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高考数学第一轮复习(新教材新高考)第04讲对数与对数函数(核心考点精讲精练)(学生版+解析)
展开1. 4年真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容是新高考卷的命题常考内容,设题多为函数性质或函数模型,难度中等,分值为5分
【备考策略】1.理解对数的概念和运算性质,熟练指对互化,能用换底公式能将一般对数转化成自然对数或常用对数
2.了解对数函数的概念,能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
3.熟练掌握对数函数且与指数函数且的图象关系
【命题预测】本节内容通常会考查指对幂的大小比较、对数的运算性质、对数的函数模型等,需要重点备考复习
知识讲解
对数的运算
对数的定义
如果,那么把叫做以为底,的对数,记作,其中叫做对数的底数,叫做真数
对数的分类
一般对数:底数为,,记为
常用对数:底数为10,记为,即:
自然对数:底数为e(e≈2.71828…),记为,即:
对数的性质与运算法则
①两个基本对数:①,②
②对数恒等式:①,②。
③换底公式:;
推广1:对数的倒数式
推广2:。
④积的对数:;
⑤商的对数:;
⑥幂的对数:❶,❷,
❸,❹
对数函数
对数函数的定义及一般形式
形如:的函数叫做对数函数
对数函数的图象和性质
考点一、对数的运算
1.(2022·天津·统考高考真题)化简的值为( )
A.1B.2C.4D.6
【答案】B
【分析】根据对数的性质可求代数式的值.
【详解】原式
,
故选:B
2.(2022·浙江·统考高考真题)已知,则( )
A.25B.5C.D.
【答案】C
【分析】根据指数式与对数式的互化,幂的运算性质以及对数的运算性质即可解出.
【详解】因为,,即,所以.
故选:C.
3.(2023·北京·统考高考真题)已知函数,则____________.
【答案】1
【分析】根据给定条件,把代入,利用指数、对数运算计算作答.
【详解】函数,所以.
故答案为:1
1.(2023·山东济宁·嘉祥县第一中学统考三模)若且,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用指数与对数的互化可得出、的表达式,结合换底公式可求得的值.
【详解】因为且,所以,且,所以,且,
且有,,所以,,,
所以,,则,
又因为且,解得.
故选:B.
2.(2023·河北·校联考一模)若函数,则( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根据自变量的取值,即可代入到分段函数中,计算即可.
【详解】由于,所以,故,
故选C.
3.(2023·广东东莞·统考模拟预测)已知函数,则( )
A.4B.5C.6D.7
【答案】D
【分析】结合函数的解析式及对数的运算性质计算即可.
【详解】由题意可得 ,
故选:D.
4.(2023·江西·江西师大附中校考三模)已知函数是偶函数,,则_______.
【答案】
【分析】根据是偶函数,解出值,再根据分段函数解析式算出结果.
【详解】解:已知函数是偶函数,
所以,即,
整理得,解得,
经检验,满足题意,
因为,则,
则,,
故答案为:.
考点二、对数函数的定义域
1.(全国·高考真题)函数的定义域为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】首先,考查对数的定义域问题,也就是的真数一定要大于零,其次,分母不能是零.
【详解】解:由,得,
又因为,即,得
故,的取值范围是,且.
定义域就是
故选:B.
2.(上海·高考真题)函数的定义域为_____________.
【答案】
【分析】函数的定义域满足且,解得答案.
【详解】函数的定义域满足:且,解得.
故答案为:
1.(2023·广东韶关·统考模拟预测)若集合,,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】由根式、对数性质解不等式和定义域,再应用集合交运算求结果.
【详解】由,则,故,
由,则,故,
所以.
故选:B
2.(2023·山东泰安·统考模拟预测)已知集合,,则( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】先求出集合,然后利用集合补集和并集运算即可.
【详解】由已知,
,
,
.
故选:C.
3.(2023·安徽安庆·安徽省桐城中学校考一模)集合 ,集合,全集,则为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】根据真数大于零以及根式的性质可化简集合,即可由集合的交并补运算求解.
【详解】对于集合A,由或,所以,,
,故.
故选:B
考点三、对数函数的图象与性质
1.(全国·高考真题)当a>1时,在同一坐标系中,函数y=a-x与y=lgax的图像为( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】根据指数函数和对数函数的图像,即可容易判断.
【详解】∵a>1,∴0<<1,
∴y=a-x是减函数,y=lgax是增函数,
故选:C.
【点睛】本题考查指数函数和对数函数的单调性,属基础题.
2.(山东·高考真题)已知函数(,是常数,其中且)的大致图象如图所示,下列关于,的表述正确的是
A.,B.,
C.,D.,
【答案】D
【分析】根据指数函数的图象和特征以及图象的平移可得正确的选项.
【详解】从题设中提供的图像可以看出,
故得,
故选:D.
【点睛】本题考查图象的平移以及指数函数的图象和特征,本题属于基础题.
3.(全国·高考真题)下列函数中,其图像与函数的图像关于直线对称的是
A.B.C.D.
【答案】B
【详解】分析:确定函数过定点(1,0)关于x=1对称点,代入选项验证即可.
详解:函数过定点(1,0),(1,0)关于x=1对称的点还是(1,0),只有过此点.
故选项B正确
点睛:本题主要考查函数的对称性和函数的图像,属于中档题.
1.(2023·江西上饶·校联考模拟预测)已知函数(a,b为常数,其中且)的图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.,B.,
C.,D.,
【答案】D
【分析】由函数在定义域上单调递增,可得,排除A,C;代入,得,从而得答案.
【详解】解:由图象可得函数在定义域上单调递增,
所以,排除A,C;
又因为函数过点,
所以,解得.
故选:D
2.(2023·安徽安庆·校考一模)函数与在同一直角坐标系下的图象大致是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】根据,,结合对数函数与指数函数的单调性判断即可.
