4.3 指数函数与对数函数的关系 2025-2026高中数学人教B版2019 必修二高一下同步复习讲义

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4.3 指数函数与对数函数的关系 2025-2026高中数学人教B版2019 必修二高一下同步复习讲义

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4.3 指数函数与对数函数的关系
▉一、反函数
1.反函数的概念
一般地,如果在函数中,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,这个函数称的反函数.此时,称存在反函数.而且,如果函数的自变量仍用x表示,因变量仍用y表示,则函数的反函数的表达式,可以通过对调中的x与y,然后从中求出y得到.
2.反函数的性质
若函数的反函数记作,则具有以下性质:
(1)定义域与值域互逆:的定义域是的值域,的值域是的定义域。
(2)图像对称关系:两函数的图像关于直线呈轴对称;
(3)单调性一致:单调函数必存在反函数,且原函数与反函数的单调性相同。
3.求反函数的步骤
①确定值域:先根据原函数,求出因变量y的取值范围。
②求解x的表达式:由变形得到,若x有多个解,需结合原函数中x的限制条件筛选,仅保留符合要求的一个。
③得到反函数:将x与y的符号互换,得到,其定义域需依据原函数的值域确定,不可随意设定。
4.指数函数与对数函数的关系
(1)互为反函数:指数函数和对数函数是一对反函数。
(2)图像对称:二者的图像关于直线对称。
减函数.
▉二、求反函数的步骤
①确定值域:先根据原函数,求出因变量y的取值范围。
②求解x的表达式:由变形得到,若x有多个解,需结合原函数中x的限制条件筛选,仅保留符合要求的一个。
③得到反函数:将x与y的符号互换,得到,其定义域需依据原函数的值域确定,不可随意设定。
▉三、指数函数与对数函数的关系
(1)互为反函数:指数函数和对数函数是一对反函数。
(2)图像对称:二者的图像关于直线对称。
▉一.指数函数与对数函数的关系(共20小题)
1.已知(x1,y1),(x2,y2)是函数y=2x的图象上两个不同的点,则(  )
A.
B.
C.
D.
2.已知,则a,b,c的大小关系为(  )
A.c<a<b B.a<c<b C.c<b<a D.a<b<c
3.在同一平面直角坐标系中,函数f(x)的图象与y=ex的图象关于直线y=x对称,若f(m)=﹣1,则m的值是(  )
A.﹣e B. C.e D.
4.高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的美誉,用其名字命名的“高斯函数”:设x∈R,用[x]表示不超过x的最大整数,则y=[x]称为高斯函数,也称取整函数,例如:[﹣3.7]=﹣4,[2.3]=2.已知f(x)=[xlnx],当f(x)=0时,x的取值集合为A,则下列选项为x∈A的充分不必要条件的是(  )
A.x∈(0,1) B. C.x∈(1,2) D.x∈(2,e)
5.已知x1=ln,x2,x3满足lnx3,则下列各选项正确的是(  )
A.x1<x3<x2 B.x1<x2<x3 C.x2<x1<x3 D.x3<x1<x2
6.当时,,那么a的取值范围是(  )
A. B. C.(1,4) D.(2,4 )
7.设方程10x=|lg(﹣x)|的两根分别为x1、x2,则(  )
A.x1x2<0 B.x1x2=1 C.x1x2>1 D.0<x1x2<1
8.已知函数f(x)=ax,g(x)=logax(a>0,a≠1),若f(3)g(3)>0,则f(x)与g(x)的图象为(  )
A. B.
C. D.
9.设方程2﹣x=|lgx|的两个根为x1,x2,则下列关系正确的是(  )
A.0<x1x2<1 B.x1x2=1 C.x1x2>1 D.x1x2<0
10.已知函数f(x),若f(x0)≥1,则x0的取值范围是(  )
A.[2,+∞) B.[﹣1,0]
C.[﹣1,0]∪[2,+∞) D.(﹣∞,﹣1]∪(0,2]
11.如果一个点是一个指数函数的图象与一个对数函数的图象的公共点,那么称这个点为“好点”.在下面的五个点M(1,1),N(1,2),P(2,1),Q(2,2),G(2,0.5)中,“好点”的个数为(  )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
12.给出下列三个等式:f(xy)=f(x)+f(y),f(x+y)=f(x)f(y),.下列函数中不满足其中任何一个等式的是(  )
A.f(x)=3x B.f(x)=sinx
C.f(x)=log2x D.f(x)=tanx
(多选)13.已知实数a,b满足等式log2a=log3b,则下列式子可以成立的是(  )
A.0<a<b<1 B.1<a<b C.a=b=1 D.0<b<a<1
(多选)14.已知直线y=﹣x+2分别与函数y=ex和y=lnx的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),则下列结论正确的是(  )
A.x1+x2=2 B.
C.x1lnx2+x2lnx1<0 D.
(多选)15.下列四个命题中为假命题的是(  )
A.
B.命题“ x∈R,x2+x﹣1>0”的否定是“ x∈R,x2+x﹣1<0”
C.设p:1<x<2,q:2x>1,则p是q的必要不充分条件
D.f(x)=2x与g(x)=log2x的图象关于直线y=x对称
16.设2a=5b=m,且2,m=    .
17.已知f(x5)=log2x,则f(2)=    .
18.设α,β分别是关于x的方程log2x+x﹣4=0和2x+x﹣4=0的根,则α+β=    .
19.已知lga+lgb=0,则函数f(x)=ax与函数g(x)=﹣logbx的图象可能是     .
20.若a>0,,则a=    .
