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第10课对数与对数函数
普查与练习10
对数与对数函数
三组题学透
1.对数式的化简与求值
1
1
5
(1)(2024全国甲真题,5分)已知a>1且
,则a=
logsa log 4 2
1
1
3
解析:
logza 5
logsa log4 logza
2
24
因为a>1,所以1og2a>0,
(1og2a)2_5log2a
所以3一
2
整理得1og2a-51og2a-6=0,
解得1og2a=-1(舍去)或log2a=6,
所以1oga=6-log22,所以a-26=64
故答案为64
②X2024北京真题,4分生物丰富度指薮48二是河流水质的一个评价指标,其中5,N分
InN
别表示河流中的生物种类数与生物个体总数.生物丰富度指数d越大,水质越好,如果某河
流治理前后的生物种类数S没有变化,生物个体总数由1变为M,生物丰富度指数由2.1提
高到3.15,则()
A.3W2-2WB.2W2-3W
C.N=N D.N=M
解析:由题意得一
=2.1,
S-1
=3.15
InM
InN2
划21lnM=315lnM,即hnM=2ny
21
10
所以2nM=3nW2,所以3=W.故选D
(32026汇编,35分)完成下列各题.
0lg27+1g8-gV1000
lg1.2
②le50e8+le10o0)+651e22+le后+le0.06=
③1og625·log216=
④化简(2log3+1ogs3)1og32+1og2)的值为(
)天津经典真题)
A.1B.2C.4D.6
⑤已知1g+lg"=21g2-3.则1og"-
21y
⑥已知4=8,2m=9=6,且-+。=b,则a+b=
m 2n
⑦1-1gs3)2+10g21og618"
log64
8V27
1,64×27
解析:①原式=
710002g1000
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4×3
2
(10
1143×33
6
6
2g103
号
②原式=lg5×(31g2+3)+3×g2)2+lg(×0.06
=31g5×1g2+3lg5+3×0g2)2-2
=31g2Qg5+1g2)+3lg5-2
-31g2+3lg5-2
=1.
③log6251og216=1og62161ogs25=1og631og52=3×2=6.
④(法一)2l0g3+1og83)1og32+1og2)
21g3,1g3 g2 Ig2
1g41g81g31g9
1g3,1g3g2,1g2
1g23lg21g32lg3,
4lg331g2
3 1g2 2 lg3
=2.故选B.
法二)2log43+1ogs3)1og32+10g2)
_(21og,3+lbg,3)aog2+1og,2)
=loe3+与g3loe2+e2
--10g231og32
=2.故选B
⑤,lgr+1lg=2lg(2x3)
x>0,
P>0,
2x-3y>0,
解得-一
-(2-3y)2,
3
39
logylog,2
⑥.40=8,2m-9m=6,
3
3
log-og2-m-log:6,n-log6,
2
÷=1og2,=log9,
6=2+1
=l1og62+1og69=1og62+1og63=1,
m 2n
a+b
5
⑦原式-
(1og66-log63)2+1og62-log618
10g622
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(1og62)2+log62log618
210g62
-10gs2+1og618
2
=logo3
2
=1.
2.对数函数的图像及性质
a,对数型函数图像恒过定点问题
(4)(四川成都三模,5分)已知函数f)=logx一1)+1(a>0且a≠1)的图像恒过定点A,过定
点A的直线:mx十m-】与坐标轴的正半轴相交,则mn的最大值为()
11
1
心BCD16
16
解析:已知:m十四=1,即y=m+
x十-
,直线1与坐标轴的正半轴相交,
÷-m0,10.m0,P0
令x-1=1,即x=2,得2)=1,
则A(2,1),则2m十n=1,
1
.1=2m+n≥22mn,.mm≤8
11
当且仅当2m=n,即m一n一时,等号成立.
故选C
b.辨析与对数函数有关的函数图像
(⑤)(内蒙古通辽模拟,5分)若函数x)=(k一1)a一a(a>0且a≠1)在R上既是奇函数又是减
函数,则g()=log十的大致图像是()
B
y
0
C
D
解析因为函数fx)=(k-1)a一a(a>0,a≠1)在R上是奇函数,所以f0)=0,即k-1一1=
0,解得k=2,经检验,k=2时,x)=一a为奇函数.
