内容正文:
重难专攻(一) 指对幂比较大小
目录●重难点题型分布
序号
题型
重难点题型1
利用估计值/中间值比较大小
重难点题型2
作差法/作商法比较大小
重难点题型3
利用函数的单调性比较大小
重难点题型4
利用函数构造法比较大小
重难点题型5
利用含变量的式子比较大小
重难点题型6
数形结合比较大小
重难点题型7
利用放缩法比较大小
重难点题型8
利用泰勒展开式比较大小
重难点题型1 利用估计值 /中间值比较大小
1、中间值法或1/0比较法:比较多个数的大小时,先利用“0”“1”作为分界点,然后再各部分内再利用函数的性质比较大小.
2、估值法:(1)估算要比较大小的两个值所在的大致区间;
(2)可以对区间使用二分法(或利用指对转化)寻找合适的中间值.
1.(2025·天津南开·二模)已知,则( ).
A. B. C. D.
2.(2025·天津滨海新·三模)已知,,,则( )
A. B. C. D.
3.(2025·天津·一模)已知,则( )
A. B. C. D.
4.(2025·天津红桥·二模)若则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
5.(2025·广西·三模)已知,,,则,,的大小关系是( )
A. B. C. D.
6.(2025·江苏南京·二模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
7.(2025·天津河东·二模)已知,,,则的大小关系是( )
A. B. C. D.
8.(2025·陕西安康·三模)已知,则( )
A. B.
C. D.
重难点题型2 作差法/作商法比较大小
1、作差法与作商法适用情况
(1)作差法适用于两个数的表达式可以直接相减,且差值容易判断正负的情况;
(2)作商法适用于指数幂形式的数,尤其是底数不同时,可以通过指数运算的性质简化比较.
2、使用作差法与作商法注意事项
(1)作差或作商后,可能需要对结果进行变形处理,以便更容易判断其与0或1的关系.
(2)在复杂情况下,可能需要结合其他方法(如中间值法、构造函数法等)来辅助判断.
1.(2022·四川省南充高级中学模拟预测(文))已知,则( )
A. B.
C. D.
2.(2023·四川绵阳·高一统考期末)已知,,,比较a,b,c的大小为( )
A.a>b>c B.a>c>b C.b>c>a D.b>a>c
3.(2023·贵州六盘水·统考模拟预测)若,,,则( )
A. B. C. D.
4.(2022·吉林·长春吉大附中实验学校模拟预测)已知,,,则、、的大小关系为( )
A. B.
C. D.
5.(2023·全国·模拟预测)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B.
C. D.
6.(2023·全国·模拟预测)已知,设,,,则( )
A. B. C. D.
7.(2020·全国·统考高考真题)已知55<84,134<85.设a=log53,b=log85,c=log138,则( )
A.a<b<c B.b<a<c C.b<c<a D.c<a<b
重难点题型3 利用函数的单调性比较大小
当两个数都是指数式或对数式时,可将其看成某个指数函数、对数函数或幂函数的函数值,然后利用该函数的单调性比较
(1)底数相同,指数不同时,如和,利用指数函数的单调性;
(2)指数相同,底数不同,如和,利用幂函数的单调性;
(3)底数相同,真数不同,如和,利用指数函数的单调性;
(4)除了指对幂函数,其他函数(如三角函数、对勾函数等)也都可以利用单调性比较大小.
1.(2025·陕西咸阳·模拟预测)若,,,则( )
A. B. C. D.
2.(2025·天津南开·二模)已知,则( ).
A. B. C. D.
3.(2025·天津红桥·二模)若则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
4.(2025·河南·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
5.(2025·河北·三模)已知,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
6.(2025·山西·一模)若,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B. C. D.
7.(2025·天津·一模)设,,,则,,的大小关系为( )
A. B. C. D.
8.(2025·甘肃庆阳·模拟预测)(多选题)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
重难点题型4 利用函数构造法比较大小
构造函数,运用函数的单调性比较
构造函数,观察总结“同构”规律,很多时候三个数比较大小,可能某一个数会被可以的隐藏了“同构”规律,所以可能优先从结构最接近的的两个数规律
(1)对于抽象函数,可以借助中心对称、轴对称、周期等性质来“去除f( )外衣”比较大小.
