内容正文:
专题02对数函数十七大题型汇总
目录
专题02 对数函数十七大题型汇总
类型一、指对混合运算
类型二、对数的换底公式
类型三、对数的概念与求值
类型四、对数函数的解析式
类型五、对数函数过定点
类型六、对数函数的图像
类型七、对数比较大小
类型八、解对数方程或不等式
类型九、对数模型的实际应用
类型十、 对数函数的单调性
类型十一、已知对数函数的单调性求参数
类型十二、对数函数的值域
类型十三、已知对数函数的值域求参数
类型十四、对数函数的最值
类型十五、已知对数函数的最值求参数
类型十六、对数函数的奇偶性
类型十七、恒成立与存在问题
压轴专练
类型一、指对混合运算
1、对数计算公式
(1)同底对数加减运算:
(2)底数和真数是乘方数时:
(3)对数恒等式:
(4)倒数式:
2、对数运算的常用技巧
(1)在对数运算中,先利用幂的运算把底数或真数进行变形,化成分数指数幂的形式,使幂的底数最简,然后用对数运算法则化简合并
(2)先将对数式化为同底数对数的和、差、倍数运算,然后逆用对数的运算法则,转化为同底对数真数的积、商、幂再运算
(3)指对互化: ,(a>0,且a≠1)是解决有关指数、对数问题的有效方法,在运算中应注意互化.
例1.计算下列各式的值:
(1);
(2);
(3);
(4)化简:.
【答案】(1);
(2);
(3);
(4)17.
【分析】(1)(2)(3)(4)应用对数的运算性质及指对数的关系化简求值.
【详解】(1)原式;
(2)原式 ;
(3)原式 ;
(4) .
变式1-1.已知均为正实数,均为大于0且不等于1的实数,若且,求的值.
【答案】
【分析】将指数式化成对数式,结合条件和换底公式代入运算得解.
【详解】由题意得,设(且),
则,,,
又,即,即,则,
即,即,则,
故.
变式1-2.求下列各式的值;
(1);
(2);
(3).
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据对数的运算法则、换底公式,直接化简,即可求出结果.
(2)根据对数的运算法则,直接化简,即可求出结果.
(3)根据对数的运算法则、换底公式,直接化简,即可求出结果.
【详解】(1)原式.
(2)原式.
(3)原式.
变式1-3.解下列方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)或
(3)或
(4)
【分析】(1)(2)(3)利用对数运算性质可得结果;
(4)分和两种情况解方程,综合可得原方程的解.
【详解】(1)由得解得.
(2),等价于,即,
即,解得或,所以或.
(3)由得,所以,
令,则,解得或,所以或.
(4)当,即时,原方程即为,即,可得,
又,所以此时方程无解;
当,即时,原方程即为,可得,解得.
综上,原方程的解为.
类型二、对数的换底公式
换底公式:
例2.(24-25高一下·广东茂名七校联盟·)已知,且,则( )
A. B. C. D.12
【答案】B
【分析】根据指对互化,结合换底公式,即可求解.
【详解】由可得,
由 ,
故,故,由于,故,
故选;B
变式2-1.(多选)已知,若,则下列说法正确的是( )
A.若,则 B.
C.若,则 D.若,则
【答案】ABC
【分析】对于A,利用换底公式得到,故;对于B,C,即可判断;对于D,,解方程即可判断.
【详解】列表解析 直观解疑惑
选项
正误
原因
A
√
时,,
故,所以,
即.
B
√
同A中分析,可得,
则.
若,则.
C
√
D
×
由B中分析知,若,
则,则或.
一题多解 多方法解题
利用换底公式的一个推论:,可得若,
则,.
A(√)若,则.
B(√).
C(√)若,则.
D(×)若,则,则或.
故选:ABC.
变式2-2.(24-25高一上·天津弘毅中学·),则用和表示的结果为
【答案】
【分析】根据给定条件,利用指数式与对数式互化关系、对数的换底公式及对数运算法则求解.
【详解】由,得,而,
所以.
故答案为:
变式2-3.(24-25高一上·山西晋中·期末)已知(),则 .
【答案】16
【分析】换元令,可得,运算求解即可.
【详解】因为,且,
令,则,
可得,整理可得,解得或(舍去),
即,所以.
故答案为:16.
类型三、对数的概念与求值
例3.使式子有意义的x的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据对数的意义建立不等式组求解即可.
【详解】要使式子有意义,
则,即,
解得或,
所以x的取值范围是.
故选:D
变式3-1.(多选)设表示不超过的最大整数,如,,给出以下命题,其中正确的是( )
A.若,则
B.
C.若,则可由解得的范围为
D.定义在上的奇函数的值域为则函数的值域为
【答案】BCD
【解析】A. 取判断;B. 利用对数值和的含义求解判断;C.由,得到,再根据的含义求解判判断; D.分, , ,再根据的含义求解判判断.
【详解】A. 当时,,故错误;
B. 因为,,所以,故正确;
C.当时,,,则,所以,解得,所以的范围为,故正确;
D.因为定义在上的奇函数的值域为,所以的值域为,当时,,则,所以,当时,,则,所以,当时,,则,所以,所以的值域为,故正确;
故选:BCD
【点睛】关键点点睛:本题关键是对的含义的理解,要分讨论求解应用.
变式3-2.(22-23高二上·上海新川中学·期末)定义为不超过实数的最大整数,例如:,,已知函数,则
【答案】4107
【分析】根据已知结合对数函数的性质得出规律,即可得出答案.
【详解】
根据已知可得:
,
,
,
,共4个,
,共8个(由之间含多少个奇数决定),
,共16个,
,共32个,
,共64个,
,共128个,
,共256个,
,
则,
故答案为:4107.
变式3-3.已知,试比较x,y,z的大小.
【答案】.
【分析】对于形如的方程,由外向内逐层求解,即逐步脱去对数符号,从而建立关于的方程,求出的值,即可得到、、,再根据幂函数的性质判断可得;
【详解】解:由,
得,,即;
同理,.
∵,,
∴.
又,,
∴,∴.
类型四、对数函数的解析式
例4.(24-25高一上·云南曲靖会泽县·期末)已知,且,, ,对于任意正整数n.且,记,求 .
【答案】 2 4050
【分析】先由,得到,从而得到,进而得到,然后得到进而求解.
【详解】因为,且,,
所以,则,
所以,,
所以;
所以
,
所以.
故答案为:2;4050.
变式4-1.(24-25高一上·江西上饶弋阳县第一中学·月考)已知函数(且)的图象经过点和.
(1)求的解析式;
(2)若,求实数的值.
【答案】(1)
(2)或16
【分析】(1)代入图象上的两个点,求a,b,即可求解函数的解析式;
(2)首先求解,再代入(1)的结果,解对数方程.
【详解】(1)由题知,解得,;
故.
(2)由,.
解得或3,
所以或,
所以或16.
变式4-2.(22-23高一上·上海第二中学·期末)设为奇函数,a为常数.
(1)求a的值;
(2)若函数,求与两个函数图像的交点坐标.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由奇偶性的定义,再解方程得出a的值;
(2)由,再解对数方程得出交点坐标.
【详解】(1)因为为奇函数,所以对定义域内的任意都成立,
所以,即,
整理得,求解并验证得或(舍).
(2)由得,整理得,解得,则交点纵坐标y = -2,
即与两个函数图像的交点坐标为..
变式4-3.(22-23高一下·云南玉溪第一中学·期中)已知函数,,若,.
(1)求,的解析式;
(2)若,试比较的大小.
【答案】(1),;
(2)答案见解析
【分析】(1)列方程组求出,由对数的运算即可求解;
(2)对分类讨论,由对数的运算及性质比较大小即可.
