高考数学一轮复习 第二章 第6节对数与对数函数
展开这是一份高考数学一轮复习 第二章 第6节对数与对数函数,共16页。试卷主要包含了对数的性质、换底公式与运算性质,对数函数及其性质,反函数,25),设f=lga+lga,且f=2等内容,欢迎下载使用。
知 识 梳 理
1.对数的概念
如果ax=N(a>0,且a≠1),那么x叫做以a为底N的对数,记作x=lgaN,其中a叫做对数的底数,N叫做真数.
2.对数的性质、换底公式与运算性质
(1)对数的性质:①algaN=N;②lgaab=b(a>0,且a≠1).
(2)对数的运算法则
如果a>0且a≠1,M>0,N>0,那么
①lga(MN)=lgaM+lgaN;
②lgaeq \f(M,N)=lgaM-lgaN;
③lgaMn=nlgaM(n∈R);
④lga mMn=eq \f(n,m)lgaM(m,n∈R,且m≠0).
(3)换底公式:lgbN=eq \f(lgaN,lgab)(a,b均大于零且不等于1).
3.对数函数及其性质
(1)概念:函数y=lgax(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,+∞).
(2)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y=lgax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的图象关于直线y=x对称.
[微点提醒]
1.换底公式的两个重要结论
(1)lgab=eq \f(1,lgba);(2)lgambn=eq \f(n,m)lgab.
其中a>0,且a≠1,b>0,且b≠1,m,n∈R.
2.在第一象限内,不同底的对数函数的图象从左到右底数逐渐增大.
3.对数函数y=lgax(a>0,且a≠1)的图象过定点(1,0),且过点(a,1),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,a),-1)),函数图象只在第一、四象限.
基 础 自 测
1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)lg2x2=2lg2x.( )
(2)函数y=lg2(x+1)是对数函数.( )
(3)函数y=lneq \f(1+x,1-x)与y=ln(1+x)-ln(1-x)的定义域相同.( )
(4)当x>1时,若lgax>lgbx,则a
(2)形如y=lgax(a>0,且a≠1)为对数函数,故(2)错.
(4)当x>1时,lgax>lgbx,但a与b的大小不确定,故(4)错.
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
2.(必修1P73T3改编)已知a=2-eq \f(1,3),b=lg2eq \f(1,3),c=lgeq \f(1,2)eq \f(1,3),则( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.c>b>a D.c>a>b
解析 ∵01.
∴c>a>b.
答案 D
3.(必修1P74A7改编)函数y=eq \r(lg\f(2,3)(2x-1))的定义域是________.
解析 由lgeq \f(2,3)(2x-1)≥0,得0<2x-1≤1.∴eq \f(1,2)
答案 eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1))
4.(2019·杭州检测)计算lg29×lg34+2lg510+lg50.25=( )
A.0 B.2 C.4 D.6
解析 原式=2lg23×(2lg32)+lg5(102×0.25)
=4+lg525=4+2=6.
答案 D
5.(2019·上海静安区检测)已知函数y=lga(x+c)(a,c为常数,其中a>0,且a≠1)的图象如图,则下列结论成立的是( )
A.a>1,c>1 B.a>1,0
6.(2018·全国Ⅰ卷)已知函数f(x)=lg2(x2+a).若f(3)=1,则a=________.
解析 由f(3)=1得lg2(32+a)=1,所以9+a=2,解得a=-7.
答案 -7
考点一 对数的运算
【例1】 (1)计算:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(lg\f(1,4)-lg 25))÷100-eq \f(1,2)=________.
(2)计算:eq \f((1-lg63)2+lg62·lg618,lg64)=________.
解析 (1)原式=(lg 2-2-lg 52)×100eq \f(1,2)=lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22×52)))×10=lg 10-2×10=-2×10=-20.
(2)原式=eq \f(1-2lg63+(lg63)2+lg6 \f(6,3)·lg6(6×3),lg64)
=eq \f(1-2lg63+(lg63)2+1-(lg63)2,lg64)
=eq \f(2(1-lg63),2lg62)=eq \f(lg66-lg63,lg62)=eq \f(lg62,lg62)=1.
