内容正文:
第三章 函数
第6讲 对数与对数函数
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.了解对数函数的概念,能用描点法或借助计算工具画出具体对数函数的图象,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).
基础知识整合
核心考向突破
课时作业
目录
基础知识整合
x=logaN
logaM+logaN
logaM-logaN
y=logax
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a>1 0<a<1
图象
定义域 _________
值域 R
定点 过定点________
单调性 __________ __________
函数值的变化 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
(0,+∞)
4.对数函数的图象与性质
(1,0)
增函数
减函数
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5.反函数
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=_______ (a>0,且a≠1)互为反函数,它们的图象关于直线_______ 对称.
logax
y=x
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3.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.
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3.函数f(x)=loga(x+2)-2(a>0,且a≠1)的图象过定点___________.
解析:由loga1=0(a>0,且a≠1)知,f(-1)=loga(-1+2)-2=0-2=-2,所以函数f(x)的图象过定点(-1,-2).
(-1,-2)
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4.(人教B必修第二册4.2.2练习B T3改编)求值:lg 5×lg 20+(lg 2)2=________.
解析:原式=lg 5×lg (22×5)+(lg 2)2=lg 5×(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2=(lg 5)2+2lg 2×lg 5+(lg 2)2=(lg 5+lg 2)2=[lg (5×2)]2=1.
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核心考向突破
考向一 对数的化简与求值
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对数运算的策略
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2.(2025·八省联考)已知函数f(x)=ax(a>0,a≠1),若f(ln 2)f(ln 4)=8,则a=________.
解析:由f(ln 2)f(ln 4)=8,可得aln 2·aln 4=8,即aln 2+ln 4=a3ln 2=8,也即(aln 2)3=23,∵a>0且a≠1,∴aln 2=2,两边取对数得ln 2·ln a=ln 2,解得a=e.
e
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核心考向突破
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考向二 对数函数的图象及其应用
(1)若函数f(x)=(k-1)ax-a-x(a>0,且a≠1)在R上既是奇函数,又是减函数,则g(x)=loga(x+k)的图象是( )
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利用对数函数的图象可求解的两类热点问题
(1)对一些可通过平移、对称变换作出其对数型图象的函数,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求解.
(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,利用数形结合思想求解.
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1.函数f(x)=loga|x|+1(0<a<1)的图象大致为( )
解析:由函数f(x)的解析式可确定该函数为偶函数,图象关于y轴对称.设g(x)=loga|x|,先画出x>0时g(x)的图象,然后根据g(x)的图象关于y轴对称,画出x<0时g(x)的图象,最后由函数g(x)的图象向上整体平移1个单位长度即得f(x)的图象,结合图象知选A.
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2.设x1,x2,x3均为实数,且e-x1=ln x1,e-x2 =ln (x2+1),e-x3=lg x3,则( )
A.x1<x2<x3 B.x1<x3<x2
C.x2<x3<x1 D.x2<x1<x3
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考向三 对数函数的性质及其应用
角度1 比较对数值的大小
(1)(2025·安徽合肥模拟)已知a=log0.62,b=log20.6,c=0.62,则( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.c>b>a D.c>a>b
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(2)(多选)若实数a,b,c满足loga2<logb2<logc2,则下列关系中可能成立的是 ( )
A.a<b<c B.b<a<c
C.c<b<a D.a<c<b
解析:由loga2<logb2<logc2的大小关系,可知a,b,c有如下四种可能:①1<c<b<a;②0<a<1<c<b;③0<b<a<1<c;④0<c<b<a<1.作出函数的图象(如图所示).由图象可知B,C,D可能成立.
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比较对数值大小的方法
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角度2 解对数不等式
(1)(2025·福建泉州模拟)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且在[0,+∞)上单调递增,若f(lg x)<0,则x的取值范围是( )
A.(0,1) B.(1,10)
C.(1,+∞) D.(10,+∞)
解析:根据奇函数的性质可知f(x)在R上单调递增,且f(0)=0,因此不等式f(lg x)<0可化为f(lg x)<f(0),即lg x<0,解得0<x<1.所以x的取值范围是(0,1).故选A.
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对数不等式的类型及其解法
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1.(2025·贵阳模拟)已知集合A={x|x2-2x-3≤0,x∈R},B={x|logax>1,a>0,且a≠1},若A∩B=∅,则a的取值范围是________.
