内容正文:
微专题系列❸——幂、指、对数式比较大小问题
类型1 利用指数函数、对数函数的图象和性质比较大小
比较大小时,若题设涉及指数式、对数式,则应考虑指数函数、对数函数的图象与性质,此外,要特别注意数字“0”和“1”等比较大小问题的桥梁媒介作用.
【例1】 若a=()-0.3,b=log52,c=e-,则( )
A. a<b<c B.c<a<b
C. b<c<a D.c<b<a
C 解析:结合指数函数y=()x的图象易知a=()-0.3>1,结合对数函数y=log5x在(0,+∞)上单调递增可知b=log52<log5=.
又c=e-=∈(,1),所以b<c<a.
【练1】 已知a=log2e,b=ln 2,c=log,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>b>a D.c>a>b
D 解析:因为c=log=log23>log2e=a,所以c>a.因为b=ln 2=<1<log2e=a,所以a>b.所以c>a>b.
类型2 构造函数利用函数单调性比较大小
【例2】 (多选)若已知实数x,y满足log3x-log3y<()x-()y,则下列结论正确的是( )
A.> B.x3<y3
C.2x-y<1 D.ln (y-x)>0
ABC 解析:因为log3x-log3y<()x-()y成立,所以x,y∈R+,由log3x-log3y<()x-()y变形得log3x-()x<log3y-()y,令函数f(x)=log3x-()x,因为y=log3x,y=-()x都在(0,+∞)上单调递增,所以函数f(x)=log3x-()x在(0,+∞)上单调递增,log3x-()x<log3y-()y即f(x)<f(y),所以0<x<y,因为函数y=在(0,+∞)上单调递减,所以>,A正确;因为函数y=x3在(0,+∞)上单调递增,所以x3<y3,B正确;因为x-y<0,函数y=2x在(-∞,+∞)上单调递增,所以2x-y<20=1,C正确;y-x>0,ln(y-x)的符号可正可负,D错误.
[思维过程]
明确目标→根据已知不等式判断选项正确与否.
提取信息→所给不等式左边含对数式,右边含指数式.
建立联系→构造函数f(x)=log3x-()x,判断其在(0,+∞)上单调递增,可得0<x<y,再利用单调性逐一分析选项中的不等式是否成立即可.
【练2】 给出下列命题:①ln 2>,②ln 2>,③log23>log58,其中真命题为( )
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
C 解析:对于①,∵ln 2=ln 2=ln >ln e=1,∴ln 2>,故①正确;对于②,对于函数y=(x>0),y′=,当0<x<e时,y′>0,此时函数y=单调递增,因为0<2<e,所以<=,则ln 2<,故②错误; 对于③,因为log23-=log2=log2>log21=0,即log23>.又log58-=log5=log5<log51=0,即log58<,所以log23>log58,③正确.
类型3 利用特例、设元法,巧解涉及三元变量的比较大小问题
比较大小时,若题设涉及三个指数式连等或三个对数式连等,则可利用特例法求解,也可在设元变形的基础上,灵活运用相关函数的性质解题.
【例3】 若log2x=log3y=log5z<-1,则( )
A.2x<3y<5z B.5z<3y<2x
C.3y<2x<5z D.5z<2x<3y
B 解析:设log2x=log3y=log5z=t<-1,可得x=2t,y=3t,z=5t,所以2x=2t+1,3y=3t+1,5z=5t+1.又t<-1,所以t+1<0,由幂函数y=xt+1的单调性可知5z<3y<2x.
【练3】 设x,y,z为正实数,且log2x=log3y=log5z>0,则,,的大小关系不可能是( )
A.<< B.==
C.<< D.<<
D 解析:方法一 取x=2,则由log2x=log3y=log5z得y=3,z=5,此时易知==,选项B正确;取x=4,由log2x=log3y=log5z得y=9,z=25,此时易知<<,选项A正确;取x=,由log2x=log3y=log5z得y=,z=,此时易知<<,选项C正确.综上可知本题应选D.
方法二 设log2x=log3y=log5z=k>0,可得x=2k>1,y=3k>1,z=5k>1,∴=2k-1,=3k-1,=5k-1.若0<k<1,则函数f(x)=xk-1在定义域上单调递减,∴>>,即<<,故C正确;若k=1,则函数f(x)=xk-1=1,∴==,故B正确;若k>1,则函数f(x)=xk-1在定义域上单调递增,∴<<,故A正确.综上可知,,的大小关系不可能是D.
[分级练(14)见P296]
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