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【步步高】屆高三數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 2.6對數(shù)與對數(shù)函數(shù)教案 理 新人教A版

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1、 §2.6 對數(shù)與對數(shù)函數(shù) 2014高考會這樣考 1.考查對數(shù)函數(shù)的圖象、性質(zhì);2.對數(shù)方程或不等式的求解;3.考查和對數(shù)函數(shù)有關(guān)的復(fù)合函數(shù). 復(fù)習(xí)備考要這樣做 1.注意函數(shù)定義域的限制以及底數(shù)和1的大小關(guān)系對函數(shù)性質(zhì)的影響;2.熟練掌握對數(shù)函數(shù)的圖象、性質(zhì),搞清復(fù)合函數(shù)的結(jié)構(gòu)以及和對數(shù)函數(shù)的關(guān)系. 1. 對數(shù)的概念 如果ax=N(a>0且a≠1),那么數(shù)x叫做以a為底N的對數(shù),記作x=logaN,其中__a__ 叫做對數(shù)的底數(shù),__N__叫做真數(shù). 2. 對數(shù)的性質(zhì)與運(yùn)算法則 (1)對數(shù)的運(yùn)算法則 如果a>0且a≠1,M>0,N>0

2、,那么 ①loga(MN)=logaM+logaN;②loga=logaM-logaN; ③logaMn=nlogaM (n∈R);④logamMn=logaM. (2)對數(shù)的性質(zhì) ①alogaN=__N__;②logaaN=__N__(a>0且a≠1). (3)對數(shù)的重要公式 ①換底公式:logbN= (a,b均大于零且不等于1); ②logab=,推廣logab·logbc·logcd=logad. 3. 對數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì) a>1 0<a<1 圖象 性質(zhì) (1)定義域:(0,+∞) (2)值域:R

3、 (3)過定點(diǎn)(1,0),即x=1時(shí),y=0 (4)當(dāng)x>1時(shí),y>0 當(dāng)0<x<1時(shí),y<0 (5)當(dāng)x>1時(shí),y<0 當(dāng)0<x<1時(shí),y>0 (6)在(0,+∞)上是增函數(shù) (7)在(0,+∞)上是減函數(shù) 4. 反函數(shù) 指數(shù)函數(shù)y=ax與對數(shù)函數(shù)y=logax互為反函數(shù),它們的圖象關(guān)于直線__y=x__對稱. [難點(diǎn)正本 疑點(diǎn)清源] 1. 對數(shù)值取正、負(fù)值的規(guī)律 當(dāng)a>1且b>1或0<a<且0<b<1時(shí),logab>0; 當(dāng)a>1且0<b<1或0

4、<a<1且b>1時(shí),logab<0. 2. 對數(shù)函數(shù)的定義域及單調(diào)性 對數(shù)函數(shù)y=logax的定義域應(yīng)為{x|x>0}.對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性和a的值有關(guān),因而,在研究對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性時(shí),要按0<a<1和a>1進(jìn)行分類討論. 3. 關(guān)于對數(shù)值的大小比較 (1)化同底后利用函數(shù)的單調(diào)性; (2)作差或作商法; (3)利用中間量(0或1); (4)化同真數(shù)后利用圖象比較. 1. (2011·江蘇)函數(shù)f(x)=log5(2x+1)的單調(diào)增區(qū)間是__________. 答案  解析 函數(shù)f(x)的定義域?yàn)椋? 令t=2x+1

5、 (t>0). 因?yàn)閥=log5t在t∈(0,+∞)上為增函數(shù),t=2x+1在上為增函數(shù),所以函 數(shù)y=log5(2x+1)的單調(diào)增區(qū)間為. 2. 函數(shù)y=loga(x+3)-1 (a>0且a≠1)的圖象恒過點(diǎn)A,若點(diǎn)A在直線mx+ny+1=0上(其中mn>0),則+的最小值為________. 答案 8 解析 y=loga(x+3)-1 (a>0且a≠1)的圖象恒過點(diǎn)A(-2,-1),A(-2,-1)在直線mx+ny+1=0上, 即2m+n=1. ∴+=(2m+n)=4++≥4+2=8, 當(dāng)且僅當(dāng)4m2=n2時(shí)取等號. 3. (2012·

