数学竞赛中的指数和对数函数问题

函数 ｆ(ｘ) =ａｘ(ａ >0 ,ａ≠ 1 )叫做指数函数 ,定义域是Ｒ .函数 ｆ(ｘ) =ｌｏｇａｘ(ａ >0 ,ａ≠ 1 )叫做对数函数 ,定义域是Ｒ+ ,指数函数与对数函数互为反函数 ,它们的图形关于直线 ｙ =ｘ对称 .指数函数和对数函数是两个重要的基本初等函数 ,也是中学代数的重点内容 ,熟练掌握指数和对数的有关概念、运算法则和性质 ,并能灵活地进行指数和对数运算是解决有关指数和对数函数问题的基础 .1　化简与求值例 1　已知ｌｏｇ62 7=ａ ,试求ｌｏｇ181 6之值 .分析 :由于所求对数与已知的对数底数不同 ,为此可考虑应用换底公式 .由二个对数式…     

一个问题引起的思考——对数函数的图象

问题　若函数 ｙ =ｌｏｇａｘ与其反函数有交点 ,试确定ａ的取值范围 .我们来作一探讨 .设交点为Ｐ(ｘ0 ,ｙ0 ) ,则 ｙ0 =ｌｏｇａｘ0 ,ｙ0 =ａｘ0 ,即ｌｏｇａｘ0 =ａｘ0 .问题转化为 :当ａ在哪一范围取值时 ,关于ｘ的方程ｌｏｇａｘ =ａｘ 有解 ?遗憾的是 ,处理这一方程 ,我们还没有一套初等的办法 ,或者说还没有象解二次方程那样的公式 ,我们只能借助于图象 .关于对数函数的图象 ,课本的正文部分给出了三个“代表” :ｙ =ｌｏｇ2 ｘ ,ｙ =ｌｏｇ10 ｘ ,ｙ =ｌｏｇ 12 ｘ ,由此归纳出在其底数ａ >1及 0 <ａ <1这两种情况下的图象和性质 (…     

一元二次函数的最大(小)值问题

我们知道 ,一元二次函数 ｙ=ａｘ2 ｂｘ ｃ在其定义域 (-∞ , ∞ )上 ,当ａ >0时 ,函数在ｘ =- ｂ2ａ处取得最小值4ａｃ-ｂ24ａ ;当ａ <0时 ,函数在ｘ =- ｂ2ａ处取得最大值4ａｃ-ｂ24ａ .　　下面我们讨论如果限定某个闭区间 [ｍ ,ｎ]而不是在 (-∞ , ∞ )上来求 ｙ =ａｘ2 ｂｘ ｃ的最大 (小 )值的问题 .由二次函数 ｙ=ａｘ2 ｂｘ ｃ (ａ≠ 0 )的图象可知 ,在任何闭区间上 ,函数既有最大值 ,也有最小值 ,且最大值或最小值只能在顶点处或闭区间的端点处取得 ,解题的关键在于考虑顶点的横坐标是否属于该区间 .例 1　 (北京高一 1 996年…     

函数问题中的减元思想

在函数问题中 ,当变元出现的次数不止一次时 ,我们就不便于作出函数的图象或讨论函数的性质 .因此经常需要减少变元出现的次数 ,直至其仅仅出现一次 .这就是减元的思想 .减元类似于消元而又不同于消元 .现将几类常见函数减元的思想方法作一总结 :1　一元二次函数ｙ =ａｘ2 ｂｘ ｃ(ａ≠ 0 )其减元的方法就是配方 :ｙ =ａｘ ｂ2ａ2 4ａｃ-ｂ24ａ例 1　设函数ｙ=ｘ-ａ ｂ-ｘ的最大值为Ｍ ,最小值为ｍ .求证 :Ｍ =2ｍ(其中ａ、ｂ是常数且ａ<ｂ) .证明　函数的定义域为 {ｘ｜ａ≤ｘ≤ｂ}∵ｙ2 =(ｂ -ａ) 2 (ｘ-ａ) (ｂ -ｘ)=ｂ-ａ 2 -ｘ - …     

