内容正文:
第二章 函数的概念与性质
第8课时 对数与对数函数
[考试要求] 1.理解对数的概念及运算性质,能用换底公式将一般对数转化成自然对数或常用对数.2.通过实例,了解对数函数的概念,会画对数函数的图象,理解对数函数的单调性与特殊点.3.了解指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数.
第8课时 对数与对数函数
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1.对数的概念
一般地,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___叫做对数的底数,___叫做真数.
以______为底的对数叫做常用对数,log10N记为______.以___为底的对数叫做自然对数,logeN记为______.
x=logaN
a
N
10
lg N
e
ln N
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第8课时 对数与对数函数
2.对数的性质与运算性质
(1)对数的性质:loga1=___,logaa=___(a>0,且a≠1).
(2)对数的运算性质:如果a>0,且a≠1,M>0,N>0,那么
①loga(MN)=____________;
0
1
logaM+logaN
logaM-logaN
nlogaM
N
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3.对数函数
(1)一般地,函数___________(a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,定义域是___________.
(2)对数函数的图象与性质
y=logax
(0,+∞)
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第8课时 对数与对数函数
项目 a>1 0<a<1
定义域 __________
值域 R
性质 过定点________,即x=1时,y=0
当x>1时,______;
当0<x<1时,______ 当x>1时,______;
当0<x<1时,______
在(0,+∞)上是___函数 在(0,+∞)上是___函数
(0,+∞)
(1,0)
y>0
y<0
y<0
y>0
增
减
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第8课时 对数与对数函数
4.反函数
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的图象关于直线______对称.
y=x
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第8课时 对数与对数函数
[常用结论]
1.换底公式的三个重要结论
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第8课时 对数与对数函数
2.对数函数的图象与底数大小的关系
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.由此我们可得到规律:在第一象限内从左到右底数逐渐增大.
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第8课时 对数与对数函数
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)log2x2=2log2x.( )
(2)函数y=log2(x+1)是对数函数.( )
×
×
√
√
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2.(人教A版必修第一册P135练习T2改编)比较下列两个值的大小:
(1)log0.56___log0.54;
<
=
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第8课时 对数与对数函数
3.(人教A版必修第一册P126练习T3(2)改编)(log43+log83)·log32=________.
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考点一 对数的运算
[典例1] (1)(2025·重庆模拟)已知a=log25,8=5b,则ab=__________.
(1)3 (2)64 [(1)由8=5b,得b=log58,所以ab=log25·log58=3log25·log52=3.
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5log2a-6=0,
解得log2a=-1或log2a=6.
又因为a>1,
所以log2a=6,故a=26=64.]
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第8课时 对数与对数函数
解决对数运算问题的常用方法
(1)将真数化为底数的指数幂的形式进行化简.
(2)将同底对数的和、差、倍合并.
(3)利用换底公式将不同底的对数式转化成同底的对数式,要注意换底公式的正用、逆用及变形应用.
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第8课时 对数与对数函数
[跟进训练]
1.(1)(2025·八省适应性测试)已知函数f(x)=ax(a>0,a≠1),若f(ln 2)f(ln 4)=8,则a=________.
(2)计算:lg 25+lg 50+lg 2×lg 500+(lg 2)2=________.
(1)e (2)4 [(1)因为f(ln 2)=aln 2,f(ln 4)=aln 4,所以f(ln 2)f(ln 4)=aln 2·aln 4=aln 2+ln 4=a3ln 2=(aln 2)3=8,所以aln 2=2,所以a=e.
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第8课时 对数与对数函数
(2)原式=2lg 5+lg(5×10)+lg 2×lg(5×102)+(lg 2)2
=2lg 5+lg 5+1+lg 2×(lg 5+2)+(lg 2)2
=3lg 5+1+lg 2×lg 5+2lg 2+(lg 2)2
=3lg 5+2lg 2+1+lg 2(lg 5+lg 2)
=3lg 5+2lg 2+1+lg 2
=3(lg 5+lg 2)+1
=4.]
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第8课时 对数与对数函数
考点二 对数函数的图象及应用
√
A.一、二象限 B.一、三象限
C.二、四象限 D.三、四象限
√
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第8课时 对数与对数函数
则当0<a<1时,如图1,函数图象过二、三、四象限;
图1 图2
则当a>1时,如图2,函数图象过一、三、四象限.
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第8课时 对数与对数函数
[拓展变式] 将本例(2)中“4x<logax”变为“关于x的方程4x=logax有解”,则a的取值范围是________.
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第8课时 对数与对数函数
对数函数图象的识别及应用方法
(1)在识别函数图象时,要善于利用已知函数的性质、函数图象上的特殊点(与坐标轴的交点、最高点、最低点等)排除不符合要求的选项.
(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.
