内容正文:
第四章 对数运算与对数函数
§2 对数的运算
2.2 换底公式
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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
01
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CONTENTS
03
课堂案·互动探究
课后案·学业评价
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课前案·自主学习
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导学 换底公式
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logab
-logab
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课后案·学业评价
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学业标准
素养目标
1.会用换底公式进行对数运算.(重点)
2.能利用对数的运算性质、换底公式进行对数的综合应用.(难点)
1.通过推导换底公式发展逻辑推理核心素养.
2.通过对数的运算提升数学运算等核心素养.
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?
[提示] 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.
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?
[提示] 结论为eq \f(logcb,logca)=logab.
证明 令eq \f(logcb,logca)=x⇒logcb=xlogca⇒logcb=logcax⇒b=ax⇒x=logab⇒eq \f(logcb,logca)=logab.
◎结论形成
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)loganbn=_____________.
(3)loganbm=__________.
(4)=__________.
eq \f(logcb,logca)
logab
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.( )
(4)eq \f(log8 9,log4 27)=eq \f(9,4).( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)×
2.计算:(log29)·(log34)=( )
A.eq \f(1,4)
B.eq \f(1,2)
C.2
D.4
解析 原式=eq \f(lg 9,lg 2)·eq \f(lg 4,lg 3)=4.故选D.
答案 D
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
解析 ∵10a=2,∴a=lg 2.
∴log26=eq \f(lg 2+lg 3,lg 2)=eq \f(a+b,a),
故选B.
答案 B
4.计算:log2eq \f(1,25)·log3eq \f(1,8)·log5eq \f(1,9)=_______.
解析 原式=(-2log25)·(-3log32)·(-2log53)=-12.
答案 -12
题型一 利用换底公式化简求值
(教材例3迁移)计算:
(1)log1627·log8132;
(2)(log32+log92)(log43+log83).
[解析] (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).
(1)换底公式中的底可由条件决定,也可换为常用对数的底,一般来讲,对数的底越小越便于化简,如an为底的换为a为底.
(2)换底公式的派生公式:logab=logac·logcb;
loganbm=eq \f(m,n)loga b.
[触类旁通]
1.求下列各式的值.
(1)log3 eq \f(1,25)·log7 eq \f(1,81)·log5 eq \f(1,49);
(2)(log2125+log425+log85)×(log1258+log254+log52).
解析 (1)原式=eq \f(lg \f(1,25),lg 3)·eq \f(lg \f(1,81),lg 7)·eq \f(lg \f(1,49),lg 5)
=eq \f(lg 5-2,lg 3)·eq \f(lg 3-4,lg 7)·eq \f(lg 7-2,lg 5)
=eq \f(-2lg 5,lg 3)·eq \f(-4lg 3,lg 7)·eq \f(-2lg 7,lg 5)
=(-2)×(-4)×(-2)=-16.
(2)原式=(log253+log2252+log235)×(log5323+log5222+log52)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3+1+\f(1,3)))×log25×(1+1+1)×log52
=eq \f(13,3)×3=13.
题型二 用已知对数表示其他对数 eq \a\vs4\al(一题多变)
已知log189=a,18b=5,求log3645(用a,b表示).
[解析] 解法一 因为log189=a,18b=5,
所以log185=b,
于是log3645=eq \f(log1845,log1836)=eq \f(log189×5,log18\f(182,9))
=eq \f(log189+log185,2log1818-log189)=eq \f(a+b,2-a).
解法二 因为eq \f(lg 9,lg 18)=log189=a,
所以lg 9=alg 18,同理得lg 5=blg 18,
所以log3645=eq \f(lg 45,lg 36)=eq \f(lg9×5,lg\f(182,9))=eq \f(lg 9+lg 5,2lg 18-lg 9)
=eq \f(alg 18+blg 18,2lg 18-alg 18)=eq \f(a+b,2-a).
[母题变式]
1.(变结论)若本例条件不变,如何求log915(用a,b表示)?
解析 因为18b=5,所以log185=b.
所以log915=eq \f(log1815,log189)=eq \f(log183×5,log189)
=eq \f(log183+log185,a)=eq \f(log18\r(9)+b,a)
=eq \f(log189\f(1,2)+b,a)=eq \f(\f(1,2)log189+b,a)=eq \f(\f(1,2)a+b,a)=eq \f(a+2b,2a).
2.(变条件)若将本例条件“log189=a,18b=5”改为“log94=a,9b=5”,结论不变,如何求?
解析 log3645=eq \f(log945,log936)=eq \f(1+log95,1+log94)=eq \f(1+b,1+a).
应用换底公式应注意的两个方面
(1)化成同底的对数时,要注意换底公式的正用、逆用以及变形应用.
(2)题目中有指数式和对数式时,要注意将指数式与对数式统一成一种形式.
[触类旁通]
2.(1)(2025·潍坊高一检测)设lg 2=a,lg 3=b,则log125=( )
A.eq \f(1-a,2a+b)
B.eq \f(1-a,a+2b)
C.eq \f(1+a,a+2b)
D.eq \f(1+a,2a+b)
(2)已知log37=a,2b=3,试用a,b表示log1456.
解析 (1)log125=eq \f(lg 5,lg 12)=eq \f(1-lg 2,lg 3+2lg 2)=eq \f(1-a,b+2a).
故选A.
(2)因为2b=3,所以b=log23,
即log1456=eq \f(log356,log314)=eq \f(log323×7,log32×7)
=eq \f(3log32+log37,log32+log37)=eq \f(\f(3,b)+a,\f(1,b)+a)=eq \f(3+ab,1+ab).
答案 (1)A (2)略
题型三 对数运算的综合应用
(教材例4提升)(1)方程log2(9x+5)=1+log2(3x+4)的解集为______.
(2)已知x,y,z为正数,3x=4y=6z,且2x=py.
①求p的值;
②证明:eq \f(1,z)-eq \f(1,x)=eq \f(1,2y).
[解析] (1)由log2(9x+5)=1+log2(3x+4),
得log2(9x+5)=log2[2(3x+4)],
即9x+5=2(3x+4),化为(3x)2-2×3x-3=0,
解得3x=3,所以x=1.
(2)①设3x=4y=6z=k(显然k>0,且k≠1),
则x=log3k,y=log4k,z=log6k.
由2x=py,得2log3k=plog4k=eq \f(p·log3k,log34),
因为log3k≠0,所以p=2log34=4log32.
②证明 eq \f(1,z)-eq \f(1,x)=eq \f(1,log6k)-eq \f(1,log3k)
=logk6-logk3=logk2=eq \f(1,2)logk4=eq \f(1,2y).
故eq \f(1,z)-eq \f(1,x)=eq \f(1,2y).
[答案] (1){1} (2)略
[素养聚焦] 对数运算的应用,需要合理运算,巧妙变形,把数学运算核心素养体现在解题中,提高数学求解能力.
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.
注意:应用对数运算法则解方程一定要注意真数大于零,以免产生增解,如logaf(x)=logag(x)⇔f(x)=g(x),且eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(fx>0,,gx>0.))
[触类旁通]
3.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;
解析 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.
知识落实
技法强化
1.换底公式.
2.换底公式的简单运用及综合应用.
1.转化求值.
2.注意换底公式的结构特征及结论的灵活运用.
$$