高中数学《对数》导学案

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2.2.1对数与对数运算

第1课时对数

1.对数的概念

(1)对数的概念:□1如果a x=N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数,记作x=log a N,其中a叫做对数的底数,N叫做真数.

(2)两种特殊的对数

①常用对数:□2通常以10为底的对数叫做常用对数,N的常用对数log10N简记为lg_N;

②自然对数:□3以e为底的对数称为自然对数,N的自然对数log e N简记为ln_N(其中e≈2.71828…).

2.对数与指数的关系

(1)对数的基本性质

①□4零和负数没有对数,即N>0;

②□51的对数为0,即log a1=0;

③□6底数的对数等于1,即log a a=1.

(2)两个重要的对数恒等式

①a log a N=□7N(a>0,且a≠1,N>0);

②log a a N=□8N(a>0,且a≠1).

1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)

(1)因为(-2)4=16,所以log(-2)16=4.()

(2)对数式log32与log23的意义一样.()

(3)对数的运算实质是求幂指数.()

(4)等式log a1=0对于任意实数a恒成立.()

答案(1)×(2)×(3)√(4)×

2.做一做

(1)若5x=2018,则x=________.

(2)(教材改编P64T3)lg 10=________;ln e=________.

(3)(教材改编P64T2)将log24=2化为指数式为________.

答案(1)log52018(2)11(3)22=4

『释疑解难』

在对数的概念中为什么规定a>0且a≠1呢?

(1)若a<0,则当N为某些值时,x的值不存在,如:x=log(-2)8不存在.

(2)若a=0,

①当N≠0时,x的值不存在.如:log03(可理解为0的多少次幂是3)不存在;

②当N=0时,x可以是任意正实数,是不唯一的,即log00有无数个值.

(3)若a=1,

①当N≠1时,x的值不存在.如:log13不存在;

②当N =1时,x 可以为任意实数,是不唯一的,即log 11有无数个值.

因此规定a >0,且a ≠1.

探究1 对数的概念

例1 (1)使对数log 2(-2x +1)有意义的x 的取值范围为( ) A.? ?

???0,12 B.? ??

??

12,+∞ C.? ????-∞,12 D.? ????-∞,-12 (2)在对数式b =log a -2(5-a )中,实数a 的取值范围是( )

A .a >5或a <2

B .2

C .2

D .3

解析 (1)要使对数log 2(-2x +1)有意义,只要使真数-2x +1>0即可,即x <1

2,∴x 的取值范围为?

????-∞,12,故选C. (2)由题意得????

?

a -2>0,a -2≠1,

5-a >0,解得2

答案 (1)C (2)C 拓展提升

对数式有意义的条件

对数式有意义的两个前提:①底数大于零且不等于1;②对数的真数必须大于零.

【跟踪训练1】 (1)满足函数f (x )=lg (x +1)

x -1的x 的取值范围是

( )

A .(-1,+∞)

B .[-1,+∞)

C .(-1,1)∪(1,+∞)

D .[-1,1)∪(1,+∞)

(2)在log (2x -1)(x +2)中求x 的范围.

答案 (1)C (2)见解析 解析 (1)要使函数有意义,必有??

?

x +1>0,

x -1≠0,

解得x >-1且x ≠1,

故选C.

(2)因为真数大于0,底数大于0且不等于1, 所以????

?

x +2>0,2x -1>0,

2x -1≠1,

解得x >1

2,且x ≠1.

即x 的取值范围是??????

x ???

x >12,且x ≠1.

探究2 指数式与对数式的互化

例2 (1)将下列指数式改写成对数式:24

=16;2-5

=132;34

=81;

? ??

??12m

=n ; (2)将下列对数式改写成指数式:log 5125=3;log 12

16=-4;ln a

=b ;lg 1000=3.

解 (1)log 216=4;log 21

32=-5;log 381=4;log 12

n =m .

(2)53

=125;? ??

??12-4

=16;e b =a,103=1000.

