Алгебра и начала анализа – 11
Разработка темы:
Показательная и логарифмическая функция
Должны знать:
- обозначение и основные свойства показательной и логарифмической
функции;
- определение логарифма числа;
- формулировку теоремы об обратной функции;
- свойства логарифмов;
- вид простейших показательных и логарифмических уравнений и
неравенств.
Уметь:
- строить графики показательной и логарифмической функций;
- выполнять преобразования выражений;
- решать простейшие показательные и логарифмические уравнения и
неравенства и сводимые к ним.
Урок № 1.
Показательная функция. Её свойства и график.
Мы говорили о функциях, которые имели показатель
постоянный, а основание менялось.
y = x5 , y = √x , y = x2.
Сейчас: основание постоянно, а показатель меняется.
Во многих областях науки и техники при изучении различных явлений и
процессов обнаруживается одна общая функциональная зависимость между двумя
переменными величинами, участвующими в данном процессе.
Пример 1.
С изменением высоты над уровнем моря атмосферное давление изменяется
по закону Р = Р0 ∙ аh, где
Р0 – давление на уровне моря;
а – постоянная;
h – высота.
Пример 2.
Рост древесины происходит по закону А = А0 ∙ аkt,
где
А0 – начальное количество древесины;
а – постоянная;
к – постоянная;
t – время изменения.
Пример 3.
Распад радия протекает по закону х = х0 ∙ аkt,
где
х0 – начальное количество радия;
а – постоянная;
к – постоянная;
t – время распада.
Пример 4.
Размножение бактерий в какой-либо культуре протекает по закону
у = у0 ∙ аkt, где
у0 – начальное количество бактерий;
а – постоянная;
к – постоянная;
t –время.
Процесс органического роста можно описать функциями вида у = с ∙ аkх
Мы будем говорить о функциях, где с = к = 1.
Это функция у = ах , где а › 0, а ≠ 1.
Определение: функция, заданная формулой у = ах , где а ›
0, а ≠ 1, называется показательной функцией с основанием а.
Свойства функции.
Рассмотрим конкретную функцию (листок – пополам)
1) Д = R, E = R+ 1) Д = R, E = R+
2) непрерывна, следовательно 2) непрерывна,
следовательно
дифференцируема в любой точке; дифференцируема в любой
точке;
3) возрастающая функция; 3) убывающая функция;
4) (0; 1). 4) (0;
1).
Ученик работает у доски:
Построить в одной системе координат графики функций у = 3х и
у = (1/3)х
Назвать общие и различные свойства (3 › 1, 0 ‹ 1/3 ‹ 1)
Как по графику определить основание показательной функции?
Будет ли показательной функция у = 1х? (посмотреть график)
Имеют место следующие равенства:
а1 = а, а-х = 1/ах, (а/в)х
= ах/вх ах/ау = ах-у
ах ∙ ау = ах+у, (а ∙ в)х
= ахвх, (ах)у = аху
Этими свойствами мы будем пользоваться при решении показательных
уравнений.
Примеры:
ах = в 2х =
2√2 (1/3)х = 1 (1/5)х = 5
Сравнить (устно):
(0, 13)0,5 и 1 (8/5)-3
и (5/8)2 (6/7)0,8 и 1
Итог урока:
- общие и различные свойства;
- от чего зависит возрастание и убывание показательной функции.
Домашнее задание:
1)
построить графики функций
у = (1/5)х и у = πх и описать их свойства;
2)
построить в одной системе
координат графики функций
у = х2 и у = √х на [0; ∞) и описать их
свойства.
Урок №2.
Понятие об обратной функции.
Логарифмическая функция, её свойства и график.
I. Проверка
домашнего задания:
1 ученик: построить
график функции у = πх и описать её свойства;
2 ученик: построить
график функции у =(1/5)х и описать её свойства;
3 ученик: второе
задание разным мелом на доске.
II. Фронтальная работа.
1)
Вычислить ((√2)√2)√2;
(3√3+1)2∙9√3
2)
Сравнить (1/2)√3
и 2-1,5 ; (π/3)√3∙√5 и (π/3)√7 +1
3)
Решить уравнение
2х = 4; (1/2)х = 1; 3х –
1 = 1/9; 2х = 3 - решить пока не можем
(только графически)
Запишем в общем виде ах = в.
Корень показательного уравнения будем называть логарифмом.
x – логарифм (показатель)
log – обозначение
x = log a
b
Логарифмом числа в по основанию а называется показатель
степени, в которую нужно возвести основание а, чтобы получить число в.
a - основание
в - число
х - показатель
Устно:
1)
Найти логарифмы чисел
log 2 32
, log
10 100 (log 10 –
десятичный логарифм, lg)
log 5 0,04.
