4.3.2 对数的运算-【正禾一本通】2025-2026学年高中数学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word(人教A版)
2025-12-09
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学人教A版必修第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 4.3.2 对数的运算 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 667 KB |
| 发布时间 | 2025-12-09 |
| 更新时间 | 2025-12-09 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 正禾一本通·高中同步课堂高效讲义 |
| 审核时间 | 2025-12-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55334608.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦对数的运算性质(积、商、幂的对数)及换底公式,从星等亮度等现实情境引入,通过自主评测辨析错误等式,逐步推导运算性质,再延伸至换底公式及推论,构建从具体到抽象的学习支架。
资料以情境化问题培养数学眼光,通过问题链与自主评测发展逻辑推理(数学思维),例题与分层练习提升数学运算素养。课中助力教师引导推导,课后分层练习帮助学生巩固,弥补知识盲点。
内容正文:
4.3.2 对数的运算
第1课时 对数的运算 ► 对应学生用书P105
学习目标 1.掌握积、商、幂的对数运算性质,理解其推导过程和成立的条件,提升逻辑推理和数学运算素养.(重点) 2.能熟练运用对数的运算性质进行化简求值,提升数学运算素养.(重点、难点)
夜空中,行星亮度不一,在天文学中,恒星的亮度通常用星等来表示.古希腊天文学家喜帕恰斯最早将肉眼可见的恒星分等级,现代天文学扩展了这一系统,并使用对数运算来量化恒星的亮度,每相差1个星等,亮度相差约2.512倍.
问题1 如果一颗恒星的星等为2等,另一颗为7等,那么2等星的亮度是7等星的多少倍?
提示:2等星的亮度是7等星的2.5125≈100倍.
问题2 如果一颗恒星的星等为1等,它比另一颗星亮10 000倍,另一颗最多是几等星?
提示:2.512x≥10 000,则x≥log2.51210 000,所以最多是11等星.
【自主评测】
1.教材挖掘:请认真阅读教材P124,分析思考: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.
(1)loga(M·N)=logaM·logaN;
(2)loga;
(3)loga(M+N)=logaM+logaN;
(4)loga(M-N)=logaM-logaN.
提示:这几个等式都不成立.
对于(1),反例:如loga(a·a)=2,logaa·logaa=1×1=1;
对于(2),反例:如loga=1,而=2;
对于(3),反例:如loga(1+1)≠0,loga1+loga1=0;
对于(4),反例:如loga(1-1)无意义,loga1-loga1=0.
2.判断是非:判断下面结论是否正确,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)loga=logax-logay(x>0,y>0).( )
(4)logab2=2logab.( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
对数的运算性质
计算下列各组式子的值:
(1)lg 10+lg 100,lg 1 000;
(2)log39+log327,log3243;
(3)logaa5-logaa3,logaa2(a>0,且a≠1).
问题3 每组中两个式子的值是否相等?
提示:都相等.
问题4 由此你能猜想什么结论?
提示:两个正数的乘积的对数等于每个正数对数的和,两个正数的商的对数等于每个正数对数的差.
条件
a>0,且a≠1,M>0,N>0
性质
loga(MN)=logaM+logaN
loga=logaM-logaN
logaMn=nlogaM(n∈R)
温馨提示
(1)性质的逆运算仍然成立;
(2)公式成立的条件是M>0,N>0,而不是MN >0,比如式子log2[(一2)·(一3)]有意义,而log2(-2)与log2(一3)都没有意义。
例1 (链接教材:人教A版P124例3)求下列各式的值.
(1)log2(47×25);
(2)lg ;
(3)lg 14-2lg +lg 7-lg 18;
(4)lg 52+lg 8+lg 5·lg 20+(lg 2)2.
解:(1)log2(47×25)=log247+log225=7log24+5log22=7×2+5×1=19.
(2)lg lg 100=.