▉二.反函数(共40小题)
21.若函数y=f(x)是y=ax(a>0且a≠1)的反函数,则函数y=f(2x﹣1)+3图象必过定点(  )
A. B.(1,4) C. D.(1,3)
22.已知函数f(x)=log2(x+a)的反函数图象过点(0,﹣1),则a=(  )
A.5 B.4 C.3 D.2
23.把函数y=2x的图像关于y轴对称后得到g(x)的图像,则g(x)的图像与函数的图像关于(  )
A.x轴对称 B.y轴对称
C.原点对称 D.直线y=x对称
24.已知函数y=f(x)与y=3x互为反函数,则(  )
A.﹣1 B.﹣2 C.3 D.1
25.已知函数y=f(x)的图像与y=lgx的图像关于直线y=x对称,则f(lg3) f(lg4)=(  )
A.lg7 B.10 C.12 D.107
26.若函数f(x)=logax(a>0,a≠1)的反函数的图象过点(1,3),则f(27)=(  )
A.﹣1 B.1 C.2 D.3
27.在函数y=f(x)中,其定义域内每一个x都有一个确定的y值与之对应.而在绘制其反函数x=f(y)或y=f﹣1(x)的图像时可能会出现一个x对应多个y值的情况.此时取|y|最小时所对应的y值,并且在此条件下优先取正数.已知函数,则其定义域为(  )
A.(0,+∞) B.(0,] C.(0,e] D.(0,]
28.若函数f(x)=loga(x+b)(a>0,a≠1)的图像过点(5,1),其反函数的图像过点,则a+b=(  )
A.4 B.3 C.6 D.5
29.已知函数f(x)与g(x)=log2x互为反函数,且满足f(﹣m)﹣f(﹣n)>m﹣n,则(  )
A.log2|m﹣n|<0 B.log2|m﹣n|>0
C.log2(n﹣m+1)>0 D.log2(n﹣m+1)<0
30.已知y=()x的反函数为y=f(x),若f(x0),则x0等于(  )
A.﹣2 B.﹣1 C.2 D.
31.函数y=f(x)的图象与函数y=3x的图象关于直线y=x对称,则(  )
A.1 B.2 C.3 D.4
32.已知函数f(x)=2x,g(x)与f(x)互为反函数,则g(2)=(  )
A. B.1 C.2 D.4
33.在同一平面直角坐标系中,函数y=ex与y=lnx的图象(  )
A.关于x轴对称 B.关于y轴对称
C.关于直线y=x对称 D.关于直线y=﹣x对称
34.已知函数y=f(x)与y=3x是互为反函数,则(  )
A. B. C.f(1)=3 D.f(3)=1
35.已知函数y=f(x)的图象与y=log2(x+a)的图像关于直线y=x对称,且满足f(1)+f(2)=2,则a=(  )
A.4 B.2 C.1 D.﹣1
36.已知函数f(x)在定义域[1,3]上满足f(x)f(y)=f(x+y),f(1)=2,函数f(x)的反函数为f﹣1(x),则g(x)=f(x)+f﹣1(x)的最小值为(  )
A.2 B.4 C.5 D.8
37.已知函数f(x)=logax过点(4,2),若1≤f(x)≤3,f(x)的反函数为g(x),则g(x)的值域为(  )
A. B. C.[1,3] D.[2,8]
38.设是奇函数,若函数g(x)图象与函数f(x)图象关于直线y=x对称,则g(x)的值域为(  )
A. B.
C.(﹣∞,﹣2)∪(2,+∞) D.(﹣2,2)
39.函数y=21﹣x+3(x∈R)的反函数的解析表达式为(  )
A.(x>3) B.(x>3)
C.(x<3) D.(x<3)
40.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)=(  )
A.log2x B. C. D.2x﹣2
41.函数y=2x﹣1的反函数是(  )
A.y=log2(x﹣1)(x>1) B.y1(x∈R)
C.y=1+log2x(x>0) D.y(x≠1)
42.已知指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的定义域和值域正好互换.若方程ex+x=2与lnx+x=2的解分别为x1,x2,则下列选项不正确的是(  )
A.x1+x2=2 B.x2﹣x1>1
C. D.
(多选)43.已知函数y=ex和y=lnx的图象与直线y=2﹣x交点的横坐标分别为a,b,则(  )
A.a<b B.a+b=2 C.ab>1 D.a2+b2>2
(多选)44.已知指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的定义域和值域正好互换.若方程ex+x=2与lnx+x=2的解分别为x1,x2,则(  )
A.x1+x2=2 B.x2﹣x1>1
C. D.
(多选)45.下列说法正确的有(  )
A.任取x∈R,都有4x>3x
B.函数的最大值为1
C.所有的幂函数图象都会经过点(0,0)和(1,1)
D.在同一坐标系中,函数y=2x与函数y=log2x的图象关于直线y=x对称
(多选)46.如图,由函数y=ex﹣e+1与y=ln(x+e﹣1)的部分图象可得一条封闭曲线Γ,则(  )
A.Γ有对称轴
B.Γ的弦长的最大值为
C.对Γ内任意一点P,均存在过P且平分Γ围成区域的面积的直线
D.Γ的面积大于
(多选)47.有下列几个命题,其中正确的是(  )
A.给定幂函数,则对任意x1,x2∈[0,+∞),都有
B.若函数f(x)的定义域为[0,2],则函数f(2x)的定义域为[0,1]
C.函数y=f(x)与y=10x互为反函数,则y=f(x2﹣2x)的单调递减区间为(﹣∞,1)
D.已知函数是奇函数,则f(x)=2x+3(x<0)
48.已知对数函数f(x)=logax(a>0,且a≠1),且图象过点(9,2),f(x)的反函数记为y=g(x),则g(x)的解析式是    .
49.函数f(x)=﹣2﹣x与g(x)=2x的图象关于    对称;若函数h(x)是函数g(x)的反函数,则h(3)=    .
50.若α+2α﹣1=5,β+log2β=4,则α+β=     .
51.已知函数f(x)=log2x,若函数g(x)是f(x)的反函数,则g(2)=    .
52.若函数f(x)与g(x)=ax(a>0且a≠1)互为反函数,且g(x)的图象过点(﹣2,9),则f(1)+f(3)=    .
53.若函数f(x)与g(x)=2x的图象关于直线y=x对称,则f(8)为    .
54.若函数f(x)与g(x)=ax(a>0且a≠1)互为反函数,且g(x)的图象过点(2,9),则f(1)+f(9)=     .
55.函数g(x)的图象和函数y=lnx的图象关于直线y=x对称,则g(﹣1)=    .
