第四讲对数函数与指数函数经典难题复习巩固

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

精典专题系列第4讲 指数函数与对数函数
一、导入:名叫抛弃的水池
一个人得了难治之症,终日为疾病所苦。

为了能早日痊愈,他看过了不少医生,都不见效果。

他又听人说远处有一个小镇,镇上有一种包治百病的水,于是就急急忙忙赶过去,跳到水里去洗澡。

但洗过澡后,他的病不但没好,反而加重了。

这使他更加困苦不堪。

有一天晚上,他在梦里梦见一个精灵向他走来,很关切地询问他:“所有的方法你都试过了吗?” 他答道:“试过了。

” “不,”精灵摇头说,“过来,我带你去洗一种你从来没有洗过的澡。

” 精灵将这个人带到一个清澈的水池边对他说:“进水里泡一泡,你很快就会康复。

”说完,就不见了。

这病人跳进了水池,泡在水中。

等他从水中出来时,所有的病痛竟然真地消失了。

他欣喜若狂,猛地一抬头,发现水池旁的墙上写着“抛弃”两个字。

这时他也醒了,梦中的情景让他猛然醒悟:原来自己一直以来任意放纵,受害已深。

于是他就此发誓,要戒除一切恶习。

他履行自己的誓言,先是苦恼从他的心中消失,没过多久,他的身体也康复了。

大道理:抛弃是治疗百病的万灵之药,人之所以有很多难缠的情感,就是因为在大多数情况下,舍不得放弃。

把消极扔掉,让积极代替,就没有什么可抱怨的了。

二、知识点回顾:
1.根式 (1)根式的概念
(2)两个重要公式.①n
a n = ②(
n
a)n = (注意a 必须使
n
a 有意义).
2. 幂的有关概念
①正分数指数幂: = (a >0,m 、n ∈N*,且n

1);
②负分数指数幂: = = (a >0,m 、n ∈N*,且n >1). ③0的正分数指数幂等于 ,0的负分数指数幂 .
3.指
数函数的图象与性质
4.对数的概念 (1)对数的定义
如果 ,那么数x 叫做以a 为底N 的对数,
记作 ,其中 叫做对数的底数, 叫做真数. (2)两种常见对数
5.对数的性质、换底公式与运算法则
6.对数函数的定义、图象与性质
7.反函数
指数函数y =ax(a>0且a ≠1)与对数函数 (a>0且a ≠1)互为反函数,它们的图象关于直线 对称.
三、专题训练:
计算下列各式
(1) 1
33()
2
-×(-7
6)0+1
48×42+(32×3)6
(2)
a 3
5
b 2
·
35b 34
a 3

(3)
4133
2233
3
824a a b a ab b
-++÷(1- 2 3b a
)×3
a.
[自主解答] (1)原式=
1
3
3()2
-×1+342
-
×142
+(132×123
)6-
1
33()2
-=2+4×27=110. (2) a 3
5
b 2·
35b
3
4
a 3

33212a
-
·
321510b
-

5
4a
=a 4a.
(3)令
13a
=m ,1
3b
=n ,
则原式=m 4-8mn 3m 2+2mn +4n 2÷(1-2n
m )·m
=m m 3-8n 3m 2+2mn +4n 2·m 2
m -2n
=m 3m -2n m 2+2mn +4n 2m 2+2mn +4n 2
m -2n =m 3=a.
变式训练:计算下列各式
(1)1
38()
--(-7
8)0+[(-2)3]
43
-
+16
43
-
+|-
1
100
|12;
(2)
9
3
3
2
a
a

3
a -7
3
a 13;
(3)(-33
8)
23
-+(1500
)12
--10(5-2)-1+(2-3)0.
解:(1)原式=(25)-1-1+(-2)-4+2-3+1
10
=52-1+116+18+110=14380
. (2)原式=
9
36
67136
6
a a
a a
--=
973136666a
+--
=a 0=1.
(3)(3)原式=(-1)
23
-×(338
)
23
-+(1500
)12
-