【详解】(1)由,解得:,
即
,;
(2)由,得;
当时,有,所以,此时;
当时,因为,
所以,所以,此时;
当时,因为,
所以,所以,此时.
类型五、对数函数过定点
1.对数函数过定点(1,0),即时,y
2.函数
例5.(多选)(24-25高一下·四川成都石室天府中学·期中)下列说法正确的有( )
A.函数关于点对称
B.函数的图象过定点
C.方程在区间上有且只有1个实数解
D.若,则在时取到最小值
【答案】ACD
【分析】对于A选项:分离常数,结合反比例函数即可判断;对于B选项:由对数型函数的定点知识即可判断;对于C选项:结合零点存在定理即可判断;对于D选项:利用基本不等式计算即可.
【详解】对于A选项:,
该函数可由反比例函数先向左平移1个单位,
再向上平移1个单位,故的图象关于对称,故选项A正确;
对于B选项:由,
令,即,则,
故函数的图象过定点,故选项B错误;
对于C选项:由,得,令,
易知在上单调递增且图象连续不断,
因为,,所以,
所以方程在区间上有且只有1个实数解,故选项C正确;
对于D选项:因为,所以,
所以,
当且仅当时,即,有最小值为.
故选项D正确;
故选:ACD.
变式5-1.(22-23高一下·云南昭通一中教研联盟·期末)已知函数(,)的图象恒过定点A,若点A在一次函数的图象上,其中,,则的最小值是 .
【答案】
【分析】由对数函数性质确定定点坐标,再结合基本不等式即可求解.
【详解】由函数(,)可知定点,
又因为点A在一次函数上,所以,
所以,
当且仅当,时等号成立.
故答案为:
变式5-2.(23-24高一上·广东深圳南山区·期末)已知当时,函数的图象恒过定点,其中为常数,则不等式的解集为 .
【答案】
【分析】先根据函数过定点求出;再根据分式不等式的解法即可求解.
【详解】因为函数的图象恒过定点,
所以.
则不等式为,等价于,
解得:.
所以不等式的解集为.
故答案为:
变式5-3.(23-24高一上·天津河东区第五十四中学·月考)已知函数的图象恒过定点,若点也在函数的图象上,则
【答案】/
【分析】根据对数函数性质确定,代入计算得到答案.
【详解】,当时,,故,
,解得.
故答案为:.
类型六、对数函数的图像
方法技巧:对于有关对数型函数的图象问题,一般是从最基本的对数函数的图象入手,通过伸缩、平移、对称等变换得到,当a>1时,对数函数的图像呈上升趋势;当0<a<1时,对数函数的图像呈下降趋势.
例6.(24-25高一上·湖北·期末)函数的图象大致是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】求出函数的定义域,分析该函数的奇偶性及在上的函数值符号,以及与的大小关系,结合排除法可得出合适的选项.
【详解】易知函数的定义域为,
因为,所以,函数为奇函数,排除D.
又当时,,则,排除C.
又,排除B.
故选:A.
变式6-1.(24-25高一上·湖南岳阳·期末)若如图是函数(且,)的大致图象,则函数的大致图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】先根据函数的图象确定的范围,再根据指数函数的图象即可得解.
【详解】由函数的图象知,
则,
所以函数为增函数,
且函数的图象是由函数向上平大于零小于个单位,
所以函数的大致图象是C选项.
故选:C.
变式6-2.若函数的大致图象如图,其中为常数,则函数的大致图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由函数的图象可推得,,且,可得函数的图象递减,且,从而可判断答案.
【详解】由函数的图象为减函数可知,,
再由图象的平移变换知,的图象由向左平移不超过一个单位,可知,
故函数的图象递减,且,则符合题意的只有B中图象
故选:B.
变式6-3.函数,且)与函数在同一直角坐标系中的图象大致是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据和分类讨论然后结合二次函数的性质可得.
【详解】当时,在区间上单调递增,
此时的对称轴为,且对应方程的判别式,故A、B均不满足;当时,在区间上单调递减,
此时的对称轴为,且对应方程的判别式,故C满足.D不满足.
故选:C.
类型七、对数比较大小
1、常规法:比较大小问题,常利用函数的单调性及中间值法
2、当底数和真数的差或倍数一样时,可以考虑拆出一个1
例1: 和 (倍数一致)
=1+; =1+,由图像可知
例2: 和 (差一致)
1+号; 由图像可知
例7.已知均为大于1的数,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】将已知条件变形得到,再通过作商法比较的大小,最后利用对数函数的性质即可求解.
【详解】 , ,
则,故,
又,,故,
,.
故选:D.
变式7-1.已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据的单调性,分别得出,,又,故可以得出大小关系.
【详解】由于,
所以,又,
,所以.
故选:C.
变式7-2.(24-25高一上·山东潍坊寿光第一中学·期末)若,则,,大小关系为 .
【答案】
【分析】先由可得,,,由,得,,在同一个平面直角坐标系作出,和的图象,结合图象可得结果.
【详解】由,得当时,,当时,,则,
由,得当时,,则,
由,得当时,,则,
由,得,,
因此为和图象交点的横坐标,为和图象交点的横坐标,
在同一个平面直角坐标系作出,和的图象,如图所示,
由图得,所以.
故答案为:
变式7-3.已知函数(且),且.
(1)求实数的值;
(2)设,,,当时,试比较大小.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)根据题设等量关系列方程求参数值即可;
(2)由(1)得、,法一:根据二次函数、指对数函数的性质确定的大小;法二:画出函数图象,数形结合判断大小关系.
【详解】(1)由,得,即解得;
(2)由,得,.
法一:在上单调递减,故,
由对数函数在上单调递增,可知,
由指数函数在上单调递增,可得,
所以;
法二:在同一平面直角坐标系中画出的图象如下,
由图,在上.
类型八、解对数方程或不等式
1.对于形如的形式,利用转化;对于形如的形式,可借助换元法转化为二次方程求解.
2.解对数不等式,也是利用对数函数的单调性将不等式转化为比较真数之间的不等式,再解这个不等式即可.
例8.(25-26高一上·山东实验中学·)已知函数,若恰有两个正整数满足,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据,可得只有两个正整数,对分类讨论应用数形结合列式计算求参即可.
【详解】由,可得,
即不等式的解集中只有两个正整数,
当,原不等式即为,不满足题意;
当时,二次函数在上单调递减,且恒成立,不满足题意;
当时,二次函数在上单调递增,且恒成立,
当时,,
所以只有和满足,
所以,解得,
即实数的取值范围为.
故答案为:.
变式8-1.已知函数的定义域为,,对任意的,,当时,有.若,则实数a的取值范围是 .
【答案】
【分析】将变形为,令,可得函数在上单调递减,将化为,利用函数单调性即可求得答案.
【详解】当时,有,
则,即,
令,则,
即函数在上单调递减,
又,,即,
则,即,解得,
所以实数a的取值范围是.
故答案为:.
变式8-2.已知函数,若,则实数的取值范围是 .
【答案】{或}
【分析】由对数型复合函数的单调性构造不等式求解即可.
【详解】因为函数的定义域且单调递增,
若,
则,
解得或.
故答案为:{或}.
变式8-3. (24-25高二下·上海浦东新区上海南汇中学·期末)方程的解集为 .
【答案】
【分析】先确定的范围,再利用对数的运算性质对方程合理变形,结合对数函数单调性转化为,求解出但不在范围内,最后得到原方程解集为即可.
【详解】由题意得,解得,,解得,
因为,
所以,
则,
由对数函数性质得 在上单调递增,
可得,解得,不在范围内,故原方程的解集为.
故答案为:
变式8-4.(24-25高一下·贵州贵阳第一中学·)已知正实数满足:,则的值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用对数运算进行变形,然后构造函数,利用函数单调性求解即可.
【详解】,故,即,故,
且,即,设,则,
是增函数,故,所以,
故选:B.