6、安徽)(log29)·(log34)等于 (  ) A. B. C.2 D.4 答案 D 解析 方法一 原式=·==4. 方法二 原式=2log23·=2×2=4. 4. (2012·重慶)已知a=log23+log2,b=log29-log2,c=log32,則a,b,c的大小關(guān) 系是

7、 (  ) A.a(chǎn)=b<c B.a(chǎn)=b>c C.a(chǎn)<b<c D.a(chǎn)>b>c 答案 B 解析 ∵a=log23+log2=log23,b=log29-log2=log23, ∴a=b. 又∵函數(shù)y=logax(a>1)為增函數(shù), ∴a=log23>log22=1,c=log32<log33=1,∴a=b>c. 5. (2011·安徽)若點(diǎn)(a,b)在y=l

8、g x圖象上,a≠1,則下列點(diǎn)也在此圖象上的是 (  ) A. B.(10a,1-b) C. D.(a2,2b) 答案 D 解析 由點(diǎn)(a,b)在y=lg x圖象上,知b=lg a. 對于A,點(diǎn),當(dāng)x=時(shí),y=lg =-lg a=-b≠b,∴不在圖象上. 對于B,點(diǎn)(10a,1-b),當(dāng)x=10a時(shí),y=lg(10a)=lg 10+lg a=1+b≠1-b,∴不在圖 象上. 對于C,點(diǎn),當(dāng)x=時(shí),y=lg =1-lg a=1-b≠b+1,∴不在圖象上. 對于D,點(diǎn)(

9、a2,2b),當(dāng)x=a2時(shí),y=lg a2=2lg a=2b, ∴該點(diǎn)在此圖象上. 題型一 對數(shù)式的運(yùn)算 例1 計(jì)算下列各式: (1)lg 25+lg 2·lg 50+(lg 2)2; (2); (3)(log32+log92)·(log43+log83). 思維啟迪:(1)lg 2·lg 50沒有辦法直接化簡,可考慮提取公因數(shù)lg 2.(2)將根號下配成完全平方的形式,開根號.(3)利用換底公式,是本題的切入口. 解 (1)原式=(lg 2)2+(1+lg 5)lg 2+lg 52 =(lg 2+lg 5+1)lg 2+2lg 5=(1+1

10、)lg 2+2lg 5 =2(lg 2+lg 5)=2. (2)原式= ==-. (3)原式=· =· =·=. 探究提高 (1)在對數(shù)運(yùn)算中,先利用冪的運(yùn)算把底數(shù)或真數(shù)進(jìn)行變形,化成分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的形式,使冪的底數(shù)最簡,然后再運(yùn)用對數(shù)運(yùn)算法則化簡合并,在運(yùn)算中要注意化同底或指數(shù)與對數(shù)互化. (2)熟練地運(yùn)用對數(shù)的三個(gè)運(yùn)算性質(zhì)并配以代數(shù)式的恒等變形是對數(shù)計(jì)算、化簡、證明常用的技巧. 求值:(1);(2)(lg 5)2+lg 50·lg 2; (3)lg -lg+lg. 解 (1)原式==. (2)原式=(lg 5)2+lg(10&#

11、215;5)lg =(lg 5)2+(1+lg 5)(1-lg 5) =(lg 5)2+1-(lg 5)2=1. (3)原式=lg -lg 4+lg(7) =lg =lg=. 題型二 對數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì) 例2 已知f(x)是定義在(-∞,+∞)上的偶函數(shù),且在(-∞,0]上是增函數(shù),設(shè)a=f(log47), b=f(log3),c=f(0.2-0.6),則a,b,c的大小關(guān)系是 (  ) A.c<a<b B.c<b<a C.b<c<