又因为x)为减函数,所以0<a<1,所以gx)=logc十2在(一∞,一2)上单调递增,在(一2,
十∞)上单调递减,其大致图像为B故选B.
c.利用对数函数的图像与性质求值或取值范围
1
⑥2026改编,5分)函数-2x一22nr的最小值为
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解析:在同一平面直角坐标系中作出函数八=2x一了为=2m的图像,如图所示:
=2x-
M(x。·yo
设点Mo,o)是y2=2lnr图像上的任意一点,
则在该点处的切线方程为y=一(c一)十%
3X0
令2=2,得=1,因此,函数片=2x的图像在点1,0处的切线与直线n=2x2平行,
m=221mw=2x1
3
221一故函数9的最小值为号
(⑦)(辽宁大连模拟,5分)中国科学院院士吴文俊在研究中国古代数学家刘徽著作的基础上,
把刘微常用的方法概括为“出入相补原理”:一个图形不论是平面的还是立体的,都可以切割
成有限多块,这有限多块经过移动再组合成另一个图形,则后一图形的面积或体积保持不
变.利用这个原理,解决下面问题:已知函数x)满足4一x)=x),且当x∈[0,2]时的解
析式为=le:2),0≤x≤1,则函数=在xO4时的图像与直线=-1
log2x,1<x≤2,
围成的封闭图形的面积是()
A.2 B.2log23 C.4 D.4log23
解析:4一x)=x),x)的图像关于直线x=2对称
=C:220≤≤1·当xe0,2时,的图像关于0,0对
又f0)=f4)=一1,f2)=1,∴.当x[0,4]时,函数fx)及y=-1的图像如下,两图像围
成的封闭图形如图中阴影部分所示
2
根据图像的对称性,可将顶点分别为A,B,C和A,C,D的曲边三角形分别相补到顶点为
F,B,O和H,E,D的曲边三角形处,∴.函数y=f在x∈[O,4]上的图像与直线y=-1
围成的封闭图形的面积即为由x轴、y轴、直线y=一1和直线x=4所围成的矩形的面积,
为4.故选C
d,利用对数函数的图像与性质比较大小
(82026汇编,25分)按要求完成下列各题
11
(I)已知a=lec,b=h2,c=loe3则a,b,c的大小关系为)
A.a>b>c B.b>ac C.c>b>a D.ca>b
(I)己知a-log36,b=logs10,c-log14,则实数a,b,c的大小关系是()
A.a>b>c B.b>c>a C.c>b>a D.c>a>b
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(已知2=6,36=12,4=20,则()
A.ab>c B.ca-b C.b>a-c D.c-b-a
2
(W)设a=log2,b=logs3,c-3则(
全国Ⅲ经典真题)
A.a<c<bB.a<b<cC.b<c<a D.c<a<b
(V)若a>b>c>1且ac<b2,则()
A.log b>logc>logca B.logb>loga>log.c
C.logc>log b>log.a D.loga>log b>logc
解析:(I),'a=log2e>l,b=ln2<lne=1,
,log3=log3>log2e=a,
.c>a>b.故选D
(IⅡ)a=1og36=1+1og32,b=1og310=1+logs2,c=log714=1+1og72..y=1og2x是增函数,
g21og5-1
log:7-log:5-log3>0."log7 -1
g21og3-1
.'.log32>logs2>log2.
1og32
∴.a>b>c故选A
(.24=6,30=12,
a=1og,6=1+1og3>1+1og2N2=1+3
22
35
b=1og312=1+1og34<1+1og33V3=1+-
+22
.a心b
,4=20,∴.c=l10g420=1+1og45,
b-c-log,4-log,5-184 l85_lg24-lg3lg5
1g3 1g4 1g31g4
1g3+1g5
.'lg31g5<
g215lg216
2
=lg24,
44
.b-c>0,.b>c,∴.a>b>c.故选A
Wa=log2=logV84og9=log,33-子,
b=log33=logs 27-logs25=log,5
.a<c<b故选A
(V)法-),a>b>c>1,.logb<loga-1-logc<loga,故A,C错误.
'.'a>b>>1,.'.loga>logob=1=logaa>log.c.
