人教版高中数学必修一《对数与对数运算》教学设计

2.2.1对数与对数运算教学目标：1．理解并记忆对数的定义，对数与指数的互化，对数恒等式及对数的性质．2．理解并掌握对数运算法则的内容及推导过程．3．熟练运用对数的性质和对数运算法则解题．4．对数的初步应用.教学重点：对数定义、对数的性质和运算法则教学难点：对数定义中涉及较多的难以记忆的名称，以及运算法则的推导教学方法：学导式教学过程设计第一课时师：（板书）已知国民生产总值每年平均增长率为7.2％，求20年后国民生产总值是原来的多少倍？生：设原来国民生产总值为1，则20年后国民生产总值y=（1+7.2％）20=1.07220，所以20年后国民生产总值是原来的1.07220倍．师：这是个实际应用问题，我们把它转化为数学中知道底数和指数，求幂值的问题．也就是上面学习的指数问题．师：（板书）已知国民生产总值每年平均增长率为7.2％，问经过多年年后国民生产总值是原来的4倍？师：（分析）仿照上例，设原来国民生产总值为1，需经x年后国民生产总值是原来的4倍．列方程得:1.072x=4．我们把这个应用问题转化为知道底数和幂值，求指数的问题，这是上述问题的逆问题，即本节的对数问题．=，那么数x 师：（板书）一般地，如果a（a＞0，a≠1）的x次幂等于N，就是x a N就叫做以a为底N的对数(logarithm)，记作x=log a N，其中a叫做对数的底数，N叫做真数，式子log a N叫做对数式．对数这个定义的认识及相关例子:(1)对数式log a N实际上就是指数式中的指数x的一种新的记法．(2)对数是一种新的运算．是知道底和幂值求指数的运算．=这个式子涉及到了三个量a，x，N，由方程的观点可得“知二求一”．知实际上x a N道a，x可求N，即前面学过的指数运算；知道x（为自然数时）、N可求a，即初中学过的开=；知道a,N可以求x，即今天要学习的对数运算，记作log a N= x．因根号运算，a此，对数是一种新的运算，一种知道底和幂值求指数的运算．而每学一种新的运算，首先要学习它的记法，对数运算的记法为log a N，读作：以a为底N的对数．请同学注意这种运算的写法和读法．师：下面我来介绍两个在对数发展过程中有着重要意义的对数．师：（板书）对数log a N（a＞0且a≠1）在底数a=10时，叫做常用对数(common logarithm)，简记lgN；底数a=e时，叫做自然对数(natural logarithm)，记作lnN，其中e是个无理数，即e≈2.718 28……．师：实际上指数与对数只是数量间的同一关系的两种不同形式．为了更深入认识并记忆4611(1)5625;(2)2;(3) 5.73643m-⎛⎫=== ⎪⎝⎭练习2 把下列对数形式写成指数形式：12(1)log 164;(2)lg 0.012;(3)ln10 2.303=-=-=练习3 求下列各式的值：（两名学生板演练习1，2题（过程略），一生板演练习三．）因为22=4，所以以2为底4的对数等于2．因为53=125，所以以5为底125的对数等于3． （注意纠正学生的错误读法和写法．） 例题（教材第73页例题2）师：由定义，我们还应注意到对数式log a N=b 中字母的取值范围是什么？ 生：a ＞0且a ≠1；x ∈R ；N ∈R ．师：N ∈R ？（这是学生最易出错的地方，应一开始让学生牢牢记住真数大于零．）生：由于在实数范围内，正数的任何次幂都是正数，因而a x=N 中N 总是正数． 师：要特别强调的是：零和负数没有对数． 师：定义中为什么规定a ＞0，a ≠1？ （根据本班情况决定是否设置此问．）生：因为若a ＜0，则N 取某些值时，x 可能不存在，如x=log （-2）8不存在；若a=0，则当N 不为0时，x 不存在，如log 02不存在；当N 为0时，x 可以为任何正数，是不唯一的，即log 00有无数个值；若a=1，N 不为1时，x 不存在，如log 13不存在，N 为1时，x 可以为任何数，是不唯一的，即log 11有无数多个值．因此，我们规定：a ＞0，a ≠1．（此回答能培养学生分类讨论的数学思想．