创一教育学科教师辅导讲义
学员编号: 年 级:高一 课 时 数: 学员姓名:王威智 辅导科目:数学 学科教师:李孟娟 | |
授课类型 | 对数概念、运算性质 |
授课日期及时段 | |
第1课时 对数的概念 ●三维目标 1.知识技能 (1)理解对数的概念,了解对数与指数的关系; (2)理解和掌握对数的性质; (3)掌握对数式与指数式的关系; 2.过程与方法 通过与指数式的比较,引出对数定义与性质; 3.情感、态度与价值观 (1)学会对数式与指数式的互化,从而培养学生的类比、分析、归纳能力. (2)通过对数的运算法则的学习,培养学生的严谨的思维品质. (3)在学习过程中培养学生探究的意识. (4)培养分析、解决问题的能力. ●重点、难点 1.重点:对数式与指数式的互化及对数的性质. 2.难点:利用对数式的有关性质求值. ●教学建议 1.对数概念的引入 建议教师先让学生阅读教材中的实例,体会数学概念源于生活,再复习指数式,引入对数概念,便于学生接受. 2.关于指数式与对数式互化的教学 建议教师利用ax=N⇔x=logaN(a>0,且a≠1)这个关系式和已学习的指数幂的相关知识,讲清以下两点让学生明确: (1)为何在对数logaN中规定a>0且a≠1. (2)认清对数式logaN=b的含义;明确a,N,b相对于指数式ab=N是什么数,并出它们的关系. ●教学流程 对数的概念、常用对数与自然对数 【问题导思】 1.若2x=16,()x=9,x的值分别为多少? 【提示】 4,-2 2.若2x=3,()x=2,你现在还能求得x吗? 【提示】 不能. 1.对数 一般地,如果a(a>0,a≠1)的b次幂等于N,即ab=N,那么就称b是以a为底N的对数,记作logaN=b,其中a叫做对数的底数,N叫做真数. 2.常用对数 通常以10为底的对数称为常用对数,为了方便起见,对数log10N,简记为lgN. 3.自然对数 以e为底的对数称为自然对数.其中e=2.718 28…是一个无理数,正数N的自然对数logeN一般简记为lnN. 一、指数式与对数式的互化 例1、 (1)将下列指数式化为对数式: ①3-3=;②8=16;③5a=15. (2)将下列对数式化为指数式: ①log3243=5;②log=3;③lg 0.1=-1. 【思路探究】 根据对数的定义ab=N(a>0,且a≠1)⇔logaN=b(a>0且a≠1)进行互化,要分清各字母分别在指数式和对数式中的位置. 【自主解答】 (1)①由3-3=,得log3=-3. ②由8=16,得log816=. ③由5a=15得,log515=a. (2)①由log3243=5得35=243. ②由log=3得()3=. ③由lg 0.1=-1得10-1=0.1. 1.并非所有指数式都可以直接化为对数式,如(-3)2=9就不能直接写成log(-3)9=2,只有a>0,a≠1,N>0时,才有ax=N⇔x=logaN. 2.对数式logaN=b是由指数式ab=N变化得来的,两式底数相同,对数式中的真数N就是指数式中的幂的值,而对数值b是指数式中的幂指数,对数式与指数式的关系如图: 下列指数式与对数式互化正确的一组是________. ①(-2)2=4与log(-2)4=2; ②8-=与log8=-3; ③lg 5=0.7与e0.7=5; ④log77=1与71=7. 【解析】 ①错误,因为log(-2)4没有意义,在转化时应先化简再互化;②错误,将8-=化成对数式为log8=-;③错误,将lg 5=0.7化成指数式为100.7=5;④正确.【答案】 ④ 二、求对数的值 计算下列各式的值: (1)lg 0.001;(2)log48;(3)ln. 【思路探究】 →→→ 【自主解答】 (1)设lg 0.001=x,则10x=0.001,即10x=10-3 解得x=-3,所以lg 0.001=-3. (2)设log48=x则4x=8,即22x=23, 解得x=,所以log48=. (3)设ln=x,则ex=,即ex=e, 解得x=,所以ln=. 1.对数式的求值问题,一般是转化成指数式,解指数方程. 2.在b=logaN中有三个量a,b,N,知二求一的关键是实现对数式与指数式的互化. 求下列各式的值. (1)log93;(2)log20.25;(3)log9;(4)log0.5. 