资源简介 第6节 对数函数 [课标要求] ①理解对数的概念及运算性质,知道用换底公式能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.能用描点法或借助计算工具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知道对数函数y=logax与指数函数y=ax互为反函数(a>0,且a≠1). 备考第1步——梳理教材基础,落实必备知识1.对数的概念(1)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x=logaN,其中a叫做对数的底数,N叫做真数.(2)常用对数与自然对数常用对数 将以10为底的对数叫做常用对数 把log10N记为lg N自然对数 将以无理数e=2.718_28…为底的对数叫做自然对数 把logeN记为ln_N2.对数的性质与运算法则(1)对数的运算法则如果a>0且a≠1,M >0,N >0,那么①loga(MN)=logaM+logaN;②loga=logaM-logaN;③logaMn=nlogaM (n∈R);④logamMn=logaM.(2)对数的性质①alogaN=N;②logaaN=N(a>0且a≠1).(3)对数的重要公式①换底公式:logbN= (a,b均大于零且不等于1);②logab=,推广logab·logbc·logcd=logad.3.对数函数的图象与性质y=logax a>1 0图象定义域 (0,+∞)值域 R性质 过定点(1,0)当x>1时,y>0;当01时,y<0;当00在(0,+∞)上是增函数 在(0,+∞)上是减函数4.反函数指数函数y=ax与对数函数y=logax互为反函数,它们的图象关于直线y=x对称.(一)必背常用结论换底公式的三个重要结论:(1)logab=;(2)logambn=logab;(3)logab·logbc·logcd=logad.(二)盘点易错易混1.对数的底数含字母时易忽视对底数的讨论;2.涉及对数的运算及对数函数问题,一定要确保真数大于0,树立定义域优先的思想.【小题热身】1.计算log29×log34+2log510+log50.25=( )A.0 B.2 C.4 D.6解析:原式=2log23×(2log32)+log5(102×0.25)=4+log525=4+2=6.答案:D2.函数f(x)=的定义域是( )A.(-∞,1)∪(3,+∞) B.(1,3)C.(-∞,2)∪(2,+∞) D.(1,2)∪(2,3)解析:由题意知即故函数f(x)的定义域为(1,2)∪(2,3).故选D.答案:D3.(2021·内蒙古呼和浩特一模)函数f=ln 的单调递增区间为( )A. B.C. D.解析:由题得3x2-6x-24>0,得x>4或x<-2,即函数的定义域为{x|x>4或x<-2}.设u=3x2-6x-24,x∈(-∞,-2)∪(4,+∞), y=ln u,要求函数f=ln 的单调递增区间,即求函数u=3x2-6x-24,x∈(-∞,-2)∪(4,+∞)的增区间,因为函数u=3x2-6x-24,x∈(-∞,-2)∪(4,+∞)的增区间为,故选D.答案:D4.函数y=loga(4-x)+1(a>0,且a≠1)的图象恒过点________.解析:当4-x=1,即x=3时,y=loga1+1=1.所以函数的图象恒过点(3,1).答案:(3,1)5.[易错题]函数y=logax(a>0,a≠1)在[2,4]上的最大值与最小值的差是1,则a=________.解析:分两种情况讨论:①当a>1时,有loga4-loga2=1,解得a=2;②当0答案:2或 备考第2步——突破核心考点,提升关键能力考点1__对数式的运算[自主演练]1.(2021·北京二中月考)在标准温度和大气压下,人体血液中氢离子的物质的量的浓度(单位mol/L,记作[H+])和氢氧根离子的物质的量的浓度(单位mol/L,记作[OH-])的乘积等于常数10-14.