(3)lg 14-2lg +lg 7-lg 18=lg (2×7)-2(lg 7-lg 3)+lg 7-lg (2×32)=lg 2+lg 7-2lg 7+2lg 3+lg 7-lg 2-2lg 3=0.
(4)lg 52+lg 8+lg 5·lg 20+(lg 2)2=2lg 5+2lg 2+lg 5·(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2==2+1=3.
类题通法
对数式化简与求值的基本原则和方法
(1)基本原则:
对数式的化简求值一般是正用或逆用公式,本着便于真数化简的原则进行.
(2)两种常用的方法:
①“收”:将同底的两对数的和(差)收成积(商)的对数.
“拆”:将积(商)的对数拆成同底的两对数的和(差)。
“凑”:将同底数的对数凑成特殊值计算,如利用lg2+lg5=1,进行计算或化简。
【迁移运用】 计算下列各式的值:
(1);
(2)(一题多解)lg lg +lg ;
(3)lg 5·lg 400+;
+log0.25+9log5-.
解:(1)=-4.
(2)方法一:原式=lg 2-lg 7-2lg 2+lg 7+lg 5=(lg 2+lg 5)=.
方法二:原式=lg -lg 4+lg 7==lg =.
(3)原式=lg 5·(2+2lg 2)+=2lg 5+2lg 2·(lg 5+lg 2)=2lg 5+2lg 2=2.
(4)原式=.
对数运算性质的运用
对数式表示的两种方式
角度一 表示对数式
例2 (链接教材:人教A版P125例4)
(1)已知3a=2,用a表示log34-log36.
(2)已知log32=a,3b=5,用a,b表示log3.
解:(1)因为3a=2,
所以a=log32,
所以log34-log36=log3=log32-1=a-1.
(2)因为3b=5,所以b=log35,
又因为log32=a,
所以log3log3(2×3×5)==(a+b+1).
类题通法
利用对数运算表示对数式的方法
分析对数式的结构,将要表示的对数式通过积、商、幂的对数运算法则用已知对数式表示.
角度二 解决方程相关问题
例3 (链接教材:人教A版P127习题4.3T4)
(1)已知logx8=6,求x的值.
(2)已知log3(x2-10)=1+log3x,求x的值.
解:(1)因为logx8=6,所以x6=8,
所以x=.
(2)因为log3(x2-10)=1+log3x,
所以log3(x2-10)=log33x,
所以解得x=5.
类题通法
利用对数运算性质解决方程相关问题的方法
(1)涉及一元二次方程根的问题,可以利用根与系数的关系列方程求解;
(2)利用对数的运算性质解方程时,最后结果一定要使对数式有意义.
1.(2025·陕西西安阶段练习)lg 2+lg =( )
A. B.1 C.lg 5 D.lg
解析:选A.lg 2+lg lg 2+lg 5=lg (2×5)=.
2.已知x=lg 3,y=lg 5,则用x,y表示lg 45为( )
A.2xy B.3xy C.2x+y D.2x-y
解析:选C.lg 45=lg (5×32)=lg 5+2lg 3=2x+y.
3.化简下列各式:
(1)4lg 2+3lg 5-lg ;
(2)2log32-log3.
解:(1)原式=lg =lg (24×54)=lg (2×5)4=4.
(2)原式=2log32-(5log32-2)+3log32-3=2log32-5log32+2+3log32-3=-1.
[课后分层练(三十四)] 对数的运算
(单选题、填空题每题5分,多选题每题6分,解答题每题15分)
【基础巩固】
1.已知f(x)=则f(f(6))等于( )
A. B. C.1 D.e4
解析:选A.根据题意,得f(6)=log5(6-1)=1,所以f(f(6))=f(1)=e1-2=.
2.已知5x=2,5y=3,则的值为( )
A. B.
C. D.
解析:选A.因为5x=2,5y=3,所以x=log52,y=log53,
所以log5=log5,所以.
3.已知a>1,log4a+loga2=,则a的值可以为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
解析:选B.∵a>1,log4a+loga2=
∴,
设log2a=x,则,解得x=1或x=2,即log2a=1或2,解得a=2或4.
