第3讲 指数与对数函数一、指数与对数运算：1指数规定：1）N*), 2）， n个3）Q，4）、N* 且性质：1）、Q），2）、 Q），3） Q）（注）上述性质对r、R均适用.2对数定义：如果的b次幂等于N，就是，那么数称以为底N的对数，记作其中称对数的底，N称真数.1）以10为底的对数称常用对数，记作，2）以无理数为底的对数称自然对数，记作基本性质：1）真数N为正数（负数和零无对数）， 2），3）， 4）对数恒等式：运算性质：如果则1）；2）；3）R）.换底公式：1）， 2）（二）学习要点：1指数式与对数式的互化：2要熟练运用初中学习的多项式各种乘法公式；进行数式运算的难点是运用各种变换技巧，如配方、因式分解、有理化（分子或分母）、拆项、添项、换元等等，这些都是经常使用的变换技巧，必须通过各种题型的训练逐渐积累经验.【例1】解答下述问题：例1计算：（1）；（2）；（3）解：（1）原式 （2）原式 （3）原式 （4）已知：值(用表示).解析.评析这是一组很基本的指数、对数运算的练习题，虽然在考试中这些运算要求并不高，但是数式运算是学习数学的基本功，通过这样的运算练习熟练掌握运算公式、法则，以及学习数式变换的各种技巧.【例2】解答下述问题：（1）若，则，从小到大依次为 ；（2）若，且，都是正数，则，从小到大依次为 ；（3）设，且（，），则与的大小关系是 （ ） （） （） （） （）解：（1）由得，故 （2）令，则， ，； 同理可得：，（3）取，知选（）例3已知，且，求的值 解：由得：，即，； 同理可得，由 得 ，例4设，且，求的最小值解：令 ， 由得， ，即， ， ，当时，二、指数函数与对数函数1指数函数：定义：函数称指数函数，1）函数的定义域为R， 2）函数的值域为，3）当时函数为减函数，当时函数为增函数.函数图像：1）指数函数的图象都经过点（0，1），且图象都在第一、二象限，2）指数函数都以轴为渐近线（当时，图象向左无限接近轴，当时，图象向右无限接近轴），3）对于相同的，函数的图象关于轴对称.，函数值的变化特征：2对数函数：定义：函数称对数函数，1）函数的定义域为， 2）函数的值域为R，3）当时函数为减函数，当时函数为增函数，4）对数函数与指数函数互为反函数.1）对数函数的图象都经过点（0，1），且图象都在第一、四象限，2）对数函数都以轴为渐近线（当时，图象向上无限接近轴；当时，图象向下无限接近轴）.，.，.4）对于相同的，函数的图象关于轴对称.函数值的变化特征：（二）学习要点：1解决含指数式或对数式的各种问题，要熟练运用指数、对数运算法则及运算性质，更关键是熟练运用指数与对数函数的性质，其中单调性是使用率比较高的知识.2指数、对数函数值的变化特点（上面知识结构表中的12个小点）是解决含指数、对数式的问题时使用频繁的关键知识，要达到滚瓜烂熟，运用自如的水平，在使用时常常还要结合指数、对数的特殊值共同分析.3含有参数的指数、对数函数的讨论问题是重点题型，解决这类问题的最基本的分类方案是以“底”大于1或小于1分类.4在学习中含有指数、对数的复合函数问题大多数都是以综合形式出现，如与其它函数（特别是二次函数）形成的复合函数问题，与方程、不等式、数列等内容形成的各类综合问题等等，因此要努力提高综合能力.【例1】已知是奇函数 （其中，（1）求的值；（2）讨论的单调性；（3）求的反函数；（4）当定义域区间为时，的值域为，求的值.解析（1）对定义域内的任意恒成立，当不是奇函数，（2）定义域为，求导得，当时，在上都是减函数；当时，上都是增函数；（另解）设，任取，结论同上；（3），（4）上为减函数，命题等价于，即，解得.评析例1的各个小题概括了指数、对数函数的各种常见的基本问题，熟练掌握这些基本问题的解答程序及方法是很重要的能力训练，要认真总结经验.【例2】对于函数，解答下述问题：（1）若函数的定义域为R，求实数a的取值范围；（2）若函数的值域为R，求实数a的取值范围；（3）若函数在内有意义，求实数a的取值范围；（4）若函数的定义域为，求实数a的值；（5）若函数的值域为，求实数a的值；（6）若函数在内为增函数，求实数a的取值范围.