变式8-5.(多选)(24-25高一下·广西桂林第五中学等校·)已知实数m,n满足等式:,.下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【分析】构造函数,结合单调性即可求解.
【详解】因为,即,
得,而化简得,
即,
构造函数,
由于在都为增函数,
所以在为单调递增函数,
又知,所以,
解得,,所以,.
故选:BD.
类型九、对数模型的实际应用
对数函数应用题的基本类型和求解策略
(1)基本类型:有关对数函数的应用题一般都会给出函数的解析
式,然后根据实际问题求解.
(2)求解策略:首先根据实际情况求出函数解析式中的参数,或给出具体情境,从中提炼出数据,代入解析式求值,然后根据数值回答其实际意义.
例9.(24-25高一上·江苏南通海门区·期末)任何一个正实数N可以表示成 的形式,这便是科学记数法,若N两边取常用对数,则有,当时,N是n+1位数,则的位数为(参考数据:)( )
A.611 B.610 C.609 D.608
【答案】B
【分析】计算的值,由此确定的位数.
【详解】,
是610位数.
故选:B.
变式9-1.(25-26高一上·江苏南通海门实验学校·)尽管目前人类还无法准确预报地震,但科学家通过研究,已经对地震有所了解,例如,地震时释放出的能量E(单位:焦耳)与地震里氏震级M之间的关系为.2011年3月11日,日本东北部海域发生里氏9.0级地震,它所释放出来的能量是2008年5月12日我国汶川发生里氏8.0级地震的多少倍(精确到1)?( )(注:,)
A.30 B.31 C.32 D.33
【答案】C
【分析】设里氏9.0级和8.0级地震的能量分别是和,根据条件算出的值,然后可得答案.
【详解】设里氏9.0级和8.0级地震的能量分别是和,
由题意:, .
于是,
所以.
故选:C.
变式9-2.(24-25高一下·四川南充高级中学·月考)春天正值蝌蚪成长期,研究蝌蚪的科学家发现当蝌蚪成年变成青蛙后的游速(单位:)可以表示为,其中表示青蛙的耗氧量的单位数.当一只青蛙以的速度游动时,它的耗氧量比静止时多出的单位数为( )
A.2600 B.2700 C.2800 D.2900
【答案】A
【分析】分别将和代入,利用对数的运算法则,求出对应的值,作差即可得到答案.
【详解】静止时,即时,,
时,,
所以,
故选:A.
变式9-3.(24-25高一上·湖北武汉江岸区、江汉区·期末)一种药在病人血液中的量低于1000mg,病人就有危险.现给某病人的静脉注射了这种药3000mg,如果药在血液中以每小时20%的比例衰减,那么最迟应在 h内再向病人的血液补充这种药(精确到0.1h,参考数据:).
【答案】4.8
【详解】设最迟应在小时内再向病人的血液补充这种药,
依题意,可得,
整理,得,
又因为,
∴最迟应在4.8h内再向病人的血液补充这种药.
类型十、对数函数的单调性
对数型复合函数的单调问题
1、模板解决思路:判断复合函数单调性的原则是“同增异减”
2、模板解决步骤
第一步:求函数的定义域
第二步:将函数分解成内层函数和外层函数
第三步:判断内层函数和外层函数的单调性,第四步:根据“同增异减”的原则确定复合函数的单调性
例10.(24-25高一上·辽宁沈阳浑南区广全实验学校·月考)函数的增区间为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由函数解析式求得其定义域,根据二次函数与对数函数的单调性,结合复合函数的单调性,可得答案.
【详解】由,则,分解因式可得,
解得,所以函数的定义域为,
由函数在上单调递增,在上单调递减,
且函数在上单调递减,
则函数的增区间为.
故选:D.
变式10-1.(24-25高一下·辽宁葫芦岛兴城七校协作体·)函数的单调递减区间是 .
【答案】/
【分析】先求出函数的定义域,令,则,再根据复合函数的单调性,求出单调区间,即得结果.
【详解】由,得,则函数的定义域为,
令,,则,
函数的对称轴为,
在区间上单调递增,在区间上单调递减,
因为为增函数,根据复合函数同增异减,
要使函数单调递减,则需函数单调递减,
所以原函数的单调递减区间为.
故答案为:
变式10-2.求函数的单调区间.
【答案】单调递减区间是,单调递增区间是
【分析】分别判断函数和的单调性,结合“同增异减”原则判断复合函数单调性.
【详解】令,,则在上递减.
在上递减,在上递增,
根据复合函数单调性“同增异减”原则,当时,由,得,可得其减区间,
当时,由,得,可得其增区间,
所以函数的单调递减区间是,单调递增区间是.
变式10-3.(24-25高一下·山西青桐鸣·期中)已知函数.
(1)求的定义域;
(2)研究函数的单调性;
(3)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)单调递增区间为,单调递减区间为
(3)
【分析】(1)根据对数的真数大于得到不等式,即可得解;
(2)根据对数型复合函数的单调性判断即可;
(3)根据函数的单调性得到,即可得解.
【详解】(1)对于函数,令,即,
解得或,
所以的定义域为.
(2)因为在上单调递增,在上单调递减,
又在定义域上单调递增,
所以在上单调递增,在上单调递减,
即的单调递增区间为,单调递减区间为;
(3)因为,
又在上单调递增,
不等式等价于,
即或,
解得或,
所以实数的取值范围为.
类型十一、已知对数函数的单调性求参数
例11.(24-25高一上·贵州遵义第二中学·月考)已知关于的函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据复合函数的单调性及对数函数的单调性和定义域求解即可.
【详解】因为函数在上单调递减,
所以在上单调递减,且在上恒成立,
则,解得,
故选:B
变式11-1.(24-25高一下·湖北荆荆襄宜四地七校考试联盟·期中)已知函数在区间上单调递减,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据复合函数的单调性、二次函数的单调性结合对数函数定义域列出不等式,求解即可得出答案.
【详解】根据复合函数的单调性法则、二次函数的单调性结合已知条件可知,二次函数在区间上单调递减,
所以有.
根据对数函数的定义域可知,应有在区间上恒成立,
则只需要,即,所以.
综上所述,.
故选:D.
变式11-2.设函数(且)在上是增函数,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据对数函数的单调性结合分段函数的单调性列不等式组计算求参.
【详解】因为函数(且)在上是增函数,
所以,解得.
故答案为:
变式11-3.(24-25高一上·天津弘毅中学·)已知函数.
(1)当时,求函数的值域;
(2)若的定义域为,求实数的取值范围;
(3)若在上单调递增,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)代入,由,利用对数型复合函数单调性求值域;
(2)将条件转化为在上恒成立,利用计算即可;
(3)根据对数型复合函数的单调性进行判断计算.
【详解】(1)当时,,
令,则,
对数函数在上单调递增,所以,
所以函数的值域为.
(2)若的定义域为,则在上恒成立,
所以.
所以实数的取值范围是.
(3)二次函数开口向上,对称轴为,
对数函数在上单调递增,
若在上单调递增,
则.
所以实数的取值范围是.
类型十二、对数函数的值域
对数(型)函数的值域和单调性问题的解题策略
利用对数函数的性质,求与对数函数有关的函数值域和复合函数的单调性问题,必须弄清三方面的问题:一是定义域,所有问题都必须在定义域内讨论;二是底数与1的大小关系;三是复合函数的构成,即它是由哪些基本初等函数复合而成的.另外,解题时要注意数形结合、分类讨论、转化与化归思想的应用.
例12.(24-25高一上·福建泉州第七中学·月考)已知函数,,则函数的值域为 .
【答案】
【分析】先求出函数的定义域,由对数函数和二次函数的性质即可求解.
【详解】,,
的定义域为,解得,
所以函数的定义域为,
,
又
,又,
,即函数的值域为.