(2)有解析式函数,可以通过函数性质或者求导等,寻找函数的单调性、对称性,比较大小.
1.(2025·河南驻马店·模拟预测)已知,则( )
A. B. C. D.
2.(24-25高三上·山西吕梁·阶段练习)已知,,,则( )
A. B. C. D.
3.(2024·安徽芜湖·三模)设,则( )
A. B. C. D.
4.(2024·青海西宁·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
5.(2024·湖南长沙·一模)已知实数分别满足,,且,则( )
A. B.
C. D.
6.(2024·辽宁沈阳·一模)已知,则( )
A. B.
C. D.
7.(2023·安徽滁州·二模)设,,,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.c<a<b D.a<c<b
8.(2023·全国·二模)已知,则( )
A. B.
C. D.
重难点题型5 利用含变量的式子比较大小
当作比较的几个数都含参数时,可尝试把参数取一个具体的实数,通过估算来比较大小.也可通过函数的单调性,结合图象进行比较.
1.(2025·江西赣州·二模)若,则( )
A. B.
C. D.
2.(2024·河北秦皇岛·三模)已知正数,,满足,则( )
A. B. C. D.
3.(2025·上海宝山·二模)“”的一个必要非充分条件是( )
A. B. C. D.
4.(2025·甘肃平凉·模拟预测)若,则( )
A. B. C. D.
5.(2024·浙江·模拟预测)若正实数,,满足,,则( )
A. B. C. D.
6.(2024·重庆·三模)已知实数满足,则( )
A. B.
C. D.
7.(2024·陕西西安·模拟预测)若,则( )
A. B.
C. D.
8.(2025·甘肃庆阳·模拟预测)(多选题)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
9.(2023·吉林长春·一模)(多选题)已知,则下列不等关系正确的是( )
A. B.
C. D.
重难点题型6 数形结合比较大小
当作比较的几个数都可转化为两个函数的零点时,可数形结合,通过观察函数图象的走势、交点、最高点、最低点等特征,直观地判断数的大小关系.对于图像难以精确判断的情况,结合数值计算或代数分析,进一步确定大小关系.
1.(23-24高三上·北京·月考)函数,,的零点分别为,,,则,,,的大小顺序为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高三下·内蒙古赤峰·二模)设函数 的零点分别为a,b,c,则( )
A. B. C. D.
3.(2024·北京·高考真题)已知,是函数的图象上两个不同的点,则( )
A. B.
C. D.
4.(2022·全国甲卷·高考真题)已知,则( )
A. B. C. D.
重难点题型7 利用放缩法比较大小
1、放缩法的解题思路
(1)对数,利用单调性,放缩底数,或者放缩真数.
(2)指数和幂函数结合来放缩.
(3)利用均值不等式的不等关系进行放缩.
(4)“数值逼近”是指一些无从下手的数据,如果分析会发现非常接近某些整数(主要是整数多一些),那么可以用该“整数”为变量,构造四舍五入函数关系.
2、常见放缩不等式
(1);
(2);;
(3).
1.(24-25高三上·全国·专题练习)已知,,,则( )
A. B. C. D.
2.(24-25高三上·重庆·月考)已知,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
3.(2025·四川自贡·二模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
4.(2025·辽宁·二模)已知,,,则( )
A. B. C. D.
重难点题型8 利用泰勒展开式比较大小
常见的泰勒展开式:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
1.(23-24高三上·湖北·开学考试)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高三上·山西运城·月考)已知,,,则( )
A. B. C. D.
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重难专攻(一) 指对幂比较大小
目录●重难点题型分布
序号
题型
重难点题型1
利用估计值/中间值比较大小
重难点题型2
作差法/作商法比较大小
重难点题型3
利用函数的单调性比较大小
重难点题型4
利用函数构造法比较大小
重难点题型5
利用含变量的式子比较大小
重难点题型6
数形结合比较大小
重难点题型7
利用放缩法比较大小
重难点题型8
利用泰勒展开式比较大小
重难点题型1 利用估计值 /中间值比较大小
1、中间值法或1/0比较法:比较多个数的大小时,先利用“0”“1”作为分界点,然后再各部分内再利用函数的性质比较大小.
