【文档说明】4.4 对数函数(解析版)-【帮课堂】2022-2023学年高一数学同步精品讲义(人教A版2019必修第一册).docx,共(37)页,1.846 MB,由envi的店铺上传
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4.4对数函数思维导图新课标要求1.通过具体实例,了解对数函数的概念。能用描点法或借助计算工具画出具体对数函数的图象,探索并了解对数函数的单调性与特殊点。2.知道对数函数logayx=与指数函数xya=互为反函数(a>0,且a≠1)。知识梳理1.对
数函数的概念一般地,函数y=logax(a>0,且a≠1)叫做对数函数,其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞).2.对数函数的图象和性质对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图象和性质如下表:y=logax(a>0,且a≠1)底数a>10<a<1图
象[定义域(0,+∞)值域R单调性在(0,+∞)上是增函数在(0,+∞)上是减函数共点性图象过定点(1,0),即x=1时,y=0函数值特点x∈(0,1)时,y∈(-∞,0);x∈[1,+∞)时,y∈[0,+∞)x
∈(0,1)时,y∈(0,+∞);x∈[1,+∞)时,y∈(-∞,0]对称性函数y=logax与y=1logax的图象关于x轴对称3.不同底的对数函数图象的相对位置一般地,对于底数a>1的对数函数,在区间(1,+
∞)内,底数越大越靠近x轴;对于底数0<a<1的对数函数,在区间(1,+∞)内,底数越小越靠近x轴.4.反函数的概念一般地,指数函数y=ax(a>0,且a≠1)与对数函数y=logax(a>0,且a≠1)互为反函数.(1)y=ax的定义域R就是y=logax的值域;而
y=ax的值域(0,+∞)就是y=logax的定义域.(2)互为反函数的两个函数y=ax(a>0,且a≠1)与y=logax(a>0,且a≠1)的图象关于直线y=x对称.(3)互为反函数的两个函数y=ax(a>0,且a≠1)与y=logax(a>0,且
a≠1)的单调性相同.但单调区间不一定相同.5.三种常见函数模型的增长差异函数性质y=ax(a>1)y=logax(a>1)y=kx(k>0)在(0,+∞)上的增减性增函数增函数增函数图象的变化随x的增大逐渐变“陡”随x的增大逐渐趋于稳定随x
的增大匀速上升增长速度y=ax的增长快于y=kx的增长,y=kx的增长快于y=logax的增长增长后果会存在一个x0,当x>x0时,有ax>kx>logax名师导学知识点1对数函数的概念及应用判断一个函数是对数函数的方法【例1-1
】(2021·全国·高一课时练习)已知函数①4xy=;②log2xy=;③3logyx=−;④0.2logyx=;⑤3log1yx=+;⑥()2log1yx=+.其中是对数函数的是()A.①②③B.③④⑤C.③④D.②④⑥【答案】C【分析】依据对数函数的定义即可判断.【详解】根
据对数函数的定义,只有符合logayx=(0a且1a)形式的函数才是对数函数,其中x是自变量,a是常数.易知,①是指数函数;②中的自变量在对数的底数的位置,不是对数函数;③中313loglogyxx=−=,是对数函数;④中0.20.04loglogyx
x==,是对数函数;⑤⑥中函数显然不是对数函数,由此可知只有③④是对数函数.故选:C.【变式训练1-1】(2022·全国·高一单元测试)下列函数中,是对数函数的是()A.y=logxa(x>0且x≠1)B.y=log2x-1C
.2lgyx=D.y=log5x【答案】D【分析】根据对数函数的定义判断.【详解】A、B、C都不符合对数函数的定义,只有D满足对数函数定义.故选:D.【变式训练1-2】(2022·全国·高一课时练习)函数()()()211logaaxfxa+=−+是对数函数,则()8f
=___________.【答案】3【分析】根据对数函数的概念求出a,然后代入求函数值即可.【详解】由对数函数的概念可知2111011aaaa−+=++,解得1a=,所以()2logfxx=,则()28log83f==.故答案为:3.知识点2与对数函数有关的定义域求与对数函数有
关的函数的定义域时应遵循的原则(1)分母不能为0.(2)根指数为偶数时,被开方数非负.(3)对数的真数大于0,底数大于0且不为1.【例2-1】(2021·甘肃·高台县第一中学高一期中)函数(21)log(2)xyx−=−的定义域为_
__________.【答案】1,1(1,2)2【详解】要使函数(21)log(2)xyx−=−有意义,则21>02112>0xxx−−−,解得112x或12x,所以函数()fx的定义域为1,1(1,2)2.故答案为:1,1(1,2)2
.【例2-2】(2022·陕西·西安高新第三中学高一开学考试)已知函数()ln162xfxx=+−,则()2fx的定义域为()A.()01,B.()12,C.(04,D.(02,【答案】D【分析】通过求解f(x)的定义域,确定f(2x)的中2x的范围,求出x范
围,就可确定f(2x)定义域【详解】要使函数()lnfxx=+162x−有意义,则01620xx−,解得04x,()fx的定义域为(0,4,由024x,解得02x,()2fx的定义域为(0,2,故
选D.【变式训练2-1】(2021·云南省昆明市第十中学高一阶段练习)已知()()0.5log43fxx=−,则函数()fx的定义域为______.【答案】3,14【分析】根据偶次根式及对数有意义即可求解.【详解】由题意可知,要使()
()0.5log43fxx=−有意义,则()0.5430log430xx−−,解得34314xx,即314x.所以函数()fx的定义域为3,14.故答案为:3,14.【变式训练2-2】(20
21·江苏常州·高一阶段练习)函数()1lg(1)2fxxx=−+−的定义域为___________.【答案】()()1,22,+【分析】根据函数的解析式,列出函数有意义时满足的不等式,求得答案.【详解】函数
()()1lg12fxxx=−+−需满足1020xx−−,解得1x且2x,故函数()()1lg12fxxx=−+−的定义域为()()1,22,+,故答案为:()()1,22,+知识点3对数函数的图象及应用(重点)对数函数图象的变换方法(1)作y=f(|x|)的图
象时,保留y=f(x)(x≥0)图象不变,x<0时y=f(|x|)的图象与y=f(x)(x>0)的图象关于y轴对称.(2)作y=|f(x)|的图象时,保留y=f(x)的x轴及上方图象不变,把x轴下方图象以x轴为对称轴翻折上去即可.(3)有关对数函数平移也符合“左加右减,上加下