解析:由已知可得A={x|-1≤x≤3},若a>1,则B={x|x>a},由A∩B=∅,得a≥3;若0<a<1,则B={x|0<x<a},此时A∩B=B≠∅,不符合题意.综上可得,a的取值范围是[3,+∞).
[3,+∞)
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2.若loga(a2+1)<loga2a<0,则a的取值范围是________.
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角度3 对数函数性质的综合应用
(1)(2025·深圳红岭教育集团统考)已知函数f(x)=loga[x(a-x)](a>0,且a≠1)在(1,2)上单调递增,则a的取值范围为( )
A.(1,2] B.(1,4]
C.[2,+∞) D.[4,+∞)
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(2)已知函数f(x)=3+log2x,x∈[1,16],若函数g(x)=[f(x)]2+2f(x2),则函数g(x)的最大值为________.
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解对数函数综合问题的三个关注点
(1)定义域,所有问题都必须在定义域内讨论.
(2)底数与1的大小关系.
(3)复合函数的构成,即它是由哪些基本初等函数复合而成的.另外,解题时要注意数形结合、分类讨论、转化与化归思想的使用.
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2.已知函数f(x)=|ln x-a|+a(a>0)在[1,e2]上的最小值为1,则a的值为________.
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5.苏格兰数学家纳皮尔(J.Napier,1550~1617)发明的对数及对数表(如下表),为当时的天文学家处理“大数”的计算大大缩短了时间.即若是任何一个正实数N可以表示成N=a×10n(1≤a<10,n∈Z),则lg N=n+lg a(0≤lg a<1),这样我们可以知道N的位数.已知正整数M31是35位数,则M的值为( )
A.3 B.12 C.13 D.14
N 2 3 4 5 11 12 13 14 15
lg N 0.30 0.48 0.60 0.70 1.04 1.08 1.11 1.15 1.18
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7.已知a=log75,b=log97,c=log119,则( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.b<a<c D.c<b<a
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二、多项选择题
9.函数y=loga(x+c)(a,c为常数,其中a>0,且a≠1)的图象如图所示,则下列结论成立的是( )
A.a>1 B.0<c<1
C.0<a<1 D.c>1
解析:由图象可知0<a<1,令y=0,得loga(x+c)=0,x+c=1,x=1-c,由图象知0<1-c<1,故0<c<1.故选BC.
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11.已知函数f(x)=log2(1+4x)-x,则下列说法正确的是( )
A.函数f(x)是偶函数 B.函数f(x)是奇函数
C.函数f(x)在(-∞,0]上为增函数 D.函数f(x)的值域为[1,+∞)
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ln 2
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13.已知函数f(x)=log2(x2-2ax+3).若函数f(x)的定义域为R,则实数a的取值范围是__________;若函数f(x)的值域为R,则实数a的取值范围是________________________.
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14.如图,已知过原点O的直线与函数y=log8x的图象交于A,B两点,分别过A,B作y轴的平行线与函数y=log2x的图象交于C,D两点,若BC∥x轴,则梯形ABDC的面积为________.
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R
1.对数的定义
如果ax=N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数,记作_________,其中a叫做对数的底数,N叫做真数.
2.对数的运算法则
如果a>0,且a≠1,M>0,N>0,那么
(1)loga(MN)=______________;
(2)logaeq \f(M,N)=_________________;
(3)logaMn=nlogaM(n∈R).
3.对数函数的定义
函数__________ (a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量.
1.对数的性质(a>0,且a≠1)
(1)loga1=0.(2)logaa=1.(3)alogaN=N.
2.换底公式及其推论
(1)logab=eq \f(logcb,logca)(a,c均大于0且不等于1,b>0).
(2)logab·logba=1,即logab=eq \f(1,logba)(a,b均大于0且不等于1).
(3)logab·logbc·logcd=logad.
(4)logambn=eq \f(n,m)logab.
1.(人教A必修第一册习题4.3 T5改编)设alog34=2,则4-a=( )
A.eq \f(1,16)
B.eq \f(1,9)
C.eq \f(1,8)
D.eq \f(1,6)
解析:由alog34=2可得log34a=2,所以4a=9,所以4-a=eq \f(1,9).故选B.
