内容正文:
第8讲 对数函数
第二章 函数
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主干知识整合
01
核心考点突破
02
知能达标训练
03
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第二章 函数
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(0,+∞)
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(0,+∞)
(1,0)
增函数
减函数
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y=logax
y=x
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×
×
×
√
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答案 BD
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第二章 函数
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课标要求
考情分析
1.通过具体实例,了解对数函数的概念.能用描点法或借助计算工具画出具体对数函数的图象,探索并了解对数函数的单调性与特殊点.
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.
考点考法:高考命题常以考查对数函数的单调性及应用为主,是考查热点,常以选择题或填空题的形式出现.
核心素养:数学抽象、逻辑推理、数学运算.
1.对数函数的概念
函数y=logax(a>0,且a≠1)叫作对数函数,其中x是自变量,定义域是_____________.
2.对数函数的图象和性质
a>1
0<a<1
图象
性质
定义域:____________
值域:R
过定点__________
当x>1时,y>0;
当0<x<1时,y<0
当x>1时,y<0;
当0<x<1时,y>0
在(0,+∞)上是__________
在(0,+∞)上是__________
[微提醒] y=logax(a>0,且a≠1)的图象只在第一、四象限,即在直线x=0的右侧.
3.反函数
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数______________(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的定义域与值域正好互换,它们的图象关于直线__________对称.
对数函数图象的特点
(1)对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象恒过点(1,0),(a,1),,依据这三点的坐标可得到对数函数的大致图象.
(2)函数y=logax与y=logx(a>0,且a≠1)的图象关于x轴对称.
(3)在第一象限内,不同的对数函数图象从左到右底数逐渐增大.
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)函数y=log2(x+1)是对数函数.( )
(2)对数函数y=logax(a>0,且a≠1)在(0,+∞)上是增函数.( )
(3)函数y=logax2与函数y=2logax是同一个函数.( )
(4)函数y=log2x与y=log的图象重合.( )
2.若函数f(x)=log2(x+1)的定义域为[0,1],则函数f(x)的值域为( )
A.[0,1] B.(0,1)
C.(-∞,1] D.[1,+∞)
解析 根据复合函数单调性的同增异减原则可知f(x)在[0,1]上单调递增,因为0≤x≤1,所以1≤x+1≤2,则log21≤log2(x+1)≤log22,即f(x)∈[0,1].故选A.
答案 A
3.(北师大版必修一P116习题第4题改编)已知实数a=log32,b=log2π,c=log2,则有( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.c<a<b D.c<b<a
解析 因为f(x)=log2x在(0,+∞)上为增函数,且2<π<,所以c>b>1.又a=log32<1,所以a<b<c.故选A.
答案 A
4.(北师大版必修一P116习题第3题改编)函数y=的定义域是____________.
解析 由log(2x-1)≥0,得0<2x-1≤1,所以<x≤1.所以函数y=的定义域是.
答案
5.(2025·湖北黄冈期末)已知函数y=loga(x-1)+4(a>0,a≠1)的图象过定点P,且点P在指数函数f(x)的图象上,则f(log46)=____________.
解析 在y=loga(x-1)+4(a>0,a≠1)中,令x-1=1,可得x=2,
y=loga1+4=4,故P(2,4).
设f(x)=bx(b>0,b≠1),由题意可得4=b2,解得b=2.
所以f(x)=2x,
答案
考点一 对数函数的图象及应用 重难考点 师生共研
(1)已知lg a+lg b=0(a>0,且a≠1,b>0,且b≠1),则函数f(x)=ax与g(x)=logx的图象可能是( )
(2)已知函数f(x)=|log2x|,实数a,b满足0<a<b,且f(a)=f(b),若f(x)在[a2,b]上的最大值为2,则+b=____________.
[解析] (1)∵lg a+lg b=0(a>0且a≠1,b>0且b≠1),∴ab=1,∴a=,∴g(x)=logx=logax,函数f(x)=ax与函数g(x)=logx=logax互为反函数,∴函数f(x)=ax与g(x)=logx的图象关于直线y=x对称,且具有相同的单调性,故选B.
(2)f(x)=|log2x|的图象如图所示,又f(a)=f(b)且0<a<b,∴0<a<1,b>1且ab=1,∴a2<a,当a2≤x≤b时,由图知,f(x)max=f(a2)=|log2a2|=-2log2a=2,∴a=,∴b=2.∴+b=4.
[答案] (1)B (2)4
对数函数图象的识别及应用
(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.
1.已知函数f(x)=loga(x-b)(a>0且a≠1,a,b为常数)的图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.a>0,b<-1 B.a>0,-1<b<0
C.0<a<1,b<-1 D.0<a<1,-1<b<0
解析 因为函数f(x)=loga(x-b)为减函数,所以0<a<1,又因为函数图象与x轴的交点在正半轴,所以1+b>0,即b>-1,又因为函数图象与y轴有交点,所以b<0,所以-1<b<0.故选D.
答案 D
2.方程-|logx|=0的解的个数为____________.
解析 方程-|logx|=0的解的个数,等价于函数y=和函数y=|logx|的图象的交点个数,作出两函数的图象,如图所示.数形结合可得,函数y=和函数y=|logx|的图象的交点个数为2.
答案 2
考点二 对数函数的性质及应用 多维探究 发散思维
角度1 比较对数式的大小(考教衔接)
高考真题
(2020·全国卷Ⅲ)设a=log32,b=log53,c=,则( )
A.a<c<b B.a<b<c
C.b<c<a D.c<a<b
解析 因为a=log323<log39==c,b=log533>log525==c,所以a<c<b.故选A.