【详解】,为定义域上的单调递增函数
,故不成立;
,为定义域上的单调递增函数,
,故C和D不成立.
故选:B.
3.(2023·浙江嘉兴·校考模拟预测)若函数的图象不过第四象限,则实数a的取值范围为________.
【答案】
【分析】作出函数的大致图象,结合图象可得,即可得解.
【详解】函数的图象关于对称,其定义域为,
作出函数的大致图象如图所示,
由图可得,要使函数的图象不过第四象限,
则,即,解得,
所以实数a的取值范围为.
故答案为:.
考点四、对数函数的单调性
1.(2020·海南·高考真题)已知函数在上单调递增,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】首先求出的定义域,然后求出的单调递增区间即可.
【详解】由得或
所以的定义域为
因为在上单调递增
所以在上单调递增
所以
故选:D
【点睛】在求函数的单调区间时一定要先求函数的定义域.
2.(2020·全国·统考高考真题)设函数,则f(x)( )
A.是偶函数,且在单调递增B.是奇函数,且在单调递减
C.是偶函数,且在单调递增D.是奇函数,且在单调递减
【答案】D
【分析】根据奇偶性的定义可判断出为奇函数,排除AC;当时,利用函数单调性的性质可判断出单调递增,排除B;当时,利用复合函数单调性可判断出单调递减,从而得到结果.
【详解】由得定义域为,关于坐标原点对称,
又,
为定义域上的奇函数,可排除AC;
当时,,
在上单调递增,在上单调递减,
在上单调递增,排除B;
当时,,
在上单调递减,在定义域内单调递增,
根据复合函数单调性可知:在上单调递减,D正确.
故选:D.
【点睛】本题考查函数奇偶性和单调性的判断;判断奇偶性的方法是在定义域关于原点对称的前提下,根据与的关系得到结论;判断单调性的关键是能够根据自变量的范围化简函数,根据单调性的性质和复合函数“同增异减”性得到结论.
1.(2022·全国·哈师大附中校联考模拟预测)函数的单调递减区间为__________.
【答案】/
【分析】根据复合函数的单调性求解,需注意函数的定义域.
【详解】在上单调递增,,
当时,单调递减,
根据复合函数的单调性知在(也可)上单调递减,
故答案为:(也可)
2.(2023·安徽黄山·统考三模)“”是“函数在区间上单调递增”的( )
A.充分不必要条件B.充要条件
C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【分析】结合对数复合函数的单调性及充分条件、必要条件的定义,即可得答案.
【详解】令,,
若在上单调递增,
因为是上的增函数,
则需使是上的增函数且,
则且,解得.
因为⫋,故是的必要不充分条件,
故选:C.
3.(2023·安徽蚌埠·统考二模)(多选)已知函数,则下列说法中正确的是( )
A.函数的图象关于原点对称B.函数的图象关于轴对称
C.函数在上是减函数D.函数的值域为
【答案】BD
【分析】根据奇偶性的定义判断AB选项;利用换元法分析函数的单调性,即可判断C选项;根据单调性求值域即可判断D选项.
【详解】因为的定义域为,
所以,所以为偶函数,所以A错误,B正确;
令,则,令,则,
当时,,所以为增函数,
又为增函数,所以为增函数,
又为增函数,所以在上是增函数.
又为上的偶函数,
所以,所以的值域为.所以C错误,D正确.
故选:BD.
4.(2023·河北邯郸·统考一模)(多选)已知函数,则( )
A.的定义域是B.有最大值
C.不等式的解集是D.在上单调递增
【答案】AB
【分析】根据函数解析式,求解函数定义域,利用复合函数单调性求解单调区间及最值,利用单调性解函数不等式。
【详解】由题意可得,解得,即的定义域是,则A正确;
,因为在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,所以在上单调递增,在上单调递减,所以,则B正确;
因为在上单调递增,在上单调递减,且,所以不等式的解集是,则C错误;
因为在上单调递减,所以D错误.
故选:AB.
5.(2023·安徽安庆·安庆一中校考模拟预测)已知函数为R上单调递减的奇函数,则实数a的值为 _____.
【答案】1
【分析】利用奇函数的定义求出a,再根据给定的单调性确定作答.
【详解】因为函数为R上的奇函数,则,,
即有恒成立,
因此对任意实数x恒成立,于是,解得,
当时,,函数与在上单调递增,
则函数在上单调递增,而函数在上单调递增,
因此函数在上单调递增,于是奇函数在上单调递增,即在R上单调递增,不符合题意,
当时,,因此函数在R上单调递减,符合题意,
所以实数a的值为1.
故答案为:1
考点五、对数函数的值域与最值
1.(山东·高考真题)函数的值域为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】利用指数函数的性质求得,再由对数函数的性质可得结果.
【详解】,
,
,
∴函数的值域为.
故选:A
【点睛】本题主要考查指数函数与对数函数的基本性质,属于基础题.
2.(山西·高考真题)设,函数在区间上的最大值与最小值之差为,则a=
A.B.2C.2D.4
【答案】D
【详解】试题分析:设,函数为上的增函数,则在区间上的最小值为,最大值为,则,即为,解得,故选D.
考点:对数函数的值域与最值.
3.(2004·天津·高考真题)若函数,在区间上的最大值是最小值的3倍,则等于
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】依据题设可知函数在区间上单调递减,则,即,解之得,故应选答案D.
1.(2023·福建厦门·厦门市湖滨中学校考模拟预测)已知函数的值域为R,那么实数k的取值范围是
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】利用函数的值域是R,通过判别式列出不等式求解即可.
【详解】函数的值域为R,所以对数的真数取遍全体正实数,
可得△=(k﹣3)2﹣9≥0,解得k∈(﹣∞,0]∪[6,+∞).
故选:C.
【点睛】本题考查函数的值域,恒成立问题的处理方法,考查计算能力以及转化思想的应用.