2、估值法:(1)估算要比较大小的两个值所在的大致区间;
(2)可以对区间使用二分法(或利用指对转化)寻找合适的中间值.
1.(2025·天津南开·二模)已知,则( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、运用换底公式化简计算、比较对数式的大小
【分析】利用对数函数和指数函数的单调性来放缩估算大小,即可比较.
【详解】由
,,
所以满足,
故选:C.
2.(2025·天津滨海新·三模)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、对数的运算、比较对数式的大小
【分析】由指数函数、对数函数单调性即可求解.
【详解】由题意.
故选:A.
3.(2025·天津·一模)已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】化简式子,然后借用中间值0和1来进行比较即可.
【详解】,
,
,
所以,
故选:A
4.(2025·天津红桥·二模)若则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】利用指数函数的单调性与值域可得,再由对数函数的单调性可得,由此可得结果.
【详解】因为,所以,
,,
所以.
故选:D.
5.(2025·广西·三模)已知,,,则,,的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】对数的运算性质的应用、比较对数式的大小
【分析】运用对数的运算性质和对数函数的单调性化简比较即可
【详解】;
所以
故选:B.
6.(2025·江苏南京·二模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】对数的运算、对数函数单调性的应用、比较对数式的大小
【分析】根据对数函数的单调性、对数的运算性质可得、,即可求解.
【详解】,
由,得,则,即;
,
所以.
故选:D
7.(2025·天津河东·二模)已知,,,则的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】根据指数函数的性质可判断,再由对数函数的性质可判断,即可得出答案.
【详解】因为,
,,且,
故.
故选:A.
8.(2025·陕西安康·三模)已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】比较对数式的大小
【分析】根据对数函数的单调性计算范围比较即可.
【详解】已知,
则.
故选:A.
重难点题型2 作差法/作商法比较大小
1、作差法与作商法适用情况
(1)作差法适用于两个数的表达式可以直接相减,且差值容易判断正负的情况;
(2)作商法适用于指数幂形式的数,尤其是底数不同时,可以通过指数运算的性质简化比较.
2、使用作差法与作商法注意事项
(1)作差或作商后,可能需要对结果进行变形处理,以便更容易判断其与0或1的关系.
(2)在复杂情况下,可能需要结合其他方法(如中间值法、构造函数法等)来辅助判断.
1.(2022·四川省南充高级中学模拟预测(文))已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】利用作差法,结合基本不等式判断大小,再构造函数判断与的大小关系即可.
【详解】对,
因为,即,
所以,即;
对,又,令,则,所以当时,,当时,,所以,即,当且仅当时取等号,
所以,令,则,
所以当时,所以在上单调递增,显然,又,即,即,所以,即.
故选:C
2.(2023·四川绵阳·高一统考期末)已知,,,比较a,b,c的大小为( )
A.a>b>c B.a>c>b C.b>c>a D.b>a>c
【答案】D
【解析】,因函数在上单调递增,
则,.
,因,则
.
故,综上有.
故选:D
3.(2023·贵州六盘水·统考模拟预测)若,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用作差法,再结合对数函数的单调性分别判断和的大小关系,即可判断出的大小关系.
【详解】因为,所以;
又因为,所以;
综上所述:.
故选:C.
4.(2022·吉林·长春吉大附中实验学校模拟预测)已知,,,则、、的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】构造函数,其中,利用导数分析函数的单调性,可判断、的大小关系,利用作差法结合基本不等式可判断、的大小关系.
【详解】构造函数,其中,则,
所以,函数在上为减函数,
所以,,即,则,
,
因此,.