这个问题从a x=N 出发回答较为简单．） 练习4 计算下列对数：lg10000，lg0.01，2log 42，3log 273，lg10510，5111255og ．师：请同学说出结果，并发现规律，大胆猜想． 生：2log 42=4．这是因为log 24=2，而22=4．生：3log 273=27．这是因为log 327=3，而33=27． 生：lg10510=105．生：我猜想log a Na N =，所以5111255og =1125．师：非常好．这就是我们下面要学习的对数恒等式． 师：（板书）log a N a N =（a ＞0，a ≠1，N ＞0）．（用红笔在字母取值范围下画上曲线）（再次鼓励学生，并提出更高要求，给出严格证明．）（学生讨论，并口答．） 生：（板书） 证明：设指数等式a b=N ，则相应的对数等式为log a N=b ，所以a b=log a Na N = 师：你是根据什么证明对数恒等式的？ 生：根据对数定义．师：（分析小结）证明的关键是设指数等式a b=N ．因为要证明这个对数恒等式，而现在我们有关对数的知识只有定义，所以显然要利用定义加以证明．而对数定义是建立在指数基础之上的，所以必须先设出指数等式，从而转化成对数等式，再进行证明．师：掌握了对数恒等式的推导之后，我们要特别注意此等式的适用条件． 生：a ＞0，a ≠1，N ＞0．师：接下来观察式子结构特点并加以记忆．（给学生一分钟时间．） 师：（板书）2log 28=？2log 42=？生：2log 28=8；2log 42=2．师：第2题对吗？错在哪儿？师：（继续追问）在运用对数恒等式时应注意什么？ （经历上面的错误，使学生更牢固地记住对数恒等式．）生：当幂的底数和对数的底数相同时，才可以用公式log a Na N =． （师用红笔在两处a 上重重地描写．） 师：最后说说对数恒等式的作用是什么？ 生：化简！师：请打开书74页，做练习4．（生口答．略）师：对对数的定义我们已经有了一定认识，现在，我们根据定义来进一步研究对数的性质．师：负数和零有没有对数？并说明理由．生：负数和零没有对数．因为定义中规定a ＞0，所以不论x 是什么数，都有a x＞0，这就是说，不论x 是什么数，N=a x永远是正数．因此，由等式x=log a N 可以看到，负数和零没有对数．师：非常好．由于对数定义是建立在指数定义的基础之上，所以我们要充分利用指数的知识来研究对数．师：（板书）性质1：负数和零没有对数． 师：1的对数是多少？生：因为a 0=1（a ＞0，a ≠1），所以根据对数定义可得1的对数是零． 师：（板书）1的对数是零． 师；底数的对数等于多少？生：因为a 1=a ，所以根据对数的定义可得底数的对数等于1． 师：（板书）底数的对数等于1．师：给一分钟时间，请牢记这三条性质． 练习：课本第74页练习1、2、3、4题。

作业：课本第86页习题2.2A 组题第1、2题。

第二课时师：在初中，我们学习了指数的运算法则，请大家回忆一下．生：m n m na a a +⋅= (m,n ∈Z)；()m n mna a = (m,n ∈Z)；()n n nab a b =⋅ (n ∈Z)，师：下面我们利用指数的运算法则，证明对数的运算法则．（板书） （1）正因数积的对数等于同一底数各个因数的对数的和，即log a （MN ）=log a M+log a N ．（请两个同学读法则（1），并给时间让学生讨论证明．）师：我们要证明这个运算法则，用眼睛一瞪无从下手，这时我们该想到，关于对数我们只学了定义和性质，显然性质不能证明此式，所以只有用定义证明．而对数是由指数加以定义的，显然要利用指数的运算法则加以证明，因此，我们首先要把对数等式转化为指数等式．师：（板书）设log a M=p ，log a N=q ，由对数的定义可以写成M=a p ，N=a q．所以M ·N=a p ·a q =a p+q，所以log a（M·N）=p+q=log a M+log a N．即log a（MN）=log a M+log a N．师：这个法则的适用条件是什么？生：每个对数都有意义，即M＞0，N＞0；a＞0且a≠1．