1、 专题14 指数、对数、幂函数、 函数图象、函数零点及函数模型的应用 考点 十年考情(2015-2024) 命题趋势 考点1 指数函数及其应用 (10年5考) 2023·全国乙卷、2023·全国新Ⅰ卷、2022·北京卷2017·全国、2016·北京、2015·江苏、 2015·山东卷、2015·福建卷 1. 掌握指数对数幂函数的图象与性质,会指数对数的相关运算,会指对幂函数值的大小比较,都是高考命题的方向 2. 掌握函数图象的判断方法 3. 掌握函数零点的定义,会用零点存在定理判断零点所在区间,会求解零点相关问题,也是高考命题的高频考点 4. 掌握函数模型及其应用
2、 考点2 对数运算及指对互化 (10年8考) 2024·全国甲卷、2023·北京卷、2022·天津卷 2022·浙江卷、2022·全国乙卷、2021·天津卷 2020·全国卷、2018·全国卷、2016·浙江卷 2015·浙江卷、2015·浙江卷、2015·四川卷 2015·上海卷、2015·上海卷、2015·安徽卷 考点3 对数函数及其应用 (10年3考) 2024·北京卷、2024·全国新Ⅰ卷、2020·全国新Ⅱ卷2020·全国卷、2020·北京卷、2015·重庆卷 2015·四川卷、2015·湖北卷、2015·北京卷 考点4 幂函数 (10年3考) 2024·
3、天津卷、2023·北京卷、2020·江苏卷 考点5 指对幂函数值大小比较 (10年10考) 2024·天津卷、2023·全国甲卷、2023·天津卷 2022·天津卷、2022·全国甲卷、2022·全国新Ⅰ卷 2021·天津卷、2021·全国新Ⅱ卷、2020·天津卷 2020·全国卷、2020·全国卷、2020·全国卷 2019·天津卷、2019·天津卷、2018·天津卷 2017·全国卷、2016·全国卷、2016·全国卷 2015·重庆卷、2015·陕西卷、2015·山东卷 考点6 函数图象 (10年8考) 2024·全国甲卷、2023·天津卷、2022·全国乙卷
4、2022·全国甲卷、2022·天津卷、2021·浙江卷 2020·天津卷、2020·浙江卷、2019·浙江卷 2018·全国卷、2018·浙江卷、2018·全国卷 2017·全国卷、2017·全国卷、2015·安徽卷 2015·浙江卷 考点7 函数零点及其应用 (10年10考) 2024·全国新Ⅰ卷、2024·全国新Ⅱ卷、2024·全国新Ⅱ卷、2024·全国甲卷、2024·天津卷、2023·天津卷、2023·全国新Ⅰ卷、2022·天津卷、2022·北京卷 2021·北京卷、2021·天津卷、2020·天津卷 2019·全国卷、2019·浙江卷、2019·江苏卷 2018·全
5、国卷、2018·浙江卷、2018·天津卷 2018·全国卷、2017·山东卷、2017·江苏卷 2016·江苏卷、2016·天津卷、2016·天津卷 2016·天津卷、2016·天津卷、2015·天津卷 2015·天津卷、2015·安徽卷、2015·江苏卷 2015·湖北卷、2015·湖北卷、2015·安徽卷 2015·湖南卷、2015·湖南卷 考点8 函数模型 (10年5考) 2024·北京卷、2022·北京卷、2021·全国甲卷 2019·北京卷、2017·北京卷 考点01 指数函数及其应用 1.(2023·全国乙卷·高考真题)已知是偶函数,则( )
6、 A. B. C.1 D.2 【答案】D 【分析】根据偶函数的定义运算求解. 【详解】因为为偶函数,则, 又因为不恒为0,可得,即, 则,即,解得. 故选:D. 2.(2023·全国新Ⅰ卷·高考真题)设函数在区间上单调递减,则的取值范围是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】利用指数型复合函数单调性,判断列式计算作答. 【详解】函数在R上单调递增,而函数在区间上单调递减, 则有函数在区间上单调递减,因此,解得, 所以的取值范围是. 故选:D 3.(2022·北京·高考真题)已知函数,则对任意实数x,有( ) A. B. C. D.