故选:D.
5.(2023·全国·模拟预测)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】分别对,,两边取对数,得,,.
.
由基本不等式,得:
,
所以,
即,所以.
又,所以.
故选:D.
6.(2023·全国·模拟预测)已知,设,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】作商结合基本不等式可判断,由条件,可得,取对数可判断,得解.
【详解】因为,
又因为,所.
因为,即,所以.
综上,.
故选:A.
7.(2020·全国·统考高考真题)已知55<84,134<85.设a=log53,b=log85,c=log138,则( )
A.a<b<c B.b<a<c C.b<c<a D.c<a<b
【答案】A
【分析】由题意可得、、,利用作商法以及基本不等式可得出、的大小关系,由,得,结合可得出,由,得,结合,可得出,综合可得出、、的大小关系.
【详解】由题意可知、、,,;
由,得,由,得,,可得;
由,得,由,得,,可得.
综上所述,.
故选:A.
【点睛】本题考查对数式的大小比较,涉及基本不等式、对数式与指数式的互化以及指数函数单调性的应用,考查推理能力,属于中等题.
重难点题型3 利用函数的单调性比较大小
当两个数都是指数式或对数式时,可将其看成某个指数函数、对数函数或幂函数的函数值,然后利用该函数的单调性比较
(1)底数相同,指数不同时,如和,利用指数函数的单调性;
(2)指数相同,底数不同,如和,利用幂函数的单调性;
(3)底数相同,真数不同,如和,利用指数函数的单调性;
(4)除了指对幂函数,其他函数(如三角函数、对勾函数等)也都可以利用单调性比较大小.
1.(2025·陕西咸阳·模拟预测)若,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】根据幂函数、指数函数和对数函数的单调性,结合中间值法比较大小即可.
【详解】因为函数在上单调递增,在上单调递增,
在上单调递减,
所以,
,所以.
故选:D.
2.(2025·天津南开·二模)已知,则( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、运用换底公式化简计算、比较对数式的大小
【分析】利用对数函数和指数函数的单调性来放缩估算大小,即可比较.
【详解】由
,,
所以满足,
故选:C.
3.(2025·天津红桥·二模)若则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】利用指数函数的单调性与值域可得,再由对数函数的单调性可得,由此可得结果.
【详解】因为,所以,
,,
所以.
故选:D.
4.(2025·河南·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】先根据指数运算的性质比较的大小,再根据对数函数和指数函数的性质比较的大小,从而可比较出这三个数的大小.
【详解】由题可知,,
所以,
因为,,所以,
因为在上单调递减,且,
所以,即,
因为在上递增,且,
所以,即,
故.
故选:A
5.(2025·河北·三模)已知,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】由指数函数、对数函数的单调性分别得到的范围,进而得到的大小关系.
【详解】因为在定义域内单调递减,所以,即;
因为在定义域内单调递增,所以,即;
因为在定义域内单调递增,所以,即.综上所述:.
故选:D.
6.(2025·山西·一模)若,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、比较函数值的大小关系
【分析】根据指数函数和对数函数的单调性即可判断.
【详解】因为函数在上是减函数,,所以,
又,所以.
故选:.
7.(2025·天津·一模)设,,,则,,的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】根据指数函数、对数函数的性质判断即可.
【详解】因为,且,即,
又,,
所以.
故选:B
8.(2025·甘肃庆阳·模拟预测)(多选题)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、作差法比较代数式的大小、比较对数式的大小
【分析】由题意结合函数单调性可得.对于A,由作差法可判断选项正误;对于B,由对数函数单调性可判断选项正误;对于C,通过举特例可判断选项正误;对于D,由指数函数单调性可判断选项正误.
【详解】由题意可得,对于函数,
则在R上单调递增,结合,可得.
对于A,,故A正确;
对于B,由不能判断与1的大小,故B错误;
对于C,取,此时C不成立,故C错误;
对于D,因为,由指数函数的单调性易得,故D正确.
故选:AD.
