内容正文:
4.3.2 对数的运算
第四章 指数函数与对数函数
高中数学必修第一册4.3.2 对数的运算
对数运算是指数运算的逆运算。准确理解对数的定义域限制(底数a>0且a≠1, 真数N>0)和基本恒等式, 是推导对数运算性质的逻辑起点, 也是避免后续计算出错的前提。
1、对数定义
若 ax = N(a>0 且 a≠1), 则 x = loga N。其中 a为底数、N 为真数、x 为对数值, 真数必须为正数。
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2、基本性质
loga1 = 0, logaa = 1; 对数恒等式 alogaN =N
及 loga(ax) = x, 是后续推导的核心工具。
3、常用对数
lgN(以 10 为底)和 lnN(以 e ≈ 2.71828 为底)在科学与工程中应用最广, 需熟记其特殊记法。
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学习目标
1.掌握对数的运算性质;
2.会利用换底公式进行换底运算.
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指数运算法则:对数运算的"前身"
指数运算的三条核心法则(同底幂相乘指数相加、同底幂相除指数相减、幂的乘方指数相乘)与对数运算性质存在一一对应关系。理解这种"降级映射"关系, 是从指数思维过渡到对数思维的关键。
01
同底数幂相乘, 指数相加。
对应到对数中就是"积的对数等于对数的和"
02
同底数幂相除, 指数相减。
对应到对数中就是"商的对数等于对数的差"
03
幂的乘方, 指数相乘。对应到对数中
就是"幂的对数等于指数乘以对数"
04
核心思想
对数运算将指数的"乘除"降级为"加减", 将"乘方"降级为"乘法", 这正是对数被发
明的初衷——简化复杂计算
情境导入
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问题1:对数的运算性质。
自学指导
阅读课本124--125页, 完成以下问题:
问题2:换底公式的应用。
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性质一:积的对数 = 对数的和
两个正数之积的对数等于各因数的对数之和, 即 logₐ(MN) = logₐM + logₐN。这一性质的本质是指数运算中"同底幂相乘、指数相加"在对数层面的镜像映射, 推导过程体现了对数与指数互化的核心方法。
1、性质表述
2、推导过程
设 logₐM = p , logₐN = q , 则
aᵖ = M , aᵍ = N , 故 MN = aᵖ · aᵍ = a(p+q) ,
即
logₐ(MN) = p+q
同底对数相加, 底数不变, 真数相乘。
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3、推广应用
多个正数之积也成立 , 如 logₐ(MNP) = logₐM + logₐN + logₐP , 可反复运用性质一进行拆分。
4、易错警示
logₐ(M+N) ≠ logₐM + logₐN, "和的对数"不能拆分 , 只有"积的对数"才能转化为对数之和。
教师点拨
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性质二:商的对数 = 对数的差
两个正数之商的对数等于被除数的对数减去除数的对数,即 logₐ() = logₐM − logₐN。
与性质一形成对称结构,共同体现对数将乘除运算降级为加减运算的核心思想。
1、性质表述
logₐ() = logₐM − logₐN
其中 a>0 且 a≠1,M>0,N>0。
商的对数等于被除数与除数对数之差。
2、推导过程
设 logₐM = p,logₐN = q,
则 aᵖ = M,aᵍ = N。
故
即logₐ(M/N) = p − q = logₐM − logₐN。
同底对数相减,底数不变,真数相除.
教师点拨
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3、对比记忆
积→对数之和,商→对数之差。符号对应关系与指数运算中"乘除对应加减"完全一致,两条性质互为镜像。
(乘除 ↔ 加减)
4、典型应用
化简含分式的对数表达式,如 lg() = lg1000 − lg10 = 3 − 1 = 2,将复杂除法运算转化为简单减法。
lg() = 2
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性质三:底数与真数的次数
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小组互助
1. lg2 + lg5________
2. lg20 − lg2________
例1.求下列各式的值
1
1
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变式训练1 求下列各式的值:
小组互助
答案:
答案:
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小组互助
例2.
已知 lg2 = a,lg3 = b,求 lg12
解:
分解 12 = 2²×3,
得 lg12 = lg(2²×3) = 2lg2 +lg3 = 2a + b
即 lg12 = 2a + b
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变式2:
小组互助
答案:
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小组互助
例3 求下列式子的值:
答案:1
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变式训练3:化简 lg25 + lg2·lg50 + (lg2)²
分析:核心策略是统一用 lg2 和 lg5 表示,利用
lg5 = 1 − lg2 进行等量替换
答案:2
小组互助
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换底公式
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例4 求值(换底公式)
小组互助
答案:
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变式训练4 求值(换底公式)
小组互助
答案:
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随堂练习
B
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2、
求值
3、若3x=4y=36,求
的值.
答案:
答案:
答案:
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课后作业
1、log23×log36×log68= .
3
1
2、已知
4
4、设 试用 表示
答案:
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知识体系总结
对数的三条运算性质构成了一个完整的运算体系:积→和、商→差、幂→系数。掌握正反向运用、明确适用条件、避免常见错误,是从'知道公式'到'灵活运用'的关键跨越。
三条运算性质速查
性质一 · 积
logₐ(MN) = logₐM + logₐN
积的对数等于各因数对数之和,正用拆积、逆用合并为积
性质二 · 商
logₐ() = logₐM − logₐN
商的对数等于被除数与除数对数之差,正用拆商、逆用
合并为商
性质三 · 幂
logₐ(Mⁿ) = n · logₐM ;
幂的对数等于指数乘以底数的对数,正用提指数、逆用
将系数移入指数
关键注意事项
使用前提
底数 a>0 且 a≠1,所有真数必须大于0;不满足条件时性质不成立,计算前务必检验真
数的正负
正用与逆用
正用是"将复杂表达式拆开",逆用是"将多个对数合并化简",
两个方向都要熟练
严禁错误拆分
logₐ(M+N) ≠ logₐM + logₐN
只有积和商才能拆,和与差不能拆
课堂小结
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课堂小结
换底公式
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本节课到此结束
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1、下列等式成立的是( )
A.log36=
B.log53=
C.lom=2logam(a>0,且a≠1,m>0)
D.logab=(a>0,且a≠1,b>0)
4、已知log189=a,18b=5,试用a,b表示log3645.
3、已知lg x+lg y=2lg(x-2y),则 = .
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