2.设a=log20.3,b=logeq \s\do7(\f(1,2))0.4,c=0.40.3,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c
B.b<a<c
C.b<c<a
D.a<c<b
解析:因为log20.3<log21=0,所以a<0.因为logeq \s\do7(\f(1,2))0.4>logeq \s\do7(\f(1,2))eq \f(1,2)=1,所以b>1.因为0<0.40.3<0.40=1,所以0<c<1,所以a<c<b.
5.(人教A必修第一册习题4.4 T1(2)改编)函数y=5(\f(2,3))eq \r(log\s\do9()(2x-1))
的定义域是________.
解析:由logeq \s\do10(\f(2,3))(2x-1)≥0,得logeq \s\do10(\f(2,3))(2x-1)≥logeq \s\do10(\f(2,3))1,所以0<2x-1≤1,解得eq \f(1,2)<x≤1.故函数y=5(\f(2,3))eq \r(log\s\do9()(2x-1))
的定义域为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)).
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))
A.2logeq \s\do15(\f(1,5))10+logeq \s\do15(\f(1,5))0.25=2
B.log427×log258×log95=eq \f(8,9)
C.lg 2+lg 50=10
D.log(2+eq \r(3))(2-eq \r(3))-(log2eq \r(2))2=-eq \f(5,4)
解析:对于A,2logeq \s\do15(\f(1,5))10+logeq \s\do15(\f(1,5))0.25=logeq \s\do15(\f(1,5))(102×0.25)=logeq \s\do15(\f(1,5))52=-2,A错误;对于B,log427×log258×log95=eq \f(lg 33,lg 22)×eq \f(lg 23,lg 52)×eq \f(lg 5,lg 32)=eq \f(3×3,2×2×2)=eq \f(9,8),B错误;对于C,lg 2+lg 50=lg 100=2,C错误;对于D,log(2+eq \r(3))(2-eq \r(3))-(log2eq \r(2))2=-1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(2)=-eq \f(5,4),D正确.
(2)(2025·四川宜宾模拟)设函数f(x)=15(\f(1,2))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(log(2-x),x<1,,3x+1,x≥1,))
则f(-2)+f(log38)=( )
A.8
B.9
C.22
D.26
解析:f(-2)=logeq \s\do15(\f(1,2))[2-(-2)]=-2,因为log38>1,所以f(log38)=3log38+1=
3log38+log33=3log324=24,所以f(-2)+f(log38)=-2+24=22.故选C.
(3)(多选)已知a=lg 2,b=lg 3,则( )
A.102a+b=7
B.2a+b=lg 12
C.eq \f(1,a+2b)=log1810
D.log365=eq \f(1-a,2a+2b)
解析:因为a=lg 2,b=lg 3,所以10a=2,10b=3,所以102a+b=(10a)2×10b=4×3=12,A错误;2a+b=lg 4+lg 3=lg 12,B正确;eq \f(1,a+2b)=eq \f(1,lg 2+2lg 3)=eq \f(1,lg 18)=log1810,C正确;log365=eq \f(lg 5,lg (4×9))=eq \f(1-lg 2,2lg 2+2lg 3)=eq \f(1-a,2a+2b),D正确.故选BCD.
(x+b,b)INCLUDEPICTURE"灰即时训练.TIF"
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1.(2025·福建莆田模拟)已知函数f(x)=aln ,其中a,b均为正数.若f(8b)-f(3b)=2,则e-eq \s\up7(\f(1,a))=________.
解析:f(8b)-f(3b)=aln 9-aln 4=2,故a=eq \f(2,ln 9-ln 4)=eq \f(2,ln \f(9,4)),故e-eq \s\up7(\f(1,a))=e-eq \f(ln \f(9,4),2)=eln eq \s\up7(\f(2,3))=eq \f(2,3).
eq \f(2,3)
3.(2024·全国甲卷)已知a>1,eq \f(1,log8a)-eq \f(1,loga4)=-eq \f(5,2),则a=________.
解析:由eq \f(1,log8a)-eq \f(1,loga4)=eq \f(3,log2a)-eq \f(1,2)log2a=-eq \f(5,2),整理得(log2a)2-5log2a-6=0,解得log2a=-1或log2a=6,又a>1,所以log2a=6=log226,故a=26=64.
