0.9
设材料1、材料2、材料3的吸光度分别为,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【知识点】对数的运算、比较对数式的大小
【分析】根据对数的运算法则和单调性求解即可.
【详解】由换算公式和图表可知,,,,
又因为函数在上单调递增,
所以对于A:,说法正确;
对于B:,说法错误;
对于C:,,,说法正确;
对于D:,说法错误;
故选:AC
三、填空题
11.(24-25高三上·青海西宁·阶段练习)已知函数在区间上单调递增,则实数的取值范围是
【答案】
【知识点】由对数(型)的单调性求参数
【分析】分析可知,内层函数在上为减函数,且,可得出关于实数的不等式组,即可解得实数的取值范围.
【详解】令,因为外层函数在上为减函数,
且函数在区间上单调递增,
所以,内层函数在上为减函数,且,
即,解得.
因此,实数的取值范围是.
故答案为:.
12.(2024高三·全国·专题练习)已知函数,,若,使得成立,则实数的取值范围为 .
【答案】.
【知识点】函数不等式恒成立问题、求对数型复合函数的值域、求指数型复合函数的值域
【分析】根据题意当,,则可转化为,可求得参数的取值范围.
【详解】因为,,
依题意,,即,得.
所以所求实数的取值范围为.
故答案为:.
四、解答题
13.(24-25高一上·浙江宁波·期中)已知函数,,过定点.
(1)若,求函数的定义域;
(2)若不等式在上恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求对数型复合函数的定义域、由对数函数的单调性解不等式、函数不等式恒成立问题
【分析】(1)根据求出的值,即可得到解析式,从而得到,结合对数函数的性质求出函数的定义域;
(2)由对数函数的单调性得到在上恒成立且恒成立,参变分离可得在上恒成立,结合函数的单调性求出的最小值,即可得解.
【详解】(1)因为过定点,
所以,解得,所以,
所以,
则,解得,所以的定义域为.
(2)因为,
所以不等式在上恒成立,即在上恒成立,
因为函数在上单调递增,
所以在上恒成立且恒成立,
则且在上恒成立,
因为,
且,均在上单调递增,
所以在上单调递增,
所以当时取得最小值,
所以,解得,即的取值范围.
14.(2024高三·全国·专题练习)已知.
(1)求的解析式;
(2)函数,若对任意,总存在,使成立,求a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】已知f(g(x))求解析式、求二次函数的值域或最值、对勾函数求最值、函数不等式能成立(有解)问题
【分析】(1)由换元法求出的解析式;
(2)令,则代入化简,由对勾函数的性质可求出的值域,再由二次函数的性质求出的值域,由题意可知的值域是值域的子集,列出不等式组,解不等式即可得出答案.
【详解】(1)令,得到,即,;
(2)令,则,,
所以,
由对勾函数的性质可得在上单调递减,在上单调递增,
当时,,当时,,当时,,
∴值域为,
当时,,令,
所以,
由二次函数的性质可得,
∵的值域是值域的子集,∴,解得.
15.(24-25高三上·江苏·阶段练习)已知函数
(1)若在区间上的最大值是,求实数a的值;
(2)若函数的值域为,求不等式的实数t的取值范围.
【答案】(1)或
(2)
【知识点】根据指数函数的值域或最值求参数(定义域)、根据对数函数的最值求参数或范围、由对数函数的单调性解不等式
【分析】(1) 分两种情况讨论,利用对数函数单调性和最值,即可求解;
(2) 设,则因为函数的值域为,求的值,利用单调性和定义域解对数不等式.
【详解】(1))① 当时,在上单调递减,
所以,解之可得,
② 当时,在上单调递减,
所以,可得,
综上所述:或.
(2)设,则,
因为函数的值域为,即,
所以,
即,得,
根据是单调递增函数,设
则,
所以实数t的取值范围是.
16.(23-24高一上·江苏盐城·阶段练习)设函数的定义域为,若函数满足条件:存在,使在上的值域为(其中),则称为区间上的“倍缩函数”.
(1)若存在,使函数为上的“倍缩函数”,求实数的取值范围;
(2)给定常数,以及关于的函数,是否存在实数,使为区间上的“1倍缩函数”.若存在,请求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在;;
【知识点】求分段函数解析式或求函数的值、利用函数单调性求最值或值域、对数型复合函数的单调性、函数新定义
【分析】(1)根据函数是“倍缩函数”,结合题意中的定义即可求解;
(2)由题意可得,然后分类讨论,从而求解出的值,从而求解.
【详解】(1)由题意得,为“倍缩函数”,则,
因为在其定义域上为单调递增函数,
在其定义域上单调递增,
由复合函数可得在区间上单调递增,
所以,解得,
所以为的两个解,令,,
得有两大于零的不同的根,所以,解得.
故的取值范围为.
(2)存在,,,理由如下:
由题意得为区间上的“倍缩函数”,
所以,
所以当时,因为,故此种情况不符合题意;
所以当时,,此时在区间上单调递减,
所以,解得:,故此种情况不符合题意;
当时,,此时在区间上单调递增,
所以,解得,
所以是方程的两正根,所以,得,
此时:,,故此种情况符合题意;
当时,在区间上单调递减,在区间上单调递增,
当时,有最小值,故此种情况不符合题意.
综上所述:存在,使为区间上的“1倍缩函数”.
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