10
5-2
+1 =(278
)
23
-
+(500)12-10(
5+2)+1
=4
9+105-105-20+1 =-1679
.
画出函数y =|3x -1|的图象,并利用图象回答:k 为何值时,方程|3x -1|=k 无解?有一解?有两解?
[自主解答] 函数y =|3x -1|的图象是 由函数y =3x 的图象向下平移一个单位 后,再把位于x 轴下方的图象沿x 轴翻折 到x 轴上方得到的,函数图象如图所示.
当k<0时,直线y =k 与函数y =|3x -1|的图象无交点,即方程无解;当k =0或k ≥1时,直线y =k 与函数y =|3x -1|的图象有唯一的交点,所以方程有一解;
当0<k<1时,直线y =k 与函数y =|3x -1|的图象有两个不同交点,所以方程有两解.
思考:保持条件不变,讨论函数y =|3x -1|的单调性.
解:由例2所作图象可知,函数 y =|3x -1|在[0,+∞)上为增函 数,在(-∞,0)上为减函数.
变式训练:
已知函数y =(1
3
)|x +1|.
(1)作出函数的图象(简图); (2)由图象指出其单调区间;
考点二 指数函数的图象
(3)由图象指出当x 取什么值时有最值,并求出最值. 解:(1)法一:由函数解析式可得
y =(1
3
)|x +1|=
⎩⎨

13x +1
,x ≥-13x +1
,x <-1.

其图象由两部分组成:
一部分是:y =(13)x (x ≥0)―――→向左平移1个单位y =(13)x +1
(x ≥-1); 另一部分是:y =3x
(x <0)―――→向左平移1个单位
y =3x +1(x <-1). 如图所示:
法二:①由y =(13)|x|可知函数是偶函数,其图象关于y 轴对称,故先作出y =(1
3)x 的图象,保留x ≥0
的部分,当x<0时,其图象是将y =(13)x (x ≥0)图象关于y 轴对折,从而得出y =(13)|x|
的图象.
②将y =(13)|x|向左移动1个单位,即可得y =(13)|x +1|
的图象,如图所示.
(2)由图象知函数在(-∞,-1]上是增函数,在[-1,+∞)上是减函数. (3)由图象知当x =-1时,有最大值1,无最小值.
已知函数f(x)=
2431()3
ax x -+.
考点三
指数函数的性质
(1)若a =-1,求f(x)的单调区间; (2)若f(x)有最大值3,求a 的值;
(3)若f(x)的值域是(0,+∞),求a 的取值围. [自主解答] (1)当a =-1时,f(x)=
2431()3
x x --+, 令g(x)=-x 2-4x +3,
由于g(x)在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,+∞)上单调递减, 而y =(13
)t
在R 上单调递减,
所以f(x)在(-∞,-2)上单调递减,在(-2,+∞)上单调递增, 即函数f(x)的递增区间是(-2,+∞), 递减区间是(-∞,-2).
(2)令h(x)=ax 2
-4x +3,y =(13
)h(x)
,由于f(x)有最大值3,所以h(x)应有最小值-1,因此必有
⎩⎨⎧
a>0
12a -164a
=-1,解得a =1
即当f(x)有最大值3时,a 的值等于1.
(3)由指数函数的性质知,要使y =(1
3
)h(x)的值域为(0,+∞).应使h(x)=ax 2-4x +3的值域为R ,因此只
能有a =0.因为若a ≠0,则h(x)为二次函数,其值域不可能为R.故a 的取值围是a =0. 变式训练:已知g(x)=-(14)x
+4(1
2
)x
+5,求该函数的定义域、值域和单调区间.
解:由g(x)=-(14)x +4(12)x +5=-(12)2x +4(1
2
)x +5.
∴函数的定义域为R ,令t =(1
2)x (t>0).
∴g(t)=-t 2+4t +5=-(t -2)2+9. ∵t>0,∴g(t)=-(t -2)2+9≤9,
等号成立条件是t =2,
即g(x)≤9,等号成立条件是(1
2
)x =2,
即x =-1.
∴g(x)的值域是(-∞,9]. 由g(t)=-(t -2)2+9(t>0), 而t =(1
2
)x 是减函数,
∴要求g(x)的增区间实际上是求g(t)的减区间. 求g(x)的减区间实际上是求g(t)的增区间. ∵g(t)在(0,2]上递增, 在[2,+∞)上递减, 由0<t =(1
2
)x ≤2,
可得x ≥-1,由t =(1
2
)x ≥2,可得x ≤-1.
∴g(x)在[-1,+∞)上递减,在(-∞,-1]上递增.
故g(x)的单调递增区间是(-∞,-1],单调递减区间是[-1,+∞).
【例4】(1)计算:lg5(lg8+lg1 000)+
(2
+lg
6
+lg0.06;
(2)化简:log 3
4
27
3
·log 5[21
log 102
4
-233)