答案 A
教材溯源
(北师大版必修一P114例7改编)比较下列各题中两个值的大小:
(1)log23.4,log28.5;(2)log0.31.8,log0.32.7;(3)loga5.1,loga5.9(a>0,且a≠1).
解析 (1)log23.4和log28.5可看作函数y=log2x的两个函数值.
因为底数2>1,对数函数y=log2x是增函数,
且3.4<8.5,所以log23.4<log28.5.
(2)log0.31.8和log0.32.7可看作函数y=log0.3x的两个函数值.
因为底数0.3<1,对数函数y=log0.3x是减函数,
且1.8<2.7,所以log0.31.8>log0.32.7.
(3)loga5.1和loga5.9可看作函数y=logax的两个函数值.
对数函数的单调性取决于底数a是大于1还是大于0小于1,因此需要对底数a进行讨论.
当a>1时,因为函数y=logax是增函数,且5.1<5.9,
所以loga5.1<loga5.9;
当0<a<1时,因为函数y=logax是减函数,且5.1<5.9,
所以loga5.1>loga5.9.
预测高考
(2025·河南开封模拟)已知a=log2e,b=ln 2,c=log,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
解析 方法一(中间量法) 因为a=log2e>1,b=ln 2∈(0,1),c=log=log23>log2e>1,所以c>a>b.故选D.
方法二(图象法) log=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.故选D.
答案 D
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后,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 解对数方程、不等式
已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,当x≤0时,f(x)单调递减,则不等式f(log(2x-5))>f(log38)的解集为____________.
[解析] 因为函数f(x)是定义在R上的偶函数,且在(-∞,0]上单调递减,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,故f(log(2x-5))>f(log38)可化为|log(2x-5)|>|log38|,即log3(2x-5)>log38或log3(2x-5)<-log38=log3,即2x-5>8或0<2x-5<,解得x>或<x<,所以不等式的解集为∪.
[答案] ∪
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.
3.已知a=3log83,b=-log16,c=log43,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.c>a>b
C.b>c>a D.b>a>c
解析 a=3log83=3×=log23>1,b=-log16=-×=-×=log34>1,0<c=log43<1,log23-log34=-=,lg 2>0,lg 4>0,lg 2≠lg 4,因为lg 2lg 4<2=(lg )2<(lg 3)2,故log23-log34>0,所以a>b,所以a>b>c.故选A.
答案 A
4.设函数f(x)=则满足f(x)≤2的x的取值范围是( )
A.[-1,2] B.[0,2]
C.[1,+∞) D.[0,+∞)
解析 当x≤1时,由21-x≤2得1-x≤1,所以0≤x≤1;当x>1时,由1-log2x≤2得x≥,所以x>1.综上,x的取值范围为[0,+∞).
故选D.
答案 D
考点三 对数型函数的综合问题 一题多变 母题探究
已知函数f(x)=log4(ax2+2x+3).
(1)若f(1)=1,求f(x)的单调区间;
(2)若f(x)的最小值为0,求a的值.
[解析] (1)因为f(1)=1,所以log4(a+5)=1,
因此a+5=4,即a=-1,所以f(x)=log4(-x2+2x+3).
由-x2+2x+3>0得-1<x<3,即函数f(x)的定义域为(-1,3).
令g(x)=-x2+2x+3(-1<x<3),则g(x)在(-1,1]上单调递增,
在[1,3)上单调递减.
又y=log4x在(0,+∞)上为增函数,
所以f(x)的单调递增区间是(-1,1],单调递减区间是[1,3).
(2)若f(x)的最小值为0,则h(x)=ax2+2x+3应有最小值1,
因此应有解得a=.
(变条件,变结论)若已知函数f(x)=log4(ax2+2x+3)在区间[-1,1]上单调递增,求实数a的取值范围.
解析 令g(x)=ax2+2x+3,所以f(x)=log4g(x).
当a=0时,g(x)=2x+3在区间[-1,1]上单调递增,且g(x)>0,
又y=log4x在定义域上单调递增,所以函数f(x)=log4(ax2+2x+3)在区间[-1,1]上单调递增,所以a=0符合题意.
当a>0时,由函数f(x)=log4(ax2+2x+3)在区间[-1,1]上单调递增,
得解得0<a≤1.
当a<0时,由函数f(x)=log4(ax2+2x+3)在区间[-1,1]上单调递增,
得解得-1<a<0.
综上,实数a的取值范围是(-1,1].
解决与对数函数有关的复合函数的单调性问题需关注三点
(1)遵循定义域优先的原则,所有问题都必须在定义域内讨论.
(2)底数与1的大小关系.
(3)复合函数的构成,即它是由哪些基本初等函数复合而成的,判断内层函数和外层函数的单调性,运用复合函数“同增异减”原则确定函数的单调性.
5.(多选)(2026·安徽蚌埠模拟)已知函数f(x)=log4(1+4x)-,则下列说法中正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于原点对称
B.函数f(x)的图象关于y轴对称
C.函数f(x)在区间[0,+∞)上单调递减
D.函数f(x)的值域为
解析 易知f(x)的定义域为R,f(x)=log4(1+4x)-log44=log4 =log4(2-x+2x),由于f(-x)=log4(2x+2-x)=f(x),因此f(x)为偶函数,故A错误,B正确;令t=2x,则y=log4,令s=t+,则y=log4s,当x∈[0,+∞)时,t∈[1,+∞),所以s=t+在定义域上为增函数,又y=log4s在定义域上为增函数,所以y=log4为增函数,又t=2x为增函数,所以f(x)在区间[0,+∞)上单调递增,故C错误;又f(x)为R上的偶函数,所以f(x)≥f(0)=,所以f(x)的值域为,故D正确.故选BD.
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