【解】 (1)令log93=x,则9x=3,即32x=3.∴2x=1,∴x=log93=. (2)令log20.25=x,则2x=0.25,即2x=2-2.∴x=log20.25=-2. (3)令log9=x,则9x=3,即32x=3,∴x=,即x=log9=. (4)令log0.5=x,则()x=2,即2-x=2.∴x=log0.5=-. 三、对数的基本性质及对数恒等式 例3、计算: (1)log2(log55);(2)log(-1); (3)71-log75;(4)alogab·logbc(a,b为不等于1的正数,c>0). 【思路探究】 解答本题可用对数的基本性质及对数恒等式来化简求值. 【自主解答】 (1)原式=log21=0. (2)原式=log(-1)=log(-1)=log(-1)(-1)=1. (3)原式=7÷7log75=7÷5=. (4)原式=(alogab)logbc=blogbc=c. 1.对数的基本性质: (1)loga1=0; (2)logaa=1. 2.对数恒等式: alogaN=N(a>0,a≠1). 3.解答此类问题要注意观察,能用对数的基本性质的先用基本性质将其转化为0或1,再根据指数幂的运算性质及对数恒等式求值. 将(4)换成3log35-log36,如何求解? 【解】 原式==. 四、对数运算中的转化思想 (12分)求下列各式中的x: (1)logx27=;(2)log2x=-; (3)logx(3+2)=-2;(4)log5(log2x)=0. 【思路点拨】 利用转化思想,把对数问题转化为指数问题解决. 【规范解答】 (1)由logx27=,得x=27,∴x=27=9.3分 (2)由log2x=-,得x=2-=.6分 (3)由logx(3+2)=-2,得3+2=x-2, 得x=(3+2)-=-1.9分 (4)由log5(log2x)=0,得log2x=1,∴x=21=2.12分 方法总结: 1.求未知数x时可以先将对数式转化为指数式,然后再求值. 2.logaa=1及loga1=0是对数计算的两个常用结论,可实现数“1和0”与对数logaa和loga1的互化. 课堂小结: 1.准确理解对数的定义: (1)由对数的定义知ax=N⇔x=logaN,这个转化是有条件的,即a>0且a≠1,N>0,否则不能转化.如(-2)2=4就不能直接写成log(-2)4=2. (2)对数符号logaN只有在a>0,a≠1且N>0时才有意义. 2.对数运算是指数运算的逆运算,利用对数式与指数式的互化, 可解决简单对数式的计算问题. 3.要牢记对数恒等式,对于对数恒等式alogaN=N要注意格式:①它们是同底的;②指数中含有对数形式;③其值为对数的真数且大于零.其次合理利用对数、指数运算法则,化为相同底数. 牛刀小试: 1.将对数式log232=5化成指数式为________. 【解析】 ∵log232=5,∴25=32. 【答案】 25=32 2.log327的值为________. 【解析】 设log327=x,则3x=27, ∴x=3. 【答案】 3 3.(2013·常熟高一检测)若log3=0,则a=________. 【解析】 由log3=0,得=1,∴1-2a=9,a=-4. 【答案】 -4 4.求下列各式中的x. (1)log8x=-;(2)logx27=; (3)log2(log5x)=0;(4)log3(lg x)=1. 【解】 (1)∵log8x=-, ∴x=8-=(23)-=2-2=. (2)∵logx27=,∴x=27,即x=27=34=81. (3)∵log2(log5x)=0,∴log5x=1, ∴x=51=5. (4)∵log3(lg x)=1,∴lg x=3,∴x=103=1 000. 实战演练 一、填空题 1.方程log5(1-2x)=1的解x=________. 【解析】 由log5(1-2x)=1知1-2x=5,∴x=-2. 【答案】 -2 2.下列各组指数式与对数式互化不正确的是________. ①23=8与log28=3 ②27-=与log27=- ③(-2)5=-32与log(-2)(-32)=5 ④100=1与lg 1=0 【解析】 在对数式中真数要求大于0.③不正确. 【答案】 ③ 3.若log3x=-,则x=________. 