2
7log 7
];
(3)已知:lgx +lgy =2lg(2x -3y),求
3
2
log x
y
的值. [自主解答] (1)原式=lg5(3lg 2+3)+3(lg 2)2-lg 6+lg 6-2 =3lg 5·lg 2+3lg 5+3(lg 2)2-2 =3lg 2(lg 5+lg 2)+(3lg 5)-2 =3(lg 2+lg 5)-2=1. (2)原式=(log 3
4
27-1)·log 5(10-3-2)
=(34-1)log 55=-14.
(3)∵lgx +lgy =2lg(2x -3y) ∴xy =(2x -3y)2=4x 2+9y 2-12xy 即4x 2-13xy +9y 2=0
∴(4x -9y)(x -y)=0,即4x =9y ,x =y(舍去),

3
2
log
x y =3
2
log
9
4=2.
变式训练:计算:(1)(log 3
2+log 9
2)·(log 4
3+log 8
3);
(2)15(lg32+log 416+6lg 12)+15lg 1
5
. 解:(1)原式=(log 32+12log 32)(12log 23+1
3log 23)
=(log 32+log 32)(log 23+log 23
3)
=log 322·log 2(3·3
3)
=log 33
2
2·log 256
3 =32·log 32·56·log 23=5
4.
(2)原式=15[lg32+2+lg(12)6+lg 1
5]
=15[2+lg(32×164×15)]=15(2+lg 1
10) =15[2+(-1)]=15
.
【例5】比较下列各组数的大小.
(1)log 323与log 56
5;
(2)log 1.10.7与log 1.20.7; (3)已知
12log b<
1
2
log a<
1
2
log c ,比较2b,2a,2c 的大小关系.
[自主解答] (1)∵log 323<log 31=0,而log 56
5>log 51=0,
∴log 323<log 56
5
.
(2)法一:∵0<0.7<1,1.1<1.2, ∴0>log 0.71.1>log 0.71.2. ∴
1
log 0.71.1<1
log 0.71.2

由换底公式可得log 1.10.7<log 1.20.7.
法二:作出y =log1.1x 与y =log1.2x 的图象,如图所示,两图象与x =0.7相交可知 log1.10.7<log1.20.7.
(3)∵y =
12
log x 为减函数,

1
2
log b<
12
log a<12
log c ,
∴b>a>c.
而y =2x 是增函数, ∴2b >2a >2c .
变式训练:设a、b、c均为正数,且2a=
1
2 log a
,(
1
2
)b=
1
2
log b,(
1
2
)c=log2c,则( ) A.a<b<c B.c<b<a
C.c<a<b D.b<a<c
解析:如图:
∴a<b<c.