已知pH值的定义为pH=-lg [H+],健康人体血液的pH值保持在7.35~7.45之间,那么健康人体血液中的可以为(参考数据: lg 2≈0.30,lg 3≈0.48)( )A. B.C. D.解析:由题设有==1014[H+]2.又10-7.45≤[H+]≤10-7.35 ,所以10-0.9≤1014[H+]2≤10-0.7.所以-0.9≤lg 1014[H+]2≤-0.7.又lg ≈-0.3,lg ≈-0.48,lg ≈-0.78,lg =-1,只有lg 在范围之中.故选C.答案:C2.计算(lg 2)2+lg 2·lg 50+lg 25的结果为________.解析:原式=lg 2(lg 2+lg 50)+lg 25=2lg 2+lg 25=lg 4+lg 25=2.答案:23.已知log23=a,3b=7,则log 32的值为________.解析:由题意3b=7,所以log37=b.所以log32=log eq \o\al(\s\up1(),\s\do1()) ====.答案:[思维升华] 对数运算的一般思路(1)拆:首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,然后利用对数运算性质化简合并.(2)合: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性质,转化为同底对数真数的积、商、幂的运算.考点2__对数函数的图象及应用[典例引领]【例1】 (1)(2021·湖南岳阳模拟)在同一直角坐标系中,函数f(x)=xa(x>0)与g(x)=logax的图象可能是( )(2)当0A. B.C.(1,) D.(,2)解析:(1)易知g(x)的图象过点(1,0).若00)单调递增,且递增趋势越来越慢,函数g(x)=logax单调递减.显然四个选项不满足条件.若a>1,则函数g(x)=logax单调递增,函数f(x)=xa(x>0)单调递增且递增趋势越来越快,显然只有选项A满足条件.故选A.(2)构造函数f(x)=4x和g(x)=logax,当a>1时不满足条件,当0,所以a的取值范围为.答案:(1)A (2)B[思维引申] (1)(变条件)将本例(2)中“4x<logax”变为“4x=logax有解”,则实数a的取值范围为________.解析:若方程4x=logax在上有解,则函数y=4x与函数y=logax的图象在上有交点.由图象可知解得0<a≤,即a的取值范围为.答案:(2)(变条件)若将本例(2)变为:当0<x≤时,<logax,则实数a的取值范围为________.解析:若<logax在x∈上恒成立,则0<a<1,且y=的图象在y=logax图象的下方,如图所示,由图象知<loga,所以,解得<a<1.即实数a的取值范围是.答案:[思维升华] 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.[对点练] 1.已知函数f(x)=且关于x的方程f(x)+x-a=0有且只有一个实根,则实数a的取值范围是________.解析:如图,在同一坐标系中分别作出y=f(x)与y=-x+a的图象,其中a表示直线在y轴上的截距.由图可知,当a>1时,直线y=-x+a与y=f(x)只有一个交点.答案:(1,+∞)2.当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<logax恒成立,则a的取值范围是________.解析:由题意,易知a>1.如图,在同一坐标系内作出y=(x-1)2,x∈(1,2)及y=logax,x∈(1,2)的图象.若y=logax过点(2,1),得loga2=1,所以a=2.根据题意,函数y=logax,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:(1,2]考点3__对数函数的性质及应用[多维讲练]高考对对数函数考查重点是对数函数的图象及其单调性的应用,考查比较大小、方程、不等式等知识,一般以客观题出现,难度中低档,常利用数形结合思想解决问题,考查逻辑推理及数学运算素养.