2021-2022学年苏教版(2019)高中数学必修第一册第四章第二节第2课时 对数的运算性质 讲义(学生版 教师版)(Word含答案解析)

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名称 2021-2022学年苏教版(2019)高中数学必修第一册第四章第二节第2课时 对数的运算性质 讲义(学生版 教师版)(Word含答案解析)
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2021-12-04 20:43:16

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文档简介

编号:020 课题: §4.2.2 对数的运算性质
目标要求
理解对数的运算性质;
重点难点
重点:对数换底公式的应用;
难点:实际问题中的对数运算.
学科素养目标
本章旨在学习指数与对数的基本概念及运算性质,通过对具体数式的分析,使学生体会分数指数幂、对数的概念和意义,掌握有理指数幂、对数的运算性质. 根式、分数指数幂、对数都是具体的对应法则,是学习指数函数、幂函数、对数函数的基础,应讲清、讲透.学生在初中学习了数的开平方、开立方、二次根式、整数指数幂的意义及运算法则.有了这些知识作准备,教科书通过实际问题引出了分数指数幂,说明了扩张指数取值范围的必要性,由此先将平方根与立方根的概念扩充到n次方根,将二次根式扩充到一般根式,进一步探究了分数指数幂及其运算性质,通过一个实例介绍有理指数幂逼近无理指数幂,从而将指数的范围扩充到实数.这很好地体现了承上启下的作用,不仅可以加深与巩固对初中所学知识,而且为高中后期学习指数函数与对数函数知识埋下伏笔.
教学过程
基础知识积累
1. 对数的运算性质
(1)性质:
如果,那么
①积的对数:;
②商的对数:;
③幂的对数:.
(2)本质:正用是将积、商、幂的对数进行拆分计算;逆用是将同底数对数的和、差分别合并成积、商计算,数与对数的乘积转化成幂的对数计算.
(3)应用:广泛用于对数式的化简求值中,解决对数式的计算问题.
【思考】
你能用文字语言叙述对数的运算性质吗
提示:积的对数等于积的各个因式的对数的和;
商的对数等于分子的对数减去分母的对数;
幂的对数等于幂指数乘以底数的对数.
2.换底公式
(1)公式:.
(2)本质:将对数的底数换成任意大于零,且不等于1的实数.
(3)应用:将底数换成10或e,即将任意对数运算统一为常用对数或自然对数进行计算.
【思考】
(1)对数的换底公式用常用对数、自然对数表示是什么形式
(2)你能用换底公式证明结论吗
【课前小题演练】
题1. 下列式子中成立的是(假定各式均有意义) (   )
A.logax·logay=loga(x+y) B.(logax)n=nlogax
C.=loga D.=logax-logay
题2.已知正实数a,b,c满足log2a=log3b=log6c,则 (   )
A.a=bc B.b2=ac C.c=ab D.c2=ab
题3.已知xlog32=1,则2x+2-x的值是 (   )
A.1 B.3 C. D.
题4.log227·log34=________;log23·log310·lg 8=________.
题5.(1)log2 25-log2 =________;
(2)log2 8=________.
题6.若ln x=2ln a-ln b,则x=________.
题7.求值:.
【课堂题组训练】
题8.log(+1)(3-2)等于 (   ) 
A.-2 B.-4 C.2 D.4
题9. 等于 (   ) 
A.lg 3 B.-lg 3 C. D.-
题10.设alog34=2,则4-a= (   )
A. B. C. D.
题11.已知4a=2,lg x=a,则x= (   )
A.    B.    C.10    D.1
题12.已知a=log23,b=log25,则log415= (   )
A.2a+2b B.a+b C.ab D.a+b
题13.太阳是位于太阳系中心的恒星,其质量M大约是2×1030千克.地球是太阳系八大行星之一,其质量m大约是6×1024千克.下列各数中与最接近的是 (   )
(参考数据:lg 3≈0.477 1,lg 6≈0.778 2)
A.10-5.519 B.10-5.521 C.10-5.523 D.10-5.525
题14.已知2x=3,log4=y,则x+2y= (   )
A.3 B.8 C.4 D.log48
题15.已知log3x=m,log3y=n,则log3用m,n可表示为 (   )
A.m-n B.m-n C.- D.m-n
题16.logm2=a,logm3=b,则m2a+b的值为 (   )
A.6 B.7 C.12 D.18
题17.(多选)(2021·潍坊高一检测)若10a=4,10b=25,则 (   )
A.a+b=2 B.b-a=1 C.ab>8lg22 D.b-a<lg 6
题18.计算:2-1+lg 100-ln =________.