12、;a D.a(chǎn)<b<c 思維啟迪:比較大小可充分利用函數(shù)的單調(diào)性或找中間值;利用函數(shù)圖象可以直觀地得 到各自變量的大小關(guān)系. 答案 B 解析 log3=-log23=-log49,b=f(log3)=f(-log49)=f(log49),log47<log49,0.2-0.6=-=>=2>log49,又f(x)是定義在(-∞,+∞)上的偶函數(shù),且在(-∞, 0]上是增函數(shù),故f(x)在[0,+∞)上是單調(diào)遞減的,∴f(0.2-0.6)<f(log3)<f(log47),即c<b&

13、lt;a. 探究提高 (1)函數(shù)的單調(diào)性是函數(shù)最重要的性質(zhì),可以用來比較函數(shù)值的大小,解不等式等; (2)函數(shù)圖象可以直觀表示函數(shù)的所有關(guān)系,充分利用函數(shù)圖象解題也體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想. (1)(2012·天津)已知a=21.2,b=-0.8,c=2log52,則a,b,c的大小關(guān)系 為 (  ) A.c<b<a B.c<a<b C.b<a<c

14、 D.b<c<a 答案 A 解析 b=-0.8=20.8<21.2=a, c=2log52=log522<log55=1<20.8=b, 故c<b<a. (2)已知函數(shù)f(x)=loga(x+b) (a>0且a≠1)的圖象過兩點(diǎn)(-1,0)和(0,1),則a=________, b=________. 答案 2 2 解析 f(x)的圖象過兩點(diǎn)(-1,0)和(0,1). 則f(-1)=loga(-1+b)=0且f(0)=loga(0+b)=1, ∴,即. 題型三 對數(shù)函數(shù)的綜合應(yīng)用 例3 已知函數(shù)f(x)=loga

15、(3-ax). (1)當(dāng)x∈[0,2]時(shí),函數(shù)f(x)恒有意義,求實(shí)數(shù)a的取值范圍; (2)是否存在這樣的實(shí)數(shù)a,使得函數(shù)f(x)在區(qū)間[1,2]上為減函數(shù),并且最大值為1?如果存在,試求出a的值;如果不存在,請說明理由. 思維啟迪:f(x)恒有意義轉(zhuǎn)化為“恒成立”問題,分離實(shí)數(shù)a來解決;探究a是否存在, 可從單調(diào)性入手. 解 (1)∵a>0且a≠1,設(shè)y=3-ax,則y=3-ax為減函數(shù),x∈[0,2]時(shí),t最小值為3 -2a,當(dāng)x∈[0,2],f(x)恒有意義,即x∈[0,2]時(shí),3-ax>0恒成立. ∴3-2a>0.∴a< 又a>0且a≠1,

16、∴a>∈(0,1)∪. (2)t=3-ax, ∵a>0,∴函數(shù)t(x)為減函數(shù), ∵f(x)在區(qū)間[1,2]上為減函數(shù), ∴y=logat為增函數(shù), ∴a>1,x∈[1,2]時(shí),t(x)最小值為3-2a,f(x)最大值為f(1)=loga(3-a), ∴,即,故不存在. 探究提高 解決對數(shù)函數(shù)綜合問題的方法 無論討論函數(shù)的性質(zhì),還是利用函數(shù)的性質(zhì) (1)要分清函數(shù)的底數(shù)a∈(0,1),還是a∈(1,+∞); (2)確定函數(shù)的定義域,無論研究函數(shù)的什么性質(zhì)或利用函數(shù)的某個(gè)性質(zhì),都要在其定義域上進(jìn)行; (3)如果需將函數(shù)解析式變形,一定要保證其等價(jià)性,否則結(jié)

17、論錯(cuò)誤. 已知f(x)=log4(4x-1). (1)求f(x)的定義域; (2)討論f(x)的單調(diào)性; (3)求f(x)在區(qū)間上的值域. 解 (1)由4x-1>0,得x>0. ∴f(x)的定義域?yàn)閧x|x>0}. (2)設(shè)0<x1<x2,則0<4x1-1<4x2-1, ∴l(xiāng)og4(4x1-1)<log4(4x2-1),∴f(x1)<f(x2). 故f(x)=log4(4x-1)在(0,+∞)上為增函數(shù). (3)∵f(x)在(0,+∞)上為增函數(shù), f=log4=0, f(2)=log4(42-1)=log415.