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第8课时 对数与对数函数
[跟进训练]
2.(1)(多选)若函数f(x)=ax-2,g(x)=loga|x|,其中a>0,且a≠1,则函数f(x),g(x)在同一平面直角坐标系中的大致图象可能是( )
√
√
(2)已知函数f(x)=|ln x|,若0<a<b,且f(a)=f(b),则a+2b的取值范围是________.
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第8课时 对数与对数函数
(1)AD (2)(3,+∞) [(1)易知g(x)=loga|x|为偶函数.当0<a<1时,f(x)=ax-2单调递减,g(x)=loga|x|在(0,+∞)上单调递减,此时A选项符合题意.当a>1时,f(x)=ax-2单调递增,g(x)=loga|x|在(0,+∞)上单调递增,此时D选项符合题意.故选AD.
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第8课时 对数与对数函数
(2)f(x)=|ln x|的图象如图,因为f(a)=f(b),所以|ln a|=|ln b|.因为0<a<b,所以ln a<0,ln b>0,所以0<a<1,b>1,所以-ln a=ln b,
所以ln a+ln b=ln(ab)=0,
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第8课时 对数与对数函数
√
考点三 对数函数的性质及应用
比较大小
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>b>a D.c>a>b
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第8课时 对数与对数函数
(2)若实数a,b,c满足loga2<logb2<logc2<0,则下列关系中正确的是( )
A.a<b<c B.b<a<c
C.c<b<a D.a<c<b
√
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√
解与对数有关的不等式
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A.(-1,0)∪(0,1)
B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-1,0)∪(1,+∞)
D.(-∞,-1)∪(0,1)
√
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第8课时 对数与对数函数
对数函数性质的综合应用
[典例5] (1)若f(x)=lg(x2-2ax+1+a)在(-∞,1]上单调递减,则a的取值范围为( )
A.[1,2) B.[1,2]
C.[1,+∞) D.[2,+∞)
√
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第8课时 对数与对数函数
(3)(2025·滨州模拟)已知函数f(x)=ln(eax+1)-x是偶函数,则实数a的值为________.
√
√
√
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(3)由题意知f(x)的定义域为R,函数f(x)=ln(eax+1)-x是偶函数,则f(-x)=ln(e-ax+1)+x=f(x)=ln(eax+1)-x,
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第8课时 对数与对数函数
求与对数函数有关的复合函数的单调性、值域问题,必须弄清三个问题:一是定义域;二是底数与1的大小关系;三是复合函数的构成.
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√
√
√
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√
√
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(4)已知f(x)=1+log3x(1≤x≤9),设函数g(x)=[f(x)]2+f(x2),则g(x)max-g(x)min=____________.
所以ln x+x>ln y+y.
对于A,设f(x)=ln x+x,则f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为ln x+x>ln y+y,所以f(x)>f(y),
所以x>y,故A正确;
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第8课时 对数与对数函数
所以1≤x≤3,所以g(x)的定义域为[1,3],
g(x)=[f(x)]2+f(x2)
=(1+log3x)2+1+log3x2
=(log3x)2+4log3x+2.
设t=log3x,则0≤t≤1,
则y=t2+4t+2=(t+2)2-2在[0,1]上单调递增,
所以当t=0,即x=1时,g(x)min=g(1)=2,
当t=1,即x=3时,g(x)max=g(3)=7,
所以g(x)max-g(x)min=5.]
点拨:易忽视g(x)的定义域.
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第8课时 对数与对数函数
②loga=_____________;
③logaMn=____________(n∈R).
(3)对数恒等式:alogaN=___(a>0,且a≠1,N>0).
(4)换底公式:logab=(a>0,且a≠1;b>0;c>0,且c≠1).
项目
a>1
0<a<1
图象
(1)logab=;
(2)logambn=logab;
(3)logab·logbc·logcd=logad.
(a>0,且a≠1;b>0,且b≠1;c>0,且c≠1;d>0)
(3)函数y=ln与y=ln(1+x)-ln(1-x)的定义域相同.( )
(4)函数y=log2x与y=log的图象重合.( )
二、教材经典衍生
1.(人教A版必修第一册P140习题4.4T1改编)函数y=的定义域是________.
[由log(2x-1)≥0,得0<2x-1≤1,所以<x≤1.
所以函数y=的定义域是.]
(2)log2___log3.
[(log43+log83)×log32=×=.]
4.(人教A版必修第一册P141习题4.4T12改编)若loga<1,则实数a的取值范围是________________.
∪(1,+∞) [当a>1时,满足条件;
当0<a<1时,由得0<a<.
综上,a∈∪(1,+∞).]
(2)(2024·全国甲卷)已知a>1,-=-,则a=_______.
(2)由题意得-=-·log2a=-,整理得(log2a)2-
[典例2] (1)(2025·深圳模拟)已知a>0,且a≠1,则函数y=loga的图象一定经过( )
(2)当0<x≤时,4x<logax,则a的取值范围是( )
A. B.
C.(1,) D.(,2)
(1)D (2)B [(1)当x=0时,y=loga=-1,
所以函数y=loga的图象一定经过三、四象限.