Теперь мы можем
решить уравнение 2х = 3
х = log2 3
Рисунок на доске и в
тетради
у = х2 и
у = √х на [0; ∞)
Как появились?
х 2 = у
х = √у
у = √х обратные
функции
Функции непрерывные,
возрастающие, графики симметричны относительно прямой у = х.
Существует теорема об
обратной функции:
Если функция
возрастает (или убывает) на данном промежутке, то она обратима. Обратная к
данной функция определена в области значений данной функции и тоже является
возрастающей (убывающей).
Рассмотрим функцию у = ах, а›0.Повторим её свойства. Значит
по теореме об обратной функции будет существовать обратная функция, которая будет
возрастающей и графики функций будут симметричны относительно прямой
у = х.
х =log ay, a›1
y = log a x - обратная функция
Свойства
логарифмической функции.
1) D = R+, E = R
2) непрерывна
3) возрастающая
4) (1; 0)
Рассмотрим функцию у
= а х, 0 ‹ а ‹ 1
Свойства функции.
1) D = R+, E = R
2)непрерывна
3)убывающая
4) (1; 0)
Основные свойства
логарифмов.
1) аlogab
=b – основное логарифмическое тождество
2) loga 1 = 0
3) log a a = 1
4) log a xy = log ax
+ log a y
5) log a x\y = log
ax – log a y
6) log a xp
= p log a x
Итог урока
В одной системе
координат построить графики показательной и логарифмической функций; общие и
различные свойства. От чего зависит возрастание или убывание функции?
Укажите неверное
равенство
log 2 16 =
4, log 3 1\81 = 4, log 0,1 1 = 0, log 10 100
= 3
Домашнее задание: п.10,
доказать свойства и формулу перехода к другому основанию.
Урок № 3.
Применение свойств
показательной и логарифмической функций при решении уравнений и неравенств.
I. Проверка
домашнего задания:
1 ученик: начертить
схематично график функции у = ах при а›1 и 0‹а‹1 и описать их
свойства.
2 ученик: начертить
схематично графики функций у = log ax при
а›1 и 0‹а‹1 .
3 ученик: доказать
основные свойства логарифмической функции.
II. Фронтальная работа.
1)
Перейти к основанию 10
log 2 20, log 0.5
6, log √3 25
2)
Запишите формулу перехода
от произвольного основания к общему.
3)
Не используя
вычислительные инструменты, вычислите
log
12 4 + log 12 3 log 3 2
+ log 3 4,5
lg
8 + lg 125 log 2 7 – log 2
7\16
4)
Найдите область
определения следующих функций
у = log 2 (x-3), y =
log 0,1(10 – 2x), y = log 7 (2x + 3)
III. По теме:
аf(x) = a g(x)
log a f(x) = log a g(x)
Сравниваем показатели
f(x) = g(x)
f(x) = g(x)
1)
(1/5)х + 2х – 5 =
25 1) log 0,3(5+2x) = 1
Проверка обязательна!
В показательных уравнениях используем свойства функции: если в левой и
правой частях стоят степени с одинаковым основанием, то сравниваем показатели.
В логарифмических уравнениях если основания логарифмов равны, то сравниваем
выражения, стоящие под знаком логарифма.
IV.Обучающая самостоятельная работа (без оценок)
1)
27 – 3х =
(1/2)х – 4
2)
log 0,5 (2x – 3) – 1|2 log
0,5 (2x + 3) = 0
3)
log √3(x2 –
5x – 3) = 2
4)
3x +x – 0,5 = 9√3
Проверить каждое уравнение подробно.
Какие свойства показательной и логарифмической функций использовали,
решая эти уравнения?
Домашнее задание: № 522- №530, №573, № 567, № 568 – по вариантам.
Урок № 4.
Решение показательных и логарифмических уравнений и неравенств.
I.
Проверка домашнего задания.
Самостоятельная работа на листочках (10 минут) для учета знаний.
1) 3х -17х+63,5 = 27√ 3 1)2х-8х+19
= 16
2) log x-1(x2 -
7x + 41) = 2 2) log 2-x(x2 – 5x + 2) = log 2-x
(2 – x)2
3) 7x – 5x + 6 <
1 3) 3x – 3x + 5< 27
II.Фронтальная работа.
1)
Разложить на множители: 3х-2;
9х.
2)
Представьте в виде
произведения трёх множителей: 52х-2; 6х+2; 10х-1.
