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章末综合提升
第四章 对数运算与对数函数
体 系 构 建
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分 层 探 究
典例
1
对数的运算应遵循的原则
1.统一底数:借助换底公式,化异底为同底.
2.运用性质:运用对数的运算性质以及对数恒等式、换底公式进行化简、求值.
规律方法
典例
2
√
√
规律方法
数的大小比较常用方法
1.常用方法:单调性法、图象法、中间量法、作差法、作商法.
2.(1)对数式的比较:可将其看成某个对数函数的函数值,然后利用该函数的单调性比较;
(2)幂、指、对函数值的大小比较:先利用“0”和“1”作为分界点,即把它们分为“小于0”,“大于或等于0且小于或等于1”,“大于1”三部分,再在各部分内利用函数的性质比较大小.
√
(2)已知a=log25,b=log49,c=log612,则有
A.a>b>c B.c>b>a
C.a>c>b D.b>a>c
√
典例
3
√
(2)若a·log3a=2,b·3b=2,c·ln c=2,则a,b,c的大小关系是
A.b<c<a B.a<b<c
C.b<a<c D.c<a<b
√
对数函数图象识别及应用
规律方法
识别 注意函数图象上的特殊点及函数自身的性质(定义域、单调性、对称性、最值等),同时运用图象平移、对称、翻折等知识加以筛选
应用 借助对数函数的图象可以求图象的交点个数、函数的最值、解不等式等
对点练3.(1)(多选题)如图为函数y=m+lognx的图象,其中m,n为常数,则下列结论正确的是
A.m<0
B.m>0
C.n>1
D.0<n<1
√
√
由函数图象可得y=m+lognx在(0,+∞)上单调递减,所以0<n<1,又x=1时,y<0,即m+logn1=m<0,故A、D正确.故选AD.
√
典例
4
求解与对数函数有关的复合函数的问题时,需要弄清楚三个方面的问题
1.定义域,所有问题都必须在定义域内讨论.
2.底数与1的大小关系.
3.复合函数的构成,如y=logaf(x)是由y=logau与u=f(x)构成的.
规律方法
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考 教 衔 接
真题
1
√
真题
2
√
溯源:(教材P128C组T2)已知函数f(x)=loga(ax-1)(a>0,且a≠1).
(1)求函数f(x)的定义域;(2)讨论函数f(x)的单调性.
点评:本高考题与教材习题均考查指数型与对数型复合函数的单调性、都是根据解析式直接判断函数的单调性,但高考题的难度低于教材习题 难度.
真题
3
√
真题
4
√
真题
5
√
溯源:(教材P84实例分析)
先分析一个具体的指数函数y=2x.
列表(如下表),描点、连线,画出函数y=2x的图象(如图).
(教材P111)下面用两种不同的方法画出函数y=log2x的图象.
点评:本高考题来源于教材,是对教材知识的融合,体现了“来源于教材、高于教材”,要重视对教材知识的拓展.
x … -3 -2 -1 0 1 2 3 …
y=2x … 1 2 4 8 …
真题
6
64
溯源:(教材P127B组T2)求下列各式中x的值:
(1)(lg x)2-lg x2=3;(2)log3(1-2·3x)=2x+1.
点评:本高考题与教材习题均考查对数方程的求解,而高考题考查的知识较为全面,难度高于教材习题难度.
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单 元 检 测 卷
1.若m2 025=n(m>0,且m≠1),则
A.logmn=2 025 B.lognm=2 025
C.log2 025m=n D.log2 025n=m
因为m2 025=n(m>0,且m≠1),所以logmn=2 025.故选A.
√
2.函数f(x)=log2(x-1)的定义域是
A.[1,+∞) B.(1,+∞)
C.(-∞,1) D.(-∞,1]
√
令x-1>0,解得x>1.故函数f(x)=log2(x-1)的定义域是(1,+∞).故 选B.
3.若log2m+log4n=2,则m2n=
A.3 B.4
C.9 D.16
√
√
5.若loga2<0(a>0,且a≠1),则函数y=loga(x-1)的图象大致是
因为loga2<0(a>0,且a≠1),故0<a<1,故y=logax为减函数,且过(1,0),又y=loga(x-1)的图象为y=logax的图象向右平移1个单位,则A满足.故选A.
