内容正文:
第6节 对数与对数函数
★[课程标准]
1.理解对数的概念和运算性质,知道用换底公式能将一般对数转化成自然对数或常用对数.
2.通过具体实例,了解对数函数的概念.能用描点法或借助计算工具画出对数函数的图象,探索并了解对数函
数的单调性与特殊点.
3.知道对数函数y=logax 与指数函数y=ax 互为反函数(a>0,且a≠1).
学生用书 P34
1.对数的概念
(1)对数的定义:一般地,如果a(a>0,且a≠1)的b
次幂等于N,即ab=N,那么数b称为以a 为底N
的对数,记作logaN=b,其中a叫作对数的底数,
N 叫作真数.
(2)对数与指数的关系:给定底数后,对数运算是指数
运算的逆运算,即ab=N⇔b=logaN.
(3)两种常见对数
对数形式 特点 记法
常用对数 底数为10 lgN
自然对数 底数为e lnN
2.对数的性质、换底公式与运算性质
(1)对数的性质:①loga1=0;②loga =1;③alogaN =
N;④loga b=b(a>0,且a≠1).
(2)对数的运算法则
如果a>0且a≠1,M >0,N>0,b>0,那么
①loga(MN)=logaM+logaN;
②loga
M
N=logaM-logaN
;
③logaMb=blogaM(n∈R).
(3)对数的重要公式
①换底公式:一般地,若a>0,b>0,c>0,且a≠1,
c≠1,则logab=
logcb
logca
;
②logab =
1
logba
,推 广 logab logbc logcd
=logad.
3.对数函数及其性质
(1)概念:给定正数a,且a≠1,指数函数y=ax 是定
义在R上,值域为(0,+∞)的单调函数,所以对于
每一个正数y,都存在唯一确定的实数x,使得y
=ax.由函数的定义,x 就是y 的函数,称为以a
为底的对数函数,记作x=logay.习惯上,将自变
量写成x,函数值写成y,因此,一般将对数函数写
成y=logax(a>0,且a≠1),其中a称为底数.
(2)对数函数的图象与性质
底数 a>1 0<a<1
图
象
性质
定义域:(0,+∞)
值域:R
当x=1时,y=0,即过定点(1,0)
当x>1时,y>0;
当0<x<1时,y<0
当x>1时,y<0;
当0<x<1时,y>0
在(0,+∞)上
是增函数
在(0,+∞)上
是减函数
4.反函数
习惯上,对数函数表示为y=logax(a>0,且a≠1),
指数函数表示为y=ax(a>0,且a≠1).指数函数
y=ax是对数函数y=logax 的反函数,对数函数
y=logax也是指数函数y=ax 的反函数.即它们互
为反函数,它们的图象关于直线y=x对称.
对数函数的图象与底数大小的比较
如图,作直线y=1,则该直
线与四个函数图象交点的
横坐标为相应的底数.
故0<c<d<1<a<b.由
此我们可得到以下规律:在
第一象限内从左到右底数逐渐增大.
25
高考总复习 数学(BS)
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里
打“√”,错误的打“×”.
(1)函数y=log2(x+1)是对数函数. ( )
(2)log2x2=2log2x. ( )
(3)当x>1时,logax>0. ( )
(4)对数函数y=logax(a>0且a≠1)的图象过定点
(1,0),且过点(a,1),1a
,-1æ
è
ç
ö
ø
÷,函数图象只在第
一、四象限. ( )
(5)函数y=ln1+x1-x
与y=ln(1+x)-ln(1-x)的
定义域相同. ( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
◆[小题查验]
1.(BSD必修第一册P101练习T2(4)改编)计算:2lg 5
-lg4-
1
2= ( )
A.10 B.1
C.2 D.lg5
解析:B [原式=lg(5)2+lg 4=lg5+lg2
=lg10=1.]