4.已知2lg (x-2y)=lg x+lg y,则=( )
A. B.1 C.4 D.1或4
解析:选C.因为2lg (x-2y)=lg x+lg y,
所以lg (x-2y)2=lg (xy),其中x>0,y>0,x-2y>0,
因为y=lg x在(0,+∞)单调递增,
所以(x-2y)2=xy,
整理得x2-5xy+4y2=0,
即(x-y)(x-4y)=0,
解得x=y或x=4y,
当x=y时,x-2y=-y<0不满足题意;
当x=4y时,x-2y=2y>0满足题意;
此时=4.
5.已知a,b∈R,lg a+lg (2b)=1,则4a+b的最小值为( )
A.2 B.4 C.2 D.4
解析:选D.lg a+lg (2b)=1,所以lg 2ab=1,且a>0,b>0,
所以2ab=10,即ab=5,
4a+b≥2,
当且仅当4a=b且ab=5,即时等号成立,
所以4a+b的最小值为4.
6.(多选)(2025·浙江杭州期末)下列正确的有( )
A.lg 3+lg 4=lg 7
B.log2100=10log210
C.=5
D.存在实数a,b使ln =ln a+ln b
解析:选CD.选项A,lg 3+lg 4==lg 12,说法错误;
选项B,log2100=log2102=2log210,说法错误;
选项C,令log45=t,则4t=5,即=5,说法正确;
选项D,正实数a,b满足ln =ln a+ln b=ln ab,所以ab=a+b,a>0,b>0,说法正确.
7.计算:ln 1+lg 2+3lg 5-lg =______.
解析:原式=0+lg =lg 1 000=lg 103=3.
答案:3
8.若2a=5b=m,且=2,则实数m=________.
解析:由题意知,2a=5b=m>0,则a=log2m,b=log5m,所以=logm2+logm5=logm10=2,
所以m2=10,所以m=.
答案:
9.用清水洗衣服,若每次能洗去污垢的,要使存留的污垢不超过1%,则至少要清洗的次数是________.(lg 2≈0.301 0)
解析:设至少要洗x次,则x≤,所以x≤,5x≥100,
故x lg 5≥2,即x≥≈2.86,因此至少洗3次.
答案:3
10.计算下列各式的值:
-log5-log514;
(2)(log2125+log425+log85)·(log52+log254+log1258).
解:(1)原式===log553-1=2.
(2)解法一 原式===log25·3log52=13log25·=13.
解法二 原式====13.
【综合运用】
11.已知函数f(x)=ex-e-x-1,则f(lg 3)+=( )
A.0 B.-2
C.1 D.2
解析:选B.函数g(x)=f(x)+1=ex-e-x为奇函数,又lg =-lg 3,所以g(lg 3)+g=0,即f(lg 3)+1+f+1=0,即f(lg 3)+=-2.
12.已知a=(log23)2,b=log2,则( )
A.2>a>b B.b>2>a
C.b>a>2 D.a>b>2
解析:选D.因为a-b=(log23)2-log2=(log23)2-2log23+1=(log23-1)2>0,
所以a>b.
因为b=log2>log24=2,所以a>b>2.
13.已知函数f(x)=ln ,则f(x)+f(2-x)=______,f+f+f+…+=________.
解析:函数f(x)=ln ,则f(x)+f(2-x)=+ln =ln ==2,
所以函数f(x)关于点(1,1)对称,
所以f+f+f+…+f=4×2+1=9.
答案:2 9
14.已知lg 2=a,lg 3=b.
(1)求lg 72,lg 4.5;
(2)若lg x=a+b-2,求x的值.
解:(1)lg 72=lg (23×32)=3lg 2+2lg 3=3a+2b;
lg 4.5=lg =2lg 3-lg 2=2b-a.
(2)lg x=a+b-2=lg 2+lg 3-2=lg 2+lg 3+=lg ,
所以x==0.06.