Igb lga Igb lgb-lga lge
又,logb-log6a=
Ige lgb
(Igb)2-
lga+lgc
(ac)2
2
(Igb)2-
2
lge.lgb
lgc lgb
(1gb)2-
gb2
2
(1gb)2-(1gb)2
=0,
lgc lgb
lgc-lgb
logb>log6a,∴logb>loga>logc,故B正确,D错误.故选B
(法二),a>b>c>1且acb2,.不妨设a=16,b=8,c=2,则loga=log216>1>log168=
4
1og,b,故A,C错误:1og,b=log8-3logl6-3loga,故D错误.故选B
,利用对数函数的图像与性质解方程或不等式
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(9)(河南模拟,5分)已知函数x)=logz(x2+a).若3)=1,则a=
解析:因为fx)-log22+a),所以f3)-l1og(9+a)-1-log2,所以9+a-2,即a--7
1og1(4x2+)
(10)(2026汇编,10分)设函数x)=
2
,则
logx
(I)不等式1og2x)+尤2)≥一2的解集为
(Ⅱ)满足不等式2x一1)<一1的x的取值范围为
解析:(I)一x)=log(2+1)=fx),且x)的定义域为R,关于原点对称,x)为R上的
偶函数.设z=x2+1,则g()=log易知=x2+1在区间[0,+∞)上单调递增,g(日=log
在区间(0,+∞)上单调递减,∴.x)在区间[0,+∞)上单调递减.令t=logx,则logx=一t,
2
∴.不等式1ogx)+1ogx)≥一2可化为0+-0≥一2.又·为R上的偶函数∴一0=
f0,20≥-2,0≥-1.又1)=1g2=-1,f0≥1).x)在[0,+∞)上单调
笼减,且他在R上为偶函数,MS1,甲-1≤<1,即-1≤8x≤1,x≤2,
六不等式cg9+ce字≥-2的解集为x≤2
(Ⅱ)由(I)知函数x)=log(1+x)在[0,+∞)上单调递减,且)在R上为偶函数,1)=
1,.不等式2x-1)<-1,即02x-101),等价于2x-1P1,即2x-1>1或2x-1<-1,
解得1或x<0,∴x的取值范围为(一∞,0U(1,+∞).
「.反函数及其性质的应用
(11)山东济南模拟,5分)已知a是方程x+lg=4的根,b是方程x十10=4的根,函数)
是定义在R上的奇函数,且当x≥0时,x)=x2十(a十b一4)x.若对任意x∈[t,t十2],不等式x
+0≥2)恒成立,则实数1的取值范围是()
A.[N2,+∞)B.[2,+∞)C.0,2]D.[-V2,-1U[N2,V3
解析:由x+1gr=4,x+10r=4可得1gx=4一x,10x=4-,
∴.a,b分别为曲线y=lgr,y=10与直线y=4一x的交点的横坐标
:y=lgr与y=10互为反函数,.它们的图像关于直线y=x对称。
又,直线y=4一x与y=x垂直,.曲线y-lg,y=10与直线y=4一x的交点关于直线y=x
对称.
令4-x=x,得x=2,.a十b=2×2=4,
.当x≥0时,fx)=x2
又x)是定义在R上的奇函数,
=r0在R上单调递增,
{-2,x<0
f+0≥2x)=V2x)等价于x+tV2x,
∴t≥(N2-1)x在[t,+2]上恒成立,
∴.t≥2-1(t+2),解得t≥V2,即t的取值范围是[V2,+∞).故选A
9.对数型复合函数的有关问题
22026改编,12分)已知函数)=1 log log(ax)a>0,a≠1
(I)当a=2时,求函数x)的最小值:
(Ⅱ)若x∈2,4],x)≥4恒成立,求实数a的取值范围.
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解:(I)由题意知函数fx)的定义域为(0,+∞)
fx)=(logx-2)(log:x+1)=(logax-2)(logx+1)=(logox-logx-2.
当a=2时,因为网=0oey-lgr-2=ogr}}所以当1bgx-字甲x=2时,国
29
数心取得最小值,最小值为6分
(Ⅱ)由(I)得fx)=Iogx2-logx-2
因为∈2,4],x)≥4恒成立,
所以r∈[2,4],og)2-logx-2≥4恒成立,
即Aogx}-logx-6≥0,
解得1ogx≥3或1ogx≤一2.(8分)
当0<a<1时,x或。≤x
又x∈2,4,所以0之m=4或血=2,
a
解得a≥4或o≥
所以
2
≤a<1.(10分)
当1时,x或x
又x∈[2,4],所以a3≤xm血-2或,≥xmx-4
解得a≤2或a≤乞
所以1<a≤V迈
综上所运,实数的取值范国为侣小火0,间02分》
(132026汇编,33分)已知函数)-log(2-2m+3).