例6】已知f(x)=log
a
x(a>0且a≠1),如果对于任意的x∈[
1
3
,2]都有|f(x)|≤1成立,试求a的取值围.
[自主解答] ∵f(x)=log a x,
则y=|f(x)|的图象如右图.由图示,要使x∈[
1
3
,2]时恒有|f(x)|≤1,只需|f(
1
3
)|≤1,即-1≤log a
1
3
≤1,即log a a-1≤log a
1
3
≤log a a,
亦当a>1时,得a-1≤
1
3
≤a,即a≥3;
考点六对数函数图象与性质的应用
当0<a<1时,得a -1≥13≥a ,得0<a ≤1
3.
综上所述,a 的取值围是(0,1
3
]∪[3,+∞).
变式训练:(2010·潍坊二模)已知函数f(x)=log2(x +1),将y =f(x)的图象向左平移1个单位,
再将图象上所有点的横坐标不变,纵坐标伸长到原来的2倍,得到函数y =g(x)的图象. (1)求g(x)的定义域;
(2)令F(x)=f(x -1)-g(x),求F(x)的最大值.
解:(1)f(x)=log 2(x +1)――――――――→向左平移1个单位 y =log 2(x +2)――――――→纵坐标伸长
到原来的2倍y =2log 2(x +2), 即g(x)=2log 2(x +2),∴x +2>0. ∴x>-2.∴定义域为(-2,+∞).
(2)∵F(x)=f(x -1)-g(x)=log 2x -2log 2(x +2) =log 2
x
x +2
2(x>0)=log 2x
x 2
+4x +4
=log 21x +4x +4
≤log 21
8=-3,
∴当x =2时,F(x)max =-3.
【例7】(2011·成都模拟)设f(x)=12
log
1-ax
x -1为奇函数,a<0. (1)求a 的值;
(2)若对于区间[3,4]上的每一个x 的值,不等式f(x)>(12
)x
+m 恒成立,求实数m 的取值范围.
[自主解答] (1)∵f(-x)=-f(x), ∴
1
2
log
1+ax
-1-x =-
1
2
log 1-ax
x -1
=1
2
log
x -1
1-ax , ∴
1+ax -x -1=x -1
1-ax
,即(1+ax)(1-ax)=-(x +1)(x -1),
∴a =-1或a =1(舍去).
考点七
与对数函数有关的综合问题
(2)由(1)可知f(x)=
1
2
log x +1
x -1
=1
2
log (1+2x -1
),
∵f(x)>(1
2)x +m 恒成立,x ∈[3,4],
∴m<f(x)-(1
2)x ,x ∈[3,4].
令g(x)=f(x)-(1
2
)x =
1
2
log (1+
2x -1)-(1
2
)x ,x ∈[3,4]. ∵函数f(x)=
1
2
log (1+2x -1)与y =-(12
)x
在x ∈[3,4]上均为增函数,∴g(x)在[3,4]上为增函数,
∴g(x)min =g(3)=-98,∴m<-9
8.
思考: 若f(x)的值域为[1,+∞),求x 的取值范围.
解:由例题知, f(x)=
1
2
log x +1
x -1
又∵f(x)的值域为[1,+∞) ∴0<x +1x -1≤12
∴-3≤x<-1.
即x 的取值范围为[-3,-1).
变式训练:已知函数y =loga2(x2-2ax -3)在(-∞,-2)上是增函数,求a 的取值范围.
解:因为μ(x)=x 2-2ax -3在(-∞,a]上是减函数, 在[a ,+∞)上是增函数,
要使y =log a2(x 2-2ax -3)在(-∞,-2)上是增函数, 首先必有0<a 2<1,
即0<a<1或-1<a<0,且有⎩⎨⎧
μ-2≥0,a ≥-2,
得a ≥-1
4.
综上,得-1
4
≤a<0或0<a<1.
五、巩固练习:
一、选择题
1.(2011·济南模拟)定义运算a ⊗b =⎩⎨

