2018届高考数学理大一轮复习教师用书:第二章第六节对

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第六节对数与对数函数
突破点(一) 对数的运算
对数的概念、性质及运算
[典例] 计算:(1)lg 25+lg 2·lg 50+(lg 2)2; (2)(lg 3)2-lg 9+1(lg 27+lg 8-lg 1 000)lg 0.3·lg 1.2;
(3)(log 32+log 92)·(log 43+log 83).
[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)lg 2+2lg 5 =2(lg 2+lg 5)=2.
本节主要包括3个知识点:
1.对数的运算;
2.对数函数的图象及应用;
3.对数函数的性质及应用.
(2)原式=
(lg 3)2-2lg 3+1⎝⎛⎭⎫32lg 3+3lg 2-32(lg 3-1)·(lg 3+2lg 2-1)
=(1-lg 3)·3
2(lg 3+2lg 2-1)
(lg 3-1)·(lg 3+2lg 2-1)
=-3
2.
(3)原式=⎝⎛⎭⎫lg 2lg 3+lg 2lg 9·⎝⎛⎭⎫lg 3lg 4+lg 3lg 8=⎝⎛⎭⎫
lg 2lg 3+lg 22lg 3· ⎝⎛⎭⎫lg 32lg 2+lg 33lg 2=3lg 22lg 3·
5lg 36lg 2=54.
[方法技巧]
解决对数运算问题的四种常用方法
(1)将真数化为底数的指数幂的形式进行化简. (2)将同底对数的和、差、倍合并.
(3)利用换底公式将不同底的对数式转化成同底的对数式,要注意换底公式的正用、逆用及变形应用.
(4)利用常用对数中的lg 2+lg 5=1.
能力练通 抓应用体验的“得”与“失”
1.(log 23)2-4log 23+4+log 21
3=( )
A .2
B .2-2log 23
C .-2
D .2log 23-2
解析:选B (log 23)2-4log 23+4=(log 23-2)2=2-log 23,又log 21
3
=-log 23,两者
相加即为B.
2.1
2
lg 25+lg 2-lg 0.1-log 29×log 32的值是________. 解析:原式=lg 5+lg 2+12-2=1+12-2=-1
2.
答案:-1
2
3.12lg 3249-4
3
lg 8+lg 245=________. 解析:原式=12(5lg 2-2lg 7)-43×12×3lg 2+12(lg 5+2lg 7)=12(lg 2+lg 5)=1
2.
答案:1
2
4.已知2x =12,log 21
3
=y ,则x +y 的值为________.
解析:∵2x =12,∴x =log 212,∴x +y =log 212+log 21
3=log 24=2.
答案:2
5.设2a =5b =m ,且1a +1
b =2,则m =________. 解析:∵2a =5b =m >0,∴a =log 2m ,b =log 5m , ∴1a +1b =1log 2m +1log 5m =log m 2+log m 5=log m 10=2. ∴m 2=10,∴m =10. 答案:10
突破点(二) 对数函数的图象及应用
1.对数函数的图象
2.底数的大小决定了图象相对位置的高低
不论是a >1还是0<a <1,在第一象限内,自左向右,图象对应的对数函数的底数逐渐变大,如图,0<c <d <1<a <
b .
3.指数函数与对数函数的关系
指数函数y =a x (a >0且a ≠1)与对数函数y =log a x (a >0且a ≠1)互为反函数,它们的图象关于直线y =x 对称.
对数函数图象辨析
[例1] 函数f (x )=lg 1
|x +1|
的大致图象为( )
[解析] f (x )=lg 1
|x +1|
=-lg|x +1|的图象可由偶函数y =-lg|x |的图象左移1个单位得到.
由y =-lg|x |的图象可知选D. [答案] D
[方法技巧]
研究对数型函数图象的思路
研究对数型函数的图象时,一般从最基本的对数函数的图象入手,通过平移、伸缩、对称变换得到.特别地,要注意底数a >1或0<a <1这两种不同情况.