解析:由于f(x)是R上的奇函数,所以f(0)=k-1-1=0,k=2,因为f(x)=ax-eq \f(1,ax)为减函数,所以0<a<1,所以g(x)=loga(x+2),x>-2,g(x)为(-2,+∞)上的减函数,g(-1)=0,排除B,C,D,故选A.
(2)若方程4x=logax在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))内有解,则实数a的取值范围为________.
解析: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,画出两个函数的大致图象,如图所示.可知,只需两图象在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2)))上有交点即可,则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))≥geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))),即2≥logaeq \f(1,2),则0<a≤eq \f(\r(2),2),所以实数a的取值范围为eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(\r(2),2))).
eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(\r(2),2)))
解析:画出函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e)))
eq \s\up12(x),y=ln x,y=ln (x+1),y=lg x的图象,如图所示,由图象知x2<x1<x3.
解析:c=0.62>0,b=log20.6<0,且b=log20.6>log20.5=-1,即b∈(-1,0).a=log0.62=eq \f(1,log20.6)=eq \f(1,b)∈(-∞,-1),所以c>b>a.故选C.
A.ln 3
B.ln (ln 3)
C.eq \f(1,ln 3)
D.(ln 3)2
解析:因为ln e<ln 3<ln e2,即1<ln 3<2,所以ln (ln 3)<ln 2<1,eq \f(1,ln 3)<1,故B,C不满足题意;又(ln 3)2-ln 3=(ln 3-1)ln 3>0,所以(ln 3)2>ln 3.故选D.
2.(2025·安徽江淮十校第一次联考)若a=ln eq \r(10),b=eq \r(ln 2×ln 5),c=ln eq \r(4e),则a,b,c的大小关系是( )
A.c<a<b
B.a<b<c
C.c<b<a
D.b<a<c
解析:c=ln eq \r(4e)=eq \f(ln 4e,2)>eq \f(ln 10,2)=ln eq \r(10)=a,而a=ln eq \r(10)=eq \f(ln 10,2)=eq \f(ln 2+ln 5,2)>eq \r(ln 2×ln 5)=b,所以b<a<c.故选D.
(2)设函数f(x)=1,2))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(log2x,x>0,,log\s\do9()(-x),x<0.))
若f(a)>f(-a),则实数a的取值范围是( )
A.(-1,0)∪(0,1)
B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-1,0)∪(1,+∞)
D.(-∞,-1)∪(0,1)
解析:由题意可得do15(\f(1,2))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a>0,,log2a>loga))
或do15(\f(1,2))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a<0,,log(-a)>log2(-a),))
解得-1<a<0或a>1.故选C.
解析:由题意得a>0,且a≠1,故必有a2+1>2a,又loga(a2+1)<loga2a<0,所以0<a<1,同时2a>1,所以a>eq \f(1,2).综上,a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)).
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))
解析:若0<a<1,则x(a-x)<0在(1,2)上恒成立,不符合条件;若a>1,由f(x)在(1,2)上单调递增,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a>1,,\f(a,2)≥2,))解得a≥4.综上,a的取值范围为[4,+∞).故选D.
解析:函数g(x)=[f(x)]2+2f(x2)满足eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1≤x≤16,,1≤x2≤16,))解得1≤x≤4,即函数g(x)的定义域为[1,4].g(x)=[f(x)]2+2f(x2)=(3+log2x)2+6+2log2x2=(log2x)2+10log2x+15=(log2x+5)2-10,因为x∈[1,4],所以log2x∈[0,2],所以当log2x=2时,g(x)取得最大值39.
(2x+1,2x-1)INCLUDEPICTURE"灰即时训练.TIF"
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1.(多选)已知函数f(x)=ln ,则下列说法正确的是( )
A.f(x)为奇函数
B.f(x)为偶函数
C.f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞))上单调递减
D.f(x)的值域为(-∞,0)∪(0,+∞)
解析:f(x)=ln eq \f(2x+1,2x-1),令eq \f(2x+1,2x-1)>0,解得x>eq \f(1,2)或x<-eq \f(1,2),∴f(x)的定义域为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,-\f(1,2)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞)),又f(-x)=ln eq \f(-2x+1,-2x-1)=ln eq \f(2x-1,2x+1)=ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2x+1,2x-1)))
eq \s\up12(-1)=-ln eq \f(2x+1,2x-1)=-f(x),∴f(x)为奇函数,故A正确,B错误;又f(x)=ln eq \f(2x+1,2x-1)=ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(2,2x-1))),令t=1+eq \f(2,2x-1),t>0且t≠1,∴y=ln t,又t=1+eq \f(2,2x-1)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞))上单调递减,且y=ln t为增函数,∴f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞))上单调递减,故C正确;f(x)的值域是(-∞,0)∪(0,+∞),故D正确.