拓展提升

由指数式a b =N 可以写成log a N =b (a >0,且a ≠1),这是指数式

与对数式互化的依据.对数式与指数式是同一种数量关系的两种不同表达形式.具体对应如下:

【跟踪训练2】 (1)若a =log 23,则2a +2-a =________. (2)将下列指数式化为对数式,对数式化为指数式: ①log 216=4;②log 3x =6;③43=64. 答案 (1)10

3 (2)见解析

解析 (1)因为a =log 23,所以2a

=3,则2

a

+2-a =3+3-1=

103.

(2)①24=16;②(3)6=x ;③log 464=3.

探究3 对数性质的应用 例3 (1)给出下列各式: ①lg (lg 10)=0; ②lg (ln e)=0;

③若10=lg x ,则x =10; ④由log 25x =1

2,得x =±5.

其中,正确的是________(把正确的序号都填上). (2)求下列各式中x 的值: ①log 2(log 5x )=0;②log 3(lg x )=1; ③log (

2-1)(

2-1)=x ;④3x +3=2.

解析 (1)∵lg 10=1,∵lg (lg 10)=lg 1=0,∵正确;∵ln e =1,∵lg (ln e)=lg 1=0,∵正确;若10=lg x ,则x =1010,∵错误;由log 25x =12,得

x =25

12

=5,∵错误.故填∵∵.

(2)①∵log 2(log 5x )=0. ∴log 5x =20=1,∴x =51=5.

②∵log 3(lg x )=1,∴lg x =31=3,∴x =103=1000. ③∵log

(2-1)

(2-1)=x ,

∴(2-1)x =2-1, ∴x =1.

④x +3=log 32,∴x =log 32-3. 答案 (1)①② (2)见解析 拓展提升

对数性质在计算中的应用

(1)对数运算时的常用性质:log a a =1,log a 1=0(a >0且a ≠1). (2)使用对数的性质时,有时需要将底数或真数进行变形后才能运用;对于多重对数符号的,可以先把内层视为整体,逐层使用对数的性质.

【跟踪训练3】 (1)若log 2(x 2-7x +13)=0,求x 的值; (2)已知log 2[log 3(log 4x )]=log 3[log 4(log 2y )]=0,求x +y 的值.

解 (1)因为log 2(x 2-7x +13)=0, 所以x 2-7x +13=1,即x 2-7x +12=0, 解得x =4或x =3. (2)∵log 2[log 3(log 4x )]=0, ∴log 3(log 4x )=1,∴log 4x =3.

∴x =43=64.同理求得y =16.∴x +y =80. 探究4 对数恒等式的应用 例4 求下列各式的值: (1)5log 54;(2)3log 34-2;(3)24+log 25.

解 (1)设5log 54=x ,则log 54=log 5x ,∴x =4. (2)∵3log 34=4,∴3log 34-2=3log 34×3-2=4×

19=49.

(3)∵2log 25=5,∴24+log 25=24×2log 25=16×5=80. 拓展提升

运用对数恒等式时的注意事项

(1)对于对数恒等式a log a N =N (a >0,且a ≠1,N >0)要注意格式:①它们是同底的;②指数中含有对数形式;③其值为对数的真数.

(2)对于指数中含有对数值的式子进行化简,应充分考虑对数恒等式的应用.

【跟踪训练4】 求31+log 36-24+log 23+103lg 3+? ??

??

19log 34的值.

解 原式=31×3log 36-24×2log 23+(10lg 3)3+3-2×log 34=3×6-

16×3+33+(3log 34)-2

=18-48+27+116=-47

16.

对数概念的理解 (1)规定a >0且a ≠1.

(2)由于在实数范围内,正数的任何次幂都是正数,所以在a b =N 中,N 总是正数,即零和负数没有对数.

(3)对数概念与指数概念有关,指数式和对数式是互逆的,即a b

=N ?log a N =b (a >0,且a ≠1,N >0),据此可得两个常用恒等式:(1)log a a b =b ;(2)a log a N =N .

(4)在关系式a x =N 中,已知a 和x ,求N 的运算称为求幂运算,而如果已知a 和N ,求x 的运算就是对数运算,两个式子实质相同而形式不同,互为逆运算.

