高中数学4.3 指数函数与对数函数的关系导学案

这是一份高中数学4.3 指数函数与对数函数的关系导学案，共7页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，学习过程，新知初探，自我检测，达标反馈，参考答案等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1．了解反函数的概念，知道指数函数和对数函数互为反函数，弄清它们图像之间的对称关系。
2．利用指数、对数函数的图像与性质解决一些简单问题。
【学习重难点】
1．反函数。
2．指数、对数函数的图像与性质的应用。
【学习过程】
问题导学
预习教材P30－P31的内容，思考以下问题：
1．反函数是如何定义的？
2．互为反函数的函数有哪些性质？
【新知初探】
1．一般地，如果在函数y＝f（x）中，给定值域中任意一个y的值，只有唯一的x与之对应，那么x是y的函数，这个函数称为y＝f（x）的反函数。
2．一般地，函数y＝f（x）的反函数记作y＝f－1（x）。y＝f（x）的定义域与y＝f－1（x）的值域相同，y＝f（x）的值域与y＝f－1（x）的定义域相同，y＝f（x）与y＝f－1（x）的图像关于直线y＝x对称。
3．如果y＝f（x）是单调函数，那么它的反函数一定存在。如果y＝f（x）是增函数，则y＝f－1（x）也是增函数；如果y＝f（x）是减函数，则y＝f－1（x）也是减函数。
【自我检测】
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）函数y＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)的反函数是y＝lgxeq \f(1,2)。（ ）
（2）函数y＝lg3x的反函数的值域为R。（ ）
（3）函数y＝ex的图像与y＝lgx的图像关于直线y＝x对称。（ ）
2．函数f（x）＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)的反函数为g（x），那么g（x）的图像一定过点________。
3．函数y＝x＋3的反函数为________。
探究一、求反函数
1．写出下列函数的反函数：
（1）y＝lgx；（2）y＝5x＋1；（3）y＝（eq \r(2)）x；（4）y＝x2（x≤0）。
eq \a\vs4\al()[规律方法]
求反函数的一般步骤
（1）求值域：由函数y＝f（x）求y的范围。
（2）解出x：由y＝f（x）解出x＝f－1（y）。若求出的x不唯一，要根据条件中x的范围决定取舍，只取一个。
（3）得反函数：将x，y互换得y＝f－1（x），注意定义域。
2．函数y＝eq \r(x－1)＋1（x≥1）的反函数是（）
A．y＝x2－2x＋2（x<1）
B．y＝x2－2x＋2（x≥1）
C．y＝x2－2x（x<1）
D．y＝x2－2x（x≥1）
探究二、互为反函数的性质应用
3．已知函数y＝ax＋b（a＞0且a≠1）的图像过点（1，4），其反函数的图像过点（2，0），求a，b的值。
[规律方法]
eq \a\vs4\al()互为反函数的函数图像关于直线y＝x对称是反函数的重要性质，由此可得互为反函数的函数图像上任一成对的相应点也关于直线y＝x对称，所以若点（a，b）在函数y＝f（x）的图像上，则点（b，a）必在其反函数y＝f－1（x）的图像上。
4．已知f（x）＝lg3x，则f－1（4）＝________。
解析：由lg3x＝4，得x＝34＝81．即f－1（4）＝34＝81．
三、探究三：指数、对数函数图像与性质的应用
5．设方程2x＋x－3＝0的根为a，方程lg2x＋x－3＝0的根为b，求a＋b的值。
eq \a\vs4\al()[规律方法]
形如ax＋kx＝b（a＞0且a≠0）或lgax＋kx＝b（a＞0且a≠1）的方程的求解常借助于函数图像，把求方程的根转化为求两函数图像的交点的横坐标问题。
6．函数f（x）＝lgx＋x－3的零点所在区间为（ ）
A．（0，1）
B．（1，2）
C．（2，3）
D．（3，＋∞）
【达标反馈】
1．函数y＝lgeq \s\d9(\f(1,2))x（x＞0）的反函数是（）
A．y＝xeq \s\up6(\f(1,2))，x＞0
B．y＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)，x∈R
