高中数学湘教版(2019)必修 第一册4.3 对数函数课后复习题
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注意:本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题,所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题,所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效,不予记分。
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共12小题,共60.0分)
已知a,b∈(0,3),且4lna=aln4,4lnb=bln2,c=,则( )
A. c设a=lg43,b=lg52,c=lg85,则( )
A. a如图,直线x=t与函数f(x)=lg3x和g(x)=lg3x−1的图象分别交于点A,B,若函数y=f(x)的图象上存在一点C,使得△ABC为等边三角形,则t的值为( )
A. 3+22B. 33+32C. 33+34D. 33+3
已知lgax=2,lgbx=3,lgcx=6,则lgabcx=( )
A. 111B. 36C. 136D. 1
若lga2>lgb2>0,则a,b,1的关系是( )
A. 1若函数f(x)的图象与函数g(x)=10x的图象关于直线y=x对称,则f(100)=( )
A. 10B. -1C. 2D. -2
若lg a2>lg b2>0,则a,b,1的关系是 ( )
A. 1已知0−lg1ax的解集是 ( )
A. (0,+∞)B. (0,2)C. (0,4)D. (2,4)
若lg a2>lg b2>0,则a,b,1的关系是 ( )
A. 1已知a=lg1227,,c=(12)13,则a,b,c的大小关系为( )
A. a>b>cB. c>a>bC. c>b>aD. b>a>c
如图,直线x=t与函数fx=lg3x和gx=lg3x−1的图象分别交于点A,B,若函数y=fx的图象上存在一点C,使得▵ABC为等边三角形,则t的值为( )
A. 3+22B. 33+32C. 33+34D. 33+3
已知 a=lg20.2,b=20.2,c=0.20.3,则( )
A. a第II卷(非选择题)
二、多空题(本大题共5小题,共25.0分)
已知实数a>0且a≠1若lga43=2,则a+1a= ;若0
(1)函数y=lg2x−2的定义域是 .
(2)函数f(x)=lg2(3x+1)的值域为 .
2019年7月,中国良渚古城遗址获准列入世界遗产名录,标志着中华五千年文明史得到国际社会认可.良渚古城遗址是人类早期城市文明的范例,实证了中华五千年文明史.考古科学家在测定遗址年龄的过程中利用了“放射性物质因衰变而减少”这一规律.已知样本中碳14的质量N随时间t(单位:年)的衰变规律满足N=N0⋅2−t5730(N0表示碳14原有的质量),则经过5730年后,碳14的质量变为原来的 ;经过测定,良渚古城遗址文物样本中碳14的质量是原来的12至35,据此推测良渚古城存在的时期距今约在 年到5730年之间.(参考数据:lg23≈1.6,lg25≈2.3)
函数的图象为M,直线l1:y=m,l2:y=8mm>0,l1与M从左到右相交于点A,B,l2与M从左到右相交于点C,D,四个交点从左到右为C,A,B,D,曲线段CA,BD在x轴上投影的长度为a,b,则b= (用m表示);当m变化时,lg2ba的取值范围为 .
三、解答题(本大题共8小题,共96.0分)
已知函数f(x)=(lg216+lg2x2)⋅lg2x64.
(1)求函数f(x)的值域;
(2)关于x的方程f(−x2+ax)=0恰有三个解,求实数a的取值集合;
(3)若f(x1)=f(x2)=m,且x2>2x1>0,求实数m的取值范围.
已知函数y=g(x)与f(x)=3x的图象关于y=x对称.
(1)若函数g(kx2+2x+1)的值域为R,求实数k的取值范围;
(2)若0
(1)解不等式f(2a+6)≤f(5a);
(2)已知对任意的实数m,f(m2+m+1)≥f(34)恒成立,求证:a>1;
(3)当a>1时,是否存在实数k,使得对任意的x∈[−1,0],不等式f(4x+2x+1)−f(k−4x)>0恒成立,若存在,求出k的范围;若不存在,请说明理由.
设函数f(x)=lgax(a>0,a≠1).
(1)解不等式f(2a+6)⩽f(5a);
(2)已知对任意的实数m,f(m2+m+1)≥f(34)恒成立,是否存在实数k,使得对任意的x∈[-1,0],不等式f4x+2x+1-fk-4x>0恒成立,若存在,求出k的范围;若不存在,请说明理由.
