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第四讲 对数函数与指数函数经典难题复习巩固.

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)根式的概念根式的概念符号表示备注如果 ,那么x 叫做a 的n 次方根n >1且n ∈N * 当n 是奇数时,正数的n 次方根是一个 ,负数的n 次方根是一个n a零的n 次方根是零 当n 是偶数时,正数的n 次方根有 ,这两个数互为±na(a>0)负数没有偶次方根(2)两个重要公式.①n a n = ②(n a)n = (注意a 必须使na 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 .y =ax a >1 0<a <1图象DSE 金牌化学专题系列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)两种常见对数对数形式 特点记法 常用对数 底数为 lgx 自然对数底数为lnx5.对数的性质、换底公式与运算法则性质①loga1= ,②logaa = , ③ = 。

换底公式logab = (a ,b ,c 均大于零且不等于1)运算法则如果a>0,且a ≠1,M>0,N>0,那么: ①loga(M ·N)= , ②loga = , ③logaMn =nlogaM(n ∈R).定义域 R 值域(0,+∞)y =ax a >1 0<a <1性 质(1)过定点 (2)当x >0时, ;x <0时,(2)当x >0时, ;x <0时,(3)在R 上是 (3)在R 上是6.对数函数的定义、图象与性质定义函数 (a>0,且a≠1)叫做对数函数图象a>1 0<a<1性质(1)定义域:(2)值域:(3)当x=1时,y=0,即过定点(4)当0<x<1时,;当x>1时,(4)当0<x<1时,当x>1时,y∈y∈;(5)在(0,+∞)上为(5)在(0,+∞)上为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)133()2-×(-76)0+148×42+(32×3)6-232()3-;(2)a35b2·35b34a3;考点一有理指数幂的化简与求值(3)413322333824a a b a ab b-++÷(1-2 3b a)×3a.[自主解答](1)原式=133()2-×1+342-×142+(132×123)6-133()2-=2+4×27=110. (2) a 35b 2·35b 34a 3=33212a-·321510b-=54a=a 4a.(3)令13a=m ,13b=n ,则原式=m 4-8mn 3m 2+2mn +4n 2÷(1-2nm )·m =m (m 3-8n 3)m 2+2mn +4n 2·m 2m -2n=m 3(m -2n )(m 2+2mn +4n 2)(m 2+2mn +4n 2)(m -2n )=m 3=a.变式训练:计算下列各式(1)138()125--(-78)0+[(-2)3]43-+1643-+|-1100|12;(2)9332aa-÷3a-73a 13;(3)(-338)23-+(1500)12--10(5-2)-1+(2-3)0.解:(1)原式=(25)-1-1+(-2)-4+2-3+110=52-1+116+18+110=14380. (2)原式=936671366a aa a--=973136666a+--=a 0=1.(3)(3)原式=(-1)23-×(338)23-+(1500)12--105-2+1 =(278)23-+(500)12-10(5+2)+1=49+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 =(13)|x +1|.(1)作出函数的图象(简图); (2)由图象指出其单调区间;(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 =(13)|x +1|=⎩⎪⎨⎪⎧(13)x +1,x ≥-13x +1,x <-1.,考点二指数函数的图象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 =(13)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()3ax x -+.(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 的取值范围. [自主解答] (1)当a =-1时,f(x)=2431()3x x --+, 令g(x)=-x 2-4x +3,考点三指数函数的性质由于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>012a -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 =(13)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 的取值范围是a =0. 变式训练:已知g(x)=-(14)x+4(12)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(12)x +5.∴函数的定义域为R ,令t =(12)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(12)x =2,即x =-1.∴g(x)的值域是(-∞,9]. 由g(t)=-(t -2)2+9(t>0),而t =(12)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 =(12)x ≤2,可得x ≥-1,由t =(12)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)+(3lg 2)2+lg 16+lg0.06;(2)化简:log 34273·log 5[21log 1024-23(33)-27log 7];(3)已知:lgx +lgy =2lg(2x -3y),求32log xy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 3427-1)·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考点四 对数式的化简与求值∴(4x -9y)(x -y)=0,即4x =9y ,x =y(舍去), ∴32log x y=32log94=2.变式训练:计算:(1)(log 32+log 92)·(log 43+log 83);(2)15(lg32+log 416+6lg 12)+15lg 15. 解:(1)原式=(log 32+12log 32)(12log 23+13log 23)=(log 32+log 32)(log 23+log 233) =log 322·log 2(3·33) =log 3322·log 2563 =32·log 32·56·log 23=54.