新高考数学一轮复习课件 第2章 §2.8 对数与对数函数(含详解)
展开1.理解对数的概念及运算性质,能用换底公式将一般对数转化成自然对数或常用 对数.2.通过实例,了解对数函数的概念,会画对数函数的图象,理解对数函数的单调 性与特殊点.3.了解指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=lgax(a>0,且a≠1)互为反函数.
1.对数的概念一般地,如果ax=N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数,记作_________,其中 叫做对数的底数, 叫做真数.以10为底的对数叫做常用对数,记作 .以e为底的对数叫做自然对数,记作 .
2.对数的性质与运算性质(1)对数的性质:lga1= ,lgaa= , =___(a>0,且a≠1,N>0).(2)对数的运算性质如果a>0,且a≠1,M>0,N>0,那么:①lga(MN)=_____________;② =_____________;③lgaMn=_______(n∈R).(3)对数换底公式:lgab= (a>0,且a≠1;b>0;c>0,且c≠1).
3.对数函数的图象与性质
4.反函数指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数__________(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的图象关于直线 对称.
2.如图给出4个对数函数的图象则b>a>1>d>c>0,即在第一象限,不同的对数函数图象从左到右底数逐渐增大.
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若M=N,则lgaM=lgaN.( )(2)函数y=lga2x(a>0,且a≠1)是对数函数.( )(3)对数函数y=lgax(a>0,且a≠1)在(0,+∞)上是增函数.( )(4)函数y=lg2x与y= 的图象重合.( )
1.若函数f(x)=lg2(x+1)的定义域是[0,1],则函数f(x)的值域为A.[0,1] B.(0,1)C.(-∞,1] D.[1,+∞)
根据复合函数单调性同增异减可知f(x)在[0,1]上单调递增,因为0≤x≤1,所以1≤x+1≤2,则lg21≤lg2(x+1)≤lg22,即f(x)∈[0,1].
2.函数y=lga(x-2)+2(a>0,且a≠1)的图象恒过点______.
∵lga1=0,令x-2=1,∴x=3,y=2,∴函数的图象过定点(3,2).
例1 (1)若2a=5b=10,则 的值是
由2a=5b=10,∴a=lg210,b=lg510,
(2)计算:lg535+ - -lg514=_____.
=lg5125-1=lg553-1=3-1=2.
解决对数运算问题的常用方法(1)将真数化为底数的指数幂的形式进行化简.(2)将同底对数的和、差、倍合并.(3)利用换底公式将不同底的对数式转化成同底的对数式,要注意换底公式的正用、逆用及变形应用.
跟踪训练1 (1)(2022·保定模拟)已知2a=3,b=lg85,则4a-3b=_______.
因为2a=3,所以a=lg23,又b=lg85,
例2 (1)已知函数f(x)=lga(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由函数图象可知,f(x)为增函数,故a>1.函数图象与y轴的交点坐标为(0,lgab),由函数图象可知-1
则g(x)在(0,1)上单调递减,所以g(x)>g(1)=1+2=3,所以a+2b>3,所以a+2b的取值范围为(3,+∞).
对数函数图象的识别及应用方法(1)在识别函数图象时,要善于利用已知函数的性质、函数图象上的特殊点(与坐标轴的交点、最高点、最低点等)排除不符合要求的选项.(2)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2 (1)已知lg a+lg b=0(a>0且a≠1,b>0且b≠1),则函数f(x)=ax与g(x)= 的图象可能是
∵lg a+lg b=0(a>0且a≠1,b>0且b≠1),
∴g(x)= =lgax,函数f(x)=ax与函数g(x)= 互为反函数,∴函数f(x)=ax与g(x)= 的图象关于直线y=x对称,且具有相同的单调性.
(2)(2023·濮阳模拟)已知a>0且a≠1,函数y=ax的图象如图所示,则函数f(x)=lga(-x+1)的部分图象大致为
由函数y=ax的图象可得a>1.当a>1时,y=lgax经过定点(1,0),为增函数.因为y=lgax与y=lga(-x)关于y轴对称,所以y=lga(-x)经过定点(-1,0),为减函数.而f(x)=lga(-x+1)可以看作y=lga(-x)的图象向右平移一个单位长度得到的,所以f(x)=lga(-x+1)的图象经过定点(0,0),为减函数.结合选项可知选D.
命题点1 比较对数式的大小例3 (2023·武汉质检)已知a=lg30.5,b=lg3π,c=lg43,则a,b,c的大小关系是A.aa=lg30.5
命题点3 对数函数的性质及应用例5 (2023·郑州模拟)设函数f(x)=ln|x+3|+ln|x-3|,则f(x)A.是偶函数,且在(-∞,-3)上单调递减B.是奇函数,且在(-3,3)上单调递减C.是奇函数,且在(3,+∞)上单调递增D.是偶函数,且在(-3,3)上单调递增
函数f(x)的定义域为{x|x≠±3},f(x)=ln|x+3|+ln|x-3|=ln|x2-9|,令g(x)=|x2-9|,则f(x)=ln g(x),函数g(x)的单调区间由图象(图略)可知,当x∈(-∞,-3),x∈(0,3)时,g(x)单调递减,当x∈(-3,0),x∈(3,+∞)时,g(x)单调递增,由复合函数单调性同增异减得单调区间.由f(-x)=ln|(-x)2-9|=ln|x2-9|=f(x)得f(x)为偶函数.
求与对数函数有关的函数值域和复合函数的单调性问题,必须弄清三个问题: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.