1.若a >0,且a ≠1,c >0,则将a b =c 化为对数式为( ) A .log a b =c B .log a c =b C .log b c =a D .log c a =b

答案 B

解析 由对数的定义直接可得log a c =b . 2.已知log x 16=2,则x 等于( ) A .±4 B .4 C .256 D .2 答案 B

解析 ∵x 2=16且x >0,x ≠1,∴x =4.故选B.

3.若log 31

81=x ,则x =________. 答案 -4

解析 ∵log 31

81=log 33-4,∴3x =3-4,∴x =-4. 4.式子2log 25+log 32

1的值为________.

答案 5

解析 由对数性质知,2log 25=5,log 32

1=0,故原式=5.

5.求下列各式中x 的值:

(1)若log 3? ??

??

1+2x 3=1,求x 的值; (2)若log 2018(x 2-1)=0,求x 的值. 解 (1)∵log 31+2x 3=1,∴1+2x

3=3, ∴1+2x =9,∴x =4. (2)∵log 2018(x 2-1)=0, ∴x 2-1=1,即x 2=2.∴x =± 2.

A 级:基础巩固练

一、选择题

1.将对数式log 5b =2化为指数式是( ) A .5b =2 B .b 5=2 C .52=b D .b 2=5 答案 C

解析 由对数的概念可知log 5b =2?52=b ,故选C. 2.下列指数式与对数式互化不正确的一组是( ) A .e 0=1与ln 1=0

B .8

13

12与log 812=-13

C .log 39=2与9

1

2

=3 D .log 77=1与71=7

答案 C

解析 log 39=2应转化为32=9. 3.已知log 12

x =3,则

x

13

=( )

A.18

B.14

C.12

D.32 答案 C

解析 由log 12

x =3,得x =? ????123=1

8,

所以

x

13 =? ????18 1

3 =1

2

. 4.方程2log 3x =

1

4的解是( )

A .x =19

B .x =x

3 C .x = 3 D .x =9 答案 A 解析

∵2log 3x =2-2,∴log 3x =-2,∴x =3-2=

19.

5.21+1

2

log 25 的值等于(

)

A .2+ 5

B .25

C .2+52

D .1+5

2

答案 B 解析

21+12log 25 =2×212log 25 =2×(2log 25) 12 =2×(5) 12 =2

5.

二、填空题

6.方程log 3(2x -1)=1的解为x =________. 答案 2

解析 依题意得2x -1=3,∴x =2. 7.若a >0,a 2=4

9,则log 23

a =________.

答案 1

解析 由a >0,a 2

=49=? ??

??232,可知a =23, ∴log 23 a =log 23

2

3=1.

8.2log 2

14

-?

??

??8

27-

2

3

+lg 1100

+(2-1)lg 1

的值是_______. 答案 -3 解析 原式=14-????

??? ????233-

23

+lg 10-2+(

2-1)0

=14-9

4-2+1=

-3.

三、解答题

9.求下列各式中的x 的值: (1)log x 27=3

2; (2)log 2x =-2

3; (3)log x (3+22)=-2; (4)log 5(log 2x )=0; (5)x =log 271

9.

解 (1)由log x 27=3

2,得

x

32 =27,∴x =27

2

3

=32=9.

(2)由log 2x =-2

3,得2-23

=x ,

∴x =

13

22

=3

22. (3)由log x (3+22)=-2,得3+22=x -2, 即x =(3+2

2)-12 =

2-1.

(4)由log 5(log 2x )=0,得log 2x =1.∴x =21=2. (5)由x =log 2719,得27x

=19,即33x =3-2, ∴x =-2

3.

B 级:能力提升练

10.已知log a b =log b a (a >0,且a ≠1;b >0,且b ≠1).求证:a =b 或a =1

b .

证明 设log a b =log b a =k , 则b =a k ,a =b k ,∴b =(b k )k =bk 2. ∵b >0,且b ≠1,∴k 2=1, 即k =±1.当k =-1时,a =1

b ;

当k =1时,a =b .∴a =b 或a =1

b ,命题得证.

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