角度1 比较对数式的大小【例2】 (1)(多选)若实数a,b满足loga2A.0C.a>b>1 D.0解析:当0当00,loga2<0,故loga2当a>b>1时,log2a>log2b>0,即>>0,故loga2当00,故loga2>logb2,D错误.答案:ABC(2)(2020·全国卷Ⅲ)已知55<84,134<85.设a=log53,b=log85,c=log138,则( )A.a<b<c B.b<a<cC.b<c<a D.c<a<b解析:a-b=log53-log85=-=,由lg 3·lg 8<=<=(lg 5)2,可知a-b<0,则a∵55<84,∴5lg 5<4lg 8,∴<.∵134<85,∴4lg 13<5lg 8,∴>,∴<,即log85<log138,∴b综上可得,a答案:A[思维升华] 对数函数值大小比较的方法单调性法 在同底的情况下直接得到大小关系,若不同底,先化为同底中间量过渡法 寻找中间数联系要比较的两个数,一般是用“0”,“1”或其他特殊值进行“比较传递”图象法 根据图象观察得出大小关系角度2 解对数方程或不等式【例3】 (1)方程log2(x-1)=2-log2(x+1)的解为________.(2)已知不等式logx(2x2+1)解析:(1)原方程变形为log2(x-1)+log2(x+1)=log2(x2-1)=2,即x2-1=4,解得x=±,又x>1,所以x=.(2)原不等式 ①或②解不等式组①得所以实数x的取值范围为.答案:(1)x= (2)[思维升华] 简单对数不等式问题的求解策略(1)解决简单的对数不等式,应先利用对数的运算性质化为同底数的对数值,再利用对数函数的单调性转化为一般不等式求解.(2)对数函数的单调性和底数a的值有关,在研究对数函数的单调性时,要按01进行分类讨论.(3)某些对数不等式可转化为相应的函数图象问题,利用数形结合法求解.[对点练] 1.设函数f(x)=若f(a)>f(-a),则实数a的取值范围是( )A.(-1,0)∪(0,1)B.(-∞,-1)∪(1,+∞)C.(-1,0)∪(1,+∞)D.(-∞,-1)∪(0,1)解析:由题意得或解得a>1或-1<a<0.故选C.答案:C2.(2021·江西南昌二模)已知f(x)=,若f(x)=有两解,则a的取值范围是( )A. B.C.(1,2] D.(1,2)解析:由条件可知a>0且a≠1,当x∈时,ax2=,解得:x=,成立,当x∈时,若00,logax≠,∴logax=有解,则a>1,如图所示,当loga2>时,有交点,a越大,loga2越小,越大,当a=2时,loga2=,∴a∈.答案:D角度3 对数函数性质的综合应用【例4】 (1)(2021·吉林长春模拟)已知函数f(x)=log2在[-2,2]上单调递减,则m的取值范围是( )A.[4,+∞) B.(-6,6)C.(-6,4] D.[4,6)解析:令g(x)=-x2-mx+16,因为y=log2x是增函数,所以,要使f(x)在[-2,2]上单调递减,只需g(x)在[-2,2]上单调递减,且g(x)>0恒成立.故解得4≤m<6.答案:D(2)已知函数f(x)=loga(x+2)+loga(4-x)(a>0且a≠1).①求函数f(x)的定义域;②若函数f(x)在区间[0,3]上的最小值为-2,求实数a的值.解:①依题意得解得-2∴f(x)的定义域为(-2,4).②f(x)=loga(x+2)+loga(4-x)=loga[(x+2)(4-x)],令t=(x+2)(4-x),则变形得t=-(x-1)2+9,∵0≤x≤3,∴5≤t≤9.若a>1,则loga5≤logat≤loga9,∴f(x)min=loga5=-2,则a2=<1(舍去),若0∴f(x)min=loga9=-2,则a2=,又0综上,a=.[思维升华] 解决对数函数性质的综合问题的注意点(1)要分清函数的底数a∈(0,1),还是a∈(1,+∞).(2)确定函数的定义域,无论研究函数的什么性质或利用函数的某个性质,都要在其定义域上进行.(3)转化时一定要注意对数问题转化的等价性.[对点练] 3.