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高中数学:指对函数核心公式(备战高考)
高中数学:指对题不难,难在第一步不动笔
指数函数与对数函数是高中数学中最为相似的两章内容,宛如一对镜子。从指数函数的角度看,问题是“几个a相乘能得到N”;从对数函数的角度看,则是“要乘几次才能得到N”。本质上是同一个问题的两种不同表述方式。
先确认身份:其实这是同一句话
a 的 b 次方等于 N,换一种写法就是 log 以 a 为底 N 等于 b。指数给的是结果,对数给的是次数。
有两块地基必须先钉死:底数a 要大于 0 且不等于 1,对数的真数 N 要大于 0。这两句话最不起眼,也最容易在考场上被跳过——很多算错的题,不是不会,是这一句没写。

四条法则:把乘除变加减
log 以 a 为底(MN) 等于 log 以 a 为底 M 加 log 以 a 为底 N;log 以 a 为底(M/N) 等于相减;log 以 a 为底 M 的 n 次方,等于 n 乘以 log 以 a 为底 M。
说白了,对数就是一台机器:把乘法变加法,把除法变减法,把乘方变成乘法。考卷上那些又长又吓人的式子,多半是在等你把它拆成几段加减。
还有一条换底公式:log 以 a 为底 b,等于 log 以 c 为底 b 除以 log 以 c 为底 a。它专门对付“底数不一样”这种局面。
两条曲线:看完图,公式就活了
y 等于 a 的 x 次方:定义域是全体实数,值域是大于 0 的一切数,永远经过 (0,1),那条 x 轴是它够不着的地平线。a 大于 1 时一路向上,0 小于 a 小于 1 时一路向下。
y 等于 log 以 a 为底 x:定义域是大于 0 的一切数,值域是全体实数,永远经过 (1,0),y 轴是它的边界。a 大于 1 时慢慢升,0 小于 a 小于 1 时慢慢降。
它们关于直线y 等于 x 对称。记住这个“对称”,比背十条性质都省事——指数怎么想,对数就怎么反过来想。

比大小:先找0 和 1 两个落点
指数永远为正,对数在x 等于 1 的地方正好为 0。所以比大小的时候,先把两边往 0 和 1 上靠:底相同就看单调,底不同就换底,实在绕不开,就请 1 当中间人。
这一步不难,难的是心里没有那两个“锚点”,于是每一步都在飘。
一套动作:化同底、换元、画图
考场上九成的指对题,第一步都是化同底。4 的 x 次方和 8 的 x 次方,都化成 2 的幂;log 以 2 为底和 log 以 8 为底,化成同一个底。式子立刻矮一截。
第二步是换元:令t 等于 a 的 x 次方,或者令 t 等于 log 以 a 为底 x,超越方程就退回二次方程。别忘了把 t 的范围一起带走。
第三步是画图。单调区间、交点个数、参数范围,图上一眼就明白,比在纸上推半天快得多。

学习方法:学习指对函数核心公式,做好以下事项,实为有效
第一件:动笔之前,先把定义域写下来。指对题的错,一半错在这里,而且错得毫无痕迹。
第二件:每道题做完,回头看一眼定义域和值域。哪儿松了、哪儿漏了,比直接看答案更有用。
第三件:错题本只记错因,不抄原题。“真数忘了大于 0”“换底换反了”“换元没带范围”——这些才是分数的漏洞,比多做十道题实在。
学习后总结:
一、睡前五分钟就能做:拿一张纸,把y 等于 2 的 x 次方和 y 等于 log 以 2 为底 x 画在同一格里。画三遍,你会突然看明白它们为什么长得那么像。
二、指对函数其实不玄。它只是把“变化”这件事,画成了两条互相照见的曲线。你多看几眼那条曲线,公式自己会开口。
三、口诀:先看域,再同底;底不同就换底,指对靠对称。先背“真数大于 0”和“底大于 0 且不等于 1”,再把两条曲线的图各画三遍,剩下的会在图上自己长出来。
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