故答案为:.
变式12-1.(24-25高一下·陕西西安高新第一中学·月考)函数,其中表示不超过a的最大整数,则函数的定义域为 .若,则函数的的值域为 .
【答案】
【分析】①可由对数函数的定义域取整的概念即可直接求得答案;
②可得 ,再令,则,通过分析可得,则答案可求.
【详解】①:由题意可得,所以,
解得或,即的定义域为;
②:由题意得,,
令,则,
,,
而,
因为函数在单调递增,由于,
所以,因此,
故答案为:;.
变式12-2.(24-25高一上·山东日照第一中学·月考)已知函数的定义域是,函数.
(1)求;
(2)设的定义域为,函数的值域为,求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用函数的解析式结合对数运算可求得的值;
(2)求出集合、,利用补集和交集的定义可求得集合.
【详解】(1)因为,且,
所以,.
(2)因为函数的定义域为,则,所以,,
所以,函数的定义域为,
当时,则,则,
当时,,则,
所以,函数的值域为,则,
因此,.
变式12-3.(24-25高一下·四川德阳第五中学·月考)已知函数为奇函数,为偶函数,且满足为偶函数,为奇函数.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的值域.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据奇偶性定义列式整理可得;
(2)分和去掉绝对值符号,结合对数函数性质可解.
【详解】(1)因为函数为奇函数,为偶函数,
所以.
即,
整理可得
即;
(2)①当,即,即时,
,
由于,则;
②当,即,即时,
,
由于,则;
综合上述可知的值域为
类型十三、已知对数函数的值域求参数
例13.(24-25高一上·四川眉山·期末)若函数的值域为,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】令,设的值域为集合,利用对数函数的图象与性质,得到,从而有,即可求解.
【详解】令,设的值域为集合,
因为函数的值域为,所以,
则,解得或,
故答案为:.
变式13-1.(24-25高一上·浙江金华十校·期末)已知函数
(1)当时,若,求x的值;
(2)若的值域为R,求实数a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)当时,令,当时,令求解;
(2)易得时,,从而要使值域为R,只需在上取遍,令,分和时求解;
【详解】(1)解:当时,令,得,满足;
当时,令,
所以,解得或,不符合,舍去.
故x的值为
(2)当时,因为,
所以要使值域为R,只需在上取遍,
当时,令,
①当时,当,即时,
在上取遍
②当时,在上是增函数,则,不成立;
变式13-2.(23-24高一上·四川德阳德阳中学校·月考)已知函数(且)的定义域为或,.
(1)求实数m的值:
(2)判断在区间上的单调性,并用定义法证明;
(3)若函数在区间上的值域为,求的值.
【答案】(1);
(2)证明见解析
(3)或.
【分析】(1)根据对数函数定义域要求,结合一元二次不等式即可求解,
(2)根据对数的运算,结合单调性的定义即可求解,
(3)根据函数的单调性,即可求解值域作答.
【详解】(1)由已知,即:的解集为或,
∴.
(2)当时,在区间上为增函数;当时,在区间上为减函数;
证明:任取,,且,∵
∴
,
∵,∴,∴,
∴当时,,即,∴在区间上为增函数,
当时,,即,∴在区间上为减函数.
(3),由(2)可知
①若,在上单调递增
∴,又,
∴,
∴,或(舍去)
∴;
②若,在上单调递减
∴
∴,,
∴,∴.
综上所示,或.
变式13-3.(23-24高一上·山东跨地多校·模拟)已知函数的图象经过点,函数.
(1)求n的值;
(2)求的定义域;
(3)若,在区间上的值域为,求的取值范围.
【答案】(1)1
(2)
(3)
【分析】(1)直接代入计算可得;
(2)根据对数函数的真数大于,结合指数函数的性质计算可得;
(3)首先判断的单调性,依题意可得则,令,则关于的方程在上有两个不等实数根,原方程化简可得,结合二次函数根的分布问题得到不等式组,解得即可.
【详解】(1)因为的图象经过点,所以,解得.
(2)由(1)可得,
令,因为,所以,解得.
故的定义域为.
(3)因为,.
因为在上单调递增,在上单调递减,
所以函数在上单调递减,
又函数在定义域上单调递增,
所以在上单调递减.
因为在区间上的值域为,
所以,则,即
令,则关于的方程在上有两个不等实数根,
原方程化简可得.
令函数,
则,解得.
故的取值范围是.
类型十四、对数函数的最值
例14.(24-25高一上·吉林长春十一高中·)已知函数,,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先求函数的定义域,然后利用换元法将其化成二次函数,求其值域即可.
【详解】因,,对于函数,
由,解得,即函数的定义域为,
,
设,则由可得,
而在区间上单调递减,
故当时,取得最小值为.
故选:A.
变式14-1.(24-25高一上·北京第二中学·期末)设函数,则 ;若,则的最大值为 .
【答案】
【分析】借助分段函数性质计算即可得空一;分及计算可得的范围,结合函数的单调性即可得解.
【详解】;
若,则,即,即;
若,,即;
故或,则,
由在定义域内单调递减,
故的最大值为.
故答案为:;.
变式14-2.(24-25高一上·四川南充白塔中学·月考)已知函数,设.
(1)当时,解关于的不等式;
(2)对任意的,恒成立,求正数a的范围;
(3)设函数.当时,求的最大值.
【答案】(1);
(2),;
(3).
【分析】(1)利用对数函数单调生解不等式.
(2)求出的解析式,等价转化不等式,再结合对数函数单调性,二次函数的性质进行求解.
(3)由(2)的结论,化简函数,利用对数函数单调性,结合基本不等式求出最大值.
【详解】(1)当时,,由,得,
则,解得,所以原不等式的解集为.
(2)依题意,,,
,不等式,
依题意,,不等式恒成立,
则,即在恒成立,
设,则,即,
整理得,即,解得,而,则,
所以正数a的范围是,.
(3)由(2)知,当,时,,则,
则,
设,则,则
,当且仅当,即时取等号,
因此,
所以当时,取得最大值.
变式14-3.设,且.
(1)求的值及的定义域;
(2)求在区间上的最大值.
【答案】(1);
(2)2
【分析】(1)根据结合对数运算,即可求得a的值;根据函数解析式列不等式组,即可求得函数定义域;
(2)判断函数在给定区间上的单调性,即可求得答案.
【详解】(1)由题意知,且,
故,则,
而,故,
由,可得,
故的定义域为;
(2)由(1)可得
而,
在上单调递增,在上单调递减,
故当时,取到最大值4,
函数为其定义域上的增函数,
故在上单调递增,在上单调递减,
故在区间上的最大值为.
类型十五、已对数函数的最值求参数
例15.(24-25高一上·四川绵阳·期末)已知函数,当时,,且函数在上的最大值与最小值之差为2,则的值为 .
【答案】8
【分析】根据对数型函数的图象,结合函数的单调性进行求解即可.
【详解】函数的图象如下图所示:
当时,,因此有,
由,
于是当,即当时,因为,
所以,由函数图象可知,
,,
因为,
所以,所以,
因为函数在上的最大值与最小值之差为2,
所以,
因此,
故答案为:
【点睛】关键点点睛:本题的关键是利用数形结合思想得到,再根据函数的单调性进行求解.
变式15-1.(24-25高一下·广东衡水联考·月考)已知函数.
(1)用定义法证明在上的单调性;
(2)若函数,且在区间上的最小值为,求.
【答案】(1)证明见详解;
(2)或.
【分析】(1)任取且,然后利用作差法比较的大小即可判断函数的单调性;
(2)由已知,对的取值进行分类讨论,结合复合函数的单调性,判断函数的最小值,得到关于的方程,解出即可.
【详解】(1)在上单调递减,证明如下:
任取且,所以,,,
则 ,
所以,即,
所以在上单调递减.