【解析】 x=3-=. 【答案】 4.若lglg x=0,则x=________. 【解析】 由lglg x=0得lg x=1,∴x=10. 【答案】 10 5.若f(10x)=x,则f(1 000)的值为________. 【解析】 令10x=t, ∴x=lg t, ∴f(t)=lg t即f(x)=lg x. ∴f(1 000)=lg 1 000,∵103=1 000,∴f(1 000)=3. 【答案】 3 6.log25625+eln 2+lg =________. 【解析】 令log25625=t1,lg =t2, 则25t1=625=252,10t2==10-2, ∴t1=2,t2=-2, 原式=2+2-2=2. 【答案】 2 7.已知log2[log3(log4x)]=0,则x=________. 【解析】 由log2[log3(log4x)]=0可知log3(log4x)=1,∵log4x=3,∴x=43=64.【答案】 64 8.化简:()log23=________. 【解析】 ()log23=2-log23=(2log23)-1=3-1=.【答案】 二、解答题 9.(1)将对数式log9=-2,化为指数式; (2)将指数式10-3=0.001,化为对数式; (3)已知log2(log5x)=1,求x的值. 【解】 (1)∵log9=-2,∴()-2=9; (2)∵10-3=0.001,∴log100.001=-3,即lg 0.001=-3; (3)∵log2(log5x)=1,∴log5x=2,∴x=52=25. log ln lg的互换公式10.(1)设(-5)lg x=25,求实数x的值; (2)已知loga2=m,loga3=n,求a2m+n的值. 【解】 (1)∵(-5)2=25,∴lg x=2,∴x=102=100. (2)由loga2=m,loga3=n,得am=2,an=3,∴a2m+n=a2m·an=(am)2·an=22×3=12,即a2m+n=12. 11.已知log2[log(log2x)]=log3[log(log3y)]=log5[log(log5z)]=0,试比较x、y、z的大小. 【解】 由log2[log(log2x)]=0,得log(log2x)=1,∴log2x=,即x=2; 由log3[log(log3y)]=0,得log(log3y)=1,∴log3y=,即y=3; 由log5[log(log5z)]=0,得log(log5z)=1,∴log5z=,即z=5. ∵y=3=3=9,x=2=2=8,∴y>x, 又∵x=2=2=32,z=5=5=25 ∴x>z.故y>x>z 求下列各式中x的取值范围. (1)lg(x-10);(2)log(x-1)(x+2);(3)log(x+1)(x-1)2. 【思路探究】 在解决与对数有关的问题时,一定要注意:对数的真数大于零,对数的底数大于零且不等于1. 【自主解答】 (1)由题意有x-10>0,即x>10. 故x的取值范围为(10,+∞). (2)由题意有 即x>1,且x≠2. 故x的取值范围为{x|x>1,且x≠2}. (3)由题意有 解得x>-1,且x≠0,x≠1. 故x的取值范围为{x|x>-1,且x≠0,x≠1}. 在解决与对数有关的问题时,一定要注意:对数的真数大于零,对数的底数大于零且不等于1. 求使式子log(a-2)(5-a)有意义的实数a的取值范围. 【解】 由对数定义,知⇒⇒2<a<3或3<a<5.∴a的取值范围为(2,3)∪(3,5). 第2课时 对数的运算性质 对数的运算性质 【问题导思】 1.我们知道am+n=am·an,那么logaM·N=logaM·logaN正确吗?举例说明. 【提示】 不正确,例如log24=log22×2=log22·log22=1×1=1,而log24=2. 2.你能证明logaMN=logaM+logaN(M>0,N>0)吗? 【提示】 能. 令am=M,an=N, ∴MN=am+n. 由对数的定义知 logaM=m,logaN=n,logaMN=m+n, ∴logaMN=logaM+logaN. 如果a>0,a≠1,M>0,N>0,则 (1)loga(MN)=logaM+logaN; (2)logaMn=nlogaM(n∈R); (3)loga=logaM-logaN. 