内容正文:
第四章 对数运算与对数函数
§2.2 换底公式
第四章 对数运算与对数函数
数学 必修第一册(BS)
目录
contents
Part
01
课前预习
课堂互动
Part
02
课时作业(二十五)
Part
03
第四章 对数运算与对数函数
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1
logab
-logab
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D
B
-12
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课 时
作 业
(二十五)
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第四章 对数运算与对数函数
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学习目标
素养要求
1.会用换底公式进行对数运算.
2.能利用对数的运算性质、换底公式进行对数的综合应用.
1.通过推导换底公式,发展逻辑推理的核心素养.
2.通过对数的运算,提升数学运算的核心素养.
3.通过对数运算在实际问题中的应用,提升数学建模的核心素养.
[自主梳理]
知识点 换底公式
[问题1] 假设 eq \f(log25,log23)=x,则log25=xlog23,即log25=log23x,从而有3x=5,进一步可得到什么结论?
答:把3x=5化为对数式为log35=x,又因为x= eq \f(log25,log23),
所以得出log35= eq \f(log25,log23)的结论.
[问题2] 由问题1你能猜测出 eq \f(logcb,logca)与哪个对数相等吗?如何证明这个结论?
答:结论为 eq \f(logcb,logca)=logab.
证明 令 eq \f(logcb,logca)=x⇒logcb=logcax⇒b=ax⇒x=logab⇒ eq \f(logcb,logca)=logab.
►知识填空
1.对数换底公式
若a>0,b>0,c>0且a≠1,c≠1,则logab=________.
2.由换底公式推出的常用结论
(1)logab·logbc·logca=__.
(2)log eq \o\al(n,a)bn=__________.
(3)log eq \o\al(n,a)bm=____________.
(4)log eq \s\do9(\f(1,a))b=____________.
[自主检验]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)log23·log32=1.
(2)log48= eq \f(2,3)log23.
(3)log925=log35.
答案:(1)√ (2)× (3)√
2.计算:(log29)·(log34)=( )
A. eq \f(1,4) B. eq \f(1,2)
C.2 D.4
3.设10a=2,lg 3=b,则log26=( )
A. eq \f(b,a) B. eq \f(a+b,a)
C.ab D.a+b
4.计算:log2 eq \f(1,25)·log3 eq \f(1,8)·log5 eq \f(1,9)=________.
题型一 利用换底公式化简求值
[例 1] 计算:
(1)log1627·log8132;
(2)(log32+log92)(log43+log83).
解:(1)log1627·log8132= eq \f(lg 27,lg 16)× eq \f(lg 32,lg 81)= eq \f(lg 33,lg 24)× eq \f(lg 25,lg 34)= eq \f(3lg 3,4lg 2)× eq \f(5lg 2,4lg 3)= eq \f(15,16).
(2)(log32+log92)(log43+log83)
= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(log32+\f(1,2)log32))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)log23+\f(1,3)log23))
= eq \f(3,2)log32× eq \f(5,6)log23= eq \f(5,4)× eq \f(lg 2,lg 3)× eq \f(lg 3,lg 2)= eq \f(5,4).
eq \a\vs4\al([反思感悟])
利用换底公式化简与求值的思路
计算:
(1)log29·log34;
(2) eq \f(log5\r(2)×log79,log5\f(1,3)×log7\r(3,4)).
解:(1)由换底公式可得,
log29·log34= eq \f(lg 9,lg 2)· eq \f(lg 4,lg 3)= eq \f(2lg 3,lg 2)· eq \f(2lg 2,lg 3)=4.
(2)原式= eq \f(log5\r(2),log5\f(1,3))× eq \f(log79,log7\r(3,4) )
=log eq \s\do9(\f(1,3))
eq \r(2)×log eq \r(3,4)9
= eq \f(lg \r(2),lg \f(1,3))× eq \f(lg 9,lg 4\s\up16(\f(1,3)))
= eq \f(\f(1,2)lg 2,-lg 3)× eq \f(2lg 3,\f(2,3)lg 2)=- eq \f(3,2).
题型二 用已知对数表示其他对数
[例 2] 已知log189=a,18b=5,求log3645(用a,b表示).
