内容正文:
指、对、幂数比较大小问题
知识梳理
1.单调性法:当两个数都是指数幂或对数式时,可将其看成某个指数函数、对数函数或幂函数的函数值,然后利用该函数的单调性比较,具体情况如下:
①底数相同,指数不同时,如和,利用指数函数的单调性;
②指数相同,底数不同时,如和,利用幂函数单调性比较大小;
③底数相同,真数不同时,如和,利用对数函数单调性比较大小.
2.中间值法:当底数、指数、真数都不同时,要比较多个数的大小,就需要寻找中间变量0、1或者其它能判断大小关系的中间量,然后再各部分内再利用函数的性质比较大小,借助中间量进行大小关系的判定.
3.作差法、作商法:
(1)一般情况下,作差或者作商,可处理底数不一样的对数比大小;
(2)作差或作商的难点在于后续变形处理,注意此处的常见技巧与方法.
4.估算法:
(1)估算要比较大小的两个值所在的大致区间;
(2)可以对区间使用二分法(或利用指对转化)寻找合适的中间值,借助中间值比较大小.
5.构造函数法:
构造函数,观察总结“同构”规律,很多时候三个数比较大小,可能某一个数会被可以的隐藏了“同构”规律,所以可能优先从结构最接近的的两个数来寻找规律,灵活的构造函数来比较大小.
6.放缩法:
(1)对数,利用单调性,放缩底数,或者放缩真数;
(2)指数和幂函数结合来放缩;
(3)利用均值不等式的不等关系进行放缩.
【题型1 利用函数的单调性比较大小】
【例1】(2026·广东深圳·模拟预测)若,,,,则下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.72
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小
【分析】通过对数函数的单调性判断与的大小,利用幂函数的单调性判断与的大小,从而确定正确选项.
【详解】由对数函数 在上单调递减,
得 ,即;
由对数函数在上单调递增,
得 ,即,因此.
由幂函数在上单调递减,
得,即.
综上,且.
跟踪训练
1.设,,,则a,b,c的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由函数与的单调性可得答案.
【详解】由函数在上是单调递减函数,则,即
由函数在上是单调递增函数,则,即
所以
故选:A
2.(2025·天津·二模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】利用指、对、幂的单调性比较大小即可.
【解答过程】是增函数,,
在是增函数,,故,
在是增函数,,
即,
故选:D.
【题型2 中间值法比较大小】
【例2】(2025·河北石家庄·三模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】依据,,的单调性比较与0,1的大小关系即可.
【解答过程】因为单调递增,所以,
因为单调递增,所以,
因为单调递减,所以,且
所以,
故选:D.
跟踪训练
1.(2025·天津·二模)设,,,则,,的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】通过中间值1,和对数函数的单调性即可判断.
【解答过程】,
,
,
再结合的单调性可知:,即,
所以,
故选:D.
2.(25-26高三上·重庆·开学考试)已知,比较的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由,利用单调性即可比较与,又即可比较与,进而求解.
【详解】由,又因为在单调递增,又,所以,
又,所以,所以.
故选:D
3.(2026·湖南衡阳·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.62
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、对数函数单调性的应用
【分析】先确定的范围,再确定的范围,将化为同底,根据对数函数单调性比较大小.
【详解】因为,
,
,
且,所以.
【题型3 作差法、作商法比较大小】
【例3】(2026·天津滨海新区·三模)设,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.62
【知识点】基本(均值)不等式的应用、比较指数幂的大小、比较对数式的大小、对数的运算性质的应用
【分析】利用作差法,结合对数运算性质,基本不等式可比较两者大小,
再比较三者大小关系可得答案.
【详解】,
注意到,,
则,从而.
又注意到,从而
跟踪训练
1.(2025·陕西西安·模拟预测)若 ,,,则 ,, 之间的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.82
【知识点】比较对数式的大小
【详解】,,,
,即,
所以.
2.(24-25高三上·四川绵阳·阶段练习)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】利用指数函数和对数函数的单调性,则,,,再利用作商得,可得.
【解答过程】,,,,,
又,,.
故选:B.
3.(2024·湖南岳阳·二模)设,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】根据指数函数性质得出,,,然后利用作差法比较与的大小关系即可.
【解答过程】因为,所以,即,所以,即;
因为,所以,即,所以,即;
因为,所以,即,所以,即;
又因为,
且,
所以,所以,所以;
综上所述,.