答案 (1)-20 (2)1
规律方法 1.在对数运算中,先利用幂的运算把底数或真数进行变形,化成分数指数幂的形式,使幂的底数最简,然后正用对数运算法则化简合并.
2.先将对数式化为同底数对数的和、差、倍数运算,然后逆用对数的运算法则,转化为同底对数真数的积、商、幂再运算.
3.ab=N⇔b=lgaN(a>0,且a≠1)是解决有关指数、对数问题的有效方法,在运算中应注意互化.
【训练1】 (1)若lg 2,lg(2x+1),lg(2x+5)成等差数列,则x的值等于( )
A.1 B.0或eq \f(1,8) C.eq \f(1,8) D.lg23
(2)(2019·成都七中检测)已知a>b>1,若lgab+lgba=eq \f(5,2),ab=ba,则a=________,b=________.
解析 (1)由题意知lg 2+lg(2x+5)=2lg(2x+1),
∴2(2x+5)=(2x+1)2,(2x)2-9=0,2x=3,x=lg23.
(2)设lgb a=t,则t>1,因为t+eq \f(1,t)=eq \f(5,2),
所以t=2,则a=b2.
又ab=ba,所以b2b=bb2,
即2b=b2,又a>b>1,解得b=2,a=4.
答案 (1)D (2)4 2
考点二 对数函数的图象及应用
【例2】 (1)(2019·潍坊一模)若函数f(x)=ax-a-x(a>0且a≠1)在R上为减函数,则函数y=lga(|x|-1)的图象可以是( )
(2)当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2
C.(1,2] D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
解析 (1)由f(x)在R上是减函数,知0又y=lga(|x|-1)是偶函数,定义域是(-∞,-1)∪(1,+∞).
∴当x>1时,y=lga(x-1)的图象由y=lgax向右平移一个单位得到.因此选项D正确.
(2)由题意,易知a>1.
在同一坐标系内作出y=(x-1)2,x∈(1,2)及y=lgax的图象.
若y=lgax过点(2,1),得lga2=1,所以a=2.
根据题意,函数y=lgax,x∈(1,2)的图象恒在y=(x-1)2,x∈(1,2)的上方.
结合图象,a的取值范围是(1,2].
答案 (1)D (2)C
规律方法 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.
【训练2】 (1)(2018·湛江模拟)已知函数f(x)=lga(2x+b-1)(a>0,a≠1)的图象如图所示,则a,b满足的关系是( )
A.0B.0C.0D.0(2)(2019·日照一中调研)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2x,x<1,,lg2x,x≥1,))若方程f(x)-a=0恰有一个实根,则实数a的取值范围是________.
解析 (1)由函数图象可知,f(x)在R上单调递增,又y=2x+b-1在R上单调递增,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
方程f(x)-a=0恰有一个实根,等价于函数y=f(x)的图象与直线y=a恰有一个公共点,
故a=0或a≥2,即a的取值范围是{0}∪[2,+∞).
答案 (1)A (2){0}∪[2,+∞)
考点三 对数函数的性质及应用 多维探究
角度1 对数函数的性质
【例3-1】 已知函数f(x)=ln x+ln(2-x),则( )
A.f(x)在(0,2)上单调递增
B.f(x)在(0,2)上单调递减
C.y=f(x)的图象关于直线x=1对称
D.y=f(x)的图象关于点(1,0)对称
解析 由题意知,f(x)=ln x+ln(2-x)的定义域为(0,2),f(x)=ln[x(2-x)]=ln[-(x-1)2+1],由复合函数的单调性知,函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减,所以排除A,B;又f(2-x)=ln(2-x)+ln x=f(x),所以f(x)的图象关于直线x=1对称,C正确,D错误.
答案 C
角度2 比较大小或解简单的不等式
【例3-2】 (1)(一题多解)(2018·天津卷)已知a=lg2e,b=ln 2,c=lgeq \f(1,2)eq \f(1,3),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
(2)若lga(a2+1)
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1)) D.(0,1)∪(1,+∞)
解析 (1)法一 因为a=lg2e>1,b=ln 2∈(0,1),c=lgeq \f(1,2)eq \f(1,3)=lg23>lg2e=a>1,所以c>a>b.