56.互为反函数的两个函数图象关于直线y=x对称,如:指数函数y=10x和对数函数y=lgx的图象关于直线y=x对称.(1)已知函数y=f(x)和函数y=h(x)互为反函数,点P(2,a)在y=f(x)的图象上,则h(a)=     .
(2)若函数与函数互为反函数,则c=     .
57.若的反函数为f﹣1(x),且f﹣1(a)+f﹣1(b)=﹣4,则的最小值为     .
58.函数f(x)与y=2x互为反函数,则f(f(2))=    .
59.已知常数m∈R,若函数f(x)=2x﹣m反函数的图像经过点(4,2),则m=    .
60.已知函数f(x)=ex,函数y=g(x)与y=f(x)互为反函数.
(1)若函数y=g(mx2+2x+1)的值域为R,求实数m的取值范围;
(2)求证:函数φ(x)=g(x)+g(x+2)+x仅有1个零点x0,且g(ex0)<f(x0+lnx0).4.3 指数函数与对数函数的关系
▉一、反函数
1.反函数的概念
一般地,如果在函数中,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,这个函数称的反函数.此时,称存在反函数.而且,如果函数的自变量仍用x表示,因变量仍用y表示,则函数的反函数的表达式,可以通过对调中的x与y,然后从中求出y得到.
2.反函数的性质
若函数的反函数记作,则具有以下性质:
(1)定义域与值域互逆:的定义域是的值域,的值域是的定义域。
(2)图像对称关系:两函数的图像关于直线呈轴对称;
(3)单调性一致:单调函数必存在反函数,且原函数与反函数的单调性相同。
3.求反函数的步骤
①确定值域:先根据原函数,求出因变量y的取值范围。
②求解x的表达式:由变形得到,若x有多个解,需结合原函数中x的限制条件筛选,仅保留符合要求的一个。
③得到反函数:将x与y的符号互换,得到,其定义域需依据原函数的值域确定,不可随意设定。
4.指数函数与对数函数的关系
(1)互为反函数:指数函数和对数函数是一对反函数。
(2)图像对称:二者的图像关于直线对称。
减函数.
▉二、求反函数的步骤
①确定值域:先根据原函数,求出因变量y的取值范围。
②求解x的表达式:由变形得到,若x有多个解,需结合原函数中x的限制条件筛选,仅保留符合要求的一个。
③得到反函数:将x与y的符号互换,得到,其定义域需依据原函数的值域确定,不可随意设定。
▉三、指数函数与对数函数的关系
(1)互为反函数:指数函数和对数函数是一对反函数。
(2)图像对称:二者的图像关于直线对称。
▉一.指数函数与对数函数的关系(共20小题)
1.已知(x1,y1),(x2,y2)是函数y=2x的图象上两个不同的点,则(  )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解答】解:(x1,y1),(x2,y2)是y=2x上的点,
则y1,y2,
22,当且仅当x1=x2时,等号成立,
又(x1,y1),(x2,y2)是函数y=2x的图象上两个不同的点,
故,
两边同时取对数可得,log2.
故选:B.
2.已知,则a,b,c的大小关系为(  )
A.c<a<b B.a<c<b C.c<b<a D.a<b<c
【答案】A
【解答】解:∵,,,
∴c<a<b.
故选:A.
3.在同一平面直角坐标系中,函数f(x)的图象与y=ex的图象关于直线y=x对称,若f(m)=﹣1,则m的值是(  )
A.﹣e B. C.e D.
【答案】D
【解答】解:∵函数y=f(x)的图象与y=ex的图象关于直线y=x对称,
∴函数y=f(x)与y=ex互为反函数,
则f(x)=lnx,
又∵f(m)=﹣1
∴lnm=﹣1,
m,
故选:D.
4.高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的美誉,用其名字命名的“高斯函数”:设x∈R,用[x]表示不超过x的最大整数,则y=[x]称为高斯函数,也称取整函数,例如:[﹣3.7]=﹣4,[2.3]=2.已知f(x)=[xlnx],当f(x)=0时,x的取值集合为A,则下列选项为x∈A的充分不必要条件的是(  )
A.x∈(0,1) B. C.x∈(1,2) D.x∈(2,e)
【答案】B
【解答】解:令g(x)=xlnx,x>0,
当f(x)=0时,0≤g(x)<1,
∵g′(x)=lnx+1,
当x∈(,+∞)时,则g′(x)>0,g(x)单调递增,
当x∈(0,)时,则g′(x)<0,g(x)单调递减,且g(x)<0,
∵g(1)=0,∴0≤g(x)<1的解为[1,x0),且g(x0)=1,
∵g(2)=2ln2=ln4>1,g()ln1,g(e)=elne=e>1,
∴(1,) [1,x0),
故选:B.
5.已知x1=ln,x2,x3满足lnx3,则下列各选项正确的是(  )
A.x1<x3<x2 B.x1<x2<x3 C.x2<x1<x3 D.x3<x1<x2
【答案】B
【解答】解:依题意,因为y=lnx为(0,+∞)上的增函数,所以x1=lnln1=0;
因为y=ex为R上的增函数,且ex>0,所以0<x2e0=1;
x3满足lnx3,
所以x3>0,所以0,
所以lnx3>0=ln1,
又因为y=lnx为(0,+∞)的增函数,
所以x3>1,
综上:x1<x2<x3.
故选:B.
6.当时,,那么a的取值范围是(  )
A. B. C.(1,4) D.(2,4 )
【答案】B
【解答】解:当时,要使恒成立,则需
解得:.
故选:B.
7.设方程10x=|lg(﹣x)|的两根分别为x1、x2,则(  )
A.x1x2<0 B.x1x2=1 C.x1x2>1 D.0<x1x2<1
【答案】D
【解答】解:作出函数y=10x,y=|lg(﹣x)|的图象,由图象可知,两个根一个小于﹣1,一个在(﹣1,0)之间,
不妨设x1<﹣1,﹣1<x2<0,
则lg(﹣x1),
|lg(﹣x2)|=﹣lg(﹣x2).