18、 ∴f(x)在上的值域?yàn)閇0,log415].          4.數(shù)形結(jié)合思想在對數(shù)函數(shù)中的應(yīng)用 典例:(12分)已知函數(shù)f(x)=loga(ax-1) (a>0且a≠1). 求證:(1)函數(shù)f(x)的圖象總在y軸的一側(cè); (2)函數(shù)f(x)圖象上任意兩點(diǎn)連線的斜率都大于0. 審題視角 (1)要證明f(x)的圖象總在y軸的一側(cè),說明f(x)的自變量只能在(0,+∞)或(-∞, 0)內(nèi)取值.(2)可以在f(x)上任取兩點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),證明k=>0即可. 規(guī)范解答 證明 (1)由ax-1>0,得ax>1,[1分] ∴當(dāng)a&g

19、t;1時(shí),x>0,即函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞), 此時(shí)函數(shù)f(x)的圖象總在y軸的右側(cè);[3分] 當(dāng)0<a<1時(shí),x<0,即函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-∞,0), 此時(shí)函數(shù)f(x)的圖象總在y軸的左側(cè).[5分] ∴函數(shù)f(x)的圖象總在y軸的一側(cè).[6分] (2)設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2)是函數(shù)f(x)圖象上的任意兩點(diǎn),且x1<x2,則直線AB的斜率k =.[7分] y1-y2=loga(ax1-1)-loga(ax2-1)=loga,[8分] 當(dāng)a>1時(shí),由(1)知0<x1<x2,∴1<ax1<ax2

20、, ∴0<ax1-1<ax2-1.∴0<<1,∴y1-y2<0. 又x1-x2<0,∴k>0.[9分] 當(dāng)0<a<1時(shí),由(1)知x1<x2<0,∴ax1>ax2>1, ∴ax1-1>ax2-1>0.[10分] ∴>1,∴y1-y2<0.又x1-x2<0,∴k>0. ∴函數(shù)f(x)圖象上任意兩點(diǎn)連線的斜率都大于0.[12分] 溫馨提醒 說到數(shù)形結(jié)合思想,我們想到是更多的以“形”助“數(shù)”來解決問題.事實(shí)上, 本題是以“數(shù)”來說明“形”的問題,同樣體現(xiàn)著數(shù)形結(jié)合的思想.

21、本題的易錯(cuò)點(diǎn):① 找不到證明問題的切入口.如第(1)問,不知道求其定義域.②不能正確進(jìn)行分類討論.若 對數(shù)或指數(shù)的底數(shù)中含有參數(shù),一般要進(jìn)行分類討論. 方法與技巧 1. 指數(shù)式ab=N與對數(shù)式logaN=b的關(guān)系以及這兩種形式的互化是對數(shù)運(yùn)算法則的關(guān)鍵. 2. 多個(gè)對數(shù)函數(shù)圖象比較底數(shù)大小的問題,可通過圖象與直線y=1交點(diǎn)的橫坐標(biāo)進(jìn)行判 定. 3. 注意對數(shù)恒等式、對數(shù)換底公式及等式logambn=·logab,logab=在解題中的靈活應(yīng)用. 失誤與防范 1. 在運(yùn)算性質(zhì)logaMn=nlogaM中,要特別注意條件,在無M>0的條件下應(yīng)為logaMn= nl

22、oga|M|(n∈N*,且n為偶數(shù)). 2. 指數(shù)函數(shù)y=ax (a>0,且a≠1)與對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0,且a≠1)互為反函數(shù),應(yīng)從概念、圖象和性質(zhì)三個(gè)方面理解它們之間的聯(lián)系與區(qū)別. 3. 解決與對數(shù)函數(shù)有關(guān)的問題時(shí)需注意兩點(diǎn) (1)務(wù)必先研究函數(shù)的定義域; (2)注意對數(shù)底數(shù)的取值范圍. (時(shí)間:60分鐘) A組 專項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練 一、選擇題(每小題5分,共20分) 1. 已知x=ln π,y=log52,z=e-,則 (  ) A.x<y<z