重难点题型4 利用函数构造法比较大小
构造函数,运用函数的单调性比较
构造函数,观察总结“同构”规律,很多时候三个数比较大小,可能某一个数会被可以的隐藏了“同构”规律,所以可能优先从结构最接近的的两个数规律
(1)对于抽象函数,可以借助中心对称、轴对称、周期等性质来“去除f( )外衣”比较大小.
(2)有解析式函数,可以通过函数性质或者求导等,寻找函数的单调性、对称性,比较大小.
1.(2025·河南驻马店·模拟预测)已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】比较函数值的大小关系、比较对数式的大小、比较正弦值的大小、比较指数幂的大小
【分析】根据不等式,以及函数,的单调性比较大小.
【详解】如图,在单位圆O中,,不妨设,
作于C点,则弧的长度,
由图易得,,即,
所以,
设,,
所以,
再令,,
,
当时,,,,
所以,
则,在单调递减,
,所以,即,
所以在上单调递减,且,
所以当时,,
所以当,,即,
因为,
所以即,
所以,
故选:D.
2.(24-25高三上·山西吕梁·阶段练习)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、简单复合函数的导数、比较指数幂的大小
【分析】对分别取对数并作商,再构造函数,利用导数探讨单调性即可比较大小.
【详解】由,得,
令,求导得,令,
求导得,函数在上单调递减,,
即,函数在上单调递减,则,
即,,因此;
令,求导得,当时,,
即,函数在上单调递减,则,
即,,因此,
所以.
故选:C
【点睛】关键点点睛:对被比较大小的两个数取对数并作商,再构造函数是求解问题的关键.
3.(2024·安徽芜湖·三模)设,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】比较对数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、比较指数幂的大小
【分析】先构造函数,利用导数证明,则,再构造函数,利用导数求出其单调区间,即可比较,构造函数,利用导数求出其单调区间,即可比较,即可得解.
【详解】令,则,
令,则,
所以函数在上单调递增,
所以,即,
所以,
而,
令,
则,
当时,,
所以函数在上单调递减,
所以,
即,所以,
,
令,
则,
令,则,
当时,,
所以函数在上单调递减,
所以,
即当时,,
所以函数在上单调递增,
所以,
即,所以,
综上所述,.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:构造和两个函数,是解决本题的关键.
4.(2024·青海西宁·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】比较对数式的大小、由导数求函数的最值(不含参)、比较指数幂的大小
【分析】构造函数,由的单调性和最值可证明,再构造,由的单调性和最值可证明,即可得出答案.
【详解】令,则.
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
则,故.
令,则.
当时,,单调递减,
则,即.
故.
故选:A.
【点睛】关键点睛:本题的关键点在于构造函数,通过求出函数的单调性和最值来比较大小.构造函数,和即可得出答案.
5.(2024·湖南长沙·一模)已知实数分别满足,,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】比较对数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、比较指数幂的大小
【分析】由题意可得,,构造函数,结合导数研究函数单调性后可得,构造函数,结合导数研究函数单调性后可得,即可得出.
【详解】由,则,令,,
则,
则当时,,故在上单调递增,
故,
即,即,
由,则,
令,,则,
令,则当时,恒成立,
故在上单调递增,又,故恒成立,
故在上单调递增,故,
即,即,故.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:本题关键在于构造函数、,从而借助导数求出函数单调性以比较、、的大小.
6.(2024·辽宁沈阳·一模)已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、比较指数幂的大小
【分析】观察选项,构造函数,利用导数求得其单调性,结合指数函数的性质即可得解.
【详解】令,则,
当时,;当时,;
所以在上单调递增;在上单调递减,
所以且,
所以且,即且,
所以,
又,所以,
综上所述,,
故选:D.
【点睛】方法点睛:利用导数证明或判定不等式问题:
1.通常要构造新函数,利用导数研究函数的单调性与极值(最值),从而得出不等关系;
2.利用可分离变量,构造新函数,直接把问题转化为函数的最值问题,从而判定不等关系;
3.适当放缩构造法:根据已知条件适当放缩或利用常见放缩结论,从而判定不等关系;
4.构造“形似”函数,变形再构造,对原不等式同解变形,根据相似结构构造辅助函数.