两式相减得:
lg(﹣x1)﹣(﹣lg(﹣x2)=lg(﹣x1)+lg(﹣x2)=lg(x1x2)0,
即0<x1x2<1.
故选:D.
8.已知函数f(x)=ax,g(x)=logax(a>0,a≠1),若f(3)g(3)>0,则f(x)与g(x)的图象为(  )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:∵f(x)=ax,g(x)=logax(a>0,a≠1),若f(3)g(3)>0,
∴f(3)>0,g(3)>0,
∴a>1,
即f(x),g(x)都为增函数,
故选:B.
9.设方程2﹣x=|lgx|的两个根为x1,x2,则下列关系正确的是(  )
A.0<x1x2<1 B.x1x2=1 C.x1x2>1 D.x1x2<0
【答案】A
【解答】解:∵方程2﹣x=|lgx|的两个根为x1和x2,由题意知,0<x1<1,x2>1.
根据 y=2﹣x 是减函数,可得 ,即|lgx1|>|lgx2|,
∴﹣lgx1>lgx2,∴x2,∴0<x1x2<1,
故选:A.
10.已知函数f(x),若f(x0)≥1,则x0的取值范围是(  )
A.[2,+∞) B.[﹣1,0]
C.[﹣1,0]∪[2,+∞) D.(﹣∞,﹣1]∪(0,2]
【答案】C
【解答】解:当x0≤0时,,解得0≥x0≥﹣1
当x0>0时,log2x0≥1,解得x0≥2
∴x0∈[﹣1,0]∪[2,+∞),
故选:C.
11.如果一个点是一个指数函数的图象与一个对数函数的图象的公共点,那么称这个点为“好点”.在下面的五个点M(1,1),N(1,2),P(2,1),Q(2,2),G(2,0.5)中,“好点”的个数为(  )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
【答案】C
【解答】解:当x=1时,对数函数y=logax(a>0,a≠1)恒过(1,0)点,
故M(1,1),N(1,2),一定不是好点,
当y=1时,指数函数y=ax(a>0,a≠1)恒过(0,1)点,
故P(2,1)也一定不是好点,
而Q(2,2)是函数y与y的交点;
G(2,0.5)是函数y与y=log4x的交点;
故好点有2个,
故选:C.
12.给出下列三个等式:f(xy)=f(x)+f(y),f(x+y)=f(x)f(y),.下列函数中不满足其中任何一个等式的是(  )
A.f(x)=3x B.f(x)=sinx
C.f(x)=log2x D.f(x)=tanx
【答案】B
【解答】解:f(x)=3x是指数函数满足f(x+y)=f(x)f(y),排除A.
f(x)=log2x是对数函数满足f(xy)=f(x)+f(y),排除C
f(x)=tanx满足,排除D.
故选:B.
(多选)13.已知实数a,b满足等式log2a=log3b,则下列式子可以成立的是(  )
A.0<a<b<1 B.1<a<b C.a=b=1 D.0<b<a<1
【答案】BCD
【解答】解:根据题意,设log2a=log3b=t,则a=2t,b=3t,
当t<0时,有0<b=3t<a=2t<1,即0<b<a<1,D正确;
当t>0时,有1<a=2t<b=3t,即1<a<b,B正确;
当t=0时,有2t=3t=1,即a=b=1,C正确,
故选:BCD.
(多选)14.已知直线y=﹣x+2分别与函数y=ex和y=lnx的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),则下列结论正确的是(  )
A.x1+x2=2 B.
C.x1lnx2+x2lnx1<0 D.
【答案】AC
【解答】解:函数y=ex与y=lnx互为反函数,
则y=ex与y=lnx的图象关于y=x对称,
将y=﹣x+2与y=x联立,则x=1,y=1,
由直线y=﹣x+2分别与函数y=ex和y=lnx的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),
作出函数图像:

则A(x1,y1),B(x2,y2)的中点坐标为(1,1),得0<x1<1<x2<2,
对于A,由,解得x1+x2=2,故A正确;
对于B,由,解得x1x2≤1,由于x1≠x2,则x1x2<1,故B错误;
对于C,因为0<x1<1<x2<2,
则x1lnx2+x2lnx1<x2lnx2+x2lnx1=x2ln(x1x2),
由于x1x2<1,得x2ln(x1x2)<0,故C正确;
对于D,,
因为x1≠x2,即等号不成立,所以,故D正确.
故选:AC.
(多选)15.下列四个命题中为假命题的是(  )
A.
B.命题“ x∈R,x2+x﹣1>0”的否定是“ x∈R,x2+x﹣1<0”
C.设p:1<x<2,q:2x>1,则p是q的必要不充分条件
D.f(x)=2x与g(x)=log2x的图象关于直线y=x对称
【答案】BC
【解答】解:A.如图,
可看出,存在x∈(0,1),使,A为真命题;
B.命题“ x∈R,x2+x﹣1>0“的否定是″ x∈R,x2+x﹣1≤0“,∴B是假命题;
C.,则p是q的充分不必要条件,∴C是假命题;
D.f(x)=2x与g(x)=log2x互为反函数,∴图象关于y=x对称,该命题是真命题.
故选:BC.
16.设2a=5b=m,且2,m=   .
【答案】
【解答】解:∵2a=5b=m,∴a=log2m,b=log5m,由换底公式得
,∴m2=10,∵m>0,∴
故应填
17.已知f(x5)=log2x,则f(2)=   .
【答案】
【解答】解:设t=x5,则x,
∴f(t)=log2log2t,
即f(2)log22,
故答案为:.
18.设α,β分别是关于x的方程log2x+x﹣4=0和2x+x﹣4=0的根,则α+β= 4  .
【答案】4
【解答】解:分别作出函数y=log2x,y=2x,y=4﹣x的图象,相交于点P,Q.
∵log2α=4﹣α,2β=4﹣β.
而y=log2x(x>0)与y=2x互为反函数,直线y=4﹣x与直线y=x互相垂直,
∴点P与Q关于直线y=x对称.
∴α=2β=4﹣β.
∴α+β=4.
故答案为:4.
