内容正文:
4.3 对数及其运算
第四章 指数函数与对数函数
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第四章 指数函数与对数函数
梳理 必备知识
提升 学科素养
01
02
突破 高效演练
03
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第四章 指数函数与对数函数
[知识点一] 对数
1.指数式与对数式的互化及有关概念:
2.底数a的范围是 a>0,且a≠1 .
[知识点二] 常用对数与自然对数
[知识点三] 对数的基本性质
1.负数和零 没有 对数.
2.loga1= 0 (a>0,且a≠1).
3.logaa= 1 (a>0,且a≠1).
4.对数恒等式= N (a>0且a≠1,N >0).
[知识点四] 对数的运算性质
1.对数运算的三条性质:如果a>0且a≠1,M>0,
N>0,那么:
(1) loga(MN)=logaM+logaN ,即积的对数等于对数的和.
(2) logaeq \f(M,N)=logaM-logaN ,即商的对数等于对数的差.
(3) logaMn=nlogaM(n∈R) ,即指数幂的对数等于底数的对数的指数倍.
2.对数的换底公式: logaN=eq \f(logcN,logcb)(b>0,且b≠1;c>0,且c≠1;N>0) .
[基础自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)logaN是loga与N的乘积.( )
(2)(-2)3=-8可化为log(-2)(-8)=3.( )
(3)对数运算的实质是求幂指数.( )
(4)在b=log3(m-1)中,实数m的取值范围是(1,+∞).( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√
2.把指数式ab=N化为对数式是( )
A.logba=N
B.logaN=b
C.logNb=a
D.logNa=b
解析:B [根据对数定义知ab=N⇔logaN=b.]
3.若log3eq \f(2x-3,3)=1,则x= ________ ;若log3(2x-1)=0,则x= ________ .
解析:若log3eq \f(2x-3,3)=1,则eq \f(2x-3,3)=3,即2x-3=9,x=6;若log3(2x-1)=0,则2x-1=1,即x=1.
答案:6 1
指数式与对数式的互化
[例1] (1)根据对数定义,将下列指数式写成对数式.
①3x=eq \f(1,27);②eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))x=64;③log16eq \f(1,2)=-eq \f(1,4);
④ln 10=x.
(2)利用指数式、对数式的互化求下列各式中x的值.
①log2x=-eq \f(1,2);②logx25=2;③log5x2=2.
[解] (1)①log3eq \f(1,27)=x;②logeq \f(1,4)64=x;
③16-eq \f(1,4)=eq \f(1,2);④ex=10.
(2)①由log2x=-eq \f(1,2),得=x,∴x=eq \f(\r(2),2).
②由logx25=2,得x2=25.∵x>0,且x≠1,∴x=5.
③由log5x2=2,得x2=52,∴x=±5.∵52=25>0,
(-5)2=25>0,∴x=5或x=-5.
指数式与对数式互化的思路
(1)指数式化为对数式:将指数式的幂作为真数,指数作为对数,底数不变,写出对数式.
(2)对数式化为指数式:将对数式的真数作为幂,对数作为指数,底数不变,写出指数式.
1.将下列指数式化为对数式,对数式化为指数式.
(1)43=64;(2)ln a=b;(3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))m=n;
(4)lg 1000=3.
解:(1)因为43=64,所以log464=3;
(2)因为ln a=b,所以eb=a;
(3)因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))m=n,所以;
(4)因为lg 1 000=3,所以103=1 000.
2.(1)求下列各式的值:
①log981= ________ .②log0.41= ________ .
③ln e2= ________ .
解析:①设log981=x,所以9x=81=92,故x=2,即log981=2;②设log0.41=x,所以0.4x=1=0.40,故x=0,即log0.41=0;③设ln e2=x,所以ex=e2,故x=2,即ln e2=2.
答案:①2 ②0 ③2
(2)求下列各式中x的值:
①log64x=-eq \f(2,3);②logx8=6; ③lg 100=x;
④-ln e2=x.
解:①由log64x=-eq \f(2,3)得x=64-eq \f(2,3)=43×(-eq \f(2,3))
=4-2=eq \f(1,16);
②由logx8=6,得x6=8,又x>0,即x=8eq \f(1,6)=23×eq \f(1,6)=eq \r(2);
③由lg 100=x,得10x=100=102,即x=2;
④由-ln e2=x,得ln e2=-x,所以e-x=e2,所以-x=2,即x=-2.
利用指数式与对数式的互化求变量的值
[例2] 求值.