对数函数图象的应用
[例2] (2017·长沙五校联考)设方程10x =|lg(-x )|的两个根分别为x 1,x 2,则( ) A .x 1x 2<0 B .x 1x 2=1 C .x 1x 2>1
D .0<x 1x 2<1
[解析] 构造函数y =10x 与y =|lg(-x )|,并作出它们的图象,如
图所示.因为x 1,x 2是10x =|lg(-x )|的两个根,
则两个函数图象交点的横坐标分别为x 1,x 2,不妨设x 2<-1,-1<x 1<0,
则10x 1=-lg(-x 1),10x 2=lg(-x 2), 因此10x 2-10x 1=lg(x 1x 2), 因为10x 2-10x 1<0, 所以lg(x 1x 2)<0, 即0<x 1x 2<1. [答案] D
能力练通 抓应用体验的“得”与“失”
1.[考点二]已知函数f(x)=ln x,g(x)=lg x,h(x)=log3x,直线y=a(a<0)与这三个函数图象的交点的横坐标分别是x1,x2,x3,则x1,x2,x3的大小关系是() A.x2<x3<x1B.x1<x3<x2
C.x1<x2<x3D.x3<x2<x1
解析:选A分别作出三个函数的图象,如图所示,由图可知x2<x3<x1.
2.[考点一]在同一直角坐标系中,函数f(x)=x a(x≥0),g(x)=log a x(a>0且a≠1)的图象可能是()
解析:选D当a>1时,函数f(x)=x a(x≥0)单调递增,函数g(x)=log a x单调递增,且过点(1,0),由幂函数的图象性质可知C错;当0<a<1时,函数f(x)=x a(x≥0)单调递增,且过点(1,1),函数g(x)=log a x单调递减,且过点(1,0),排除A,又由幂函数的图象性质可知B 错.故选D.
(x+c)(a,c为常数,其中a>0,a≠1)的
3.[考点二]已知函数y=log
图象如图,则下列结论成立的是()
A.a>1,c>1
B.a>1,0<c<1
C.0<a<1,c>1
D.0<a<1,0<c<1
解析:选D由对数函数的性质得0<a<1,因为函数y=log a(x+c)的图象在c>0时是由函数y=log a x的图象向左平移c个单位得到的,所以根据题中图象可知0<c<1.
4.[考点二]当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<log a x恒成立,则实数a的取值范围是________.解析:设f1(x)=(x-1)2,f2(x)=log a x,要使当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<log a x恒成立,只需f1(x)=(x-1)2在(1,2)上的图象在f2(x)=log a x图象的下方即可.
当0<a<1时,显然不成立;
当a >1时,如图,要使x ∈(1,2)时f 1(x )=(x -1)2的图象在f 2(x )=log a x 的图象下方,只需f 1(2)≤f 2(2),即(2-1)2≤log a 2,又即log a 2≥1,所以1<a ≤2,即实数a 的取值范围是(1,2].
答案:(1,2]
突破点(三) 对数函数的性质及应用
对数函数的性质
[例1] 函数f (x )=4-|x |+lg x 2-5x +6
x -3的定义域为( )
A .(2,3)
B .(2,4]
C .(2,3)∪(3,4]
D .(-1,3)∪(3,6]
[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧
4-|x |≥0,x 2-5x +6x -3
>0,得⎩⎪⎨⎪⎧
-4≤x ≤4,
x >2且x ≠3,故函数定义域为(2,3)∪(3,4],故选C.
[答案] C
[例2] 已知a =log 1213,b =log 1312,c =log 21
3
,则( )
A .a >b >c
B .b >c >a
C .c >b >a
D .b >a >c
[解析] ∵a =log 1213>1,0<b =log 1312=log 32<1,c =log 2 1
3=-log 23<0,∴a >b >c .
[答案] A
[方法技巧]
比较对数式大小的三种方法
(1)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. (2)中间量过渡法:即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”.
(3)图象法:根据图象观察得出大小关系.
简单对数不等式的求解
[例3] 已知不等式log x (2x 2+1)<log x (3x )<0成立,则实数x 的取值范围是________.
[解析] 原不等式⇔⎩⎪⎨⎪⎧ 0<x <12x 2+1>3x >1①或⎩⎪⎨⎪⎧
x >12x 2+1<3x <1
②,解不等式组①得13<x <12,不
等式组②无解,所以实数x 的取值范围为⎝⎛⎭⎫
13,12.
[答案] ⎝⎛⎭⎫
13,12
[方法技巧]
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0<a <1和a >1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.
对数函数的综合问题
[例4] 函数f (x )=log a (ax -3)(a >0,且a ≠1)在[1,3]上单调递增,则a 的取值范围是( ) A .(1,+∞)
B .(0,1)
C.⎝⎛⎭
⎫0,13 D .(3,+∞)
[解析] 由于a >0,且a ≠1,∴u =ax -3为增函数,∴若函数f (x )为增函数,则f (x )=log a u 必为增函数,因此a >1.又u =ax -3在[1,3]上恒为正,∴a -3>0,即a >3.
[答案] D
[方法技巧]
与对数有关的单调性问题的解题策略
(1)求出函数的定义域.