减”的规律.(4)y=f(-x)与y=f(x)关于y轴对称,y=-f(x)与y=f(x)关于x轴对称,y=-f(-x)与y=f(x)关于原点对称.【例3-1】(1)如图,若C1,C2分别为函数y=logax和y=logbx的图象,则()A.0<a<b<1B.0<b<a<1C
.a>b>1D.b>a>1答案B解析作直线y=1,则直线与C1,C2的交点的横坐标分别为a,b,易知0<b<a<1.(2)若函数y=loga(x+b)+c(a>0,且a≠1)的图象恒过定点(3,2),则实数b=________,c=_______
_.答案-22解析∵函数的图象恒过定点(3,2),∴将(3,2)代入y=loga(x+b)+c,得2=loga(3+b)+c.又当a>0,且a≠1时,loga1=0恒成立,∴c=2,3+b=1,∴b=-2,c=2.(3)已知f(x)=loga|
x|(a>0,且a≠1)满足f(-5)=1,试画出函数f(x)的图象.解因为f(-5)=1,所以loga5=1,即a=5,故f(x)=log5|x|=log5x,x>0,log5(-x),x<0.所以函数y=log5|x|的图象如图所示.延伸探究1.在本例中,若
条件不变,试画出函数g(x)=loga|x-1|的图象.解因为f(x)=log5|x|,所以g(x)=log5|x-1|,如图,g(x)的图象是由f(x)的图象向右平移1个单位长度得到的.2.在本例中,若条件不变,试画出函数h(x
)=|logax|的图象.解因为a=5,所以h(x)=|log5x|.h(x)的图象如图所示.【变式训练3-1】(2022·全国·高一课时练习)函数lg(1)yx=+的图像是()A.B.C.D.【答案】A【分析】由函数lgyx=的图象与x轴的交点是(1,0)结合函数的平移变换得函数lg(1)
yx=+的图象与x轴的公共点是(0,0),即可求解.【详解】由于函数lg(1)yx=+的图象可由函数lgyx=的图象左移一个单位而得到,函数lgyx=的图象与x轴的交点是(1,0),故函数lg(1)yx=+的
图象与x轴的交点是(0,0),即函数lg(1)yx=+的图象与x轴的公共点是(0,0),显然四个选项只有A选项满足.故选:A.【变式训练3-2】(2022·全国·高一专题练习)已知22loglog0ab+=(0a且1a
,0b且1b),则函数()1()xfxa=与()logbgxx=的图像可能是()A.B.C.D.【答案】B【分析】由对数的运算性质可得ab=1,讨论a,b的范围,结合指数函数和对数函数的图像的单调性,即可得到答案.【详解】22loglog0ab+=,
即为2log0ab=,即有ab=1.当a>1时,0<b<1,函数()1()xfxa=与()logbgxx=均为减函数,四个图像均不满足当0<a<1时,b>1,函数数()1()xfxa=与()logbgxx=均为增函数,排
除ACD在同一坐标系中的图像可能是B,故选:B.【变式训练3-3】(2022·全国·高一课时练习)若222logxxx,则x的取值范围为()A.()3,4B.()4,+C.()0,2D.()1,2【答案】D【分析】作出2yx=,2xy=,2logyx=的图象,根据图象可得结果.【
详解】在同一平面直角坐标系中作出函数2yx=,2xy=,2logyx=的图象如下图所示,数形结合可知:当12x时,222logxxx,x的取值范围为()1,2.故选:D.【变式训练3-4】(2022·全国·高一课时练习)函数()4log(1)a
fxx=+−(0a且1a)的图象恒过定点_________【答案】()2,4【分析】令对数的真数为1,即可求出定点的横坐标,再代入求值即可;【详解】解:因为函数()4log(1)afxx=+−(0a且1a),令11
x−=,解得2x=,所以()24log14af=+=,即函数()fx恒过点()2,4;故答案为:()2,4知识点4比较大小(重点)比较对数值大小时常用的四种方法(1)同底数的利用对数函数的单调性.(2)同真数的利用对数函数的图象或用换底公式转化.(
3)底数和真数都不同,找中间量.(4)若底数为同一参数,则根据底数对对数函数单调性的影响,对底数进行分类讨论.【例4-1】比较下列各组数的大小:(1)log534与log543;(2)13log2与15lo
g2;(3)log23与log54.【解】(1)方法一对数函数y=log5x在(0,+∞)上是增函数,而34<43,所以log534<log543.方法二因为log534<0,log543>0,所以log
534<log543.(2)由于13log2=1log213,15log2=1log215,又对数函数y=log2x在(0,+∞)上是增函数,且0<15<13<1,所以0>log213>log215,所以1log2
13<1log215,所以3151logl.og22(3)取中间值1,因为log23>log22=1=log55>log54,所以log23>log54.【变式训练4-1】(2022·湖南·高一课时练习)比
较下列各组中两个数的大小:(1)1.2log1.6,1.2log1.7;(2)23log0.5,23log0.6;(3)log0.9a,log0.8a.【解】(1)因为函数1.2logyx=是增函数,且1.61.7,所以1.21.2log1.6log1.7(2)因为
函数23logyx=是减函数,且0.50.6<,所以2233log0.5log0.6(3)当1a时,函数logayx=是增函数,且0.90.8,所以log0.9log0.8aa;当01a时,函数logayx=是减函数,且0.90.8,所以log0.9l
og0.8aa;【变式训练4-2】(2022·全国·高一课时练习)分别比较下列各组数的大小:(1)3.8log2.5,2.8log2.9,2.8log4.6;(2)0.78−,7log0.8,0.8log0.7;(3)2log5与3log5.【解】(1)因为2.
8logyx=在()0,+上是增函数,所以2.82.82.8log4.6log2.9log2.81=.又3.8logyx=在()0,+上是增函数,所以3.83.8log2.5log3.81=,所以3.82.82.8log
2.5log2.9log4.6.(2)因为8xy=在R上是增函数,所以0.700881−=.因为7logyx=在()0,+上是增函数,所以77log0.8log10=.因为0.8logyx=在()0,+上是减函数,所以0.80.8log0.7log0.81=.