故选:A.
【题型4 利用函数的综合性质比较大小】
【例4】(2025·天津武清·模拟预测)已知定义在R上的函数,,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据函数的解析式,求得函数为奇函数,化简,再结合函数的单调性,即可求解.
【详解】,定义域为,关于原点对称,
且,所以函数为奇函数,
所以,
又,
任取,且,则,则,
故在上单调递增,
又由对数函数的单调性可得,
所以,即.
故选:D
跟踪训练
1.(2025·湖北·一模)已知奇函数在上是增函数,.若,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解题思路】首先利用奇函数的性质及单调性推出在上的单调性,再判断的奇偶性,然后比较,,的大小关系,最后根据的单调性得出,,的大小关系.
【解答过程】已知奇函数在上是增函数,根据奇函数性质,,所以当时,.
又因为在上是增函数,所以.对于, .
所以当时,,这就表明在区间内单调递增.
对于,在上,.因为是奇函数,即,
所以,所以是偶函数.
根据对数函数性质,在上单调递增,因为,,且,所以.
又根据指数函数性质,在上单调递增,因为,,且,所以.
因为是偶函数,所以.
由在内单调递增,且,可得,即.
故选:C.
2.(2026·湖北·三模)已知函数,若,,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】定义法判断或证明函数的单调性、比较对数式的大小、函数奇偶性的定义与判断、比较函数值的大小关系
【分析】由函数为偶函数,在上递增求解即可.
【详解】因为,所以为定义在上的偶函数,
因为,当时,即时,解得,
所以在上递增,,
由,,故.
【题型5 数形结合法比较大小】
【例5】(2025·湖北荆州·模拟预测)已知,则正数的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】通过将已知等式变形得到关于、、的方程,然后将方程的解转化为函数图像交点的横坐标,最后通过比较函数图像交点的位置来确定、、的大小关系.
【解答过程】设,由此,
分别为方程的解,在同一坐标系作函数的图像,
分别与函数的图像分别交于,其横坐标分别为,
由图可知.
故选:A.
跟踪训练
1.(2024·广东茂名·统考一模)已知均为大于0的实数,且,则大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解题思路】根据题意,将问题转化为函数与直线的交点的横坐标的关系,再作出图像,数形结合求解即可.
【解答过程】解:因为均为大于0的实数,
所以,
进而将问题转化为函数与直线的交点的横坐标的关系,
故作出函数图像,如图,
由图可知
故选:C.
2.(2026·福建福州·三模)已知,则的大小关系不可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.4
【知识点】比较零点的大小关系、比较对数式的大小
【分析】由,得,转化为函数与,与,与图象的交点问题;作出函数图象,结合图象可得各个交点的位置关系,从而进行判断.
【详解】,,,
,,;
即转化为函数与,与,与图象的交点问题.
分别画出,,,,,的图象,如图所示:
由图可知,与的图象交于两点,与的图象交于两点,与的图象交于两点;同时.
对于A,时,满足,故A正确;
对于B,,不满足,故B错误;
对于C,,满足,故C正确;
对于D,,满足,故D正确.
3.(2025·上海嘉定·一模)若实数x、y、z满足,则x、y、z的大小关系不可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.6
【知识点】比较对数式的大小、指数式与对数式的互化
【分析】根据给定条件,求出的函数关系,再在同一坐标系内作出函数图象,数形结合即可判断.
【详解】令,得,
在同一直角坐标系内作出函数的图象,
则分别是函数,的图象与直线交点的纵坐标,
设点的横坐标为,点的横坐标为,观察图象得当时,,
当时,,当时,,
所以ABD是可能的,C不可能.
【题型6 构造函数法比较大小】
【例6】(25-26高二下·四川成都·期中)已知,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】比较对数式的大小、比较函数值的大小关系、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】先将的大小比较转化为比较,构造函数,即比较,求导分析函数的单调性可得结果.
【详解】依题意,,,,
令,,则,所以当时,,
当时,,所以在上单调递增,在上单调递减.
因为,所以,即,即.
跟踪训练
1.(2025·山西临汾·二模)设,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】构造函数求导可证明,即可求解,进而根据指数以及对数的性质求解.
