对数函数及其性质【学习目标】1.理解对数函数的概念，体会对数函数是一类很重要的函数模型；2.探索对数函数的单调性与特殊点，掌握对数函数的性质，会进行同底对数和不同底对数大小的比较；3．了解反函数的概念，知道指数函数xy a =与对数函数log a y x =互为反函数()0,1a a >≠．【要点梳理】要点一、对数函数的概念1．函数y=log a x(a>0，a≠1)叫做对数函数.其中x 是自变量，函数的定义域是()0,+∞，值域为R ． 2．判断一个函数是对数函数是形如log (0,1)a y x a a =>≠且的形式，即必须满足以下条件： （1）系数为1；（2）底数为大于0且不等于1的常数； （3）对数的真数仅有自变量x ． 要点诠释：（1）只有形如y=log a x(a>0，a≠1)的函数才叫做对数函数，像log (1),2log ,log 3a a a y x y x y x =+==+等函数，它们是由对数函数变化得到的，都不是对数函数．（2）求对数函数的定义域时应注意：①对数函数的真数要求大于零，底数大于零且不等于1；②对含有字母的式子要注意分类讨论．要点二、对数函数的图象与性质a ＞10＜a ＜1图象性质定义域：（0，+∞）值域：R过定点（1，0），即x=1时，y=0在（0，+∞）上增函数在（0，+∞）上是减函数当0＜x＜1时，y＜0，当x≥1时，y≥0当0＜x＜1时，y＞0，当x≥1时，y≤0要点诠释：关于对数式log a N的符号问题，既受a的制约又受N的制约，两种因素交织在一起，应用时经常出错.下面介绍一种简单记忆方法，供同学们学习时参考.以1为分界点，当a，N同侧时，log a N>0；当a，N异侧时，log a N<0.要点三、底数对对数函数图象的影响1．底数制约着图象的升降．如图要点诠释：由于底数的取值范围制约着对数函数图象的升降（即函数的单调性），因此在解与对数函数单调性有关的问题时，必须考虑底数是大于1还是小于1，不要忽略．2．底数变化与图象变化的规律在同一坐标系内，当a>1时，随a 的增大，对数函数的图像愈靠近x 轴；当0<a<1时，对数函数的图象随a 的增大而远离x 轴.(见下图)要点四、反函数 1．反函数的定义设,A B 分别为函数()y f x =的定义域和值域，如果由函数()y f x =所解得的()x y ϕ=也是一个函数（即对任意的一个y B ∈，都有唯一的x A ∈与之对应），那么就称函数()x y ϕ=是函数()y f x =的反函数，记作1()x fy -=，在1()x f y -=中，y 是自变量，x 是y 的函数，习惯上改写成1()y f x -=（,x B y A ∈∈）的形式．函数1()x fy -=（,y B x A ∈∈）与函数1()y f x -=（,x B y A ∈∈）为同一函数，因为自变量的取值范围即定义域都是B ，对应法则都为1f-．由定义可以看出，函数()y f x =的定义域A 正好是它的反函数1()y f x -=的值域；函数()y f x =的值域B 正好是它的反函数1()y fx -=的定义域．要点诠释：并不是每个函数都有反函数，有些函数没有反函数，如2y x =．一般说来，单调函数有反函数． 2．反函数的性质（1）互为反函数的两个函数的图象关于直线y x =对称．（2）若函数()y f x =图象上有一点(),a b ，则(),b a 必在其反函数图象上，反之，若(),b a 在反函数图象上，则(),a b 必在原函数图象上．【典型例题】类型一、函数的定义域求含有对数函数的复合函数的定义域、值域，其方法与一般函数的定义域、值域的求法类似，但要注意对数函数本身的性质（如定义域、值域及单调性）在解题中的重要作用.例1. 求下列函数的定义域：(1)2log a y x =； (2)log (4-)(01)a y x a a =>≠且.【答案】（1）{|0}x x ≠；（2）{|4}x x <．【解析】由对数函数的定义知：20x >，40x ->，解出不等式就可求出定义域.(1)因为20x >，即0x ≠，所以函数2log {|0}a y x x x =≠的定义域为；(2)因为40x ->，即4x <，所以函数log (4-){|4}a y x x x =<的定义域为.【总结升华】与对数函数有关的复合函数的定义域：求定义域时，要考虑到真数大于0，底数大于0，且不等于1．若底数和真数中都含有变量，或式子中含有分式、根式等，在解答问题时需要保证各个方面都有意义．一般地，判断类似于log ()a y f x =的定义域时，应首先保证()0f x >．