2.(2022·重庆·统考模拟预测)若函数有最小值,则实数a的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】根据对数函数的性质可得且,则,即可求出的大致范围,再令的根为、且,,,对分两种情况讨论,结合二次函数、对数函数的单调性判断即可;
【详解】解:依题意且,所以,解得或,综上可得,
令的根为、且,,,
若,则在定义域上单调递增,在上单调递增,在上单调递减,
根据复合函数的单调性可知,在上单调递增,在上单调递减,函数不存在最小值,故舍去;
若,则在定义域上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,
根据复合函数的单调性可知,在上单调递减,在上单调递增,所以函数在取得最小值,所以;
故选:A
3.(2023·广东·统考模拟预测)(多选)已知函数,则( )
A.当时,的定义域为R
B.一定存在最小值
C.的图象关于直线对称
D.当时,的值域为R
【答案】AC
【分析】根据对数函数的性质及特殊值一一判断.
【详解】对于A:若,则,则二次函数的图象恒在轴的上方,
即恒成立,所以的定义域为R,故A正确;
对于B:若,则的定义域为,值域为R,没有最小值,故B错误;
对于C:由于函数为偶函数,其图象关于y轴对称,
将该函数的图象向左平移个单位长度即可得到函数的图象,
此时对称轴为直线,故C正确;
对于D:若,则,故的值域不是R,故D错误.
故选:AC
考点六、对数函数中奇偶性的应用
1.(2022·全国·统考高考真题)若是奇函数,则_____,______.
【答案】 ; .
【分析】根据奇函数的定义即可求出.
【详解】[方法一]:奇函数定义域的对称性
若,则的定义域为,不关于原点对称
若奇函数的有意义,则且
且,
函数为奇函数,定义域关于原点对称,
,解得,
由得,,
,
故答案为:;.
[方法二]:函数的奇偶性求参
函数为奇函数
[方法三]:
因为函数为奇函数,所以其定义域关于原点对称.
由可得,,所以,解得:,即函数的定义域为,再由可得,.即,在定义域内满足,符合题意.
故答案为:;.
1.(2021·山西临汾·统考一模)已知函数,若,则______.
【答案】﹣3
【分析】利用函数的对称性可求得函数值.
【详解】根据题意,函数,
则
,
则,
若,则,
故答案为:﹣3.
2.(2022·四川泸州·四川省泸县第四中学校考模拟预测)已知函数,且,则( )
A.B.C.D.3
【答案】C
【分析】令,则为奇函数,根据已知求出,,再由即可求出答案.
【详解】解:根据题意,函数,
则,
则有,
故,
若,则,
故选:C.
3.(2021·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.是奇函数
B.的图象关于点对称
C.若函数在上的最大值、最小值分别为、,则
D.令,若,则实数的取值范围是
【答案】BCD
【分析】利用函数的奇偶性的定义,可判定A错误;利用图像的平移变换,可判定B正确;利用函数的图象平移和奇偶性,可得判定C正确;利用函数的单调性,可判定D正确.
【详解】由题意函数,
因为恒成立,即函数的定义域为,
又因为,所以不是奇函数,所以错误;
将的图象向下平移两个单位得到,
再向左平移一个单位得到,
此时,所以图象关于点对称,
所以的图象关于对称,所以B正确;
将函数的图象向左平移一个单位得,
因为,
即,所以函数为奇函数,
所以函数关于点对称,
所以若在处 取得最大值,则在处取得最小值,
则,所以C正确;
由,可得,
由,
设,,
可得,所以为减函数,
可得函数为减函数,
所以函数为单调递减函数,
又由为减函数,所以为减函数,
因为关于点对称,
所以,即,
即,解得,所以D正确.
故选:BCD.
【点睛】求解函数有关的不等式的方法及策略:
1、解函数不等式的依据是函数的单调性的定义,
具体步骤:①将函数不等式转化为的形式;
②根据函数的单调性去掉对应法则“”转化为形如:“”或“”的常规不等式,从而得解.
2、利用函数的图象研究不等式,当不等式问题不能用代数法求解但其与函数有关时,常将不等式问题转化为两函数的图象上、下关系问题,从而利用数形结合求解.
考点七、对数函数值的大小比较(构造函数比较大小)
1.(2021·全国·统考高考真题)已知,,,则下列判断正确的是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】对数函数的单调性可比较、与的大小关系,由此可得出结论.
【详解】,即.
故选:C.
2.(2021·天津·统考高考真题)设,则a,b,c的大小关系为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据指数函数和对数函数的性质求出的范围即可求解.
【详解】,,
,,
,,
.
故选:D.
3.(2021·全国·统考高考真题)设,,.则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用对数的运算和对数函数的单调性不难对a,b的大小作出判定,对于a与c,b与c的大小关系,将0.01换成x,分别构造函数,,利用导数分析其在0的右侧包括0.01的较小范围内的单调性,结合f(0)=0,g(0)=0即可得出a与c,b与c的大小关系.
【详解】[方法一]:
,
所以;
下面比较与的大小关系.
记,则,,
由于
所以当0
所以,即,即;
令,则,,
由于,在x>0时,,
所以,即函数在[0,+∞)上单调递减,所以,即,即b
故选:B.
[方法二]:
令
,即函数在(1,+∞)上单调递减
令
,即函数在(1,3)上单调递增
综上,,
故选:B.
【点睛】本题考查比较大小问题,难度较大,关键难点是将各个值中的共同的量用变量替换,构造函数,利用导数研究相应函数的单调性,进而比较大小,这样的问题,凭借近似估计计算往往是无法解决的.
4.(2022·全国·统考高考真题)设,则( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】构造函数, 导数判断其单调性,由此确定的大小.
【详解】方法一:构造法
设,因为,
当时,,当时,
所以函数在单调递减,在上单调递增,
所以,所以,故,即,
所以,所以,故,所以,
故,
设,则,
令,,
当时,,函数单调递减,
当时,,函数单调递增,
又,
所以当时,,
所以当时,,函数单调递增,
所以,即,所以
故选:C.