(I)若fx)的定义域为R,求实数a的取值范围;
(I)若函数fx)的值域为R,求实数a的取值范围:
若函数x)的值域为(一∞,一1],求实数a的值;
(V)若函数fx)在[-1,+∞)上有意义,求实数a的取值范围:
(V)若函数fx)的定义域为(-∞,1)U(3,+∞),求实数a的值:
(VID若a=l,求函数x)的单调区间:
(W)若函数x)在区间(一∞,1]上单调递增,求实数a的取值范围;
(Ⅷ)若fx)>0在区间[1,2]上恒成立,求实数a的取值范围;
(X)若函数x)为偶函数,求a的值;
造a封,解不等式附
3
2
解:设u)=x2-2+3.
(I)由x)的定义域为R,知x2-2ax+3>0的解集为R,则4=4a2-12<0,解得-V3<a%3,
所以实数a的取值范围为(-V3,V3).(3分)
(Ⅱ)函数x)的值域为R等价于)=x2-2a+3取遍(0,+∞)上的值,所以只要ux)m=u(a)
=3-a2≤0即可,解得a≤-V3或a≥v3,
所以实数a的取值范围是(一∞,一V5U[N3,+∞).(6分)
因为x)≤一1,所以(x)=x2-2+3的值域为2,+∞).
又)=(x一a+3-a2≥3-a2,所以()mi血=3-a2=2,解得a=±1.(9分)
(V)由fx)在[-1,+∞)上有意义,知x)=x2-2m+3>0对x∈[-1,+∞)恒成立.因为y
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=u6图像的对称轴为直线x=@,所以当a<1时,u=(->0,即a十4'0,☐
解得-2<a<-1:
当a≥-1时,xmim=u(@=3-a2>0,即-V5<a√5,所以-1≤a5
综上所述,实数a的取值范围为(一2,V3).(12分)
(V)因为函数fx)的定义域为(-∞,1)U(3,+∞),所以ux)=x2-2+3>0的解集为(-c∞,
1)U(3,+∞),所以方程x2一2m+3=0有两个实根=1,2=3.由+x2=2a得a=2.(15
分)
(TD当a=1时,fx)=l1ogx2-2x十3).又x2-2x+3>0恒成立,所以函数x的定义域为R
因为y=logx为减函数,y=x2-2x十3在(一∞,1)上单调递减,在(1,十∞)上单调递增,所
以函数f的单调递增区间为(一∞,1),单调递减区间为(1,+∞).(18分)
N因为y=logx为减函数,且函数x)在区间(一∞,1]上单调递增,所以(x)=2一2十3
在区间(-∞,1]上单调递减,所以a≥1且(1)=4-2a>0,解得1≤a<2,所以实数a的取
值范围为[1,2).(21分)
()因为x)>0在区间[1,2]上恒成立,
所以0<x2-2a+3<1在区间[1,2]上恒成立
因为抛物线y=(x)的对称轴为直线x=a,
所以(i)当a≤1时,x)在区间[1,2]上单调递增,所以x)在区间[1,2]上的最小值为4一
a≤1,
2a,最大值为7-4a要使0<2-2am+3<1在区间[1,2]上恒成立,则4-2a>0,不等式组
|7-4a<1,
无解
(ii)当a≥2时,x)在区间[1,2]上单调递减,所以x)在区间1,2]上的最大值为4-2a,
a≥2,
最小值为7-4a.要使0<x2-2am+3<1在区间12]上恒成立,则4-2a<1,不等式组无解
|7-4a>0,
3
0<2时,M四在区间1,21让的最大值为4-20,最小值为3-,则
(的当3
≤a<2,
4-2a<1,
3-a2>0,
3
解得aV5
3
(iv)当1<a<-时,c)在区间[1,2]上的最大值为7-4a,最小值为3-a2,则
<a<2
不
2
7-4a<1,
3-2>0,
等式组无解
综上,a的取值范围为
5.(27分)
(①X因为函数fx)=log(2-2+3)为偶函数,所以fx)=f一x9),即1og2一2+3)=log(2+
4
2m十3),解得a=0.