7、 【答案】C 【分析】直接代入计算,注意通分不要计算错误. 【详解】,故A错误,C正确; ,不是常数,故BD错误; 故选:C. 4.(2017·全国·高考真题)设函数则满足的x的取值范围是 . 【答案】 【详解】由题意得: 当时,恒成立,即;当时, 恒成立,即;当时,,即.综上,x的取值范围是. 5.(2016·北京·高考真题)下列函数中,在区间 上为减函数的是 A. B. C. D. 【答案】D 【详解】试题分析:在区间上为增函数;在区间上先增后减;在区间上为增函数;在区间上为减函数,选D. 考点:函数增减性 6.(2015·江苏·高考真题)
8、不等式的解集为 . 【答案】 【详解】试题分析:本题是一个指数型函数式的大小比较,这种题目需要先把底数化为相同的形式,即底数化为2,根据函数是一个递增函数,写出指数之间的关系得到未知数的范围. , 是一个递增函数; 故答案为. 考点:指数函数的单调性和特殊性 7.(2015·山东·高考真题)已知函数 的定义域和值域都是 ,则 . 【答案】 【详解】若 ,则 在上为增函数,所以 ,此方程组无解; 若 ,则在上为减函数,所以 ,解得 ,所以. 考点:指数函数的性质. 8.(2015·福建·高考真题)若函数满足,且在单调递增,则实
9、数的最小值等于 . 【答案】 【详解】试题分析:根据可知函数的图像关于直线对称,可知,从而可以确定函数在上是增函数,从而有,所以,故的最小值等于. 考点:函数图像的对称性,函数的单调性. 【方法点睛】该题根据题中的条件确定好函数本身的单调区间,根据函数在函数增区间的所有子区间上是增函数,从而求得参数的取值范围,关键是根据条件,得出函数图像的对称性,确定出函数图像的对称轴,从而得到函数的增区间,从而根据集合间的包含关系,从而确定出参数的取值范围. 考点02 对数运算及指对互化 1.(2024·全国甲卷·高考真题)已知且,则 . 【答案】64 【分析】将
10、利用换底公式转化成来表示即可求解. 【详解】由题,整理得, 或,又, 所以,故 故答案为:64. 2.(2023·北京·高考真题)已知函数,则 . 【答案】1 【分析】根据给定条件,把代入,利用指数、对数运算计算作答. 【详解】函数,所以. 故答案为:1 3.(2022·天津·高考真题)化简的值为( ) A.1 B.2 C.4 D.6 【答案】B 【分析】根据对数的性质可求代数式的值. 【详解】原式 , 故选:B 4.(2022·浙江·高考真题)已知,则( ) A.25 B.5 C. D. 【答案】C 【分析】
11、根据指数式与对数式的互化,幂的运算性质以及对数的运算性质即可解出. 【详解】因为,,即,所以. 故选:C. 5.(2022·全国乙卷·高考真题)若是奇函数,则 , . 【答案】 ; . 【分析】根据奇函数的定义即可求出. 【详解】[方法一]:奇函数定义域的对称性 若,则的定义域为,不关于原点对称 若奇函数的有意义,则且 且, 函数为奇函数,定义域关于原点对称, ,解得, 由得,, , 故答案为:;. [方法二]:函数的奇偶性求参 函数为奇函数 [方法三]: 因为函数为奇函数,所以其定义域关于原点
12、对称. 由可得,,所以,解得:,即函数的定义域为,再由可得,.即,在定义域内满足,符合题意. 故答案为:;. 6.(2021·天津·高考真题)若,则( ) A. B. C.1 D. 【答案】C 【分析】由已知表示出,再由换底公式可求. 【详解】,, . 故选:C. 7.(2020·全国·高考真题)设,则( ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】根据已知等式,利用指数对数运算性质即可得解 【详解】由可得,所以, 所以有, 故选:B. 【点睛】本题考查的是有关指对式的运算的问题,涉及到的知识点有对数的运算法则,指数的运算法则,属于基础题目.
