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第四章 对数运算与对数函数
§2 对数的运算
2.1 对数的运算性质
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第四章 对数运算与对数函数
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课前案·自主学习
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03
课堂案·互动探究
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导学 对数的运算性质
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logaM+logaN
logaM-logaN
blogaM
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课堂案·互动探究
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课后案·学业评价
03
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第四章 对数运算与对数函数
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学业标准
素养目标
1.会推导对数的运算性质.(难点)
2.掌握对数的运算性质,并能利用其进行对数的运算和化简.(重点)
1.通过推导对数的运算性质,发展逻辑推理等核心素养.
2.通过对数的运算,提升数学运算等核心素养.
3.通过解决实际问题提升数学建模等核心素养.
指数的运算法则有哪些?
[提示] am·an=am+n;am÷an=am-n;(am)n=amn.
(1)设loga2=m,loga3=n.如何求am+n?
(2)上题中条件若换为logaM=m,logaN=n,如何求am+n呢?
(3)在问题(2)的基础上,怎么用m,n表示loga(M·N),还能得到什么结论?
[提示] (1)因为loga2=m,loga3=n,
所以am=2,an=3,
故am+n=am·an=2×3=6.
(2)因为logaM=m,logaN=n,
所以am=M,an=N,
故am+n=am·an=M·N.
(3)loga(M·N)=logaM+logaN=m+n.
◎结论形成
对数的运算性质
条件
a>0,且a≠1,M >0,N>0,b∈R
性质
loga(M·N)=__________________
logaeq \f(M,N)=_________________
logaMb=__________
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)lg(x+y)=lg x+lg y.( )
(2)loga(M·N)=logaM+logaN(a>0且a≠1,MN>0).( )
(3)eq \f(log28,log24)=log2eq \f(8,4)=1.( )
(4)loga b2=2loga b.( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
解析 原式=log5102+log50.25=log525=2.
答案 2
2.已知lg 2=a,lg 3=b,则lg 12等于( )
A.a2+b
B.b+2a
C.a+2b
D.a+b2
解析 lg 12=lg 3+2lg 2=b+2a,故选B.
答案 B
3.计算:2log510+log50.25=_______.
4.计算:log153-log64+log155-2log63=_______.
解析 原式=log153+log155-(log64+log69)
=log1515-log636=-1.
答案 -1
题型一 对数的运算性质简单应用
(教材例1拓展)(1)计算:
①eq \f(lg 3+2lg 2-1,lg 1.2)=_______.
②lg 52+eq \f(2,3)lg 8+lg 5·lg 20+(lg 2)2=_______.
(2)当a>0,且a≠1,M>0,N>0时,下列等式成立吗?如果不成立,请举一个反例.
①loga(M·N)=logaM·logaN;
②logaeq \f(M,N)=eq \f(logaM,logaN);
③loga(M+N)=logaM+logaN;
④loga(M-N)=logaM-logaN.
[解析] (1)①eq \f(lg 3+2lg 2-1,lg 1.2)=eq \f(lg3×4÷10,lg 1.2)=eq \f(lg 1.2,lg 1.2)=1.
②原式=2lg 5+2lg 2+lg 5(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2
=2lg 10+(lg 5+lg 2)2
=2+(lg 10)2=2+1=3.
(2)①不成立.如M=100,N=10,
lg(100×10)=3≠lg 100·lg 10=2.
②不成立.如M=100,N=10,
lg eq \f(100,10)=1≠eq \f(lg 100,lg 10)=2.
③不成立.如M=N=1,log22=1≠log21+log21=0.
④不成立.如M=2,N=1,log2(2-1)=0≠log22-log21=1.
[答案] (1)①1 ②3 (2)略
eq \a\vs4\al([素养聚焦] 通过应用对数的运算性质求值,提升了数学运算核心素养.)
利用对数运算性质化简求值
(1)“收”:将同底的两个对数的和(差)合并为积(商)的对数,即公式逆用;
(2)“拆”:将积(商)的对数拆成同底的两个对数的和(差),即公式的正用;
(3)“凑”:将同底数的对数凑成特殊值,如利用lg 2+lg 5=1,进行计算或化简.
[触类旁通]
1.(1)(多选)若a>0且a≠1,b>0,c>0,n,m∈N+,n>1,则下列等式成立的是( )
A.loga(b2-c2)=2logab-2logac
B.(loga3)2=2loga3
C.logaeq \r(n,bm)=eq \f(m,n)logab
D.logab=-logaeq \f(1,b)
(2)log3eq \r(3)+lg 25+lg 4-log2(log216)的值为_____.
解析 (1)由对数的运算性质知,只有CD成立,故选CD.
(2)原式=eq \f(1,2)log33+lg(25×4)-log24
=eq \f(1,2)+lg 100-log222=eq \f(1,2)+2-2=eq \f(1,2).