“由反函数的定义域求给定函数的值域法”是错误的

若已知函数ｙ =ｆ- 1 (ｘ)是函数ｙ =ｆ(ｘ)的反函数 ,那么 ,由函数ｙ =ｆ- 1 (ｘ)的定义域求得函数ｙ=ｆ(ｘ)的值域是无可非议的 .但是现在许多高中数学课外读物 (甚至教材[1 ] 上所介绍的“由反函数的定义域求给定函数的值域”法却值得商榷 .1　“由反函数的定义域求给定函数的值域法”在理论和实践上的失误以下两例 (或类似的例题 )常常被引为“由反函数的定义域求给定函数的值域法”的典型例题 :例 1　求函数ｙ =2ｘｘ 2 (ｘ≠- 2 )①的值域 .解　因为函数①的反函数是ｙ=2ｘ2 -ｘ它的定义域是 :(-∞ ,2 )∪ (2 , ∞ ) .所以函数①的值…     

幂、指、对函数的特征线及其应用

幂、指、对函数是高中代数的重要内容 ,每年高考都有一定的题量出现 ,在解此类题时 ,常要使用数形结合方法 ,而题目中往往对关键的幂指数和底数没有直接给出具体数字 ,这就使解题时缺少定量分析 ,增加了解题的难度 .下面引入特征线这一特殊的直线 ,可直接把底数或间接把指数显示出来 ,使解答简单方便 ,甚至可一步到位 .指数函数 ｙ =ａｘ 和直线ｘ =1的交点对应的纵坐标就是ａ ,所以称ｘ =1为 ｙ =ａｘ的特征线 (如图 1 ) .对数函数 ｙ =ｌｏｇａｘ与 ｙ=1的交点的横坐标就是ａ ,所以称 ｙ =1为ｙ =ｌｏｇａｘ的特征线 (如图 2 ) .对于幂函…     

指数函数和对数函数问题

函数ｆ(ｘ) =ａｘ(ａ >0 ,ａ≠ 1)叫做指数函数 ,定义域是Ｒ .函数ｆ(ｘ) =ｌｏｇａｘ (ａ >0 ,ａ≠ 1)叫做对数函数 ,定义域是Ｒ ,指数函数与对数函数互为反函数 ,它们的图象关于直线 ｙ =ｘ对称 .指数函数和对数函数是两个重要的基本初等函数 ,也是中学数学的重要内容之一 .本文我们讨论数学竞赛中的一些指数函数和对数函数问题 .例 1　 (1983年全国高中数学联赛试题 )ｘ =1ｌｏｇ1213 1ｌｏｇ1513的值属于区间 (　　 )(Ａ) (- 2 ,- 1) .　　　　 (Ｂ) (1,2 ) .(Ｃ) (- 3,- 2 ) . (Ｄ) (2 ,3) .解　∵ｘ =ｌｏｇ1312 ｌｏｇ1315 =ｌｏｇ…     

巧用共焦点的有心圆锥曲线系方程解题

与椭圆 ｘ2ａ2 + ｙ2ｂ2 =1共焦点的圆锥曲线系方程为　　　　　　　　 ｘ2ａ2 -λ+ ｙ2ｂ2 -λ=1( )其中ａ >ｂ >0 ,λ <ａ2 ,且λ≠ｂ2 .当λ <ｂ2 时 ,方程 ( )表示椭圆 ;当ｂ2 <λ <ａ2时 ,方程 ( )表示双曲线 .对于焦点在 ｙ轴上的椭圆 ,亦有相应的方程与结论 .巧用上述方程解题 ,可减少不必要的许多中间环节 ,下面举一例说明 .例　给定椭圆 ｘ2ｂ2 + ｙ2ａ2 =1(ａ >ｂ >0 ) ,求与这个椭圆共焦点的双曲线 ,使得以它们的交点为顶点的四边形面积最大 ,并求出这个最大值 .解　设所求双曲线方程为ｘ2ｂ2 -λ+ ｙ2ａ2 -λ=1(ｂ2 <λ <ａ2 ) …     