13、 8.(2018·全国·高考真题)已知函数,若,则 . 【答案】-7 【详解】分析:首先利用题的条件,将其代入解析式,得到,从而得到,从而求得,得到答案. 详解:根据题意有,可得,所以,故答案是. 点睛:该题考查的是有关已知某个自变量对应函数值的大小,来确定有关参数值的问题,在求解的过程中,需要将自变量代入函数解析式,求解即可得结果,属于基础题目. 9.(2016·浙江·高考真题)已知a>b>1.若logab+logba=,ab=ba,则a= ,b= . 【答案】 【详解】试题分析:设,因为, 因此 指数运算,对数运算. 在解方程
14、时,要注意,若没注意到,方程的根有两个,由于增根导致错误 10.(2015·浙江·高考真题)计算: , . 【答案】 【详解】;. 考点:对数运算 11.(2015·浙江·高考真题)若,则 . 【答案】 【详解】∵,∴,∴. 考点:对数的计算 12.(2015·四川·高考真题)lg0.01+log216= . 【答案】2 【详解】lg0.01+log216=-2+4=2 考点:本题考查对数的概念、对数运算的基础知识,考查基本运算能力. 13.(2015·上海·高考真题)方程的解为
15、 . 【答案】2 【详解】依题意,所以, 令,所以,解得或, 当时,,所以,而,所以不合题意,舍去; 当时,,所以,,,所以满足条件, 所以是原方程的解. 考点:对数方程. 14.(2015·上海·高考真题)方程的解为 . 【答案】 【详解】设,则 考点:解指对数不等式 15.(2015·安徽·高考真题) . 【答案】-1 【详解】原式= 考点:本题主要考查对数运算公式和指数幂运算公式. 考点03 对数函数及其应用 1.(2024·北京·高考真题)已知,是函数的图象上两个不同的点,则( ) A. B. C
16、. D. 【答案】B 【分析】根据指数函数和对数函数的单调性结合基本不等式分析判断AB;举例判断CD即可. 【详解】由题意不妨设,因为函数是增函数,所以,即, 对于选项AB:可得,即, 根据函数是增函数,所以,故B正确,A错误; 对于选项D:例如,则, 可得,即,故D错误; 对于选项C:例如,则, 可得,即,故C错误, 故选:B. 2.(2024·全国新Ⅰ卷·高考真题)已知函数在R上单调递增,则a的取值范围是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】根据二次函数的性质和分界点的大小关系即可得到不等式组,解出即可. 【详解】因为在上单调递增,且时,单
17、调递增, 则需满足,解得, 即a的范围是. 故选:B. 3.(2020·全国新Ⅱ卷·高考真题)已知函数在上单调递增,则的取值范围是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】首先求出的定义域,然后求出的单调递增区间即可. 【详解】由得或 所以的定义域为 因为在上单调递增 所以在上单调递增 所以 故选:D 【点睛】在求函数的单调区间时一定要先求函数的定义域. 4.(2020·全国·高考真题)设函数,则f(x)( ) A.是偶函数,且在单调递增 B.是奇函数,且在单调递减 C.是偶函数,且在单调递增 D.是奇函数,且在单调递减 【答案】D
18、分析】根据奇偶性的定义可判断出为奇函数,排除AC;当时,利用函数单调性的性质可判断出单调递增,排除B;当时,利用复合函数单调性可判断出单调递减,从而得到结果. 【详解】由得定义域为,关于坐标原点对称, 又, 为定义域上的奇函数,可排除AC; 当时,, 在上单调递增,在上单调递减, 在上单调递增,排除B; 当时,, 在上单调递减,在定义域内单调递增, 根据复合函数单调性可知:在上单调递减,D正确. 故选:D. 【点睛】本题考查函数奇偶性和单调性的判断;判断奇偶性的方法是在定义域关于原点对称的前提下,根据与的关系得到结论;判断单调性的关键是能够根据自变量的范围化简函数,根据
19、单调性的性质和复合函数“同增异减”性得到结论. 5.(2020·北京·高考真题)函数的定义域是 . 【答案】 【分析】根据分母不为零、真数大于零列不等式组,解得结果. 【详解】由题意得, 故答案为: 【点睛】本题考查函数定义域,考查基本分析求解能力,属基础题. 6.(2015·重庆·高考真题)函数的定义域是 A. B. C. D. 【答案】D 【详解】由解得或,故选D. 考点:函数的定义域与二次不等式. 7.(2015·四川·高考真题)设,都是不等于的正数,则“”是“”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
20、也不必要条件 【答案】B 【详解】若,则,从而有,故为充分条件. 若不一定有,比如.,从而不成立.故选B. 考点:命题与逻辑. 8.(2015·湖北·高考真题)函数的定义域为( ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】根据根号下非负及真数大于零可得函数的定义域. 【详解】由函数的表达式可知,函数的定义域应满足条件: ,解之得, 即函数的定义域为, 故选:C. 9.(2015·北京·高考真题)如图,函数的图象为折线,则不等式的解集是 A. B. C. D. 【答案】C 【详解】试题分析:如下图所示,画出的函数图象,从而可知交点,∴不等式的解