(2)当时,在上单调递减,
由(1)可知在上单调递减,所以函数在上单调递增,
所以时,函数取得最小值,即,解得;
当时,在上单调递增,
由(1)可知在上单调递减,所以函数在上单调递减,
所以时,函数取得最小值,即,解得;
综上所述,在区间上的最小值为,则的取值为或.
变式15-2.(22-23高一上·广东湛江四校·)已知函数(且).
(1)若在区间上的最大值与最小值之差为1,求的值;
(2)解关于的不等式.
【答案】(1)或
(2)答案见解析
【分析】(1)已知函数在区间上的最大值与最小值之差为1,根据对数函数的单调性,列出绝对值方程求解即可;
(2)利用对数函数的定义域及单调性,列出不等式组,讨论参数a的范围,即可得到解集.
【详解】(1)因为在上为单调函数,
且函数在区间上的最大值与最小值之差为1,
所以,即或,
解得或.
(2)因为函数是上的减函数,
所以,即,
当时,,原不等式解集为;
当时,,原不等式解集为.
综上可得:当时,不等式解集为;当时,不等式解集为.
变式15-3.(24-25高一上·江苏常州高级中学·月考)已知函数,其中,a为常数,且.
(1)当时,求在区间上的最值及取最值时的值;
(2)若的最小值为,求实数的值.
【答案】(1)当时,取最小值;当时,取最大值42
(2)
【分析】(1)根据二次函数的性质可求原函数的最值;
(2)根据利用配方法可求函数的最值,从而可求的值.
【详解】(1)令,
当时,,设,
因为时,所以.
因此,当即时,取最小值;
当即时,取最大值42;
(2)设,,
当时,,
当时,,从而当,取最小值.
又因为的最小值为,所以,即,
而,,则;
当时,,又,则,,
故即,与的最小值为矛盾;
综上所述,.
类型十六、对数函数的奇偶性问题
常见指对型函数奇偶模型
1.
2. ;;; 奇
3. 或奇
4. 奇
5. ;
例16.(24-25高一上·河北沧州泊头第一中学·月考)已知偶函数满足,当时,,则( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由及可得,则可得,再将代入计算即可得.
【详解】由为偶函数,则有,又,所以,
即,所以,
又,当时,.
则.
故选:C
变式16-1.(24-25高一上·江苏徐州·期末)已知是偶函数,则 ,若存在,使得,则的最大值为 .
【答案】 /
【分析】根据偶函数的性质,结合对数的运算性质可得,分离参数,将问题转化为,根据对勾函数的单调性求解最值即可求解.
【详解】由于是偶函数,
故,
根据可得,
,解得,
由可得,
故,
因此,
由于,故,令,
则在单调递减,在单调递增,且当和时,,,
故,
因此,
故的最大值为,
故答案为:;.
变式16-2.(24-25高二下·江苏锡山高级中学锡西分校·)函数是R上的奇函数,则实数a的值为 ,函数,若对恒成立,则m的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据奇函数的性质列方程,解方程求得的值,并检验;根据在区间上的单调性求得其最大值,根据分段函数的性质,求得在区间上的最小值,由此求得关于m的不等式,进而求得m的取值范围.
【详解】因为是R上的奇函数,所以,
即,解得,此时,
此时,
为奇函数,符合题意;
又奇函数,所以在上是减函数,
则在上的最大值为,
又,所以在上是增函数,在上是减函数,
则的最小值为和中的较小的一个.
因为,,
所以.
因为对恒成立,所以.
解得.
故的取值范围为.
变式16-3.(24-25高一下·贵州黔南州·期末)已知函数.
(1)求函数的定义域M;
(2)判断函数的奇偶性,若,求的值.
【答案】(1)函数的定义域为;
(2).
【分析】(1)根据函数解析式,得,解出不等式,取交集即可;
(2)通过计算,并与比较,即可判断奇偶性,根据奇偶性,即可求得.
【详解】(1)由题意,,
由,解得,
则函数的定义域为.
(2)由(1)知函数的定义域关于原点对称.
又,
所以函数为奇函数,
又,所以.
类型十七、恒成立与存在问题
1、对数函数常与其他函数形成复合函数问题,解题时要清楚复合的层次,外层是对数函数还是内层是对数函数,其次如果涉及到定义域、值域、奇偶性、单调性等问题,则要按复合函数的性质规律求解.
2、已知不等式能恒成立求参数值(取值范围)问题常用的方法
(1)函数法:讨论参数范围,通常借助函数单调性求解;
(2)分离参数法:首先将参数分离,转化成求函数的最值或值域问题加以解决:
(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,再利用数形结合的方法来解决
例17.(24-25高一下·山西太原山西大学附属中学校·开学考)已知函数.
(1)证明函数为奇函数;
(2)设函数,若,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)先求得函数的定义域,然后根据函数奇偶性的定义来证得结论成立.
(2)根据的单调性求得在区间上的最小值,利用换元法求得在区间上的最小值,由此列不等式来求得的取值范围.
【详解】(1)由,得,解得,
即的定义域为,关于原点对称,
,
所以函数为奇函数.
(2)由题意得,,
,
由为上恒为正且为增函数,在上为增函数,
可得在上单调递增,故,
对于,,
令,则,故,
其对称轴为,所以当,即时,,
由题意得,
解得,即实数的取值范围为.
变式17-1.(24-25高一上·辽宁葫芦岛·期末)已知函数为奇函数.
(1)求实数的值,并判断函数的单调性(不必说明理由);
(2)解不等式;
(3)设函数,若对,总,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1),函数是定义域上的增函数
(2)
(3)
【分析】(1)由奇函数的性质可得出,可求出的值,然后利用函数奇偶性的定义证明即可,然后利用指数函数的单调性可判断出函数在其定义域上的单调性;
(2)利用函数的单调性结合奇偶性可将不等式变形为,利用指数函数的单调性解之即可;
(3)分析可知,函数的值域为函数在上的值域的子集,可得出关于实数的不等式组,解之即可.
【详解】(1)对任意的,,
所以,的定义域为且函数为奇函数,
所以,则,
因为,
所以是奇函数,符合题意,故成立;
,是定义域上的增函数,理由如下:
对任意的、且,则,
所以,
,即,
所以,函数为上的增函数.
(2)因为函数是实数集上的增函数又是奇函数,
所以由可得,
所以,,可得,即,
因为,则,解得,
所以不等式的解集为.
(3)因为函数,显然,所以有
可得,则,则,
因为
,
令,当时,,
设,所以,,
于是当时,,
对,总,使得成立,
所以,函数的值域为函数在上的值域的子集,即,
所以有,解得,即实数的取值范围为.
变式17-2.(24-25高一上·浙江杭州第十四中学凤起校区·期末)已知定义在上的函数为偶函数且,.
(1)求的解析式;
(2)若不等式恒成立,求实数a取值范围;
(3)设,若对任意的,存在,使得,求实数m取值范围.
【答案】(1);
(2);
(3).
【分析】(1)应用偶函数的性质求参数,即可得解析式;
(2)根据对数函数性质直接判断的单调性,利用单调性及换元法有在上恒成立,即求参数范围;
(3)问题化为,上,应用分类讨论求参数范围.
【详解】(1)由题意,则,
所以恒成立,故,
所以;
(2)由(1)得,
又在R上单调递增,故在R上单调递增,
由,即恒成立,
所以,令,即在上恒成立,
所以,可得.
(3)上,,
又对任意的,存在,使得,
只需,
对于,函数图象开口向上且对称轴,
当时,上,得,则;
当时,上恒成立,则;
当时,上,得,则;
综上.
变式17-3.(24-25高一上·重庆九龙坡区·)已知定义在R上的奇函数,其中.
