专题02 指数、对数及幂的大小比较问题
--------真题演练
指数、对数及幂的大小比较问题方法灵活,常常给人以“乱花渐欲迷人眼”的感觉,而对其问题进行归纳总结,会发现这类问题的解法往往可以从代数和几何两方面加以探寻,即利用函数的性质及图象解答。体现对数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算及直观想象等核心素养的考查,也是高考命题的热点。
本专题以一些典型例题来说明此类问题的方法与技巧。希望大家以后解决此类问题时有“浅草才能没马蹄”的轻盈之感。
1.常用的指对数变换公式:
(1)n
m m
n a a ⎛⎫= ⎪⎝⎭
;
(2)log log log a a a M N MN += ; log log log a a a M M N N
-=; (3)()log log 0,1,0n
a a N n N a a N =>≠>;
(4)换底公式:log log log c a c b
b a
=; 进而有两个推论:1
log log a b b a
=(令c b =); log log m n a a n N N m =;
2.比较大小的基本思路:
(1)求同存异:如果两个指数(或对数)的底数相同,则可通过真数的大小与指对数函数的单调性, 判断出指数(或对数)的关系,所以要熟练运用公式,尽量将比较的对象转化为某一部分相同的情况 例如:1
113
4
2
3,4,5,比较时可进行转化,尽管底数难以转化为同底,但指数可以变为相同
()()()
111111436342
12
12
12
33
,44
,55
===,从而只需比较底数的大小即可;
(2)利用特殊值作“中间量”:在指对数中通常可优先选择“-1,0,1”对所比较的数进行划分,然后再进行比较,有时可以简化比较的步骤(在兵法上可称为“分割包围,各个击破”,也有一些题目需要选择特殊的常数对所比较的数的值进行估计,例如2log 3,可知2221log 2log 3log 42=<<=,进而可估计2log 3是一个1点几的数,从而便于比较;
(3)利用函数单调性比较大小;例:()f x 在[],a b 单调递增,则[]()()121212,,,x x a b x x f x f x ∀∈<⇔<
(在单调区间内,单调性是自变量大小关系与函数值大小关系的桥梁);
总之:比较数式的大小,若同底,考虑指数函数(或对数函数);若同指,则考虑幂函数,再利用函数的单调性比较大小;若不同底,也不同指,则其基本方法是“同底法”,即把不同底的对数式化为同底的对数式,然后根据单调性来解决,或者利用中间量法。
1.【优质试题北京高考】如果,0log log 2
12
1< A .1y x << B .1x y << C .1x y << D .1y x << 2.【优质试题天津高考】设5log 4a =,5(log 3)b =2,4log 5c =,则 A .a B .b C .a D .b 1.5 0.6 0.60.6 1.5a b c ===,,,则a b c ,,的大小关系是 (A )a b c << (B ) a c b << (C )b a c << (D )b c a << 4.【优质试题安徽高考】设3log 7a =, 1.1 2b =, 3.1 0.8c =,则 A .c a b << B .b a c << C .a b c << D .b c a << 5.【优质试题天津高考】已知12 2a =,0.2 12b -⎛⎫= ⎪ ⎝⎭ ,52log 2c =,则,,a b c 的大小关系为 A .c b a << B .c a b << C .b a c << D .b c a << 6.【优质试题天津高考】设357log 6,log 10,log 14a b c ===,则 A .c b a >> B .b c a >> C .a c b >> D .a b c >> 7.【优质试题辽宁高考】已知13 2 a -=,2 1211 log ,log 33 b c ==,则 A .a b c >> B .a c b >> C .c a b >> D .c b a >> 8.【优质试题天津高考】设,,log ,log 22 12-===πππc b a 则 A.c b a >> B.c a b >> C.b c a >> D.a b c >> 9.【优质试题天津高考】已知2log e =a ,ln 2b =,1 2 1 log 3 c =,则a ,b ,c 的大小关系为 ( ) [来源学§ A .a b c >> B .b a c >> C .c b a >> D .c a b >> 10.【优质试题全国高考III 】已知43 2a =,25 4b =,13 25c =,则 A .b a c << B .a b c << C .b c a << D .c a b << 11.【优质试题四川高考】设,a b 都是不等于1的正数,则“333a b >>”是“log 3log 3a b <”的 A .