a a ≤b
b a >b
,则函数f (x )=1⊗2x 的图象大致为( )
解析:由a ⊗b =⎩⎨

a a ≤b
b a >b
得f (x )=1⊗2x =⎩⎨

2x x ≤0,1
x >0.
答案:A
2.(2010·辽宁高考)设2a =5b =m ,且1a +1
b
=2,则m =( )
A.10 B .10 C .20
D .100
解析:a =log 2m ,b =log 5m ,代入已知得log m 2+log m 5=2, 即log m 10=2,所以m =10. 答案:A
3.(2010·全国卷Ⅰ)设a =log 32,b =ln2,c =12
5-,则( )
A .a <b <c
B .b <c <a
C .c <a <b
D .c <b <a
解析:a =log 32=ln 2ln 3<ln 2=b ,又c =125-
=15<12
,a =log 32>log 33=12,因此c <a <b .
4.若函数f (x )=log a (x +b )的大致图象如图所示,其中a ,b (a >0且a ≠1)为常数,则函数g (x )=a x
+b 的大致图象是( )
解析:由图可知,函数f (x )=log a (x +b )是单调递减函数,所以0<a <1,又因为f (x )=log a (x +b )的图象与x 轴的交点的横坐标在(0,1)内,所以0<b <1,根据上述参数a ,b 的特点,函数g (x )=a x +b 的图象大致如B 项所示.
答案:B
5.(2011·石家庄模拟)已知函数f (x )=log 2(a -2x )+x -2,若f (x )=0有解,则实数a 的取值范围是( )
A .(-∞,-4]∪[4,+∞)
B .[1,+∞)
C .[2,+∞)
D .[4,+∞)
解析:法一:f (x )=log 2(a -2x )+x -2=0,得a -2x =22-x ,即a -2x =4
2
x ,令t =2x
(t >0),则t 2-at +4=0在t ∈(0,+∞)上有解,令g (t )=t 2-at +4,g (0)=4>0,故满足
⎩⎨

a 2>0,Δ=a 2
-16≥0,
得a ≥4.
法二:f (x )=log 2(a -2x )+x -2=0,得a -2x =22-x ,a =2x +4
2x ≥4.
二、填空题 6.2327