题19.已知3a=5b=c,且+=2,求c的值.
题20.计算以下式子的值:
(1)2lg 2+lg 25;
(2).
【综合突破拔高】
题21.(log29)·(log34)等于 (   )
A. B. C.2 D.4
题22.如果(13.2)a=1 000,(0.013 2)b=1 000,那么-的值是(   )
A.1 B.2 C.3 D.4
题23.在天文学中,天体的明暗程度可以用星等或亮度来描述.两颗星的星等与亮度满足m2-m1=lg ,其中星等为mk的星的亮度为Ek(k=1,2).已知太阳的星等是-26.7,天狼星的星等是-1.45,则太阳与天狼星的亮度的比值为 (   )
A.1010.1 B.10.1 C.lg 10.1 D.10-10.1
题24.设实数x满足0题25.已知lg a+b=3,ab=100,则alg 2·b=________.
题26. =________.
题27.已知3a=4,b=log23,则ab=________;4b=________.
题28.计算下列各式:
(1)(log32+log92)(log43+log83)+2log25;
(2)2lg 5+lg 8+lg 5·lg 20+lg22.
题29.计算:(1)log535-2log5+log57-log51.8;
(2)log2+log212-log242-1.
题30.2018年9月24日,阿贝尔奖和菲尔兹奖双料得主、英国著名数学家阿蒂亚爵士宣布自己证明了黎曼猜想,这一事件引起了数学界的震动.在1859年的时候,德国数学家黎曼向科学院提交了题目为《论小于某值的素数个数》的论文并提出了一个命题,也就是著名的黎曼猜想.在此之前,著名数学家欧拉也曾研究过这个问题,并得到小于数字x的素数个数大约可以表示为π(x)≈的结论.若根据欧拉得出的结论,试估计1 000以内的素数的个数.
(素数即质数,lg e≈0.434 29,计算结果取整数)
【素养培优训练】
题31.若实数x,y同时满足方程2x=8y+1和9y=3x-9,则x+y的值为(   ) 
A.18 B.24 C.21 D.27
题32.对于一切不等于1的正数x,则++等于 (   )
A. B.
C. D.
题33.已知a+a-1=3,下列各式中正确的个数是 (   )
①a2+a-2=7;②a3+a-3=18;
③a+a-=±;④a+=2.
A.1 B.2 C.3 D.4
题34.设7a=8b=k,且+=1,则k= (   )
A.15 B.56 C. D.
题35.设a,b>0,若a+4b=1,则log2a+log2b的 (   )
A.最小值为-2 B.最小值为-4 C.最大值为-2 D.最大值为-4
题36.已知ab=-5,则a+b的值是 (   )
A.2 B.0 C.-2 D.±2
题37.+(-1)-1÷0.75-2+-= (  )
A. B. C.- D.-
题38.(多选)下列等式不成立的是 (   )
A.ln e=1 B.log31=0 C.=a- D.log2(-5)2=2log2(-5)
题39.(多选)已知a,b均为正实数,若logab+logba=,ab=ba,则= (   )
A.    B.    C.    D.2
题40.已知方程loga(5x-3x)=x(a>0,a≠1),若2是方程的一个解,则a=________;当a=2时,方程的唯一解是________.
题41.计算:20+-8=________.若10x=2,10y=3,则10=________.
题42.计算:10+-0.5-2+lg 25+2lg 2=________.
题43.求下列式子的值:
(1);
(2)log49·log38+lne2+lg 0.01+51+log53.
题44.阅读下列材料,然后回答问题:在进行类似于二次根式的运算时,通常有如下两种方法将其进一步化简:
方法一:===-1.