充要条件 B .充分不必要条件 C .必要不充分条件 D .既不充分也不必要条件 12.【优质试题全国新课标】设357log 6,log 10,log 14a b c ===,则 A .c b a >> B .b c a >> C .a c b >> D .a b c >> 13.【优质试题全国高考I 】若1a b >>,01c <<,则 A .c c a b < B .c c ab ba < C .log log b a a c b c < D .log log a b c c < 14.【优质试题高考浙江】已知a ,b >0,且a ≠1,b ≠1,若log >1a b ,则( ) A.(1)(1)0a b --< B. (1)()0a a b --> C. (1)()0b b a --< D. (1)()0b b a --> 15.【优质试题年高考山东】若a>b>0,且ab=1,则下列不等式成立的是 A. ()21log 2a b a a b b + <<+ B. ()21log 2a b a b a b <+<+ C. ()21log 2a b a a b b +<+< D. ()21log 2 a b a b a b +<+< 16.【优质试题新课标1】设xyz 为正数,且235x y z ==,则 A .235x y z << B .523z x y << C .352y z x << D .325y x z << 17.【优质试题山东高考】 已知实数,x y 满足(01)x y a a a <<<,则下列关系式恒成立的是( ) A.3 3x y > B.sin sin x y > C.2 2ln(1)ln(1)x y +>+ D. 22 11 11 x y >++ 18.【优质试题高考陕西】设()ln ,0f x x a b =<<,若()p f ab =,( )2 a b q f +=, 1 (()())2 r f a f b = +,则下列关系式中正确的是( ) A .q r p =< B .q r p => C .p r q =< D .p r q => 19.【优质试题高考天津】已知定义在R 上的函数()2 1x m f x -=- (m 为实数)为偶函数,记 ()()0.52(log 3),log 5,2a f b f c f m ===,则,,a b c 的大小关系为 A .a b c << B .a c b << C .c a b << D .c b a << 20.【优质试题天津高考】已知奇函数()f x 在R 上是增函数,()()g x xf x =.若2(log 5.1)a g =-,0.8(2)b g =,(3)c g =,则a ,b ,c 的大小关系为 (A )a b c << (B )c b a << (C )b a c << (D )b c a << 21. 【优质试题高考北京】3 2-,12 3,2log 5三个数中最大数的是 . 22.【优质试题上海高考】若2 13 2)(x x x f -=,则满足0)( 备战2019年高考数学黄金30题 考题3 幂指对大小比较 (2017·新课标Ⅰ,理11)设x 、y 、z 为正数,且235x y z ==,则( ) A .2x <3y <5z B .5z <2x <3y C .3y <5z <2x D .3y <2x <5z 【命题维度分析】 【考点】指数与对数的互化,对数的运算,两个式子比较大小的方法:比差法和比商法. 【核心素养】本题考查逻辑推理、运算能力、数据分析等数学素养. 【数学能力】本题考查了推理论证能力、运算求解能力、转化与化归等数学能力 【命题分析】本题考查指数与对数的互化,对数的运算,两个式子比较大小的方法:比差法和比商法. 理解对数的概念及其运算性质,知道用换底公式将一般对数转化成自然对数或常用对数;了解对数在简化运算中的作用,这是考试大纲的要求,本题正是对这一部分的体现.该题题设背景简单易懂、课本内容要求的重组与深化改编题,来源课本又高于课本,重点考查了指数与对数的互化与对数的运算性质,主要难点在对数的运算. 【解题维度分析】 【解题思路】对于连等问题,常规的方法是令该连等为同一个常数,再用这个常数表示出对应的,,x y z ,通过作差或作商进行比较大小. 【【解析】】方法1:令235x y z k ===(1k >),则2log x k =,3log y k =,5log z k =, 所以 22lg lg3lg9 13lg 23lg lg8 x k y k =?=>,则23x y >, 22lg lg5lg 2515lg 25lg lg32 x k z k =?=<,则25x z <, 所以325y x z <<,故选D. 