1對數的概念
如果a(a>0,且a≠1)的b次冪等於N,即ab=N,那麽數b叫做以a為底N的對數,記作：logaN=b,其中a叫做對數的底數,N叫做真數.
由定義知：
①負數和零沒有對數;
②a>0且a≠1,N>0;
③loga1=0,logaa=1,alogaN=N,logaab=b.
特別地,以10為底的對數叫常用對數,記作log10N,簡記為lgN；以無理數e(e=2.718 28…)為底的對數叫做自然對數,記作logeN,簡記為lnN.
2對數式與指數式的互化
式子名稱abN指數式ab=N(底數)(指數)(冪值)對數式logaN=b(底數)(對數)(真數)
3對數的運算性質
如果a>0,a≠1,M>0,N>0,那麽
(1)loga(MN)=logaM+logaN.
(2)logaMN=logaM-logaN.
(3)logaMn=nlogaM (n∈R).
問：①公式中為什麽要加條件a>0,a≠1,M>0,N>0?
②logaan=? (n∈R)
③對數式與指數式的比較.(學生填表)
式子ab=NlogaN=b名稱a—冪的底數
b—
N—a—對數的底數
b—
N—運
算
性
質am·an=am+n
am÷an=
(am)n=
(a>0且a≠1,n∈R)logaMN=logaM+logaN
logaMN=
logaMn=(n∈R)
(a>0,a≠1,M>0,N>0)
難點疑點突破
對數定義中,為什麽要規定a＞0,且a≠1?
理由如下：
①若a＜0,則N的某些值不存在,例如log-28?
②若a=0,則N≠0時b不存在；N=0時b不惟壹,可以為任何正數?
③若a=1時,則N≠1時b不存在；N=1時b也不惟壹,可以為任何正數?
為了避免上述各種情況,所以規定對數式的底是壹個不等於1的正數?
解題方法技巧
1
(1)將下列指數式寫成對數式：
①54=625；②2-6=164；③3x=27；④13m=5?73.
（2）將下列對數式寫成指數式：
①log1216=-4；②log2128=7；
③log327=x；④lg0.01=-2；
⑤ln10=2.303；⑥lgπ=k.
解析由對數定義：ab=N?logaN=b.
解答(1)①log5625=4.②log2164=-6.
③log327=x.④log135.73=m.
解題方法
指數式與對數式的互化,必須並且只需緊緊抓住對數的定義：ab=N?logaN=b.(2)①12-4=16.②27=128.③3x=27.
④10-2=0.01.⑤e2.303=10.⑥10k=π.
2
根據下列條件分別求x的值：
(1)log8x=-23；(2)log2(log5x)=0；
(3)logx27=31+log32；(4)logx(2+3)=-1.
解析(1)對數式化指數式,得：x=8-23=?
(2)log5x=20=1. x=?
(3)31+log32=3×3log32=?27=x?
(4)2+3=x-1=1x. x=?
解答(1)x=8-23=(23)-23=2-2=14.
(2)log5x=20=1,x=51=5.
(3)logx27=3×3log32=3×2=6,
∴x6=27=33=(3)6,故x=3.
(4)2+3=x-1=1x,∴x=12+3=2-3.
解題技巧
①轉化的思想是壹個重要的數學思想,對數式與指數式有著密切的關系,在解決有關問題時,經常進行著兩種形式的相互轉化.
②熟練應用公式：loga1=0,logaa=1,alogaM=M,logaan=n.3
已知logax=4,logay=5,求A=〔x·3x-1y2〕12的值.
解析思路壹,已知對數式的值,要求指數式的值,可將對數式轉化為指數式,再利用指數式的運算求值；
思路二,對指數式的兩邊取同底的對數,再利用對數式的運算求值?
解答解法壹∵logax=4,logay=5,
∴x=a4,y=a5,
∴A=x512y-13=(a4)512(a5)-13=a53·a-53=a0=1.
解法二對所求指數式兩邊取以a為底的對數得
logaA=loga(x512y-13)
=512logax-13logay=512×4-13×5=0,
∴A=1.
解題技巧
有時對數運算比指數運算來得方便,因此以指數形式出現的式子,可利用取對數的方法,把指數運算轉化為對數運算.4
設x,y均為正數,且x·y1+lgx=1(x≠110),求lg(xy)的取值範圍.
解析壹個等式中含兩個變量x、y,對每壹個確定的正數x由等式都有惟壹的正數y與之對應,故y是x的函數,從而lg(xy)也是x的函數.因此求lg(xy)的取值範圍實際上是壹個求函數值域的問題,怎樣才能建立這種函數關系呢?能否對已知的等式兩邊也取對數?
解答∵x>0,y>0,x·y1+lgx=1,
兩邊取對數得：lgx+(1+lgx)lgy=0.
即lgy=-lgx1+lgx(x≠110,lgx≠-1).
令lgx=t, 則lgy=-t1+t(t≠-1).
∴lg(xy)=lgx+lgy=t-t1+t=t21+t.
