| 4.2.3 对数函数的性质与图像 题目答案及解析

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必修二

第四章 指数函数、对数函数与幂函数

4.2 对数与对数函数

4.2.3 对数函数的性质与图像

已知函数$f\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{4}}\left( x+2 \right)$$g\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{2}}x$

$(1)$$f\left( x \right)\gt g\left( x \right)$时,求$x$的取值范围;

$(2)$若函数$y=g\left( mx \right)\cdot g\left( \dfrac{x}{2} \right)$$\left[ 1,8 \right]$上的最大值为$6$,求实数$m$的值;

$(3)$通过软件作图发现,当$x\in \left( -1,0 \right)$时,$f\left( x \right)\lt x+1\lt g\left( x+2 \right)$.试利用上述结论证明:$1.1\lt {{2}^{0.2}}\lt 1.2$

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$(1)$$\\left( 0,2 \\right)$

$(2)$$\\dfrac{1}{64}$$1$

$(3)$证明见解析

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$(1)$由题意函数$f\left( x \right)$的定义域为$\left( -2,+\infty \right)$$g\left( x \right)$的定义域为$\left( 0,+\infty \right)$

$f\left( x \right)\gt g\left( x \right)$$\text{lo}{{\text{g}}_{4}}\left( x+2 \right)\gt \text{lo}{{\text{g}}_{2}}x=\text{lo}{{\text{g}}_{4}}{{x}^{2}}$

$x+2\gt {{x}^{2}}$,得$-1\lt x\lt 2$

$x\gt 0$,故$x$的取值范围为$\left( 0,2 \right)$

$(2)$$y=g\left( mx \right)\cdot g\left( \dfrac{x}{2} \right)={{\log }_{2}}\left( mx \right)\cdot {{\log }_{2}}\dfrac{x}{2}=\left( {{\log }_{2}}m+{{\log }_{2}}x \right)\left( {{\log }_{2}}x-1 \right)$

$t={{\log }_{2}}x$,因$x\in \left[ 1,8 \right]$,故$0\leqslant t\leqslant 3$

$y=\left( {{\log }_{2}}m+t \right)\left( t-1 \right)={{t}^{2}}+\left( {{\log }_{2}}m-1 \right)t-{{\log }_{2}}m$

$-\dfrac{{{\log }_{2}}m-1}{2}\lt \dfrac{3}{2}$,即$m\gt \dfrac{1}{4}$时,当$t=3$时,取得最大值$6$,故$\left( {{\log }_{2}}m+3 \right)\left( 3-1 \right)=6$,得$m=1$

$-\dfrac{{{\log }_{2}}m-1}{2}\geqslant \dfrac{3}{2}$$0\lt m\leqslant \dfrac{1}{4}$时,当$t=0$时,取得最大值$6$,故$\left( {{\log }_{2}}m+0 \right)\left( 0-1 \right)=6$,得$m=\dfrac{1}{64}$

故实数$m$的值为$\dfrac{1}{64}$$1$

$(3)$$f\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{4}}\left( x+2 \right)$$g\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{2}}x$

$x=-0.9$时,由$f\left( x \right)\lt x+1$可得$\text{lo}{{\text{g}}_{4}}1.1\lt 0.1$,故$1.1\lt {{4}^{0.1}}={{2}^{0.2}}$

$x=-0.8$时,由$x+1\lt g\left( x+2 \right)$可得$0.2\lt \text{lo}{{\text{g}}_{2}}1.2$,故${{2}^{0.2}}\lt 1.2$

$1.1\lt {{2}^{0.2}}\lt 1.2$

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