2.已知a=log52,b=log83,c=
1
2
,则下列判断正确
的是 ( )
A.c<b<a B.b<a<c
C.a<c<b D.a<b<c
解析:C [以c=12
为 中 间 量,构 造 增 函 数y=
log5x和y=log8x,log52<log5 5=
1
2=log82 2
<log83.]
3.若函数y=f(x)是函数y=ax(a>0,且a≠1)的反
函数,且f(2)=1,则f(x)= ( )
A.log2x B.
1
2x
C.log0.5x D.2x-2
解析:A [由题意知f(x)=logax(a>0,且a≠1).
∵f(2)=1,∴loga2=1.∴a=2.∴f(x)=log2x.]
4.(BSD必修第一册P113练习 T2(2)改编)函数y=
log7
1
1-3x
的定义域为 .
答案:x x<13{ }
5.(忽视定义域的限制致误)已知y=loga(2-ax)在
[0,1]上是减函数,则a的取值范围是 .
解析:∵y=loga(2-ax)是由y=logau,u=2-ax
复合而成,又a>0,
∴u=2-ax在[0,1]上是减函数,
由复合函数关系知y=logau 应为增函数,∴a>1,
又由于x在[0,1]上时y=loga(2-ax)有意义,
u=2-ax又是减函数,
∴x=1时,u=2-ax 取最小值是umin=2-a>0
即可,∴a<2,
综上可知,所求a的取值范围是(1,2).
答案:(1,2)
学生用书 P35
对数的基本运算
1.(多选)已知a,b均为正实数,若logab+logba=
5
2
,
ab=ba,则ab
可以是 ( )
A.12 B.
2
2 C.2 D.2
解析:AD [令t=logab,则t+
1
t=
5
2
,
∴2t2-5t+2=0,(2t-1)(t-2)=0,
∴t=12
或t=2,∴logab=
1
2
或logab=2,
∴a=b2 或a2=b.
∵ab=ba,代入得2b=a=b2 或b=2a=a2,
∴b=2,a=4或a=2,b=4,∴ab=2
或a
b=
1
2.
]
2.(2025陕西安康模拟预测)若log312=x,log412
=y,则1x+
1
y=
( )
A.-1 B.1 C.3 D.4
解析:B [因为log312=x,log412=y,所以x=
log1212
log123
= 1log123
,y=
log1212
log124
= 1log124
,所 以1
x =
log123,
1
y=log124
,因此,1
x+
1
y=log123+log124
=log12(3×4)=1.]
3.(2025内蒙古包头市月考)已知9x=4y= 6,则
(x+y)2
x2y2
= ( )
A.25 B.16 C.9 D.4
解析:B [∵9x=4y= 6,∴x=log9 6=log326
1
2
=14log36
,
y=log4 6=log226
1
2=14log26
,
∴1x=
4
log36
=4log63,
1
y=
4
log26
=4log62,
∴
(x+y)2
x2y2
= x+yxy
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
= 1x+
1
y
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
=(4log63+4log62)2=(4log6 )2=16.]
35
主题二 第二章 函 数
4.
(lg3)2-lg9+1(lg 27+lg8-lg 1000)
lg0.3lg1.2
= .
解析:原式=
(lg3)2-2lg3+1 32lg3+3lg2-
3
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
(lg3-1)(lg3+2lg2-1)
=
(1-lg3)32
(lg3+2lg2-1)
(lg3-1)(lg3+2lg2-1)=-
3
2.
答案:-32
对数运算的一般思路
(1)首先利用幂的运算把底数或真数进行变形,化
成分数指数幂的形式,使幂的底数最简,然后正
用对数运算性质化简合并.
(2)将对数式化为同底数对数的和、差、倍数运算,
然后逆用对数的运算性质,转化为同底对数真
数的积、商、幂的运算.
对数函数的图象及应用
[母题] 当0<x≤12
时,4x<logax,则a的取值范围是
( )
A.0,22
æ
è
ç
ö
ø
÷ B. 2
2
,1
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.(1,2) D.(2,2)
[破题关键点] 方法一:构造函数f(x)=4x 和
g(x)=logax,利用这两个函数图象的上下位置关
系,求出a的取值范围;方法二:采用排除法.