法二 lgeq \f(1,2)eq \f(1,3)=lg23,如图,在同一坐标系中作出函数y=lg2x,y=ln x的图象,由图知c>a>b.
(2)由题意得a>0且a≠1,故必有a2+1>2a,
又lga(a2+1)
答案 (1)D (2)C
角度3 对数型函数性质的综合应用
【例3-3】 已知函数f(x)=lga(3-ax).
(1)当x∈[0,2]时,函数f(x)恒有意义,求实数a的取值范围;
(2)是否存在这样的实数a,使得函数f(x)在区间[1,2]上为减函数,并且最大值为1?如果存在,试求出a的值;如果不存在,请说明理由.
解 (1)∵a>0且a≠1,设t(x)=3-ax,
则t(x)=3-ax为减函数,
x∈[0,2]时,t(x)的最小值为3-2a,
当x∈[0,2]时,f(x)恒有意义,
即x∈[0,2]时,3-ax>0恒成立.
∴3-2a>0.∴a
(2)t(x)=3-ax,∵a>0,
∴函数t(x)为减函数.
∵f(x)在区间[1,2]上为减函数,∴y=lgat为增函数,
∴a>1,x∈[1,2]时,t(x)最小值为3-2a,f(x)最大值为f(1)=lga(3-a),
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(3-2a>0,,lga(3-a)=1,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a<\f(3,2),,a=\f(3,2).))
故不存在这样的实数a,使得函数f(x)在区间[1,2]上为减函数,并且最大值为1.
规律方法 1.确定函数的定义域,研究或利用函数的性质,都要在其定义域上进行.
2.如果需将函数解析式变形,一定要保证其等价性,否则结论错误.
3.在解决与对数函数相关的比较大小或解不等式问题时,要优先考虑利用对数函数的单调性来求解.在利用单调性时,一定要明确底数a的取值对函数增减性的影响,及真数必须为正的限制条件.
【训练3】 (1)若a>b>0,0
(2)若函数f(x)=lgaeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+\f(3,2)x))(a>0,a≠1)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))内恒有f(x)>0,则f(x)的单调递增区间为________.
解析 (1)由y=xc与y=cx的单调性知,C,D不正确;
∵y=lgcx是减函数,得lgca
又a>b>0,∴lg a>lg b,但不能确定lg a,lg b的正负,
∴lgac与lgbc的大小不能确定.
(2)令M=x2+eq \f(3,2)x,当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))时,M∈(1,+∞),f(x)>0,所以a>1,所以函数y=lgaM为增函数,
又M=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(3,4)))eq \s\up12(2)-eq \f(9,16),因此M的单调递增区间为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,4),+∞)).
又x2+eq \f(3,2)x>0,所以x>0或x<-eq \f(3,2),
所以函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞).
答案 (1)B (2)(0,+∞)
[思维升华]
1.对数值取正、负值的规律
当a>1且b>1或00;
当a>1且01时,lgab<0.
2.利用单调性可解决比较大小、解不等式、求最值等问题,其基本方法是“同底法”,即把不同底的对数式化为同底的对数式,然后根据单调性来解决.
3.比较幂、对数大小有两种常用方法:(1)数形结合;(2)找中间量结合函数单调性.
4.多个对数函数图象比较底数大小的问题,可通过比较图象与直线y=1交点的横坐标进行判定.
[易错防范]
1.在对数式中,真数必须是大于0的,所以对数函数y=lgax的定义域应为(0,+∞).对数函数的单调性取决于底数a与1的大小关系,当底数a与1的大小关系不确定时,要分01两种情况讨论.
2.在运算性质lgaMα=αlgaM中,要特别注意条件,在无M>0的条件下应为lgaMα=αlga|M|(α∈N*,且α为偶数).
3.解决与对数函数有关的问题时需注意两点:(1)务必先研究函数的定义域;(2)注意对数底数的取值范围.
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2x,x≥4,,f(x+1),x<4,))则f(2+lg23)的值为( )
A.24 B.16 C.12 D.8
解析 因为3<2+lg23<4,所以f(2+lg23)=f(3+lg23)=23+lg23=8×2lg23=24.