(2021·天津和平一模)设a=8,b=log32,c=log23,则a,b,c的大小关系为( )A.aC.b解析:因为b=log32log22=1,故c>b.因为a=8>4=2=log24>log23=c,故a>c>b.答案:C4.已知x1、x2分别是函数f=ex+x-2、g=ln x+x-2的零点,则ex1+ln x2的值为( )A.e2+ln 2 B.e+ln 2C.2 D.4解析:根据题意,已知x1、x2分别是函数f=ex+x-2、g=ln x+x-2的零点,函数f=ex+x-2的零点为函数y=ex与y=2-x的交点的横坐标,则两个函数图象的交点为,函数g=ln x+x-2的零点为函数y=ln x与y=2-x的交点的横坐标,则两个函数图象的交点为,又由函数y=ex与函数y=ln x互为反函数,其图象关于直线y=x对称,而直线y=2-x也关于直线y=x对称,则点和也关于直线y=x对称,则有x1=ln x2,则有ex1+ln x2=ex1+x1=2,答案:C5.已知函数f(x)=loga(8-ax)(a>0,且a≠1),若f(x)>1在区间[1,2]上恒成立,则实数a的取值范围是__________.解析:当a>1时,f(x)=loga(8-ax)在[1,2]上单调递减,由f(x)>1在区间[1,2]上恒成立,则f(x)min=f(2)=loga(8-2a)>1,即8-2a>a,且8-2a>0,解得1当0由f(x)>1在区间[1,2]上恒成立,知f(x)min=f(1)=loga(8-a)>1,即8-a0.解得a∈ ,综上可知,实数a的取值范围是.答案: 备考第3步——拓展创新应用,培优学科素养与对数有关的复合函数问题与对数函数有关的复合函数问题高考常考,主要涉及y=f(logax)与y=logaf(x)两种类型,考查函数的定义域、值域(最值)、单调性、奇偶性等等.处理方法主要是换元法,将函数转化为基本初等函数解决,考查直观想象、逻辑推理和数学运算素养.【例1】 (2021·四川泸县一模)已知函数f=ln 是奇函数,则a=________.解析:∵函数f=ln 是奇函数,∴f=-f,∴ln =-ln ,即ln+ln =0,ln =0,∴=1,∴a=1.答案:1[思维升华] 函数f(x)=loga(bx±)或f(x)=loga(±bx)、f(x)=loga为奇函数,函数y=loga(amx+1)-x为偶函数.【例2】 (2021·上海华师大二附中三模)已知f(x)=log.(1)解不等式:f(x)≤-1;(2)若y=f(x)在区间[a,a+1]上的最小值为-2,求实数a的值.解:(1)log≤-1=log2 x2-6x+10>0,x2-6x+10≥2 x≥4或x≤2;(2)令t=x2-6x+10=(x-3)2+1,则y=f(x)在区间[a,a+1]上的最小值为-2 t=(x-3)2+1,在x∈[a,a+1]上的最大值为4,当a+≥3,a≥时,tmax=(a+1-3)2+1=4 a=2+;当a+<3,a<,tmax=(a-3)2+1=4 a=3-.综上,a=2+或3-.【例3】 设函数f=log3·log3,且≤x≤9.(1)求f(3)的值;(2)求函数y=f的最大值与最小值及与之对应的x的值.[思维点拨] (1)代入x=3计算函数值;(2)先利用对数的运算性质将解析式整理成关于log3x的函数,然后利用换元法,将函数转化为二次函数,借助二次函数的单调性求出函数取最大值,最小值,接着再求取最值时对应的x的值.解:(1)f(3)=log327·log39=3×2=6;(2)令t=log3x,又∵≤x≤9,∴-2≤log3x≤2,∴-2≤t≤2,由f==(log3x)2+3log3x+2=t2+3t+2,令g=t2+3t+2=(t+)2-,t∈,①当t=-时,g(t)min=-,即log3x=-,解得x=,所以f(x)min=-,此时x=;②当t=2时,g(t)max=g(2)=12,即log3x=2 x=9,∴f(x)max=12,此时x=9.[思维升华] 对于y=f(logax)与y=logaf(x)两种类型的函数,主要是利用换元法将函数转化为基本初等函数,然后结合基本初等函数的图象,利用单调性求解,注意换元后新元的取值范围.