内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第6章
幂函数、指数函数和对数函数
6.3 对数函数
第二课时 对数函数的图象和性质(一)
(0,+∞)
R
(1,0)
x=1
y=0
y>0
y<0
y>0
增函数
减函数
课下培优巩固练(三十二)
对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象及性质
a>1
0<a<1
图象
性质
定义域为______________,值域为___
图象都过定点______________,即_________时,_________
当x>1时,_________;
当0<x<1时,y<0
当x>1时,_________ ;
当0<x<1时,_________
在(0,+∞)上是_________
在(0,+∞)上是_________
微点拨:(1)讨论对数函数性质时,若底数a的大小不确定,必须分a>1和0<a<1两种情况讨论.
(2)由对数函数的性质知,对数函数y=logax(a>0且a≠1)的图象通过点 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a),-1)) ,(1,0)和(a,1),且图象都在第一、四象限内,据此可以快速地画出对数函数y=logax的图象.
(3)对数函数y=logax(a>0且a≠1)中:底数a与1的大小关系决定了对数函数图象的“升降”,当a>1时,对数函数的图象“上升”;当0<a<1时,对数函数的图象“下降”.
(4)快速准确地判断对数值logmn的符号的方法:对于正数m,n,有(m-1)(n-1)>0⇒logmn>0;(m-1)(n-1)<0⇒logmn<0.巧记口诀:同正异负,即底数和真数同大于1或同大于0小于1时为正,否则为负.
【基点小试】
1.我国著名数学家华罗庚先生曾说:“数缺形时少直观,形缺数时难入微,数形结合百般好,隔离分家万事休.”在数学学习和研究中,我们要学会以形助数.则在同一直角坐标系中,y=2x与y=log2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x)) 的图象可能是( )
INCLUDEPICTURE "22TBSX4-4-3A.TIF"
解析:y=2x是定义域为R的增函数,y=log2(-x):-x>0,则x<0.结合选项只有B符合.故选B.
答案:B
2.在同一坐标系中函数y=2-x与y=log2x的图象是( )
INCLUDEPICTURE "22TBSX4-4-4A.TIF"
解析:由于y=2-x= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(x) 中的底数0< eq \f(1,2) <1,所以为减函数,所以排除BC,由于y=log2x中的底数2>1,所以为增函数,所以排除D,故选A.
答案:A
题型一 对数函数的图象
角度1 对数函数的图象及变换
例1.(1)如图所示的曲线是对数函数y=logax,y=logbx,y=logcx,y=logdx的图象,则a,b,c,d与1的大小关系为______________.
解析:由图可知函数y=logax,y=logbx的底数a>1,b>1,函数y=logcx,y=logdx的底数0<c<1,0<d<1.过点(0,1)作平行于x轴的直线l(图略),则直线l与四条曲线交点的横坐标从左向右依次为c,d,a,b,显然b>a>1>d>c>0.
答案:b>a>1>d>c>0
(2)作出函数y=|log2(x+1)|的图象.
解:第一步:作出函数y=log2x的图象(如图①);
第二步:将y=log2x的图象向左平移1个单位长度,得函数y=log2(x+1)的图象(如图②);
第三步:将函数y=log2(x+1)的图象在x轴下方的部分以x轴为对称轴翻折到x轴上方,得y=|log2(x+1)|的图象(如图③).
[总结] 1.对数函数y=logax的底数对图象的影响
a越大,函数图象在x轴上方部分越远离y轴的正方向,即“底大图右”,如图所示.
2.两个单调性相同的对数函数的底数大小关系
它们的图象在位于直线x=1右侧的部分是“底大图低”,如图①②.
3.函数图象的变换规律
(1)一般地,函数y=f(x±a)+b(a,b为实数)的图象是由函数y=f(x)的图象沿x轴向左或向右平移|a|个单位长度,再沿y轴向上或向下平移|b|个单位长度得到的.
(2)含有绝对值的函数的图象一般是经过对称变换得到的.一般地,y=f(|x-a|)的图象是关于直线x=a对称的轴对称图形;函数y=|f(x)|的图象与y=f(x)的图象在f(x)≥0的部分相同,在f(x)<0的部分关于x轴对称.
角度2 图象辨析
例2.函数f(x)=xlog2|x|的图象大致为( )
INCLUDEPICTURE "22TBSX4-4-11.TIF"
【思维点拨】 由解析式判断f(x)奇偶性及f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) ,f(1)的符号,即可确定图象.
解析:由f(-x)=-xlog2|-x|=-xlog2|x|=-f(x)且定义域为{x|x≠0},所以f(x)为奇函数,排除C、D;又f( eq \f(1,2) )= eq \f(1,2) log2| eq \f(1,2) |=- eq \f(1,2) <f(1)=0,排除B.故选A.
答案:A
[总结] (1)给出函数解析式判断函数的图象,应首先考虑函数对应的基本初等函数是哪一种;其次找出函数图象的特殊点,判断函数的基本性质、定义域、单调性以及奇偶性等;最后综合上述几个方面将图象选出,解决此类题目常采用排除法.
(2)根据对数函数图象判断底数大小的方法:作直线y=1与所给图象相交,交点的横坐标即为各个底数,根据在第一象限内,自左向右,图象对应的对数函数的底数逐渐变大,可比较底数的大小.