所以0.70.87log0.70.8log0.8−.(3)方法一:函数2logyx=和3logyx=的图象如图所示.当1x时,2logyx=的图象在3logyx=的图象的上方,所以23log5log5.方法二:
因为251log5log2=,351log5log3=,又55log3log20,所以23log5log5.知识点5解对数不等式(重难点)对数不等式的三种考查类型及解法(1)形如logax>logab的不等式,借助y=logax的单调性求解,如果a的取值不确定,需分a>1
与0<a<1两种情况进行讨论.(2)形如logax>b的不等式,应将b化为以a为底数的对数式的形式(b=logaab),再借助y=logax的单调性求解.(3)形如logf(x)a>logg(x)a(f(x),g(x)>0且不等于1,a>0)的不等式,可利用换
底公式化为同底的对数进行求解,或利用函数图象求解.【例5-1】解下列关于x的不等式:(1)17logx>()17log4x−;(2)loga(2x-5)>loga(x-1);(3)logx12>1.解(
1)由题意可得x>0,4-x>0,x<4-x,解得0<x<2.所以原不等式的解集为{x|0<x<2}.(2)当a>1时,原不等式等价于2x-5>0,x-1>0,2x-5>x-1.解得x>4.当0<a<1
时,原不等式等价于2x-5>0,x-1>0,2x-5<x-1,解得52<x<4.综上所述,当a>1时,原不等式的解集为{x|x>4};当0<a<1时,原不等式的解集为x52<x<4.(3)当x>1时,log
x12>logxx,所以x<12,无解;当0<x<1时,logx12>logxx,所以12<x<1.综上,原不等式的解集为12,1.【变式训练5-1】(2022·全国·高一课时练习)已知函数44()log(2)log()fxxax=−−−,30f=
(),则不等式(25)0fx−的解集为()A.7,42B.(3,4)C.(2,5)D.9,42【答案】A【详解】由题意得,44(3)log(32)log(3)0fa=−−−=
,解得4a=,所以()44log(2)log(4)fxxx=−−−,所以44(25)log(27)log(92)fxxx−=−−−.因为(25)0fx−,所以44log(27)log(92)0xx−−−,即44log(27)log(92)xx−−,从而2709202792xxxx−
−−−,解得724x.故不等式(25)0fx−的解集为7,42.故选:A.【变式训练5-2】(2022·全国·高一课时练习)解关于x的不等式:()()2log1log3aaxx+−(0a,且1a).【解】当1a时,原不等式等价于223
013xxx−+−,即3312xxx−−或,解得13x,所以当1a时,原不等式的解集为13xx;当01a时,原不等式等价于21013xxx++−,即
121xx−−,解得11x−,所以当01a时,原不等式的解集为11xx−;综上,当1a时,原不等式的解集为13xx;当01a时,原不等式的解集为11xx−.知识点6对数型函数的单调性(重点)形如f(x)=logag(x)(a>0,且a≠1
)的函数的单调区间的求法(1)先求g(x)>0的解集(也就是函数f(x)的定义域).(2)当底数a>1时,在g(x)>0这一前提下,g(x)的单调增区间是f(x)的单调增区间;g(x)的单调减区间是f(x)的单调减区间.(3)当底数0<a<1时,在g(x
)>0这一前提下,g(x)的单调增区间是f(x)的单调减区间,g(x)的单调减区间是f(x)的单调增区间.【例6-1】(2022·全国·高一课时练习)函数()()22log45fxxx=−−的单调递增区间为______,单调递减区间为______.【答案】()5,+(),1−−【详解】解:由
题意,得2450xx−−,解得1x−或5x,所以()fx的定义域为()(),15,−−+.由二次函数的图象与性质,知函数245yxx=−−在()5,+上单调递增,在(),1−−上单调递减,所以函数()()22log45fxxx=−−的单调递增区间为()5,+
,单调递减区间为(),1−−.故答案为:()5,+;(),1−−【例6-2】(2022·湖南·高一课时练习)求函数()20.5log44yxx=++的单调递增区间.【解】首先考虑定义域:()224420xxx++=+,所以2x−,由于0.5logyx=是减函数;244yxx=++是
开口向上的二次函数,对称轴为x=-2,当(),2x−−时是减函数,()2,x−+时是增函数,根据复合函数同增异减的性质,当(),2x−−时,()fx是增函数,当()2,x−+时,()fx是减函数;故答案为:当(),2x−
−时,是增函数,当()2,x−+时,减函数.【变式训练6-1】(2021·天津·高一期末)函数()212()log3fxx=−的单调递减区间是___________.【答案】()3,+?【分析】根据复合函
数单调性同增异减求得正确答案.【详解】()212()log3fxx=−,()()23330xxx−=+−,解得3x<-或3x>.函数23yx=−的开口向上,对称轴是y轴,12logyx=在()0,+上递减,根据复合函数单调性同增异减可知()fx的单调递减区间是()3,+?.故答案为:()3,
+?【变式训练6-2】(2022·全国·高一课时练习)函数()2ln2yxx=−+的单调递增区间是________.【答案】()0,1【分析】先求出函数定义域,再结合二次函数和对数函数的单调性即可求解.【详解】由220xx−+,解得02x,所以函数的定义域为
()0,2,令()2202txxx=−+,则函数22txx=−+在()0,1上单调递增,在()1,2上单调递减,又函数lnyt=在其定义域上单调递增,所以函数()2ln2yxx=−+的单调递增区间是()0,1.故答案
为:()0,1.知识点7对数型函数性质的综合应用(难点)(1)已知对数型函数的单调性求参数的取值范围,要结合复合函数的单调性规律,注意函数的定义域求解;若是分段函数,则需注意两段函数最值的大小关系.(2)求对数型函数的值域一般是先求真数
的范围,然后利用对数函数的单调性求解.【例7-1】(2022·全国·高一课时练习)已知函数()log2afxx=+(0a,且1a)在1,3上的值域为2,4,则实数a的值是()A.3B.13C.23D.32【答案】A【分析】分类