方法二:比较法
解: , , ,
① ,
令
则 ,
故 在 上单调递减,
可得 ,即 ,所以 ;
② ,
令
则 ,
令 ,所以 ,
所以 在 上单调递增,可得 ,即 ,
所以 在 上单调递增,可得 ,即 ,所以
故
1.(2023·湖南娄底·统考模拟预测)已知,,,则三者的大小关系是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据对数函数的图象与性质,分别求得,,再由指数函数的性质,求得,即可得到答案.
【详解】由,即
又由,可得,
因为,即,所以.
故选:C.
2.(2023·安徽铜陵·统考三模)已知,,,则( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】利用换底公式得到,再利用基本不等式比较即可;同理得到的大小.
【详解】解:因为,
又因为,
所以,即;
因为,
又因为,
所以,即,
所以,
故选:A
3.(2023·湖南益阳·安化县第二中学校考三模)已知,,,则,,的大小关系正确的是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】首先可得,再根据对数函数的性质得到,即可判断.
【详解】因为,所以,
又,,
因为,,,
所以,则,即,
所以.
故选:B
4.(2022·广东茂名·统考模拟预测)已知,则a,b,c的大小关系是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】判断sin2和的大小,比较a与、b与、c与的大小可判断a与b大小关系及b与c大小关系,判断a与、c与的大小可判断a与c大小关系,从而可判断a、b、c大小关系.
【详解】,
,即b,∴a>b;
∵,,∴,;
∵,,,;
.
故选:D.
【点睛】本题关键是利用正弦函数的值域求出sin2的范围,以和两个值作为中间值,比较a、b、c与中间值的大小即可判断a、b、c的大小.
5.(2023·海南·统考模拟预测)已知,,,则( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】由正弦函数、对数函数性质易得,构造,利用导数判断单调性,再判断大小关系即可.
【详解】因为,所以,显然.
令,则,,
若,且,
则,
所以在上递减,则,即,
综上,.
故选:D.
6.(2023·山东滨州·邹平市第一中学校考模拟预测)设,,,则下列关系正确的是( ).
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】构造函数,利用导数求出函数的单调区间,即可比较,再构造函数,判断函数在上的单调性,即可比较,从而可得出答案.
【详解】令,则,
当时,,当时,,
所以函数在上递减,在上递增,
所以,即,
所以,
令,则,
令,
则,
所以在上递减,
所以,所以,
所以在上递减,
所以,
即当时,,
所以,
即,
所以.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:解决本题的关键在于构造函数和,即,当且仅当时,取等号,当时,.
【基础过关】
一、单选题
1.(2023·广东广州·统考三模)设集合,,则( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根据不等式的解法和对数函数的性质,求得和,集合基本的交集与补集的运算,即可求解.
【详解】由题意,集合,,
可得,所以.
故选:C.
2.(2023·江苏无锡·辅仁高中校考模拟预测)若集合,则( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】先求出集合,再由交集和补集的运算求解即可.
【详解】由可得:,解得:,
由可得:,解得:或,
所以,,
所以
故选:D.
3.(2023·江苏南通·统考模拟预测)已知函数,则( )
A.B.1C.-1D.2
【答案】C
【分析】根据分段函数的解析式求函数值即可.
【详解】由条件可得,则.
故选:C.
4.(2023·山东济宁·嘉祥县第一中学统考三模)若且,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用指数与对数的互化可得出、的表达式,结合换底公式可求得的值.
【详解】因为且,所以,且,所以,且,
且有,,所以,,,
所以,,则,
又因为且,解得.
故选:B.
5.(2023·宁夏银川·银川一中校考三模)设,,,则( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据题意,由对数的运算可知,即可得到结果.
【详解】因为,,且,
所以.
故选:C
6.(2023·北京通州·统考三模)设,,,则( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】利用函数的单调性估算的范围,即可比较大小.
【详解】因为在上单调递增,且,
所以,化简得;
因为在上单调递减,且,
所以,化简得;
因为在上单调递增,且,
所以,化简得;
综上,可知.
故选:A
7.(2023·北京海淀·校考三模)下列函数中,在区间上是减函数的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据基本初等函数的单调性及对数型复合函数的单调性判断即可.
【详解】对于A:在定义域上单调递增,故A错误;
对于B:在定义域上单调递增,故B错误;
对于C:定义域为,因为在上单调递减且值域为,
又在定义域上单调递减,所以在上单调递增,故C错误;
对于D:,函数在上单调递减,故D正确;
故选:D
8.(2023·河南·校联考模拟预测)若函数为奇函数,则( )
A.0B.C.D.
【答案】B
【分析】利用即可求出,即可求解
【详解】,
因为为奇函数,所以,
即,所以,
经检验,满足题意,
所以,所以.
故选:B.
9.(2023·山东聊城·统考三模)设,,则( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】根据指对幂函数的单调性以及中间值进行比较即可.
【详解】由单调递减可知:.
由单调递增可知:,所以,即,且.
由单调递减可知:,所以.
故选:D
二、填空题
10.(2023·江苏无锡·校联考三模)已知函数满足:①为偶函数;②的图象过点;③对任意的非零实数,,.请写出一个满足上述条件的函数______.
【答案】(答案不唯一)
【分析】由函数的奇偶性、对数运算的性质即可得答案.
【详解】因为函数满足:①为偶函数;②的图象过点;③对任意的非零实数,,
所以满足三个条件.
故答案为:(答案不唯一).
【能力提升】
一、单选题
1.(2023·广东东莞·校联考模拟预测)已知,,,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用余弦函数的单调性,对数函数的单调性,结合放缩法可解.
【详解】因为,所以,
又,所以,所以,
因为,所以.
故选:B
2.(2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模)若,,则( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】构造,对求导,得出的单调性、最值,可得,可判断;将不等式中的换为,可得,可知,通过对数运算可得,即可得出答案.
