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
第一课时 对数函数的概念
logax(a>0,且a≠1)
x
(0,+∞)
课下培优巩固练(三十一)
[课程标准] 1.通过具体实例,了解对数函数的概念. 2.知道对数函数y=logax与指数函数y=ax(a>0,且a≠1)互为反函数. 3.能用描点法或借助计算工具画出具体对数函数的图象. 4.探索并了解对数函数的单调性与特殊点.
一般地,函数y=__________________叫做对数函数,其中___是自变量,函数的定义域是_____________.
微点拨:对数函数概念的注意点
(1)形式:对数函数的概念与指数函数类似,都是形式定义,注意辨别.在对数函数的定义表达式y=logax(a>0,且a≠1)中,logax前边的系数必须是1,自变量x在真数的位置上,否则就不是对数函数.如y=2log2x,y=log5 eq \f(x,5) 都不是对数函数,可称其为对数型函数.
(2)定义域:由指数式与对数式的关系知,对数函数的自变量x恰好是指数函数的函数值y,所以对数函数的定义域是(0,+∞).
(3)底数:对数函数对底数的限制:a>0,且a≠1.
【基点小试】
1.下列函数是对数函数的是( )
A.y=ln x
B.y=ln (x+1)
C.y=logxe
D.y=logxx
答案:A
解析:A是对数函数,B中真数是x+1,不是x,不是对数函数,C中底数不是常数,不是对数函数,D中底数不是常数,不是对数函数.故选A.
2.函数f(x)= eq \f(\r(x-4),lg x-1) 的定义域是( )
A.[4,+∞)
B.(10,+∞)
C.(4,10)∪(10,+∞)
D.[4,10)∪(10,+∞)
解析:由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x-4≥0,,lg x≠1,)) 得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x≥4,,x≠10,))
∴x≥4且x≠10,故选D.
答案:D
3.(2025·苏州高一上期末)下列函数中,定义域为[1,+∞)的是( )
A.f(x)=|x|+1
B.f(x)= eq \r(2x-1)
C.f(x)=ln (x-1)
D.f(x)= eq \f(\r(x-1),x+1)
解析:选D.选项A,函数f(x)=|x|+1的定义为R,故A错误;
选项B,由2x-1≥0得x≥0,故f(x)= eq \r(2x-1)的定义域为[0,+∞),故B错误;
选项C,由x-1>0得x>1,故f(x)=ln (x-1)的定义域为(1,+∞),故C错误;
选项D,由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-1≥0,,x+1≠0,))得x≥1,故f(x)= eq \f(\r(x-1),x+1)的定义域为[1,+∞),故D正确.
题型一 对数函数的概念
例1.(多选)下列函数为对数函数的是( )
A.y=logax+1(a>0且a≠1)
B.y=loga eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x)) (a>0且a≠1)
C.y=loga-1x(a>1且a≠2)
D.y=logax(a>0且a≠1)
解析:由对数函数定义可知CD为对数函数,故选CD.
答案:CD
[总结] 判断对数函数的方法
判断一个函数是否是对数函数,必须严格符合形如y=logax(a>0且a≠1)的形式,即满足以下条件:
(1)系数为1.
(2)底数为大于0且不等于1的常数.
(3)真数仅有自变量x.
【练一练】
1.给出下列函数:
(1)y=logπx;(2)y=logex;(3)y=log10x;(4)y=e·logax;(5)y=log2x2;(6)y=log2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1)) .其中是对数函数的是______.(将符合的序号全填上)
解析:(4)的系数不是1,(5)的真数不是x,(6)的真数不是x.
答案:(1)(2)(3)
题型二 对数函数式与求值
例2. (1)已知函数f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) = eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x+1,x≤0,,1+log2x,x>0,)) 则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4))))) =( )
A.0
B.1
C.2
D. eq \f(1,2)
解析:f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4))))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+log2\f(1,4))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-2)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1)) =2-1+1=1,故选B.
答案:B
(2)已知f(x)为对数函数,f( eq \f(1,2) )=-2,则f( eq \r(3,4) )=________ .