解:法一:因为log189=a,18b=5,所以log185=b,于是log3645= eq \f(log1845,log1836)= eq \f(log18(9×5),log18\f(182,9))= eq \f(log189+log185,2log1818-log189)= eq \f(a+b,2-a).
法二:因为 eq \f(lg 9,lg 18)=log189=a,
所以lg 9=a lg 18,同理得lg 5=b lg 18,
所以log3645= eq \f(lg 45,lg 36)= eq \f(lg (9×5),lg \f(182,9))= eq \f(lg 9+lg 5,2lg 18-lg 9)= eq \f(a lg 18+b lg 18,2lg 18-a lg 18)= eq \f(a+b,2-a).
eq \a\vs4\al([反思感悟])
用已知对数表示其他对数的思路
(1)统一底数:巧用换底公式,灵活“换底”是解决这种问题的关键;
(2)分拆代换:结合对数运算法则,把所求向已知条件靠拢,巧妙代换求值.
已知log3 7=a,2b=3,试用a,b表示log1456.
解:因为2b=3,所以b=log23,所以即log32= eq \f(1,b),
所以log1456= eq \f(log356,log314)= eq \f(log3(23×7),log3(2×7))= eq \f(3log32+log37,log32+log37)= eq \f(\f(3,b)+a,\f(1,b)+a)= eq \f(3+ab,1+ab).
题型三 对数运算的综合应用
[例 3] (1)已知a,b,c是不等于1的正数,且ax=by=cz, eq \f(1,x)+ eq \f(1,y)+ eq \f(1,z)=0,求abc的值;
(2)已知5x=2y=( eq \r(10))z,且x,y,z≠0,求 eq \f(z,x)+ eq \f(z,y)的值.
解:(1)设ax=by=cz=t,
则x=logat ,y=logbt ,z=logct,
∴ eq \f(1,x)+ eq \f(1,y)+ eq \f(1,z)= eq \f(1,logat)+ eq \f(1,logbt)+ eq \f(1,logct)
=logta+logtb+logtc=logt(abc)=0,
∴abc=t0=1,即abc=1.
(2)令5x=2y=( eq \r(10))z=k,
则x=log5k,y=log2k,
eq \f(1,2)z=lg k,z=2lg k,
∴ eq \f(z,x)+ eq \f(z,y)= eq \f(2lg k,log5k)+ eq \f(2lg k,log2k)
=2lg k(logk5+logk2)=2lg k·logk10=2.
即 eq \f(z,x)+ eq \f(z,y)=2.
eq \a\vs4\al([反思感悟])
解带有附加条件的对数运算的策略
与对数相关的带有附加条件的代数式求值问题,需要对已知条件和所求式子进行化简转化,原则是化为同底的对数,以便利用对数的运算性质.要整体把握对数式的结构特征,灵活运用指数式与对数式的互化.对于条件中的连等式,通常设它们等于一个参数t,用t表示其他变量.
设3x=4y=36,求 eq \f(2,x)+ eq \f(1,y)的值.
解:法一:∵3x=36,4y=36,
∴x=log336,y=log436.
∴ eq \f(1,x)= eq \f(1,log336)= eq \f(1,\f(log3636,log363))=log363,
eq \f(1,y)= eq \f(1,log436)= eq \f(1,\f(log3636,log364))=log364.
∴ eq \f(2,x)+ eq \f(1,y)=2log363+log364=log36(9×4)=1.x
法二:对等式3x=4y=36各边都取以6为底的对数,得log63x=log64y=log636,即xlog63=ylog64=2.
∴ eq \f(2,x)=log63, eq \f(1,y)=log62.
∴ eq \f(2,x)+ eq \f(1,y)=log63+log62=log66=1,
即 eq \f(2,x)+ eq \f(1,y)=1.
[课堂小结]
1.换底公式可完成不同底数的对数式之间的转化,可正用,逆用;使用的关键是恰当选择底数,换底的目的是利用对数的运算性质进行对数式的化简.
2.对数运算的应用在数式变形中占有重要地位,要给予足够的重视.提升数学运算核心素养,提高运算求解能力.
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