(1)log2x=-eq \f(2,3),则x= ________ .
(2)若-ln e3=x,则x= ________ .
(3)若xlog34=1,则4x+4-x= ________ .
(4)若f(x)=3x,则f(log32)= ________ .
[解析] (1)由log2x=-eq \f(2,3),可得x=.∴x==eq \r(3,\f(1,4))=eq \f(\r(3,2),2).
(2)由-ln e3=x,则ln e3=-x.∴e-x=e3,∴x=-3.
(3)由xlog34=1,∴log34=eq \f(1,x),∴=4,4x=3,
∴4-x=eq \f(1,3),4x+4-x=3+eq \f(1,3)=eq \f(10,3).
(4)设t=log32,则3t=2,∴f(log32)=f(t)=3t=2.
[答案] (1)eq \f(\r(3,2),2) (2)-3 (3)eq \f(10,3) (4)2
①将对数式化为指数式,构建方程转化为指数问题.
②利用幂的运算性质和指数的性质计算.
3.方程log2x=eq \f(1,2)的解为( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(1,4) C.eq \f(\r(2),2) D.eq \r(2)
解析:D [方程log2x=eq \f(1,2),化为:x==eq \r(2).故选D.]
[答案] ①0 ②4
对数基本性质的应用
[例3] (1)求下列式子值:
①2log23+2log31-3log77+3ln 1=_____________________.
②9eq \f(1,2)log34= ________ .
[解析] ①原式=3+2×0-3×1+3×0=0.
②9eq \f(1,2)log34=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(9\f(1,2)))log34=3log34=4.
(2)求下列各式中的x的值:
①log2(log3x)=0;
②log5(log2x)=1.
[解] ①因为log2(log3x)=0,
所以log3x=1,所以x=3.
②因为log5(log2x)=1,所以log2x=5,
所以x=25=32.
利用对数性质求值的方法
(1)性质loga1=0,logaa=1 (a>0,且a≠1).
(2)求多重对数式的值的解题方法是由内到外,如求loga(logbc)的值,先求logbc的值,再求loga(logbc)的值.
4.求下列各式中的x的值.
(1)log8[log7(log2x)]=0;
(2)log2[log3(log2x)]=1.
解析:(1)由log8[log7(log2x)]=0得log7(log2x)=1,所以log2x=7,所以x=27=128.
(2)由log2[log3(log2x)]=1得log3(log2x)=2,所以log2x=32,所以x=29=512.
5.化简求值.
解析:(1)原式=
(2)原式=×100-lg2=10lg9×eq \f(1,100lg 2)=9×eq \f(1,102lg 2)=9×eq \f(1,10lg 4)=eq \f(9,4).
对数运算性质的应用
[例4] 求下列各式的值.
(1)log345-log35;
(2)lg 25+eq \f(2,3)lg 8+lg 5×lg 20+(lg 2)2.
[解析] (1)log345-log35=log3eq \f(45,5)=log39=log332=2.
(2)原式=2lg 5+2lg 2+lg 5(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2=2lg 10+(lg 5+lg 2)2=2+(lg 10)2=2+1=3.
利用对数运算性质化简与求值的原则和方法:
(1)基本原则:
①正用或逆用公式,对真数进行处理,②选哪种策略化简,取决于问题的实际情况,一般本着便于真数化简的原则进行.
(2)两种常用的方法:
①“收”,将同底的两对数的和(差)收成积(商)的对数.
②“拆”,将积(商)的对数拆成同底的两对数的和(差).
6.计算(1)2log63+log64;
(2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(lg 25-lg\f(1,4)))÷.
解析:(1)原式=log632+log64=log6(32×4)=log662=2log66=2.
(2)原式=lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(25,\f(1,4))))÷=lg 102÷10-1=2×10=20.
对数换底公式的应用
[例5] 计算:①log29·log34;
②eq \f(log5\r(2)×log79,log5\f(1,3)×log7\r(3,4)).
[解] ①原式=eq \f(lg 9,lg 2)·eq \f(lg 4,lg 3)=eq \f(lg 32·lg 22,lg 2·lg 3)=eq \f(2lg 3·2lg 2,lg 2·lg 3)=4.
②原式=eq \f(log5\r(2),log5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3))))·eq \f(log79,log7\r(3,4))=·=eq \f(lg\r(2),lg\f(1,3))·eq \f(lg 9,lg\r(3,4))=eq \f(\f(1,2)lg 2·2lg 3,-lg 3·\f(2,3)lg 2)=-eq \f(3,2).