令t(x)=6-ax,因为a>0,所以t(x)=6-ax为减函数.又由函数f(x)=lga(6-ax)在(0,2)上单调递减,可得函数t(x)=6-ax>0在(0,2)上恒成立,且a>1,
跟踪训练3 (1)(2023·开封模拟)已知函数f(x)=lga(6-ax)(a>0,且a≠1)在(0,2)上单调递减,则实数a的取值范围是A.(1,3] B.(1,3)C.(0,1) D.(1,+∞)
(2)(2022·惠州模拟)若函数f(x)= (a>0,且a≠1)有最小值,则实数a的取值范围是________.
2.若函数f(x)=lgax(a>0,且a≠1)的反函数的图象过点(1,3),则f(lg28)等于A.-1 B.1 C.2 D.3
依题意,函数f(x)=lgax(a>0,且a≠1)的反函数,即函数y=ax的图象过点(1,3),则a=3,f(x)=lg3x,于是得f(lg28)=lg3(lg28)=lg33=1,所以f(lg28)=1.
函数f(x)=lg2(|x|-1)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),排除B,C;由f(-x)=lg2(|-x|-1)=lg2(|x|-1)=f(x),可知函数f(x)为偶函数,其图象关于y轴对称,排除D.
3.函数f(x)=lg2(|x|-1)的图象为
4.按照“碳达峰”“碳中和”的实现路径,2030年为碳达峰时期,2060年实现碳中和,到2060年,纯电动汽车在整体汽车中的渗透率有望超过70%,新型动力电池迎来了蓬勃发展的风口.Peukert于1898年提出蓄电池的容量C(单位:Ah),放电时间t(单位:h)与放电电流I(单位:A)之间关系的经验公式:C=In·t,其中n为Peukert常数,为了测算某蓄电池的Peukert常数n,在电池容量不变的条件下,当放电电流I=20 A时,放电时间t=20 h;当放电电流I=30 A时,放电时间t=10 h.则该蓄电池的Peukert常数n大约为(参考数据:lg 2≈0.30,lg 3≈0.48)
根据题意可得C=20n·20,C=30n·10,
5.已知函数f(x)=lg2(x+1)-|x|,则不等式f(x)>0的解集是A.(-1,1) B.(0,1)C.(-1,0) D.∅
不等式f(x)>0⇔lg2(x+1)>|x|,分别画出函数y=lg2(x+1)和y=|x|的图象,由图象可知y=lg2(x+1)和y=|x|的图象有两个交点,分别是(0,0)和(1,1),由图象可知lg2(x+1)>|x|的解集是(0,1),即不等式f(x)>0的解集是(0,1).
6.(多选)已知函数f(x)=|lga(x+1)|(a>1),下列说法正确的是A.函数f(x)的图象恒过定点(0,0)B.函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递减C.函数f(x)在区间 上的最小值为0D.若对任意x∈[1,2],f(x)≥1恒成立,则实数a的取值范围是(1,2]
将(0,0)代入函数f(x)=|lga(x+1)|(a>1),成立,故A正确;当x∈(0,+∞)时,x+1∈(1,+∞),又a>1,所以f(x)=|lga(x+1)|=lga(x+1),由复合函数单调性可知,当x∈(0,+∞)时,f(x)=|lga(x+1)|=lga(x+1)单调递增,故B错误;
所以f(x)=|lga(x+1)|≥lga1=0,故C正确;当x∈[1,2]时,f(x)=|lga(x+1)|=lga(x+1)≥1恒成立,所以由函数为增函数知lga2≥1,解得18.函数f(x)= 的最小值为______.
9.已知f(x)=(1)若a=2,求f(x)的值域;
当a=2时,f(x)=令t=x2-2x+10=(x-1)2+9,∴t≥9,f(x)≤ =-2,∴f(x)的值域为(-∞,-2].
(2)若f(x)在(1,+∞)上单调递减,求a的取值范围.
令u(x)=x2-ax+5a,∵y= (x)为减函数,∴u(x)=x2-ax+5a在(1,+∞)上单调递增,
10.(2023·南昌模拟)已知函数f(x)=lg3(9x+1)+kx是偶函数.(1)求k;
∵f(x)是偶函数,∴f(-x)=f(x),即lg3(9-x+1)-kx=lg3(9x+1)+kx对任意x∈R恒成立,
(2)解不等式f(x)≥lg3(7·3x-1).
则不等式f(x)≥lg3(7·3x-1)等价于3x+3-x≥7·3x-1>0,由7·3x-1>0,解得x>-lg37;由3x+3-x≥7·3x-1,得6·(3x)2-3x-1≤0,
即x≤-lg32,综上,不等式的解集为(-lg37,-lg32].
11.若非零实数a,b,c满足2a=3b=6c=k,则
由已知,得2a=3b=6c=k,得a=lg2k,b=lg3k,c=lg6k,
12.(多选)关于函数f(x)=lg2x+lg2(4-x),下列说法正确的是A.f(x)的最大值为1B.f(x)在区间(0,2)上为增函数C.f(x)的图象关于直线x=2对称D.f(x)的图象关于点(2,0)对称
函数f(x)=lg2x+lg2(4-x)=lg2(4x-x2)(0
13.已知函数f(x)的定义域为R,图象恒过点(0,1),对任意x1,x2∈R,x1≠x2,都有 >1,则不等式f(ln(ex-1))<1+ln(ex-1)的解集为A.(ln 2,+∞) B.(-∞,ln 2)C.(ln 2,1) D.(0,ln 2)
则f(x1)-x1>f(x2)-x2,令g(x)=f(x)-x,则g(x)在R上单调递增,又f(0)=1,则不等式f(ln(ex-1))<1+ln(ex-1),等价于f(ln(ex-1))-ln(ex-1)<1=f(0)-0,即g(ln(ex-1))
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