【详解】.
令,则.
所以当时,,单调递增;
当时,,单调递减,
所以,即,当且仅当时,等号成立.所以.
将不等式中的换为,可得,
当且仅当时,等号成立,所以;
又,所以.故.
故选:B.
3.(2023·山东潍坊·三模)已知,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】构造函数,求出导函数得出单调性,从而可得,即,得出大小,同理可得大小,得出答案.
【详解】∵,
构造函数,,
令,则,
∴在上单减,
∴,
故,所以在上单减,
∴,
∵,
构造函数,,
令,则,
∴在上单减,
∴,
故,所以在上单减,
∴,
故.
故选:D.
4.(2023·安徽·校联考二模)设,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用函数单调性比较数的大小.
【详解】设,则,
当时,,当时,,
即当时,取得最小值,
即有,.
令,则,
令,易得在上单调递增,
∴当时,,,
在上单调递增,
,即,
,.
故选:B.
5.(2023·湖南长沙·长沙市明德中学校考三模)已知实数满足: ,则( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】首先可得,再设,即可得到,再结合指数函数的性质得到,同理得到、,再根据函数的单调性得到,即可判断.
【详解】因为,即,所以,
设,
,
设是单调递增函数,所以,所以,即,
又是单调递减函数,且,所以,
设
设是单调递增函数,所以,所以,即
又是单调递减函数,且,,
所以,
同理,由得,
又是单调递减函数,且,,
所以,
由,
所以且是单调递减函数,所以.
综上可得
故选:A
【点睛】关键点睛:本题解答的关键是合理的构造函数,结合指数函数的性质判断.
6.(2023·山西运城·统考二模)已知,,,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据对数的运算,计算可得,则.构造函数,根据导函数得到函数的单调性,即可得出,根据对数函数的单调性即可得出;先证明当时,.然后根据二倍角公式以及不等式的性质,推得.
【详解】因为,
所以,.
令,,则,
当时,,所以在上单调递增,
所以,
所以.
因为在上单调递增,所以;
令,则恒成立,
所以,在R上单调递减,
所以,当时,有,即,
所以.
因为,
所以,
所以.
所以.
故选:B.
【点睛】方法点睛:对变形后,作差构造函数,根据导函数得到函数的单调性,即可得出值的大小关系.
7.(2023·海南海口·校考模拟预测)已知定义在R上的函数满足:为奇函数,,且对任意,都有,则( )
A.B.C.D.1
【答案】D
【分析】由题设可得、,根据有,结合、即可求解.
【详解】由题设,则,
所以,即关于对称,又,则,
由于,又任意都有,
所以,
由,故,
而,故,故.
综上,.
故选:D
【点睛】关键点点睛:根据已知条件得到,结合对称性和递推关系求得.
二、多选题
8.(2023·广东东莞·统考模拟预测)已知,满足,则( )
A.B.C.D.
【答案】ABD
【分析】利用指数式和对数式的运算规则,结合导数和基本不等式求最值,验证各选项是否正确.
【详解】对于A,由,得,
当且仅当时等号成立,A正确;
对于B,由,得且,
令,则,解得,解得,
得在上单调递增,在上单调递减,
所以,即,B正确;
对于C,当时,满足,,C错误;
对于D,,D正确.
故选:ABD.
9.(2023·吉林长春·长春吉大附中实验学校校考模拟预测)若正实数满足,且,则下列不等式一定成立的是( )
A.B.
C.D.
【答案】AD
【分析】因为,为单调递增函数,故,由于,故,或.对于ABC,分、,结合对数函数的性质及作差比较法即可判断;对于D,由两边取自然对数得到,即,构造函数(且),通过导数判断单调性即可判断.
【详解】因为,为单调递增函数,故,
由于,故,或,
当时,,此时;
,故;
,;
当时,,此时,,故;,;
对于ABC,A正确,BC均错误;
对于D,,两边取自然对数,,
因为不管,还是,均有,
所以,故只需证即可,
设(且),则,
令(且),则,
当时,,当时,,
所以,所以在且上恒成立,
故(且)单调递减,
因为,所以,结论得证,D正确.
故选:AD.
【点睛】思路点睛:构造函数是基本的解题思路,因此观察题目所给的数的结构特点,以及数与数之间的内在联系,合理构造函数,利用导数判断单调性是解题的关键.
三、填空题
10.(2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模)已知函数且过定点,且定点在直线上,则的最小值为________.
【答案】
【分析】根据对数函数的性质得,代入直线方程得,再根据基本不等式可求出结果.
【详解】令,即,得,故,
由在直线上,得,即,
因为且,,所以且,,
所以.
当且仅当,即,即,时,等号成立.
故的最小值为.
故答案为:
【真题感知】
一、单选题
1.(2020·山东·统考高考真题)函数的定义域是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据题意得到,再解不等式组即可.
【详解】由题知:,解得且.
所以函数定义域为.
故选:B
2.(2020·全国·统考高考真题)设,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据已知等式,利用指数对数运算性质即可得解
【详解】由可得,所以,
所以有,
故选:B.
【点睛】本题考查的是有关指对式的运算的问题,涉及到的知识点有对数的运算法则,指数的运算法则,属于基础题目.
3.(2021·天津·统考高考真题)若,则( )
A.B.C.1D.
【答案】C
【分析】由已知表示出,再由换底公式可求.
【详解】,,
.
故选:C.
4.(2022·天津·统考高考真题)已知,,,则( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】利用幂函数、对数函数的单调性结合中间值法可得出、、的大小关系.
【详解】因为,故.
故答案为:C.
5.(2020·海南·高考真题)已知函数在上单调递增,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】首先求出的定义域,然后求出的单调递增区间即可.
【详解】由得或
所以的定义域为
因为在上单调递增
所以在上单调递增
所以
故选:D
【点睛】在求函数的单调区间时一定要先求函数的定义域.