经验证,当a=0时,f)是定义域为R的偶函数,符合题意,所以a的值为0.(30分)
(X)当a=-时,fx)=log(r2-3x+3)
2
2
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5
月x,即1g2--32+3)≤x,
2
即22x-32x+3≥2,
整理得(2-3)2一1)≥0,即2≤1或2≥3,
解得x≥0或x≤一log3
故不等式的解集为(-∞,一log23]U[0,+∞).(33分)
3.指数函数、对数函数、幂函数的综合
(14)2026汇编,24分)①若2+10g2a=4+2logb,则(
)(全国I经典真题)
A.a>26 B.a<2b
C.a>b2 D.a<b2
②若a-4.20.3,,b=4.20.3,c-log420.2,则a,b,c的大小关系为(
)(2024天津真题)
A.a>b-c B.b-a-c
C.c-a-b D.b-c-a
③己知9=10,a=10-11,b=8m-9,则(
)(全国甲经典真题)
A.a-0-b B.a-b-0
C.b-a-0 D.b>0-a
④已知55<84,134<8.设a-1ogs3,b=log85,c-log138,则(
)(全国I经典真题)
A.a<b<c B.b<a<c
C.b<c<a D.c<a<b
⑤己知,乃),2,2)是函数y=2图像上两个不同的点,则(
)2024北京真题,4分)
h十2十2
A.logi 2
2
月+2十2
B.1og222
1十2
C.logi 2
十2
D.
解析:①设fw)-2r+log2x,易知fx)为增函数.因为2+og2a=4+2log4b=22b十1ogb,所
以a-2b)=2+log2a-[2+1og2(2b]=2+1ogzb-[22+1og22b]=1og22-10,所以
a<2b),所以a<2b,故A错误,B正确.
fa)-fb2)=29+10g2a-(2b2+10gb)=22b+1ogb-(2b2+1og2b3)=22b-2b2-1ogb=1)-
fb2)=2>0,此时fab),a>b2:当b=2时,a)-fb2=-1<0,此时fa)≤fb2),a<b2,
所以C,D错误.故选B.
②因为y=4.2在R上单调递增,且-03<0<0.3,
所以0<4.203<4.2°=1<4203,即0<a<1<b,
因为y=log4.x在(0,十∞)上单调递增,
且0<0.2<1,
所以1og4.20.2<log421=0,即c<0,
综上,b>a>c,故选B.
③由9=10可得m=16g10=10
1
1g9
1g9+1g11
因为lg9lg11<
g99
1g99
2
2<1=(1g10)2,所以
1g10 1g11
即m>lg11,
2
lg100
1g9 1g10
所以a=10-11>101-11=0.
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g8+lg10,
1g80
因为lg81gl0<
2
2<1g9)2,
所以g9g10
即1og9>m,所以b=8m-9<81og9-9=0
lg8 1g9
综上,a>0b.故选A
④根据题意可知a,b,c∈(0,1):
常器器
1
1g3+1g8
1g3+1g8
g24
2
2lg5
1g25
}2<1,所以a<b
由6=1oe5得8=5,即8=5由55<8得88,所以56<4,所以b
由c-log138得13-8,即135e-8.由134<85得134<13,所以5c>4,所以c>,故a<b<
c,故选A
⑤不妨设x2
因为函数y=2“是增函数,
所以0<2<2”,即02
对于选项A,B,2”+22229=2学,
为+女
2
即n+22学0,
2
因为函数y=1og2x是增函数,
a2ng,2学-+2
所以1og2
2
故A错误,B正确
对于选项C,D,令=0,2=1,则=1,2=2,
yog 1)
所以1og2
3
即1og,n十之1=x1十5
1
1
令=-1,=-2,则h-2九=
+2=1og
所以1og2
3
=l0g3-3∈(-2,-1),
n+2
即1og22
一3=x1十2
故C,D均错误,故选B
(15)(经典题,12分)已知函数x)=1g(1-x)+1g(1十x)+x4-22
(I)判断fx)的奇偶性:
(Ⅱ)求函数x)的值域,
解:(1)若函数有意义,则/x之0:
1+x>0,
解得一1<x<1,所以函数fx)的定义域为(一1,1),
关于原点对称.(3分)
因为f-9=lg(1+x+lg1一)+x4-22=f),
所以函数是偶函数.(⑤分)
(Ⅱ)x)=lg(1-x)+1g(1+x)+x4-2x2=lg(1-x2)+x4-2x2
令t=1-x2,te(0,1],则x2=1-t,所以y=lg(1-x2)+x-22=lgt+-1,t∈(0,1].(8
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