换底公式 【问题导思】 logaN=(a>0,a≠1,N>0,c>0,c≠1)成立吗?试证明之. 【提示】 成立.设logaN=t,则at=N,两边取以c为底的对数,得logcat=logcN,tlogca=logcN, 所以t=,故logaN=. 一般地,我们有logaN=,其中a>0,a≠1,N>0,c>0,c≠1,这个公式称为对数的换底公式. 一、对数运算性质的应用 求下列各式的值: (1)lg -lg +lg ; (2)(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2. 【思路探究】 解答本题的关键是熟练应用对数的运算性质进行计算. 【自主解答】 (1)lg -lg +lg =lg -lg 4+lg 7 =lg(÷4×7)=lg =lg 10=. (2)(lg 5)2+2lg 2-(lg 2)2=(lg 5)2+(2-lg 2)×lg 2 =(lg 5)2+(1+lg 5)×lg 2=(lg 5)2+lg 2×lg 5+lg 2 =(lg 5+lg 2)×lg 5+lg 2=lg 5+lg 2=1. 1.对数的运算性质主要用于化简与求值,它只适用于同底的对数的化简,常用方法是: (1)“收”,将同底的两对数的和(差)收成积(商)的对数; (2)“拆”,将积(商)的对数拆成对数的和(差). 2.特别注意一些常用结论.如lg 2+lg 5=1,lg 2=1-lg 5,lg 5=1-lg 2等. 计算下列各式的值: (1); (2)log2+log2. 【解】 (1)原式===1. (2)原式=log2(×)=log24=2. 二、换底公式的应用 (1)计算+=________; (2)已知log23=a,3b=7,则log1256=________.(用a,b表示) 【思路探究】 (1)先利用logab·logba=1统一底数,再求值. (2)把对数用以10为底的对数或以3为底的对数表示,然后求值. 【自主解答】 (1)原式=log64+log69=log636=2. (2)法一 ∵log23=a,∴log32=.又3b=7,∴log37=b. 从而log1256== ===. 法二 ∵log23==a, ∴lg 3=alg 2.又3b=7,∴lg 7=blg 3. ∴lg 7=ablg 2. 从而log1256====. 【答案】 (1)2 (2) 1.换底公式的主要用途在于将一般对数式化为常用对数或自然对数,然后查表求值,以此来解决对数求值的问题. 2.换底公式的本质是化为同底,这是解决对数问题的基本方法. 3.具有换底功能的两个结论: (1)logac·logca=1; (2)loganbn=logab(a>0且a≠1,b>0). 在题设(2)不变的前提下,试用a,b表示log728. 【解】 log728== ===. 三、对数的应用题 某化工厂生产化工产品,去年生产成本50元/桶,现使生产成本平均每年降低28%,那么几年后每桶生产成本为20元?(lg 2≈0.301,lg 3≈0.477 1,精确到1年). 【思路探究】 设x年后每桶生产成本为20元,根据题意列出x,50,28%,20之间的关系式后解x. 【自主解答】 设x年后每桶生产成本为20元. 1年后每桶生产成本为50(1-28%), 2年后每桶生产成本为50(1-28%)2, … x年后每桶生产成本为50(1-28%)x=20. ∴0.72x=0.4.等号两边取常用对数,得xlg 0.72=lg 0.4, ∴x=== =≈=≈3(年). 答:3年后每桶生产成本为20元. 解对数应用题的步骤: 第一步:依据题意建立等量关系; 第二步:利用对数的定义及运算性质对上述等量关系变形; 第三步:借助已知数据(或计算器)估值; 第四步:下结论. 光线每通过一块玻璃板,其强度要损失10%,把几块这样的玻璃板重叠起来,设光线原来的强度为a,通过x块玻璃板以后的强度值为y. (1)试写出y关于x的函数关系式; (2)通过多少块玻璃板以后,光线强度减弱到原来强度的以下?(根据需要取用数据lg 3≈0.477 1,lg 2≈0.301 0) 【解】 (1)依题意得y=a(1-)x=a()x,其中x≥1,x∈N. (2)依题意得a()x<a×⇒()x< ⇒x(2lg 3-1)<-lg 2⇒x>≈6.572, ∴xmin=7. 