内容正文:
4.4 对数函数
4.4.1 对数函数的概念
素养目标 思维导图
通过具体实例,了解对数函数的概念(数学抽象).
课前自主学习
问题1.已知函数y=2x,那么反过来,x是否为关于y的函数?
提示:由于y=2x是单调函数,所以对于任意y∈(0,+∞),都有唯一确定的x与之对应,故x也是关于y的函数,其函数解析式是x=log2y,此处y∈(0,+∞).
问题2.对数函数中两个变量的取值范围是什么?
提示:变量x的取值范围与指数函数中的y的取值范围相同.即(0,+∞).变量y的取值范围与指数函数中的x的取值范围相同,即为R.
【核心概念】
1.对数函数的概念
函数__________________叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是_______.
2.对数函数的形式是唯一的,自变量x的指数、系数均为___.对数函数的底数是大于
___且不等于___的常数.对数式的系数也是___.
y=logax(a>0,且a≠1)
(0,+∞)
0
1
1
1
课堂合作探究
探究点一 对数函数的概念
【典例1】已知a为常数,判断下列函数是不是对数函数,并说明理由.
(1)y=logax2(a>0,且a≠1).
(2)y=log2x-1.
(3)y=logxa(x>0,且x≠1).
(4)y=log5x.
【思维导引】严格按照对数函数的定义进行判断.
【解析】因为(1)中真数不是自变量x,所以不是对数函数.
(2)中对数式后减1,所以不是对数函数.
(3)中底数是自变量x而非常数a,所以不是对数函数.
(4)为对数函数.
【类题通法】判断一个函数是否为对数函数的方法
一个函数是对数函数必须是形如y=logax(a>0,且a≠1)的形式,即必须满足以下条件:①系数为1;②底数为大于0且不等于1的常数;③对数的真数仅有自变量x.
【定向训练】
下列函数中是对数函数的为( )
A.y=x2 B.y=log3(x-1)
C.y=log(x+1)x D.y=logπx
【解析】选D.根据对数函数概念,形如y=logax(a>0且a≠1)的函数是对数函数.结合选项知y=logπx为对数函数.
探究点二 求函数值与解析式
【典例2】(1)已知函数f(x)同时满足①f(mn)=f(m)+f(n);②(m-n)[f(m)-f(n)]<0,其中m>0,n>0,m≠n,则符合条件的一个函数解析式f(x)= .
(2)已知函数f(x)=b+logax(a>0且a≠1)的图象经过点(8,2)和(1,-1).
①求f(x)的解析式;
②[f(x)]2=3f(x),求实数x的值.
【思维导引】(1)由已知函数性质,结合函数的单调性定义和对数函数的运算性质得f(x)=log ax且0<a<1.
(2)①由已知得b+loga8=2,b+loga1=-1,从而求解析式即可;
②[f(x)]2=3f(x),即f(x)=0或3,即可求实数x的值;
【解析】(1)由②知:f(x)在(0,+∞)上单调递减;由①,结合对数的运算性质知:
log a(mn)=log am+log an,则f(x)=log ax,综上,f(x)=log ax且0<a<1,故f(x)=x满足要求.
答案:x(答案不唯一)
(2)①由已知得,b+loga8=2,b+loga1=-1(a>0且a≠1),解得a=2,b=-1,故f(x)=log2x-1(x>0);
②[f(x)]2=3f(x),即f(x)=0或3,所以log2x-1=0或3,所以x=2或16.
【类题通法】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,代入已知点先求解析式再求解.
(2)求解析式:利用已知条件如函数经过的点或单调性求解.
【定向训练】
1.(2025·上海高一检测)设y=logax(a>0且a≠1),若图象经过(2,)和(,k),则k= .
【解析】因为所以
答案:-
2.已知函数f(x)是对数函数,且f()=-,则f(2)= .
【解析】设f(x)=logax(a>0,且a≠1),因为f()=-,
所以a=2,f(x)=log2x,所以f(2)=.
答案:
探究点三 求对数函数的定义域
【典例3】(一题多问)
已知函数f(x)=log a(2+x),g(x)=log a(2-x)(a>0且a≠1),回答下列问题.
(1)求函数h(x)=f(x)-g(x)的定义域.
(2)求函数h(x)=f(x)+g(x)的定义域.
(3)求函数h(x)=log a的定义域.
(4)求函数h(x)=log a(2+x)(2-x)的定义域.
(5)求函数h(x)=log a的定义域.
【问题解读】根据对数函数的真数部分大于0列出不等式组.
【解析】(1)依题意得⇒⇒-2<x<2,所以h(x)的定义域为(-2,2).
(2)依题意得⇒⇒-2<x<2,所以h(x)的定义域为(-2,2).
(3)由>0,即(x+2)(x-2)<0,解得-2<x<2,所以函数h(x)的定义域为(-2,2).
(4)由(x+2)(2-x)>0,得(x+2)(x-2)<0解得-2<x<2,所以函数h(x)的定义域为(-2,2).
(5)由>0,即(x+2)(x-2)>0,解得x<-2或x>2,
所以函数h(x)的定义域为(-∞,-2)∪(2,+∞).
【题后反思】真数大于0是解决对数函数定义域的核心关键.
【类题通法】求含对数式的函数定义域关键是真数大于0,底数大于0且不为1.如需对函数式变形,需注意真数底数的取值范围是否改变.
【定向训练】
求下列函数的定义域:
(1)f(x)=+lg(3x+1);(2)f(x)=;(3)f(x)=+(5x-4)0.
【解析】(1)要使函数有意义,则解得即-<x<1.
所以函数的定义域为(-,1).
(2)若要使函数有意义,则,解得x≥3,所以该函数的定义域为[3,+∞);
(3)若要使函数有意义,则,
解得x>-且x≠-,x≠,所以该函数的定义域为(-,-)∪(-,)∪(,+∞).
课堂练习
1.下列函数为对数函数的是 ( )
A.y=logax+1(a>0且a≠1) B.y=loga(7x)(a>0且a≠1)
C.y=log(a-1)x(a>1且a≠2) D.y=2logax(a>0且a≠1)
【解析】选C.由对数函数的定义可知C正确.
√
2.设函数y=的定义域为A,函数y=ln(1-x)的定义域为B,则A∩B=( )
A.(1,2) B.(1,2]
C.(-2,1) D.[-2,1)
【解析】选D.由题意可知A={x|-2≤x≤2},B={x|x<1},故A∩B={x|-2≤x<1}.
√
3.若f(x)是对数函数,且f(2)=2,则f(x)= .
【解析】设f(x)=logax(a>0且a≠1),则f(2)=loga2=2,即a=,所以f(x)=lox.
答案:lox
4.某种动物的数量y(单位:只)与时间x(单位:年)的函数关系式为y=alog2(x+1),若这种动物第1年有100只,则第7年它们的数量为 ( )
A.300只 B.400只 C.500只 D.600只
【解析】选A.由题意,知100=alog2(1+1),得a=100,
则当x=7时,y=100log2(7+1)=100×3=300.
√
5.对数函数f(x)过点(9,2),则f()= .
【解析】设f(x)=logax(a>0且a≠1),因为loga9=2,所以a2=9,
所以a=3(a=-3舍去),所以f(x)=log3x,所以f()=log3=-1.
答案:-1
谢 谢
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