7.(2023·安徽滁州·二模)设,,,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.c<a<b D.a<c<b
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、比较指数幂的大小
【分析】构造函数,根据导数探究单调性,即可判断和的大小;构造函数,再令,通过二次求导探究单调性,即可判断和的大小.
【详解】由,,,
得,,,
构造函数,则,
当时,x=1,
时,,单调递减;
时,,单调递增,
在x=1处取最小值,
时,,即,
取,得,
,,即;
设,
则,
令,,
因为当时,令,
,单调递减,
又时,,则,即,
所以,
因为当时,,
所以当时,,函数单调递增,
又,所以,即,
所以当时,函数单调递增,
所以,即,
,即,
.
故选:D
【点睛】关键点睛:本题考查构造函数,利用导函数探究单调性来比较大小,考查求导运算,属于中档题.
8.(2023·全国·二模)已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】比较对数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、比较指数幂的大小
【分析】由,构造函数,通过求导讨论的单调性,再构造函数,通过求导讨论的单调性,得到,从而得到,从而判断出;再由,,求出,比较和的大小,从而判断出,即可得到.
【详解】因为,,
令,则,
当时,,当时,,
所以函数在上递减,在上递增,
令,则,
当时,,当时,,
所以函数在上递减,在上递增,
所以,
即,,即
所以,所以;
由,得,
由,得,
所以,
因为,
所以,所以,
所以,即,所以,
综上所述.
故选:A
重难点题型5 利用含变量的式子比较大小
当作比较的几个数都含参数时,可尝试把参数取一个具体的实数,通过估算来比较大小.也可通过函数的单调性,结合图象进行比较.
1.(2025·江西赣州·二模)若,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】比较指数幂的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、比较正弦值的大小、比较对数式的大小
【分析】利用相关指数函数、幂函数的单调性判断的大小关系判断A;再对A的结果取对数判断B;由正弦函数单调性有,构造并利用导数研究其区间函数值符号判断C;应用特例即可判断D.
【详解】由题设,在R上单调递减,则,在定义域上单调递增,则,
所以,则,即,A,B错;
由在上单调递增,则,故,
对于且,则,
所以在上单调递减,则,
所以,C对;
当,此时,D错.
故选:C
2.(2024·河北秦皇岛·三模)已知正数,,满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】比较指数幂的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】化为,作差法并构造函数,求导利用导数求出函数最值,比较大小,再利用作差法比较大小,即可比较的大小.
【详解】由得,即,所以,
令,,
当时,,在单调递增,
所以,所以,
则有,所以;
由得,即,
所以,
因为,所以,即,故.
故选:A.
【点睛】方法点睛:比较大小时,可根据数值构造函数,利用函数的单调性,最值比较大小.
3.(2025·上海宝山·二模)“”的一个必要非充分条件是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】判断命题的必要不充分条件、比较对数式的大小、比较指数幂的大小、作差法比较代数式的大小
【分析】利用充分条件与必要条件的判断方法,结合指数、对数函数的单调性,对选项A、B和C逐一分析判断,即可求解;对于D,利用不等式的性,即可求解.
【详解】对于选项A,由,得到,即,所以可得,故选项A错误,
对于选项B,由,得到,所以可得,故选项B错误,
对于选项C,由,得到,即,所以推不出,
但可以得出,故选项C正确,
对于选项D,由,得到,
又,当且仅当时取等号,显然不满足题意,
则,即,
又当,有,所以是的充要条件,故选项D错误,
故选:C.
4.(2025·甘肃平凉·模拟预测)若,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、对数的运算性质的应用、由幂函数的单调性比较大小
【分析】根据不等式的基本性质以及指数函数、幂函数和对数函数的性质即可判断.
【详解】,∴幂函数在上为增函数.