举一反三：【变式1】求下列函数的定义域.(1) y=1)1(log 12133---x x (2) ln(2)x xy a k =-（0a >且1,a k R ≠∈）.【答案】（1）(1，23) (23，2]；（2）略 【解析】(1)因为121210log (1)0log (1)1x x x ⎧⎪->⎪⎪-≥⎨⎪⎪-≠⎪⎩， 所以101132x x x ⎧⎪>⎪<-≤⎨⎪⎪≠⎩，所以函数的定义域为(1，23) (23，2].（2）因为 20xxa k ->， 所以2xa k ⎛⎫> ⎪⎝⎭.①当0k ≤时，定义域为R ； ②当0k >时，(i)若2a >，则函数定义域为(2log a k ，+∞)；(ii)若02a <<，且1a ≠，则函数定义域为(-∞，2log a k )；(iii)若2a =，则当01k <<时，函数定义域为R ；当1k ≥时，此时不能构成函数，否则定义域为∅. 【变式2】函数(2)xy f =的定义域为[-1，2]，求2(log )y f x =的定义域. 【答案】[2，16].【解析】由12x -≤≤，可得()y f x =的定义域为[21，4]，再由21log 42x ≤≤得2(log )y f x =的定义域为[2，16].类型二、对数函数的单调性及其应用利用函数的单调性可以：①比较大小；②解不等式；③判断单调性；④求单调区间；⑤求值域和最值.要求同学们：一是牢固掌握对数函数的单调性；二是理解和掌握复合函数的单调性规律；三是树立定义域优先的观念.例2. 比较下列各组数中的两个值大小： (1)33log 3.6,log 8.9； (2)0.20.2log 1.9,log 3.5； (3)2log 5与7log 5； (4) 3log 5与6log 4．(5)log 4.2,log 4.8a a （01a a >≠且）．【思路点拨】利用函数的单调性比较函数值大小。

【答案】(1)< ；(2) <；(3) >；(4) >；(5) 略．【解析】由数形结合的方法或利用函数的单调性来完成.(1)解法1：画出对数函数3log y x =的图象，横坐标为3.6的点在横坐标为8.9的点的下方，所以，33log 3.6log 8.9<；解法2：由函数3log y x =在R +上是单调增函数，且3.6<8.9，所以33log 3.6log 8.9<；(2)与第(1)小题类似，0.2log y x =在R +上是单调减函数，且1.9<3.5，所以0.20.2log 1.9log 3.5>； (3)函数2log y x =和7log y x =的图象如图所示．当1x >时，2log y x =的图象在7log y x =的图象上方，这里5x =，27log 5log 5∴>．(4)3366log 5log 31log 6log 4,>==>36log 5log 4∴>(5) 注：底数是常数，但要分类讨论a 的范围，再由函数单调性判断大小.解法1：当1a >时，log a y x =在(0，+∞)上是增函数，且5.1<5.9，所以，log 4.2log 4.8a a < 当01a <<时，y=log a x 在(0，+∞)上是减函数，且4.2<4.8，所以，log 4.2log 4.8a a > 解法2：转化为指数函数，再由指数函数的单调性判断大小， 令1log 4.2a b =，则1ba =4.2，令2log 4.8ab =，则24.8b a =，当1a >时，xy a =在R 上是增函数，且4.2<4.8， 所以，b 1<b 2，即log 4.2log 4.8a a <当时01a <<，x y a =在R 上是减函数，且4.2<4.8 所以，b 1>b 2，即a a log 4.2>log 4.8.【总结升华】比较两个对数值的大小的基本方法是：（1）比较同底的两个对数值的大小，常利用对数函数的单调性．（2）比较同真数的两个对数值的大小，常有两种方法：①先利用对数换底公式化为同底的对数，再利用对数函数的单调性和倒数关系比较大小；②利用对数函数图象的互相位置关系比较大小．（3）若底数与真数都不同，则通过一个恰当的中间量来比较大小． 【高清课堂：对数函数 369070 例3】 例3．比较11log ,log ,log ,log a b a b b a b a其中0<a <1<b 且a ·b >1的大小. 