解析:设f(x)=logax(a>0,且a≠1),
则loga eq \f(1,2) =-2,
∴ eq \f(1,a2) = eq \f(1,2) ,即a= eq \r(2) ,∴f(x)=log eq \r(2) x,
∴f( eq \r(3,4) )=log eq \r(2) eq \r(3,4) =log2( eq \r(3,4) )2=log22 eq \s\up16(\f(4,3)) = eq \f(4,3) .
答案: eq \f(4,3)
[总结] 求对数函数函数值与解析式的方法
(1)求函数值:设出对数函数解析式,代入已知点求解.
(2)求解析式:利用已知条件如函数经过的点或单调性求解.
【练一练】
2.已知g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) = eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ex-2,x<4,,log5(x-1),x≥4,,)) 则f(f(26))等于( )
A. eq \f(1,5) B. eq \f(1,e) C.1
D.2
解析:∵26 > 4,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(26)) =log5 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(26-1)) =2,又2<4,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(26)))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2)) =e2-2=1.故选C.
答案:C
题型三 对数函数的定义域
例3.(2025·盐城五校联盟高一上期末)函数f(x)= eq \f(\r(2-x),lg x)的定义域是________.
解析:因为f(x)= eq \f(\r(2-x),lg x),所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2-x≥0,,x>0,,lg x≠0,))解得0<x<1或1<x≤2,即函数的定义域为(0,1)∪(1,2].
答案:(0,1)∪(1,2]
[总结] 求对数型函数定义域的原则
(1)分母不能为0.
(2)根指数为偶数时,被开方数非负.
(3)对数的真数大于0,底数大于0且不为1.
【练一练】
3.已知函数y=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x≤1)) ,则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ln x)) 的定义域为( )
A. eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,e))
B. eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,e))
C. eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,10))
D. eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,e))
解析:函数y=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)) 的定义域为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x≤1)) ,所以ln x≤1,所以0<x≤e 故选B.
答案:B
题型四 对数函数在实际问题中的应用
例4. 牛顿冷却定律描述一个物体在常温环境下的温度变化:如果物体的初始温度为T0,则经过一定时间t后的温度T将满足T-Ta= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up16(\f(t,h))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(T0-Ta)) ,其中Ta是环境温度,h称为半衰期.现有一杯85 ℃的热茶,放置在25 ℃的房间中,如果热茶降温到55 ℃,需要10分钟,则欲降温到35 ℃,大约需要( )(参考数据lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1)
A.16分钟
B.20分钟
C.24分钟
D.26分钟
解析:根据题意可得55-25= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up16(\f(10,h)) (85-25),解得h=10,所以35-25= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up16(\f(t,10)) (85-25),即6=2 eq \s\up16(\f(t,10)) ,所以 eq \f(t,10) =log26,故t=10×(log23+log22)=10× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(lg 3,lg 2)+1)) =10×( eq \f(0.477 1,0.301 0) +1)≈25.85,故大约需要26分钟,故选D.
答案:D
[总结] 利用指数、对数函数解决应用问题
(1)列出指数关系式x=ay,并根据实际问题确定变量的范围;
(2)利用指、对互化转化为对数函数y=logax;
(3)代入自变量的值后,利用对数的运算性质、换底公式计算.
【练一练】
4.某化工厂生产一种溶液,初时含杂质1,每过滤一次可使杂质含量减少 eq \f(1,4) ,要使产品达到市场要求,杂质含量不能超过 eq \f(1,20) ,则至少应过滤的次数为(已知:lg 2≈0.3010,lg 3≈0.477 1)( )
A.8
B.9
C.10
D.11
解析:设至少需要过滤n次,则 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,4)))
eq \s\up12(n) = eq \f(1,20) .所以n lg eq \f(3,4) ≤-lg 20.即n≥ eq \f(lg 20,lg 4-lg 3) ≈ eq \f(1+0.301 0,2×0.301 0-0.477 1) ≈10.42.
又n∈N,所以n≥11.
答案:D
$