[对点练] 1.若函数f (x)=loga(x2-x+2)在区间[0,2]上的最大值为2,则实数a=__________.解析:令u(x)=x2-x+2,则u(x)在[0,2]上的最大值u(x)max=4,最小值u(x)min=. 当a>1时,y=logau是增函数,f (x)max=loga4=2,得a=2;当0答案:22.(2021·重庆杨家坪中学模拟)已知函数f(x)=loga+bx(a>0且a≠1,b∈R)是偶函数,函数g(x)=ax(a>0且a≠1) .(1)求b的值;(2)若函数h(x)=f(x)-x-a有零点,求a的取值范围;解:(1)∵f(x)为偶函数,∴ x∈R,有f=f(x),loga-bx=loga+bx对x∈R恒成立.∴loga-loga=2bx对x∈R恒成立.∴2bx=-x,x∈R恒成立,∴b=-.(2)若函数h(x)=f(x)-x-a有零点,即loga-x=a,即loga=a有解.令p(x)=loga,则函数y=p(x)图象与直线y=a有交点.当01,p(x)=loga<0,loga=a无解.当a>1时,∵1+>1,p(x)=loga>0,由loga=a有解可知a>0,所以a>1,∴a的取值范围是.课下巩固培优卷(十)【A/基础巩固题组】1.log29·log32+loga+loga(a>0,且a≠1)的值为( )A.2 B.3C.4 D.5解析:原式=2log23×log32+loga=2×1+1=3.答案:B2.若函数y=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.log2x B.C.logx D.2x-2解析:函数y=ax(a>0,且a≠1)的反函数是f(x)=logax,又f(2)=1,即loga2=1,所以a=2.故f(x)=log2x.答案:A3.已知函数f(x)=则函数y=f(1-x)的大致图象是( )解析:因为函数f=所以函数f=当x=0时,y=f(1)=3,即y=f(1-x)的图象过点(0,3),排除A;当x=-2时,y=f(3)=-1,即y=f(1-x)的图象过点(-2,-1),排除B;当x<0时,1-x>1,f(1-x)=log<0,排除C.答案:D4.5G技术的数学原理之一是著名的香农公式:C=Wlog2.它表示:在受噪声干扰的信道中,最大信息传递速度C取决于信道带宽W,信道内信号的平均功率S,信道内部的高斯噪声功率N的大小,其中叫做信噪比.当信噪比较大时,公式中真数中的1可以忽略不计.假设目前信噪比为1 600,若不改变带宽W,而将最大信息传播速度C提升50%,那么信噪比要扩大到原来的约( )A.10倍 B.20倍C.30倍 D.40倍解析:由条件可知C=Wlog21 600,设将最大信息传播速度C提升50%,那么信噪比要扩大到原来的t倍,则C=Wlog2,所以log21 600=log2,即log21 600=log2,所以1 600t=1 600,解得t=40.答案:D5.(多选)已知函数f(x)=log2(1-|x|),则关于函数f(x)有下列说法,其中正确的说法为( )A.f(x)的图象关于原点对称B.f(x)的图象关于y轴对称C.f(x)的最大值为0D.f(x)在区间(-1,1)上单调递增解析:f(x)=log2(1-|x|)为偶函数,不是奇函数,∴A错误,B正确;根据f(x)的图象(图略)可知D错误;∵1-|x|≤1,∴f(x)≤log21=0,故C正确.答案:BC6.已知a>0,且a≠1,函数y=loga(2x-3)+的图象恒过点P.若点P也在幂函数f(x)的图象上,则f(x)=________.解析:设幂函数为f(x)=xx,因为函数y=loga(2x-3)+的图象恒过点P(2,),则2x=,所以x=,故幂函数为f(x)=x.答案:x7.函数f(x)=log2·log(2x)的最小值为__________.解析:依题意得f(x)=log2x·(2+2log2x)=(log2x)2+log2x=-≥-,当log2x=-,即x=时等号成立,所以函数f(x)的最小值为-.