师：观察法则（1）的结构特点并加以记忆．生：等号左端是乘积的对数，右端是对数的和，从左往右看是一个降级运算．师：非常好．例如，（板书）log2（32×64）=？生：log2（32×64）=log232+log264=5+6=11．师：通过此例，同学应体会到此法则的重要作用——降级运算．它使计算简化．师：（板书）log62+log63=？生：log62+log63=log6（2×3）=1．师：正确．由此例我们又得到什么启示？生：这是法则从右往左的使用．是升级运算．师：对．对于运算法则（公式），我们不仅要会从左往右使用，还要会从右往左使用．真正领会法则的作用！师：（板书）（2）两个正数的商的对数等于被除数的对数减去除数的对数．师：仿照研究法则（1）的四个步骤，自己学习．（给学生三分钟讨论时间．）生：（板书）设log a M=p，log a N=q．根据对数的定义可以写成M=a p，N=a q．所以师：非常好．他是利用指数的运算法则和对数的定义加以证明的．大家再想一想，在证明法则（2）时，我们不仅有对数的定义和性质，还有法则（1）这个结论．那么，我们是否还有其它证明方法？生：（板书）师：非常漂亮．他是运用转化归结的思想，借助于刚刚证明的法则（1）去证明法则（2）．他的证法要比书上的更简单．这说明，转化归结的思想，在化难为易、化复杂为简单上的重要作用．事实上，这种思想不但在学习新概念、新公式时常常用到，而且在解题中的应用更加广泛．师：法则（2）的适用条件是什么？生：M＞0，N＞0；a＞0且a≠1．师：观察法则（2）的结构特点并加以记忆．生：等号左端是商的对数，右端是对数的差，从左往右是一个降级运算，从右往左是一个升级运算．师：（板书）lg20-lg2=？师：可见法则（2）的作用仍然是加快计算速度，也简化了计算的方法．师：（板书）例1 计算：（学生上黑板解，由学生判对错，并说明理由．）：（1）log93+log927=log93×27=log981=2；（3）log2（4+4）=log24+log24=4；生：第（2）题错！在同底的情况下才能运用对数运算法则．（板书）生：第（3）题错！法则（1）的内容是：生：第（4）题错！法则（2）的内容是：师：通过前面同学出现的错误，我们在运用对数运算法则时要特别注意什么？生：首先，在同底的情况下才能从右往左运用法则（1）、（2）；其次，只有在正因数的积或两个正数的商的对数的情况下，才能从左往右运用运算法则（1）、（2）．师：（板书）（3）正数的幂的对数等于幂的底数的对数乘以幂指数．即log a（N）n=n·log a N．师：请同学们自己证明（给几分钟时间）师：法则（3）的适用条件是什么？生：a＞0，a≠1；N＞0．师：观察式子结构特点并加以记忆．生：从左往右仍然是降级运算．师：例如，（板书）log332=log525=5log52．练习计算（log232）3．（找一好一差两名学生板书．）错解：（log232）3=log2（25）3=log2215=15．正确解：（log232）3=（log225）3=（5log22）3=53=125．（师再次提醒学生注意要准确记忆公式．）师：（板书）（4）正数的正的方根的对数等于被开方数的对数除以根指数．即师：法则（4）的适用条件是什么？ 生：a ＞0，a ≠1；N ＞0．师：法则（3）和法则（4）可以合在一起加以记忆．即log a N α=αlog a N （α∈R ）．（师板书）例2 用log a x ，log a y ，log a z 表示下列各式：解：（注意（3）的第二步不要丢掉小括号．） 例3 计算：解：（生板书）（1）log 2（47×25）=log 247+log 225=7log 24+5log 22=7×2+5×1=19．师：请大家在笔记本上小结这节课的主要内容．小结：通过本节课，应使学生明确如何学习一种运算（从定义、记法、性质、法则等方面来研究）；如何学习公式或法则（从公式推导，适用条件，结构特点和记忆以及公式作用四方面来研究）．针对高中数学内容多、密度大、进度快的特点，应使学生尽早地掌握适应高中数学的学习方法．练习：课本第79页练习第1、2、3题。