【解答过程】记则,
故当时,,故在单调递增,
当时,,故在单调递减,
故,因此对任意的,都有,
当且仅当时取到等号,
故,故,故,
由于,因此,
故选:A.
2.(2026·山东青岛·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.56
【知识点】比较对数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】由对数函数的单调性比较,构造函数,由导数得到函数单调性,然后比较,从而求得结果.
【详解】∵对数函数定义域上单调递增,且,所以,
,
令函数,,且,
则导数,当时,,函数单调递减,
∴,即,
∴.
3.(2026·安徽合肥·模拟预测)已知,,,则下列大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.45
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】根据对数的运算性质、对数函数的单调性,结合构造函数法、导数的性质进行运算比较即可.
【详解】.因为,
所以,即,所以.
构造函数,
求导得,故在单调递增.
因此,即.
令,得,得证.
构选函数,求导得,
因为,所以,所以在单调递减,
当时,.
令,得,由
故.综上,.
课后作业
1.(2025·山东泰安·模拟预测),则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解题思路】根据对数函数与指数函数的图象与性质,分别求得的取值范围,即可求解.
【解答过程】由幂函数为增函数,得;
由指数函数为减函数,得;
由对数函数为减函数,得.
所以.
故选:A.
2.(2025·天津南开·模拟预测)若,,则实数、、的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】求出、、,利用对数函数、幂函数的单调性可得出、、的大小顺序.
【解答过程】由题意可得,,可得,,
因为对数函数为上的增函数,则,
幂函数在上为增函数,则,
故.
故选:D.
3.(2025·海南·模拟预测)若,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解题思路】由指数函数的单调性和对数函数的单调性,且,即可比较大小.
【解答过程】由指数函数的单调性可知,
由对数函数的单调性可知.
又,所以,即.
故选:D.
4.(2026·陕西榆林·三模)已知定义域为的偶函数在上单调递减,若,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.39
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、比较函数值的大小关系、函数奇偶性的应用
【分析】先根据偶函数性质得出在上的单调性,再应用对数函数单调性比较大小,最后结合单调性求解.
【详解】因为定义域为的偶函数在上单调递减,所以在上单调递增.
因为,,,
所以.
又,所以.
5.(2025·甘肃白银·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】先通过作差法比出的大小关系,在通过倒数求出与它们的大小关系即可做答.
【解答过程】根据换地公式,,则,
由基本不等式可知即,
因为,即,
则,可知,
,可知,所以.
综上可知.
故选:D.
6.(2026·河北保定·二模),则( )
A. B. C.b<c<a D.
【答案】B
【难度】0.71
【知识点】比较指数幂的大小、比较正弦值的大小、比较对数式的大小
【分析】根据正弦函数的值域性质,结合对数函数、指数函数的单调性进行求解即可.
【详解】因为,所以.
所以,即,
所以,即,因此.
7.(2026·天津河西·二模)设,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】判断出,,,变形,构造函数,比较出,得到答案
【详解】,,,
其中,,,,
设,则,
令得,令得,
故在上单调递增,
所以,即,,
所以.
8.(2025年高考全国一卷数学真题)若实数x,y,z满足,则x,y,z的大小关系不可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】法一:设,所以
令,则,此时,A有可能;
令,则,此时,C有可能;
令,则,此时,D有可能;
故选:B.
法二:设,所以,
根据指数函数的单调性,易知各方程只有唯一的根,
作出函数的图象,以上方程的根分别是函数的图象与直线的交点纵坐标,如图所示:
易知,随着的变化可能出现:,,,,
故选:B.
9.(2026高三上·全国·专题练习)已知正实数满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.4
【知识点】比较对数式的大小、比较函数值的大小关系、对数函数单调性的应用
【分析】设,,,结合函数单调性可得,再借助反证法计算即可得解.
【详解】设,,,
则、、均在上单调递增,
又,故;
假设,则,
与题干矛盾,所以有;
假设,则,
与题干矛盾,所以有;
综上可得.
故选:B.
10.(2025·福建福州·模拟预测)在数学中,泰勒公式是一个用函数在某点的信息描述其附近取值的公式.其中,.
通过这些公式可以计算一些无理数的近似值.将该公式运用到计算工具中,当计算的项足够多时,可以确保显示值的精确性,已知,,.根据以上公式,则这三个数的大小关系为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意可得,,
,
又,则.