[解析] 法一:构造函数f(x)=
4x 和g(x)=logax,当a>1时不
满足条件,当0<a<1时,画出两
个 函 数 在 0,12
æ
è
ç ] 上 的 图 象,可
知,f 12
æ
è
ç
ö
ø
÷<g 12
æ
è
ç
ö
ø
÷,
即2<loga
1
2
,则 a> 22
,所 以 a 的 取 值 范 围
为 2
2
,1
æ
è
ç
ö
ø
÷.
法二:∵0<x≤12
,∴1<4x≤2,∴logax>4x>1,
∴0<a<1,排除选项C,D;取a=12
,x=12
,
则有4
1
2=2,log12
1
2=1
,显然4x<logax 不成立,排
除选项A.
[答案] B
[子题1] 将母题变为:若不等式x2-logax<0对x∈
0,12
æ
è
ç
ö
ø
÷恒成立,则实数a的取值范围是 .
解析:由x2-logax<0,得x2<logax,
设f1(x)=x2,f2(x)=logax,
要使x∈ 0,12
æ
è
ç
ö
ø
÷时,不等式x2<logax 恒成立,
只需f1(x)=x2 在 0,
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上 的 图 象 在f2(x)=
logax 图象的下方即可.当a>1时,显然不成立;
当0<a<1时,如图所示,要使
x2<logax 在x∈ 0,
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上恒成
立,需f1
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷≤f2
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷,
所以有 1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
≤loga
1
2
,解得a≥116
,∴116≤a<1.
即实数a的取值范围是 116
,1[ öø÷.
答案:1
16
,1[ öø÷
[子题2] 将母题变为:当0<x≤14
时,x<logax,
则实数a的取值范围是 .
解 析:若 x <logax 在 x ∈
0,14
æ
è
ç ] 成立,则0<a<1,且y=
x的图象在y=logax 图象的下
方,如图所示,
由图象知 1
4<loga
1
4
,
∴
0<a<1,
a
1
2>14
,{ 解得116<a<1.
即实数a的取值范围是 116
,1æ
è
ç
ö
ø
÷.
答案:1
16
,1æ
è
ç
ö
ø
÷
[子 题 3] 将 母 题 变 为:已 知 函 数 f(x)=
log2x,x>0,
3x,x≤0,{ 且关于x的方程f(x)+x-a=0有
且只有一个实根,则实数a的取值范围是 .
解析:如 图,在 同 一 坐 标
系中分别作出y=f(x)
与y=-x+a的图象,其
中a 表示直线在y 轴 上
的截距,由图可知,当a>
1时,直线y=-x+a与
y=f(x)只有一个交点.
答案:(1,+∞)
应用对数型函数的图象可求解的问题
(1)对一些可通过平移、对称变换作出其图象的对
数型函数,在求解其单调性(单调区间)、值域
(最值)、零点时,常利用数形结合思想.
(2)一些对数型方程、不等式问题常转化为相应的
函数图象问题,利用数形结合法求解.
45
高考总复习 数学(BS)
对数函数的性质及应用
▶[命题点1] 比较对数值的大小
1.(2025山东滨州月考)已知a=log315,b=log420,
2c=1.9,则 ( )
A.a>c>b B.c>a>b
C.b>a>c D.a>b>c
解析:D [a=log315=log3(3×5)=1+log35>1,
b=log420=log4(4×5)=1+log45>1,c=log21.9
<1,因 为log35=
lg5
lg3>
lg5
lg4=log45
,所 以a>b
>c.]
2.(2025山东聊城三模)设a=log49,b=log25,c=
31-log34,则a,b,c的大小关系为 ( )
A.b>a>c B.b>c>a
C.a>b>c D.c>b>a
解析:A [因为函数y=log2x 在定义域 上 单 调
递增,
故b=log25>log23=log49=a>log2 =1,
又因为c=31-log34=3log33-log34=3log3
3
4=34<1
,所以
b>a>1>c.]