方法2:令2351x y z k ===>,求得2log x k =,3log y k =,5log z k =, 则12 2222log log x k k ==,13 3333log log y k k ==,15 5555log log z k k ==, 由于1k >,只用比较底数12 2,133,15 5的大小即可, 因为116632(2)8(3)9=<=,111010 52(2)32(5)25=<=, 所以1115 3 2 523<<, 所以325y x z <<,故选D. 高中数学指数式、对数式比较大小的问题 --------太原市交通学校 郝志隆 指数式、对数式这类比较大小的问题,在高考数学中常常可以和函数的单调性、奇偶性、周期性等性质甚至是和函数图像结合在一起来考察,知识点放到一起变成一道综合题时,难度就加大了很多,所以考察方式非常灵活,要顺利完成这样的題目,我们需要会应用函数的单调性,指数式对数式的化简变形,特殊值的变形应用,函数图象的运用,不等式性质的应用等等知识。一般来说,常见的式子的比较大小有如下几种类型: 一、同底数或者同指数的式子,直接应用指数函数、对数函数或是幂函数的单调性来解决。比如: 例1:已知 ,则三个数a ,b ,c 的大小关系是______ A .c <a <b B .c <b <a C .a <b <c D .b <a <c 【解答】解:因为底数 3 015 <<,所以指数函数y=在R 单调递减,而﹣<0<3, 故a >b >c ,故选:B . 二、利用特殊值0、1灵活变形进行比较,把数字初步分为小于0,0到1和大于1三大类 例2:比较12010 2019202012019 2020 log log log 2020a b c d ====、的大小 【解答】解:102019 2020 20201a =>=;即a>1 12 201920191log (2020)log 20202b == ,所以22019201911 log 2019log 201922 b << 故得: 1 12 b <<; 12 202020202020111log 2019log 2019log 2020222c ==<=又2020log 10c >=所以,1 02c <<; 1 12019 2019 log 2020log 10d =<= 所以d<0. ,因此a>1>b>1/2>c>0>d ,故a>b>c>d 。 三、两个式子的底数、指数或者真数都不相同时,通过化简变形变到有一个相同,再来利用单调性求解。如: 例3:比较a 、b 、c 的大小: 11135 22b 35 a c ===、、 这三个式子底数指数都不同,而且它们全都是大于1且小于2的数,不能直接利用函数单调性,所以需要先变形到有一些相同的形式,再来进行比较 【解答】解:先比较a 和b 的大小:311136 662 22[(2)]8a ====;121123666 33[(3)]9b ==== 因为幂函数16 y x =在(0,)+∞上是增函数,所以ac;所以c><若且,则) 由222log 3log 4log 5<<的大小,得到345log 2log 2log 2>>。故可得a>b>c 。 指数函数、幂函数和对数函数是高中数学中的重要概念,它们在数学 和现实生活中都有着重要的应用。在本篇文章中,我们将深入探讨这 三种函数的性质,以及它们之间的比较大小关系。通过本文的阅读, 你将能够更全面地理解这些函数的特点,并从中获得更深入的数学启发。 1. 指数函数 指数函数是数学中常见的一种函数,其一般形式可表示为 y = a^x, 其中a为常数且不等于1。指数函数的特点是随着自变量x的增大, 函数值y以指数方式增长或者下降。指数函数在自然科学、工程技术 以及金融领域都有着广泛的应用,例如放射性衰变、人口增长模型等 都可以使用指数函数来描述。在指数函数中,底数a的大小决定了函 数的增长速度,当a大于1时,函数呈现增长趋势;当a在0和1之 间时,函数呈现下降趋势。 2. 幂函数 幂函数是指数函数的一种特殊形式,其一般形式可以表示为y = x^a,其中a为常数。幂函数的特点是自变量x的次幂影响了函数值y的大小,不同的a值会导致函数曲线的形状发生变化。当a为正数时,幂 函数呈现增长趋势;当a为负数时,幂函数呈现下降趋势。幂函数在 物理学、生物学以及经济学中都有着重要的应用,例如牛顿定律中的 物体受力情况、生物种群数量增长模型等都可以用幂函数来描述。 3. 对数函数 对数函数是幂函数的逆运算,常见的对数函数有以10为底的常用对数函数和以e为底的自然对数函数。对数函数的一般形式可以表示为 y = loga(x),其中a为底数。对数函数的特点是能够将幂函数转化为线 性函数,便于进行求解和分析。对数函数在科学领域、信息论以及计 算机科学中有着广泛的应用,例如信噪比的计算、数据压缩算法等都 离不开对数函数的运算。 指数函数、幂函数和对数函数各自具有独特的特点和应用,它们在数 学领域和现实生活中都扮演着重要的角色。在比较大小方面,一般来说,指数函数增长速度最快,其次是幂函数,对数函数增长速度最慢。在实际问题中,我们可以根据具体情况选择合适的函数来进行建模和 求解。 