基本初等函式

2022-11-18 18:45:03 字數 2754 閱讀 1187

一、基礎知識(必會)

1.指數函式及其性質:形如y=ax(a>0, a1)的函式叫做指數函式,其定義域為r,值域為(0,+∞),當01時,y=ax為增函式,它的圖象恆過定點(0,1)。

2.分數指數冪:。

3.對數函式及其性質:形如y=logax(a>0, a1)的函式叫做對數函式,其定義域為(0,+∞),值域為r,圖象過定點(1,0)。當01時,y=logax為增函式。

4.對數的性質(m>0, n>0);

1)ax=mx=logam(a>0, a1);

2)loga(mn)= loga m+ loga n;

3)loga()= loga m- loga n;4)loga mn=n loga m(萬能恒等式)

5)loga =loga m;6)aloga m=m; 7) loga b=(a,b,c>0, a, c1).

5. 函式y=x+(a>0)的單調遞增區間是和,單調遞減區間為和。(請同學自己用定義證明)

6.連續函式的性質:若a二、基礎例題(必懂)

1.建構函式解題。

例1 已知a, b, c∈(-1, 1),求證:ab+bc+ca+1>0.

【證明】 設f(x)=(b+c)x+bc+1 (x∈(-1, 1)),則f(x)是關於x的一次函式。

所以要證原不等式成立,只需證f(-1)>0且f(1)>0(因為-1因為f(-1)=-(b+c)+bc+1=(1-b)(1-c)>0,

f(1)=b+c+bc+a=(1+b)(1+c)>0,

所以f(a)>0,即ab+bc+ca+1>0.

例2 (06) (柯西不等式)若a1, a2,…,an是不全為0的實數,b1, b2,…,bn∈r,則()·()≥()2,等號當且僅當存在r,使ai=, i=1, 2, …, n時成立。

【證明】 令f(x)= ()x2-2()x+=,

因為》0,且對任意x∈r, f(x)≥0,

所以△=4()-4()()≤0.

展開得()()≥()2。

等號成立等價於f(x)=0有實根,即存在,使ai=, i=1, 2, …, n。

***注釋:根據許多省市的2023年高考大綱,柯西不等式已經淡化,同學只需大致了解就即可,不需深入做題。

例3(10.全國卷) 設x, y∈r+, x+y=c, c為常數且c∈(0, 2],求u=的最小值。

【解】u==xy+≥xy++2·

=xy++2.

令xy=t,則0因為0所以f(t)min=f()=+,所以u≥++2.

當x=y=時,等號成立. 所以u的最小值為++2.

2.指數和對數的運算技巧。

例4 (經典例題) 設p, q∈r+且滿足log9p= log12q= log16(p+q),求的值。

【解】 令log9p= log12q= log16(p+q)=t,則p=9 t , q=12 t , p+q=16t,

所以9 t +12 t =16 t,即1+

記x=,則1+x=x2,解得

又》0,所以=

例5 (經典例題)對於正整數a, b, c(a≤b≤c)和實數x, y, z, w,若ax=by=cz=70w,且,求證:a+b=c.

【證明】 由ax=by=cz=70w取常用對數得xlga=ylgb=zlgc=wlg70.

所以lga=lg70, lgb=lg70, lgc=lg70,

相加得(lga+lgb+lgc)=lg70,由題設,

所以lga+lgb+lgc=lg70,所以lgabc=lg70.

所以abc=70=2×5×7.

若a=1,則因為xlga=wlg70,所以w=0與題設矛盾,所以a>1.

又a≤b≤c,且a, b, c為70的正約數,所以只有a=2, b=5, c=7.

所以a+b=c.

例6 (經典例題) 已知x1, ac1, a1, c1. 且logax+logcx=2logbx,求證c2=(ac)logab.

【證明】 由題設logax+logcx=2logbx,化為以a為底的對數,得

,因為ac>0, ac1,所以logab=logacc2,所以c2=(ac)logab.

注:指數與對數式互化,取對數,換元,換底公式往往是解題的橋梁。

3.指數與對數方程的解法。

解此類方程的主要思想是通過指對數的運算和換元等進行化簡求解。值得注意的是函式單調性的應用和未知數範圍的討論。

例7 (經典例題)解方程:3x+4 x +5 x =6 x.

【解】 方程可化為=1。設f(x)= , 則f(x)在(-∞,+∞)上是減函式,因為f(3)=1,所以方程只有乙個解x=3.

例8 (經典例題) 解方程組:(其中x, y∈r+).

【解】 兩邊取對數,則原方程組可化為 ①②

把①代入②得(x+y)2lgx=36lgx,所以[(x+y)2-36]lgx=0.

由lgx=0得x=1,由(x+y)2-36=0(x, y∈r+)得x+y=6,

代入①得lgx=2lgy,即x=y2,所以y2+y-6=0.

又y>0,所以y=2, x=4.

所以方程組的解為 .

例9 已知a>0, a1,試求使方程loga(x-ak)=loga2(x2-a2)有解的k的取值範圍。

【解】由對數性質知,原方程的解x應滿足.①②③

若①、②同時成立,則③必成立,

故只需解.

由①可得2kx=a(1+k2), ④

當k=0時,④無解;當k0時,④的解是x=,代入②得》k.

若k<0,則k2>1,所以k<-1;若k>0,則k2<1,所以0綜上,當k∈(-∞,-1) ∪(0, 1)時,原方程有解。

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