(1)求的值,并用定义证明函数的单调性;
(2)求不等式的解集;
(3)设,若对任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1),单调递增,理由见解析;
(2)
(3)
【分析】(1)根据求出,验证其满足为奇函数,故,定义法证明函数单调性步骤:取点,作差,变形判号,下结论;
(2)变形得到,令,解得,故,解得,不等式解集为;
(3)在上的值域包含在上的值域,在(2)基础上,得到,并求出,不合要求,当时,由的单调性得到,从而根据包含关系得到不等式,求出实数的取值范围.
【详解】(1)为定义在R上的奇函数,
故,解得,
故,
由于,满足为奇函数,
综上,,
单调递增,理由如下:
任取,且,
,
因为,在R上单调递增,故,
故,,
所以为R上的单调递增;
(2),
化简得,
令,故,
即,解得,
故,解得,
不等式解集为;
(3)对任意的,总存在,使得成立,
故在上的值域包含在上的值域,
由(2)知,在上单调递增,
故,
,若,则,
此时,
不能满足在上的值域包含在上的值域,舍去;
当时,在上单调递增,
故,
由得,
解得,
故实数的取值范围为.
压轴专练
一、单选题
1.(24-25高一上·浙江宁波九校·期末)“函数在上单调”的一个充分不必要条件是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据题意结合复合函数的单调性,求出在上单调时的范围,结合选项找出该范围的一个充分不必要条件,即得答案.
【详解】因为函数在不可能单调递减,
所以在上单调等价于:
①在上单调递增,②,
所以,解得,
结合选项可知是的充分不必要条件,
故选:B.
2.(24-25高一上·云南保山·期末)已知,,,则的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,利用对数函数的性质比较大小.
【详解】依题意,,
则,而,则,
所以的大小关系是.
故选:C
3.(24-25高一下·陕西西安西安高新第一中学·期中)下列函数中,在定义域内既是奇函数又是增函数的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】ABC选项均利用奇函数的定义证明奇函数,举反例判断其不是增函数;D选项利用奇函数的定义证明奇函数,利用定义法证明其为增函数.
【详解】A,定义域为,,则为奇函数,
因,,则不是增函数,故A错误;
B,定义域为,,则为奇函数,
因,,则不是增函数,故B错误;
C,定义域为,,则为奇函数,
因,,则不是增函数,故C错误;
D,因,则,故定义域为,
,则为奇函数,
且,
则
因,则,
又,,
则
,
则,即,
则,即,
则是上的增函数,故D正确.
故选:D
4.(23-24高一下·广东深圳科学高中·期中)已知定义在上的奇函数满足,当时,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先根据对称性求出的周期,再利用奇函数的性质以及周期性即可求得.
【详解】因为奇函数,则,
又,则,
于是,即4是函数的一个周期,
而,则,,
则,
又当时,,则,
所以.
故选:A
5.(24-25高一下·云南“美美与共”民族中学联盟·)若,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据对数函数的性质判断的范围,根据指数函数的性质判断的范围,再化简分析判断.
【详解】因为在上递增,且,
所以,即,
因为在上递增,且,
所以,即,
因为,所以,
所以,
故选:C.
6.(24-25高一下·湖南湘潭第一中学·期中)已知函数,方程恰有三个不同的实数解,则可能的值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】画出函数图象,数形结合得到,得到答案.
【详解】画出的图象,
显然当时,方程恰有三个不同的实数解,B正确,ACD错误.
故选:B
7.(24-25高一下·云南昆明禄劝彝族苗族自治县民族中学·期中)已知是上的单调函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】应用分段函数的单调性结合对数函数单调性列式求解即可.
【详解】因为当时,为减函数,且时,.
又因为在上为单调函数,所以只能为单调递减函数,
所以解得,
故选:D.
8.(24-25高一上·湖北部分恩施高中、襄阳五中、郧阳中学等学校·)设函数(a,b为实数),已知,则的值为( )
A. B.4 C.5 D.与a,b的取值有关
【答案】B
【分析】计算可得,再利用对数运算法则可得,则有,即可得解.
【详解】由,,
则
,
又,则,
故,
则.
故选:B.
二、多选题
9.(24-25高一下·云南宣威部分学校·)下列函数中,既是偶函数,又在上单调递增的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【分析】对于AC:根据偶函数的定义结合函数单调性分析判断;对于BD:举反例说明即可.
【详解】对于A,设函数,则其定义域为,
且,可知为偶函数,
根据二次函数的性质可知,在上单调递增,故A正确;
对于B,设函数,则,,
可得,可知不是增函数,故B错误;
对于C,设函数,其定义域为,
且 ,可知为偶函数,
当时,在上单调递增,故C正确;
对于D,令函数,则,
因为,可知不为偶函数,故D错误.
故选:AC.
10.(24-25高一下·广东多校·期中)已知实数满足,则下列结论正确的是( )
A. B.
C.的最小值为 D.的最大值为
【答案】AB
【分析】利用基本不等式判断A,由题可得,再利用乘“1”法及基本不等式判断B,结合对数的运算性质及A判断C,求出的最大值,即可判断D.
【详解】对于A:因为,,,所以,即,
解得(当时取等号),故A正确;
对于B:由,得,
所以
(当,时取等号),故B正确;
对于C:(当时取等号),故C错误;
因为,又,
所以,所以(当时取等号),故D错误.
故选:AB
11.下列命题中为真命题的是( )
A.命题,有,则的否定:,有
B.若,则
C.已知,且,则1
D.函数的定义域为,则函数的定义域为
【答案】ACD
【分析】根据全称量词命题的否定的概念,可判断A的正误;根据对数的运算性质,可判断B的正误;代入数据,求得a值,可判断C的正误;根据抽象函数的定义域的求法,可判断D的正误,即可得答案.
【详解】选项A:命题的否定:,有,故A正确;
选项B:若,则,故B错误;
选项C:∵,且,
∴令,解得,
∴,解得,故C正确;
选项D:∵函数的定义域为,
令,解得,
所以定义域为,故D正确.
故选:ACD
三、填空题
12.(24-25高一下·湖南名校联考联合体·期中)计算: .
【答案】3
【分析】根据指数及对数运算律计算求解.
【详解】.
故答案为:.
13.(24-25高一下·上海育才中学·期中)已知函数有最小值,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】需要分别分析函数在不同区间上的情况,通过比较确定的取值范围.
【详解】分析时函数的最小值:
对于函数,将其进行配方可得.
因为,所以当时,取得最小值,此时在这个区间内取得最小值.
分析时函数存在最小值的条件:
当时,.
因为函数有最小值,且时最小值为,所以当时,的最小值要大于等于.
又因为对数函数在上单调递增,所以.
要使存在最小值,则,即,解得.
故答案为:.
14.已知函数,则三者的大小关系为
【答案】
【分析】计算得,结合函数单调性即可比较大小.
【详解】因为,所以.
因为是R上的减函数,所以.
故答案为:.
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专题02对数函数十七大题型汇总
目录
专题02 对数函数十七大题型汇总
类型一、指对混合运算
类型二、对数的换底公式
类型三、对数的概念与求值
类型四、对数函数的解析式
类型五、对数函数过定点
类型六、对数函数的图像
类型七、对数比较大小
类型八、解对数方程或不等式
类型九、对数模型的实际应用
类型十、 对数函数的单调性
类型十一、已知对数函数的单调性求参数
类型十二、对数函数的值域
类型十三、已知对数函数的值域求参数
类型十四、对数函数的最值
类型十五、已知对数函数的最值求参数
类型十六、对数函数的奇偶性
类型十七、恒成立与存在问题
压轴专练
类型一、指对混合运算
1、对数计算公式
(1)同底对数加减运算:
(2)底数和真数是乘方数时:
(3)对数恒等式:
(4)倒数式:
2、对数运算的常用技巧
(1)在对数运算中,先利用幂的运算把底数或真数进行变形,化成分数指数幂的形式,使幂的底数最简,然后用对数运算法则化简合并
(2)先将对数式化为同底数对数的和、差、倍数运算,然后逆用对数的运算法则,转化为同底对数真数的积、商、幂再运算
(3)指对互化: ,(a>0,且a≠1)是解决有关指数、对数问题的有效方法,在运算中应注意互化.