答案 A
2.(2018·天津卷)已知a=lg3 eq \f(7,2),b=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up6(\f(1,3)),c=lgeq \f(1,3) eq \f(1,5),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
解析 lgeq \f(1,3) eq \f(1,5)=lg3-15-1=lg35,因为函数y=lg3x在(0,+∞)上为增函数,所以lg35>lg3 eq \f(7,2)>lg33=1,因为函数y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up12(x)在(-∞,+∞)上为减函数,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))eq \s\up6(\f(1,3))
答案 D
3.(2019·张家界三模)在同一直角坐标系中,函数f(x)=2-ax,g(x)=lga(x+2)(a>0,且a≠1)的图象大致为( )
解析 由题意,知函数f(x)=2-ax(a>0,且a≠1)为单调递减函数,当02,且函数g(x)=lga(x+2)在(-2,+∞)上为单调递减函数,C,D均不满足;当a>1时,函数f(x)=2-ax的零点x=eq \f(2,a)<2,且x=eq \f(2,a)>0,又g(x)=lga(x+2)在(-2,+∞)上是增函数,排除B,综上只有A满足.
答案 A
4.(2019·宁波二模)已知f(x)=lg(10+x)+lg(10-x),则( )
A.f(x)是奇函数,且在(0,10)上是增函数
B.f(x)是偶函数,且在(0,10)上是增函数
C.f(x)是奇函数,且在(0,10)上是减函数
D.f(x)是偶函数,且在(0,10)上是减函数
解析 由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(10+x>0,,10-x>0,))得x∈(-10,10),
且f(x)=lg(100-x2).
∴f(x)是偶函数,
又t=100-x2在(0,10)上单调递减,y=lg t在(0,+∞)上单调递增,故函数f(x)在(0,10)上单调递减.
答案 D
5.(2019·临汾三模)已知函数f(x)=|ln x|,若f(m)=f(n)(m>n>0),则eq \f(2,m+1)+eq \f(2,n+1)=( )
A.eq \f(1,2) B.1 C.2 D.4
解析 由f(m)=f(n),m>n>0,可知m>1>n>0,
∴ln m=-ln n,则mn=1.
所以eq \f(2,m+1)+eq \f(2,n+1)=eq \f(2(m+n)+4,mn+m+n+1)=eq \f(2(m+n+2),m+n+2)=2.
答案 C
二、填空题
6.lgeq \f(5,2)+2lg 2-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(-1)=________.
解析 lgeq \f(5,2)+2lg 2-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(-1)=lgeq \f(5,2)+lg 22-2
=lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,2)×4))-2=1-2=-1.
答案 -1
7.(2019·昆明诊断)设f(x)=lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,1-x)+a))是奇函数,则使f(x)<0的x的取值范围是________.
解析 由f(x)是奇函数可得a=-1,
∴f(x)=lgeq \f(1+x,1-x),定义域为(-1,1).
由f(x)<0,可得0
8.(2019·潍坊调研)已知函数f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-lg2(3-x),x<2,,2x-2-1,x≥2,))若f(2-a)=1,则f(a)=________.
解析 当2-a<2,即a>0时,f(2-a)=-lg2(1+a)=1.
解得a=-eq \f(1,2),不合题意.
当2-a≥2,即a≤0时,f(2-a)=2-a-1=1,即2-a=2,解得a=-1,所以f(a)=f(-1)=-lg24=-2.
答案 -2
三、解答题
9.设f(x)=lga(1+x)+lga(3-x)(a>0,a≠1),且f(1)=2.
(1)求a的值及f(x)的定义域;
(2)求f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3,2)))上的最大值.
解 (1)∵f(1)=2,∴lga4=2(a>0,a≠1),∴a=2.
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(1+x>0,,3-x>0,))得-1<x<3,
∴函数f(x)的定义域为(-1,3).
(2)f(x)=lg2(1+x)+lg2(3-x)
=lg2[(1+x)(3-x)]=lg2[-(x-1)2+4],
∴当x∈[0,1]时,f(x)是增函数;
当x∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(1,\f(3,2)))时,f(x)是减函数,
故函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3,2)))上的最大值是f(1)=lg24=2.
10.已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,且f(0)=0,当x>0时,f(x)=lgeq \f(1,2)x.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)解不等式f(x2-1)>-2.
解 (1)当x<0时,-x>0,则f(-x)=lgeq \f(1,2)(-x).