在我看来,这三种函数之间的关系非常有意思。它们既有着密切的联系,又有着各自的特点和应用。通过深入学习和了解这些函数,我们 可以更好地理解数学世界,也能够更灵活地运用数学知识解决实际问题。 在这篇文章中,我们深入探讨了指数函数、幂函数和对数函数的性质 及比较大小关系。通过逐步介绍每种函数的特点和应用,我们能够更 全面地认识它们,并从中获得更深入的数学启发。希望本文能够为你 对这些函数的理解提供一定的帮助。 专题02 指数、对数及幂的大小比较问题 --------真题演练 指数、对数及幂的大小比较问题方法灵活,常常给人以“乱花渐欲迷人眼”的感觉,而对其问题进行归纳总结,会发现这类问题的解法往往可以从代数和几何两方面加以探寻,即利用函数的性质及图象解答。体现对数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算及直观想象等核心素养的考查,也是高考命题的热点。 本专题以一些典型例题来说明此类问题的方法与技巧。希望大家以后解决此类问题时有“浅草才能没马蹄”的轻盈之感。 1.常用的指对数变换公式: (1)n m m n a a ⎛⎫= ⎪⎝⎭ ; (2)log log log a a a M N MN += ; log log log a a a M M N N -=; (3)()log log 0,1,0n a a N n N a a N =>≠>; (4)换底公式:log log log c a c b b a =; 进而有两个推论:1 log log a b b a =(令c b =); log log m n a a n N N m =; 2.比较大小的基本思路: (1)求同存异:如果两个指数(或对数)的底数相同,则可通过真数的大小与指对数函数的单调性, 判断出指数(或对数)的关系,所以要熟练运用公式,尽量将比较的对象转化为某一部分相同的情况 例如:1 113 4 2 3,4,5,比较时可进行转化,尽管底数难以转化为同底,但指数可以变为相同 ()()() 111111436342 12 12 12 33 ,44 ,55 ===,从而只需比较底数的大小即可; (2)利用特殊值作“中间量”:在指对数中通常可优先选择“-1,0,1”对所比较的数进行划分,然后再进行比较,有时可以简化比较的步骤(在兵法上可称为“分割包围,各个击破”,也有一些题目需要选择特殊的常数对所比较的数的值进行估计,例如2log 3,可知2221log 2log 3log 42=<<=,进而可估计2log 3是一个1点几的数,从而便于比较; (3)利用函数单调性比较大小;例:()f x 在[],a b 单调递增,则[]()()121212,,,x x a b x x f x f x ∀∈<⇔< 第20讲 指对数比较大小8种常考题型总结 【知识点梳理】 指数和对数的比大小问题成为了高考和模拟题的一些拉档题,这里我们重点介绍几种比大小方法,让大家充分了解掌握一些指数对数大小比较的常用方法. (1)利用指数对数单调性比较大小;当底数一样或者可以化成一样,直接利用单调性比较即可 (2)利用指数对数函数图象关系比较大小 (2)比较与0,1的大小关系,此类题目一般会放在单选第5题左右位置,比如12.02.0003.0=<<, 12.0log 3.0log 1log 02.02.02.0=<<= (3)取中间值,比如遇到两个数都在0到1之间,我们可以比较它们与 2 1 的大小等 (4)去常数再比大小当底数和真数出现了倍数关系时候,需要将对数进行分离常数再比较. 例如:log log 1log log n a a a a ma m ma m n =+=+;. (5)当真数一样我们考虑用换底公式,换为底数一样,再比较分母,如2ln =a 和2log 3=b , e a 2log 12ln = =,3 log 1 2log 23==b ,因为e 22log 3log >,所以b a > (6)乘倍数比较数的范围比较大小,比如3log 2=a 和4log 3=b ,则()5,427log 3log 3322∈==a , ()4,364log 4log 3333∈==b ,所以b a 33>,所以b a > (7)构造函数,利用函数的单调性比价大小 【题型目录】 题型一:直接利用单调性比较大小 题型二:比较与1,0的大小关系 题型三:取中间值比较大小 题型四:利用换底公式比较大小 题型五:分离常数再比较大小 题型六:利用均值不等式比较大小 题型七:乘倍数比较数的范围比较大小 题型八:构造函数比大小 【典型例题】 题型一:直接利用单调性比较大小 【例1】(2022·湖南邵阳·高一期末)已知222log 0.6,log 0.8,log 1.2a b c ===,则( ) A .c b a >> B .c a b >>备战2019年高考数学黄金30题——考题3 幂指对大小比较
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