(2)原式=15[lg32+2+lg(12)6+lg 15]=15[2+lg(32×164×15)]=15(2+lg 110) =15[2+(-1)]=15.【例5】比较下列各组数的大小.(1)log 323与log 565;(2)log 1.10.7与log 1.20.7; (3)已知12log b<12log a< 12log c ,比较2b,2a,2c的大小关系.[自主解答] (1)∵log 323<log 31=0,而log 565>log 51=0,∴log 323<log 565.(2)法一:∵0<0.7<1,1.1<1.2,考点五对数值的大小比较∴0>log 0.71.1>log 0.71.2. ∴1log 0.71.1<1log 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 =12log x 为减函数,且12log b<12log a<12log 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=12loga ,(12)b =12logb ,(12)c =log 2c ,则 ( )A .a<b<cB .c<b<aC .c<a<bD .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 ∈[13,2]都有|f(x)|≤1成立,试求a 的取值范围.[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 ∈[13,2]时恒有|f(x)|≤1,只需|f(13)|≤1,即-1≤log a 13≤1,即log a a -1≤log a 13≤log a a ,亦当a>1时,得a -1≤13≤a ,即a ≥3;当0<a<1时,得a -1≥13≥a ,得0<a ≤13.综上所述,a 的取值范围是(0,13]∪[3,+∞).变式训练:(2010·山东潍坊二模)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),考点六对数函数图象与性质的应用即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 2x (x +2)2(x>0)=log 2xx 2+4x +4 =log 21x +4x+4≤log 218=-3, ∴当x =2时,F(x)max =-3.【例7】(2011·成都模拟)设f(x)=12log1-axx -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), ∴12log 1+ax-1-x =-12log1-axx -1=12log x -11-ax ,∴1+ax -x -1=x -11-ax ,即(1+ax)(1-ax)=-(x +1)(x -1), ∴a =-1或a =1(舍去).(2)由(1)可知f(x)=12log x +1x -1=12log (1+2x -1), ∵f(x)>(12)x +m 恒成立,x ∈[3,4],∴m<f(x)-(12)x ,x ∈[3,4].令g(x)=f(x)-(12)x =12log (1+2x -1)-(12)x ,x ∈[3,4].考点七 与对数函数有关的综合问题∵函数f(x)=12log (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<-98.思考: 若f(x)的值域为[1,+∞),求x 的取值范围.解:由例题知, f(x)=12log x +1x -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 ≥-14.综上,得-14≤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:A2.(2010·辽宁高考)设2a =5b =m ,且1a +1b =2,则m =( )A.10 B .10 C .20D .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:A3.(2010·全国卷Ⅰ)设a =log 32,b =ln2,c =125-,则( ) A .a <b <c B .b <c <a C .c <a <bD .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:B5.(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 =42x ,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 +42x ≥4.二、填空题 6.2327-32log 2×log 218+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:197.函数y =a x (a >0,且a ≠1)在[1,2]上的最大值比最小值大a2,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 =32.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32.8.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xy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, ∴xy =3±2 2.∵⎩⎪⎨⎪⎧x -y >0,x >0,y >0,∴x y >1,从而xy =3+22, xy =1+ 2.六、拓展训练:1、(2010·安徽高考)设a =253()5,b =352()5,c =252()5,则a ,b ,c 的大小关系是 ( )A .a >c >bB .a >b >cC .c >a >bD .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>252()5,∴a >c ,故a >c >b. 2、(2010·天津高考)设函数f(x)=212log,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2120log log a a a >⎧⎪⎨>⎪⎩或1220,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 ;④nlog a x =1n log a x ;⑤log a x n =log a nx ;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<dB .a<b<1<d<cC .b<a<1<c<dD .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)=23log 31()2+=18×2log 31()2=18×121log 31()2=18×13=124. 答案:124。

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