答案:-8.已知函数f(x)=log(x2-2ax+3).(1)若f(-1)=-3,求f(x)的单调区间;(2)是否存在实数a,使f(x)在(-∞,2)上为增函数?若存在,求出a的范围;若不存在,说明理由.解:(1)由f(-1)=-3,得log(4+2a)=-3.所以4+2a=8,所以a=2.则f(x)=log(x2-4x+3),由x2-4x+3>0,得x>3或x<1.故函数f(x)的定义域为(-∞,1)∪(3,+∞).令μ=x2-4x+3,则μ在(-∞,1)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增.又y=logμ在(0,+∞)上单调递减,所以f(x)的单调递增区间是(-∞,1),单调递减区间是(3,+∞).(2)令g(x)=x2-2ax+3,要使f(x)在(-∞,2)上为增函数,应使g(x)在(-∞,2)上单调递减,且恒大于0.因此即a无解.所以不存在实数a,使f(x)在(-∞,2)上为增函数.【B/能力提升题组】9.已知函数f(x)=loga(2x-a)在区间上恒有f(x)>0,则实数a的取值范围是( )A. B.C. D.解析:当00,即0<-a<1,解得1时,函数f(x)在区间上是增函数,所以loga(1-a)>0,即1-a>1,解得a<0,此时无解.综上所述,实数a的取值范围是.答案:A10.(2020·全国卷Ⅰ)若2a+log2a=4b+2log4b,则( )A.a>2b B.a<2bC.a>b2 D.a解析:由题设知,2a+log2a=4b+2log4b=22b+log4b2.又log4b2=log2b=log2(2b)-1,所以2a+log2a=22b+log2(2b)-1,从而2a+log2a<22b+log2(2b).令函数f(x)=2x+log2x,x∈(0,+∞),则有f(a)所以a<2b, 故选B.答案:B11.已知函数f(x)=|log 3x|,实数m,n满足0<m<n,且f(m)=f(n),若f(x)在[m2,n]上的最大值为2,则=________.解析:因为f(x)=|log3x|=所以f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,由0<m<n且f(m)=f(n),可得则所以0<m2<m<1,则f(x)在[m2,1)上单调递减,在(1,n]上单调递增,所以f(m2)>f(m)=f(n),则f(x)在[m2,n]上的最大值为f(m2)=-log3m2=2,解得m=,则n=3,所以=9.答案:912.已知函数f=若存在实数x1、x2、x3、x4满足x1解析:函数f(x)的图象如下图所示:若满足f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4),其中x1则log4x1=-log4x2,即log4x1+log4x2=log4x1x2=0,则x1x2=1,同时x3∈(4,5),x4∈(7,8),∵x3,x4关于x=6对称,∴=6,则x3+x4=12,则x4=12-x3,则x1x2x3x4=x3x4=x3(12-x3)=-x+12x3=-(x3-6)2+36,∵x3∈(4,5),∴x3x4∈(32,35),即x1x2x3x4∈(32,35).答案:13.已知函数g=ax2-2ax+1+b在区间上有最大值4和最小值1.设f=.(1)求a,b的值;(2)若不等式f-2klog2x≥0在x∈上有解,求实数k的取值范围.解:(1)函数g=a+1+b-a,∵a>0,∴g为开口向上的抛物线,且对称轴为x=1,∴g在区间上是增函数,∴解得a=1,b=0.(2)由(1)可得g=x2-2x+1,则f=x+-2.∴f-2klog2x≥0在x∈上有解等价于log2x+-2≥2klog2x在x∈上有解.即2k≤-+1在x∈上有解.令t=,∵x∈,∴t∈,∴2k≤t2-2t+1在t∈上有解,记φ=t2-2t+1=(t-1)2∴t∈,则φ在t∈为减函数,φ(t)max=φ=,∴2k≤,则k≤∴k的取值范围为. 展开更多...... 收起↑ 资源预览