内容正文:
第15讲 对数函数的图象与性质
考点一 对数函数的图象及应用
[例1] (1)(2026·湖南长沙模拟)已知lg a+lg b=0(a>0,b>0,且a≠1,b≠1),则函数f(x)=a-x与g(x)=logbx的图象可能是( )
[解析] 由lg a+lg b=0可知,=b,
故f(x)=a-x=bx,故函数f(x)=a-x与函数g(x)=logbx的单调性相同.
B
(2)已知函数f(x)=|log3x|,若a<b,且f(a)=f(b),则a+2b的取值范围是 .
[解析] f(x)=|log3x|的图象如图所示.
因为0<a<b且f(a)=f(b),所以|log3a|=|log3b|且0<a<1,b>1,
所以-log3a=log3b,所以ab=1,故a+2b=a+.因为对勾函数y=x+在(0,1)上单调递减,所以a+2b=a+>1+2=3,所以a+2b的取值范围是(3,+∞).
(3,+∞)
方法总结
对数函数图象的识别及应用方法
1.在识别函数图象时,要善于利用已知函数的性质、函数图象上的特殊点(与坐标轴的交点、最高点、最低点等)排除不符合要求的选项.
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.
跟踪训练
1.已知函数f(x)=loga(2x+b-1)(a>0且a≠1)的图象如图所示,
则a,b满足的关系是( )
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:由题图可知,f(x)为增函数,故a>1.
f(x)与y轴的交点坐标为(0,logab),
由题图可知-1<logab<0,解得<b<1.
综上,0<a-1<b<1.
A
2.已知函数f(x)=关于x的方程f(x)+x-a=0有且只有一个实数根,则实数a的取值范围是 .
解析:问题等价于函数y=f(x)的图象与y=-x+a的图象有且只有一个交点,结合函数图象可知a>1.
(1,+∞)
考点二 对数函数的性质及应用
角度1 比较对数值的大小
[例2] 已知a=log2e,b=ln 2,c=lo,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>b>a D.c>a>b
D
[解析] 法一(中间量法):因为a=log2e>1,b=ln 2∈(0,1),c=lo=log23>log2e>1,所以c>a>b.
法二(图象法):lo=log23,在同一平面直角坐标系中作出函数y=log2x,y=ln x的图象,如图.由图可知c>a>b.
方法总结
比较对数值大小的方法
若底数相同,真数不同 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
若底数不同,真数相同 可以先用换底公式化为同底,再进行比较
若底数与真数都不同 常借助1,0等中间量进行比较
角度2 解对数不等式
[例3] (1)不等式log2(x-1)<1的解集为 .
[解析] 因为log2(x-1)<1,则log2(x-1)<log22,即0<x-1<2,解得1<x<3.
(1,3)
(2)不等式lo(2x+3)<lo(5x-6)3的解集是 .
[解析] 易知lo(5x-6)3=lo(5x-6),
由lo(2x+3)<lo(5x-6)3,得lo(2x+3)<lo(5x-6).
又函数y=lox在(0,+∞)上单调递减,所以<x<3,所以原不等式的解集是(,3).
(,3)
方法总结
求解对数不等式的两种类型及方法
1.logax>logab:借助y=logax的单调性求解,如果a的取值不确定,需分a>1与0<a<1两种情况讨论.
2.logax>b:需先将b化为以a为底的对数式的形式,再借助y=logax的单调性求解.
跟踪训练
3.若a=log0.30.5,b=log0.50.3,c=log217,则( )
A.a>c>b B.a>b>c
C.c>a>b D.c>b>a
解析:因为函数y=log0.3x,y=log0.5x都是减函数,
所以a=log0.30.5<log0.30.3=1,log0.50.5=1<b=log0.50.3<log0.50.25=2.
又c=log217=log2>log24=2,所以c>b>a.
D
4.不等式log2(2-x)>log0.5的解集为( )
A.(,1) B.(-∞,1)
C.(1,+∞) D.(,+∞)
A
解析:法一:因为log0.5=log2(3x-2),所以不等式化为log2(2-x)>log2(3x-2).
又y=log2x在(0,+∞)上是增函数,
所以log2(2-x)>log2(3x-2)⇒
解得<x<1,
即原不等式的解集为(,1).
法二:当x=3时,log2(2-3)=log2(-1)无意义,排除C,D;
当x=0时,log0.5无意义,排除B.
考点三 对数函数性质的综合应用
[例4] 已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=log2x.
(1)求函数f(x)的解析式;
[解] ∵f(x)是定义在R上的奇函数,
∴f(0)=0.
∵当x>0时,f(x)=log2x,
∴当x<0时,-x>0,f(x)=-f(-x)=-log2(-x),
∴f(x)=
(2)若g(x)=f(x)·f(),x∈[1,8],求函数g(x)的值域.
[解] 由题意得g(x)=log2x·log2=log2x·(log2x-2)=(log2x)2-2log2x,x∈[1,8],
令log2x=t,t∈[0,3],问题等价于求h(t)=t2-2t,t∈[0,3]的值域.
∵函数h(t)=t2-2t的图象开口向上,对称轴为直线t=1,
∴h(t)在[0,1]上单调递减,在[1,3]上单调递增.
∵h(1)=1-2=-1,h(0)=0,h(3)=9-6=3,
∴h(t)min=-1,h(t)max=3,∴函数h(t)的值域为[-1,3],即函数g(x)的值域为
[-1,3].
方法总结
求与对数函数有关的综合问题,必须弄清三点:一是定义域;二是底数与1的大小关系;三是复合函数的构成.
跟踪训练
5.设f(x)=loga(1+x)+loga(3-x)(a>0,且a≠1),且f(1)=2.
(1)求实数a的值及f(x)的定义域;
解:∵f(1)=2,∴loga4=2(a>0,且a≠1),
∴a=2.由得-1<x<3,
∴函数f(x)的定义域为(-1,3).
(2)求f(x)在区间[0,]上的最大值.
解:f(x)=log2(1+x)+log2(3-x)
=log2[(1+x)(3-x)]=log2[-(x-1)2+4],
∴当x∈[0,1]时,f(x)单调递增;
当x∈(1,]时,f(x)单调递减,
故函数f(x)在[0,]上的最大值是f(1)=2.
$