3
2log 2
×log 21
8
+2lg(3+5+
3-5)的结果为________. 解析:原式=9-3×(-3)+lg(3+5+
3-5)2=18+lg 10=19.
答案:19
7.函数y =a x (a >0,且a ≠1)在[1,2]上的最大值比最小值大a
2
,则a 的值是________.
解析:当a >1时,y =a x 在[1,2]上单调递增,故a 2-a =a 2,得a =3
2
.当0<a <1时,y =a x 在[1,2]上
单调递减,故a -a 2
=a
2,得a =12.故a =12或3
2
.
8.若曲线|y |=2x +1与直线y =b 没有公共点,则b 的取值范围是________. 解析:分别作出两个函数的图象,通过图象的交点个数来判断参数的取值范围.
曲线|y |=2x +1与直线y =b 的图象如图所示,由图象可得:如果|y |=2x +1与直线y =b 没有公共点,则b 应满足的条件是b ∈[-1,1].
答案:[-1,1]
三、解答题
9.已知函数f (x )=3x ,f (a +2)=18,g (x )=λ·3ax -4x 的定义域为[0,1]. (1)求a 的值;
(2)若函数g (x )在区间[0,1]上是单调递减函数,求实数λ的取值范围. 解:法一:(1)由已知得3a +2=18⇒3a =2⇒a =log 32. (2)此时g (x )=λ·2x -4x , 设0≤x 1<x 2≤1,
因为g (x )在区间[0,1]上是单调减函数,
所以g (x 1)-g (x 2)=(2x 1-2x 2)(λ-2x 2-2x 1)>0恒成立,即λ<2x 2+2x 1恒成立. 由于2x 2+2x 1>20+20=2, 所以实数λ的取值范围是λ≤2.
10.(1)已知log a 2=m ,log a 3=n ,求a 2m +n 的值; (2)已知2lg
x -y
2
=lg x +lg y ,求
x
y
的值. 解:(1)由log a 2=m ,log a 3=n 得a m =2,a n =3, ∴a 2m +n =a 2m ·a n =22×3=12. (2)由已知得lg(
x -y 2
)2
=lg(xy ),
∴(
x -y 2
)2
=xy ,即x 2-6xy +y 2=0,
∴(x y )2-6·x
y
+1=0,
∴x y
=3±2 2.
∵⎩
⎨⎧
x -y >0,x >0,y >0,
∴x y >1,从而x y
=3+22,
x
y
=1+ 2.
六、拓展训练: 1、(2010·安徽高考)设a =2
53()
5
,b =
352()5,c =252
()5
,则a ,b ,c 的大小关系是 ( )
A .a >c >b
B .a >b >c
C .c >a >b
D .b >c >a
[规范解答] 构造指数函数y =(25)x (x ∈R),由该函数在定义域内单调递减可得b <c ;又y =(25
)x
(x ∈R)与y
=(35)x (x ∈R)之间有如下结论:当x >0时,有(35)x >(25
)x
,故
253()5
>2
5
2()5
,∴a >c ,故a >c >b. 2、(2010·天津高考)设函数f(x)=2
12log
,
0,log (),0.
x x x 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)
[规范解答] 由题意可得
2120
log log a a a >⎧⎪⎨>⎪⎩或12
20,
log ()log a a a >⎧⎪
⎨->⎪⎩ 解之得a>1或-1<a<0.
七、反思总结:
当堂过手训练(快练五分钟,稳准建奇功!)
1.(2011·桐乡模拟)函数y =ax +2012+2012(a>0,a ≠1)的图象恒过定点________. 解析:令x +2012=0,则x =-2012,此时y =a0+2012=1+2012=2013 ∴恒过定点(-2012,2013). 答案:(-2012,2013)
2.若a>0,a ≠1,x>y>0,n ∈N ,则下列各式:
①(log a x)n =nlog a x ;②(log a x)n =log a x n ; ③log a x =-log a 1x ;④n
log a x =1n log a x ;
⑤log a x n =log a n
x ;⑥log a x -y x +y =-log a x +y x -y .
其中正确的个数有 ( ) A .2个 B .3个 C .4个 D .5个
3.如图所示的曲线C1,C2,C3,C4分别是函数y =ax ,y =bx ,y =cx ,y =dx 的图象,则a ,b ,c ,
d 的大小关系是 ( )
A .a<b<1<c<d
B .a<b<1<d<c
C .b<a<1<c<d
D .b<a<1<d<c
解析:由指数函数y =a x
(a>0且a ≠1)的单调性及函数y =a x
与y =(1a
)x
间的关系可知b<a<1<d<c.
4.函数f (x )=x 2-bx +c 满足f (1+x )=f (1-x )且f (0)=3,则f (b x )与f (c x )的大小关系是( )
A .f (b x )≤f (c x )
B .f (b x )≥f (c x )
C .f (b x )>f (c x )
D .大小关系随x 的不同而不同 解析:∵f (1+x )=f (1-x ), ∴f (x )的对称轴为直线x =1, 由此得b =2. 又f (0)=3,∴c =3.
∴f (x )在(-∞,1)上递减,在(1,+∞)上递增. 若x ≥0,则3x ≥2x ≥1, ∴f (3x )≥f (2x ). 若x <0,则3x <2x <1, ∴f (3x )>f (2x ). ∴f (3x )≥f (2x ).
5.设m 为常数,如果函数y =lg(mx 2-4x +m -3)的值域为R ,则m 的取值范围是________. 解析:因为函数值域为R ,所以mx 2-4x +m -3能取到所有大于0的数,即满足
⎩⎨

m >0,Δ=-4
2
-4m m -3≥0
或m =0.解得0≤m ≤4.
答案:[0,4]
6.已知函数f (x )满足:当x ≥4时,f (x )=(12)x
;当x <4时,f (x )=f (x +1),则f (2+log 23)=________.
解析:∵3<2+log 23<4,∴f (2+log 23)=f (3+log 23)=2
3log 31()2
+
=18×2
log 3
1()2=18×1
2
1log 31()2=18×13=1
24
. 答案:1
24。

相关文档
最新文档