又,,故A错误;
,∴指数函数在上为减函数.
又,,故B错误;
,指数函数在上为减函数,,.
,∴对数函数在上为增函数,
又,,,故C错误;
,∴对数函数在上单调递减,∴,
∴,即,故D正确.
故选:D.
5.(2024·浙江·模拟预测)若正实数,,满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、比较对数式的大小、比较指数幂的大小
【分析】借助导数研究函数单调性,进而得到函数值大小即可.
【详解】,,则,则,则.
则,则,则
先比较a,b:作差,设,
求导,则在单调递减.
,,故有正负还有零.
即值有正负还有零,故不能比较大小.故A错误.
再比较a,c:作差,设,求导,则
由于,则在单调递减.
,则在单调递增.
且,则,即,即.故B正确.
最后比较b,c,由于,假设满足题意,
假设,即,即,即也满足题意,
假设,即,即,即也满足题意.
则无法比较大小,故CD错误.
故选:B.
6.(2024·重庆·三模)已知实数满足,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、对数的运算
【分析】先依据题目所给条件得,所以对于A,依据函数的增减性即可判断;对于B、D,对取特殊值为即可判断;对于C,由可直接判断.
【详解】因为,
所以,又为增函数,故,
对于A,因为 为减函数,所以,故A错误;
对于B,当时,,故B错误;
对于C,,故C正确;
对于D,当时,且与均为增函数,
所以,此时,故D错误.
故选:C.
7.(2024·陕西西安·模拟预测)若,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】等价变形不等式,放缩并构造函数,用导数探讨函数单调性,求得,再逐项分析判断即可.
【详解】不等式,
令函数,求导得,令,求导得,
当时,,当时,,函数在上递减,在上递增,
,即,因此函数在R上递增,
原不等式等价于,于是,
对于AB,取,有,AB错误;
对于CD,,即,C错误,D正确.
故选:D
【点睛】思路点睛:某些数或式大小关系问题,看似与函数的单调性无关,细心挖掘问题的内在联系,抓住其本质,构造函数,分析并运用函数的单调性解题,它能起到化难为易、化繁为简的作用.
8.(2025·甘肃庆阳·模拟预测)(多选题)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【难度】0.65
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、作差法比较代数式的大小、比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】由题意结合函数单调性可得.对于A,由作差法可判断选项正误;对于B,由对数函数单调性可判断选项正误;对于C,通过举特例可判断选项正误;对于D,由指数函数单调性可判断选项正误.
【详解】由题意可得,对于函数,
则在R上单调递增,结合,可得.
对于A,,故A正确;
对于B,由不能判断与1的大小,故B错误;
对于C,取,此时C不成立,故C错误;
对于D,因为,由指数函数的单调性易得,故D正确.
故选:AD.
9.(2023·吉林长春·一模)(多选题)已知,则下列不等关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【难度】0.65
【知识点】由已知条件判断所给不等式是否正确、比较指数幂的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、由不等式的性质比较数(式)大小
【分析】将看作的图象与直线交点的横坐标,数形结合可判断A,B;结合题意可推出,利用不等式性质可判断C;根据已知不等式的结构特征,构造函数,利用其单调性可判断D.
【详解】由可知,若,则,则不成立,
又时,,故,
又,则可看作的图象与直线交点的横坐标,
作出与的图象如图,
结合图象可知,故A错误,B正确;
由,,得,
故,C正确;
令,则,
当时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减,
由于,故,即,
故,D正确,
故选:BCD
重难点题型6 数形结合比较大小
当作比较的几个数都可转化为两个函数的零点时,可数形结合,通过观察函数图象的走势、交点、最高点、最低点等特征,直观地判断数的大小关系.对于图像难以精确判断的情况,结合数值计算或代数分析,进一步确定大小关系.
1.(23-24高三上·北京·月考)函数,,的零点分别为,,,则,,,的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】令,即,令,即,
令,即,分别作出,,和的图象,
如图所示:
由图象可知:,所以.故选:.
