高中数学苏教版 (2019)必修 第一册6.3 对数函数第2课时学案
展开第2课时 对数函数图象与性质的综合应用
学习目标 1.掌握与对数函数有关的图象变换.2.了解反函数的概念.3.掌握对数函数的实际应用.
一、与对数函数有关的图象变换
例1 已知f(x)=loga|x|(a>0,且a≠1)满足f(-5)=1,试画出函数f(x)的图象.
解 因为f(-5)=1,所以loga5=1,即a=5,
故f(x)=log5|x|=
所以函数f(x)=log5|x|的图象如图所示.
延伸探究
1.在本例(3)中,若条件不变,试画出函数g(x)=loga|x-1|的图象.
解 因为f(x)=log5|x|,
所以g(x)=log5|x-1|,
如图,g(x)的图象是由f(x)的图象向右平移1个单位长度得到的.
2.在本例(3)中,若条件不变,试画出函数h(x)=|logax|的图象.
解 因为a=5,所以h(x)=|log5x|.h(x)的图象如图所示.
反思感悟 对数函数图象的变换方法
(1)作y=f(|x|)的图象时,保留y=f(x)(x≥0)图象不变,当x<0时,y=f(|x|)的图象与y=f(x)(x>0)的图象关于y轴对称.
(2)作y=|f(x)|的图象时,保留y=f(x)的x轴及上方图象不变,把x轴下方图象以x轴为对称轴翻折上去即可.
(3)有关对数函数图象的平移也符合“左加右减,上加下减”的规律.
(4)y=f(-x)与y=f(x)关于y轴对称,y=-f(x)与y=f(x)关于x轴对称,y=-f(-x)与y=f(x)关于原点对称.
跟踪训练1 (1)函数f(x)=loga|x|+1(a>1)的图象大致为( )
答案 C
解析 ∵函数f(x)=loga|x|+1(a>1)是偶函数,∴f(x)的图象关于y轴对称,
当x>0时,f(x)=logax+1是增函数;
当x<0时,f(x)=loga(-x)+1是减函数,
又∵图象过(1,1),(-1,1)两点,结合选项可知选C.
(2)画出函数y=|log2(x+1)|的图象,并写出函数的值域及单调区间.
解 函数y=|log2(x+1)|的图象如图所示.由图象知,其值域为[0,+∞),减区间是(-1,0],增区间是[0,+∞).
二、反函数
问题 在同一坐标系下,画出函数y=2x与y=log2x的图象,观察两函数图象的关系.
提示
知识梳理
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.它们的定义域与值域正好互换.
例2 若函数y=f(x)是函数y=2x的反函数,则f(f(2))的值为( )
A.16 B.0 C.1 D.2
答案 B
解析 函数y=2x的反函数是y=log2x,
即f(x)=log2x.
∴f(f(2))=f(log22)=f(1)=log21=0.
反思感悟 互为反函数的函数的性质
(1)同底数的指数函数与对数函数互为反函数.
(2)互为反函数的定义域与值域互换.
(3)互为反函数的两个函数的图象关于直线y=x对称.
跟踪训练2 函数y=log3x的反函数的定义域为( )
A.(0,+∞) B.
C.(1,4) D.[-1,4]
答案 D
解析 由y=log3x,
可知y∈[-1,4].
所以反函数的定义域为x∈[-1,4].
三、对数函数的实际应用
例3 某公司制定了一个激励销售人员的奖励方案:当销售利润不超过10万元时,按销售利润的15%进行奖励;当销售利润超过10万元时,若超出A万元,则超出部分按2log5(A+1)进行奖励.记奖金为y(单位:万元),销售利润为x(单位:万元).
(1)写出奖金y关于销售利润x的解析式;
(2)如果业务员老江获得5.5万元的奖金,那么他的销售利润是多少万元?
解 (1)由题意知
y=
(2)由题意知1.5+2log5(x-9)=5.5,
即log5(x-9)=2,
∴x-9=52,解得x=34.
∴老江的销售利润是34万元.
反思感悟 对数函数应用题的解题思路
(1)依题意,找出或建立数学模型.
(2)依实际情况确定解析式中的参数.
(3)依题设数据解决数学问题.
(4)得出结论.
跟踪训练3 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
答案 A
解析 由题意,知100=alog2(1+1),得a=100,
则当x=7时,y=100log2(7+1)=100×3=300.
1.知识清单:
(1)与对数函数有关的图象变换.
