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| 4.2.3 对数函数的性质与图像题目答案及解析如下,仅供参考!
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$f\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{4}}\left( x+2 \right)$,$g\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{2}}x$.
$(1)$当$f\left( x \right)\gt g\left( x \right)$时,求$x$的取值范围;
$(2)$若函数$y=g\left( mx \right)\cdot g\left( \dfrac{x}{2} \right)$在$\left[ 1,8 \right]$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:$1.1\lt {{2}^{0.2}}\lt 1.2$.
$(1)$$\\left( 0,2 \\right)$;
$(2)$$\\dfrac{1}{64}$或$1$;
$(3)$证明见解析
"]]$(1)$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$\left( 0,+\infty \right)$,
由$f\left( x \right)\gt g\left( x \right)$得$\text{lo}{{\text{g}}_{4}}\left( x+2 \right)\gt \text{lo}{{\text{g}}_{2}}x=\text{lo}{{\text{g}}_{4}}{{x}^{2}}$,
故$x+2\gt {{x}^{2}}$,得$-1\lt x\lt 2$,
又$x\gt 0$,故$x$的取值范围为$\left( 0,2 \right)$;
$(2)$$y=g\left( mx \right)\cdot g\left( \dfrac{x}{2} \right)={{\log }_{2}}\left( mx \right)\cdot {{\log }_{2}}\dfrac{x}{2}=\left( {{\log }_{2}}m+{{\log }_{2}}x \right)\left( {{\log }_{2}}x-1 \right)$
设$t={{\log }_{2}}x$,因$x\in \left[ 1,8 \right]$,故$0\leqslant t\leqslant 3$,
则$y=\left( {{\log }_{2}}m+t \right)\left( t-1 \right)={{t}^{2}}+\left( {{\log }_{2}}m-1 \right)t-{{\log }_{2}}m$,
当$-\dfrac{{{\log }_{2}}m-1}{2}\lt \dfrac{3}{2}$,即$m\gt \dfrac{1}{4}$时,当$t=3$时,取得最大值$6$,故$\left( {{\log }_{2}}m+3 \right)\left( 3-1 \right)=6$,得$m=1$,
当$-\dfrac{{{\log }_{2}}m-1}{2}\geqslant \dfrac{3}{2}$即$0\lt m\leqslant \dfrac{1}{4}$时,当$t=0$时,取得最大值$6$,故$\left( {{\log }_{2}}m+0 \right)\left( 0-1 \right)=6$,得$m=\dfrac{1}{64}$,
故实数$m$的值为$\dfrac{1}{64}$或$1$;
$(3)$$f\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{4}}\left( x+2 \right)$,$g\left( x \right)=\text{lo}{{\text{g}}_{2}}x$,
当$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$1.1\lt {{4}^{0.1}}={{2}^{0.2}}$,
当$x=-0.8$时,由$x+1\lt g\left( x+2 \right)$可得$0.2\lt \text{lo}{{\text{g}}_{2}}1.2$,故${{2}^{0.2}}\lt 1.2$,
故$1.1\lt {{2}^{0.2}}\lt 1.2$.
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