内容正文:
第10讲 对数与对数函数
必备知识
1
考点精析
2
综合提升
3
必备知识
PART
01
第一部分
1.对数的概念知识要点
(1)概念: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a叫做对数的底数,N叫做真数.
(2)常用对数:以10为底的对数叫做常用对数,log10N通常写成lg N.
自然对数:以e为底的对数叫做自然对数,loge N通常写成ln N.
x=logaN
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2.对数的性质与运算法则
(1)对数的性质
①loga1=0,logaa=1(a>0,且a≠1).
②a =N(a>0,且a≠1).
③logaaN=N(a>0,且a≠1).
logaN
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logaM+loga N
loga M-logaN
nlogaM
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3.对数函数图象和性质
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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y=x对称.
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考点精析
PART
02
第二部分
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归纳总结 在对数运算中,要熟练掌握对数的定义,灵活使用对数的运算性质、换底公式和对数恒等式对式子进行恒等变形,多个对数式要尽量先化成同底的形式再进行运算.
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考点二 对数函数图象及应用
(1)已知函数f(x)=loga(x-b)(a>0,且a≠1,a,b为常数)的图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.a>0,b<-1
B.a>0,-1<b<0
C.0<a<1,b<-1
D.0<a<1,-1<b<0
√
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解析:因为函数f(x)=loga(x-b)为减函数,所以0<a<1,
又因为函数图象与x轴的交点在正半轴,
所以1+b>0,即b>-1,
又因为函数图象与y轴有交点,
所以b<0,所以-1<b<0.故选D.
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(2)函数y=loga(2x-3)+8的图象恒过定点A,且点A在幂函数f(x)的图象上,则f(3)=________.
解析:由题意2x-3=1,则x=2,则y=8,定点A为(2,8).
设f(x)=xα,则2α=8,α=3,所以f(x)=x3,所以f(3)=33=27.
故答案为27.
27
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归纳总结 应用对数型函数的图象可求解的问题
(1)对一些可通过平移、对称变换作出其图象的对数型函数,在求解其单调性(单调区间)、值域(最值)、零点时,常利用数形结合思想.
(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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√
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√
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(3)已知a=1.50.2,b=log0.81.2,c=0.80.2,则( )
A.a>c>b B.c>b>a
C.a>b>c D.c>a>b
解析:因为a=1.50.2>1,b=log0.81.2<0,c=0.80.2∈(0,1),所以a>c>b,
故选A.
√
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归纳总结 比较对数值大小的方法
(1)若底数为同一常数:可由对数函数的单调性直接进行判断;若底数为同一字母,则需对底数进行分类讨论.
(2)若底数不同,真数相同:可以先用换底公式化为同底后,再进行比较.
(3)若底数与真数都不同:常借助1,0等中间量进行比较.
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综合提升
PART
03
第三部分
√
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√
解析:由题意知f(x)=logax(x>0).因为f(2)=1,所以loga2=1,所以a=2.所以f(x)=log2x.
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√
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4.若函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象如图所示,则下列函数与其图象相符的是( )
√
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解析:由函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象可知,函数a=3,则题图中对于选项A,y=3-x是减函数,故A错误;对于选项B,y=x3是增函数,故B正确;对于选项C,y=(-x)a=-x3是减函数,故C错误;对于选项D,函数y=log3(-x)是减函数,故D错误.故选B.
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5.函数y=2log4(1-x)的图象大致是( )
√
解析:函数y=2log4(1-x)的定义域为(-∞,1),排除A,B;又函数y=2log4(1-x)在定义域内单调递减,排除D.故选C.
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(1,+∞)
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解析:如图,在同一坐标系中分别作出y=f(x)与y=-x+a的图象,其中a表示直线在y轴上的截距.
由图可知,当a>1时,直线y=-x+a与y=f(x)只有一个交点,即方程f(x)+x-a=0有且只有一个实根.
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8.已知函数f(x)=logax+loga(4-x)(a>0,且a≠1),且f(2)=2.
(1)求a的值及f(x)的定义域;
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9.设函数g(x)=log3x,且函数y=f(x)的图象与y=g(x)的图象关于直线y=x对称.
(1)求函数y=f(x)的解析式;
解:由题意得,f(x)与g(x)互为反函数.
因为g(x)=log3x,
所以f(x)=3x.
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(2)是否存在实数m>0,使得对∀x∈R,不等式2m-3<mf(x)恒成立?若存在,求出m;若不存在,说明理由.
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eq \f(n,m) logaM
(2)对数的运算法则
如果a>0,且a≠1,M>0,N>0,那么
①loga(MN)=______________.
②loga eq \f(M,N) =______________.
③logaMn=______________ (n∈R).
④logamMn=______________ (m,n∈R,且m≠0).
(3)对数的重要公式.
①换底公式:logab= eq \f(logcb,logca) (a>0,且a≠1;b>0;c>0,且c≠1).