已知函数f(x)=lga(x2+2),若f(5)=3;
(1)求a的值;
(2)求f(7)的值;
(3)解不等式f(x)
(1)当a=2时,求不等式f(x)<3的解集;
(2)当a=10时,设g(x)=f(x)−1,且g(3)=m,g(4)=n,求lg645(用m,n表示);
(3)在(2)的条件下,是否存在正整数k,使得不等式2g(x+1)>lg(kx2)在区间3,5上有解,若存在,求出k的最大值,若不存在,请说明理由.
已知3a=5b=c,且1a+1b=2,求c的值.
已知y=fx是y=2x的反函数.
1若在区间1,2上存在x0使得方程f(ax02−4x0)=2成立,求实数a的取值范围;
2设b>0,若对∀t∈[12,32],函数g(x)=f(bx+1)−f(x)在区间t,t+1上的最大值与最小值的差不超过1,求b的取值范围
答案和解析
1.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了利用导数判断函数单调性,对数基本运算和对数函数的单调性,考查了计算能力,属于中档题.
根据对数的运算公式可得lnaa,lnbb的值,再构造函数比较即可.
【解答】
解:由lnaa=ln44=2ln24=ln22
lnbb=ln24=ln1616=4ln216=ln24,
令f(x)=lnxx,f′x=1−lnxx2
所以f(x)在0,e上单调增,在e,+∞上单调减,
因为a,b∈(0,3),所以a=2,由lnbb
2.【答案】B
【解析】解:∵a=lg43=lg3lg4=lg27lg64,c=lg85=lg5lg8=lg25lg64;
∴a>c;
又lg52
∴c>b;
∴a>c>b;
∴b
根据换底公式即可得出a=lg27lg64,c=lg25lg64,从而得出a>c,容易得出lg52<12,lg85>12,从而得出c>b,这样即可得出a,b,c的大小关系.
考查对数的运算性质,以及对数的换底公式,对数函数的单调性.
3.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查对数函数图像的应用与对数方程,属于中档题.
设C(x,1g3x),由点C到直线AB的距离为32,得x=t−32,再利用中点坐标公式列方程,即可求得t的值.
【解答】
解:由题意A(t,lg3t),B(t,lg3t−1),|AB|=1.
设C(x,1g3x),
因为△ABC是等边三角形,
所以点C到直线AB的距离为32,
则t−x=32,x=t−32.
根据中点坐标公式可得
lg3(t−32)=lg3t+lg3t−12=lg3t−12=lg3t3,
t−32=t3,解得t=33+34.
故选C.
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查对数的运算,属中档题.
根据对数的运算定义求得x=a2=b3=c6,根据对数运算公式化简即可.
【解答】
解:由lgax=2,lgbx=3,lgcx=6得x=a2=b3=c6,
所以,lgxb=lgb3b=13,lgxc=lgc6c=16,
lgabcx=1lgxabc ,
故选D.
5.【答案】A
【解析】
【试题解析】
【分析】
本题考查对数函数的运算和性质.涉及不等式的基本性质,属基础题.
先利用换底公式将已知条件转化为lg2lga>lg2lgb>0,然后根据不等式的基本性质,结合lg2>0,等价转化为lgb>lga>0,再利用对数函数y=lgx的性质得解.
【解答】
解:lga2>lgb2>0
即lg2lga>lg2lgb>0,
又∵lg2>0,
∴1lga>1lgb>0,
∴lgb>lga>0,
∴b>a>1,
故选A.
6.【答案】C
【解析】
【分析】本题考查反函数及对数的基本运算,属于基础题.
利用指数函数与对数函数的图象关于直线y=x对称,求出f(x)的解析式,再求出f(100)的值.
【解答】解:f(x)的图像与g(x)的图像关于直线y=x对称
⇒f(x)为g(x)的反函数,
所以f(x)=lg x⇒f(100)
=lg100
=2,
故选C.
7.【答案】A
【解析】
【试题解析】
【分析】
本题考查对数函数的运算和性质,涉及不等式的基本性质,属基础题.
先利用换底公式将已知条件转化为lg2lga>lg2lgb>0,然后根据不等式的基本性质,结合lg2>0,等价转化为lgb>lga>0,再利用对数函数y=lgx的性质得解.
【解答】
解:lga2>lgb2>0,
即lg2lga>lg2lgb>0,
又∵lg2>0,
∴1lga>1lgb>0,
∴lgb>lga>0,
∴b>a>1,
故选A.
8.【答案】D
【解析】
【分析】
由对数的运算性质把已知不等式变形,然后利用对数函数的性质求解.
本题考查对数不等式的解法,考查了对数函数的单调性,是基础题.