6.(2020·全国·统考高考真题)设,,,则( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】分别将,改写为,,再利用单调性比较即可.
【详解】因为,,
所以.
故选:A.
【点晴】本题考查对数式大小的比较,考查学生转化与化归的思想,是一道中档题.
7.(2020·全国·统考高考真题)已知55<84,134<85.设a=lg53,b=lg85,c=lg138,则( )
A.a【答案】A
【分析】由题意可得、、,利用作商法以及基本不等式可得出、的大小关系,由,得,结合可得出,由,得,结合,可得出,综合可得出、、的大小关系.
【详解】由题意可知、、,,;
由,得,由,得,,可得;
由,得,由,得,,可得.
综上所述,.
故选:A.
【点睛】本题考查对数式的大小比较,涉及基本不等式、对数式与指数式的互化以及指数函数单调性的应用,考查推理能力,属于中等题.
8.(2021·全国·高考真题)青少年视力是社会普遍关注的问题,视力情况可借助视力表测量.通常用五分记录法和小数记录法记录视力数据,五分记录法的数据L和小数记录表的数据V的满足.已知某同学视力的五分记录法的数据为4.9,则其视力的小数记录法的数据为( )()
A.1.5B.1.2C.0.8D.0.6
【答案】C
【分析】根据关系,当时,求出,再用指数表示,即可求解.
【详解】由,当时,,
则.
故选:C.
9.(2020·全国·统考高考真题)Lgistic模型是常用数学模型之一,可应用于流行病学领域.有学者根据公布数据建立了某地区新冠肺炎累计确诊病例数I(t)(t的单位:天)的Lgistic模型:,其中K为最大确诊病例数.当I()=0.95K时,标志着已初步遏制疫情,则约为( )(ln19≈3)
A.60B.63C.66D.69
【答案】C
【分析】将代入函数结合求得即可得解.
【详解】,所以,则,
所以,,解得.
故选:C.
【点睛】本题考查对数的运算,考查指数与对数的互化,考查计算能力,属于中等题.
二、多选题
10.(2023·全国·统考高考真题)噪声污染问题越来越受到重视.用声压级来度量声音的强弱,定义声压级,其中常数是听觉下限阈值,是实际声压.下表为不同声源的声压级:
已知在距离燃油汽车、混合动力汽车、电动汽车处测得实际声压分别为,则( ).
A.B.
C.D.
【答案】ACD
【分析】根据题意可知,结合对数运算逐项分析判断.
【详解】由题意可知:,
对于选项A:可得,
因为,则,即,
所以且,可得,故A正确;
对于选项B:可得,
因为,则,即,
所以且,可得,
当且仅当时,等号成立,故B错误;
对于选项C:因为,即,
可得,即,故C正确;
对于选项D:由选项A可知:,
且,则,
即,可得,且,所以,故D正确;
故选:ACD.
11.(2020·海南·统考高考真题)信息熵是信息论中的一个重要概念.设随机变量X所有可能的取值为,且,定义X的信息熵.( )
A.若n=1,则H(X)=0
B.若n=2,则H(X)随着的增大而增大
C.若,则H(X)随着n的增大而增大
D.若n=2m,随机变量Y所有可能的取值为,且,则H(X)≤H(Y)
【答案】AC
【分析】对于A选项,求得,由此判断出A选项;对于B选项,利用特殊值法进行排除;对于C选项,计算出,利用对数函数的性质可判断出C选项;对于D选项,计算出 ,利用基本不等式和对数函数的性质判断出D选项.
【详解】对于A选项,若,则,所以,所以A选项正确.
对于B选项,若,则,,
所以,
当时,,
当时,,
两者相等,所以B选项错误.
对于C选项,若,则
,
则随着的增大而增大,所以C选项正确.
对于D选项,若,随机变量的所有可能的取值为,且 ( ).
.
由于,所以 ,所以 ,
所以,
所以,所以D选项错误.
故选:AC
【点睛】本小题主要考查对新定义“信息熵”的理解和运用,考查分析、思考和解决问题的能力,涉及对数运算和对数函数及不等式的基本性质的运用,属于难题.
三、填空题
12.(2020·北京·统考高考真题)函数的定义域是____________.
【答案】
【分析】根据分母不为零、真数大于零列不等式组,解得结果.
【详解】由题意得,
故答案为:
【点睛】本题考查函数定义域,考查基本分析求解能力,属基础题.
13.(2020·山东·统考高考真题)若,则实数的值是______.
【答案】
【分析】根据对数运算化简为,求解的值.
【详解】,
即,解得:.
故答案为:
14.(2023·全国·统考高考真题)设,若函数在上单调递增,则a的取值范围是______.
【答案】
【分析】原问题等价于恒成立,据此将所得的不等式进行恒等变形,可得,由右侧函数的单调性可得实数的二次不等式,求解二次不等式后可确定实数的取值范围.
【详解】由函数的解析式可得在区间上恒成立,
则,即在区间上恒成立,
故,而,故,
故即,故,
结合题意可得实数的取值范围是.
故答案为:.
第04讲 对数与对数函数(核心考点精讲精练)
1. 4年真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容是新高考卷的命题常考内容,设题多为函数性质或函数模型,难度中等,分值为5分
【备考策略】1.理解对数的概念和运算性质,熟练指对互化,能用换底公式能将一般对数转化成自然对数或常用对数
2.了解对数函数的概念,能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
3.熟练掌握对数函数且与指数函数且的图象关系
【命题预测】本节内容通常会考查指对幂的大小比较、对数的运算性质、对数的函数模型等,需要重点备考复习
知识讲解
对数的运算
对数的定义
如果,那么把叫做以为底,的对数,记作,其中叫做对数的底数,叫做真数
对数的分类
一般对数:底数为,,记为
常用对数:底数为10,记为,即:
自然对数:底数为e(e≈2.71828…),记为,即:
对数的性质与运算法则
①两个基本对数:①,②
②对数恒等式:①,②。
③换底公式:;
推广1:对数的倒数式
推广2:。
④积的对数:;
⑤商的对数:;
⑥幂的对数:❶,❷,
❸,❹
对数函数
对数函数的定义及一般形式
形如:的函数叫做对数函数
对数函数的图象和性质
考点一、对数的运算
1.(2022·天津·统考高考真题)化简的值为( )
A.1B.2C.4D.6
2.(2022·浙江·统考高考真题)已知,则( )
A.25B.5C.D.