方法二:====-1.
(1)请用两种不同的方法化简:;
(2)化简:++…+.
题45.已知5x=2y=()z,且x,y,z≠0,求+的值.
题46.设a,b是方程2(lg x)2-lg x4+1=0的两个实根,求lg (ab)·(logab+logba)的值.
编号:020 课题: §4.2.2 对数的运算性质
目标要求
理解对数的运算性质;
重点难点
重点:对数换底公式的应用;
难点:实际问题中的对数运算.
学科素养目标
本章旨在学习指数与对数的基本概念及运算性质,通过对具体数式的分析,使学生体会分数指数幂、对数的概念和意义,掌握有理指数幂、对数的运算性质. 根式、分数指数幂、对数都是具体的对应法则,是学习指数函数、幂函数、对数函数的基础,应讲清、讲透.学生在初中学习了数的开平方、开立方、二次根式、整数指数幂的意义及运算法则.有了这些知识作准备,教科书通过实际问题引出了分数指数幂,说明了扩张指数取值范围的必要性,由此先将平方根与立方根的概念扩充到n次方根,将二次根式扩充到一般根式,进一步探究了分数指数幂及其运算性质,通过一个实例介绍有理指数幂逼近无理指数幂,从而将指数的范围扩充到实数.这很好地体现了承上启下的作用,不仅可以加深与巩固对初中所学知识,而且为高中后期学习指数函数与对数函数知识埋下伏笔.
教学过程
基础知识积累
1. 对数的运算性质
(1)性质:
如果,那么
①积的对数:;
②商的对数:;
③幂的对数:.
(2)本质:正用是将积、商、幂的对数进行拆分计算;逆用是将同底数对数的和、差分别合并成积、商计算,数与对数的乘积转化成幂的对数计算.
(3)应用:广泛用于对数式的化简求值中,解决对数式的计算问题.
【思考】
你能用文字语言叙述对数的运算性质吗
提示:积的对数等于积的各个因式的对数的和;
商的对数等于分子的对数减去分母的对数;
幂的对数等于幂指数乘以底数的对数.
2.换底公式
(1)公式:.
(2)本质:将对数的底数换成任意大于零,且不等于1的实数.
(3)应用:将底数换成10或e,即将任意对数运算统一为常用对数或自然对数进行计算.
【思考】
(1)对数的换底公式用常用对数、自然对数表示是什么形式
(2)你能用换底公式证明结论吗
提示:(1).
(2) .
【课前小题演练】
题1. 下列式子中成立的是(假定各式均有意义) (   )
A.logax·logay=loga(x+y) B.(logax)n=nlogax
C.=loga D.=logax-logay
【解析】选C.根据对数的运算性质知,C正确.
题2.已知正实数a,b,c满足log2a=log3b=log6c,则 (   )
A.a=bc B.b2=ac C.c=ab D.c2=ab
【解析】选C.设log2a=log3b=log6c=k,则a=2k,b=3k,c=6k,所以c=ab.
【误区警示】本题容易忽视设出log2a=log3b=log6c=k,导致无法表示出a,b,c.
题3.已知xlog32=1,则2x+2-x的值是 (   )
A.1 B.3 C. D.
【解析】选D.因为xlog32=1,所以x=log23,所以2x+2-x=2log23+2-log23=3+=.
题4.log227·log34=________;log23·log310·lg 8=________.
【解析】log227·log34=log233·log322=(3log23)·(2log32)=6.
log23·log310·lg 8=··==log28=3.
答案:6 3
题5.(1)log2 25-log2 =________;
(2)log2 8=________.
【解析】(1)log2 25-log2 =log2=log2 4=log2 22=2log2 2=2.
(2)log2 8=log2 23=3log2 2=3.
答案:(1)2 (2)3
题6.若ln x=2ln a-ln b,则x=________.
【解析】因为ln x=2ln a-ln b=ln a2b,所以x=a2b.
答案:a2b
题7.求值:.
【解析】=====1.
【课堂题组训练】
题8.log(+1)(3-2)等于 (   ) 
A.-2 B.-4 C.2 D.4
【解析】选A.