【创新探索】
15.(多选)若2a+1=3,2b=,则以下结论正确的有( )
A.b-a>1 B.>2
C.ab> D.b2<2a
解析:选BC.由题意得a=log23-1,b=log2=3-log23,
b-a-1=3-log29,而log29>3,∴b-a-1<0,A错误;
∵a>0,b>0,a+b=2,a≠b,
∴=>=2,B正确;
ab=(log23-1)(3-log23)=+4log23-3=-(log23-2)2+1,
又2>log23>log22,
∴ab>-2+1=,C正确;
b2-2a=(3-log23)2-2(log23-1)=(log23)2-8log23+11=(log23-4)2-5,
又3log23=log227<log232=5,即log23<,4-log23>4-,
∴b2-2a=(log23-4)2-5> -5=>0,∴b2>2a,D错误.
16.(2025·浙江模拟)已知函数f==4x+2x.
(1)判断函数f的奇偶性并证明;
(2)若实数a,b满足f=0,求的取值范围.
解:(1)由>0得(1+x)(1-x)>0,解得-1<x<1,
所以函数f的定义域为,
又f=ln =-ln ,所以f为奇函数.
(2)由f=ln +==0(-1<a<1,-1<b<1),
所以=1,即,整理得b=-a,
所以g-2,
因为-1<a<1,令u=2a,则<u<2,
令t=2a+2-a=u+<u<2,
又t=u+在上单调递减,在上单调递增,
当u=1时,tmin=2;当u=时,t=;当u=2时,t=,所以2≤t<,
所以t2+t-2=∈
所以g的取值范围是
第2课时 换底公式 ► 对应学生用书P108
学习目标 1.掌握换底公式及其推论,提升逻辑推理素养.(重点、难点) 2.能运用对数的运算性质进行化简求值,提升数学运算素养.(重点)
对数的换底公式
问题 假设=x,则log25=xlog23,即log25=log23x,从而有3x=5,再将此式化为对数式可得到什么结论?
提示:x=log35,从而x==log35.
1.换底公式
logab=(a>0,且a≠1;b>0;c>0,且c≠1).
2.几个常用推论
(1)logab·logba=1(a>0,a≠1;b>0,b≠1).
logab(a>0,a≠1,b>0,m≠0,n∈R).
(3)logab·logbc·logca=1(a>0,且a≠1;b>0,且b≠1;c>0,且c≠1).
角度一 利用换底公式求值
例1 (链接教材:人教A版P126练习3)
计算:(1)log29·log34;
(2).
解:(1)由换底公式可得,
log29·log34==4.
(2)原式=.
类题通法
利用换底公式计算、化简、求值的思路
角度二 利用换底公式表示对数式
例2 (链接教材:人教A版P127习题4.3T5)(一题多解)设3a=4b=36,求的值.
解:法一 由3a=4b=36,
得a=log336,b=log436,
由换底公式得=log363,=log364,
∴=2log363+log364=log3636=1.
法二 由3a=4b=36,两边取以6为底的对数,得alog63=blog64=log636=2,
∴=log63,log64=log62.
∴=log63+log62=log66=1.
类题通法
利用换底公式计算、化简、求值的思路
(1)“定底”:根据已知对数式的底数、已知的参考数据确定要换的底数;
(2)“拆分”:先利用换底公式换底后,再利用同底的对数的运算性质拆分对数式,直到拆分为已知的对数式.
对数运算在实际问题中的应用
例3 (链接教材:人教A版P126例5)研究表明地震释放的能量E(单位:J)的常用对数与震级M之间满足线性关系,若4级地震所释放的能量为6.3×1010 J,6级地震所释放的能量为6.3×1013 J,则5.5级地震所释放的能量约为(参考数据:lg 6.3≈0.8,100.05≈1.1)( )
A.8×1011 J B.1.1×1011 J
C.8×1012 J D.1.1×1013 J
解析:选D.由题意可设lg E=λM+μ,则解得
所以lg E=1.5M+4.8,所以E=101.5M+4.8,
所以当M=5.5时,E=101.5×5.5+4.8=1013.05=100.05×1013≈1.1×1013 J.