√
√
7.某工厂产生的废气经过滤后排放,过滤过程中废气的污染物含量P(单位:mg/L)与时间t(单位:h)之间的关系式为P=P0e-λt(t≥0),其中P0为初始污染物含量,P0,λ均为正的常数,已知过滤前后废气的体积相等,且在前4 h过滤掉了
80%的污染物.如果废气中污染物的含量不超过0.04P0时达到排放标准,那么该工厂产生的废气要达到排放标准,至少需要过滤的时间为
A.4 h B.6 h C.8 h D.12 h
√
√
√
√
10.已知函数f(x)=ln|x|,则
A.函数f(x)的定义域为R B.函数f(x)的值域为R
C.函数f(x)是偶函数 D.函数f(x)是增函数
√
要使函数f(x)=ln|x|有意义,则|x|>0,解得x≠0,所
以函数f(x)=ln|x|的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于
原点对称,又f(-x)=ln|-x|=ln|x|=f(x),所以函数
f(x)是定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)的偶函数,故A错误,C正确;作出函数f(x)=ln|x|的图象,如图:由图象可知,函数f(x)=ln|x|的值域为R,也可根据偶函数性质易得函数f(x)的值域为R,故B正确;函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,故D错误.故选BC.
√
√
√
√
72
14.已知函数f(x)满足①定义域为(0,+∞);②值域为R;③f(x2)=2f(x).写出一个满足上述条件的函数f(x)=_________________.
因为f(x)=ln x满足①定义域为(0,+∞);②值域为R;且f(x2)=ln x2=2ln x=2f(x),所以f(x)=ln x符合题意(答案不唯一).
ln x(答案不唯一)
18.(17分)已知函数f(x)=log2(x+a).
(1)当a=2时,解不等式f(x)<2log2x;
解:由f(x)<2log2x,a=2,
得log2(x+2)<2log2x,
则x+2>0,x>0,且x+2<x2,所以x>2,
所以不等式的解集为(2,+∞).
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探究点一 对数运算
求下列各式的值:
(1)(log37+log73)2--(log73)2;
(2)lo9+lg 25+lg 2-log49×log38++ln.
解:(1)原式=(log37)2+(log73)2+2log37×log73--(log73)2
=(log37)2+2-(log37)2=2.
(2)原式=lo32+lg 52+lg 2-lo32×log323++ln
=4log33+lg 5+lg 2-log23×3log32++
=4+lg(5×2)-3+2=4+1-1=4.
对数的运算应遵循的原则
1.统一底数:借助换底公式,化异底为同底.
2.运用性质:运用对数的运算性质以及对数恒等式、换底公式进行化简、求值.
对点练1. (1)log216+log535-log514-log5;
(2)已知10a=3,10b=2,用a,b表示log924.
解:(1)log216+log535-log514-log5
=log224+log535-log514+log550
=4+log5=4+log553=4+3=7.
(2)由10a=3,10b=2,可得a=lg 3,b=lg 2,
则log924====.
探究点二 比较大小
(1)已知a=log82,b=log83,c=,则下列判断正确的是( )
A.c<b<a B.b<a<c
C.a<c<b D.a<b<c
(2)已知a=log3,b=30.2,c=log2,则( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>b>a D.b>c>a
答案:(1)C (2)D
解析:(1)因为2<<3,所以log82<log8<log83,又log8=,所以log82<<log83,即a<c<b.故选C.
(2)因为a=log3<log31=0,b=30.2>1,0=log21<c=log2<1,所以b>c>a.故选D.
数的大小比较常用方法
1.常用方法:单调性法、图象法、中间量法、作差法、作商法.
2.(1)对数式的比较:可将其看成某个对数函数的函数值,然后利用该函数的单调性比较;
(2)幂、指、对函数值的大小比较:先利用“0”和“1”作为分界点,即把它们分为“小于0”,“大于或等于0且小于或等于1”,“大于1”三部分,再在各部分内利用函数的性质比较大小.
对点练2.(1)设a=log2π,b=loπ,c=π-2,则( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.a>c>b D.c>b>a
(2)已知a=log25,b=log49,c=log612,则有( )
A.a>b>c B.c>b>a
C.a>c>b D.b>a>c
答案:(1)C (2)A
解析:(1)因为a=log2π>log22=1,b=loπ<lo1=0,c=π-2=,即0<c<1,所以a>c>b.故选C.
(2)因为a=log25=log425,所以a>log49=b,排除B、D;c=log612<log66==log48<b,
所以a>b>c,故选A.