21、集为,故选C. 考点:1.对数函数的图象;2.函数与不等式;3.数形结合的数学思想. 考点04 幂函数 1.(2024·天津·高考真题)设,则“”是“”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 【答案】C 【分析】说明二者与同一个命题等价,再得到二者等价,即是充分必要条件. 【详解】根据立方的性质和指数函数的性质,和都当且仅当,所以二者互为充要条件. 故选:C. 2.(2023·北京·高考真题)下列函数中,在区间上单调递增的是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】利用基本初等函数的
22、单调性,结合复合函数的单调性判断ABC,举反例排除D即可. 【详解】对于A,因为在上单调递增,在上单调递减, 所以在上单调递减,故A错误; 对于B,因为在上单调递增,在上单调递减, 所以在上单调递减,故B错误; 对于C,因为在上单调递减,在上单调递减, 所以在上单调递增,故C正确; 对于D,因为,, 显然在上不单调,D错误. 故选:C. 3.(2020·江苏·高考真题)已知y=f(x)是奇函数,当x≥0时, ,则f(-8)的值是 . 【答案】 【分析】先求,再根据奇函数求 【详解】,因为为奇函数,所以 故答案为: 【点睛】本题考查根据奇函数性质求函数值,考查
23、基本分析求解能力,属基础题. 考点05 指对幂函数值大小比较 1.(2024·天津·高考真题)若,则的大小关系为( ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】利用指数函数和对数函数的单调性分析判断即可. 【详解】因为在上递增,且, 所以, 所以,即, 因为在上递增,且, 所以,即, 所以, 故选:B 2.(2023·全国甲卷·高考真题)已知函数.记,则( ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】利用作差法比较自变量的大小,再根据指数函数的单调性及二次函数的性质判断即可. 【详解】令,则开口向下,对称轴为, 因为,而, 所以,即
24、 由二次函数性质知, 因为,而, 即,所以, 综上,, 又为增函数,故,即. 故选:A. 3.(2023·天津·高考真题)设,则的大小关系为( ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】根据对应幂、指数函数的单调性判断大小关系即可. 【详解】由在R上递增,则, 由在上递增,则. 所以. 故选:D 4.(2022·天津·高考真题)已知,,,则( ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】利用幂函数、对数函数的单调性结合中间值法可得出、、的大小关系. 【详解】因为,故. 故答案为:C. 5.(2022·全国甲卷·高考真题)已知
25、则( ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】法一:根据指对互化以及对数函数的单调性即可知,再利用基本不等式,换底公式可得,,然后由指数函数的单调性即可解出. 【详解】[方法一]:(指对数函数性质) 由可得,而,所以,即,所以. 又,所以,即, 所以.综上,. [方法二]:【最优解】(构造函数) 由,可得. 根据的形式构造函数 ,则, 令,解得 ,由 知 . 在 上单调递增,所以 ,即 , 又因为 ,所以 . 故选:A. 【点评】法一:通过基本不等式和换底公式以及对数函数的单调性比较,方法直接常用,属于通性通法; 法二:利用的形式构造函
26、数,根据函数的单调性得出大小关系,简单明了,是该题的最优解. 6.(2022·全国新Ⅰ卷·高考真题)设,则( ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】构造函数, 导数判断其单调性,由此确定的大小. 【详解】方法一:构造法 设,因为, 当时,,当时, 所以函数在单调递减,在上单调递增, 所以,所以,故,即, 所以,所以,故,所以, 故, 设,则, 令,, 当时,,函数单调递减, 当时,,函数单调递增, 又, 所以当时,, 所以当时,,函数单调递增, 所以,即,所以 故选:C. 方法二:比较法 解: , , , ① , 令
27、 则 , 故 在 上单调递减, 可得 ,即 ,所以 ; ② , 令 则 , 令 ,所以 , 所以 在 上单调递增,可得 ,即 , 所以 在 上单调递增,可得 ,即 ,所以 故 7.(2021·天津·高考真题)设,则a,b,c的大小关系为( ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】根据指数函数和对数函数的性质求出的范围即可求解. 【详解】,, ,, ,, . 故选:D. 8.(2021·全国新Ⅱ卷·高考真题)已知,,,则下列判断正确的是( ) A. B. C. D.
