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人教2019A版必修
第一册
4.4.1
对数函数的概念
第四章
指数函数与对数函数
学习目标
1.理解对数函数的概念,
2.会求对数函数的定义域.(重点、难点)
问题1 当生物死亡后,它机体内原有的碳14含量会按确定的比率衰减(称为衰减率),大约每经过5730年衰减为原来的一半,这个时间称为“半衰期”.按照上述变化规律,生物体内碳14含量与死亡年数之间有怎样的关系?
设死亡生物体内碳14含量的年衰减率为p,如果把刚死亡的生物体内碳14含量看成1个单位,那么
问题探究
死亡1年后,生物体内碳14含量为(1-p)1;
死亡2年后,生物体内碳14含量为(1-p)2
;
死亡3年后,生物体内碳14含量为(1-p)3
;
……
死亡5730年后,生物体内碳14含量为(1-p)5730
.
根据已知条件,
(1-p)5730=,从而1-p=,所以p=1-.
设生物死亡年数为x,死亡生物体内碳14含量为y,那么y=(1-p)x
,
即,
(x∈[0,+∞)).
这也是一个函数,指数x是自变量.死亡生物体内碳14含量每年都以1-减率衰减.像这样,衰减率为常数的变化方式,我们称为指数衰减.因此,死亡生物体内碳14含量呈指数衰减.
在上述问题中,我们用指数函数模型研究了呈指数增长或衰减变化规律的问题.对这样的问题,在引入对数后,我们还可以从另外的角度,对其蕴含的规律作进一步的研究.
在问题中,我们已经研究了死亡生物体内碳14的含量y随死亡时间
x的变化而衰减的规律.反过来,已知死亡生物体内碳14的含量,如何得知它死亡
了多长时间呢?进一步地,死亡时间x是碳14的含量y的函数吗?
问题探究
根据指数与对数的关系,由(x≥0)得到
如图过y轴正半轴上任意一点(0,)(
≤1)
作x轴的平行线,与(x≥0)
的图象有且只有一个交点(,).
这就说明,对于任意一个y∈(0,1],
通过对应关系,在[0,+∞)上
都有唯一确定的数x和它对应,所以x也是y的函数.
也就是说,函数
刻画了时间x随碳14含量y的衰减而变化的规律.
问题探究
同样地,根据指数与对数的关系,由(
>0,且≠1)
可以得到(
>0,且≠1),x也是y的函数.
通常,我们用x表示自变量,表y示函数.
为此,将(
>0,且≠1)中的字母x和y对调,
写成yx(
>0,且≠1).
概念构建
对数函数的概念
函数y=lo____x(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,+∞).
概念解析
典例解析
归纳总结
跟踪训练
典例解析
归纳总结
跟踪训练
例3 假设某地初始物价为1,每年以5%的增长率递增,经过y年后的物价为x.
(1)该地的物价经过几年后会翻一番?
(2)填写下表,并根据表中的数据,说明该地物价的变化规律.
解:(1)由题意可知,经过y年后物价x为
,即(
∈[0,+∞)).
由对数与指数间的关系,可得
y=
∈[1,+∞).
由计算工具可得,当=2时,≈14.
所以,该地区的物价大约经过14年后会翻一番.
(2)根据函数y=
∈[1,+∞).利用计算工具,可得下表:
由表中的数据可以发现,该地区的物价随时间的增长而增长,
但大约每增加1倍所需要的时间在逐渐缩小.
当堂达标
1.对数函数的概念及与指数函数的关系。
2.对数函数的定义域
。
3.对数的应用。
课堂小结