19.已知lga+lgb=0,则函数f(x)=ax与函数g(x)=﹣logbx的图象可能是  ②  .
【答案】②
【解答】解:∵lga+lgb=0,
∴lgab=0,即ab=1,
①∵g(x)的定义域为{x|x>0},∴①错误.
②由图象知指数函数单调递增,∴a>1,此时g(x)单调递增,满足条件.
③由图象知指数函数单调递减,∴0<a<1,此时g(x)单调递减,不满足条件.
④由图象知指数函数单调递增,∴a>1,此时g(x)单调递增,不满足条件.
故答案为:②.
20.若a>0,,则a= 3  .
【答案】3
【解答】解:由得,所以
故答案为:3
▉二.反函数(共40小题)
21.若函数y=f(x)是y=ax(a>0且a≠1)的反函数,则函数y=f(2x﹣1)+3图象必过定点(  )
A. B.(1,4) C. D.(1,3)
【答案】D
【解答】解:因为函数y=f(x)是y=ax(a>0且a≠1)的反函数,
所以y=f(x)=logax(a>0且a≠1),
令g(x)=f(2x﹣1)+3=loga(2x﹣1)+3,
由2x﹣1=1,解得x=1,此时g(1)=loga1+3=3,
所以函数y=f(2x﹣1)+3图象必过定点(1,3).
故选:D.
22.已知函数f(x)=log2(x+a)的反函数图象过点(0,﹣1),则a=(  )
A.5 B.4 C.3 D.2
【答案】D
【解答】解:∵f(x)=log2(x+a)的反函数图象过点(0,﹣1),
∴f(x)的图象经过点(﹣1,0),
∴f(﹣1)=log2(﹣1+a)=0,解得a=2.
故选:D.
23.把函数y=2x的图像关于y轴对称后得到g(x)的图像,则g(x)的图像与函数的图像关于(  )
A.x轴对称 B.y轴对称
C.原点对称 D.直线y=x对称
【答案】D
【解答】解:函数y=2x的图像关于y轴对称后得到g(x)g(x)=()x,
g(x)的图像与函数的图像关于y=x对称.
故选:D.
24.已知函数y=f(x)与y=3x互为反函数,则(  )
A.﹣1 B.﹣2 C.3 D.1
【答案】A
【解答】解:根据题意可知,以f(x)=log3x,则.
故选:A.
25.已知函数y=f(x)的图像与y=lgx的图像关于直线y=x对称,则f(lg3) f(lg4)=(  )
A.lg7 B.10 C.12 D.107
【答案】C
【解答】解:因为函数y=f(x)的图像与y=lgx的图像关于直线y=x对称,
所以函数y=f(x)与函数y=lgx互为反函数,
所以f(x)=10x,所以f(lg3) f(lg4)=10lg3×10lg4=3×4=12,
故选:C.
26.若函数f(x)=logax(a>0,a≠1)的反函数的图象过点(1,3),则f(27)=(  )
A.﹣1 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【解答】解:函数f(x)=logax(a>0,a≠1)的反函数是y=ax(a>0,a≠1),
∵函数f(x)=logax(a>0,a≠1)的反函数的图象过点(1,3),
∴a1=3,解得a=3,
∴原函数为f(x)=log3x,
∴.
故选:D.
27.在函数y=f(x)中,其定义域内每一个x都有一个确定的y值与之对应.而在绘制其反函数x=f(y)或y=f﹣1(x)的图像时可能会出现一个x对应多个y值的情况.此时取|y|最小时所对应的y值,并且在此条件下优先取正数.已知函数,则其定义域为(  )
A.(0,+∞) B.(0,] C.(0,e] D.(0,]
【答案】B
【解答】解:令f(x)=y,函数左右同时取对数,得lny=xxxxxx...lnx,
即lny=ylnx,所以x,所以函数f(x)的反函数为y,
令g(x),则g′(x),令g′(x)=0,得x=e,
当0<x<e时,g′(x)>0,当x≥e,g′(x)≤0,所以当x=e时,g(x)取得最大值为,
所以函数y的最大值为,又y>0,所以y值域为(0,],
即函数f(x)的定义域为(0,].
故选:B.
28.若函数f(x)=loga(x+b)(a>0,a≠1)的图像过点(5,1),其反函数的图像过点,则a+b=(  )
A.4 B.3 C.6 D.5
【答案】B
【解答】解:由函数f(x)的图象过点(5,1),
且其反函数的图象过点,可知函数f(x)过点,
则,解得a=4,b=﹣1,则a+b=3.
故选:B.
29.已知函数f(x)与g(x)=log2x互为反函数,且满足f(﹣m)﹣f(﹣n)>m﹣n,则(  )
A.log2|m﹣n|<0 B.log2|m﹣n|>0
C.log2(n﹣m+1)>0 D.log2(n﹣m+1)<0
【答案】C
【解答】解:根据题意,f(x)=2x;
由f(﹣m)﹣f(﹣n)>m﹣n,得到2﹣m﹣2﹣n>m﹣n,即2﹣m﹣m>2﹣n﹣n,
即,令,则h(m)>h(n)
在R上函数单调递减,函数y=x单调递增,
所以在R上单调递减,所以m<n,所以n﹣m>0,
所以|m﹣n|>0,n﹣m+1>1
因为g(x)=log2x在(0,+∞) 单调递增,log21=0,
所以log2(n﹣m+1)>log21=0,log2|m﹣n|可正,可负,也可能等于0,
所以ABD错误,C正确.
故选:C.
30.已知y=()x的反函数为y=f(x),若f(x0),则x0等于(  )
A.﹣2 B.﹣1 C.2 D.
【答案】C
【解答】解:因为y=()x的反函数为y=f(x),
当f(x0)时,则x0,所以x0=2,
故选:C.
31.函数y=f(x)的图象与函数y=3x的图象关于直线y=x对称,则(  )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A
【解答】解:因为函数y=f(x)的图象与函数y=3x的图象关于直线y=x对称,
所以f(x)=log3x,所以.
故选:A.