解析:由题意得ln x∈[0,2],当a≥2时,f(x)=2a-ln x在[1,e2]上单调递减,∴f(x)的最小值为f(e2)=2a-2=1,a=eq \f(3,2)<2,不符合题意;当0<a<2时,f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a-ln x,x∈[1,ea),,ln x,x∈[ea,e2],))f(x)在[1,ea]上单调递减,在[ea,e2]上单调递增,∴f(x)的最小值为f(ea)=a=1,符合题意.综上,a=1.
一、单项选择题
1.已知x,y为正实数,则( )
A.lg (x2y)=(lg x)2+lg y
B.lg (xeq \r(y))=lg x+eq \f(1,2)lg y
C.eln x+ln y=x+y
D.eln x-ln y=xy
解析:x,y为正实数,lg (x2y)=lg x2+lg y=2lg x+lg y,故A错误;lg (xeq \r(y))=lg x+lg eq \r(y)=lg x+eq \f(1,2)lg y,故B正确;eln x+ln y=eln x·eln y=xy,故C,D错误.故选B.
2.已知f(x5)=lg x,则f(2)=( )
A.lg 2
B.lg 32
C.lg eq \f(1,32)
D.eq \f(1,5)lg 2
解析:令x5=t,则x=teq \s\up7(\f(1,5))(t>0),∴f(t)=lg teq \s\up7(\f(1,5))=eq \f(1,5)lg t,∴f(2)=eq \f(1,5)lg 2.故选D.
3.(2025·山东泰安模拟)在同一直角坐标系中,函数y=eq \f(1,ax),y=logaeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,2)))(a>0,且a≠1)的图象可能是( )
解析:函数y=eq \f(1,ax),y=logaeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,2)))的图象过的定点分别是(0,1),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0)),当a>1时,由复合函数单调性可知y=eq \f(1,ax),y=logaeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,2)))分别单调递减、单调递增;当0<a<1时,由复合函数单调性可知y=eq \f(1,ax),y=logaeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,2)))分别单调递增、单调递减,对比选项可知,只有B符合题意.故选B.
4.若logaeq \f(2,3)<1(a>0,且a≠1),则实数a的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(2,3)))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),+∞))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1))∪(1,+∞)
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(2,3)))∪(1,+∞)
解析:因为logaeq \f(2,3)<1,所以logaeq \f(2,3)<logaa.若a>1,则上式显然成立;若0<a<1,则应满足0<a<eq \f(2,3).所以实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(2,3)))∪(1,+∞).故选D.
解析:因为N=a×10n(1≤a<10,n∈Z),则lg N=n+lg a(0≤lg a<1),所以1034≤M31<1035,两边取常用对数得34≤31lg M<35,于是eq \f(34,31)≤lg M<eq \f(35,31),即1.10<lg M<1.13,所以M=13.故选C.
6.若函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-ln (-x),a≤x<0,,-x2+2x,0≤x≤3))的值域为[-3,+∞),则a的取值范围是( )
A.[-e3,0)
B.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-e3,-\f(1,e)))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-e3,-\f(1,e)))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-e3,-\f(1,e)))
解析:当0≤x≤3时,f(x)=-x2+2x∈[-3,1],当a≤x<0时,f(x)=-ln (-x)≥-ln (-a),因为f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-ln (-x),a≤x<0,,-x2+2x,0≤x≤3))的值域为[-3,+∞),所以-3≤-ln (-a) ≤1,故-1≤ln (-a)≤3,解得-e3≤a≤-eq \f(1,e).故选C.
解析:因为log75-log97=eq \f(lg 5,lg 7)-eq \f(lg 7,lg 9)=eq \f(lg 5×lg 9-(lg 7)2,lg 7×lg 9),又因为lg 5×lg 9≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 5+lg 9,2)))
eq \s\up12(2)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 45,2)))
eq \s\up12(2)<eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 49,2)))
eq \s\up12(2)=(lg 7)2,所以log75-log97<0,即a<b;因为log97-log119=eq \f(lg 7,lg 9)-eq \f(lg 9,lg 11)=eq \f(lg 7×lg 11-(lg 9)2,lg 11×lg 9),又因为lg 7×lg 11≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 7+lg 11,2)))
eq \s\up12(2)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 77,2)))
eq \s\up12(2)<eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 81,2)))
eq \s\up12(2)=(lg 9)2,所以log97-log119<0,即b<c,所以a<b<c.故选A.