讨论最值,当1a时,当01a时,分别求出最值解方程,即可得解.【详解】若01a,则()log2afxx=+在1,3上单调递减,则()log322afx+,不符合题意;若1a,则()log2afxx=+在
1,3上单调递增,则()2log32afx+,又因为()fx的值域为2,4,所以log324a+=,解得3a=.故选:A.【例7-2】(多选)(2022·全国·高一课时练习)关于函数20.4log(34)yxx=−++,下列说法正确的是()A.定义域为(-1,
4)B.最大值为2C.最小值为-2D.单调递增区间为3(,4)2【答案】ACD【分析】令2340xx−++,解不等式可判断A;在定义域内求出234xx−++的值域,可求出20.4log(34)yxx=−++的值域可判断B,
C;根据复合函数的单调性可判断D.【详解】令2340xx−++,得14x−,即函数()20.4log34yxx=−++的定义域为(1,4)−,故A正确;∵223253424xxx−++=−−+,∴225340,4xx
−++,∴()20.4log34[2,)yxx=−++−+,故B错误,C正确;令234txx=−++,则其在(1−,32上单调递增,在3,42上单调递减,又0.4logyt=在(0,+∞
)上单调递减,由复合函数的单调性得20.4log(34)yxx=−++的单调递增区间为3(,4)2,故D正确.故选:ACD.【例7-3】(2022·浙江大学附属中学高一期末)已知aR,函数()()22logfxxxa=++(1)若函数()fx过点()1,1,求此时函数()fx的
解析式;(2)设0a,若对任意1,12t,函数()fx在区间,1tt+上的最大值与最小值的差不超过1,求a的取值范围.【解】(1)解:因为函数()fx过点()1,1,即()()21log21fa
=+=,解得0a=,故()()22logfxxx=+;(2)因为()()22logfxxxa=++是复合函数,设2()uxxxa=++,()2log()fxux=,1,12t,2()uxxxa=++在区间,1tt+单调递增
,()2log()fxux=单调递增,故函数()fx在区间,1tt+上单调递增,()()()()2222minmax()log,(1)log32fxftttafxfttta==++=+=+++,
由题意(1)()1ftft+−对任意1,12t恒成立,即()()2222log32log1ttatta+++−++对任意1,12t恒成立,即2232222ttatta+++++对任意1,1
2t恒成立,即22tta−++对任意1,12t恒成立,设2()2gttt=−++,1,12t,只需max()gta即可,因为2()2gttt=−++的对称轴为12t=,图像是开口向下的抛物线,故2()2
gttt=−++在1,12t单调递减,故max19()()24gtg==,故94a≥.【变式训练7-1】(2022·辽宁·新民市第一高级中学高一阶段练习)已知函数||2()2log||xfxx=+,且2(log)(2)fm
f,则实数m的取值范围为()A.1(,4)4B.(4,)+C.1(,)(4,)4−+D.1(0,)(4,)4+【答案】D【分析】判断出函数的奇偶性和单调性,则可将2(log)(2)fmf化为2|log|2m,根据对数函数的单调性解不等式,可得答案.【详解
】根据题意,||2()2log||xfxx=+,则||2()2log||()xfxxfx−−=+−=,故||2()2log||xfxx=+为偶函数;且当0x时,()22logxfxx=+为单调增函数,故2(log)(2)fmf即2(|log|)(2)fmf,则2|log|2m,所以2lo
g2m或2log2m−,解得4m或104m,故实数m的取值范围为1(0,)(4,)4+,故选:D【变式训练7-2】(多选)(2022·浙江·杭十四中高一期末)关于函数1()ln1xfxx−=+,下列说法中正确的有()A.()fx的定义域为()(),11,−−+B.
()fx为奇函数C.()fx在定义域上是减函数D.对任意1x,()21,1x−,都有()()1212121xxfxfxfxx+++=【答案】BCD【分析】由函数的奇偶性,单调性等性质对选项逐一判断【详解】对于A,由1
01xx−+得11x−,故()fx的定义域为(1,1)−,故A错误,对于B,()fx的定义域为(1,1)−,1()ln()1xfxfxx+−==−−,则()fx为奇函数,故B正确,对于C,12111xxx−=−+++,由复合函数的单调性知()fx在(1,1)−上是减函数,故C正确,
对于D,任意1x,()21,1x−,1212(1,1)1xxxx+−+,()()121212(1)(1)ln[](1)(1)xxfxfxxx−−=+++,12121212121212121(1)(1)ln[]1(1))1ln((1)11xxxxxxxxfxx
xxxxxx−=+=+++−−+++++,故D正确,故选:BCD【变式训练7-3】(2022·湖北省广水市实验高级中学高一阶段练习)已知函数()212123,01log,02axxxfxxx−+=+的值域为R,则实数a的取值范围是__
_________.【答案】1(0,]4【分析】根据当0x时2121()log()12fxx=+,可确定0x时,21()3axxfx−+=需能取到所有大于1的实数,且21()3axxfx−+=的最小值小于或等于1,分类讨论,列出满足题意的不等
式,即可解得答案.【详解】当0x时,21122x+,故2112211()log()log122fxx=+=,因为函数()212123,01log,02axxxfxxx−+=+的值域为
R,故需满足0x时,21()3axxfx−+=能取到所有大于1的实数,且21()3axxfx−+=的最小值小于或等于1,当0a=时,1()3(0,3)xfx−+=,不合题意;当0a时,21axx−+有最大
值,故21()3axxfx−+=有最大值,不合题意;故0a,此时2211()1124()33axaxxaafx−+−−+==,当1(0,)2xa=+时,114min()3afx−=,由题意需满足114min()3
1afx−=,即1110,044aa−,故答案为:1(0,]4.【变式训练7-4】(2022·全国·高一课时练习)已知函数()()213log25fxxmx=−+.(1)若()fx的值域为R,求实