【解答】
解:原不等式可化为lga(4−x)>lgax,因为0则x>4−x>0⇒2
9.【答案】A
【解析】
【试题解析】
【分析】
本题考查对数函数的运算和性质,涉及不等式的基本性质,属于基础题.
先利用换底公式将已知条件转化为lg2lga>lg2lgb>0,然后根据不等式的基本性质,结合lg2>0,等价转化为lgb>lga>0,再利用对数函数y=lgx的性质得解.
【解答】
解:lga2>lgb2>0
即lg2lga>lg2lgb>0,
又∵lg2>0,
∴1lga>1lgb>0,
∴lgb>lga>0,
∴b>a>1,
故选A.
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查指、对数函数的性质,属于基础题.
利用对数的运算、对数函数和指数函数的性质即可比较.
【解答】
解:因为c=(12)13<(12)0=1=lg1212即b>a>c.
故选D.
11.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查对数函数图像的应用与对数方程,属于中档题.
设C(x,1g3x),由点C到直线AB的距离为32,得x=t−32,再利用中点坐标公式列方程,即可求得t的值.
【解答】
解:由题意A(t,lg3t),B(t,lg3t−1),|AB|=1.
设C(x,1g3x),
因为△ABC是等边三角形,
所以点C到直线AB的距离为32,
则t−x=32,x=t−32.
根据中点坐标公式可得
lg3(t−32)=lg3t+lg3t−12=lg3t−12=lg3t3,
t−32=t3,解得t=33+34.
故选C.
12.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查对数函数及其性质,属于基础题.
由指数函数和对数函数的单调性易得,20.2>1,0<0.20.3<1,从而得出a,b,c的大小关系.
【解答】
解:,
b=20.2>20=1,
∵0<0.20.3<0.20=1,
∴c=0.20.3∈0,1,
∴a
13.【答案】736
43,+∞
【解析】
【分析】
本题考查代数式化简求值,考查实数的取值范围的求法,考查对数函数的性质、对数的运算法则等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
由实数a>0且a≠1.lga43=2,求出a=233,由此能求出a+1a的值;由0
【解答】
解:∵实数a>0且a≠1.lga43=2,
∴a2=43,∴a=233,
∴a+1a=233+1233=736,
∵0
综上,a的取值范围是43,+∞.
故空1答案为:736,空2答案为: 43,+∞.
14.【答案】12
4011
【解析】
【分析】
本题主要考查了函数模型的应用,对数运算及利用对数函数的单调性解不等式,属于一般题.
由题意把t=5730代入N=N0⋅2− t5730即可求;再根据题意得12⩽2−t5730⩽35,两边同时取以2为底的对数得即可得解.
【解答】
解:∵生物体内碳14的量N与死亡年数t之间的函数关系式为:N=N0⋅2− t5730;
t=5730时,N=N0⋅2−1=N02;
所以每经过5730年衰减为原来的12;
又∵碳14的质量是原来的12至35,
由题意可知12⩽2−t5730⩽35,
两边同时取以2为底的对数得−1⩽lg22−t5730⩽lg235,
∴−1≤−t5730⩽lg23−lg25≈−0.7,
∴4011⩽t⩽5730.
∴此推测良渚古城存在的时期距今约在4011年到5730年之间,
故答案为12;4011.
15.【答案】[4,+∞)
(0,+∞)
【解析】
【分析】
本题考查对数函数的性质和对数不等式,涉及函数的定义域和值域,指数函数的性质,属基础题.
(1)由x>0lg2x−2⩾0即可得出答案.
(2)由3x+1>1即可得出答案.
【解答】
解:(1)为使函数y=lg2x−2有意义,则x>0lg2x−2⩾0,解得x⩾4,
所以函数y=lg2x−2的定义域是[4,+∞) ;
(2)函数f(x)=lg2(3x+1),因为3x+1>1,所以lg23x+1>0,即f(x)的值域为0,+∞.
故答案是[4,+∞);(0,+∞)
16.【答案】12
4011
【解析】
【分析】
本题主要考查了函数模型的应用,对数运算及利用对数函数的单调性解不等式,属于一般题.
令t=5730可得答案;由题意12⩽2−t5730⩽35,两边同时取以2为底的对数得即可得解.
【解答】
解:∵生物体内碳14的量N与死亡年数t之间的函数关系式为:N=N0⋅2−t5730;
令t=5730可得N=N0⋅2−57305730=12N0,
碳14的质量是原来的12至35,
由题意可知12⩽2−t5730⩽35,
两边同时取以2为底的对数得−1⩽lg22−t5730⩽lg235,
∴−1≤−t5730⩽lg23−lg25≈−0.7,
∴4011⩽t⩽5730.