角度3 由对数函数的图象求参数的范围
例3.函数y=logax的图象如图所示,则实数a的可能取值是( )
A.5
B. eq \f(1,5)
C. eq \f(1,e)
D. eq \f(1,2)
解析:由对数函数y=logax的图象在定义域内是增函数,可知其底数大于1,给出的四个选项中仅有选项A中的数值大于1,满足条件.故选A.
答案:A
[总结] 若已知函数在某个区间上的单调性,则该区间为函数相应单调区间的子区间,从而求参数的范围.
注意:函数在某区间上单调,前提是在该区间上有意义,不能忽视其对参数范围的限制.
【练一练】
1.(2025·盐城五校联盟高一上期末)函数f(x)= eq \f(1-4x,1+4x)ln |x|的图象大致为( )
INCLUDEPICTURE "25SJB1S-6.TIF"
解析:由函数f(x)= eq \f(1-4x,1+4x)ln |x|可知定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),且定义域关于原点对称.
因为f(-x)= eq \f(1-4-x,1+4-x)ln |-x|= eq \f(4x-1,4x+1)ln |x|=-f(x),
所以函数f(x)= eq \f(1-4x,1+4x)ln |x|为奇函数,故排除选项B;
因为f(1)= eq \f(1-4,1+4)ln 1=0,故排除选项A;
因为f( eq \f(1,2))= eq \f(1-2,1+2)ln eq \f(1,2)= eq \f(1,3)ln 2>0,故排除选项D.
答案:C
2.已知函数f(x)=loga(3x+b-1)(a>0,a≠1)的图象如图所示,则下列关系式正确的是( )
A.0<a-1<b<1
B.0<b<a-1<1
C.0<b-1<a<1
D.0<a-1<b-1<1
解析:由题图可得a>1,则0<a-1<1.当x=0时,y=logab,结合题图可得-1<logab<0,即-1=loga eq \f(1,a) <logab<loga1=0,
又因为函数为单调递增函数,所以0<a-1<b<1.故选A.
答案:A
3.已知函数f(x)=loga(x+b)(a,b为常数)的图象如图所示,则函数g(x)=bx2-4x在[0,5]上的最大值是( )
A. eq \f(1,b4)
B. eq \f(1,b5)
C.b4
D.b5
解析:∵函数y=loga(x+b)(a,b为常数)的零点位于(0,1)上,故b∈(0,1),当x∈[0,5]时,x2-4x在x=2时取最小值-4,此时g(x)=bx2-4x取最大值 eq \f(1,b4) ,故选A.
答案:A
4.作出函数y=|lg (x-1)|的图象,并根据图象写出函数的定义域、值域以及单调区间.
解:先画出函数y=lg x的图象(如图①).
再将该函数图象向右平移1个单位长度得到函数y=lg (x-1)的图象(如图②).
最后把y=lg (x-1)的图象在x轴下方的部分对称翻折到x轴上方(原来在x轴上方的部分不变),即得出函数y=|lg (x-1)|的图象(如图③).由图易知其定义域为(1,+∞),值域为[0,+∞),单调递减区间为(1,2],单调递增区间为(2,+∞).
题型二 对数函数图象恒过定点问题
例4.(1)函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =loga eq \f(2x+5,x+3) +2 eq \b\lc\((\a\vs4\al\co1(a>0,))
eq \b\lc\ \rc\)(\a\vs4\al\co1(a≠1)) 的图象经过定点( )
A. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,0))
B. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,2))
C. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,2))
D. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,3))
解析:由对数函数的图象与性质可得,y=logax eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a>0,a≠1)) 的图象必经过(1,0),故令 eq \f(2x+5,x+3) =1,解得x=-2,此时f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =loga eq \f(2x+5,x+3) +2=loga1+2=2,所以f(x)的图象必经过 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,2)) .故选B.
答案:B
(2)函数y=loga eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2-3)) -5恒过定点__________________________.
解析:令x2-3=1,得x=-2或2,当x=-2或2时,y=loga1-5=-5.因此,函数y=loga eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+2)) +2的图象过定点 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,-5)) , eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,-5)) .
答案: eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,-5)) , eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,-5))
[总结] 对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象恒过定点(1,0).利用整体代换法,在对数型函数y=logaf(x)+b(a>0且a≠1)中令f(x)=1,即可求得对数型函数的图象所过的定点.(注:令对数型函数的真数为1,切记loga1=0)
【练一练】
5.若f(x)=1+loga(x2-2x-2)(a>0且a≠1)的图象过定点M,则M点的坐标是( )
A.( eq \f(1+\r(3),2) ,1)和( eq \f(1-\r(3),2) ,1)
B.( eq \f(1+\r(3),2) ,2)和( eq \f(1-\r(3),2) ,2)
C.(-1,0)和(3,0)
D.(-1,1)和(3,1)
解析:由题设,当x2-2x-2=1时,f(x)=1+loga1=1,此时x=3或x=-1,∴定点M为(-1,1)和(3,1).
答案:D
6.已知函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =ax-3+loga eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-2)) +1(a>0,a≠1),则它的图象过定点( )
A. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,1))
B. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,2))
C. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,2))
D. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,3))
解析:由题意,函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) =ax-3+loga eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-2)) +1(a>0且a≠1),令x=3,可得f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3)) =a3-3+loga eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3-2)) +1=1+0+1=2,所以函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的图象恒过定点(3,2).故选C.
答案:C
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