解答记，（1）恒成立，的取值范围是；（2）这是一个较难理解的问题。从“的值域为R”，这点思考，“的值域为R”等价于“能取遍的一切值”，或理解为“的值域包含了区间”的值域为命题等价于，a的取值范围是；（3）应注意“在内有意义”与定义域的概念是不同的，命题等价于“恒成立”，应按的对称轴分类，的取值范围是；（4）由定义域的概念知，命题等价于不等式的解集为，是方程的两根，即a的值为2；（5）由对数函数性质易知：的值域为，由此学生很容易得，但这是不正确的.因为“”与“的值域为”并不等价，后者要求能取遍的一切值（而且不能多取）.的值域是，命题等价于；即a的值为1；（6）命题等价于：，即，得a的取值范围是.评析学习函数知识及解决函数问题，首先是要非常准确理解与掌握函数中的每个概念，许多函数的概念都有很深刻的内涵，解决问题时要仔细揣摩各种概念之间的联系与不同，才能作出准确的解答，并要在学习中不断积累经验. 【例3】解答下述问题：（）设集合，若当时，函数的最大值为2，求实数a的值.解析而，令，其对称轴，当，即，适合；当，适合；综上，.（）设关于的方程R），（1）若方程有实数解，求实数b的取值范围；（2）当方程有实数解时，讨论方程实根的个数，并求出方程的解.解析（1）原方程为，时方程有实数解；（2）当时，方程有唯一解；当时，.的解为；令的解为；综合、，得1）当时原方程有两解：；2）当时，原方程有唯一解；3）当时，原方程无解.评析例3是一组具有一些综合性的指数、对数问题，问题的解答涉及指数、对数函数，二次函数、参数讨论、方程讨论等各种基本能力，这也是指数、对数问题的特点，题型非常广泛，应通过解题学习不断积累经验.三、函数的值域与最值问题例： 求函数解析（初等方法）等号成立时，训练题一、选择题：1若N*，则（ ）A2BCD2若，则（ ）A4B16C256D813当时，的大小关系是（ ）ABCD4若，则a的取值范围是（ ）ABCD5函数的定义域为1，2，则函数的定义域为（ ）A0，1B1，2C2，4D4，166若函数上单调递减，则实数a的取值范围是（ ）A9，12B4，12C4，27D9，27二、填空题：7计算 .8函数是减函数，则实数a的取值范围是 .9若，则实数k的取值范围是 .10已知函数的值域为R，则实数a的取值范围是 .三、解答题：11已知的值. 12已知函数， （1）求的定义域； （2）此函数的图象上是否存在两点，过这两点的直线平行于x轴？ （3）当a、b满足什么条件时恰在取正值.13求函数的值域.14在函数的图象上有A、B、C三点，它们的横坐标分别为、，若ABC的面积为S，求函数的值域.15已知函数， （1）讨论的奇偶性与单调性； （2）若不等式的解集为的值； （3）求的反函数； （4）若，解关于的不等式R）.作案与解析一、选择题：1.A 2.C 3.B 4.D 5.D 6.A二、填空题710 8 9 1011，而，.12（1），又，故函数的定义域是.（2）问题的结论取决于的单调性，考察这个函数的单调性有三种方法：求导，运用单调性定义，复合分析，但以方法最好.（解一）求导得：，在定义域内单调递增，故不存在所述两点；（解二）任取，则，即在定义域内单调递增，故不存在所述两点；（3）在单调递增，命题等价于：，13，（1）当，即时，；（2）当，即时，上单调递减，值域为.14设A、B、C在轴上的射影分别为A1、B2、C1，令，的值域为15（1）定义域为为奇函数；，求导得，当时，在定义域内为增函数；当时，在定义域内为减函数；（2）当时，在定义域内为增函数且为奇函数，；当在定义域内为减函数且为奇函数，；（3）R）；（4），；当时，不等式解集为R；当时，得，不等式的解集为；当电视墙也就是电视背景装饰墙，是居室装饰特别是大户型居室的重点之一，在装修中占据相当重要的地位，电视墙通常是为了弥补客厅中电视机背景墙面的空旷，同时起到修饰客厅的作用。因为电视墙是家人目光注视最多的地方，长年累月地看也会让人厌烦，所以其装修就尤为讲究7