探究点三 对数函数的图象及其应用
(1)若函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象过点,则函数y=loga|x|的大致图象是( )
(2)若a·log3a=2,b·3b=2,c·ln c=2,则a,b,c的大小关系是( )
A.b<c<a B.a<b<c
C.b<a<c D.c<a<b
答案:(1)B (2)A
解析:(1)由于函数y=ax(a>0,且a≠1)的图象过点,故=,所以a=,
则y=loga|x|=lo|x|=该函数为偶函数,图象关于y轴对称,且在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递增,只有B图象符合该函数图象特点.故选B.
(2)由log3a=,3b=,ln c=,又y=log3x,y=3x,y=ln x与y=在第一象限都有一个交点,故交点横坐标依次为a,b,c,由图知:b<c<a.故选A.
对数函数图象识别及应用
识别 注意函数图象上的特殊点及函数自身的性质(定义域、单调性、对称性、最值等),同时运用图象平移、对称、翻折等知识加以筛选
应用 借助对数函数的图象可以求图象的交点个数、函数的最值、解不等式等
对点练3.(1)(多选题)如图为函数y=m+lognx的图象,其中m,n为常数,则下列结论正确的是( )
A.m<0 B.m>0
C.n>1 D.0<n<1
(2)函数f(x)=的大致图象是( )
答案:(1)AD (2)A
解析:(1)由函数图象可得y=m+lognx在(0,+∞)上单调递减,所以0<n<1,又x=1时,y<0,即m+logn1=m<0,故A、D正确.故选AD.
(2)对于f(x)=,必有f(x)≥0,故C、D错误;又f(2)===0,故B错误;将函数y=ln x在x轴下方图象翻折到上方可得函数y=的图象,再将其在y轴右侧图象翻折到左侧,右侧不变,可得函数y==的图象,进而将得到的函数图象向右平移1个单位,可得函数y==的图象,故A正确.故选A.
探究点四 对数函数的性质及其应用
已知函数f(x)=loga(5+x)+loga(5-x),且f(3)=4.
(1)判断函数f(x)的奇偶性;
(2)若f(m)<2log23,求实数m的取值范围.
解:(1)要使函数f(x)有意义,当且仅当解得-5<x<5.
所以f(x)的定义域为(-5,5),
又因为f(-x)=loga(5-x)+loga(5+x)=f(x),
所以f(x)是偶函数.
(2)因为f(3)=4,所以loga8+loga2=4,
所以loga16=4,所以a=2.
所以f(x)=log2(5+x)+log2(5-x)=log2(25-x2),
所以f(m)=log2(25-m2),若f(m)<2log23,
即log2(25-m2)<log29,
所以0<25-m2<9,即
即-5<m<-4,或4<m<5.
所以实数m的取值范围是(-5,-4)∪(4,5).
求解与对数函数有关的复合函数的问题时,需要弄清楚三个方面的问题
1.定义域,所有问题都必须在定义域内讨论.
2.底数与1的大小关系.
3.复合函数的构成,如y=logaf(x)是由y=logau与u=f(x)构成的.
对点练4.已知f(x)=logax+loga(4-x)(a>0,且a≠1),且f(2)=-2.
(1)求a的值及f(x)的定义域;
(2)求f(x)在[1,3]上的最小值.
解:(1)f(2)=loga2+loga2=-2,即loga2=-1,则a=,
由题意得
所以0<x<4,f(x)的定义域为.
(2)f(x)=lox+lo=lo,
令t(x)=-x2+4x,则y=lot,x∈[1,3],t(x)的对称轴为x=-=2,
所以t(x)在上单调递增,t(x)在上单调递减;
因为<1,所以y=lot在(0,+∞)上单调递减,则x∈时,f(x)单调递减,
x∈时,f(x)单调递增,
所以f(x)≥f(2)=-2.
(2022·浙江卷)已知2a=5,log83=b,则=( )
A.25 B.5
C. D.
答案:C
解析:由题意知8b=3,所以4a-3b=4a·4-3b=4a·2-6b=22a·8-2b=25×=.故选C.
溯源:(教材P99例2)将下列对数式改写为指数式:
(1)log264=6;(2)log3=-4;(3)lg 0.001=-3;(4)lo4=-2.
点评:本高考题与教材例题均考查对数式化为指数式,而高考题又考查了指数的运算,难度高于教材例题.