3.(2023·北京·统考高考真题)已知函数,则____________.
1.(2023·山东济宁·嘉祥县第一中学统考三模)若且,则( )
A.B.C.D.
2.(2023·河北·校联考一模)若函数,则( )
A.B.C.D.
3.(2023·广东东莞·统考模拟预测)已知函数,则( )
A.4B.5C.6D.7
4.(2023·江西·江西师大附中校考三模)已知函数是偶函数,,则_______.
考点二、对数函数的定义域
1.(全国·高考真题)函数的定义域为( )
A.B.C.D.
2.(上海·高考真题)函数的定义域为_____________.
1.(2023·广东韶关·统考模拟预测)若集合,,则( )
A.B.C.D.
2.(2023·山东泰安·统考模拟预测)已知集合,,则( )
A.B.C.D.
3.(2023·安徽安庆·安徽省桐城中学校考一模)集合 ,集合,全集,则为( )
A.B.
C.D.
考点三、对数函数的图象与性质
1.(全国·高考真题)当a>1时,在同一坐标系中,函数y=a-x与y=lgax的图像为( )
A.B.
C.D.
2.(山东·高考真题)已知函数(,是常数,其中且)的大致图象如图所示,下列关于,的表述正确的是
A.,B.,
C.,D.,
3.(全国·高考真题)下列函数中,其图像与函数的图像关于直线对称的是
A.B.C.D.
1.(2023·江西上饶·校联考模拟预测)已知函数(a,b为常数,其中且)的图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.,B.,
C.,D.,
2.(2023·安徽安庆·校考一模)函数与在同一直角坐标系下的图象大致是( )
A.B.
C.D.
3.(2023·浙江嘉兴·校考模拟预测)若函数的图象不过第四象限,则实数a的取值范围为________.
考点四、对数函数的单调性
1.(2020·海南·高考真题)已知函数在上单调递增,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
2.(2020·全国·统考高考真题)设函数,则f(x)( )
A.是偶函数,且在单调递增B.是奇函数,且在单调递减
C.是偶函数,且在单调递增D.是奇函数,且在单调递减
1.(2022·全国·哈师大附中校联考模拟预测)函数的单调递减区间为__________.
2.(2023·安徽黄山·统考三模)“”是“函数在区间上单调递增”的( )
A.充分不必要条件B.充要条件
C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件
3.(2023·安徽蚌埠·统考二模)(多选)已知函数,则下列说法中正确的是( )
A.函数的图象关于原点对称B.函数的图象关于轴对称
C.函数在上是减函数D.函数的值域为
4.(2023·河北邯郸·统考一模)(多选)已知函数,则( )
A.的定义域是B.有最大值
C.不等式的解集是D.在上单调递增
5.(2023·安徽安庆·安庆一中校考模拟预测)已知函数为R上单调递减的奇函数,则实数a的值为 _____.
考点五、对数函数的值域与最值
1.(山东·高考真题)函数的值域为( )
A.B.C.D.
2.(山西·高考真题)设,函数在区间上的最大值与最小值之差为,则a=
A.B.2C.2D.4
3.(2004·天津·高考真题)若函数,在区间上的最大值是最小值的3倍,则等于
A.B.C.D.
1.(2023·福建厦门·厦门市湖滨中学校考模拟预测)已知函数的值域为R,那么实数k的取值范围是
A.B.C.D.
2.(2022·重庆·统考模拟预测)若函数有最小值,则实数a的取值范围是( )
A.B.
C.D.
3.(2023·广东·统考模拟预测)(多选)已知函数,则( )
A.当时,的定义域为R
B.一定存在最小值
C.的图象关于直线对称
D.当时,的值域为R
考点六、对数函数中奇偶性的应用
1.(2022·全国·统考高考真题)若是奇函数,则_____,______.
1.(2021·山西临汾·统考一模)已知函数,若,则______.
2.(2022·四川泸州·四川省泸县第四中学校考模拟预测)已知函数,且,则( )
A.B.C.D.3
3.(2021·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.是奇函数
B.的图象关于点对称
C.若函数在上的最大值、最小值分别为、,则
D.令,若,则实数的取值范围是
考点七、对数函数值的大小比较(构造函数比较大小)
1.(2021·全国·统考高考真题)已知,,,则下列判断正确的是( )
A.B.C.D.
2.(2021·天津·统考高考真题)设,则a,b,c的大小关系为( )
A.B.C.D.
3.(2021·全国·统考高考真题)设,,.则( )
A.B.C.D.
4.(2022·全国·统考高考真题)设,则( )
A.B.C.D.
1.(2023·湖南娄底·统考模拟预测)已知,,,则三者的大小关系是( )
A.B.
C.D.
2.(2023·安徽铜陵·统考三模)已知,,,则( )
A.B.C.D.
3.(2023·湖南益阳·安化县第二中学校考三模)已知,,,则,,的大小关系正确的是( )
A.B.C.D.
4.(2022·广东茂名·统考模拟预测)已知,则a,b,c的大小关系是( )
A.B.C.D.
5.(2023·海南·统考模拟预测)已知,,,则( )
A.B.
C.D.
6.(2023·山东滨州·邹平市第一中学校考模拟预测)设,,,则下列关系正确的是( ).
A.B.
C.D.