(2)判断对数函数的底数与1的关系,当底数是含字母的代数式(包含单独一个字母)时,要考查其单调性,就必须对底数进行分类讨论.
(3)判断内层函数和外层函数的单调性,运用复合函数“同增异减”原则判断函数的单调性.
能力练通 抓应用体验的“得”与“失” 1.[考点一]函数y =log 2
3
(2x -1)的定义域是( ) A .[1,2] B .[1,2) C.⎣⎡⎦⎤12,1
D.⎝⎛⎦⎤12,1
解析:选D 由log 23(2x -1)≥0,得0<2x -1≤1,即1
2<x ≤1,即函数定义域为⎝⎛⎦⎤12,1. 2.[考点二](2017·石家庄模拟)已知a =log 23+log 23,b =log 29-log 23,c =log 32,则a ,b ,c 的大小关系是( )
A .a =b <c
B .a =b >c
C .a <b <c
D .a >b >c
解析:选B 因为a =log 23+log 23=log 233=32log 23>1,b =log 29-log 23=log 233=
a ,c =log 32<log 33=1,所以a =
b >
c .
3.[考点四]若f (x )=lg(x 2-2ax +1+a )在区间(-∞,1]上递减,则a 的取值范围为( ) A .[1,2) B .[1,2] C .[1,+∞)
D .[2,+∞)
解析:选A 令函数g (x )=x 2-2ax +1+a =(x -a )2+1+a -a 2,对称轴为x =a ,要使
函数在(-∞,1]上递减,则有⎩⎪⎨⎪⎧ g (1)>0,a ≥1,即⎩
⎪⎨⎪⎧
2-a >0,a ≥1,解得1≤a <2,即a ∈[1,2).
4.[考点四]设函数f (x )=|log a x |(0<a <1)的定义域为[m ,n ](m <n ),值域为[0,1],若n -m
的最小值为1
3
,则实数a 的值为( )
A.14
B.14或23
C.23
D.23或34
解析:选C 作出y =|log a x |(0<a <1)的大致图象如图,令|log a x |=1,
得x =a 或x =1
a ,又1-a -⎝⎛⎭⎫1a -1=1-a -1-a a =(1-a )(a -1)a <0,故1-a <1a -1,所以n -m 的最小值为1-a =13,即a =2
3
.
5.[考点三]已知函数f (x )为奇函数,当x >0时,f (x )=log 2x ,则满足不等式f (x )>0的x 的取值范围是________.
解析:由题意知y =f (x )的图象如图所示,所以满足f (x )>0的x 的取值范围是(-1,0)∪(1,+∞).
答案:(-1,0)∪(1,+∞)
[全国卷5年真题集中演练——明规律]
1.(2016·全国乙卷)若a >b >1,0<c <1,则( ) A .a c <b c B .ab c <ba c C .a log b c <b log a c
D .log a c <log b c
解析:选C ∵y =x α,α∈(0,1)在(0,+∞)上是增函数,∴当a >b >1,0<c <1时,a c >b c ,选项A 不正确.∵y =x α,α∈(-1,0)在(0,+∞)上是减函数,∴当a >b >1,0<c <1,即-1<c -1<0时,a c -
1<b c -
1,即ab c >ba c ,选项B 不正确.∵a >b >1,∴lg a >lg b >0,∴a lg a >b lg b >0,
∴a lg b >b lg a .又∵0<c <1,∴lg c <0.∴a lg c lg b <b lg c lg a ,∴a log b c <b log a c ,选项C 正确.同理可证log a c >log b c ,选项D 不正确.
2.(2013·新课标全国卷Ⅱ)设a =log 36,b =log 510,c =log 714,则( ) A .c >b >a B .b >c >a C .a >c >b
D .a >b >c
解析:选D a =log 36=1+log 32,b =log 510=1+log 52,c =log 714=1+log 72,则只要比较log 32,log 52,log 72的大小即可,在同一坐标系中作出函数y =log 3x ,y =log 5x ,y =log 7x 的图象(图略),由三个图象的相对位置关系,可知a >b >c ,故选D.
3.(2012·新课标全国卷)当0<x ≤12
时,4x <log a x ,则a 的取值范围是( )
A.⎝⎛⎭⎫0,
22 B.⎝⎛⎭
⎫22,1 C .(1,2)
D .(2,2)
解析:选B ∵0<x ≤12,∴1<4x ≤2,∴log a x >4x >1,∴0<a <1,排除C 、D ;取a =1
2,
x =12,则有412=2,log 121
2
=1,显然4x <log a x 不成立,排除A ,故选B.