因为 3-2=2-2+1=()2-2+12=(-1)2==(+1)-2.
所以 log(+1)(3-2)=log(+1)(+1)-2=-2.
题9. 等于 (   ) 
A.lg 3 B.-lg 3 C. D.-
【解析】选C.原式=log+log=log94+log35=log32+log35=log310=.
题10.设alog34=2,则4-a= (   )
A. B. C. D.
【解析】选B.由alog34=2可得log34a=2,所以4a=9,所以有4-a=.
题11.已知4a=2,lg x=a,则x= (   )
A.    B.    C.10    D.1
【解析】选B.因为4a=2,所以a=,因为lg x=a=,则x=.
题12.已知a=log23,b=log25,则log415= (   )
A.2a+2b B.a+b C.ab D.a+b
【解析】选D.log415=log215=(log23+log25)=a+b.
题13.太阳是位于太阳系中心的恒星,其质量M大约是2×1030千克.地球是太阳系八大行星之一,其质量m大约是6×1024千克.下列各数中与最接近的是 (   )
(参考数据:lg 3≈0.477 1,lg 6≈0.778 2)
A.10-5.519 B.10-5.521 C.10-5.523 D.10-5.525
【解析】选C.由题意可得=3×10-6,
所以lg =lg 3+lg 10-6≈0.477 1-6=-5.522 9≈-5.523,故≈10-5.523.
题14.已知2x=3,log4=y,则x+2y= (   )
A.3 B.8 C.4 D.log48
【解析】选A.因为2x=3,所以x=log23.又log4=y,
所以x+2y=log23+2log4=log23+2(log48-log43)=log23+2=log23+3-log23=3.
题15.已知log3x=m,log3y=n,则log3用m,n可表示为 (   )
A.m-n B.m-n C.- D.m-n
【解析】选D.
log3=log3-log3=log3x-log3(y·y)=log3x-log3y=m-n.
题16.logm2=a,logm3=b,则m2a+b的值为 (   )
A.6 B.7 C.12 D.18
【解析】选C.因为logm2=a,logm3=b,所以ma=2,mb=3,m2a+b=m2amb=(ma)2mb=22×3=12.
题17.(多选)(2021·潍坊高一检测)若10a=4,10b=25,则 (   )
A.a+b=2 B.b-a=1 C.ab>8lg22 D.b-a<lg 6
【解析】选AC.因为10a=4,10b=25,
所以a=lg 4,b=lg 25,所以a+b=lg 4+lg 25=lg 100=2,故A选项正确,
b-a=lg 25-lg 4=lg >lg 6,故B,D选项不正确,ab=2lg 2×2lg 5=4lg 2·lg 5>4lg 2·lg 4=8lg22,故C选项正确.
题18.计算:2-1+lg 100-ln =________.
【解析】原式=+2-=2.
答案:2
题19.已知3a=5b=c,且+=2,求c的值.
【解析】因为3a=5b=c,所以a=log3c,b=log5c,c>0,所以=logc3,=logc5,所以+=logc15.
由logc15=2得c2=15,即c=(负值舍去).
题20.计算以下式子的值:
(1)2lg 2+lg 25;
(2).
【解析】(1)原式=lg 4+lg 25=lg (4×25)=lg 100=2.
(2)原式==
===1.
【综合突破拔高】
题21.(log29)·(log34)等于 (   )
A. B. C.2 D.4
【解析】选D.(log29)·(log34)=·=·=4.
题22.如果(13.2)a=1 000,(0.013 2)b=1 000,那么-的值是(   )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选A.因为(13.2)a=1 000,(0.013 2)b=1 000,所以a=log13.21 000,b=log0.013 21 000,
所以=log1 00013.2,=log1 0000.013 2,
所以-=log1 00013.2-log1 0000.013 2=log1 000=log1 0001 000=1.
题23.在天文学中,天体的明暗程度可以用星等或亮度来描述.两颗星的星等与亮度满足m2-m1=lg ,其中星等为mk的星的亮度为Ek(k=1,2).已知太阳的星等是-26.7,天狼星的星等是-1.45,则太阳与天狼星的亮度的比值为 (   )
A.1010.1 B.10.1 C.lg 10.1 D.10-10.1
【解析】选A.令m1=-26.7,m2=-1.45,则m2-m1=-1.45-(-26.7)=25.25=lg ,
所以lg =10.1,则=1010.1.
