内容正文:
第九节 对数函数的图象与性质
第二章 函数的概念、性质与基本初等函数
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.
学习要求
必备知识 自主梳理
内容索引
关键能力 重点探究
3
必备知识 自主梳理
知识梳理
知识点一 对数函数
1.对数函数的概念
函数y=logax(a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞).
知识点一 对数函数
2.对数函数的图象与性质
底数 a>1 0<a<1
图象
定义域 _______
值域 R
性质 过定点 ,即x= 时,y=__
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 函数 在(0,+∞)上是 函数
(0,+∞)
(1,0)
1
0
增
减
知识点二 反函数
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的图象关于直线 对称.
y=x
常用结论
1.函数y=logax与y=lox(a>0,且a≠1)的图象关于x轴对称.
2.如图,在同一平面直角坐标系内,当a>1时,随着a的增大,对数函数的图象越靠近x轴;当0<a<1时,随着a的增大,对数函数的图象越远离x轴.
自我评价
1.若函数f(x)=loga(x+2)+2(a>0,且a≠1)的图象恒过点M,则点M的坐标为( )
A.(-1,3) B.(-1,2)
C.(-2,2) D.(-2,3)
解析:∵当x=-1时,f(-1)=loga(-1+2)+2=2,与a的值无关,∴点M的坐标为(-1,2).
B
2.(多选)下列判断正确的是( )
A.函数y=log2x与y=lox的图象关于x轴对称
B.函数y=ln与y=ln(1+x)-ln(1-x)的定义域相同
C.当x>1时,若logax>logbx,则a<b
D.函数y=log2x与y=lo的图象重合
解析:若0<b<1<a,则当x>1时,logax>logbx,故C错误,其余都正确.
ABD
3.已知a=log23,b=log46,c=log49,则( )
A.a=b<c B.a<b<c
C.a=c>b D.a>c>b
解析:因为a=log23=lo32=log49=c,
又因为y=log4x在(0,+∞)上单调递增,所以log46<log49,
所以a=c>b.
C
4.函数y=logax(a>0,且a≠1)在[2,4]上的最大值与最小值的差是1,则a的值
为 .
解析:当a>1时,依题意得loga4-loga2=1,解得a=2;当0<a<1时,依题意得loga2-loga4=1,解得a=.
2或
关键能力 重点探究
考点一 对数函数的图象及应用
[例1] (1)(多选)已知函数f(x)=ln x,g(x)=lg x,若f(m)=g(n),则下列结论可能成立的为( )
A.m=n B.n<m<1
C.m<1<n D.1<m<n
ABD
[解析] 根据题意,在同一直角坐标系中画出f(x)=ln x与g(x)=lg x的图象,如图所示,
当x=1时,此时f(x)=g(x),即f(m)=g(n),故m=n=1,故A正确;
当0<x<1时,若f(m)=g(n),则n<m<1,故B正确;
当x>1时,若f(m)=g(n),则1<m<n,故D正确.
(2)已知函数f(x)=|log3x|,若a<b,且f(a)=f(b),则a+2b的取值范围是
.
[解析] f(x)=|log3x|的图象如图所示.
因为0<a<b且f(a)=f(b),所以|log3a|=|log3b|且0<a<1,b>1,所以-log3a=log3b,所以ab=1,故a+2b=a+,因为对勾函数y=x+在(0,1)上单调递减,所以a+2b=a+>1+2=3,所以a+2b的取值范围是(3,+∞).
(3,+∞)
方法总结
利用对数函数的图象解决的两类问题及技巧
1.对一些可通过平移、对称变换作出其图象的对数型函数,在求解其单调性(单调区间)、值域(最值)、零点时,常利用数形结合思想.
2.对一些对数型方程、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.
跟踪训练
1.已知函数f(x)=loga(2x+b-1)(a>0且a≠1)的图象如图所示,则a,b满足的关系是( )
A.0<a-1<b<1 B.0<b<a-1<1
C.0<b-1<a<1 D.0<a-1<b-1<1
解析:由题图可知,f(x)为增函数,故a>1.
f(x)与y轴的交点坐标为(0,logab),
由题图可知-1<logab<0,
解得<b<1.