答:通过7块以上的玻璃板后,光线强度减弱到原来强度的以下. 易错分析:忽略对数的限定条件致误 若lg(x-y)+lg(x+2y)=lg 2+lg x+lg y,求的值. 【错解】 因为lg(x-y)+lg(x+2y)=lg[(x-y)(x+2y)]=lg(2xy), 所以(x-y)(x+2y)=2xy,即x2-xy-2y2=0, (x-2y)(x+y)=0,所以=2或=-1. 【错因分析】 对数等式中,若含字母参数,要注意隐含条件,此题应有x-y>0,x+2y>0,x>0,y>0,由此可得x>y>0 ,则>0,故=-1为增根,应舍去. 【防范措施】 对数本身的限定条件为底数大于0且不等于1.做题时常因忽略此条件而出错,且要特别注意底数含有字母的情况. 【正解】 因为lg(x-y)+lg(x+2y)=lg[(x-y)(x+2y)]=lg(2xy), 所以(x-y)(x+2y)=2xy,即x2-xy-2y2=0, (x-2y)(x+y)=0,所以=2或=-1. 由题意知x>0,y>0,所以>0, 故舍去=-1,所以=2. 小结: 1.对数运算性质及应用: 对数运算性质主要有两个方面的应用:一是把复杂的真数化简,即将积、商、幂的对数转化为对数的和、差、积;二是将多个同底对数的积合并为一个对数式. 2.换底公式可完成不同底数的对数式之间的转化,该公式既可正用,又可逆用,使用时的关键是选择底数,换底的目的是实现对数式的化简. 1.下列等式成立的是________.(填序号) ①log2(3÷5)=log23-log25; ②log2(-10)2=2log2(-10); ③log2(3+5)=log23·log25; ④log2(-5)3=-log253. 【解析】 结合对数的运算性质可知只有①正确.【答案】 ① 2.计算2lg +log25·lg 2=________. 【解析】 原式=2·lg 2+·lg 2=lg 2+lg 5=1.【答案】 1 3.计算log89×log332=________. 【解析】 原式=×=×=.【答案】 4.计算下列各式的值. (1)lg 12.5-lg +lg ; (2)lg 52+lg 2×lg 50+(lg 2)2; (3)lg 25+lg 2+lg +lg(0.01)-1; (4)2log32-log3+log38-5log53. 【解】 (1)原式=lg(××)=lg 10=1. (2)原式=2lg 5+lg 2×(lg 10+lg 5)+(lg 2)2=2lg 5+lg 2×(1+lg 5)+(lg 2)2 =2lg 5+lg 2×(1+lg 5+lg 2)=2lg 5+2lg 2=2(lg 5+lg 2)=2. (3)原式=lg[25×2×10×(10-2)-1] =lg(5×2×10×102)=lg 10=. (4)原式=log322+log3(32×2-5)+log323-3 =log3(22×32×2-5×23)-3 =log332-3=2-3=-1. 实战演练: 一、填空题 1.下列计算正确的是________. ①log26-log23=log23; ②log26-log23=1; ③log39=3; ④log3(-4)2=2log3(-4). 【解析】 ∵log26-log23=log2=log22=1. ∴①不正确,②正确.又∵log39=log332=2,∴③不正确.又log3(-4)无意义,故④不正确. 【答案】 ② 2.已知log34·log48·log8m=log416,那么m的值为________. 【解析】 ∵log34·log48·log8m=log3m,且log416=2,∴log3m=2,即m=9.【答案】 9 3.已知lg 2=m,lg 3=n.用m,n表示log46=________. 【解析】 log46===.【答案】 4.(2013·苏州高一检测)已知2x=9,log2=y,则x+2y的值为________. 【解析】 由2x=9,得log29=x, ∴x+2y=log29+2log2=log29+log2=log264=6.【答案】 6 5.(2013·榆林高一检测)设f(x)=,则f(f(-2))=________. 