数m的取值范围;(2)若()fx在(,2−内单调递增,求实数m的取值范围.【解】(1)由()fx的值域为R,可得225uxmx=−+能取()0,+内的一切值,故函数225uxmx=−+的图象与x轴有公共点,所以24200m−,解得5m−
或5m.故实数m的取值范围为(),55,−−+.(2)因为()fx在(,2−内单调递增,所以225uxmx=−+在(,2−内单调递减且恒正,所以2940mm−,解得924m.故实数m的取值范围为92,4.【变式训练7-5】(
2022·江苏常州·高一期末)已知函数()()log3afxbx=+,且()11f=−,()20f=.(1)求函数()fx的解析式;(2)设()()()gxfxfx=−−,判断函数g(x)的单调性并用定义证
明.【解】(1)解:由()()()()1log312log320aafbfb=+=−=+=得,13321abb−=++=,解得1,12ab==−,所以()()12log3fxx=−(2)解:()()()()111222
3log3log3log,3,33xgxxxxx−=−−+=−+,()gx在定义域()3,3−上为增函数,证明如下:设任意()12,3,3xx−,且12xx,()()()()()()12121211112122223333log
loglog3333xxxxgxgxxxxx−+−−−=−=+++−,因为()()()()()()()1221121233613333xxxxxxxx−+−−=+−+−,且1233xx−,所以由21120,30,30xxxx−+−知()()()11126033x
xxx−+−,即()()()()121233133xxxx−++−,所以()()()()1211220lg3o333xxxx−++−,因此()()12gxgx,所以函数()gx在定义域上是增函数.【变式
训练7-6】(2022·江苏省如皋中学高一期末)已知函数()()22log2fxxmxn=−++,()22log2xmxn−++有意义时x的取值范围为()1,3−,其中,mn为实数.(1)求,mn的值;(2)写出函数()fx的单调区间,并求函数()fx的最大值.【解】(1)因为()22log2
xmxn−++有意义时x的取值范围为()1,3−,所以220xmxn−++的解集为()1,3−,所以1−和3是方程220xmxn−++=的两根.由韦达定理可得223mn=−=−,解得13mn==.(2)由(1)知,()()22log23fxxx
=−++,令223,(1,3)txxx=−++−,因为2logyt=为增函数,且223,(1,3)txxx=−++−在(1,1−上单调递增,在)1,3上单调递减,所以函数()fx在(1,1−上单调递增,在)1,3上单调递减,所以当1x=时,()fx取得最大值2【变式训练7-7】(202
2·山东·临沂二十四中高一阶段练习)已知函数()2ln2xfxmx+=−,0m,且()()011ff+−=.(1)证明:()fx在定义域上是增函数;(2)若()()ln9fxfx+−,求x的取值集合.【解】(1)()()110ff+−=,233lnlnln0224
1mmm+==−+−,21m=,又0m,1m=,()2ln2xfxx+=−.由202xx+−,解得22x−,()fx\的定义域为()2,2−.令()24122xgxxx+==−+−−,任取()12,
2,2−xx,且12xx,则()()()()()121212124442222xxgxgxxxxx−−=−=−−−−.又120xx−,120x−,220x−,()()120gxgx−,即()()12gxgx,又lnyx=在()0,+上是增函数,由复合函数的单调性知:()fx
在()2,2−上是增函数.(2)()()22lnln22xxfxfxxx−+−==−=−+−,原不等式可化为()2ln9fx−,即()()1ln13fxf=−.由(1)知,()fx是增函数,1x−.又()fx的定义域为(
)2,2−,x的取值集合为|21xx−−知识点8几类函数模型增长差异的比较常见的函数模型及增长特点(1)线性函数模型线性函数模型y=kx+b(k>0)的增长特点是“直线上升”,其增长速度不变.(2)指数函数模型指数函数模型y=ax(a>1)的增长特点是随着变量的增大,函数值增
大的速度越来越快,即增长速度急剧,形象地称为“指数爆炸”.(3)对数函数模型对数函数模型y=logax(a>1)的增长特点是随着自变量的增大,函数值增大的速度越来越慢,即增长速度平缓.可称为“对数增长”.【例8-1】(2022·全国·高一课时练习)下面对函数
12()logfxx=,1()2=xgx与12()hxx−=在区间()0,+上的衰减情况的叙述正确的是()A.()fx的衰减速度逐渐变慢,()gx的衰减速度逐渐变快,()hx的衰减速度逐渐变慢
B.()fx的衰减速度逐渐变快,()gx的衰减速度逐渐变慢,()hx的衰减速度逐渐变快C.()fx的衰减速度逐渐变慢,()gx的衰减速度逐渐变慢,()hx的衰减速度逐渐变慢D.()fx的衰减速度逐渐变快,()gx的衰减速度逐渐变快,()hx的衰减速度逐渐变快【答案】C【详解】由函数12(
)logfxx=,1()2=xgx与12()hxx−=在区间()0,+上的图象以及性质知函数()fx,()gx,()hx的衰减速度均逐渐变慢,故选:C.【变式训练8-1】(2022·全国·高一课时练习
)下列函数中,随着x的增大,函数值的增长速度最快的是()A.26lnyx=B.26yx=C.26xy=D.262xy=【答案】D【分析】根据题意,结合指数函数,对数函数以及幂函数的图象,即可求解.【详解】根据题意,由于指数函数
的增长是爆炸式增长,则随着x越来越大,函数262xy=的函数值的增长速度最快.故选:D.知识点9函数模型的选择问题建立函数模型应遵循的三个原则(1)简化原则:建立函数模型,原型一定要简化,抓主要因素、主要变量,尽量建立较低阶、较简便的模型.(2)可推演原则:建立模型,一定要
有意义,既能作理论分析,又能计算、推理,且能得出正确结论.(3)反映性原则:建立模型,应与原型具有“相似性”,所得模型的解应具有说明问题的功能,能回到具体问题中解决问题.【例9-1】某人对东北一种松树生长进行了研究,收
集了其高度h(米)与生长时间t(年)的相关数据,选择h=mt+b与h=loga(t+1)来刻画h与t的关系,你认为哪个符合?并预测第8年的松树高度.t(年)123456h(米)0.611.31.51.61.