综上,0<a-1<b<1.
A
2.当0<x≤时,4x<logax,则a的取值范围是( )
A.(0,) B.(,1)
C.(1,) D.(,2)
解析:构造函数f(x)=4x和g(x)=logax,当a>1时,不满足条件;当0<a<1时,画出两个函数的大致图象如图,
则由题意可知只需满足loga>,
解得a>,∴<a<1.
B
考点二 对数函数的性质及应用
角度1 比较对数值的大小
[例2] 已知a=log2e,b=ln 2,c=lo,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
D
[解析] 法一(中间量法):因为a=log2e>1,b=ln 2∈(0,1),c=lo=log23>log2e>1,所以c>a>b.
法二(图象法):lo=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.
角度2 解简单的对数方程或不等式
[例3] (原创)设函数f(x)=x2+2x-3,则f(loga)<0的解集为 .
(0,)∪(,+∞)
[解析] ∵x2+2x-3<0的解集为(-3,1),
∴f(loga)<0得-3<loga<1.
当a>1时,y=logax为增函数,
∴logaa-3<loga<logaa,即a-3<<a,∴a>.
当0<a<1时,y=logax为减函数,
∴logaa-3<loga<logaa得a-3>>a,
∴0<a<.
综上,f(loga)<0的解集为(0,)∪(,+∞).
角度3 对数函数性质的综合应用
[例4] (多选)已知函数f(x)=lg(x2+ax-a),下列说法中正确的是( )
A.若f(x)的定义域为R,则a的取值范围是(-4,0)
B.若f(x)的值域为R,则a的取值范围是(-∞,-4]∪[0,+∞)
C.若a=2,则f(x)的单调递减区间为(-∞,-1)
D.若f(x)在(-2,-1)上单调递减,则a的取值范围是(-∞,]
ABD
[解析] 选项A,x2+ax-a>0对任意x∈R恒成立,即Δ=a2+4a<0,解得
-4<a<0,A正确;
选项B,x2+ax-a≤0有解,因此Δ=a2+4a≥0,解得a≤-4或a≥0,B正确;
选项C,当a=2时,f(x)=lg(x2+2x-2),由x2+2x-2=(x+1)2-3>0得x<-1-或x>
-1+,根据复合函数的单调性得其单调递减区间是(-∞,-1-),C错误;
选项D,f(x)在(-2,-1)上单调递减,则解得a≤,D正确.
方法总结
求与对数函数有关的综合问题,必须弄清三点:一是定义域;二是底数与1的大小关系;三是复合函数的构成.
跟踪训练
3.已知函数f(x)=ln,则下列说法错误的是( )
A.函数f(x)的定义域为(-1,1)
B.函数f(x)的图象关于y轴对称
C.函数f(x)的图象关于原点对称
D.函数f(x)在(0,1)上单调递增
B
解析:若使函数f(x)=ln有意义,则>0,即(x+1)(x-1)<0,解得-1<x<1,所以函数的定义域为(-1,1),故A正确;因为f(-x)=ln=ln()-1=-ln=
-f(x),所以f(x)为奇函数,则函数f(x)的图象关于原点对称,故B错误,C正确;因为f(x)=ln=ln(-1+),且函数y=在(0,1)上单调递增,函数y=ln x在定义域(0,+∞)上单调递增,所以f(x)在(0,1)上单调递增,故D正确.
4.已知函数f(x)=loga(8-ax)(a>0,且a≠1),若f(x)>1在区间[1,2]上恒成立,则实数a的取值范围是 .
解析:当a>1时,f(x)=loga(8-ax)在[1,2]上是减函数,
由f(x)>1在区间[1,2]上恒成立,得f(x)min=loga(8-2a)>1,解得1<a<;
当0<a<1时,f(x)在[1,2]上是增函数,
由f(x)>1在区间[1,2]上恒成立,
得f(x)min=loga(8-a)>1,得a>4,
故a不存在.
综上可知,实数a的取值范围是(1,).
(1,)
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