23、 B.z<x<y C.z<y<x D.y<z<x 答案 D 解析 ∵x=ln π>ln e,∴x>1. ∵y=log52<log5,∴0<y<. ∵z=e-=>=,∴<z<1. 綜上可得,y<z<x. 2. 設(shè)函數(shù)f(x)=若f(a)>f(-a),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 (  ) A.(-1,0)∪(0,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞) C.(

24、-1,0)∪(1,+∞) D.(-∞,-1)∪(0,1) 答案 C 解析 f(a)>f(-a)?或 ?或 ?a>1或-1<a<0. 3. 函數(shù)f(x)=loga(ax-3)在[1,3]上單調(diào)遞增,則a的取值范圍是 (  ) A.(1,+∞) B.(0,1) C. D.(3,+∞) 答案 D 解析 由于a>0,且a≠1,∴u=ax-3為增函數(shù), ∴若函數(shù)f(x)為增函數(shù),則f(x)=logau必為增

25、函數(shù), 因此a>1.又y=ax-3在[1,3]上恒為正, ∴a-3>0,即a>3,故選D. 4. 設(shè)函數(shù)f(x)定義在實(shí)數(shù)集上,f(2-x)=f(x),且當(dāng)x≥1時(shí),f(x)=ln x,則有 (  ) A.f()<f(2)<f() B.f()<f(2)<f() C.f()<f()<f(2) D.f(2)<f()<f() 答案 C 解析 由f(2-x)=f(x)知f(x)的圖象關(guān)于直線x

26、==1對稱,又當(dāng)x≥1時(shí),f(x)=ln x,所以離對稱軸x=1距離大的x的函數(shù)值大, ∵|2-1|>|-1|>|-1|,∴f()<f()<f(2). 二、填空題(每小題5分,共15分) 5. (2012·江蘇)函數(shù)f(x)=的定義域?yàn)開_______. 答案 (0,] 解析 要使函數(shù)f(x)=有意義, 則 解得0<x≤. 6. 若f(x)=ax-,且f(lg a)=,則a=__________. 答案 10或 解析 f(lg a)=alg a-=, ∴l(xiāng)g(alg a-)=lg=,∴2lg2a-lg a-1=0, ∴l(xiāng)g a=1或

27、lg a=-,∴a=10或a=. 7. 已知集合A={x|log2x≤2},B=(-∞,a),若A?B,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(c,+∞), 其中c=________. 答案 4 解析 ∵A=(0,4],又A?B,∴a>4. 即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(4,+∞),∴c=4. 三、解答題(共25分) 8. (12分)已知函數(shù)f(x)=loga(a>0,b>0,a≠1). (1)求f(x)的定義域;(2)討論f(x)的奇偶性. 解 (1)使f(x)有意義,則>0, ∵b>0,∴x>b或x<-b, ∴f(x)的定義域?yàn)閧x|x>b或x&

28、lt;-b}. (2)由(1)知f(x)的定義域關(guān)于原點(diǎn)對稱, ∵f(-x)=loga=loga=loga-1 =-loga=-f(x). ∴f(x)為奇函數(shù). 9. (13分)若函數(shù)y=lg(3-4x+x2)的定義域?yàn)镸.當(dāng)x∈M時(shí),求f(x)=2x+2-3×4x的最值及相應(yīng)的x的值. 解 ∵y=lg(3-4x+x2),∴3-4x+x2>0, 解得x<1或x>3,∴M={x|x<1或x>3}, f(x)=2x+2-3×4x=4×2x-3×(2x)2. 令2x=t,∵x<1或x>3,∴t>

29、8或0<t<2. ∴f(t)=4t-3t2=-32+(t>8或0<t<2). 由二次函數(shù)的性質(zhì)可知, 當(dāng)0<t<2時(shí),f(t)∈, 當(dāng)t>8時(shí),f(t)∈(-∞,-160), 當(dāng)2x=t=,即x=log2時(shí),f(x)max=. 綜上可知,當(dāng)x=log2時(shí),f(x)取到最大值,無最小值. B組 專項(xiàng)能力提升 一、選擇題(每小題5分,共15分) 1. 設(shè)f(x)=lg是奇函數(shù),則使f(x)<0的x的取值范圍是 (  ) A.(-1,0) B.