(2023·北京卷)下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=-ln x B.f(x)=
C.f(x)=- D.f(x)=3|x-1|
答案:C
解析:对于A,因为y=ln x在(0,+∞)上单调递增,y=-x在(0,+∞)上单调递减,所以f(x)=-ln x在(0,+∞)上单调递减,故A错误;对于B,因为y=2x在(0,+∞)上单调递增,y=在(0,+∞)上单调递减,所以f(x)=在(0,+∞)上单调递减,故B错误;对于C,因为y=在(0,+∞)上单调递减,y=-x在(0,+∞)上单调递减,所以f(x)=-在(0,+∞)上单调递增,故C正确;对于D,因为f===,f(1)==30=1,f(2)==3,显然f(x)=在(0,+∞)上不单调,故D错误.故选C.
溯源:(教材P128C组T2)已知函数f(x)=loga(ax-1)(a>0,且a≠1).
(1)求函数f(x)的定义域;(2)讨论函数f(x)的单调性.
点评:本高考题与教材习题均考查指数型与对数型复合函数的单调性、都是根据解析式直接判断函数的单调性,但高考题的难度低于教材习题难度.
(2023·新课标Ⅱ卷)若f(x)=(x+a)ln为偶函数,则a=( )
A.-1 B.0
C. D.1
答案:B
解析:因为f(x)为偶函数,则f(1)=f(-1),所以(1+a)ln=(-1+a)ln 3,解得a=0.当a=0时,f(x)=xln,由(2x-1)(2x+1)>0,解得x>或x<-,则其定义域为,关于原点对称.f(-x)=(-x)ln=(-x)ln=xln=f(x),故此时 f(x)为偶函数.故选B.
溯源:(教材P127A组T9)判断下列函数的奇偶性:
(1)y=lg;(2)y=ln(x+1)+ln(x-1);
(3)y=lg;(4)y=log5(|x|+1);
(5)y=log5(x+).
点评:本高考题与教材习题均考查对数型复合函数的奇偶性、都是利用函数奇偶性的定义判断,但高考题的难度高于教材习题难度.
(2024·北京卷)生物丰富度指数d=是河流水质的一个评价指标,其中S,N分别表示河流中的生物种类数与生物个体总数.生物丰富度指数d越大,水质越好.如果某河流治理前后的生物种类数S没有变化,生物个体总数由N1变为N2,生物丰富度指数由2.1提高到3.15,则( )
A.3N2=2N1 B.2N2=3N1
C.= D.=
答案:D
解析:由题意,得=2.1,=3.15.若S不变,则2.1ln N1=3.15 ln N2,即2ln N1=3ln N2,所以=.
溯源:(教材P127A组T12)
在不考虑空气阻力的条件下,火箭的最大速度v(单位:km/s)和所携带燃料的质量M(单位:kg)、火箭(除燃料外)的质量m(单位:kg)的函数关系是v=2 000ln.当燃料质量是火箭质量的多少倍时,火箭的最大速度可达到12 km/s?
点评:本高考题与教材习题均考查对数型复合函数的实际应用、都是利用对数的运算求解,但高考题的难度低于教材习题难度.
(2024·北京卷)已知(x1,y1),(x2,y2)是函数y=2x的图象上两个不同的点,则( )
A.log2< B.log2>
C.log2<x1+x2 D.log2>x1+x2
答案:B
解析:因为(x1,y1),(x2,y2)为函数y=2x的图象上两个不同的点,所以y1=,y2=,且x1≠x2,则≠,所以y1+y2=+>2=2,所以>>0,所以log2>log2=.故选B.
溯源:(教材P84实例分析)
先分析一个具体的指数函数y=2x.
列表(如下表),描点、连线,画出函数y=2x的图象(如图).
x … -3 -2 -1 0 1 2 3 …
y=2x … 1 2 4 8 …
(教材P111)下面用两种不同的方法画出函数y=log2x的图象.
点评:本高考题来源于教材,是对教材知识的融合,体现了“来源于教材、高于教材”,要重视对教材知识的拓展.
(2024·全国甲卷)已知a>1且-=-,则a= .
答案:64
解析:根据题意有-=-,即3loga2-=-,设t=loga2(a>1),则t>0,故3t-=-,解得t=(t=-1舍去),所以loga2=,所以=2,所以a=64.
溯源:(教材P127B组T2)求下列各式中x的值:
(1)(lg x)2-lg x2=3;(2)log3(1-2·3x)=2x+1.