类题通法
利用换底公式表示对数式的方法
(1) “定底”:根据已知对数式的底数、已知的参考数据确定要换的底数;
(2)“拆分”:先利用换底公式换底后,再利用同底的对数的运算性质拆分对数式,直到拆分为已知的对数式.
【迁移运用】 在某次电学物理实验中,经过电流表等相关仪器的测量近似得到:电流I(mA)随时间t(ms)的变化关系为I=I0·,其中T=(T>0),T称为电路的时间常数.若在微型秒表的记录下该电路电流从减少到的时间间隔为6(ms),则该电路的时间常数约为(参考数据:ln 2≈0.693,结果精确到1 ms)( )
A.10 ms B.15 ms
C.20 ms D.30 ms
解析:选C.设该电路电流是时是时间t1,电路电流是时是时间t2,
依题意,得,两边取对数,得t1=ln 2=T ln 2.由,解得t2==T,所以t2-t1=(1-ln 2)T=6,解得T≈20 ms.
1.(多选)下列等式正确的有( )
A.log34= B.log34=
C.log34= D.log34=
答案:ABC
2.=( )
A.- B.2 C. D.
解析:选B.原式=log39=log332=2.
3.(log43+log83)(log32+log272)=( )
A.1 B. C. D.
解析:选D.(log43+log83)(log32+log272)=(log23+=log23×log32=log23×log32=.
4.设4x=9y=a,且=2求a的值.
解:由4x=9y=a得x=log4a,y=log9a,所以=loga4+loga9=loga36=2,所以a2=36,故a=6.
[课后分层练(三十五)] 换底公式
(单选题、填空题每题5分,多选题每题6分,解答题每题15分)
【基础巩固】
1.若lg 2=a,lg 3=b,则lg 12=( )
A.a2b B.2ab
C.a+2b D.2a+b
解析:选D.由对数运算性质可得lg 12=lg (3×22)=lg 3+lg 22=lg 3+2lg 2=2a+b,
2.已知alog94=1,则2-a=( )
A. B.
C. D.3
解析:选C.由alog94=1可得4a=9,即(2a)2=9,2a=3,故2-a=.
3.若,则t=( )
A.2 B.12
C.48 D.144
解析:选D.由对数的运算性质可知=logt3+logt4=logt12=⇒t=144.
4.下列等式正确的是( )
A.(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2=1
B.log35·log32·log59=3
+eln 2+=π
=1
解析:选A.对于A中,由(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2=(1-lg 2)2+2lg 2-(lg 2)2=1,所以A正确;
对于B中,由log35·log32·log59=≠3,所以B错误;
对于C中,由+eln 2+=log78+2+5-π≠π,所以C错误;
对于D中,由×(0.4)-1=≠1,所以D错误.
5.(2025·北京顺义一模)在天文学中,天体的明暗程度可以用视星等和绝对星等来描述.视星等m是在地球上看到的星体亮度等级,视星等受恒星距离影响.绝对星等M是假设把恒星放在距离地球10秒差距(10秒差距≈32.6光年)时的视星等,这样能比较不同恒星本身的亮度.视星等m和绝对星等M满足m-M=5lg ,其中d是与地球的距离,单位为秒差距.若恒星A距离地球约32.6光年,恒星B距离地球约326光年,恒星A,B的视星等满足mB-mA=4,则( )
A.MB=MA+4 B.MB=MA+6
C.MA=MB+1 D.MA=MB+6
解析:选C.由题意mA-MA=5lg ,mB-MB=5lg ,
两式相减可得mA-MA-mB+MB=5lg -=-5,
又mB-mA=4,所以MB-MA=-1,所以MA=MB+1.