[课时达标检测] 重点保分课时——一练小题夯双基,二练题点过高考
[练基础小题——强化运算能力]
1.已知0<a <1,x =log a 2+log a 3,y =1
2log a 5,z =log a 21-log a 3,则( )
A .x >y >z
B .z >y >x
C .y >x >z
D .z >x >y
解析:选C 依题意,得x =log a 6,y =log a 5,z =log a 7.又0<a <1,5<6<7,因此有log a 5>log a 6>log a 7,即y >x >z .
2.(2017·天津模拟)已知a =log 25,b =log 5(log 25),c =⎝⎛⎭⎫12-0.52
,则a ,b ,c 的大小关系为( )
A .a <b <c
B .b <c <a
C .c <b <a
D .b <a <c
解析:选B a =log 25>2,b =log 5(log 25)∈(0,1),c =⎝⎛⎭⎫12-0.52∈(1,2),可得b <c <a .故选B.
3.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
log 2x ,x >0,3-x +1,x ≤0,
则f (f (1))+f ⎝⎛⎭⎫log 31
2的值是( ) A .5 B .3 C .-1 D.7
2
解析:选A 由题意可知f (1)=log 21=0,f (f (1))=f (0)=30+1=2,f ⎝⎛⎭⎫log 312=3-log 312+1=3log 32+1=2+1=3,所以f (f (1))+f ⎝⎛⎭
⎫log 31
2=2+3=5. 4.函数y =log a x 与y =-x +a 在同一坐标系中的图象可能是( )
解析:选A 当a >1时,函数y =log a x 的图象为选项B 、D 中过点(1,0)的曲线,此时
函数y =-x +a 的图象与y 轴的交点的纵坐标a 应满足a >1,选项B 、D 中的图象都不符合要求;当0<a <1时,函数y =log a x 的图象为选项A 、C 中过点(1,0)的曲线,此时函数y =-x +a 的图象与y 轴的交点的纵坐标a 应满足0<a <1,选项A 中的图象符合要求,选项C 中的图象不符合要求.
5.设平行于y 轴的直线分别与函数y 1=log 2x 及函数y 2=log 2x +2
的图象交于B ,C 两点,点A (m ,n )位于函数y 2=log 2x +2的图象上,如图,若△ABC 为正三角形,则m ·2n =________.
解析:由题意知,n =log 2m +2,所以m =2n -
2.又BC =y 2-y 1=2,
且△ABC 为正三角形,所以可知B (m +3,n -1)在y 1=log 2x 的图象上,所以n -1=log 2(m +3),即m =2n -
1-3,所以2n =43,所以m =3,所以m ·2n =3×43=12.
答案:12
[练常考题点——检验高考能力]
一、选择题
1.已知b >0,log 5b =a ,lg b =c,5d =10,则下列等式一定成立的是( ) A .d =ac B .a =cd C .c =ad
D .d =a +c
解析:选B 由已知得5a =b,10c =b ,∴5a =10c ,∵5d =10,∴5dc =10c ,则5dc =5a ,∴dc =a ,故选B.
2.设f (x )=ln x,0<a <b ,若p =f (ab ),q =f ⎝⎛⎭⎫a +b 2,r =1
2(f (a )+f (b )),则下列关系式
中正确的是( )
A .q =r <p
B .p =r <q
C .q =r >p
D .p =r >q
解析:选B 因为b >a >0,故a +b 2>ab .又f (x )=ln x (x >0)为增函数,所以f ⎝⎛⎭⎫
a +
b 2>f (ab ),即q >p .又r =12(f (a )+f (b ))=1
2
(ln a +ln b )=ln ab =p ,即p =r <q .
3.(2016·浙江高考)已知a ,b >0且a ≠1,b ≠1,若log a b >1,则( ) A .(a -1)(b -1)<0 B .(a -1)(a -b )>0 C .(b -1)(b -a )<0
D .(b -1)(b -a )>0
解析:选D ∵a ,b >0且a ≠1,b ≠1,∴当a >1,即a -1>0时,不等式log a b >1可化为a log a b >a 1,即b >a >1,∴(a -1)(a -b )<0,(b -1)(a -1)>0,(b -1)(b -a )>0.当0<a <1,即a -1<0时,不等式log a b >1可化为a log a b <a 1,即0<b <a <1,∴(a -1)(a -b )<0,(b -1)(a -1)>0,(b -1)·(b -a )>0.综上可知,选D.