(2)反函数的概念.
(3)对数函数模型的简单应用.
2.方法归纳:换元法.
3.常见误区:混淆图象变换中的翻折和对称变换.
1.函数y=loga(x-1)(0
答案 A
解析 函数y=loga(x-1)的图象是由y=logax的图象向右平移1个单位长度得到的,
∵0 2.“每天进步一点点”可以用数学来诠释,假如你今天的数学水平是1,以后每天比前一天增加千分之五,则经过y天之后,你的数学水平x与y之间的函数关系式是( )
A.y=log1.05x B.y=log1.005x
C.y=log0.95x D.y=log0.995x
答案 B
解析 由题意得x=(1+5‰)y=1.005y,化为对数函数得y=log1.005x.
3.某科技研发公司2021年全年投入的研发资金为300万元,在此基础上,计划每年投入的研发资金比上一年增加10%.则该公司全年投入的研发资金开始超过600万元的年份是(参考数据:lg 2≈0.301,lg 3≈0.477,lg 5≈0.699,lg 11≈1.041)( )
A.2027年 B.2028年
C.2029年 D.2030年
答案 C
解析 设n(n∈N*)年后公司全年投入的研发资金为y,
则y=300n,
令300n>600,
解得n>,
将lg 2≈0.301,lg 11≈1.041,
代入后解得≈7.3,又n∈N*,故n的最小值为8,即到2029年,该公司全年投入的研发资金开始超过600万元.
4.若函数y=f(x)是函数y=3x的反函数,则f 的值为________.
答案 -log32
解析 y=f(x)=log3x,
∴f =log3=-log32.
1.(多选)已知函数y=ax与y=logax,其中a>0且a≠1,下列说法正确的是( )
A.两者的图象关于直线y=x对称
B.前者的定义域、值域分别是后者的值域、定义域
C.两函数在各自的定义域内增减性相同
D.y=ax的图象经过平行移动可得到y=logax的图象
答案 ABC
解析 函数y=ax与y=logax互为反函数,所以根据互为反函数的函数图象关于直线y=x对称,可知A正确;根据互为反函数的函数性质知,前者的定义域、值域分别是后者的值域、定义域,故B正确;根据互为反函数的函数性质知C正确;由图象的平移知,y=ax平移后得不到y=logax的图象,故D不正确.
2.函数y=ax(a>0,且a≠1)的反函数的图象过点(,a),则a的值为( )
A.2 B. C.2或 D.3
答案 B
解析 方法一 函数y=ax(a>0,且a≠1)的反函数为y=logax(a>0,且a≠1),
故y=logax的图象过点(,a),则a=loga=.
方法二 ∵函数y=ax(a>0,且a≠1)的反函数的图象过点(,a),∴函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象过点(a,),∴aa==,即a=.
3.某地为了抑制一种有害昆虫的繁殖,引入了一种以该昆虫为食物的特殊动物,已知该动物的繁殖数量y(只)与引入时间x(年)的关系为y=alog3(x+2),若该动物在引入一年后的数量为150只,则25年后它们发展到( )
A.300只 B.450只
C.600只 D.700只
答案 B
解析 将x=1,y=150代入y=alog3(x+2)得,
150=alog3(1+2),解得a=150,
所以x=25时,y=150log3(25+2)=450.
4.如图为函数y=m+lognx的图象,其中m,n为常数,则下列结论正确( )
A.m<0,n>1
B.m>0,n>1
C.m>0,0
解析 根据图象可知,函数y=m+lognx(m,n是常数)是减函数,所以0
答案 CD
解析 当a>1时,y=a-x单调递减,恒过(0,1),y=loga(-x)单调递减,定义域为(-∞,0) 恒过(-1,0),C选项符合题意;当0 6.已知a>1,b<-1,则函数y=loga(x-b)的图象不经过( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
答案 D
解析 根据对数函数的单调性及图象平移的知识,知函数y=loga(x-b)的大致图象如图所示,函数图象不经过第四象限.
7.若函数y=f(x)的反函数是y=g(x),f(a)=b,ab≠0,则g(b)=________.
答案 a
解析 因为f(a)=b,所以点(a,b)在y=f(x)的图象上,因为互为反函数的两个函数图象关于直线y=x对称,所以点(b,a)在函数y=g(x)的图象上,所以g(b)=a.
8.已知f(x)=|log3x|,若f(a)>f(2),则a的取值范围为________________.