32.已知函数f(x)=2x,g(x)与f(x)互为反函数,则g(2)=(  )
A. B.1 C.2 D.4
【答案】B
【解答】解:已知函数f(x)=2x,g(x)与f(x)互为反函数,
所以g(x)=log2x,
所以g(2)=1.
故选:B.
33.在同一平面直角坐标系中,函数y=ex与y=lnx的图象(  )
A.关于x轴对称 B.关于y轴对称
C.关于直线y=x对称 D.关于直线y=﹣x对称
【答案】C
【解答】解:因为函数y=ex与y=lnx互为反函数,所以两者的图象关于直线y=x对称.
故选:C.
34.已知函数y=f(x)与y=3x是互为反函数,则(  )
A. B. C.f(1)=3 D.f(3)=1
【答案】D
【解答】解:由y=3x得,x=log3y,
所以,函数y=3x的反函数为y=log3x,
因为函数y=f(x)与y=3x互为反函数,
所以,f(x)=log3x,
所以f()=log32,f()=log31,f(1)=log31=0,f(3)=log33=1.
故选:D.
35.已知函数y=f(x)的图象与y=log2(x+a)的图像关于直线y=x对称,且满足f(1)+f(2)=2,则a=(  )
A.4 B.2 C.1 D.﹣1
【答案】B
【解答】解:函数y=f(x)的图象与y=log2(x+a)的图像关于直线y=x对称,
则(f(1),1),(f(2),2),满足y=log2(x+a),
则有,
所以,又f(1)+f(2)=2,
则a=2.
故选:B.
36.已知函数f(x)在定义域[1,3]上满足f(x)f(y)=f(x+y),f(1)=2,函数f(x)的反函数为f﹣1(x),则g(x)=f(x)+f﹣1(x)的最小值为(  )
A.2 B.4 C.5 D.8
【答案】C
【解答】解:由题意,令f(x)=2x∈[2,8],满足[1,3]上f(x)f(y)=f(x+y)且f(1)=2,
此时f﹣1(x)=log2x且定义域为[2,8],
所以g(x)=2x+log2x定义域为[2,3],且单调递增,
所以g(x)min=g(2)=4+log22=5.
故选:C.
37.已知函数f(x)=logax过点(4,2),若1≤f(x)≤3,f(x)的反函数为g(x),则g(x)的值域为(  )
A. B. C.[1,3] D.[2,8]
【答案】D
【解答】解:函数f(x)=logax过点(4,2),则loga4=2,解得a=2,∴f(x)=log2x,f(x)的反函数为g(x),得g(x)=2x,
由1≤f(x)≤3,∴g(x)的定义域为[1,3],当x∈[1,3],有2x∈[2,8],则g(x)的值域为[2,8].
故选:D.
38.设是奇函数,若函数g(x)图象与函数f(x)图象关于直线y=x对称,则g(x)的值域为(  )
A. B.
C.(﹣∞,﹣2)∪(2,+∞) D.(﹣2,2)
【答案】A
【解答】解:因为,
所以f(x)的定义域为{x|x<﹣a﹣1或x>﹣a},
因为f(x)是奇函数,
所以﹣a﹣1=a,解得,
因为函数g(x)图象与函数f(x)图象关于直线y=x对称,
所以g(x)与f(x)互为反函数,
故g(x)的值域为.
故选:A.
39.函数y=21﹣x+3(x∈R)的反函数的解析表达式为(  )
A.(x>3) B.(x>3)
C.(x<3) D.(x<3)
【答案】A
【解答】解:∵y=21﹣x+3∴y﹣3=21﹣x∴1﹣x=log2(y﹣3),
∴x=1﹣log2(y﹣3)=log2,
∴反函数为:y=log2,x>3
故选:A.
40.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)=(  )
A.log2x B. C. D.2x﹣2
【答案】A
【解答】解: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,
故选:A.
41.函数y=2x﹣1的反函数是(  )
A.y=log2(x﹣1)(x>1) B.y1(x∈R)
C.y=1+log2x(x>0) D.y(x≠1)
【答案】C
【解答】解:由y=2x﹣1得x=1+log2y且y>0
即:y=1+log2x,x>0
所以函数y=2x﹣1的反函数是y=1+log2x(x>0)
故选:C.
42.已知指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的定义域和值域正好互换.若方程ex+x=2与lnx+x=2的解分别为x1,x2,则下列选项不正确的是(  )
A.x1+x2=2 B.x2﹣x1>1
C. D.
【答案】D
【解答】解:根据题意,方程ex+x=2可化为ex=2﹣x,方程lnx+x=2等价于lnx=2﹣x,
因为y=ex和y=lnx与直线y=2﹣x的交点的横坐标分别为x1,x2,且y=ex与y=lnx是互为反函数,
所以它们的图象关于直线y=x对称,
如图所示,点A,B关于点C对称,0<x1<1<x2<2,且C(1,1),所以x1+x2=2,故A正确;
因为,即,可得,结合x2=2﹣x1,所以x2=2﹣2x1>1,故B正确;
因为y=ex和y=lnx是互为反函数,它们的图象关于直线y=x对称,
所以x1=lnx2且,可得,故C正确;
若成立,则,可得x1=x2,这与0<x1<1<x2<2矛盾,故D错误.
故选:D.
(多选)43.已知函数y=ex和y=lnx的图象与直线y=2﹣x交点的横坐标分别为a,b,则(  )
A.a<b B.a+b=2 C.ab>1 D.a2+b2>2
【答案】ABD
【解答】解:函数y=ex和y=lnx互为反函数,它们的图象关于直线y=x对称,
由直线y=2﹣x与直线y=x垂直,且交点为(1,1)知a+b=2,0<a<1<b,A,B正确;
因此0<a<1,
所以a2+b2=a2+(2﹣a)2=2a2﹣4a+4=2(a﹣1)2+2>2,D正确.
故选:ABD.
(多选)44.已知指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的定义域和值域正好互换.若方程ex+x=2与lnx+x=2的解分别为x1,x2,则(  )
A.x1+x2=2 B.x2﹣x1>1
C. D.
【答案】ABC
【解答】解:指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数,它们的定义域和值域正好互换.