类比——让我分享一次成功

题 1　已知实常数ａ >0 ,ｂ >0 ,0 <θ <π2 ,求 ｙ =ａｓｉｎθ+ ｂｃｏｓθ的最小值 .当我试图去解这道题时 ,几经努力都没成功 ,失败使我陷入深思中 .忽然 ,我头脑中浮现出我曾做过的一道题 :题 2　已知实常数ａ >0 ,ｂ >0 ,且ｘ + ｙ=1,求 ｙ =ａｘ+ ｂｙ 的最小值 .这道题可以这样来解 :ｙ =ａｘ+ ｂｙ=(ａｘ + ｂｙ) (ｘ + ｙ)=ａ + ａｙｘ + ｂｘｙ +ｂ≥ａ + 2ａｂ +ｂ=(ａ +ｂ) 2 .其中当且仅当ａｙｘ =ｂｘｙ ,即 ｘｙ=ａｂ 时等号成立 .题 1、题 2很相似 ,但题 2有变量约束条件ｘ + ｙ =1,而题 1隐含条件ｓｉｎ2 θ +ｃｏｓ2 θ …     

对数函数的特征点,特征线及其应用

对数函数 ｙ =ｌｏｇａｘ(ａ >0且ａ≠ 1)的图象经过两个点 (1,0 )和 (ａ ,1) ,我们不妨称之为对数函数的两个特征点 .对数函数 ｙ =ｌｏｇａｘ(ａ >0且ａ≠ 1)的图象中 ,直线ｘ =1反映了它的分布特征 ;而直线 ｙ =1与对数函数图象的交点 (ａ ,1)的横坐标则直观地反映了对数函数的底数特征 .我们可以称ｘ =1和ｙ =1为对数函数的两(ａ >1)　　　　　　 ( 0 <ａ <1)图 1　对数函数特征线条特征线 .(如图 1所示 ) .知道了对数函数的特征点、特征线 ,我们在画图象时就能把握住图象的基本特征 ,利用对数函数的特征点、特征线处理一些问题形象、直…     

“两二次曲线相切”“△=0”?

1　楔子例 1　对ａ的不同取值讨论圆ｘ2 ｙ2 - 2ａｘ ａ2 - 1 =0与抛物线ｙ2 =12 ｘ的交点个数 .解　把ｙ2 =12 ｘ代入圆的方程 ,可得△ｘ =1 74- 2ａ ,由△ｘ=0得ａ=1 78,此时圆与抛物线相内切 ,由圆的运动位置易得 :(1 )当 1 <ａ <1 78时 ,两曲线有 4个交点 ;(2 )当ａ=1时 ,两曲线有 3个交点 ;(3 )当｜ａ｜<1或ａ=1 78时 ,两曲线有 2个交点 ;(4)当ａ =- 1时 ,两曲线有 1个交点 ;(5 )当ａ <- 1或ａ>1 78时 ,两曲线没有交点 .2　疑点(1 )由图可知当ａ=- 1时 ,圆与抛物线相切 ;当ａ=1时 ,圆与抛物线有 3个交点 ,其中一个是切点 ,为什么由△…     

关于分段函数的几个问题

分段函数在教材中是以例题的形式出现的 ,并未作深入说明 ,许多同学对此认识往往比较肤浅 .本文就分段函数的有关问题整理、归纳如下 :1.分段函数的含义所谓“分段函数” ,习惯上指在定义域的不同部分 ,有不同的对应法则的函数 ,对它应有以下两点基本认识 :(1)分段函数是一个函数 ,不要把它误认为是几个函数 ;(2 )分段函数的定义域是各段定义域的并集 ,值域是各段值域的并集 .2 .求分段函数的函数值例 1已知函数 ｆ(ｘ) =2 ｘ3ｌｏｇ13ｘ(ｘ <0 ) ,(0≤ｘ≤ 1) ,(ｘ >1) ,求ｆ(ｆ(ｆ(ａ) ) ) ,(ａ <0 ) .分析　求分段函数的函数值时 ,首先应…     