7【解】据表中数据作出散点图如图.由图可以看出用一次函数模型不吻合,选用对数型函数比较合理.不妨将(2,1)代入到h=loga(t+1)中,得1=loga3,解得a=3.故可用函数h=log3(t+1)来刻画h与t的关系.当t=8时,求得h=log3(8+1)=2,故可预测第8年松树的高度为2
米.【变式训练9-1】(2021·全国·高一专题练习)某种植物生长发育的数量y与时间x的关系如下表:x123…y125…下面的函数关系式中,能表达这种关系的是()A.y=log2(x+1)B.y=2x-1C.y=2x-1D.y=(x-1)2+1【答案】D【分析】由题意,将表格中的数据代入
选项检验,即可求解.【详解】解:由表格中数据知,选项:A当2x=时,2log32y=,选项:B当2x=时,22132y=−=,选项:C当2x=时,22132y=−=,选项D:都满足;故选:D.【变式训练9-2】某跨
国饮料公司在对全世界所有人均GDP在0.5~8千美元的地区销售该公司A饮料的情况调查时发现:该饮料在人均GDP处于中等的地区销售量最多,然后向两边递减.下列几个模拟函数中:①y=ax2+bx;②y=kx+b;③y=logax+b;④y=ax+b(x表示人均GDP,单位
:千美元,y表示年人均A饮料的销售量,单位:L).用哪个模拟函数来描述人均A饮料销售量与地区的人均GDP关系更合适?说明理由.【解】用①来模拟比较合适.因为该饮料在人均GDP处于中等的地区销售量更多,然后向两边递减
.而②③④表示的函数在区间上是单调函数,所以②③④都不合适,故用①来模拟比较合适.知识点10指数函数、对数函数与二次函数模型的比较指数函数、对数函数和二次函数增长差异的判断方法(1)根据函数的变化量的情况对函数增长模型进行
判断.(2)根据图象判断增长型的指数函数、对数函数和二次函数时,通常是观察函数图象上升的快慢,即随着自变量的增大,图象最“陡”的函数是指数函数;图象趋于平缓的函数是对数函数.【例10-1】函数f(x)=2x(x>0
)和g(x)=x2(x>0)的图象如图所示.设两函数的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),且x1<x2.(1)请指出图中曲线C1,C2分别对应的函数;(2)求点A,B的坐标;(3)结合函数图象,判断f(3),g(3),f(2019),g(2019)的大小.【解】(1)C
1对应的函数为g(x)=x2,C2对应的函数为f(x)=2x.(2)因为f(2)=4,g(2)=4,f(4)=16,g(4)=16,所以A(2,4),B(4,16).(3)由图象和(2)可知,当0<x<2时,f(x)>g(x),当2<x<4
时,f(x)<g(x),当x>4时,f(x)>g(x),所以f(2019)>g(2019),f(3)<g(3),又因为g(x)在(0,+∞)上为增函数,所以g(2019)>g(3),故f(2019)>g(2019)>g(3)>f(3).【变式训练10-1】甲、乙、丙、丁四个物
体同时从某一点出发向同一方向运动,其路程fi(x)(i=1,2,3,4)关于时间x(x≥0)的函数关系式分别为f1(x)=2x-1,f2(x)=x2,f3(x)=x,f4(x)=log2(x+1).有以下结论:①当x>1时,
甲走在最前面;②当x>1时,乙走在最前面;③当0<x<1时,丁走在最前面,当x>1时,丁走在最后面;④丙不可能走在最前面,也不可能走在最后面;⑤如果它们一直运动下去,最终走在最前面的是甲.其中,正确结
论的序号为________.答案③④⑤解析四个函数的大致图象如图所示,根据图象易知,③④⑤正确.名师导练A组-[应知应会]1.(2022·全国·高一课时练习)下列函数是对数函数的是()A.()log2a
yx=B.lg10xy=C.()2logayxx=+D.lnyx=【答案】D【分析】根据对数函数的概念即得.【详解】因为函数logayx=(0a且1a)为对数函数,所以ABC均为对数型复合函数,而D是底数为自然常数的对数函数.故选:D.2.(2022·广东汕尾·高一期末)函数()1lg1yxx
=−+的定义域是()A.(,1−B.()0,1C.()(),00,1−D.()(,00,1−【答案】C【分析】根据对数的真数大于0且分母不为0可得到结果【详解】由10x−可得1x又因为0x,所以()1lg1yxx=−+的定义域为()(),00,1−故选:C3.(2022·全
国·高一单元测试)若0a且1a,则函数(log12)ayx−+=的图像恒过定点()A.(2,1)B.(1,2)C.(2,3)D.(2,2)【答案】D【分析】根据对数运算的性质,log10a=,可得答案.【详解】根据对数函
数的性质,当11x−=时,则log122ay=+=,则函数过定点()2,2.故选:D.4.(2022·全国·高一课时练习)下列函数中随x的增大而增大且速度最快的是()A.exy=B.lnyx=C.3yx=D.exy−=【答案】A【详解】1()xxyee−==,又101e,所以xye−=随x
的增大而减小,故D不正确;又xye=与lnyx=它们都是增函数,因为xye=为指数函数,lnyx=为对数函数,则随x的增大而增大且速度最快的是xye=故选:A5.(2020·北京·牛栏山一中高一期中)函数()()ln1fxx=+的图象大致是()A.B.C.D.【答案】C
【分析】根据定义域可排除A,判断函数的奇偶性,排除B,再由特殊值可知选C.【详解】因为()ln(||1)fxx=+,Rx,排除A,所以ln(||1)ln(|()()|1)xxfxfx−===−++,故函数()fx是偶函数,图象关于y对称,排除B,当=0x时,(0)ln10f==,排除D
,故选:C6.(2022·浙江·杭十四中高一期末)设实数3log5a=,151log3b=,124c−=,则()A.bcaB.acbC.abcD.bac【答案】C【分析】根据指数函数、对数函数的性质判断即
可.【详解】解:因为3331loglog5lo392g==,即12a,又5155511log5loglog3log5123===,即112b,12142c−==,所以abc;故选:C
7.(2020·天津·高一期末)函数()213()log65fxxx=−+−的单调递减区间是()A.(,3]−B.[3,)+C.(1,3]D.[3,5)【答案】C【分析】首先由函数解析式,求其定义域,根据复合函数的单调性,结合
对数函数与二次函数的单调性,可得答案.【详解】由()()213log65fxxx=−+−,则2+65>0xx−−,()()51<0xx−−,解得1<<5x,即函数()fx的定义域()1,5,由题意,令()13logg
xx=,()265hxxx=−+−,则()()()fxghx=,易知()gx在其定义域上单调递减,要求函数()fx的单调递减区间,需求在()1,5上二次函数()hx的递增区间,由()()226534hx
xxx=−+−=−−+,则在()1,5上二次函数()hx的递增区间为()1,3,故选:C.8.(2022·浙江·杭州高级中学高一期末)已知函数()()log8afxax=−满足1a,若()1fx在区间1,2上恒成立,则实数a的取值范围是()A.()4,+B.8