点评:本高考题与教材习题均考查对数方程的求解,而高考题考查的知识较为全面,难度高于教材习题难度.
单元检测卷(四) 对数运算与对数函数
(时间:120分钟 满分:150分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.若m2 025=n(m>0,且m≠1),则( )
A.logmn=2 025 B.lognm=2 025
C.log2 025m=n D.log2 025n=m
答案:A
解析:因为m2 025=n(m>0,且m≠1),所以logmn=2 025.故选A.
2.函数f(x)=log2(x-1)的定义域是( )
A.[1,+∞) B.(1,+∞)
C.(-∞,1) D.(-∞,1]
答案:B
解析:令x-1>0,解得x>1.故函数f(x)=log2(x-1)的定义域是(1,+∞).故选B.
3.若log2m+log4n=2,则m2n=( )
A.3 B.4 C.9 D.16
答案:D
解析:因为log2m+log4n=2,所以log2m+log2n=2,故得log2m+log2=log24,化简得log2=log24,所以m=4,故m2n=16,故D正确.故选D.
4.已知函数f(x)=logax+2(a>0,且a≠1)在[1,3]上的值域为[2,4],则实数a的值是( )
A. B.
C.2 D.
答案:A
解析:若0<a<1,则f(x)=logax+2在[1,3]上单调递减,则loga3+2≤f(x)≤2,不符合题意;若a>1,则f(x)=logax+2在[1,3]上单调递增,则2≤f(x)≤loga3+2,又因为f(x)的值域为[2,4],所以loga3+2=4,解得a=.故选A.
5.若loga2<0(a>0,且a≠1),则函数y=loga(x-1)的图象大致是( )
答案:A
解析:因为loga2<0(a>0,且a≠1),故0<a<1,故y=logax为减函数,且过(1,0),又y=loga(x-1)的图象为y=logax的图象向右平移1个单位,则A满足.故选A.
6.下列四个数中最大的是( )
A.lg 20 B.lg(lg 20)
C.(lg 20)2 D.
答案:C
解析:由y=lg x的单调性可知lg 10<lg 20<lg 100,即1<lg 20<2,所以lg(lg 20)<lg 2<1,<1,
因为(lg 20)2-lg 20=(lg 20-1)lg 20>0,所以(lg 20)2>lg 20,故最大的是(lg 20)2.故选C.
7.某工厂产生的废气经过滤后排放,过滤过程中废气的污染物含量P(单位:mg/L)与时间t(单位:h)之间的关系式为P=P0e-λt(t≥0),其中P0为初始污染物含量,P0,λ均为正的常数,已知过滤前后废气的体积相等,且在前4 h过滤掉了80%的污染物.如果废气中污染物的含量不超过0.04P0时达到排放标准,那么该工厂产生的废气要达到排放标准,至少需要过滤的时间为( )
A.4 h B.6 h
C.8 h D.12 h
答案:C
解析:由题意得,当t=0时,P=P0,当t=4时,P=(1-80%)P0=0.2P0,则P0e-4λ=0.2P0,可得e-4λ=0.2,即λ=ln 5,所以P=P0,当P=P0≤0.04P0时,解得t≥8,故至少需要过滤8 h才能达到排放标准.故选C.
8.(新定义)定义“正对数”: ln +x=现有四个命题:
①若a>0,b>0,则ln +(ab)=bln +a;
②若a>0,b>0,则ln +(ab)=ln +a+ln +b;
③若a>0,b>0,则ln +()=ln +a-ln +b;
④若a>0,b>0,则ln +(a+b)≥ln +a+ln +b+ln 2;
其中真命题的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
答案:A
解析:对于命题①,当0<a<1,b>0时,0<ab<1,ln +(ab)=0,bln +a=b×0=0,则ln +(ab)=bln +a;当a≥1,b>0时,ab≥1,ln +(ab)=ln ab=bln a,bln +a=bln a,则ln +(ab)=bln +a,因此若a>0,b>0,则ln +(ab)=bln +a,命题①正确;对于命题②,取a=,b=2,ln +(ab)=ln +=0,ln +a+ln +b=ln ++ln +2=0+ln 2=ln 2,此时ln +(ab)≠ln +a+ln +b,命题②错误;对于命题③,取a=e,b=e2,ln +()=ln +=0,ln +a-ln +b=ln e-ln e2=-1,此时ln +()≠ln +a-ln +b,命题③错误;对于命题④,取a=b=e,ln +(a+b)=ln +(2e)=ln 2e=1+ln 2,而ln +a+ln +b+ln 2=ln e+ln e+ln 2=2+ln 2,此时ln +(a+b)<ln +a+ln +b+ln 2,命题④错误,所以真命题的个数为1.故选A.
