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指数函数与对数函数图像与交点问题

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 关于指数函数与对数函数的问题

一、指数函数

底数对指数函数的影响:

①在同一坐标系内分别作函数的图象,易看出:当 a>l 时,底数越大,函数图象在第一象限越靠近 y 轴;同样地,当 0③当 a>0 ,且 a≠l 时,函数 与函数 y= 的图象关于 y 轴对称。

利用指数函数的性质比较大小:

若底数相同而指数不同,用指数函数的单调性比较: 若底数不同而指数相同,用作商法比较;

若底数、指数均不同,借助中间量,同时要注意结合图象及特殊值

二、对数函数

底数对函数值大小的影响 :

1.在同一坐标系中分别作出函数 当 a>l 时,底数越大,图象越靠近

的图象, 如图所示, 可以看出:

x 轴,同理,当 Ox 轴.利用这一规律,我们可以解决真数相同、对数不等时判断底数大小的问题.

2.类似地,在同一坐标系中分别作出

x=l

图象,如图所示, 它们的图象在第一象限的规律是:直线个区域里对数函数的底数都是由右向左逐渐减小,比如

把第一象限分成两个区域,

分别对应函数

,则必有

对数函数的图象与性质 :

三、对数函数与指数函数的对比:

(1) 对数函数与指数函数互为反函数,它们的定义域、值域互换,图象关于直线 (2) 它们都是单调函数,都不具有奇偶性.当 a>l 时,它们是增函数;当 Oy=x 对称.

四、关于同底指数函数与对数函数的交点问题

一、 a 1时方程 a x log a x 的解

先求如图 3 所示曲线 y

ax

与ylog a

x

相切时 a 的值。设曲线

y

a x 与y log a x 相切于点 M ( x 0 , x 0 ),由于曲线y a

x

在点 M 处的切线斜率为

1,

x 0 ,

x0

ax 0

ax 0 ,

所以

(a x )' |x x 0 1ax0

ln a 1

ax

01

所以 ln a

x 0 , 1

则 a ln a x 0

1 ln a

e

1

1

,所以 a

ln a

e e ,此时 x 0 e

1

以上说明,当 a e 时,两条曲线 e

y

ax 与 y log a x相切于点 M (e,e) 。

因此有以下结论:

1

①当 a

e e , 方程 (*) 无解(见图

1 所示);

1

②当 1

a ee ,方程( * )有且只有两解(见图

2 所示);

1

③当 a e e ,方程( *)有且只有一解(见图

3 所示)。

1

用计算器可算得 e e

1.44467 。

二、

0 a 1时方程 a log a x 的解

x

先求如图 5 所示曲线 y

ax 与ylog

a x 相切时 a 的值。

a 与 y log a 相切于点 P,由对称性知, 点 P 在直线 ylog a x(或由于曲线 y ax ) 在点 P 处切线的斜为 1,

设曲线

y

xx

y

x 上,设 P(x 0 , y 0 ) 。

ax

0

x 0 ,

所以 (log a x)' |x x0

1

ax 0

x 0 ,

1

1

x 0 ln a

1

a

ln a 1 ,1

1

,

ln a 即 e ln a x

1

x 1

0 所以0

ln a

e a1

( ) e

x 0 1

e 。此时,

e 。

1

a ( )

e

x

以上说明,当log

e 时,两条曲线

y

a 与y

a

x

相切于点 P因此有以下结论:

01

a ( )e

e 时,方程( * )有且只有三解(见图

4 所示);

a (1

) e

②当 e 时,方程( * )有且只有一解(如图 5 所示);

11 ,

e e )。

( ) e a 1

③当 e 时,方程( *)有且只有一解(如图

1

6 所示)。

用计算器可算出

( ) e 0.06599 e 。由于此数非常小,因此,人们在平时较难观察到这种

1

较小数值所示的函数图像,这也是人们易产生错误认识的—个重要原因。

综上所述,得:

a (0,( ) e ) 当 e 时,方程

1

ax

log

a

x 有且只有三解;

a ( ) e 时, 方程 ax log a x

有且只有一解; 当 e a (( ) ,1)

当 e时,方程

1

1

e

axlog x a 有且只有一解;

a

1

(1,e ) 时,方程 a1

ex

logx a a

有且只有两解;

当 a

e

e 时,方程 a1

x

logx

有且只有一解;

a

(e , ) 时,方程 aex

logx

a

无解。

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