反函数学习问答

反函数是中学数学中的一个重要内容 ,学习反函数时 ,如果对概念与定义内涵、性质的理解不深刻或有偏差 ,就会造成是非不清、知识错位 .下面以问答形式进行剖析 .1　函数ｘ =ｆ- 1( ｙ)和函数 ｙ =ｆ- 1(ｘ)是同一个函数 ,还是两个不同的函数 ?答 :是同一个函数 .因为函数定义域、值域及定义域到值域上的映射是函数三要素 .而对使用什么字母作自变量 ,什么字母表示函数并没有限制 .当没有指明函数的定义域时 ,一般是指使表达式有意义的自变量构成的集合 .但是 ,如果将ｘ =ｆ- 1( ｙ)和 ｙ =ｆ- 1(ｘ)作为方程看 ,这两者一般就不是同一个方程…     

函数y=log_xN和它的应用

我们把函数y=log_xN(其中底数是变数,真数是常数)和对数函数比较,有相同的性质,也有不同的性质。本文着重介绍函数y=log_N的单调性及其应用。定理1.当N>1时,函数y=log_xN在(0,1)和(1,+∞)内都是减函数。定理2.当0相似文献   

函数图象变换常见错误剖析

由于函数概念不清 ,导致在处理函数图象变换的问题中出现错误 ,下面列举学生在练习中几种常见错误 ,关剖析错因 .错误 1　函数 ｙ =ｆ( -ｘ ａ)的图象是函数 ｙ=ｆ( -ｘ)的图象沿ｘ轴右移 (ａ <0 )或左移 (ａ >0 )|ａ|个单位而得到 .剖析　函数图象的左右平移的根据是自变量ｘ发生变化情况 ,而错误 1中确定图象变换是根据中间变量 -ｘ的变化而非ｘ的变化 .正确结论为 :ｙ =ｆ( -ｘ ａ) =ｆ[- (ｘ -ａ) ]的图象是 ｙ =ｆ[- (ｘ) ]的图象沿ｘ轴左移 (ａ <0 )或右移 (ａ >0 ) |ａ|个单位而得到 .错误 2　函数 ｙ =ｆ(ｘ -ａ)的图象与函数ｙ =…     

一个三角形三边关系猜想的否定

贵刊文 [1 ]否定了文 [2 ]给出的三角形三边定理 ,证明了除非对任意的正实数ａ ,ｂ ,ｃ都有ｆ(ａ ,ｂ ,ｃ) =0 ,否则 ,三角形的三边ａ ,ｂ,ｃ不存在整式关系式ｆ(ａ ,ｂ ,ｃ) =0 ,并且提出如下猜想 :除非ｆ(ａ ,ｂ ,ｃ)恒等于零 ,否则 ,对任意三角形三边ａ ,ｂ ,ｃ而言 ,不存在一个固定的关系式ｆ(ａ ,ｂ ,ｃ) =0 .本文指出上面的猜想是不成立的 .利用符号函数ｓｇｎｘ =1 ,当ｘ>0时 ;0 ,当ｘ =0时 ;-1 ,当ｘ<0时 ,引入如下三元实值函数ｆ(ｘ,ｙ,ｚ) =ｓｇｎ(ｘ+ｙ -ｚ) +ｓｇｎ(ｘ+ｚ-ｙ)+ｓｇｎ(ｙ+ｚ -ｘ) -3 .由于ｆ(2 ,1 ,1 ) =-1 ≠ 0…     