(1)化成同底的对数时,要注意换底公式的正用、逆用以及变形应用.
(2)题目中有指数式和对数式时,要注意将指数式与对数式统一成一种形式.
7.log2eq \f(1,25)·log3eq \f(1,8)·log5eq \f(1,9)= ________ .
解析:原式=eq \f(lg\f(1,25),lg 2)·eq \f(lg\f(1,8),lg3)·eq \f(lg\f(1,9),lg 5)=eq \f(-2lg 5·-3lg 2·-2lg 3,lg 2lg 3lg 5)=-12.
答案:-12
[基础题组练]
1.对于下列说法:
(1)零和负数没有对数;
(2)任何一个指数式都可以化成对数式;
(3)以10为底的对数叫作自然对数;
(4)以e为底的对数叫作常用对数.
其中错误说法的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案:C
2.将eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))-2=9写成对数式,正确的是( )
A.log9eq \f(1,3)=-2
B.9=-2
C. (-2)=9
D.log9(-2)=eq \f(1,3)
答案:B
3.若10a=lgb=c,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c
B.a<c<b
C.c<b<a
D.b<a<c
解析:B [令a=1,则b=1010,c=10,a<c<b,排除ACD.
故选B.]
4.-lg 0.01+ln e3等于( )
A.14 B.0 C.1
D.6
答案:B
5.设2a=5b=m,且eq \f(1,a)+eq \f(1,b)=2,则m等于( )
A.eq \r(10) B.10 C.20
D.100
解析:A [由2a=5b=m,得a=log2m,b=log5m,所以eq \f(1,a)+eq \f(1,b)=logm2+logm5=logm10=2,所以m=eq \r(10).]
6.方程lg(2x-3)=1的解为 ________ .
解析:由lg(2x-3)=1知2x-3=10,解得x=eq \f(13,2).
答案:eq \f(13,2)
7.在对数式y=log(x-2)(4-x)中,实数x的取值范围是 ________ .
解析:由题意可知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(4-x>0,x-2>0,x-2≠1)),解得2<x<4且x≠3.
答案:(2,3)∪(3,4)
8.计算(lg 2)2+lg 2×lg 50+lg 25的结果为 ________ .
解析:原式=lg 2(lg 2+lg 50)+lg 52=lg 2×lg 100+2lg 5=2(lg 2+lg 5)=2lg 10=2.
答案:2
解:(1)原式=21+0+2=2+2=4.
(2)原式=-1+20=4-1+1=4.
[综合题组练]
1.计算log29×log34+2log510+log50.25等于( )
A.0 B.2 C.4 D.6
解析:D [log29×log34+2log510+log50.25=2log23×eq \f(log24,log23)+log5(102×0.25)=4+2=6.]
2.已知正实数a,b,c满足log2a=log3b=log6c,则( )
A.a=bc
B.b2=ac
C.c=ab
D.c2=ab
解析:C [设log2a=log3b=log6c=k,则a=2k,
b=3k,c=6k,所以ab=2k·3k=(2×3)k=6k=c.]
3.(2023·春招,10)不等式log2|x-1|>1的解集是( )
A.(-1,+∞)
B.(-∞,-1)
C.(-∞,-1)∪(3,+∞)
D.(-∞,3)∪(3,+∞)
解析:C [log2|x-1|>log22,∵底数2>1,∴|x-1|>2,解得x<-1或x>3,故选C.]
4.已知函数f(x)=x3+alog3x,若f(2)=6,则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))= ________ .
解析:由f(2)=8+alog32=6,解得a=-eq \f(2,log32),所以
feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=eq \f(1,8)+alog3eq \f(1,2)=eq \f(1,8)-alog32=eq \f(1,8)+eq \f(2,log32)×log32=eq \f(17,8).
答案:eq \f(17,8)
5.计算下列各式的值:
(1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))-2·+eq \r(1-\r(3)2);
(2)(lg 2)2+lg 5(lg 2+1)+4log4eq \r(3)·log3 2.
解:(1)原式=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))3×eq \f(2,3)+eq \r(3)-1=eq \f(4,9)×eq \f(9,4)+eq \r(3)-1=eq \r(3).
(2)lg 2+lg 5-0.125eq \f(1,3)+ln 1+log2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))4+(1+eq \r(2 026))0=lg(2×5)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8)))
eq \f(1,3)+0+4log2eq \f(1,2)+1=lg 10-eq \f(1,2)-4+1=1-eq \f(1,2)-4+1=-eq \f(5,2).
$