教材 · 数学 Course 2 · 函数

指数函数与对数函数

指数関数・対数関数

指数的扩张与指数函数、对数的性质与对数函数、常用对数。

学习目标

  • 能把根号、负指数、分数指数统一成同一个质数的乘方来计算,并用 a12⋅a−12=1a^{\frac12}\cdot a^{-\frac12}=1 这类关系求对称式的值
  • 能统一底后比较指数、对数的大小,解指数和对数的方程、不等式(底小于 1 时不等号反向,换元后写出新变量的范围,检查真数为正)
  • 能用对数的运算法则和换底公式化简、用给定字母表示对数,并用常用对数估计 2502^{50} 这类大数的位数和最高位数字
阅读路线

按顺序读。「指数的扩张」说明 a0a^0、a−na^{-n}、amna^{\frac mn} 为什么这样定义,是后面所有计算的基础;「指数函数」画出 y=axy=a^x,学会比大小、解指数方程不等式和换元求最值;「对数及其性质」把指数倒过来问,推出运算法则和换底公式;「对数函数」把对数看成函数,图像与指数函数关于 y=xy=x 对称,处理对数方程不等式时多一道真数条件;「常用对数」最后用 log⁡10\log_{10} 估计位数和小数首位,是 EJU 的固定题型。前两节熟悉的人,可以只看结论和例题,把时间留给后三节。

  1. 1指数的扩张指数の拡張指数扩张的每一步都由「指数法则继续成立」决定:a0=1a^0=1,a−n=1ana^{-n}=\dfrac{1}{a^n},amn=amna^{\frac mn}=\sqrt[n]{a^m}。代价是分数指数的底必须为正。计算时把根号全换成分数指数、把底统一成同一个质数,只算指数。指数の拡張 · 约 1600 字
  2. 2指数函数指数関数y=axy=a^x 过 (0, 1)(0,\,1)、恒为正、单调:a>1a>1 增,0<a<10<a<1 减。比大小、解方程不等式都先统一底再比指数(底小于 1 时不等号反向);遇到 4x4^x 与 2x2^x 就设 t=2xt=2^x,并立刻写出 t>0t>0 或由 xx 的范围求出 tt 的范围。指数関数とそのグラフ · 约 1700 字
  3. 3对数及其性质対数とその性質ap=M  ⟺  p=log⁡aMa^p=M\iff p=\log_aM(a>0a>0,a≠1a\ne1,M>0M>0)。对数把真数的乘、除、乘方变成对数的加、减、倍数。底不同就用换底公式统一;未知数在指数上又统一不了底时,两边取对数。対数の性質 · 约 1700 字
  4. 4对数函数対数関数y=log⁡axy=\log_ax 是 y=axy=a^x 关于直线 y=xy=x 的对称图形:过 (1, 0)(1,\,0)、以 yy 轴为渐近线,a>1a>1 时增加,0<a<10<a<1 时减少。解对数方程和不等式先写真数条件,底小于 1 时去掉 log⁡\log 不等号反向;换元 t=log⁡axt=\log_ax 后先写出 tt 的范围。対数関数とそのグラフ · 约 1700 字
  5. 5常用对数常用対数把 NN 写成 a×10na\times10^n(1≤a<101\le a<10),则 log⁡10N=n+log⁡10a\log_{10}N=n+\log_{10}a:整数部分 nn 定位数或小数位,小数部分 log⁡10a\log_{10}a 定首位数字。整数部分有 kk 位   ⟺  k−1≤log⁡10N<k\iff k-1\le\log_{10}N<k;小数第 kk 位首次非零   ⟺  −k≤log⁡10N<−k+1\iff -k\le\log_{10}N<-k+1。常用対数 · 约 1700 字