解題規律
對壹個等式兩邊取對數是解決含有指數式和對數式問題的常用的有效方法；而變量替換可把較復雜問題轉化為較簡單的問題.設S=t21+t,得關於t的方程t2-St-S=0有實數解.
∴Δ=S2+4S≥0,解得S≤-4或S≥0,
故lg(xy)的取值範圍是(-∞,-4〕∪〔0,+∞).
5
求值：
(1)lg25+lg2·lg50+(lg2)2；
(2)2log32-log3329+log38-52log53；
(3)設lga+lgb=2lg(a-2b),求log2a-log2b的值;
(4)求7lg20·12lg0.7的值.
解析(1)25=52,50=5×10.都化成lg2與lg5的關系式.
(2)轉化為log32的關系式.
(3)所求log2a-log2b=log2ab由已知等式給出了a,b之間的關系,能否從中求出ab的值呢?
(4)7lg20·12lg0.7是兩個指數冪的乘積,且指數含常用對數,
設x=7lg20·12lg0.7能否先求出lgx,再求x?
解答(1)原式=lg52+lg2·lg(10×5)+(lg2)2
=2lg5+lg2·(1+lg5)+(lg2)2
=lg5·(2+lg2)+lg2+(lg2)2
=lg102·(2+lg2)+lg2+(lg2)2
=(1-lg2)(2+lg2)+lg2+(lg2)2
=2-lg2-(lg2)2+lg2+(lg2)2=2.
(2)原式=2log32-(log325-log332)+log323-5log59
=2log32-5log32+2+3log32-9
=-7.
(3)由已知lgab=lg(a-2b)2 (a-2b>0),
∴ab=(a-2b)2, 即a2-5ab+4b2=0.
∴ab=1或ab=4,這裏a>0,b>0.
若ab=1,則a-2b0,a≠1,c>0,c≠1,N>0)；
(2)logab·logbc=logac；
(3)logab=1logba(b>0,b≠1)；
(4)loganbm=mnlogab.
解析(1)設logaN=b得ab=N,兩邊取以c為底的對數求出b就可能得證.
(2)中logbc能否也換成以a為底的對數.
(3)應用(1)將logab換成以b為底的對數.
(4)應用(1)將loganbm換成以a為底的對數.
解答(1)設logaN=b,則ab=N,兩邊取以c為底的對數得：b·logca=logcN,
∴b=logcNlogca.∴logaN=logcNlogca.
(2)由(1)logbc=logaclogab.
所以 logab·logbc=logab·logaclogab=logac.
(3)由(1)logab=logbblogba=1logba.
解題規律
(1)中logaN=logcNlogca叫做對數換底公式,(2)(3)(4)是(1)的推論,它們在對數運算和含對數的等式證明中經常應用.對於對數的換底公式,既要善於正用,也要善於逆用.(4)由(1)loganbm=logabmlogaan=mlogabnlogaa=mnlogab.
7
已知log67=a,3b=4,求log127.
解析依題意a,b是常數,求log127就是要用a,b表示log127,又3b=4即log34=b,能否將log127轉化為以6為底的對數,進而轉化為以3為底呢?
解答已知log67=a,log34=b,
∴log127=log67log612=a1+log62.
又log62=log32log36=log321+log32,
由log34=b,得2log32=b.
∴log32=b2,∴log62=b21+b2=b2+b.
∴log127=a1+b2+b=a(2+b)2+2b.
解題技巧
利用已知條件求對數的值,壹般運用換底公式和對數運算法則,把對數用已知條件表示出來,這是常用的方法技巧?8
已知x,y,z∈R+,且3x=4y=6z.
(1)求滿足2x=py的p值；
(2)求與p最接近的整數值；
(3)求證：12y=1z-1x.
解析已知條件中給出了指數冪的連等式,能否引進中間量m,再用m分別表示x,y,z?又想,對於指數式能否用對數的方法去解答?
解答（1）解法壹3x=4y?log33x=log34y?x=ylog34?2x=2ylog34=ylog316,
∴p=log316.
解法二設3x=4y=m,取對數得：
x·lg3=lgm,ylg4=lgm,
∴x=lgmlg3,y=lgmlg4,2x=2lgmlg3,py=plgmlg4.
由2y=py, 得 2lgmlg3=plgmlg4,
∴p=2lg4lg3=lg42lg3=log316.
(2)∵2=log390,a2+b2=7ab.求證式中真數都只含a,b的壹次式,想：能否將真數中的壹次式也轉化為二次,進而應用a2+b2=7ab?
解答logma+b3=logm(a+b3)212=
解題技巧
①將a+b3向二次轉化以利於應用a2+b2=7ab是技巧之壹.
②應用a2+b2=7ab將真數的和式轉化為ab的乘積式,以便於應用對數運算性質是技巧之二.12logma+b32=12logma2+b2+2ab9.
∵a2+b2=7ab,
∴logma+b3=12logm7ab+2ab9=12logmab=12(logma+logmb),
即logma+b3=12(logma+logmb).