由方程ex+x=2和lnx+x=2可化为ex=﹣x+2和lnx=﹣x+2,
即直线y=﹣x+2与两函数y=ex和y=lnx的交点横坐标分别为x1、x2,
由于y=ex和y=lnx互为反函数,则它们的图像关于直线y=x对称,
如图所示,点A、B关于点C对称,0<x1<1<x2<2,且C(1,1),
所以x1+x2=2,故A正确;
因为,所以,
又x2=2﹣x1,所以x2﹣x1=2﹣x1﹣x1=2﹣2x1>1,故B正确;
由y=ex和y=lnx它们的图像关于直线y=x对称,所以,lnx2=x1,
所以,故C正确;
对于D,由,则,即x1=x2,与0<x1<1<x2<2矛盾,故D错误.
故选:ABC.
(多选)45.下列说法正确的有(  )
A.任取x∈R,都有4x>3x
B.函数的最大值为1
C.所有的幂函数图象都会经过点(0,0)和(1,1)
D.在同一坐标系中,函数y=2x与函数y=log2x的图象关于直线y=x对称
【答案】BD
【解答】解:对于A,由于当x=﹣1时,,故A错误;
对于B,由于|x|≥0,根据指数函数的单调性可知,故B正确;
对于C,由于幂函数y=x﹣1不经过原点,故C错误;
对于D,由于函数y=2x可得x=log2y,所以函数y=2x与函数y=log2x互为反函数,则它们的图象关于直线y=x对称,故D正确.
故选:BD.
(多选)46.如图,由函数y=ex﹣e+1与y=ln(x+e﹣1)的部分图象可得一条封闭曲线Γ,则(  )
A.Γ有对称轴
B.Γ的弦长的最大值为
C.对Γ内任意一点P,均存在过P且平分Γ围成区域的面积的直线
D.Γ的面积大于
【答案】ACD
【解答】解:对于A项,由题意,由y=ex﹣e+1 ex=y+e﹣1,∴x=ln(y+e﹣1),
∴y=ex﹣e+1的反函数为y=ln(x+e﹣1),两者关于y=x对称,故A正确;
对于B项,由A选项分析,两函数的交点为它们与y=x的交点,
故联立y=ex﹣e+1与y=x,,
令h(x)=ex﹣x﹣e+1,h'(x)=ex﹣1,
当x>0时,h(x)>0,h(x)在(0,+∞)上单调递增,
当x<0时,h(x)<0;h(x)在 (﹣∞,0)上单调递减,
因为h(﹣2)>0,,
所以h(x)在(﹣2,﹣1)内有一个零点x0(﹣2<x0<﹣1),另一个零点为1,
所以A(1,1),B(x0,y0),且,故B错误;
对于C项,如图,
设A(1,1),B(x0,y0)的中点为,
设y=ex﹣e+1上存在一点D(x1,y1),点D关于点C的对称点为E(x0﹣x1+1,y0﹣y1+1),
因为函数y=ex﹣e+1与y=ln(x+e﹣1)互为反函数,所以E(x0﹣x1+1,y0﹣y1+1)在y=ln(x+e﹣1)上,
所以在封闭图形Γ上,D,E关于中点C对称,
即在封闭图形Γ中,总存在与任意一点P关于中点C对称的点P',使得直线PP'平分封闭图形,
对T内任意一点P,均存在过P且平分Ⅰ围成区域的面积的直线,C正确;
对于D项,如图,
先考虑曲线y=ex﹣e+1上P到y=x 距离的最大值,只需找出过P与曲线相切且与AB平行的点P0即可,
令f(x)=ex﹣e+1,令f'(x)=ex=1,得x=0,此时P(0,2﹣e),P0到y=x的距离,
SΓ>22|AB|d=2 (e﹣2) |xA﹣xB|
=(e﹣2)(1﹣x0)>2(e﹣2)(e﹣2),(﹣2<x0<﹣1),故D正确.
故选:ACD.
(多选)47.有下列几个命题,其中正确的是(  )
A.给定幂函数,则对任意x1,x2∈[0,+∞),都有
B.若函数f(x)的定义域为[0,2],则函数f(2x)的定义域为[0,1]
C.函数y=f(x)与y=10x互为反函数,则y=f(x2﹣2x)的单调递减区间为(﹣∞,1)
D.已知函数是奇函数,则f(x)=2x+3(x<0)
【答案】ABD
【解答】解:对于A,,
由于x1,x2≥0,所以,进而可得,
从而可得,即,故A正确,
对于B,若函数f(x)的定义域为[0,2],则函数f(2x)的定义域满足2x∈[0,2],
所以x∈[0,1],故其定义域为[0,1],故B正确,
对于C,由于函数y=f(x)与y=10x互为反函数,所以f(x)=lgx,
则y=f(x2﹣2x)=lg(x2﹣2x),定义域为(2,+∞)∪(﹣∞,0),
由于(﹣∞,1)不在定义域范围内,故C错误,
对于D,当x<0时,﹣x>0,则g(﹣x)=﹣2x﹣3,
由于g(x)为奇函数,所以g(x)=﹣g(﹣x)=﹣(﹣2x﹣3)=2x+3,
故f(x)=2x+3(x<0),D正确.
故选:ABD.
48.已知对数函数f(x)=logax(a>0,且a≠1),且图象过点(9,2),f(x)的反函数记为y=g(x),则g(x)的解析式是g(x)=3x .
【答案】g(x)=3x.
【解答】解:根据题意可知,2=loga9,所以a=3,所以对数函数的解析式为y=log3x,
所以其反函数为g(x)=3x.
故答案为:g(x)=3x.
49.函数f(x)=﹣2﹣x与g(x)=2x的图象关于 原点  对称;若函数h(x)是函数g(x)的反函数,则h(3)= log23  .
【答案】原点;log23.
