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第四章
指数函数与对数函数
4.3 对数
新课导入1
在4.2.1的问题1中,通过指数幂运算,我们能从中求出经过年后B地景区的游客人次为2001年的倍数.反之,如果要求经过多少年游客人次是2001年的2倍,3倍,4倍,…,那么该如何解决?
上述问题实际上就是从,,,…中分别求出,即已知底数和幂的值,求指数.这就是本节要学习的对数.
新课讲解1
一、对数的概念
一般地,如果,那么数叫做以为底的对数,记作:,其中叫做对数的底数,叫做真数.
例如,由于,所以就是以1.11为底2的对数,记作;再如,由于,所以以4为底16的对数是2,记作
通常,我们将以10为底的对数叫做常用对数,并把记为.另外,在科技、经济以及社会生活中经常使用以无理数为底数的对数,以为底的对数称为自然对数,并
把记为.
对数的基本性质
①根据对数的定义,我们以得到指对互换的关系:
当时,
②由指数与对数互换的关系式,可以得到关于对数的如下结论:
(1)负数和没有对数;>0
(2),.
③
例1 把下列的指数式化为对数式,对数式化为指数式:
(1) (2) (3)
(4) (5) (6).
解:(1) (2) (3);
(4) (5) (6).
例2 求下列各式中的值:
(1); (2);
(3) (4)
解:(1)因为所以 .
(2)因为所以又所以.
(3)因为所以于是
(4)因为所以于是
练习(P123)
新课导入2
在引入对数之后,自然应研究对数的运算性质.你认为可以怎样研究?
可以
(1)设,因为所以.
根据对数与指数间的关系可得:
这样,就得到了对数的一个运算性质:
同样地,同学们可以仿照上述过程,由和,自己推出对数运算的其他性质.
(2)设,因为所以.
根据对数与指数间的关系可得:
这样,就得到了对数的一个运算性质:
(3)设,因为所以.
根据对数与指数间的关系可得:
这样,就得到了对数的一个运算性质:
二、对数的运算
新课讲解2
于是,我们得到如下的对数运算性质.
如果,且,,,那么
(1)
(2)
(3)
例3 求下列各式的值:
(1) (2).
解:(1)
(2).
例4 用表示.
解:
数学史上,人们经过大量的努力,制作了常用对数表和自然对数表,只要通过查表就能求出任意正数的常用对数或自然对数.现在,利用计算工具,也可以直接求出任意正数的常用对数或自然对数.这样,如果能将其他底的对数转换为以10或为底的对数,就能方便地求出这些对数.
设则于是
根据性质(3)得,即
我们把上式叫做对数换底公式.
可用换底公式证明以下结论:
①
②
③
在4.2.1的问题1中,求经过多少年地景区的游客人次是2001年的2倍,就是计算的值.由换底公式,可得
.
利用计算工具,可得,
由此可得,大约经过7年,B地景区的游客人次就达到了2001年的2倍.
类似地,可以求出游客人次是2001年的3倍,4倍,…所需要的年数.
例5 尽管目前人类还无法准确预报地震,但科学家通过研究,已经对地震有所了解,例如,地震时释放出的能量单位:焦耳与地震里氏震级之间的关系为2011年3月11日,日本东北部海域发生里氏9.0级地震,它所释放出来的能量是2008年5月12日我国汶川发生里氏8.0级地震的多少倍精确到1
解:设里氏9.0级和8.0级地震的能量分别为和.由,可得, .于是,
利用计算工具可得,虽然里氏9.0级地震与里氏8.0级地震仅相差1级,但前者释放出来的能量却是后者的约32倍.
练习(P126)
常见题型分类
题型一:对数的概念
例1 有下列说法:①以10为底的对数叫作常用对数;②任何一个指数式都可以化成对数式;③以e为底的对数叫作自然对数;④零和负数没有对数.其中正确的个数为( )A.1 B.2 C.3 D.4
C
B
题型二:对数式与指数式互化
C
题型三:利用对数性质解对数方程
题型四:利用对数运算性质化简
BCD
题型五:用已知对数表示其他对数
9
题型六:利用换底公式证明等式
课堂小结
一、对数的概念
一般地,如果,那么数叫做以为底的对数,记作:,其中叫做对数的底数,叫做真数.以10为底的对数叫做常用对数,并把记为;以为底的对数称为自然对数,并把记为.
对数的基本性质
①根据对数的定义,我们以得到指对互换的关系:
当时,
②由指数与对数互换的关系式,可以得到关于对数的如下结论:
(1)负数和没有对数;>0
(2),.
③
二、对数的运算
对数运算性质
如果,且,,,那么
(1)
(2)
(3)
对数换底公式
可用换底公式证明以下结论:
①
②
③