题24.设实数x满足0【解析】因为logx4=2logx2=.所以logx4-log2x=-log2x=1,即(log2x)2+log2x-2=0,
解得:log2x=-2或log2x=1,所以x=或x=2.因为0答案:
题25.已知lg a+b=3,ab=100,则alg 2·b=________.
【解析】lg a+b=3,a=103-b,又因为ab=100,所以10(3-b)b=100,b(3-b)=2,
所以b=1或2,a=100或10,所以alg 2·b=102lg 2·1=4或alg 2·b=10lg 2·2=2×2=4.
答案:4
题26. =________.
【解析】原式= ===2.
答案:2
题27.已知3a=4,b=log23,则ab=________;4b=________.
【解析】因为3a=4,b=log23,所以a=log34,
所以ab=log34·log23=×=2.4b=4log23=4log49=9.
答案:2 9
题28.计算下列各式:
(1)(log32+log92)(log43+log83)+2log25;
(2)2lg 5+lg 8+lg 5·lg 20+lg22.
【解析】(1)(log32+log92)(log43+log83)+2log25=+5
=···+5=×+5=.
(2)2lg 5+lg 8+lg 5·lg 20+lg22=2lg 5+lg 23+lg 5·lg (4×5)+lg22
=2lg 5+2lg 2+2lg 5·lg 2+lg25+lg22=2(lg 5+lg 2)+2lg 5·lg 2+lg25+lg22
=2+(lg 5+lg 2)2=2+1=3.
题29.计算:(1)log535-2log5+log57-log51.8;
(2)log2+log212-log242-1.
【解析】(1)原式=
log5(5×7)-2(log57-log53)+log57-log5=log55+log57-2log57+2log53+log57-2log53+log55=2.
(2)原式=log2+log212-log2-log22=log2=log2=log22=-.
题30.2018年9月24日,阿贝尔奖和菲尔兹奖双料得主、英国著名数学家阿蒂亚爵士宣布自己证明了黎曼猜想,这一事件引起了数学界的震动.在1859年的时候,德国数学家黎曼向科学院提交了题目为《论小于某值的素数个数》的论文并提出了一个命题,也就是著名的黎曼猜想.在此之前,著名数学家欧拉也曾研究过这个问题,并得到小于数字x的素数个数大约可以表示为π(x)≈的结论.若根据欧拉得出的结论,试估计1 000以内的素数的个数.
(素数即质数,lg e≈0.434 29,计算结果取整数)
【思路导引】根据素数计算公式,利用换底公式计算.
【解析】由题意可知:π(1 000)≈
=lg e≈×0.434 29≈145.
所以根据欧拉得出的结论,估计1 000以内的素数的个数为145.
【素养培优训练】
题31.若实数x,y同时满足方程2x=8y+1和9y=3x-9,则x+y的值为(   ) 
A.18 B.24 C.21 D.27
【解析】选D.由实数x,y同时满足方程2x=8y+1和9y=3x-9,
可得即解得x=21,y=6,所以x+y=27.
题32.对于一切不等于1的正数x,则++等于 (   )
A. B.
C. D.
【解析】选D.由题意,根据对数的换底公式,可得
++=logx3+logx4+logx5=logx(3×4×5)=logx60=.
题33.已知a+a-1=3,下列各式中正确的个数是 (   )
①a2+a-2=7;②a3+a-3=18;
③a+a-=±;④a+=2.
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选C.①a2+a-2=(a+a-1)2-2=9-2=7,正确;
②a3+a-3=(a+a-1)(a2-1+a-2)=3×(7-1)=18,正确;
③因为a+a-1=3可知a>0,a+a->0,(a+a-)2=a+2+a-1=5,所以a+a-=,故错误;
④a+=a+a-=(a+a-)(a-1+a-1)=(a-1+a-1)=2,正确.