,43C.81,3D.()81,4,3+【答案】C【分析】首先判断函数的单调性,依题意()21f恒成立,再根据对数函数的性质得到不等式组,解得即可.【详解】解:因
为()()log8afxax=−且1a,又8yax=−单调递减,logayx=在定义域上单调递增,所以()()log8afxax=−在定义域上单调递减,因为()1fx在区间1,2上恒成立,所以()()2log821logaafaa=−=恒成立,所以821aaa−
,解得813a,即81,3a;故选:C9.(多选)(2022·全国·高一单元测试)设函数()()2ln1fxxx=−+,则下列命题中正确的是()A.函数()fx的定义域为RB.函数()fx是增函数C.函数()fx的值域为RD.函数()fx的图像关于
直线12x=对称【答案】AD【分析】根据对数型复合函数的性质对选项逐一判断即可.【详解】A正确,∵22131024xxx−+=−+恒成立,∴函数()fx的定义域为R;B错误,函数()()2l
n1fxxx=−+在1,2+上是增函数,在1,2−上是减函数;C错误,由221331244xxx−+=−+可得()()23ln1ln4fxxx=−+,∴函数()fx的值域为3ln,4+;D正确,函数()fx的图像关于直线1
2x=对称.故选:AD.10.(多选)(2022·全国·高一单元测试)已知函数()22()log21fxmxxm=++−,Rm,则下列说法正确的是()A.若函数()fx的定义域为R,则实数m的取值范围是15,2
++B.若函数()fx的值域为[1,)−+,则实数12m=C.若函数()fx在区间[2,)+上为增函数,则实数m的取值范围是)0,+D.若0m=,则不等式()1fx的解集为3{|}2xx【答案】AC【分析】函数()fx的定义域为R等价于2210
mxxm++−恒成立,由此即可列出不等式组,即可求出实数m的取值范围;若函数()fx的值域为[1,)−+等价于221ymxxm=++−的最小值为12,由此可列出方程,即可求出实数m的值;若函数()fx在区间[2,)+上为增函
数等价于函数221ymxxm=++−在区间[2,)+上为增函数且2210mxxm++−恒成立,由此即可列出不等式组,即可求出实数m的取值范围;若0m=,2()log(21)fxx=−,即可解出不等式()1fx;即可
选出答案.【详解】对于A,因为()fx的定义域为R,所以2210mxxm++−恒成立,则0Δ44(1)0mmm=−−,解得152m+,故A正确;对于B,因为()fx的值域为[1,)−+,所以221ymxxm=++−的最小值为12,
所以20111212mmmmm−+−+−=,解得2m=,故B错误;对于C,因为函数()fx在区间[2,)+上为增函数,所以当m=0时,2()log(21)fxx=−,符合题意;当0m时,0124410m
mmm−++−,解得0m;所以0m,故C正确;对于D,当m=0时,2()log(21)fxx=−,由()1fx,可得0212x−,解得1322x,故D错误.故选:AC.11.(2022·全国·高一
单元测试)函数25log(2)yxx=−−的定义域是_______.【答案】{|2xx或1}x−【分析】利用对数函数的性质得真数大于0,即可求解.【详解】解:由220xx−−,解得2x或1x−,故答案是{|2xx或1}x−.12.(2021
·天津·高一期末)若函数2(+2)3,2()=log,>2axaxfxxx−的值域是R,则实数a的取值范围是_________.【答案】(2,3]−【分析】结合对数函数、一次函数的知识求得正确答案.【详解】当2x时,22loglog21
x=,而()fx的值域为R,所以()+2>0>2,+22313aaaaa−−≥,解得23a−,所以a的取值范围是(2,3]−.故答案为:(2,3]−13.(2022·浙江·高一期中)已知函数()()220.5log233fxxaxaa=−−+在(,1−上是增函数,
则实数a的取值范围是________.【答案】【分析】利用复合函数单调性的判断法则,结合对数函数与二次函数单调性列出不等式组,即可得到答案.【详解】令0.5logyu=,22233uxaxaa=−−+,因为0.5logyu=在()0,+上单调递减
,而函数()()220.5log233fxxaxaa=−−+在(,1−上是增函数,所以22233uxaxaa=−−+在(,1−上单调递减,且0u恒成立,所以22112330aaaa−−+,即111311366aa−+,无解,所以实数a的取值范围是
.故答案为:.14.(2022·浙江大学附属中学高一期末)已知()fx是在定义域()0,+上的单调函数,且对任意()0,x+都满足:()()22log4ffxx−=,则满足不等式()()22log3fxx−的x的取值范围是________.【答案】(0,3)
【分析】由换元法求出()fx的解析式,再解原不等式【详解】由题意得()22logfxx−为正常数,令()22log,0fxxtt−=,则22l)o(gxtfx=+,且2()2log4fttt=+=,解得2t=,原不等式为222loglog(3)xx,可得20
3xxx,解得03x,故答案为:(0,3)15.(2019·山东·济南市章丘区第四中学高一阶段练习)已知21()log1xfxx+=−(1)求()fx的定义域、并判断函数的奇偶性;(2)求使()0fx的x的取值范围.解:(1)由题意得101xx+−,即
()()110xx+−,解得11x−,所以定义域为{11}xx−∣,因为定义域为{11}xx−∣,关于原点对称,且1222111()logloglog()111xxxfxfxxxx−−++−===−=−+−−,所以是奇函数.(2)21log01xx+−,111xx+
−,11x−,10x−,11xx+−,0x,01x,综上x的取值范围为01x.16.(2022·湖南·高一课时练习)对于函数logmyx=与lognyx=.(1)若01mn,你能在直角坐标系中画出它们的大致图象吗
?你发现了什么?(2)若1mn,你能在直角坐标系中画出它们的大致图象吗?你发现了什么?解:(1)图象如图:图象都过(1,0)点,函数都是单调递减,在直线1x=右侧,底数越小,越靠近x轴;(2)图象都过(1,0)点,函数都是单调递增,在直线1x=右侧,底数越大,
越靠近x轴.17.(2022·全国·高一课时练习)已知函数()logafxx=(0a,且1a),函数()hx的图象与()fx的图象关于直线yx=对称,且()12h=.(1)求实数a的值;(2)()28xxgxff=,1,82x.求
()gx的最小值、最大值及对应的x的值.解:(1)方法一:因为()hx的图象与()fx的图象关于直线yx=对称,所以()hx与()fx互为反函数,所以()xhxa=(0a,且1a),又()12h=,所以2a=.方法二:因为()hx的图象