二、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.)
9.下列运算正确的有( )
A.lg 2×lg 3=lg 6
B.log3100=10log310
C.=5
D.log34·log43=1
答案:CD
解析:对于A,因为lg 2+lg 3=lg 6,故A错误;对于B,log3100=2log310,故B错误;对于C,=5正确;对于D,log34·log43=1正确.故选CD.
10.已知函数f(x)=ln|x|,则( )
A.函数f(x)的定义域为R
B.函数f(x)的值域为R
C.函数f(x)是偶函数
D.函数f(x)是增函数
答案:BC
解析:要使函数f(x)=ln|x|有意义,则|x|>0,解得x≠0,所以函数f(x)=ln|x|的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,又f(-x)=ln|-x|=ln|x|=f(x),所以函数f(x)是定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)的偶函数,故A错误,C正确;作出函数f(x)=ln|x|的图象,如图:由图象可知,函数f(x)=ln|x|的值域为R,也可根据偶函数性质易得函数f(x)的值域为R,故B正确;函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,故D错误.故选BC.
11.某同学研究函数f(x)=lg,得到如下结论,其中正确的是( )
A.函数f(x)的定义域为(-1,1),且f(x)是奇函数
B.对于任意的x∈(-1,1),都有f=2f(x)
C.对于任意的a,b∈(-1,1),都有f(a)+f(b)=f
D.对于函数f(x)定义域内的任意两个不同的实数x1,x2,总满足>0
答案:ABC
解析:由>0,解得-1<x<1,故函数的定义域为(-1,1),关于原点对称,又f(-x)=lg=-lg=-f(x),所以f(x)是奇函数,故A正确;任意的x∈(-1,1),f=lg=lg=lg =2lg=2f(x),故B正确;因为f(a)+f=lg+lg=lg,f=lg=lg=lg,所以f(a)+f(b)=f,故C正确;取x1=,x2=0,则f(0)=lg=0,f=lg=lg<0,所以<0,故D错误.故选ABC.
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分.把答案填在横线上.)
12.已知2x=3y=M,且=1,则M的值为 .
答案:72
解析:因为2x=3y=M,所以x=log2M,y=log3M,则=logM2,=logM3,所以=+=2logM3+3logM2=logM72=1,所以M=72.
13.已知loga<logaa2(a>0,且a≠1),则实数a的取值范围为 .
答案:∪(1,+∞)
解析:①当0<a<1时,a2<,得0<a<;②当a>1时,a2>,得a>1.综上所述,a的取值范围为∪(1,+∞).
14.已知函数f(x)满足①定义域为(0,+∞);②值域为R;③f(x2)=2f(x).写出一个满足上述条件的函数f(x)= .
答案:ln x(答案不唯一)
解析:因为f(x)=ln x满足①定义域为(0,+∞);②值域为R;且f(x2)=ln x2=2ln x=2f(x),所以f(x)=ln x符合题意(答案不唯一).
四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)
15.(13分)(1)化简求值:lg 5·lg 8 000++lg+lg 0.06;
(2)已知m>0,n>0,log4m=log8n=log16(2m+n),求log2-log4n的值.
解:(1)原式=lg 5++lg
=3lg 5·lg 2+3lg 5+3(lg 2)2+lg 0.01
=3lg 2+3lg 5-2
=3lg 2+3lg 5-2=3-2=3-2=1.
(2)由log4m=log8n=log16(2m+n),
得lom=lon=lo(2m+n),
则log2=log2=log2,于是==,令===k>0,
整理得m=k2,n=k3,2m+n=k4,即2k2+k3=k4,解得k=2,即m=4,n=8,
所以log2-log4n=log22-log48=1-lo23=1-=-.
16.(15分)已知a>0,a≠1且loga3<loga2,若函数y=logax在区间[a,3a]上的最大值与最小值之差为1.
(1)求a的值;
(2)若1≤x≤3,求函数y=+loga-2的最小值.