28、答案】C 【分析】对数函数的单调性可比较、与的大小关系,由此可得出结论. 【详解】,即. 故选:C. 9.(2020·天津·高考真题)设,则的大小关系为( ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】利用指数函数与对数函数的性质,即可得出的大小关系. 【详解】因为, , , 所以. 故选:D. 【点睛】本题考查的是有关指数幂和对数值的比较大小问题,在解题的过程中,注意应用指数函数和对数函数的单调性,确定其对应值的范围. 比较指对幂形式的数的大小关系,常用方法: (1)利用指数函数的单调性:,当时,函数递增;当时,函数递减; (2)利用对数函数的单调性
29、当时,函数递增;当时,函数递减; (3)借助于中间值,例如:0或1等. 10.(2020·全国·高考真题)已知55<84,134<85.设a=log53,b=log85,c=log138,则( ) A.a
30、对数式与指数式的互化以及指数函数单调性的应用,考查推理能力,属于中等题. 11.(2020·全国·高考真题)设,,,则( ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】分别将,改写为,,再利用单调性比较即可. 【详解】因为,, 所以. 故选:A. 【点晴】本题考查对数式大小的比较,考查学生转化与化归的思想,是一道中档题. 12.(2020·全国·高考真题)若,则( ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】将不等式变为,根据的单调性知,以此去判断各个选项中真数与的大小关系,进而得到结果. 【详解】由得:, 令, 为上的增函数,为上的减函数,为
31、上的增函数, , ,,,则A正确,B错误; 与的大小不确定,故CD无法确定. 故选:A. 【点睛】本题考查对数式的大小的判断问题,解题关键是能够通过构造函数的方式,利用函数的单调性得到的大小关系,考查了转化与化归的数学思想. 13.(2019·天津·高考真题)已知,,,则的大小关系为 A. B. C. D. 【答案】A 【分析】利用利用等中间值区分各个数值的大小. 【详解】; ; . 故. 故选A. 【点睛】利用指数函数、对数函数的单调性时要根据底数与的大小区别对待. 14.(2019·天津·高考真题)已知,,,则的大小关系为 A. B. C. D. 【
32、答案】A 【解析】利用等中间值区分各个数值的大小. 【详解】, , ,故, 所以. 故选A. 【点睛】本题考查大小比较问题,关键选择中间量和函数的单调性进行比较. 15.(2018·天津·高考真题)已知,则的大小关系为 A. B. C. D. 【答案】D 【详解】分析:由题意结合对数的性质,对数函数的单调性和指数的性质整理计算即可确定a,b,c的大小关系. 详解:由题意可知:,即,,即, ,即,综上可得:.本题选择D选项. 点睛:对于指数幂的大小的比较,我们通常都是运用指数函数的单调性,但很多时候,因幂的底数或指数不相同,不能直接利用函数的单调性进行比较.这就必须掌
33、握一些特殊方法.在进行指数幂的大小比较时,若底数不同,则首先考虑将其转化成同底数,然后再根据指数函数的单调性进行判断.对于不同底而同指数的指数幂的大小的比较,利用图象法求解,既快捷,又准确. 16.(2017·全国·高考真题)设x、y、z为正数,且,则 A.2x<3y<5z B.5z<2x<3y C.3y<5z<2x D.3y<2x<5z 【答案】D 【详解】令,则,, ∴,则, ,则,故选D. 点睛: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,通过作差或作商进行比较大小.对数运算要记住对数运算中常见的运算法则,尤其是换底公式以及0与1的对数表示.
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