答案 (1)CD (2)eq \f(1,2)
题型二 对数运算性质的综合应用 eq \a\vs4\al(题点多探 多维探究)
角度1 与方程有关的对数问题 eq \a\vs4\al(一题多变)
(教材例2迁移)若2lg(x-2y)=lg x+lg y,则eq \f(y,x)的值为( )
A.4
B.1或eq \f(1,4)
C.1或4
D.eq \f(1,4)
[解析] 因为2lg(x-2y)=lg x+lg y,
所以lg(x-2y)2=lg xy,
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x>0,,y>0,,x-2y>0,,x-2y2=xy,))
所以x2+4y2-5xy=0,
所以4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y,x)))2-5eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y,x)))+1=0.
解得eq \f(y,x)=eq \f(1,4),或eq \f(y,x)=1(舍),所以eq \f(y,x)的值为eq \f(1,4).
[答案] D
[母题变式]
(变条件)将本例改为lg x+lg y=2lg(2x-3y),则eq \f(y,x)的值为_______.
解析 因为lg x+lg y=2lg(2x-3y),
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x>0,,y>0,,2x-3y>0,,xy=2x-3y2,))
解得eq \f(y,x)=eq \f(4,9)或eq \f(y,x)=1(舍去).所以eq \f(y,x)=eq \f(4,9).
答案 eq \f(4,9)
角度2 实际应用问题
(2024·北京卷)生物丰富度指数d=eq \f(S-1,ln N)是河流水质的一个评价指标,其中S,N分别表示河流中的生物种类数与生物个体总数.生物丰富度指数d越大,水质越好.如果某河流治理前后的生物种类数S没有变化,生物个体总数由N1变为N2,生物丰富度指数由2.1提高到3.15,则( )
A.3N2=2N1
B.2N2=3N1
C.Neq \o\al(2,2)=Neq \o\al(3,1)
D.Neq \o\al(3,2)=Neq \o\al(2,1)
[解析] 由题意,得eq \f(S-1,ln N1)=2.1,eq \f(S-1,ln N2)=3.15.
若S不变,则2.1ln N1=3.15ln N2,即2ln N1=3ln N2,所以Neq \o\al(2,1)=Neq \o\al(3,2).
[答案] D
1.与对数方程有关的问题
利用对数的性质转化为普通方程,通过变形求解,得出结论后要验证方程中的对数式是否有意义.
2.与对数相关的实际问题
对数可以解决一些比较庞大的数据运算,因此在天文、物理、考古等问题中有广泛的应用,首先将实际问题利用对数表示,再利用对数、指数运算解决问题.
[触类旁通]
2.(1)(2024·全国甲卷)已知a>1且eq \f(1,log8a)-eq \f(1,loga4)=-eq \f(5,2),则a=_______.
(2)通常表明地震能量大小的尺度是里氏震级,其计算公式是M=lg A-lg A0.其中,A是被测地震的最大振幅,A0是“标准地震”的振幅,M为震级.则里氏8.0级地震的最大振幅是里氏5.0级地震最大振幅的_______倍.
解析 (1)根据题意有eq \f(1,\f(1,3)log2a)-eq \f(1,2loga2)=-eq \f(5,2),
即3loga2-eq \f(1,2loga2)=-eq \f(5,2),设t=loga2(a>1),
则t>0,故3t-eq \f(1,2t)=-eq \f(5,2),
得t=eq \f(1,6)(t=-1舍去),
所以loga2=eq \f(1,6),所以aeq \f(1,6)=2,所以a=64.
(2)由M=lg A-lg A0可得,
M=lgeq \f(A,A0),即eq \f(A,A0)=10M,A=A0·10M,
当M=8时,地震的最大振幅为A8=A0·108;
当M=5时,地震的最大振幅为A5=A0·105;
所以两次地震的最大振幅之比是
eq \f(A8,A5)=eq \f(A0·108,A0·105)=108-5=1000.
所以8级地震的最大振幅是5级地震的最大振幅的1000倍.
答案 (1)64 (2)1000
[缜密思维提能区] 易错辨析
因忽略对数的真数为正而致错
[典例] 解方程lg(x+1)+lg x=lg 6.
[错解] ∵lg(x+1)+lg x=lg[x(x+1)]
=lg(x2+x),
∴lg(x2+x)=lg 6,
∴x2+x=6,解得x=2或x=-3.
[正解] ∵lg(x+1)+lg x=lg[x(x+1)]=lg 6,
∴x(x+1)=6,解得x=2或x=-3,
经检验x=-3不符合题意,
∴x=2.
[纠错心得] 解对数方程时,要注意验根,以保证所得方程的根满足对数的真数为正数,底数为不等于1的正数.
知识落实
技法强化
1.对数的运算性质.
2.对数运算性质的运用.
3.利用对数的运算性质化简、求值.
1.方法归纳:转化法.
2.常见误区:要注意对数的运算性质的结构形式,易混淆,且不可自创运算法则.
$$