【基础过关】
一、单选题
1.(2023·广东广州·统考三模)设集合,,则( )
A.B.C.D.
2.(2023·江苏无锡·辅仁高中校考模拟预测)若集合,则( )
A.B.C.D.
3.(2023·江苏南通·统考模拟预测)已知函数,则( )
A.B.1C.-1D.2
4.(2023·山东济宁·嘉祥县第一中学统考三模)若且,则( )
A.B.C.D.
5.(2023·宁夏银川·银川一中校考三模)设,,,则( )
A.B.
C.D.
6.(2023·北京通州·统考三模)设,,,则( )
A.B.
C.D.
7.(2023·北京海淀·校考三模)下列函数中,在区间上是减函数的是( )
A.B.C.D.
8.(2023·河南·校联考模拟预测)若函数为奇函数,则( )
A.0B.C.D.
9.(2023·山东聊城·统考三模)设,,则( )
A.B.
C.D.
二、填空题
10.(2023·江苏无锡·校联考三模)已知函数满足:①为偶函数;②的图象过点;③对任意的非零实数,,.请写出一个满足上述条件的函数______.
【能力提升】
一、单选题
1.(2023·广东东莞·校联考模拟预测)已知,,,则( )
A.B.C.D.
2.(2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模)若,,则( )
A.B.
C.D.
3.(2023·山东潍坊·三模)已知,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
4.(2023·安徽·校联考二模)设,则( )
A.B.C.D.
5.(2023·湖南长沙·长沙市明德中学校考三模)已知实数满足: ,则( )
A.B.C.D.
6.(2023·山西运城·统考二模)已知,,,则( )
A.B.C.D.
7.(2023·海南海口·校考模拟预测)已知定义在R上的函数满足:为奇函数,,且对任意,都有,则( )
A.B.C.D.1
二、多选题
8.(2023·广东东莞·统考模拟预测)已知,满足,则( )
A.B.C.D.
9.(2023·吉林长春·长春吉大附中实验学校校考模拟预测)若正实数满足,且,则下列不等式一定成立的是( )
A.B.
C.D.
三、填空题
10.(2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模)已知函数且过定点,且定点在直线上,则的最小值为________.
【真题感知】
一、单选题
1.(2020·山东·统考高考真题)函数的定义域是( )
A.B.C.D.
2.(2020·全国·统考高考真题)设,则( )
A.B.C.D.
3.(2021·天津·统考高考真题)若,则( )
A.B.C.1D.
4.(2022·天津·统考高考真题)已知,,,则( )
A.B.C.D.
5.(2020·海南·高考真题)已知函数在上单调递增,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
6.(2020·全国·统考高考真题)设,,,则( )
A.B.C.D.
7.(2020·全国·统考高考真题)已知55<84,134<85.设a=lg53,b=lg85,c=lg138,则( )
A.a8.(2021·全国·高考真题)青少年视力是社会普遍关注的问题,视力情况可借助视力表测量.通常用五分记录法和小数记录法记录视力数据,五分记录法的数据L和小数记录表的数据V的满足.已知某同学视力的五分记录法的数据为4.9,则其视力的小数记录法的数据为( )()
A.1.5B.1.2C.0.8D.0.6
9.(2020·全国·统考高考真题)Lgistic模型是常用数学模型之一,可应用于流行病学领域.有学者根据公布数据建立了某地区新冠肺炎累计确诊病例数I(t)(t的单位:天)的Lgistic模型:,其中K为最大确诊病例数.当I()=0.95K时,标志着已初步遏制疫情,则约为( )(ln19≈3)
A.60B.63C.66D.69
二、多选题
10.(2023·全国·统考高考真题)噪声污染问题越来越受到重视.用声压级来度量声音的强弱,定义声压级,其中常数是听觉下限阈值,是实际声压.下表为不同声源的声压级:
已知在距离燃油汽车、混合动力汽车、电动汽车处测得实际声压分别为,则( ).
A.B.
C.D.
11.(2020·海南·统考高考真题)信息熵是信息论中的一个重要概念.设随机变量X所有可能的取值为,且,定义X的信息熵.( )
A.若n=1,则H(X)=0
B.若n=2,则H(X)随着的增大而增大
C.若,则H(X)随着n的增大而增大
D.若n=2m,随机变量Y所有可能的取值为,且,则H(X)≤H(Y)
三、填空题
12.(2020·北京·统考高考真题)函数的定义域是____________.
13.(2020·山东·统考高考真题)若,则实数的值是______.
14.(2023·全国·统考高考真题)设,若函数在上单调递增,则a的取值范围是______.
4年考情
考题示例
考点分析
关联考点
2023年新I卷,第10题,5分
对数的运算性质的应用
对数函数模型的应用
对数函数的单调性解不等式
2021年新Ⅱ卷,第7题,5分
比较对数式的大小
无
2020年新I卷,第12题,5分
对数的运算
随机变量分布列的性质
2020年新Ⅱ卷,第7题,5分
对数函数单调性
复合函数的单调性
图象
性质
定义域:
值域:
当时,即过定点
当时,;
当时,
当时,;
当时,
在上为增函数
(5)在上为减函数
声源
与声源的距离
声压级
燃油汽车
10
混合动力汽车
10
电动汽车
10
40
4年考情
考题示例
考点分析
关联考点
2023年新I卷,第10题,5分
对数的运算性质的应用
对数函数模型的应用
对数函数的单调性解不等式
2021年新Ⅱ卷,第7题,5分
比较对数式的大小
无
2020年新I卷,第12题,5分
对数的运算
随机变量分布列的性质
2020年新Ⅱ卷,第7题,5分
对数函数单调性
复合函数的单调性
图象
性质
定义域:
值域:
当时,即过定点
当时,;
当时,
当时,;
当时,
在上为增函数
(5)在上为减函数
声源
与声源的距离
声压级
燃油汽车
10
混合动力汽车
10
电动汽车
10
40
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