8.(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.eq \f(1,8) B.eq \f(1,4) C.eq \f(1,2) D.1
解析:解法一:由题意可知,f(x)的定义域为(-b,+∞),令x+a=0,得x=-a;令ln (x+b)=0,得x=1-b.若-a≤-b,当x∈(-b,1-b)时,可知x+a>0,ln (x+b)<0,此时f(x)<0,不符合题意;若-b<-a<1-b,当x∈(-a,1-b)时,可知x+a>0,ln (x+b)<0,此时f(x)<0,不符合题意;若-a=1-b,当x∈(-b,1-b)时,可知x+a<0,ln (x+b)<0,此时f(x)>0,当x∈[1-b,+∞)时,可知x+a≥0,ln (x+b)≥0,此时f(x)≥0,可知-a=1-b符合题意;若-a>1-b,当x∈(1-b,-a)时,可知x+a<0,ln (x+b)>0,此时f(x)<0,不符合题意.综上所述,-a=1-b,即b=a+1,则a2+b2=a2+(a+1)2=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+eq \f(1,2)≥eq \f(1,2),当且仅当a=-eq \f(1,2),b=eq \f(1,2)时,等号成立,所以a2+b2的最小值为eq \f(1,2).故选C.
解法二:由题意可知,f(x)的定义域为(-b,+∞),令x+a=0,得x=-a;令ln (x+b)=0,得x=1-b,则当x∈(-b,1-b)时,ln (x+b)<0,故x+a≤0,所以1-b+a≤0;当x∈(1-b,+∞)时,ln (x+b)>0,故x+a≥0,所以1-b+a≥0,故1-b+a=0,则a2+b2=a2+(a+1)2=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+eq \f(1,2)≥eq \f(1,2),当且仅当a=
-eq \f(1,2),b=eq \f(1,2)时,等号成立,所以a2+b2的最小值为eq \f(1,2).故选C.
10.(2024·重庆模拟)已知3a=5b=15,则下列结论正确的是( )
A.lg a>lg b
B.a+b=ab
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(a)>eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(b)
D.a+b>4
解析:由题意,得a=log315>log31>0,b=log515>log51=0,eq \f(1,a)=log153>0,eq \f(1,b)=log155>0,则0<eq \f(1,a)<eq \f(1,b),则a>b>0.对于A,根据对数函数y=lg x在(0,+∞)上单调递增,则lg a>lg b,故A正确;对于B,因为eq \f(1,a)+eq \f(1,b)=log153+log155=1,即eq \f(a+b,ab)=1,则a+b=ab,故B正确;
对于C,因为a>b>0,根据指数函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(x)在R上单调递减,则eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(a)<eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(b),故C错误;对于D,因为a>b>0,eq \f(1,a)+eq \f(1,b)=1,所以a+b=(a+b)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)+\f(1,b)))=2+eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2+2eq \r(\f(b,a)·\f(a,b))=4,当且仅当a=b时,等号成立,而显然a≠b,则a+b>4,故D正确.故选ABD.
解析:根据题意,函数f(x)=log2(1+4x)-x,定义域为R,有f(-x)=log2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,4x)))+x=log2(1+4x)-x=f(x),所以函数f(x)是偶函数,A正确,B错误;对于C,
f(-1)=log2eq \f(5,2)>1=f(0),f(x)在(-∞,0]上不是增函数,C错误;对于D,f(x)=log2(1+4x)-x=log2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2x)+2x)),设t=eq \f(1,2x)+2x≥2,当且仅当x=0时等号成立,则t的最小值为2,故f(x)≥log22=1,即函数f(x)的值域为[1,+∞),D正确.故选AD.
三、填空题
12.若f(x)=ln eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,1-x)))+b是奇函数,则a=________,b=________.