与()fx的图象关于直线yx=对称,且()12h=,所以()2log21af==,所以2a=.(2)()()()2222logloglog1log32828xxxxgxffxx===−−()222
log4log3xx=−+.令2logtx=,1,82x,故1,3t−,则()224321yttt=−+=−−,当2t=时,()min1gx=−,此时224x==,当1t=−时,()max8gx=,此时1122x−==.B组-[素养提升]1.(2022·
辽宁·东北育才学校高一阶段练习)已知函数()||2()ln211xfxx=−+−,则不等式(2)0xfx−的解集是()A.(,0)(1,3)−B.(3,1)(0,)−−+C.(,0)(1,2)(2,3)−D.(3,0)(0,2)(2,)−+【答案】C【分析】由题知函数()fx
为偶函数,且在()0,+上单调递增,(),0−上单调递减,再结合(1)(1)0ff=−=,根据函数图像平移得()(),13,x−+时,()20fx−,()()1,22,3x时,()20fx−,再分0x和0x两种情况讨论求解即可.【详解】解:函数
的定义域为0xx,()()()2||||2()ln211ln211()xxfxxxfx−−=−+−−=−+−=,所以,函数()fx为偶函数,因为()2ln21,1xyyx=−=−在()0,+上均为单调递增所以,当0x时,()2()ln211xfxx=−+−为增
函数,所以,当0x时,()||2()ln211xfxx=−+−为增函数,当0x时,()||2()ln211xfxx=−+−为减函数,因为(1)(1)0ff=−=,所以,当()(),11,x−−+时,()0fx,当()()1,00,1x−时,()0fx,所以,当()(),13,x
−+时,()20fx−,当()()1,22,3x时,()20fx−所以,当0x时,不等式(2)0xfx−显然成立,当0x时,不等式(2)0xfx−的解集为()()1,22,3x,综上,(2)0xfx−的解集为()()(),01,22,3−故选:C2.(202
1·江苏·高一专题练习)记()()2logfxax=在182x,时的最大值为()ga,则()ga的最小值为()A.2B.32C.52D.4【答案】A【分析】画出()fx的图象,然后讨论1a与12,8的大小关系,利
用对数函数的性质,得出()ga的解析式,然后求出最小值即可.【详解】由已知可得0a,画出()fx的图象,如下图所示,①当18a即18a≤时,由图象知,()fx在182,上单调递减,所以()2211log1log22gafaa
===−,②当112a即2a时,由图象知,()fx在182,上单调递增,所以()()()228log83loggafaa===+,③当1182a即128a时,由
图象知,()fx在112a,上单调递减,在18a,单调递增,所以()fx的最大值可能为12f或()8f,又()()2182log12ffa−=+,所以当122a时,()()()228log83loggafaa===+,
当1182a时,()2211log1log22gafaa===−,综上()2211log0213log2aagaaa−=+,,,由对数函数的性质知()ga的最小值为122g=.故选:A3.(202
2·全国·高一课时练习)若函数()23()log9fxaxbxk=+++是定义在R上的奇函数,写出一组符合题意的a,b,k的值___________.【答案】1a=,1b=,1k=−(答案不唯一)【分析】利用奇函数的性质以及对数的运算性质进行求解
.【详解】因为函数()23()log9fxaxbxk=+++是定义在R上的奇函数,所以(0)0f=,可得1k=−.所以()23()log91fxaxbx=++−,所以()23()log91fxaxbx−=−++−,因为()()0fxfx-+=,Rx,所以()()2233lo
g91log910axbxaxbx−++−+++−=,即223[()log992(]0)axbxaxbx−++++−=,即()2223log92bxax−+=,所以22299bxax−+=,所以2ab=,故答案可以为a=1,1b=,1k=−.故答案为:1a=,1b=,1k=−.4.(2
022·湖南·株洲二中高一阶段练习)已知定义在R上的函数()fx满足()()0fxfx−−=且()()2log21xfxkx=++,()()gxfxx=+.(1)求()fx的解析式;(2)若不等式()()4213xxgag−+−恒成立,求
实数a取值范围;(3)设()221hxxmx=−+,若对任意的10,3x,存在21,3x,使得()()12gxhx,求实数m取值范围.解:(1)由题意知,()()22log21log210xxkxkx−+−−+
−=,即()()222212log21log21log21xxxxkxx−−+=+−+==−+,所以12k=−,故()()21log212xfxx=+−.(2)由(1)知,()()()21log212xgxfx
xx=+=++,所以()gx在R上单调递增,所以不等式()()4213xxgag−+−恒成立等价于4213xxa−+−,即442xxa+恒成立.设2xt=,则0t,2444442xxtttt++==+,当且仅当2t=,即1x=时取等号,所以4a,故实数a的取值范围是(),4−.(
3)因为对任意的10,3x,存在21,3x,使得()()12gxhx,所以()gx在0,3上的最小值不小于()hx在1,3上的最小值,因为()()21log212xgxx=++在0,3上单调递增,所以当0,3x
时,()()min01gxg==,又()221hxxmx=−+的对称轴为xm=,1,3x,当1m£时,()hx在1,3上单调递增,()()min1221hxhm==−,解得12m,所以112m;当13m时,()hx在)1,m上单调递减,在,3m上单调递
增,()()2min11hxhmm==−,解得mR,所以13m;当3m时,()hx在1,3上单调递减,()()min31061hxhm==−,解得32m,所以3m,综上可知,实数m的取值范围是1,2+.5.(2022·山东·临沂二十四中高一阶段练习)已知函数(
)()loglog2aaafxxxa=−+−(0a且1a).(1)当2a=时,解不等式()2log6fx;(2)[2,4]xaa,()1fx≤,求实数a的取值范围;(3)在(2)的条件下,是否存在
()a+,,,使()fx在区间,上的值域是loglogaa,?若存在,求实数a的取值范围;若不存在,试说明理由.解:(1)2a=时,()()()()2222log1log2log32fxxxx
x=−+−=−+,由10{20xx−−,解得2x,即函数定义域为()2+,,因为()2log6fx,即()222log32log6xx−+,所以232xx−+6,即2340xx−-,解得1x−或4x,又()2x+,,所以不等式(
)2log6fx的解集为()4+,.(2)24xaa,,()1fx≤,即()max1fx成立,又()222233loglog22416aaaaafxxaxx=−+=−−函数223
416atxa=−−在24aa,上为增函数,