对数函数之间怎么判断大小呢

投稿:酿桃 优质问答领域创作者 发布时间:2023-12-17 11:37:29
对数函数之间怎么判断大小呢

一、中间量法

对于底数、真数均不同的对数式,可采用中间量法来比较其大小.首先要找到一個合适的中间值,使其与要比较的两个对数式构成同底数或同真数的对数式,然后根据对数函数的性质分别比较出两个对数式与中间值的大小,最后根据不等式的传递性比较出两个对数式的大小.在选取中间量时,可根据对数函数的特殊点进行参照和比较,常用的中间量有0、1、等.以求 log54的取值范围为例,log54对应的对数函数为 y =log5x,可将 log51=0、log55= 1和 log5 = 等作为中间量.根据函数 y =log5x 的单调性,得 log54< log55= 1, log54>log51=0 , log54> log5 = ,可得<log54< 1.运用中间量法解题比较简便且不易出错,还可以借助除0 和1 以外的中间量来缩小对数式的取值范围.

例1.已知 a =log52 , b =log83 , c = ,则( ).

A. c <b <a&nbsp; B. b <a <c C. a <c <b D. a <b <c

解:因为 a =log52<log5 = ,

b =log83>log82 = ,

故 a <c <b,所以本题应选C.

给出的三个数中有一个为常数,而其他两个数为底数与真数均不相同的对数,可选取作为中间量,来构造同底的对数 log5 = 、log82 = ,再将其与两个对数进行比较,即可快速判断出两个对数式的大小.

例2.设a =log20.3,b =log10.4,c =0.40.3,则a,b,c的大小关系为( ).

A. c < b <a B. b <a <c C. a <c < b D. a < b <c

解:因为 a =log20.3<log21=0,

根据对数运算性质可得

b =log 0.4=log2 >log22=1,

而0 <c =0.40.3<0.40= 1,

故 a <c <b,所以本题选C.

仔细观察已知条件可发现a、 b 为对数式、c 为指数式.对于这类问题,需借助中间量来确定三个数的取值范围.于是取1、0作为中间量,首先确定c 的取值范围,然后构造同真数或同底数的对数,将 a 与0比较、1与b 比较.在选取中间量时,可参照要比较的对数式,再将中间量转化为同真数或同底数的对数,这样便可直接利用对数函数的单调性来比较大小.

二、反函数法

我们知道,指数函数与对数函数互为反函数,对数式的定义域为其反函数的值域,对数式的值域为其反函数的定义域.在比较对数式的大小受阻时,可采用反函数法,将对数式转化为指数式,求其定义域,即可快速确定对数式的取值范围,从而比较出两个对数式的大小.

例3.已知log2x =log3y =log5z <0,则( ).

A. x < y < z B. y < x < z

C. z < x < y D. z < y < x

解:令log2x =log3y =log5z =m <0,

则2m =x , 3m =y , 5m =z,

即2m -1 = , 3m -1 = , 5m -1 = ,

因为 m -1 <0,所以<<,

故 x < y < z ,故本题选A.

由于 x、 y、 z 为变量,所以很难比较出、、

三者的大小,于是运用反函数法,将其转化为指数式,求得 x、 y、 z 的表达式,然后根据指数函数 y =2x、 y =3x、y =5x 的性质、图象,比较出三个对数式的大小.

三、作商法

有些对数式的取值范围比较接近,我们很难比较出它们的大小,此时采用作商法来进行比较.首先将两个对数式作商,然后根据对数的运算性质:logaMn = n logaM,loga(M ·N)=m +n,loga()=logaM -logaN以及换底公式logab = logca来将商式化简,再把所得的结果与1进行比较,若>1 ,则 a > b;若<1 ,则 a < b;若 =1,则 a = b .

例4.已知55< 84 , 134< 85.设 a = log53 , b = log85 , c = log138,则( ).

A. a < b <c

B. b < a < c

C. b <c <a

D. c <a <b

解:因为 = = log53∙ log58<( 2 )2=( 2 )2<( 2 )2= 1,

故 log85< 1,即 b >a .

由b =log85 , c =log138,得8b=5 , 13c = 8,因为85b = 55< 84 , 135c = 85> 134,

所以5b <4 , 5c >4,即 b < , c >,故 c >b .综上可得a <b<c,所以本题选A.

本题中对数式的底数与真数均不相同,但底数与真数之间有一定的联系,于是采用作商法进行比较.通过作商将底数、真数关联起来,利用基本不等式和换底公式判断出比值与1 的大小关系.

四、作差法

对于取值范围比较接近的对数式,我们也可采用作差法来进行比较,其思路与作商法较为相似.首先将两个对数式作差,然后根据对数的运算性质以及换底公式来化简差式,再把所得的结果与0进行比较,若 a -b >0 ,则 a >b;若 a -b <0 ,则 a <b;若 a -b =0 ,则 a = b .

例5.设 x , y , z 为正数,且2x =3y =5z,则( ).

A.2x <3y <5z B.5z <2x <3y

C.3y <5z <2x D.3y <2x <5z

解:

所以本题选A.

将两对数式作差后,便可根据对数运算的性质将不同底数的对数式化为同底数的对数式,再根据对数函数 y =logmx的单调性即可比较出三个式子的大小.

五、取整数法

若对数的真数大于底数,则可采用取整数法来比较对数式的大小.根据对数的运算性质,将对数式整合为“整数+ 新对数”的形式.这样便能将对数式简化,比较新对数的大小即可解题.

例6.已知a =log36 , b =log510 , c =log714,则( ).

A. c >b >a B. b >c >a

C. a >c >b D. a <b <c

解:因为 a =log36= 1+log32 , b =log510= 1+log52 , c =log714= 1+log72,

而log32>log52>log72,

故 log36>log510>log714,即 a >c >b,

所以本题选C.

在提取整数后,对数的真数值发生改变,若出现同真数的对数式,则比较容易比较两式的大小;若没有,可通过构造中间量,根据对数函数的单调性来进行比较.

六、构造函数法

有些对数式的结构类似,如底数相同、真数相同,此时可根据对数式构造出相应的函数模型,将问题转化为对数函数问题,利用函数的单调性、奇偶性、对称性等性质来比较两式的大小.

例7.若2a +log2a =4b +2log4b,则( ).

A. a >2b B. a <2b C. a >b2 D. a <b2

解:将2a +log2a =4b + 2log4b 变形得2a +log2a =22b +log2b,

设 f(x)=2x +log2x,

因為 f(a)-f(2b)=2a +log2a -(22b +log22b)=22b +log2b -(22b +log22b)=log2b -log22b =log2 =-1<0,

且 f(x)在(0 , +∞)上为单调增函数,

所以 f(a)<f(2b),故 a <2b,所以本题选B.

已知关系式左右两边式子的结构类似,于是构造函数 f(x)=2x +log2x,利用函数的单调性来比较两个对数式的大小.

七、特殊值法

对于含有较多变量或参数的对数式,我们可选取适当的特殊值,将其代入对数式中进行计算,再比较所得的结果,即可比较出对数式的大小.

例8.若 a >b>1, 0<c<1,则( ).

A. ac <bc

B. abc<bac

C. a logbc<b logac

D. logac<logbc

解:不妨取 a =4 , b =2 , c = .因为 a logbc =4∙ log2 =-4,b logac =2 ∙ log4 =-1,所以 a logbc< b logac,故 C选项正确.

本题的各个式子中都含字母,采用常规方法很难比较出它们的大小,于是采用特殊值法,取 a =4 , b =2 , c = ,将其代入选项中进行验证,即可得出正确的答案.