答案 ∪(2,+∞)
解析 作出函数f(x)的图象,如图所示,
由于f(2)=f ,故结合图象可知02.
9.已知函数y=loga(x+b)的图象如图所示.
(1)求实数a与b的值;
(2)函数y=loga(x+b)与y=logax的图象有何关系?
解 (1)由图象可知,函数的图象过点(-3,0)与点(0,2),
所以得方程0=loga(-3+b)与2=logab,
解得a=2,b=4.
(2)由(1)知,y=log2(x+4).
函数y=log2(x+4)的图象可以由y=log2x的图象向左平移4个单位长度得到.
10.20世纪70年代,里克特制订了一种表明地震能量大小的尺度,就是使用测震仪衡量地震能量的等级,地震能量越大,测震仪记录的地震曲线的振幅就越大,这就是我们常说的里氏震级M,其计算公式为M=lg A-lg A0.其中A是被测地震的最大振幅,A0是“标准地震”的振幅.
(1)假设在一次地震中,一个距离震中1 000千米的测震仪记录的地震最大振幅是20,此时标准地震的振幅是0.002,计算这次地震的震级;
(2)5级地震给人的震感已比较明显,我国发生在汶川的8级地震的最大振幅是5级地震的最大振幅的多少倍?
解 (1)M=lg A-lg A0=lg
=lg =lg 104=4.
即这次地震的震级为4级.
(2)由题意得
所以lg A8-lg A5=3,
即lg =3.
所以=103=1 000.
即8级地震的最大振幅是5级地震的最大振幅的1 000倍.
11.函数f(x)=lg(|x|-1)的大致图象是( )
答案 B
解析 由f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),且f(-x)=lg(|-x|-1)=lg(|x|-1)=f(x),得f(x)是偶函数,由此知C,D错误.
又当x>1时,f(x)=lg(x-1)在(1,+∞)上是增函数,所以B正确.
12.(多选)在同一直角坐标系中,函数f(x)=loga(x-b),g(x)=bx-a的图象可能是( )
答案 AC
解析 对于A,根据f(x)的图象知对数函数在定义域上单调递增,所以a>1,图象过(2,0)点,所以b=1;根据g(x)的图象为y=1的一条直线可判断b=1,且无论a为何值图象均为y=1,此类情况符合题意,A正确;
对于B,由g(x)的图象可知a>1,0 对于C,由对数函数f(x)的图象知0 对于D,由f(x)的图象知函数f(x)单调递减,则0 13.(多选)两个函数的图象经过平移后能够重合,称这两个函数为“同形”函数,给出四个函数:f1(x)=log2(x+1),f2(x)=log2(x+2),f3(x)=log2x2,f4(x)=log2(2x),其中“同形”函数是( )
A.f2(x)与f4(x)
B.f1(x)与f3(x)
C.f1(x)与f4(x)
D.f3(x)与f4(x)
答案 AC
解析 由题知,f1(x)=log2(x+1),
f2(x)=log2(x+2),
f3(x)=log2x2=2log2|x|,
f4(x)=log2(2x)=log2x+1,
对于A,可将函数f2(x)的图象向右平移2个单位长度,然后向上平移1个单位长度得到f4(x),故满足定义,A正确;对于C,可将函数f1(x)的图象向右平移1个单位长度,然后向上平移1个单位长度得到f4(x),故满足定义,C正确;对于B,D,因函数f3(x)为分段函数,由两部分图形组成,不能单独平移得到其他函数图形,故不满足定义,故BD错误.
14.大西洋鲑鱼每年都要逆流而上,游回产地产卵.研究鲑鱼的科学家发现鲑鱼的游速可以表示为函数v=log3,单位是m/s,其中O表示鱼的耗氧量的单位数.当一条鱼的耗氧量是2 700个单位时,它的游速是________m/s;一条鱼静止时耗氧量的单位数为________.
答案 100
解析 当O=2 700时,
v=log3=log3
=log327=(m/s).
一条鱼静止时,v=0,则log3=0,
∴=1,∴O=100.
15.(多选)已知f(x)=若方程f(x)=a有四个不同的解x1
C.x3x4=1 D.+∈
答案 ACD
解析 作出函数f(x)的图象如图所示.
由图象可知x1+x2=-2,≤x3<1
∴x3x4=1,故C选项正确;
∴+=+x3,x3∈,
又函数y=x+在(0,1)上为减函数,
所以+x3∈,即+∈,D选项正确,故选ACD.
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