∴此推测良渚古城存在的时期距今约在4011年到5730年之间,
故答案为12;4011.
17.【答案】28m−2m0
【解析】
【分析】
本题考查对数函数性质以及对勾函数求最值,属于中档题.
先分别用m表示出a和b,然后再利用对勾函数性质求解lg2ba范围即可.
【解答】
解:,直线l1:y=m,l2:y=8mm>0,
设其横坐标分别为xC,xA,xB,xD,根据xC
lg2xB=m,xB=2m,lg2xD=8m,xD=28m,
a=xA−xC=2−m−2−8m(0
所以lg2ba=lg22m+8m=m+8m,
因为0
所以当0
18.【答案】解:(1)易知f(x)的定义域为x∈(0,+∞),设lg2x=t∈R,
则f(x)=(2lg2x+4)(lg2x−6)=(2t+4)(t−6)=2(t−2)2−32≥−32,
所以f(x)的值域为[−32,+∞);
(2)设lg2x=t∈R,由(1)可知,f(x)=g(t)=(2t+4)(t−6),
令g(t)=0,解得t1=−2,t2=6,
所以lg2x=−2或lg2x=6,解得x=14或x=64,
因为f(−x2+ax)=0恰有三个解,所以−x2+ax=14或−x2+ax=64恰有三个解,
即x2−ax+64=0恰有一解,所以△=a2−4×64=0,解得a=±16,
所以a的取值集合为{16,−16};
(3)设lg2x1=t1,lg2x2=t2,因为x2>2x1,所以lg2x2>lg2x1+1,
即t2>t1+1,
则g(t)=(2t+4)(t−6)=m的两根为t1,t2,整理得2t2−8t−m−24=0,
所以t1+t2=4,t1⋅t2=−m2−12,
所以t2=4−t1>t1+1,∴t1<32,
t1t2=−t12+4t1=−(t1−2)2+4=−m2−12,
∴m2+16=(t1−2)2>14
解得m∈(−632,+∞).
【解析】本题考查了函数中常用的换元法,转化与划归思想,属于中档题.
(1)利用换元法,直接解出;
(2)换元法直接解,转化成方程的根的问题,即即x2−ax+64=0恰有一解,即可解出;
(3)换元法,设lg2x1=t1,lg2x2=t2,即可转化成关于t的函数,再利用根与系数的关系,即可解出.
19.【答案】解:(1)由题意得g(x)=lg3x.
因为g(kx2+2x+1)=lg3(kx2+2x+1)的值域为R,
所以(0,+∞)是y=kx2+2x+1值域的子集.
当k=0时满足条件;
当k≠0时,欲使函数g(kx2+2x+1)的值域为R,
则k>0△=4−4k≥0,即,k>0k≤1所以0
因为0
所以x1x2=1,所以4x1+x2=4x1+1x1,0
所以当x1=12时,4x1+x2取得最小值为4.
【解析】本题考查对数运算与对数函数的性质,考查函数值域,是中档题.
(1)互为反函数的图像关于直线y=x对称,反之亦然.由此可求出函数y=g(x),由题意分情况可得k的取值范围;
(2)对多元函数最值,一般可消元,化为一元函数最值.利用对数运算与对数函数的性质,可得x1x2=1,即4x1+x2=4x1+1x1,0
解得0当时,f(x)为上的增函数f(2a+6)⩽f(5a)⇔0<2a+6⩽5a,
解得a⩾2,即;综上所述:;
(2)由于m2+m+1=(m+12)2+34⩾34,且f(m2+m+1)⩾f(34)恒成立,
所以f(x)为上的增函数,所以;
(3)当a>1时,函数f(x)在上的增函数,可知f(4x+2x+1)−f(k−4x)>0⇔f(4x+2x+1)>f(k−4x)⇔4x+2x+1>k−4x,
所以k<2×4x+2x+1在x∈[−1,0]恒成立,
令t=2x∈[12,1],g(t)=2t2+2t,g(t)在[12,1]上单调递增,g(t)min=g(12)=32,
又由于x∈[−1,0]时,k−4x>0恒成立,所以k>40=1,
综上所述1
(1)分两种情况,根据对数函数的单调性求解;
(2)由于m2+m+1=(m+12)2+34⩾34,且f(m2+m+1)⩾f(34)恒成立,得到f(x)为上的增函数,即可得解;
(3)当a>1时,函数f(x)在上的增函数,可知f(4x+2x+1)−f(k−4x)>0⇔f(4x+2x+1)>f(k−4x)⇔4x+2x+1>k−4x,得到所以k<2×4x+2x+1在x∈[−1,0]恒成立,令t=2x∈[12,1],g(t)=2t2+2t,g(t)在[12,1]上单调递增,g(t)min=g(12)=32,即可.