-eq \f(1,2)
解析:因为函数f(x)=ln eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,1-x)))+b为奇函数,所以其定义域关于原点对称.由a+eq \f(1,1-x)≠0可得,(1-x)(a+1-ax)≠0,所以eq \f(a+1,a)=-1,解得a=-eq \f(1,2),即函数f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(-1,1)∪(1,+∞),再由f(0)=0可得,b=ln 2.即f(x)=ln eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)+\f(1,1-x)))+ln 2=ln eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1+x,1-x))),在定义域内满足f(-x)=-f(x),符合题意.
(-eq \r(3),eq \r(3))
解析:由函数f(x)的定义域为R,得x2-2ax+3>0恒成立,所以Δ=4a2-12<0,解得-eq \r(3)<a<eq \r(3).设A为y=x2-2ax+3的值域,则A=[3-a2,+∞),若f(x)的值域为R,则(0,+∞)⊆A,所以3-a2≤0,解得a≤-eq \r(3)或a≥eq \r(3).
(-∞,-eq \r(3)]∪[eq \r(3),+∞)
eq \f(4\r(3),3)log23
解析:设点A,B的横坐标分别为x1,x2,由题设,知x1>1,x2>1,则点A,B的纵坐标分别为log8x1,log8x2.∵A,B在过点O的直线上,∴eq \f(log8x1,x1)=eq \f(log8x2,x2),点C,D的坐标分别为(x1,log2x1),(x2,log2x2).由BC平行于x轴,知log2x1=log8x2,即log2x1=eq \f(1,3)log2x2,∴x2=xeq \o\al(3,1),代入x2log8x1=x1log8x2,得xeq \o\al(3,1)log8x1=3x1log8x1.由x1>1知log8x1≠0,∴xeq \o\al(3,1)=3x1,又x1>1,解得x1=eq \r(3).于是点A的坐标为(eq \r(3),log8eq \r(3)),即Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3),\f(1,6)log23)),∴Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(3),\f(1,2)log23)),Ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3),\f(1,2)log23)),Deq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(3),\f(3,2)log23)),∴梯形ABDC的面积为S=eq \f(1,2)(AC+BD)·BC=eq \f(1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)log23+log23))×2eq \r(3)=eq \f(4\r(3),3)log23.
四、解答题
15.已知函数f(x)=9x-28×3x+1+243,g(x)=log2eq \f(x2,8)·log2eq \f(\r(x),2).
(1)设集合A={x∈R|f(x)≤0},求集合A;
(2)当x∈A时,求g(x)的最大值和最小值.
解:(1)由f(x)=9x-28×3x+1+243≤0,
得(3x)2-84×3x+243≤0,
即(3x-3)(3x-81)≤0,则3≤3x≤81,
解得1≤x≤4,∴A={x|1≤x≤4}.
(2)g(x)=log2eq \f(x2,8)·log2eq \f(\r(x),2)
=(2log2x-3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)log2x-1))
=(log2x)2-eq \f(7,2)log2x+3
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(log2x-\f(7,4)))
eq \s\up12(2)-eq \f(1,16).
∵x∈[1,4],∴log2x∈[0,2],∴当log2x=0时,g(x)max=3;
当log2x=eq \f(7,4)时,g(x)min=-eq \f(1,16).
故g(x)的最大值为3,最小值为-eq \f(1,16).
16.函数f(x)的定义域为D,若满足①f(x)在D内是单调函数;②存在[m,n]⊆D使f(x)在[m,n]上的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(m,2),\f(n,2))),那么就称y=f(x)为“半保值函数”.若函数f(x)=loga(ax+t2)(a>0,且a≠1)是“半保值函数”,求t的取值范围.
解:∵函数f(x)=loga(ax+t2)(a>0,且a≠1)是“半保值函数”,且定义域为R,
当a>1时,z=ax+t2在R上单调递增,y=logaz在(0,+∞)上单调递增,可得f(x)为R上的增函数;当0<a<1时,f(x)仍为R上的增函数,∴f(x)在定义域R上为增函数,
∴方程loga(ax+t2)=eq \f(1,2)x有两个不同的根,∴ax+t2=aeq \s\up7(\f(1,2))x,即ax-aeq \s\up7(\f(1,2))x+t2=0,
令u=aeq \s\up7(\f(1,2))x,u>0,即关于u的方程u2-u+t2=0有两个不同的正数根,可得1-4t2>0,且t2>0,
解得t∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),0))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2))),
∴t的取值范围为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),0))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2))).
$$