例1.计算下列各式的值:
(1);
(2);
(3);
(4)化简:.
变式1-1.已知均为正实数,均为大于0且不等于1的实数,若且,求的值.
变式1-2.求下列各式的值;
(1);
(2);
(3).
变式1-3.解下列方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
类型二、对数的换底公式
换底公式:
例2.(24-25高一下·广东茂名七校联盟·)已知,且,则( )
A. B. C. D.12
变式2-1.(多选)已知,若,则下列说法正确的是( )
A.若,则 B.
C.若,则 D.若,则
变式2-2.(24-25高一上·天津弘毅中学·),则用和表示的结果为
变式2-3.(24-25高一上·山西晋中·期末)已知(),则 .
类型三、对数的概念与求值
例3.使式子有意义的x的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式3-1.(多选)设表示不超过的最大整数,如,,给出以下命题,其中正确的是( )
A.若,则
B.
C.若,则可由解得的范围为
D.定义在上的奇函数的值域为则函数的值域为
变式3-2.(22-23高二上·上海新川中学·期末)定义为不超过实数的最大整数,例如:,,已知函数,则
变式3-3.已知,试比较x,y,z的大小.
类型四、对数函数的解析式
例4.(24-25高一上·云南曲靖会泽县·期末)已知,且,, ,对于任意正整数n.且,记,求 .
变式4-1.(24-25高一上·江西上饶弋阳县第一中学·月考)已知函数(且)的图象经过点和.
(1)求的解析式;
(2)若,求实数的值.
变式4-2.(22-23高一上·上海第二中学·期末)设为奇函数,a为常数.
(1)求a的值;
(2)若函数,求与两个函数图像的交点坐标.
变式4-3.(22-23高一下·云南玉溪第一中学·期中)已知函数,,若,.
(1)求,的解析式;
(2)若,试比较的大小.
类型五、对数函数过定点
1.对数函数过定点(1,0),即时,y
2.函数
例5.(多选)(24-25高一下·四川成都石室天府中学·期中)下列说法正确的有( )
A.函数关于点对称
B.函数的图象过定点
C.方程在区间上有且只有1个实数解
D.若,则在时取到最小值
变式5-1.(22-23高一下·云南昭通一中教研联盟·期末)已知函数(,)的图象恒过定点A,若点A在一次函数的图象上,其中,,则的最小值是 .
变式5-2.(23-24高一上·广东深圳南山区·期末)已知当时,函数的图象恒过定点,其中为常数,则不等式的解集为 .
变式5-3.(23-24高一上·天津河东区第五十四中学·月考)已知函数的图象恒过定点,若点也在函数的图象上,则
类型六、对数函数的图像
方法技巧:对于有关对数型函数的图象问题,一般是从最基本的对数函数的图象入手,通过伸缩、平移、对称等变换得到,当a>1时,对数函数的图像呈上升趋势;当0<a<1时,对数函数的图像呈下降趋势.
例6.(24-25高一上·湖北·期末)函数的图象大致是( )
A. B.
C. D.
变式6-1.(24-25高一上·湖南岳阳·期末)若如图是函数(且,)的大致图象,则函数的大致图象是( )
A. B.
C. D.
变式6-2.若函数的大致图象如图,其中为常数,则函数的大致图象是( )
A. B.
C. D.
变式6-3.函数,且)与函数在同一直角坐标系中的图象大致是( )
A. B.
C. D.
类型七、对数比较大小
1、常规法:比较大小问题,常利用函数的单调性及中间值法
2、当底数和真数的差或倍数一样时,可以考虑拆出一个1
例1: 和 (倍数一致)
=1+; =1+,由图像可知
例2: 和 (差一致)
1+号; 由图像可知
例7.已知均为大于1的数,且,则( )
A. B.
C. D.
变式7-1.已知,则( )
A. B.
C. D.
变式7-2.(24-25高一上·山东潍坊寿光第一中学·期末)若,则,,大小关系为 .
变式7-3.已知函数(且),且.
(1)求实数的值;
(2)设,,,当时,试比较大小.
类型八、解对数方程或不等式
1.对于形如的形式,利用转化;对于形如的形式,可借助换元法转化为二次方程求解.
2.解对数不等式,也是利用对数函数的单调性将不等式转化为比较真数之间的不等式,再解这个不等式即可.
例8.(25-26高一上·山东实验中学·)已知函数,若恰有两个正整数满足,则实数的取值范围是 .
变式8-1.已知函数的定义域为,,对任意的,,当时,有.若,则实数a的取值范围是 .
变式8-2.已知函数,若,则实数的取值范围是 .
变式8-3. (24-25高二下·上海浦东新区上海南汇中学·期末)方程的解集为 .
变式8-4.(24-25高一下·贵州贵阳第一中学·)已知正实数满足:,则的值是( )
A. B. C. D.
变式8-5.(多选)(24-25高一下·广西桂林第五中学等校·)已知实数m,n满足等式:,.下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
类型九、对数模型的实际应用
对数函数应用题的基本类型和求解策略
(1)基本类型:有关对数函数的应用题一般都会给出函数的解析
式,然后根据实际问题求解.
(2)求解策略:首先根据实际情况求出函数解析式中的参数,或给出具体情境,从中提炼出数据,代入解析式求值,然后根据数值回答其实际意义.
例9.(24-25高一上·江苏南通海门区·期末)任何一个正实数N可以表示成 的形式,这便是科学记数法,若N两边取常用对数,则有,当时,N是n+1位数,则的位数为(参考数据:)( )
A.611 B.610 C.609 D.608
变式9-1.(25-26高一上·江苏南通海门实验学校·)尽管目前人类还无法准确预报地震,但科学家通过研究,已经对地震有所了解,例如,地震时释放出的能量E(单位:焦耳)与地震里氏震级M之间的关系为.2011年3月11日,日本东北部海域发生里氏9.0级地震,它所释放出来的能量是2008年5月12日我国汶川发生里氏8.0级地震的多少倍(精确到1)?( )(注:,)
A.30 B.31 C.32 D.33
变式9-2.(24-25高一下·四川南充高级中学·月考)春天正值蝌蚪成长期,研究蝌蚪的科学家发现当蝌蚪成年变成青蛙后的游速(单位:)可以表示为,其中表示青蛙的耗氧量的单位数.当一只青蛙以的速度游动时,它的耗氧量比静止时多出的单位数为( )
A.2600 B.2700 C.2800 D.2900
变式9-3.(24-25高一上·湖北武汉江岸区、江汉区·期末)一种药在病人血液中的量低于1000mg,病人就有危险.现给某病人的静脉注射了这种药3000mg,如果药在血液中以每小时20%的比例衰减,那么最迟应在 h内再向病人的血液补充这种药(精确到0.1h,参考数据:).
类型十、对数函数的单调性
对数型复合函数的单调问题
1、模板解决思路:判断复合函数单调性的原则是“同增异减”
2、模板解决步骤
第一步:求函数的定义域
第二步:将函数分解成内层函数和外层函数
第三步:判断内层函数和外层函数的单调性,第四步:根据“同增异减”的原则确定复合函数的单调性
例10.(24-25高一上·辽宁沈阳浑南区广全实验学校·月考)函数的增区间为( )
A. B. C. D.
变式10-1.(24-25高一下·辽宁葫芦岛兴城七校协作体·)函数的单调递减区间是 .