因为函数f(x)是偶函数,所以f(-x)=f(x)=lgeq \f(1,2)(-x),
所以函数f(x)的解析式为
f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(lg\f(1,2)x,x>0,,0,x=0,,lg\f(1,2)(-x),x<0.))
(2)因为f(4)=lgeq \f(1,2)4=-2,f(x)是偶函数,
所以不等式f(x2-1)>-2转化为f(|x2-1|)>f(4).
又因为函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,
所以|x2-1|<4,解得-eq \r(5)
能力提升题组
(建议用时:20分钟)
11.(2019·天津和平区二模)已知a>0且a≠1,函数f(x)=lga(x+eq \r(x2+b))在区间
(-∞,+∞)上既是奇函数又是增函数,则函数g(x)=lga||x|-b|的图象是( )
解析 ∵函数f(x)=lga(x+eq \r(x2+b))在区间(-∞,+∞)上是奇函数,∴f(0)=0,∴b=1,又函数f(x)=lga(x+eq \r(x2+b))在区间(-∞,+∞)上是增函数,所以a>1.
所以g(x)=lga||x|-1|,当x>1时,g(x)=lga(x-1)为增函数,排除B,D;当0
12.设x,y,z为正数,且2x=3y=5z,则( )
A.2x<3y<5z B.5z<2x<3y
C.3y<5z<2x D.3y<2x<5z
解析 令t=2x=3y=5z,
∵x,y,z为正数,∴t>1.
则x=lg2t=eq \f(lg t,lg 2),同理,y=eq \f(lg t,lg 3),z=eq \f(lg t,lg 5).
∴2x-3y=eq \f(2lg t,lg 2)-eq \f(3lg t,lg 3)=eq \f(lg t(2lg 3-3lg 2),lg 2×lg 3)
=eq \f(lg t(lg 9-lg 8),lg 2×lg 3)>0,
∴2x>3y.
又∵2x-5z=eq \f(2lg t,lg 2)-eq \f(5lg t,lg 5)=eq \f(lg t(2lg 5-5lg 2),lg 2×lg 5)
=eq \f(lg t(lg 25-lg 32),lg 2×lg 5)<0,
∴2x<5z,∴3y<2x<5z.
答案 D
13.(2019·衡水中学检测)已知函数f(x)=lg(mx2+2mx+1),若f(x)的值域为R,则实数m的取值范围是________.
解析 令g(x)=mx2+2mx+1值域为A,∵函数f(x)=lg(mx2+2mx+1)的值域为R,∴(0,+∞)⊆A,当m=0时,g(x)=1,f(x)的值域不是R,不满足条件;当m≠0时,eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(m>0,,4m2-4m≥0,))解得m≥1.
答案 [1,+∞)
14.已知函数f(x)=lneq \f(x+1,x-1).
(1)求函数f(x)的定义域,并判断函数f(x)的奇偶性;
(2)对于x∈[2,6],f(x)=lneq \f(x+1,x-1)>lneq \f(m,(x-1)(7-x))恒成立,求实数m的取值范围.
解 (1)由eq \f(x+1,x-1)>0,解得x<-1或x>1,
∴函数f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),
当x∈(-∞,-1)∪(1,+∞)时,
f(-x)=lneq \f(-x+1,-x-1)=lneq \f(x-1,x+1)=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x+1,x-1)))eq \s\up12(-1)
=-lneq \f(x+1,x-1)=-f(x).
∴f(x)=lneq \f(x+1,x-1)是奇函数.
(2)由于x∈[2,6]时,f(x)=lneq \f(x+1,x-1)>lneq \f(m,(x-1)(7-x))恒成立,
∴eq \f(x+1,x-1)>eq \f(m,(x-1)(7-x))>0,
∵x∈[2,6],∴0
由二次函数的性质可知,x∈[2,3]时函数g(x)单调递增,x∈[3,6]时函数g(x)单调递减,
即x∈[2,6]时,g(x)min=g(6)=7,
∴0
0图象
性质
定义域:(0,+∞)
值域:R
当x=1时,y=0,即过定点(1,0)
当x>1时,y>0;
当0
当0
在(0,+∞)上是增函数
在(0,+∞)上是减函数
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