故选:C
11.(多选 2025·河北保定·一模)下列不等式成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【解题思路】根据指数函数以及对数函数的单调性,即可结合选项逐一求解.
【解答过程】对于A,,故,A正确,
对于B,,故,B正确,
对于C, 由于,故,故,故C错误,
对于D, ,所以,故,故D错误,
故选:AB.
12(多选 2026·山东东营·二模)已知,则下列说法正确的是( )
A. B.
C.若,则 D.
【答案】AC
【难度】0.77
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、比较余弦值的大小、由不等式的性质比较数(式)大小
【分析】选项A利用函数的单调性判断;选项B余弦函数不单调,举反例;选项C根据不等式的性质确定;选项D利用函数的单调性判断.
【详解】函数在区间上单调递增,
因为,所以,选项A正确;
,时,,选项B错误;
若,,则,选项C正确;
函数在上单调递减,所以,选项D错误.
13.(多选 2026·河北·一模)设且,若,则下列大小关系可能成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【难度】0.4
【知识点】比较对数式的大小、作差法比较代数式的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】先降次,将降为后再构造函数即可判断.
【详解】因为且,,所以.
又,所以.
构造函数,
则的定义域为,,
所以在上单调递减,又,
所以当时,,即,所以,
所以,故CD正确;
当时,,即,
所以,所以,故AD正确,B错误.
故选:ACD.
14.(多选 2026·江西萍乡·一模)已知实数,若,则下列结论正确的有( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【难度】0.4
【知识点】比较指数幂的大小、比较对数式的大小、作差法比较代数式的大小
【分析】对于选项A,利用对数函数单调性判断的范围;对于选项B,利用幂函数单调性判断与的大小;对于选项C,作差比较与的大小;对于选项D,构造函数判断与的大小,即可得出结果.
【详解】对于选项A,已知,则,故,A正确.
对于选项B,因为,幂函数在上单调递增,又,所以,B错误.
对于选项C,,
因为,,所以,,,
故,即,C正确.
对于选项D,构造函数,,则在上单调递增.
因为,所以,即,整理得,D错误.
故选:AC
15.(多选 2025·甘肃庆阳·模拟预测)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解题思路】由题意结合函数单调性可得.对于A,由作差法可判断选项正误;对于B,由对数函数单调性可判断选项正误;对于C,通过举特例可判断选项正误;对于D,由指数函数单调性可判断选项正误.
【解答过程】由题意可得,对于函数,
则在R上单调递增,结合,可得.
对于A,,故A正确;
对于B,由不能判断与1的大小,故B错误;
对于C,取,此时C不成立,故C错误;
对于D,因为,由指数函数的单调性易得,故D正确.
故选:AD.
16.(多选 24-25高三上·山西大同·期中)已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【分析】利用基本不等式逐项求解判断即可.
【详解】对于A,,即,当且仅当时等号成立,
所以,故A错误;
对于B,由,得,
即,则,当且仅当时等号成立,故B正确;
对于C,,
当且仅当时等号成立,故C正确;
对于D,,
又,所以,当且仅当时等号成立,故D正确.
故选:BCD.
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指、对、幂数比较大小问题
知识梳理
1.单调性法:当两个数都是指数幂或对数式时,可将其看成某个指数函数、对数函数或幂函数的函数值,然后利用该函数的单调性比较,具体情况如下:
①底数相同,指数不同时,如和,利用指数函数的单调性;
②指数相同,底数不同时,如和,利用幂函数单调性比较大小;
③底数相同,真数不同时,如和,利用对数函数单调性比较大小.
2.中间值法:当底数、指数、真数都不同时,要比较多个数的大小,就需要寻找中间变量0、1或者其它能判断大小关系的中间量,然后再各部分内再利用函数的性质比较大小,借助中间量进行大小关系的判定.
3.作差法、作商法:
(1)一般情况下,作差或者作商,可处理底数不一样的对数比大小;
(2)作差或作商的难点在于后续变形处理,注意此处的常见技巧与方法.
4.估算法:
(1)估算要比较大小的两个值所在的大致区间;
(2)可以对区间使用二分法(或利用指对转化)寻找合适的中间值,借助中间值比较大小.
5.构造函数法:
构造函数,观察总结“同构”规律,很多时候三个数比较大小,可能某一个数会被可以的隐藏了“同构”规律,所以可能优先从结构最接近的的两个数来寻找规律,灵活的构造函数来比较大小.