【解答】解:在函数f(x)图象上任取一点(x,﹣2﹣x),
其关于原点对称的点为(﹣x,2﹣x),
因为g(﹣x)=2﹣x,
所以点(﹣x,2﹣x)在函数g(x)图象上,
所以函数f(x)=﹣2﹣x与g(x)=2x的图象关于原点对称,
因为函数h(x)是函数g(x)的反函数,
所以h(x)=log2x,
所以h(3)=log23.
故答案为:原点;log23.
50.若α+2α﹣1=5,β+log2β=4,则α+β=  5  .
【答案】5.
【解答】解:令γ=α﹣1,
则α+2α﹣1=γ+1+2γ=5,β+log2β=4,
所以γ+2γ=4,β+log2β=4,
所以2γ=4﹣γ,log2β=4﹣β,
令f(x)=2x,g(x)=log2x,h(x)=4﹣x,
则γ,β可分别看作f(x),g(x)与h(x)交点的横坐标,
因为f(x)与g(x)互为反函数,图象关于y=x对称,
联立可得x=y=2,
所以β+γ=4,
则α+β=β+γ+1=5.
故答案为:5.
51.已知函数f(x)=log2x,若函数g(x)是f(x)的反函数,则g(2)= 4  .
【答案】4.
【解答】解:已知函数f(x)=log2x,
若函数g(x)是f(x)的反函数,
则根据反函数的定义可得g(x)=2x,
所以g(2)=4.
故答案为:4.
52.若函数f(x)与g(x)=ax(a>0且a≠1)互为反函数,且g(x)的图象过点(﹣2,9),则f(1)+f(3)= ﹣1  .
【答案】﹣1
【解答】解:由函数g(x)=ax(a>0且a≠1)的图象过点(﹣2,9),
可得a﹣2=9,解得,即,
由函数f(x)与g(x)互为反函数,得,
则.
故答案为:﹣1.
53.若函数f(x)与g(x)=2x的图象关于直线y=x对称,则f(8)为 3  .
【答案】3.
【解答】解:因为函数f(x)与g(x)=2x的图象关于直线y=x对称,
所以函数f(x)与g(x)互为反函数,
又指数函数与对数函数互为反函数,
所以f(x)=log2x,则f(8)=log28=3.
故答案为:3.
54.若函数f(x)与g(x)=ax(a>0且a≠1)互为反函数,且g(x)的图象过点(2,9),则f(1)+f(9)=  2  .
【答案】2.
【解答】解:因为f(x)与g(x)=ax互为反函数,所以f(x)=logax,
由g(x)=ax的图象过点(2,9),可得g(2)=9,
所以f(9)=loga9=2,解得a=3,可得f(1)+f(9)=log31+log39=0+2=2.
故答案为:2.
55.函数g(x)的图象和函数y=lnx的图象关于直线y=x对称,则g(﹣1)=   .
【答案】.
【解答】解:由题可得g(x)=ex,
所以g(﹣1).
故答案为:.
56.互为反函数的两个函数图象关于直线y=x对称,如:指数函数y=10x和对数函数y=lgx的图象关于直线y=x对称.(1)已知函数y=f(x)和函数y=h(x)互为反函数,点P(2,a)在y=f(x)的图象上,则h(a)=  2  .
(2)若函数与函数互为反函数,则c=  6  .
【答案】(1)2;(2)6.
【解答】解:(1)因为函数y=f(x)和函数y=h(x)互为反函数,点P(2,a)在y=f(x)的图象上,
即f(2)=a,
则h(a)=2.
(2)若函数y与函数1互为反函数,
由y=a可得xb,即f(x)的反函数为yb,
由题意可得,即a,b=﹣1,c=6,
则c=6.
故答案为:(1)2;(2)6.
57.若的反函数为f﹣1(x),且f﹣1(a)+f﹣1(b)=﹣4,则的最小值为    .
【答案】.
【解答】解:因为y=ax和y=logax(a>0,a≠1)互为反函数,
若,则,
又因为f﹣1(a)+f﹣1(b)=﹣4,所以,所以ab=16,且a>0,b>0,
又,当且仅当a=b=4时等号成立,所以的最小值为.
故答案为:.
58.函数f(x)与y=2x互为反函数,则f(f(2))= 0  .
【答案】0.
【解答】解:∵f(x)与y=2x互为反函数,
∴f(x)=log2x,故f(2)=log22=1,
∴f(f(2))=f(1)=log21=0.
故答案为:0.
59.已知常数m∈R,若函数f(x)=2x﹣m反函数的图像经过点(4,2),则m= 0  .
【答案】0.
【解答】解:由反函数的定义可知,函数f(x)=2x﹣m反函数的图像经过点(4,2),
则函数f(x)经过点(2,4),
所以22﹣m=4,解得m=0.
故答案为:0.
60.已知函数f(x)=ex,函数y=g(x)与y=f(x)互为反函数.
(1)若函数y=g(mx2+2x+1)的值域为R,求实数m的取值范围;
(2)求证:函数φ(x)=g(x)+g(x+2)+x仅有1个零点x0,且g(ex0)<f(x0+lnx0).
【答案】(1)[0,1];(2)证明过程见解析.
【解答】解:(1)因为函数y=g(x)与f(x)=ex互为反函数,所以g(x)=lnx.
因为y=ln(mx2+2x+1)的值域为R,所以y=mx2+2x+1能取遍(0,+∞)的所有值,
当m=0时,y=2x+1能取遍(0,+∞)的所有值,符合题意;
当m≠0时,则只需解得0<m 1,
综上所述:实数m的取值范围为[0,1];
(2)证明:φ(x)=lnx+ln(x+2)+x,定义域为{x|x>0}.
因为,φ(e﹣2)=lne﹣2+ln(e﹣2+2)+e﹣2=﹣2+ln(e﹣2+2)+e﹣2<0,
由零点存在定理有,存在零点,使得φ(x0)=0,
又因为φ(x)是增函数,所以φ(x)仅有1个零点x0,且lnx0+ln(x0+2)+x0=0.
g(ex0)<f(x0+lnx0)等价于,
令,显然函数λ(x)在定义域{x|x>0}上单调递增,
因为,所以,
因为e3<33=27<32=25,所以,则.
所以,故,得以证明.

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