【答案】11log log log log a b ba b a a b<<< 【解析】由0<a <1<b 且a ·b >1，得1a b >，1b a>∴1log log 1a a a b >=，1log log 1b b b a <=11log log b a a b∴<∴11log log b a ab --<，即log log b a a b -<-log log b a a b ∴> 11log log log log a b ba b a a b∴<<< 【总结升华】若底数与真数都不同，则通过一个恰当的中间量来比较大小，中间变量常常用“0”和“1”．用“0”和“1”把所给的数先分两组，然后组内再比较大小．举一反三：【变式1】已知324log 0.3log 3.4log 3.615,5,,5a b c ⎛⎫=== ⎪⎝⎭则（ ）A ．a b c >>B ．b a c >>C ．a c b >>D ．c a b >>【答案】C【解析】另2log 3.4m =，4log 3.6n =，310log 3l =，在同一坐标系下作出三个函数图像，由图像可得m l n >>又∵5xy =为单调递增函数， ∴ a c b >> 故选C.【高清课堂：对数函数369070 例2】【变式2】比较323log ,log log a b c π=== 【答案】c b a <<【解析】33233log 2log log 1log 3log π<<<=<c b a ∴<<例（2014年安徽亳州月考）已知定义在R 上的函数()y f x =是偶函数，且x ≥0时，2()ln(22)f x x x =-+），（1）当x ＜0时，求f （x ）解析式； （2）写出f （x ）的单调递增区间．【思路点拨】（1）x ＜0时，－x ＞0，代入已知x ≥0时，2()ln(22)f x x x =-+，可得2()ln(22)f x x x -=++，根据偶函数的性质可求得2()ln(22)f x x x =++（2）根据复合函数的单调性及二次函数的单调性分别求解两段函数的单调增区间即可 【答案】（1）；（2）单调增区间为：（－1，0），（1，+∞） 【解析】（1）x ＜0时，－x ＞0 ∵x ≥0时2()ln(22)f x x x =-+ ∴2()ln(22)f x x x -=++∵y =f （x ）是偶函数，∴f （－x ）=f （x ） x ＜0时，2()ln(22)f x x x =++（2）由（1）知x ＜0时，2()ln(22)f x x x =++，根据复合函数的单调性可得函数的单调增区间（－1，0）x ≥0时2()ln(22)f x x x =-+，根据复合函数的单调性可得函数的单调增区间（1，+∞） 所以函数的单调增区间为：（－1，0），（1，+∞）【总结升华】本题主要考查了利用偶函数的对称性求解函数的解析式，复合函数的单调区间的求解，（2）中对每段函数求解单调区间时要注意函数的定义域．研究(log )a y f x =型复合函数的单调性，一般用复合法来判定即可．复合函数的单调性就是内函数与外函数的单调性“同增异减”．研究对数型复合函数的单调性，一定要注意先研究函数的定义域，也就是要坚持“定义域优先”的原则．举一反三：【变式1】求函数()22log 4y x =+的值域和单调区间． 【答案】[)2,+∞；减区间为(),0-∞，增区间为()0,+∞．【解析】设24t x =+，则244t x =+≥，∵ y=2log t 为增函数，2222log log (4)log 42t x ∴=+≥=()22log 4y x ∴=+的值域为[)2,+∞．再由：22log (4)y x =+的定义域为R24t x ∴=+在()0,+∞上是递增而在(),0-∞上递减，而y=2log t 为增函数∴ 函数y=22log (4)x +的减区间为(),0-∞，增区间为()0,+∞.【变式2】求函数log ()xa y a a =-的单调区间【答案】减区间是：(),1-∞和()1,+∞【解析】①若1,a >则log a y t =递增，且x t a a =-递减，而0xa a ->，即,1xa a x <∴<， log ()xa y a a ∴=-在(),1-∞上递减．② 若01a <<，则log a y t =递减，且x t a a =-递增，而0xa a ->，即,1xa a x <∴>，log ()x a y a a ∴=-在()1,+∞上递减．综上所述，函数log ()xa y a a =-的单调递减区间是：(),1-∞和()1,+∞．类型三、函数的奇偶性 例5. 判断下列函数的奇偶性.(1)2-()ln;2xf x x=+ (2)())f x x =. 【思路点拨】判断函数奇偶性的步骤是：（1）先求函数的定义域，如果定义域关于原点对称，则进行（2），如果定义域不关于原点对称，则函数为非奇非偶函数。