题34.设7a=8b=k,且+=1,则k= (   )
A.15 B.56 C. D.
【解析】选B.因为7a=k,所以a=log7k.因为8b=k,所以b=log8k,所以+=logk7+logk8=logk56=1,所以k=56.
题35.设a,b>0,若a+4b=1,则log2a+log2b的 (   )
A.最小值为-2 B.最小值为-4 C.最大值为-2 D.最大值为-4
【解析】选D.因为a,b>0,且a+4b=1,
所以由基本不等式得a+4b≥2,当且仅当a=4b时,等号成立,所以ab≤,
所以log2a+log2b=log2(ab)≤log2=-4.
题36.已知ab=-5,则a+b的值是 (   )
A.2 B.0 C.-2 D.±2
【解析】选B.因为ab=-5,所以a与b异号,
所以a+b=a+
b=a+b=a+b=0.
题37.+(-1)-1÷0.75-2+-= (  )
A. B. C.- D.-
【解析】选A.原式=-+3×=-+=.
题38.(多选)下列等式不成立的是 (   )
A.ln e=1 B.log31=0 C.=a- D.log2(-5)2=2log2(-5)
【解析】选CD.根据对数式的运算,可得ln e=1,log31=0,故A,B成立;
由根式与指数式的互化可得=a-,故C不成立;log2(-5)2=log252=2log25,故D不成立.
题39.(多选)已知a,b均为正实数,若logab+logba=,ab=ba,则= (   )
A.    B.    C.    D.2
【解析】选AD.令t=logab,则t+=,所以2t2-5t+2=0,(2t-1)(t-2)=0,
所以t=或t=2.所以logab=或logab=2.所以a=b2或a2=b.因为ab=ba,
所以2b=a=b2或b=2a=a2.所以b=2,a=4或a=2,b=4.所以=2或=.
题40.已知方程loga(5x-3x)=x(a>0,a≠1),若2是方程的一个解,则a=________;当a=2时,方程的唯一解是________.
【解析】若2是方程的一个解,则loga(52-32)=2,即loga16=2,a2=16,由于a>0,a≠1,
所以a=4.当a=2时,方程化为log2(5x-3x)=x,即2x=5x-3x,2x+3x=5x,显然x=1是方程的解.
答案:4 1
题41.计算:20+-8=________.若10x=2,10y=3,则10=________.
【解析】20+-8=1+|1-|-(23)=1+-1-=0;
10=(103x-y)====.
答案:0 
题42.计算:10+-0.5-2+lg 25+2lg 2=________.
【解析】10+-0.5-2+lg 25+2lg 2=1+6-4+2=5.
答案:5
题43.求下列式子的值:
(1);
(2)log49·log38+lne2+lg 0.01+51+log53.
【解析】(1)原式===1.
(2)原式=6log43·log32+2-2+5·3=3+15=18.
题44.阅读下列材料,然后回答问题:在进行类似于二次根式的运算时,通常有如下两种方法将其进一步化简:
方法一:===-1.
方法二:====-1.
(1)请用两种不同的方法化简:;
(2)化简:++…+.
【解析】(1)方法一:原式==-;
方法二:原式==-.
(2)原式=
(-+-+…+-)=(-)=-.
题45.已知5x=2y=()z,且x,y,z≠0,求+的值.
【解析】令5x=2y=()z=k,则x=log5k,y=log2k,z=lg k,z=2lg k,
所以+=+=2lg k(logk5+logk2)=2lg k·logk10=2,即+=2.
题46.设a,b是方程2(lg x)2-lg x4+1=0的两个实根,求lg (ab)·(logab+logba)的值.
【解析】原方程可化为2(lg x)2-4lg x+1=0.
设t=lg x,则方程化为2t2-4t+1=0,所以t1+t2=2,t1·t2=.
又因为a,b是方程2(lg x)2-lg x4+1=0的两个实根,所以t1=lg a,t2=lg b,
即lg a+lg b=2,lg a·lg b=.
所以lg (ab)·(logab+logba)=(lg a+lg b)·
=(lg a+lg b)·=(lg a+lg b)·
=2×=12,即lg (ab)·(logab+logba)=12.
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