故选D.
(2)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,画出两个函数大致的图象,如图所示,由题意可知f<g,即2<loga,则a>,所以a的取值范围为.]
[若方程4x=logax在上有解,则函数y=4x的图象和函数y=logax的图象在上有交点.
由图象可知解得0<a≤.]
所以ab=1,则b=,所以a+2b=a+.
令g(x)=x+(0<x<1),则g(x)在(0,1)上单调递减,
所以g(x)>g(1)=1+2=3,所以a+2b>3,
所以a+2b的取值范围为(3,+∞).]
[典例3] (1)已知a=log2e,b=ln 2,c=log,则a,b,c的大小关系为( )
(1)D (2)C [(1)法一(中间量法):因为a=log2e>1,b=ln 2∈(0,1),c=log=log23>log2e>1,所以c>a>b.
法二(图象法):log=log23,在同一平面直角坐标系中作出函数y=log2x,y=ln x的图象,如图,由图可知c>a>b.
(2)根据不等式的性质和对数的换底公式可得
<<<0,即log2c<log2b<log2a<0,可得0<c<b<a<1.故选C.]
[典例4] (1)(2025·济南模拟)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,且在[0,+∞)上单调递增.若正实数a满足f(log2a)+f(loga)≤2f(1),则a的取值范围是( )
A.[1,2] B.
C. D.(0,2]
(2)设函数f(x)=若f(a)>f(-a),则实数a的取值范围是( )
(1)C (2)C [(1)因为loga=-log2a,又f(x)是定义在R上的偶函数,
所以f(log2a)+f(loga)=f(log2a)+f(-log2a)=2f(log2a),原不等式变为2f(log2a)≤2f(1),即f(log2a)≤f(1).又因为f(x)是定义在R上的偶函数,且在[0,+∞)上单调递增,所以|log2a|≤1,即-1≤log2a≤1,解得≤a≤2.故选C.
(2)由题意可得或
解得a>1或-1<a<0.故选C.]
(2)(多选)已知函数f(x)=ln ,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)在上单调递减
D.f(x)的值域为(-∞,0)∪(0,+∞)
(1)A (2)ACD (3)2 [(1)令函数g(x)=x2-2ax+1+a=(x-a)2+1+a-a2,则图象的对称轴为x=a,要使函数f(x)在(-∞,1]上单调递减,则有即解得1≤a<2,即a∈[1,2).
(2)令>0,解得x>或x<-,
所以f(x)的定义域为∪.
又f(-x)=ln =ln =ln-1=-ln =-f(x),
所以f(x)为奇函数,故A正确,B错误.
又f(x)=ln =ln,
令t=1+,t>0且t≠1,则y=ln t,
又t=1+在上单调递减,且y=ln t为增函数,
所以f(x)在上单调递减,故C正确.
由C分析可得f(x)的值域是(-∞,0)∪(0,+∞),故D正确.
即ln=2x,化简得ln eax=2x,解得a=2.]
[跟进训练]
3.(1)(多选)已知x>0,y>0,且x-y>ln,则( )
A.x>y B.x+>y+
C.ln(x-y)<0 D.<2-y
(2)(多选)已知函数f(x)=ln(x2+x+m)(m∈R),则( )
A.当m>时,f(x)的定义域为R
B.f(x)一定存在最小值
C.f(x)的图象关于直线x=-对称
D.当m≥1时,f(x)的值域为R
(3)已知函数f(x)=ln(-x)+2,则f(lg 3)+f=________.
(1)ABD (2)AC (3)4 (4)5 [(1)因为x-y>ln,所以x-y>ln y-ln x,
对于B,因为x>0,y>0,且x>y,
所以<,所以x+>y+,故B正确;
对于C,当x-y=e时,ln(x-y)=1,故C错误;
对于D,因为x>y,所以-x<-y,
所以2-x<2-y,即<2-y,故D正确.故选ABD.
(2)对于A,若m>,则Δ=1-4m<0,则x2+x+m>0恒成立,所以f(x)的定义域为R,故A正确;
对于B,若m=0,则f(x)=ln(x2+x)的定义域为(-∞,-1)∪(0,+∞),值域为R,没有最小值,故B错误;
对于C,由于函数y=ln为偶函数,其图象关于y轴对称,
将该函数的图象向左平移个单位长度即可得到函数f(x)=ln=ln(x2+x+m)的图象,
此时f(x)的图象对称轴为直线x=-,故C正确;
对于D,若m≥1,则y=x2+x+m=2+m-≥,故f(x)的值域不是R,故D错误.
故选AC.
(3)设g(x)=ln(-x),则f(x)=g(x)+2,显然有g(-x)=-g(x),即g(x)为奇函数,则g(-x)+g(x)=0,所以f(lg 3)+f=f(lg 3)+f(-lg 3)=g(lg 3)+2+g(-lg 3)+2=4.
(4)由题意得
$$