【解析】 ∵x=-2<0,∴f(-2)=10-2=>0,所以f(10-2)=lg10-2=-2,即f(f(-2))=-2.【答案】 -2 6.已知3a=5b=m,且+=2,则m的值为________. 【解析】 由条件可知a=log3m,b=log5m,∴+=logm3+logm5=2,∴logm15=2. 即m2=15,∴m=.【答案】 7.已知f(3x)=2x·log23,则f(21 006)的值等于________. 【解析】 令3x=t(t>0),则x=log3t, f(t)=2·log3t·log23=2··=, ∴f(x)=,f(21 006)==2 012. 【答案】 2 012 8.设2a=5b=m,且+=2,则m=________. 【解析】 由2a=5b=m,知a=log2m,b=log5m, 所以=logm2,=logm5,∴+=logm2+logm5=logm10. 由+=2,得logm10=2, ∴m2=10,所以m=.【答案】 二、解答题 9.计算下列各式的值: (1)lg 5(lg 8+lg 1 000)+(lg 2)2+lg 0.06+lg ; (2)lg 25+lg 8+lg 5×lg 20+(lg 2)2. 【解】 (1)原式=lg 5(3lg 2+3lg 10)+(lg 2)2+lg(0.06×)=3lg 2lg 5+3lg 5+3lg22+lg 0.01 =3lg 2(lg 5+lg 2)+3lg 5-2 =3lg 2+3lg 5-2=3(lg 2+lg 5)-2=3-2=1. (2)原式=2lg 5+2lg 2+lg 5(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2 =2lg 10+(lg 5+lg 2)2=2+(lg 10)2=3. 10.方程lg2x+(lg 2+lg 3)lg x+lg 2lg 3=0的两根之积为x1x2,求x1x2的值. 【解】 因为lg2x+(lg 2+lg 3)lg x+lg 2lg 3 =(lg x+lg 2)(lg x+lg 3), 所以lg x=-lg 2=lg 2-1或lg x=-lg 3=lg 3-1, 即x1=,x2=,所以x1x2=. 11.一种放射性物质不断变化为其他物质,每经过一年剩余的质量约是原来的75%,估计约经过多少年,该物质的剩余量是原来的(结果保留1位有效数字)? (lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1) 【解】 假设经过x年,该物质的剩余量是原来的,根据题意得:0.75x=, ∴x=log0.75=-=-≈4. 故估计约经过4年,该物质的剩余量是原来的 设x,y,z都为正数,且3x=4y=6z. (1)求证+=; (2)试比较3x,4y,6z的大小. 【思路探究】 本题考查了对数的运算性质及与指数式的互化.待证式中均出现x,y,z,而条件是用指数式给出的x,y,z的关系式,因此应先从已知等式中解出x,y,z,然后再证明和比较. 【自主解答】 (1)证明 设3x=4y=6z=t(t>1), 则x=log3t,y=log4t,z=log6t,∴=logt3,=logt4,=logt6, ∴+=logt3+logt4=logt3+logt2=logt6=,即+=. (2)解 3x=3log3t=logt,4y=4log4t=logt, 6z=6log6t=logt,三式均大于0. =logt=logt=logt, =logt=logt,=logt=logt. ∵t>1,>>,∴>>,∴3x<4y<6z. 1.一般地,给出的等式是以指数的形式出现时,常对等式的两边取对数. 2.本题中采用的换元的方法、指数式与对数式互化的方法、利用换底公式化不同底为同底的方法均为数学中的常用方法,换底时常用到的结论有logab=(a>0,a≠1,b>0,b≠1). 已知2x=5y=10z,求证+=. 【证明】 令2x=5y=10z=t(t>0), 则x=log2t,y=log5t,z=lg t. 从而=logt2,=logt5,=logt10. 于是+=logt2+logt5=logt10=. 故+=.3.2.2 对数函数 | |
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