解:(1)因为loga3<loga2,所以0<a<1,
所以y=logax在[a,3a]上为严格减函数,
因为函数y=logax在区间[a,3a]上的最大值与最小值之差为1,
所以logaa-loga3a=1,即loga=1,解得a=.
(2)因为1≤x≤3,所以-1≤lox≤0,
所以y=+loga-2=+lox-2,
令lox=t,则t∈,y=t2+t-2=-,
所以当t=-,即x=时,y取最小值为-.
17.(15分)已知函数f(x)=log4-log4(2-x),函数g(x)=log4.
(1)试判断函数f(x)的单调性,并证明你的结论;
(2)若不等式g≤f(x)对x∈恒成立,求实数a的取值范围.
解:(1)f(x)=log4-log4(2-x)=log4,
f(x)在其定义域上单调递增.
证明如下:设任意x1,x2∈(-2,2),且x1<x2,则有-=,
因为x1,x2∈(-2,2),且x1<x2,
所以2-x1>0,2-x2>0,x1-x2<0,
所以<0,所以0<<,
因为y=log4x在(0,+∞)上单调递增,所以log4<log4,即f(x1)<f(x2).
所以函数f(x)在上单调递增.
(2)由(1)知:当x∈时,
f(x)min=f=log42,
由不等式g≤f(x)对x∈恒成立,得g≤log42,
因为g(x)=log4为单调递增函数,
所以log4≤log42,
所以0<-2≤2,
所以<2a+1≤2,
解得<a≤.
所以实数a的取值范围为.
18.(17分)已知函数f(x)=log2(x+a).
(1)当a=2时,解不等式f(x)<2log2x;
(2)当a>0时,记g(x)=f(4x),若对任意的x∈(0,2),函数y=f(x)的图象总在函数y=g(x)的图象的下方,求正数a的取值范围.
解:(1)由f(x)<2log2x,a=2,
得log2(x+2)<2log2x,
则x+2>0,x>0,且x+2<x2,所以x>2,
所以不等式的解集为(2,+∞).
(2)因为g(x)=f(4x)=log2(4x+a)(a>0),
对任意的x∈(0,2),函数y=f(x)的图象总在函数y=g(x)图象的下方,
则f(x)<g(x)在(0,2)上恒成立,
即log2(x+a)<log2(4x+a)(a>0)在(0,2)上恒成立,
2log2(x+a)<log2(4x+a),
即log2(x+a)2<log2(4x+a),(x+a)2<4x+a在(0,2)上恒成立,
整理得,x2+2(a-2)x+a2-a<0在(0,2)上恒成立,
设m(x)=x2+2(a-2)x+a2-a<0,x∈(0,2),
则只需要即可,
可得0≤a≤1,
又因为a>0,所以0<a≤1,
所以正数a的取值范围为(0,1].
19.(17分)已知函数f(x)=loga(1+x)+loga(1-x)(a>0,a≠1),g(x)=.
(1)求函数f(x)的定义域和g(x)的值域;
(2)证明f(x)为偶函数并判断g(x)的单调性和奇偶性;
(3)求关于x的不等式f(x)≥loga(x2+x)的解集.
解:(1)在函数f(x)=loga(1+x)+loga(1-x)中,解得-1<x<1,
所以函数f(x)的定义域为(-1,1);函数g(x)=1+,而x∈R,x≠2,≠0,
因此g(x)≠1,所以函数g(x)的值域为(-∞,1)∪(1,+∞).
(2)由(1)知,函数f(x)的定义域为(-1,1),f(-x)=loga(1-x)+loga(1+x)=f(x),
所以函数f(x)是偶函数.
函数g(x)的定义域为(-∞,2)∪(2,+∞),函数y=在(-∞,2),(2,+∞)上单调递减,
所以函数g(x)的单调递减区间是(-∞,2),(2,+∞),即g(x)的定义域关于0不对称,
所以函数g(x)是非奇非偶函数.
(3)当x∈(-1,1)时,f(x)=loga(1+x)(1-x)=loga(1-x2),
不等式f(x)≥loga(x2+x) loga(1-x2)
≥loga(x2+x),
当0<a<1时,1-x2≤x2+x,即2x2+x-1≥0,而-1<x<1,解得≤x<1;
当a>1时,1-x2≥x2+x>0,而-1<x<1,解得0<x≤.
所以当0<a<1时,原不等式的解集为[,1);
当a>1时,原不等式的解集为(0,].
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