变式10-2.求函数的单调区间.
变式10-3.(24-25高一下·山西青桐鸣·期中)已知函数.
(1)求的定义域;
(2)研究函数的单调性;
(3)若,求实数的取值范围.
类型十一、已知对数函数的单调性求参数
例11.(24-25高一上·贵州遵义第二中学·月考)已知关于的函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式11-1.(24-25高一下·湖北荆荆襄宜四地七校考试联盟·期中)已知函数在区间上单调递减,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式11-2.设函数(且)在上是增函数,则实数的取值范围为 .
变式11-3.(24-25高一上·天津弘毅中学·)已知函数.
(1)当时,求函数的值域;
(2)若的定义域为,求实数的取值范围;
(3)若在上单调递增,求实数的取值范围.
类型十二、对数函数的值域
对数(型)函数的值域和单调性问题的解题策略
利用对数函数的性质,求与对数函数有关的函数值域和复合函数的单调性问题,必须弄清三方面的问题:一是定义域,所有问题都必须在定义域内讨论;二是底数与1的大小关系;三是复合函数的构成,即它是由哪些基本初等函数复合而成的.另外,解题时要注意数形结合、分类讨论、转化与化归思想的应用.
例12.(24-25高一上·福建泉州第七中学·月考)已知函数,,则函数的值域为 .
变式12-1.(24-25高一下·陕西西安高新第一中学·月考)函数,其中表示不超过a的最大整数,则函数的定义域为 .若,则函数的的值域为 .
变式12-2.(24-25高一上·山东日照第一中学·月考)已知函数的定义域是,函数.
(1)求;
(2)设的定义域为,函数的值域为,求.
变式12-3.(24-25高一下·四川德阳第五中学·月考)已知函数为奇函数,为偶函数,且满足为偶函数,为奇函数.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的值域.
类型十三、已知对数函数的值域求参数
例13.(24-25高一上·四川眉山·期末)若函数的值域为,则实数的取值范围为 .
变式13-1.(24-25高一上·浙江金华十校·期末)已知函数
(1)当时,若,求x的值;
(2)若的值域为R,求实数a的取值范围.
变式13-2.(23-24高一上·四川德阳德阳中学校·月考)已知函数(且)的定义域为或,.
(1)求实数m的值:
(2)判断在区间上的单调性,并用定义法证明;
(3)若函数在区间上的值域为,求的值.
变式13-3.(23-24高一上·山东跨地多校·模拟)已知函数的图象经过点,函数.
(1)求n的值;
(2)求的定义域;
(3)若,在区间上的值域为,求的取值范围.
类型十四、对数函数的最值
例14.(24-25高一上·吉林长春十一高中·)已知函数,,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
变式14-1.(24-25高一上·北京第二中学·期末)设函数,则 ;若,则的最大值为 .
变式14-2.(24-25高一上·四川南充白塔中学·月考)已知函数,设.
(1)当时,解关于的不等式;
(2)对任意的,恒成立,求正数a的范围;
(3)设函数.当时,求的最大值.
变式14-3.设,且.
(1)求的值及的定义域;
(2)求在区间上的最大值.
类型十五、已对数函数的最值求参数
例15.(24-25高一上·四川绵阳·期末)已知函数,当时,,且函数在上的最大值与最小值之差为2,则的值为 .
变式15-1.(24-25高一下·广东衡水联考·月考)已知函数.
(1)用定义法证明在上的单调性;
(2)若函数,且在区间上的最小值为,求.
变式15-2.(22-23高一上·广东湛江四校·)已知函数(且).
(1)若在区间上的最大值与最小值之差为1,求的值;
(2)解关于的不等式.
变式15-3.(24-25高一上·江苏常州高级中学·月考)已知函数,其中,a为常数,且.
(1)当时,求在区间上的最值及取最值时的值;
(2)若的最小值为,求实数的值.
类型十六、对数函数的奇偶性问题
常见指对型函数奇偶模型
1.
2. ;;; 奇
3. 或奇
4. 奇
5. ;
例16.(24-25高一上·河北沧州泊头第一中学·月考)已知偶函数满足,当时,,则( ).
A. B. C. D.
变式16-1.(24-25高一上·江苏徐州·期末)已知是偶函数,则 ,若存在,使得,则的最大值为 .
变式16-2.(24-25高二下·江苏锡山高级中学锡西分校·)函数是R上的奇函数,则实数a的值为 ,函数,若对恒成立,则m的取值范围为 .
变式16-3.(24-25高一下·贵州黔南州·期末)已知函数.
(1)求函数的定义域M;
(2)判断函数的奇偶性,若,求的值.
类型十七、恒成立与存在问题
1、对数函数常与其他函数形成复合函数问题,解题时要清楚复合的层次,外层是对数函数还是内层是对数函数,其次如果涉及到定义域、值域、奇偶性、单调性等问题,则要按复合函数的性质规律求解.
2、已知不等式能恒成立求参数值(取值范围)问题常用的方法
(1)函数法:讨论参数范围,通常借助函数单调性求解;
(2)分离参数法:首先将参数分离,转化成求函数的最值或值域问题加以解决:
(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,再利用数形结合的方法来解决
例17.(24-25高一下·山西太原山西大学附属中学校·开学考)已知函数.
(1)证明函数为奇函数;
(2)设函数,若,使得,求实数的取值范围.
变式17-1.(24-25高一上·辽宁葫芦岛·期末)已知函数为奇函数.
(1)求实数的值,并判断函数的单调性(不必说明理由);
(2)解不等式;
(3)设函数,若对,总,使得成立,求实数的取值范围.
变式17-2.(24-25高一上·浙江杭州第十四中学凤起校区·期末)已知定义在上的函数为偶函数且,.
(1)求的解析式;
(2)若不等式恒成立,求实数a取值范围;
(3)设,若对任意的,存在,使得,求实数m取值范围.
变式17-3.(24-25高一上·重庆九龙坡区·)已知定义在R上的奇函数,其中.
(1)求的值,并用定义证明函数的单调性;
(2)求不等式的解集;
(3)设,若对任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
压轴专练
一、单选题
1.(24-25高一上·浙江宁波九校·期末)“函数在上单调”的一个充分不必要条件是( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高一上·云南保山·期末)已知,,,则的大小关系是( )
A. B.
C. D.
3.(24-25高一下·陕西西安西安高新第一中学·期中)下列函数中,在定义域内既是奇函数又是增函数的是( )
A. B.
C. D.
4.(23-24高一下·广东深圳科学高中·期中)已知定义在上的奇函数满足,当时,,则( )
A. B. C. D.
5.(24-25高一下·云南“美美与共”民族中学联盟·)若,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
6.(24-25高一下·湖南湘潭第一中学·期中)已知函数,方程恰有三个不同的实数解,则可能的值是( )
A. B. C. D.
7.(24-25高一下·云南昆明禄劝彝族苗族自治县民族中学·期中)已知是上的单调函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
8.(24-25高一上·湖北部分恩施高中、襄阳五中、郧阳中学等学校·)设函数(a,b为实数),已知,则的值为( )
A. B.4 C.5 D.与a,b的取值有关
二、多选题
9.(24-25高一下·云南宣威部分学校·)下列函数中,既是偶函数,又在上单调递增的是( )
A. B.
C. D.
10.(24-25高一下·广东多校·期中)已知实数满足,则下列结论正确的是( )
A. B.
C.的最小值为 D.的最大值为
11.下列命题中为真命题的是( )
A.命题,有,则的否定:,有
B.若,则
C.已知,且,则1
D.函数的定义域为,则函数的定义域为
三、填空题
12.(24-25高一下·湖南名校联考联合体·期中)计算: .
13.(24-25高一下·上海育才中学·期中)已知函数有最小值,则实数的取值范围为 .
14.已知函数,则三者的大小关系为
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