C．y＝x2，x∈R
D．y＝2x，x∈R
2．若函数f（x）是函数y＝ax（a＞0，且a≠1）的反函数，且f（2）＝1，则f（x）等于（）
A．lg2x
B．eq \f(1,2x)
C．lgeq \s\d9(\f(1,2))x
D．2x－2
3．已知函数y＝ax与y＝lgax（a＞0且a≠1），下列说法不正确的是（）
A．两者的图像关于直线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的增减性相同
D．y＝ax的图像经过平移可得到y＝lgax的图像
4．已知y＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(x)的反函数为y＝f（x），若f（x0）＝－eq \f(1,2)，则x0等于（）
A．－2
B．－1
C．2
D．eq \f(1,2)
【参考答案】
【自我检测】
1．答案：（1）×（2）×（3）×
2．解析：f（x）＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)的反函数为g（x）＝lgeq \s\d9(\f(1,2))x，所以g（x）的图像一定过点（1，0）。
答案：（1，0）
3．解析：由y＝x＋3得x＝y－3，
x，y互换得y＝x－3，所以原函数的反函数为y＝x－3．（x∈R）。
答案：y＝x－3（x∈R）
1．【解】（1）y＝lgx的底数为10，
它的反函数为指数函数y＝10x。
（2）由y＝5x＋1，得x＝eq \f(y－1,5)，
所以反函数为y＝eq \f(x－1,5)（x∈R）。
（3）y＝（eq \r(2)）x的底数为eq \r(2)，它的反函数为对数函数y＝lgeq \r(2)x（x＞0）。
（4）由y＝x2得x＝±eq \r(y)。
因为x≤0，
所以x＝－eq \r(y)。
所以反函数为y＝－eq \r(x)（x≥0）。
2．解析：选B．由y＝eq \r(x－1)＋1，得x＝（y－1）2＋1，
即x＝y2－2y＋2，
因为x≥1，所以y＝eq \r(x－1)＋1≥1，
所以反函数为y＝x2－2x＋2（x≥1）。
3．【解】因为y＝ax＋b的图像过点（1，4），
所以a＋b＝4．①
又因为y＝ax＋b的反函数图像过点（2，0），
所以点（0，2）在原函数y＝ax＋b的图像上。
所以a0＋b＝2．②
联立①②得a＝3，b＝1．
4．答案：81
5．【解】将方程整理得2x＝－x＋3，lg2x＝－x＋3．
如图可知，
a是指数函数y＝2x的图像与直线y＝－x＋3交点A的横坐标，b是对数函数y＝lg2x的图像与直线y＝－x＋3交点B的横坐标。
由于函数y＝2x与y＝lg2x互为反函数，
所以它们的图像关于直线y＝x对称，
由题意可得出A、B两点也关于直线y＝x对称，
于是A、B两点的坐标为A（a，b），B（b，a）。
而A、B都在直线y＝－x＋3上，
所以b＝－a＋3（A点坐标代入），
或a＝－b＋3（B点坐标代入），故a＋b＝3．
6．解析：选C．在同一平面直角坐标系中，画出函数y＝lgx与y＝－x＋3的图像。它们交点的横坐标x0显然在区间（1，3）内，由此可排除A，D．至于选B还是选C，由于手工画图精确性的限制，单凭直观想象很难做出判断。实际上这是要比较x0与2的大小。
当x＝2时，lgx＝lg2，－x＋3＝1，
由于lg2＜1，因此x0＞2，从而得到x0∈（2，3），故选C．
【达标反馈】
1．解析：选B．互为反函数的一组对数函数和指数函数的底数相同。
2．解析：选A．y＝ax的反函数f（x）＝lgax，
则1＝lga2，
所以a＝2．所以f（x）＝lg2x。
3．解析：选D．由反函数的定义及互为反函数的函数图像间的对称关系可知A、B、C选项均正确。
4．解析：选C．y＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(x)的反函数是f（x）＝lgeq \s\d9(\f(1,4))x，
所以f（x0）＝lgeq \s\d9(\f(1,4))x0＝－eq \f(1,2)。
所以x0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(－\f(1,2))＝eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))\s\up12(2)))－eq \f(1,2)＝2．