21.【答案】解:(1)当0由f(2a+6)⩽f(5a),得2a+6⩾5a>0,
解得0当a>1时,
由f(2a+6)⩽f(5a),得0<2a+6⩽5a,解得a⩾2,即a∈[2,+∞).
综上可知,a∈(0,1)∪[2,+∞).
(2)由于m2+m+1=(m+12)2+34⩾34,
且f(m2+m+1)⩾f(34)恒成立,可知f(x)为增函数.
f(4x+2x+1)−f(k−4x)>0,
即f(4x+2x+1)>f(k−4x),
则有4x+2x+1>k−4x在x∈[-1,0]上恒成立,
即k<2⋅4x+2x+1在x∈[-1,0]上恒成立,
令t=2x,t∈[12,1],设g(t)=2t2+2t,
g(t)在12,1上单调递增,
则g(t)min=g(12)=32,即k<32.
又由于x∈[−1,0]时,k−4x>0恒成立,
解得:k>1,
综上,1
(1)分两种情况讨论,求解即可;
(2)由m2+m+1=m+122+34⩾34,可知f(x)为增函数,则问题转化为4x+2x+1>k−4x在x∈[-1,0]上恒成立,即k<2⋅4x+2x+1在x∈[-1,0]上恒成立,进行求解即可.
22.【答案】解:(1)∵f(5)=3,
∴lga(52+2)=3,即lga27=3,解得a=3.
(2)由(1)得函数f(x)=lg3(x2+2),
则,
(3)不等式f(x)
化简不等式得,
∵函数y=lg3x在(0,+∞)上为增函数,且f(x)=lg3(x2+2)的定义域为R,
∴x2+2
所以不等式的解集为:.
【解析】本题考查了对数运算和运用对数函数单调性解不等式,属于基础题.
(1)将x=5代入函数f(x)=lga(x2+2),根据对数的运算法则可求出a的值;
(2)由(1)可得函数的解析式,将x=7代入解析式,化简可得结论;
(3)根据不等式f(x)
故0<2x−3<4 ,解得32
(2)当a=10时,gx=fx−1=lg2x−3,
∴m=g3=lg3,n=g4=lg5,
.
(3)在(2)的条件下,不等式2g(x+1)>lg(kx2)化为
即k<2x−12x2在区间3,5上有解;
令,
则k
∴k
【解析】本题考查对数函数及其性质,对数不等式的解法,对数运算,函数的最值.
(1)根据对数函数的性质解不等式可得;
(2)把a=10代入函数解析式,再运用对数的运算法则即可求解;
(3)由题知不等式2gx+1>lgkx2化为lg(2x−1)2>lg(kx2),再分离参数k,根据最值即可确定k的范围,进而求出k的最大值.
24.【答案】解:由3a=c,得lg3c=a,
所以lgc3=1a.
同理可得1b=lgc5.
由1a+1b=2,得lgc3+lgc5=2,即lgc15=2,
所以c2=15.
因为c>0,
所以c=15.
【解析】本题考查对数运算,属于中档题.
先由条件得lgc3=1a,1b=lgc5,再利用1a+1b=2,得lgc3+lgc5=2,解之即可.
25.【答案】解:(1)由题知fx=lg2x,
由f(ax02−4x0)=2可得ax02−4x0=4,
所以a=4+4x0x02=4x02+4x0,
因为x0∈1,2,所以a∈3,8.
(2)当0
因为g(x)=f(bx+1)−f(x)=lg21x+b,
所以y=g(x)在0,+∞上单调递减,
所以g(t)−g(t+1)=lg21t+b−lg21t+1+b≤1,
即bt2+b+1t−1≥0对∀t∈[12,32]恒成立,
因为b>0,所以y=bt2+b+1t−1在t∈[12,32]单调递增,
所以t=12时,ymin=34b−12,
由34b−12≥0解得b≥23.
故b的取值范围为[23,+∞).
【解析】本题考查对数函数性质以及二次函数的单调性,属于拔高题.
(1)根据反函数定义可得fx=lg2x,利用对数运算可得a=4+4x0x02=4x02+4x0,即可求解;
(2)利用函数f(x)的单调性得到不等式,从而g(t)−g(t+1)≤1恒成立,利用对数运算进行转化为一元二次不等式恒成立问题,结合二次函数的最值进行求解即可.
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