4.已知lg a +lg b =0(a >0且a ≠1,b >0且b ≠1),则函数f (x )=a x 与g (x )=-log b x
的图象可能是( )
解析:选B 因为lg a +lg b =0,所以lg ab =0,所以ab =1,即b =1
a ,故g (x )=-log
b x =-log 1
a x =log a x ,则f (x )与g (x )互为反函数,其图象关于直线y =x 对称,结合图象知B 正
确.故选B.
5.(2017·西安模拟)已知函数f (x )=log
a 2x +
b -1(a >0,a ≠1)的图象如图所示,则a ,b 满足的关系是( )
A .0<a -
1<b <1
B .0<b <a -
1<1
C .0<b -
1<a <1
D .0<a -
1<b -
1<1
解析:选A 由函数图象可知,f (x )在R 上单调递增,故a >1.函数图象与y 轴的交点坐标为(0,log a b ),由函数图象可知-1<log a b <0,解得1a <b <1.综上有0<1
a <
b <1.
6.设函数f (x )=log a |x |(a >0,且a ≠1)在(-∞,0)上单调递增,则f (a +1)与f (2)的大小关系是( )
A .f (a +1)>f (2)
B .f (a +1)<f (2)
C .f (a +1)=f (2)
D .不能确定
解析:选A 由已知得0<a <1,所以1<a +1<2,又易知函数f (x )为偶函数,故可以判断f (x )在(0,+∞)上单调递减,所以f (a +1)>f (2).
二、填空题
7.lg 2+lg 5+20+5132×3
5=________.
解析:原式=lg 10+1+523×513=32+5=13
2.
答案:
13
2
8.若正数a ,b 满足2+log 2a =3+log 3b =log 6(a +b ),则1a +1
b 的值为________. 解析:设2+log 2a =3+log 3b =log 6(a +b )=k ,可得a =2k -
2,b =3k -
3,a +b =6k ,所以
1a +1b =a +b
ab =6k 2k -23k -3=108.
答案:108
9.函数f (x )=log 2x ·log 2(2x )的最小值为______.
解析:依题意得f (x )=12log 2x ·(2+2log 2x )=(log 2x )2+log 2x =⎝⎛⎭⎫log 2x +122-14≥-1
4,当且仅当log 2x =-12,即x =22时等号成立,因此函数f (x )的最小值为-1
4
.
答案:-1
4
10.若函数f (x )=log a ⎝⎛⎭⎫x 2+32x (a >0,a ≠1)在区间⎝⎛⎭⎫1
2,+∞内恒有f (x )>0,则f (x )的单调递增区间为________.
解析:令M =x 2+32x ,当x ∈⎝⎛⎭⎫12,+∞时,M ∈(1,+∞),f (x )>0,所以a >1.所以函数y =log a M 为增函数,又M =⎝⎛⎭⎫x +342-916,因此M 的单调递增区间为⎝⎛⎭⎫-34,+∞.又x 2+32x >0,所以x >0或x <-3
2
.所以函数f (x )的单调递增区间为(0,+∞).
答案:(0,+∞) 三、解答题
11.已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,f (0)=0,当x >0时,f (x )=log 1
2x .
(1)求函数f (x )的解析式; (2)解不等式f (x 2-1)>-2.
解:(1)当x <0时,-x >0,则f (-x )=log 1
2(-x ).
因为函数f (x )是偶函数,所以f (-x )=f (x ). 所以函数f (x )的解析式为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧
log 1
2
x ,x >0,0,x =0,
log 12(-x ),x <0.
(2)因为f (4)=log 1
24=-2,f (x )是偶函数,
所以不等式f (x 2-1)>-2可化为f (|x 2-1|)>f (4). 又因为函数f (x )在(0,+∞)上是减函数, 所以|x 2-1|<4, 解得-5<x <5,
即不等式的解集为(-5,5).
12.已知函数f (x )=log a (x +1)-log a (1-x ),a >0且a ≠1. (1)求f (x )的定义域;
(2)判断f (x )的奇偶性并予以证明; (3)当a >1时,求使f (x )>0的x 的解集. 解:(1)要使函数f (x )有意义.
则⎩
⎪⎨⎪⎧
x +1>0,1-x >0,解得-1<x <1. 故所求函数f (x )的定义域为(-1,1). (2)f (x )为奇函数.
证明:由(1)知f (x )的定义域为(-1,1), 且f (-x )=log a (-x +1)-log a (1+x ) =-[log a (x +1)-log a (1-x )]=-f (x ), 故f (x )为奇函数.
(3)因为当a >1时,f (x )在定义域(-1,1)内是增函数, 所以f (x )>0⇔
x +1
1-x
>1,解得0<x <1. 所以使f (x )>0的x 的解集是(0,1).。

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