▶[命题点2] 解简单的对数不等式
3.(2025运城市新康国际实验学校模拟)设函数
f(x)=ln(1+|x|)- 11+x2
,则 使 得 f(x)>
f(2x-1)成立的x的取值范围是 ( )
A.13
,1æ
è
ç
ö
ø
÷
B.-∞,13
æ
è
ç
ö
ø
÷∪(1,+∞)
C.-13
,1
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
D.-∞,-13
æ
è
ç
ö
ø
÷∪ 13
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷
解析:A [定义在 R上的函数f(x)满足f(-x)
=f(x),所以f(x)为偶函数,
当x>0时,f(x)=ln(1+x)- 11+x2
为增函数,
由f(x)>f(2x-1)结合偶函数图象的对称性可知
|x|>|2x-1|,
两边平方并化简得(x-1)(3x-1)<0,解得13<x
<1.所 以 不 等 式 f(x)>f(2x-1)的 解 集
为 1
3
,1æ
è
ç
ö
ø
÷.]
▶[命题点3] 与对数有关的复合函数问题
4.(2025全国模拟)已知函数f(x)=loga|ax2-
(2a+3)x+6|在区间 72
,4[ ]上单调递增,则实数a
的取值范围为 ( )
A.35≤a<
3
4 B.
3
5<a<1
C.35≤a<
3
4
或a>1 D.35<a<1
或a>1
解析:C [函数y=f(x)是由y=logat与t=|(x
-2)(ax-3)|复合而成,
①当0<a<1时,因为y=logat为减函数,且函数
f(x)=loga|ax2-(2a+3)x+6|在区间
7
2
,4[ ] 上
单调递增,所以t=|(x-2)(ax-3)|在 72
,4[ ] 上
单调递减,结合t=|(x-2)(ax-3)|的图象可得
2+3a
2 ≤
7
2
,
3
a>4
,
ì
î
í
ï
ïï
ï
ï
解得3
5≤a<
3
4
,
②当a>1时,因 为y=logat 为 增 函 数,且 函 数
f(x)=loga|ax2-(2a+3)x+6|在区间
7
2
,4[ ] 上
单调递增,所以t=|(x-2)(ax-3)|在 72
,4[ ] 上
单调递增,又因为此时3
a<3
,结合t=|(x-2)(ax
-3)|的图象可知此时符合题意.
综上 所 述,实 数 a 的 取 值 范 围 为 35 ≤a<
3
4
或a>1.]
▶[命题点4] 利用对数函数的性质求参数
5.(2024新课标Ⅱ卷)设函数f(x)=(x+a)ln(x+b).若
f(x)≥0.则a2+b2 的最小值为 ( )
A.18 B.
1
4 C.
1
2 D.1
解析:C [当x<-a时x+a<0,当x>-a时x
+a>0,当x<1-b时ln(x+b)<0,
当x>1-b时ln(x+b)>0,所以要f(x)恒非负,
必须-a=1-b,即b-a=1,
所以a2+b2=
(a-b)2+(a+b)2
2 ≥
1
2
,
当且仅当a=-12
,b=12
时取等号.]
对数函数性质及应用中应注意的问题
(1)比较对数值大小时,若底数相同,构造相应的对
数函数,利用单调性求解;若底数不同,可以找
中间量,也可以用换底公式化成同底的对数再
比较.
(2)解简单的对数不等式时,先利用对数的运算性
质化为同底数的对数值,再利用对数函数的单
调性转化为一般不等式求解.
(3)利用对数函数的性质,求与对数函数有关的复
合函数的值域和单调性问题,必须弄清三方面
的问题,一是定义域,所有问题都必须在定义域
内讨论;二是底数与1的大小关系;三是复合函
数的构成,即它是由哪些基本初等函数复合而
成的.
55
主题二 第二章 函 数