6.已知3x=2y=6,则=______.
解析:由于3x=2y=6,故x=log36,y=log26,
故=log63+log62=log66=1,
则=2=2=1.
答案:1
7.方程log2x+=1的解是x=________.
解析:原方程可变为log2x+log2(x+1)=1,即log2[x(x+1)]=1,所以x(x+1)=2,解得x=1或x=-2.又即x>0,所以x=1.
答案:1
8.已知x>0,y>0,且x+2y=1,则log22x+log2y的最大值为________.
解析:x+2y≥2,即1≥2,解得xy≤,当且仅当x=时,等号成立,故log22x+log2y=log22xy≤log2=-2.
答案:-2
9.求值:
+0-;
+lg 4+lg +eln 2;
(3)(2log43+log83)(log32+log92).
解:+0-.
+lg 4+lg +eln 2=+lg 22+lg 5-lg 2+2=-+2lg 2+lg 5-lg 2+2=+lg 2+lg 5=.
(3)(2log43+log83)(log32+log92)===·=2.
10.(2025·云南曲靖模拟)求下列各式的值.
lg 25+lg 2-log49×log38+.
(2)已知log23=a,log37=b,试用a,b表示log1456.
解:lg 25+lg 2-log49×log38+2=4+lg 10-.
(2)log1456=,
a=log23=,b=log37=,
∴ab=,
∴log1456=1+.
【综合运用】
11.(多选)已知m,n∈(0,1)∪(1,+∞),若logm2=,logn2=,则下列命题正确的是( )
A.若a=2,则mn=2
B.若a>2,则mn>2
C.若mn=1,则a=1
D.若mn>1,则a>1
解析:选ABC.由题意知log2m =1-2a,log2n=a2,所以log2(mn)=a2-2a+1,所以mn=2a2-2a+1.
对于A,若a=2,则mn=21=2,故A正确;
对于B,若a>2,则a2-2a+1=(a-1)2>1,所以mm>21=2,故B正确;
对于C,若mn=1,则a2-2a+1=0,解得a=1,故C正确;
对于D,若mn>1,则a2-2a+1=(a-1)2>0,不能得到a>1,故D错误.
12.已知正实数a,b满足logab+logba=,aa=bb,则a+b=______.
解析:令t=logab,则logba=,
由logab+logba=,得t+,所以2t2-5t+2=0,解得t=或t=2,
所以logab=或logab=2,所以=b或a2=b.
当=b时,则a=b2,
由aa=bb,得(b2)a=b2a=bb,所以2a=b,
由又a>0,解得所以a+b=;
当a2=b时,由aa=bb,得aa=(a2)b=a2b,所以a=2b,由又a>0,解得所以a+b=.
综上所述,a+b=.
答案:
13.(1)已知m>0,n>0,log4m=log8n=log16(2m+n),求log2-log4n的值.
(2)设xa=yb=zc (x,y,z都是不为1的正数,abc≠0),求z=xy的充要条件.
解:(1)由log4m=log8n=log16(2m+n),得,
则log2=log2=log2,于是=k>0,
整理得m=k2,n=k3,2m+n=k4,即2k2+k3=k4,解得k=2,即m=4,n=8,
所以log2-log4n=log22-log48=.
(2)令xa=yb=zc=t,依题意,t>0且t≠1,则alogtx=blogty=clogtz=1,
于是logtx=,logty=,logtz=,z=xy⇔logtz=logtx+logty⇔,
所以z=xy的充要条件是.
【创新探索】
14.(新定义)把满足log23×log34×…×logn+1(n+2),n∈N*为整数的n叫做“贺数”,则在区间(1,50)内所有“贺数”的个数是________.解析:因为log23×log34×…×logn+1(n+2)==log2(n+2),
又log24=2,log28=3,log216=4,log232=5,log264=6,…,
所以当n+2=4,8,16,32时,log2(n+2)为整数,所以在区间(1,50)内“贺数”的个数是4.
答案:4
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