6.放缩法:
(1)对数,利用单调性,放缩底数,或者放缩真数;
(2)指数和幂函数结合来放缩;
(3)利用均值不等式的不等关系进行放缩.
【题型1 利用函数的单调性比较大小】
【例1】(2026·广东深圳·模拟预测)若,,,,则下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
跟踪训练
1.设,,,则a,b,c的大小顺序为( )
A. B. C. D.
2.(2025·天津·二模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
【题型2 中间值法比较大小】
【例2】(2025·河北石家庄·三模)已知,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
跟踪训练
1.(2025·天津·二模)设,,,则,,的大小关系为( )
A. B. C. D.
2.(25-26高三上·重庆·开学考试)已知,比较的大小为( )
A. B. C. D.
3.(2026·湖南衡阳·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
【题型3 作差法、作商法比较大小】
【例3】(2026·天津滨海新区·三模)设,则的大小关系为( )
A. B. C. D.
跟踪训练
1.(2025·陕西西安·模拟预测)若 ,,,则 ,, 之间的大小关系为( )
A. B. C. D.
2.(24-25高三上·四川绵阳·阶段练习)已知,,,则( )
A. B. C. D.
3.(2024·湖南岳阳·二模)设,,,则( )
A. B. C. D.
【题型4 利用函数的综合性质比较大小】
【例4】(2025·天津武清·模拟预测)已知定义在R上的函数,,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
跟踪训练
1.(2025·湖北·一模)已知奇函数在上是增函数,.若,,,则a,b,c的大小关系为( )
A. B.
C. D.
2.(2026·湖北·三模)已知函数,若,,,则( )
A. B.
C. D.
【题型5 数形结合法比较大小】
【例5】(2025·湖北荆州·模拟预测)已知,则正数的大小关系为( )
A. B. C. D.
跟踪训练
1.(2024·广东茂名·统考一模)已知均为大于0的实数,且,则大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2026·福建福州·三模)已知,则的大小关系不可能为( )
A. B.
C. D.
3.(2025·上海嘉定·一模)若实数x、y、z满足,则x、y、z的大小关系不可能是( )
A. B. C. D.
【题型6 构造函数法比较大小】
【例6】(25-26高二下·四川成都·期中)已知,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B.
C. D.
跟踪训练
1.(2025·山西临汾·二模)设,则( )
A. B. C. D.
2.(2026·山东青岛·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
3.(2026·安徽合肥·模拟预测)已知,,,则下列大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
课后作业
1.(2025·山东泰安·模拟预测),则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
2.(2025·天津南开·模拟预测)若,,则实数、、的大小顺序为( )
A. B. C. D.
3.(2025·海南·模拟预测)若,则的大小关系为( )
A. B.
C. D.
4.(2026·陕西榆林·三模)已知定义域为的偶函数在上单调递减,若,,,则( )
A. B. C. D.
5.(2025·甘肃白银·模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
6.(2026·河北保定·二模),则( )
A. B. C.b<c<a D.
7.(2026·天津河西·二模)设,,,则a,b,c的大小关系是( )
A. B. C. D.
8.(2025年高考全国一卷数学真题)若实数x,y,z满足,则x,y,z的大小关系不可能是( )
A. B.
C. D.
9.(2026高三上·全国·专题练习)已知正实数满足,则( )
A. B. C. D.
10.(2025·福建福州·模拟预测)在数学中,泰勒公式是一个用函数在某点的信息描述其附近取值的公式.其中,.
通过这些公式可以计算一些无理数的近似值.将该公式运用到计算工具中,当计算的项足够多时,可以确保显示值的精确性,已知,,.根据以上公式,则这三个数的大小关系为( )
A. B. C. D.
11.(多选 2025·河北保定·一模)下列不等式成立的有( )
A. B.
C. D.
12(多选 2026·山东东营·二模)已知,则下列说法正确的是( )
A. B.
C.若,则 D.
13.(多选 2026·河北·一模)设且,若,则下列大小关系可能成立的有( )
A. B.
C. D.
14.(多选 2026·江西萍乡·一模)已知实数,若,则下列结论正确的有( )
A. B. C. D.
15.(多选 2025·甘肃庆阳·模拟预测)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
16.(多选 24-25高三上·山西大同·期中)已知,则( )
A. B. C. D.
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