一道求字母范围例题的错解辨析

例　ｍ是什么实数时 ,关于ｘ的方程ｘ2 (ｍ - 2 )ｘ (5 -ｍ) =0的二不等根均大于 2 .错解　分离出ｍ =ｘ2 - 2ｘ 51 -ｘ ,即ｍ=- [(ｘ - 1 ) 4ｘ - 1 ](ｘ >2 ) ,问题转化成求关于ｘ的函数ｍ的值域 .∵ (ｘ - 1 ) 4ｘ - 1 ≥ 4(当且仅当ｘ =3时取“ =”) ,∴ｍ≤ - 4 .图 1　例题图辨析　为研究的方便 ,需用到一个重要函数 ｆ(ｕ) =ｕ ａｕ (ａ >0 ,ａ为常数 )的单调性 :ｆ(ｕ) 在 (0 ,ａ]上递减 ,在 [ａ , ∞ )上递增 (用单调性定义易证 ) .本题设ｕ =ｘ - 1 ,∵ｘ >2 ,∴ｕ >1 .设 ｙ1=ｍ ,ｙ2=- (ｕ 4ｕ) (ｕ >1 ) ,于是题目中的…     

函数y=θ-argz的几何解释

设复数ｚ =ａｃｏｓθ ｉ·ｂｓｉｎθ,(ａ>ｂ >0 ,0 <θ<π2 ) ,则θ为复数ｚ在复平面上对应点ｚ轨迹 ｘ =ａｃｏｓθｙ =ｂｓｉｎθ(0 <θ<π2 为参数 )———椭圆 (在第一象限部分 )的离心角 ,如图 ,函数ｙ=θ-ａｒｇｚ即为∠ＡＯＺ .ｔｇ∠ＡＯＺ =ｔｇｙ =ｔｇ(θ-ａｒｇｚ)=ｔｇθ - ｂａｔｇθ1 ｔｇθ· ｂａｔｇθ=(ａ -ｂ)ｔｇθａ ｂｔｇ2 θ=ａ-ｂａｔｇθ ｂｔｇθ≤ ａ-ｂ2ａｂ,所以ｙ的最大值为ａｒｃｔｇａ -ｂ2ａｂ,当且仅当 ａｔｇθ=ｂｔｇθ,即θ =ａｒｃｔｇ ａｂ 时取得 .当ａ =3 ,ｂ=2或ａ =3 ,ｂ=1时就分别得到 9…     

两类易混淆的含参问题辨析

说明 :解中 2 )和 3)用到一个基本原理 :若函数ｆ(ｘ) 在其定义域Ｄ上有最小值ｆ1和最大值 ｆ2 ,则ｆ(ｘ) <ｇ( ｙ) 在Ｄ上恒成立的充要条件是ｆ2 <ｇ( ｙ) ;ｆ(ｘ) >ｇ( ｙ)在Ｄ上恒成立的充要条件是ｆ1>ｇ( ｙ) .而要运用这一原理解决问题 ,关键在于要先分离变量 ,即将主变元与参数分离 ,化Ｆ(ｘ ,ｙ) >0型为ｆ(ｘ) >ｇ( ｙ) 或ｆ(ｘ) <ｇ( ｙ) 型 ,犹如例 1解中化原不等式为ｍ <2ｘ - 1ｘ2 - 1 或ｍ >2ｘ - 1ｘ2 - 1一样 .例 2　已知ｆ(ｘ) =- 3ｘ2 ｍ( 6 -ｍ)ｘ ｎ ,且ｆ(ｘ) =0的一根大于 1而另一根小于 1 .当常数ｎ >- 6时 ,求ｍ的取…     

创设增大圈,辨形有依靠——参数a对幂、指、对三种函数图象的影响

当参数ａ取定数时 ,ｙ =ｘａ,ｙ =ａｘ,ｙ =ｌｏｇａｘ这三种函数已被透彻研究 .但 1 992年全国高考第 6题和文科第 7题 (见本文例 1和例 5 )显示 :我们应该掌握当ａ变化时 ,上述三种函数图象的变化规律 .对此 ,我们抓住这三种函数图象分别过定点 (1 ,1 ) ,(0 ,1 ) ,(1 ,0 )之特征 ,以它们为圆心 ,适当长为半径画半圆弧 ,配上箭头 (如图 1 -图 3) ,则发现箭头所指方向反映了ａ增大时相应图象位置转移的方向 .不妨称这些有向圆弧为增大圈 ,它们给解题带来方便 ,同时又给人一种统一和奇异美的感受 .1　三种函数的增大圈我们在图 1 - 3中分别画…