30、(0,1) C.(-∞,0) D.(-∞,0)∪(1,+∞) 答案 A 解析 由f(x)是奇函數(shù)可得a=-1, ∴f(x)=lg,定義域?yàn)?-1,1). 由f(x)<0,可得0<<1,∴-1<x<0. 2. 已知函數(shù)f(x)=,若a≠b,且f(a)=f(b),則a+b的取值范圍是 (  ) A.(1,+∞) B. C.(2,+∞) D. 答案 C 解析 如圖,由f(a)=f(b), 得=.

31、 設(shè)0<a<b,則lg a+lg b=0. ∴ab=1,∴a+b>2=2. 3. (2012·青島模擬)已知函數(shù)f(x)=ax+logax(a>0,a≠1)在[1,2]上的最大值與最小值之和為 loga2+6,則a的值為 (  ) A. B. C.2 D.4 答案 C 解析 當(dāng)x>0時(shí),函數(shù)y=ax,y=logax的單調(diào)性相同,因此函數(shù)f(x)=ax+logax是(0, +∞)上的單

32、調(diào)函數(shù),f(x)在[1,2]上的最大值與最小值之和為f(1)+f(2)=a2+a+loga2,由題意得a2+a+loga2=6+loga2.即a2+a-6=0,解得a=2或a=-3(舍去). 二、填空題(每小題4分,共12分) 4. 函數(shù)f(x)=log(x2-2x-3)的單調(diào)遞增區(qū)間是__________. 答案 (-∞,-1) 解析 設(shè)t=x2-2x-3,則y=logt. 由t>0解得x<-1或x>3, 故函數(shù)的定義域?yàn)?-∞,-1)∪(3,+∞). 又t=x2-2x-3=(x-1)2-4在(-∞,1)上為減函數(shù), 在(1,+∞)上為增函數(shù). 而函數(shù)y=

33、logt為關(guān)于t的減函數(shù), 所以,函數(shù)f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,-1). 5. (2012·南京質(zhì)檢)若log2a<0,則a的取值范圍是____________. 答案  解析 當(dāng)2a>1時(shí),∵log2a<0=log2a1, ∴<1.∵1+a>0,∴1+a2<1+a, ∴a2-a<0,∴0<a<1,∴<a<1. 當(dāng)0<2a<1時(shí),∵log2a<0=log2a1, ∴>1.∵1+a>0,∴1+a2>1+a, ∴a2-a>0,∴a<0或a>1,此時(shí)

34、不合題意. 綜上所述,a∈. 6. 設(shè)函數(shù)f(x)=logax (a>0,且a≠1),若f(x1x2…x2 015)=8,則f(x)+f(x)+…+f(x)= ________. 答案 16 解析 f(x1x2…x2 015)=loga(x1x2…x2 015)=8, f(x)+f(x)+…+f(x) =logax+logax+…+logax =loga(x1x2…x2 015)2=2loga(x1x2…x2 015)=16. 三、解答題(13分) 7. 已知函數(shù)f(x)=-x+log2. (1)求f+f的值; (2)當(dāng)x∈(-a,a],其中a∈(0,1),a是常數(shù)時(shí),函數(shù)f(x)是否存在最小值?若存在,求 出f(x)的最小值;若不存在,請說明理由. 解 (1)由f(x)+f(-x)=log2+log2 =log21=0.∴f+f=0. (2)f(x)的定義域?yàn)?-1,1), ∵f(x)=-x+log2(-1+), 當(dāng)x1<x2且x1,x2∈(-1,1)時(shí),f(x)為減函數(shù), ∴當(dāng)a∈(0,1),x∈(-a,a]時(shí)f(x)單調(diào)遞減, ∴當(dāng)x=a時(shí),f(x)min=-a+log2. 14

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