2.(23-24高三下·内蒙古赤峰·二模)设函数 的零点分别为a,b,c,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】令,
可得,
可知与的交点横坐标分别为a,b,c,
在同一坐标系内作出,的图象,
根据图象可知:与有2个交点,但均有,所以.故选:A.
3.(2024·北京·高考真题)已知,是函数的图象上两个不同的点,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】指数式与对数式的互化、基本不等式求和的最小值、比较对数式的大小
【分析】根据指数函数和对数函数的单调性结合基本不等式分析判断AB;举例判断CD即可.
【详解】由题意不妨设,因为函数是增函数,所以,即,
对于选项AB:可得,即,
根据函数是增函数,所以,故B正确,A错误;
对于选项D:例如,则,
可得,即,故D错误;
对于选项C:例如,则,
可得,即,故C错误,
故选:B.
4.(2022·全国甲卷·高考真题)已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、对数函数单调性的应用、由基本不等式证明不等关系
【分析】法一:根据指对互化以及对数函数的单调性即可知,再利用基本不等式,换底公式可得,,然后由指数函数的单调性即可解出.
【详解】[方法一]:(指对数函数性质)
由可得,而,所以,即,所以.
又,所以,即,
所以.综上,.
[方法二]:【最优解】(构造函数)
由,可得.
根据的形式构造函数 ,则,
令,解得 ,由 知 .
在 上单调递增,所以 ,即 ,
又因为 ,所以 .
故选:A.
【点评】法一:通过基本不等式和换底公式以及对数函数的单调性比较,方法直接常用,属于通性通法;
法二:利用的形式构造函数,根据函数的单调性得出大小关系,简单明了,是该题的最优解.
重难点题型7 利用放缩法比较大小
1、放缩法的解题思路
(1)对数,利用单调性,放缩底数,或者放缩真数.
(2)指数和幂函数结合来放缩.
(3)利用均值不等式的不等关系进行放缩.
(4)“数值逼近”是指一些无从下手的数据,如果分析会发现非常接近某些整数(主要是整数多一些),那么可以用该“整数”为变量,构造四舍五入函数关系.
2、常见放缩不等式
(1);
(2);;
(3).
1.(24-25高三上·全国·专题练习)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】令,所以,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,所以,所以,
当且仅当时取等号,则当时,,即,所以;
因为,故,当且仅当时等号成立,故,故.
综上可知.故选:B.
2.(24-25高三上·重庆·月考)已知,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】,令,求导可得,
所以在上单调递减,所以,所以,
所以,所以,即,令,求导得,
当时,,函数在单调递减,
当时,,函数在单调递增,
所以,所以,所以,
所以,即,所以.故选:A.
3.(2025·四川自贡·二模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】比较指数幂的大小、对数的运算、比较余弦值的大小、比较对数式的大小
【分析】根据题意,可判断,,得解.
【详解】,
,
,则,
又,,
.
故选:C.
4.(2025·辽宁·二模)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】比较指数幂的大小、函数单调性、极值与最值的综合应用、比较对数式的大小
【分析】由,构造函数,利用导数分析其单调性,可得函数在上单调递增,结合可得,进而得到,再通过比较和的大小得到,进而得出选项.
【详解】,
设,
则,
设,则,
令,得,
所以函数在上单调递减,又,
所以当时,,则,
此时函数在上单调递增,又,
所以,则,即;
又,,则,
所以.
故选:D.
重难点题型8 利用泰勒展开式比较大小
常见的泰勒展开式:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
1.(23-24高三上·湖北·开学考试)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】对于a,由,则,故;
对于b,,故;
对于c,由于,则,从而可得
同理,,则,从而可得所以有
(或利用,)
综上,故选:A
2.(23-24高三上·山西运城·月考)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由,
设,可得恒成立,函数在上单调递增,
所以,所以在在上恒成立,
所以,所以,
设,可得,
所以,所以
设,
可得,
所以在上单调递增,所以,可得,即,
(或设,可得,即)
所以.故选:B.
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