②logab= eq \f(1,logba) ,推导出logab·logbc·logcd=logad.
y=logax
a>1
0<a<1
图象
定义域
(0,+∞)
值域
R
单调性
增函数
减函数
图象
特征
当x>1时,y>0;
当0<x<1时,y<0
当x>1时,y<0;
当0<x<1时,y>0
过定点(1,0),即x=1时,y=0
对数函数图象的特点
(1)对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象恒过点(1,0),(a,1), eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a),-1)) ,依据这三点的坐标可得到对数函数的大致图象;
(2)函数y=logax与y=log eq \s\do9(\f(1,a)) x(a>0,且a≠1)的图象关于x轴对称;
(3)在第一象限内,不同底数的对数函数的图象从左到右底数逐渐增大.
考点一 对数的运算
计算:(1)log3 eq \r(27) +lg 25+lg 4+7log72+(-9.8)0;
解:log3 eq \r(27) +lg 25+lg 4+7 log72+(-9.8)0=
log33 eq \s\up16(\f(3,2)) +lg (25×4)+2+1= eq \f(3,2) +2+2+1= eq \f(13,2) .
(2) eq \f(lg 8+lg 125,lg \r(10)·lg 0.1) -log2 3×log3 4.
解:原式= eq \f(lg (8×125),\f(1,2)×(-1)) -log23× eq \f(log2 4,log2 3) =-6-2=-8.
解析:因为a=log3 eq \f(1,2) <0,b=3 eq \s\up16(\f(1,2)) >1,0<c=( eq \f(1,2) )3<1,所以a<c<b,故选A.
考点三 对数函数性质的应用
(1)(2024·广东学考)已知a=log3 eq \f(1,2) ,b=3 eq \s\up16(\f(1,2)) ,c=( eq \f(1,2) )3,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<c<b
B.b<a<c
C.c<a<b
D.a<b<c
(2)已知f(x)=|lg x|,若a=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4))) ,b=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) ,c=f(2),则( )
A.a<b<c
B.b<c<a
C.c<a<b
D.c<b<a
解析:依题意,f(x)=|lg x|= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(lg x,x>1,,-lg x,0<x<1,))
所以f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
又f(2)=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) ,
所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4))) >f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))) >f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) =f(2),
所以c<b<a,
故选D.
1.(2024·广东学考模拟)若 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(a) =3,则a-log eq \r(5) eq \f(\r(15),15) =( )
A.-1 B.1 C. eq \f(1,5) D.3
解析:因为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)))
eq \s\up12(a) =3,所以-a=log53,
所以a-log eq \r(5) eq \f(\r(15),15) =
a- eq \f(-\f(1,2)(log53+1),\f(1,2)log55) =
a+(-a)+1=1.
故选B.
2.若函数y=f(x)是函数y=ax(a>0,且a≠1)的反函数,且f(2)=1,则f(x)=( )
A.log2x
B. eq \f(1,2x)
C.log eq \f(1,2) x
D.2x-2
3.已知lg a+lg b=0(a,b>0且a,b≠1),则函数f(x)=ax与g(x)=log eq \f(1,b) x的图象可能是( )
解析:由题意得,ab=1,所以a= eq \f(1,b) ,所以g(x)=log eq \s\do9(\f(1,b)) x=logax,则函数f(x)=ax与函数 g(x)=log eq \s\do9(\f(1,b)) x互为反函数,
所以函数f(x)=ax与g(x)=log eq \s\do9(\f(1,b)) x的图象关于直线y=x对称,且具有相同的单调性,故B选项符合.故选B.
6.若loga eq \f(3,4) <1(a>0,且a≠1),则实数a的取值范围是____________________.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4))) ∪(1,+∞)
解析:当0<a<1时,loga eq \f(3,4) <loga a=1,所以0<a< eq \f(3,4) ;
当a>1时,loga eq \f(3,4) <loga a=1,所以a>1.所以实数a的取值范围是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4))) ∪(1,+∞).
7.已知函数f(x)= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(log2x,x>0,,3x,x≤0,)) 且关于x的方程f(x)+x-a=0有且只有一个实根,则实数a的取值范围是____________.
解:由f(2)=2得,loga2+loga(4-2)=2,解得a=2,
所以f(x)=log2x+log2(4-x).
由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x>0,,4-x>0,)) 解得0<x<4,
故f(x)的定义域为(0,4).
(2)求f(x)在 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(7,2) )) 上的值域.
解:由(1)及条件知f(x)=log2x+log2(4-x)=log2[x(4-x)]=
log2[-(x-2)2+4],
设t(x)=-(x-2)2+4,x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(7,2))) ,则当x=2时,t(x)max=4;
当x=1时,t(x)=3;
当x= eq \f(7,2) 时,t(x)= eq \f(7,4) ,
所以当x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(7,2))) 时,t(x)∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(7,4),4)) ,
所以f(x)max=log24=2,
f(x)min=log2 eq \f(7,4) =log27-2,
所以f(x)在 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(7,2))) 上的值域为
[log27-2,2].
解:存在.不等式2m-3<mf(x)恒成立,即2m-3<m·3x恒成立.
令t=3x(t>0),则关于t的不等式2m-3<mt,即mt-2m+3>0在t∈(0,+∞)上恒成立.
令h(t)=mt-2m+3,t∈(0,+∞),因为m>0,所以h(t)在(0,+∞)上单调递增,由题意知h(0)=-2m+3≥0,解得m≤ eq \f(3,2) ,所以0<m≤ eq \f(3,2) .
所以实数m的取值范围是(0, eq \f(3,2) ].
$