3)
Какие уравнение или неравенство
не имеют решений:
0,2х – 5х <0; 0,2х
+ 5х = 0; 0,2х – 5х =0; 0,2х + 5х
>0.
III. Работа по теме.
a2f(x)
+ af(x) + c = 0 log a2
f(x) +log a f(x) + c = 0
аf(x) = y
log a f(x) = y
32x+1 - 10∙3x +3 =
0 log24 x + log 4 √x
– 1,5 = 0
3x =
y log 4 √x =
y
3y2 -10y + 3 =
0 2y2 +y – 1,5 = 0
y = 3, y =
1|3 y = 1, y = -3|2
x = 1, x =
-1 x = 4, x = 1|8
– не удовл. усл.
Проверка.
Проверка.
IV.
Обучающая самостоятельная работа с обязательной проверкой на доске.
1)
25х - 8∙5х
+15 = 0
2)
lg2 х2 – lg x2 = 6
3)
52(log 52
+ x) -2 = 5x + log 52
4)
√log3 x9 – 4
log3√3x = 1
V.Домашнее
задание.
Урок № 5.
Решение показательных и логарифмических уравнений и
неравенств.
I.
Проверка домашнего
задания.
II.
Письменный опрос на
листочках(10 минут)
1 вариант: 1)построить схематически график показательной функции
при а
>1 и описать свойства;
2)построить схематически график логарифмической функции при 0< а<
1 и описать свойства.
2 вариант: 1)построить схематически график показательной функции при
0<а<1 и описать свойства; 2) построить схематически график
логарифмической функции при а>1 и описать свойства.
III.
Фронтальная работа.
1)
Укажите приёмы решения
следующего уравнения
Log 3 x∙ log 9 x∙log 27 x∙ log 81 x = 2/3
2)
Укажите неверное равенство
log
3 27 = 3; log 5 0,125 = -3; log 0,5 0,5 = 1;
Log10 10000 = 5.
3)
Решите неравенство 2х
< ½; (3/7)х< 1; 3х<5.
4)
Решить уравнение log 3 x = 2; log 0,4 x = -1;
10x = π.
5)
Разложить на множители 3х-3
; 4х ; 25х+3
IV.
Решение уравнений. Указать
способ решения.
1)
32х+1 – 32х
+ 32х+3 = 237
32х(1/3 – 1 + 27) = 237
32х = 9
х = 1
2) 5∙2√х - 3∙2√х -1 = 56
2√х(5 – 1,5) = 56
3)4х + 2∙2х – 80 = 0
2х = у
у2 +2у – 80 = 0
4)log
3 x – log 9 x + log 81 x = ¾
5)
lg(x2 – 17) – lg (2x – 2) = 0
6)
3x + 4∙3x+1 = 13
7)
2x+1 + 0,5x-1 = 5
8)
log 1/3 (x+2)2 > 0
(x+2)2<1;
x+2
=0
9)
23-x : 16 < 1/8∙40,5+2x
10)
log 4(√59 – 10x -1 ) = 0,5 + log4(x-4)
11) 5x+1 = 8x+1
Каждому ряду решить по 3 уравнения, остальные доделать дома.
V.Домашнее задание – решить все уравнения и
неравенства.
Урок № 6.
Решение показательных и логарифмических уравнений и
неравенств.
I.Проверка домашнего задания – вывесить решения
всех примеров с прошлого урока.
II. Фронтальная работа.
1)
Построить схематически
графики следующих функций:
у = 3х + 2, у = (1/2)х – 1, у = 3∙(1/2)х
2) Известно, что lg 2 = a, log 2 7 = b.Найти lg 56.
3) Укажите верное неравенство
log 2 1/5>log 2 1/3
log
0,1 5 < log 0,1 6
log
0,20,3< 1
log
3 2 > log 33
III.По теме.
Работа в группах(из группы по одному человеку на доске)
1)
5х+1 – 5х-1
= 24
2)
1+ log2(x – 1) = log x – 1 4
3)
log 2(9 – 2x)
= 10lg(3-x)
4)
6x + 6x +1 = 2x + 2x+1
+ 2x+2
5)
log 0,5 (x + 3) <
log 0,25 (x + 15)
Можно рядом написать ответы. Через 10 минут начинаем проверять. Тетради
– выборочно.
V.
Домашнее задание:
1)
Определить знак числа log0,3 4; lg (3 – 1/3)
2)
Найти область определения
функции
у = 1/log12(x – 3 ) +
√7 – x
3) Изобразить схематически график функции у = lg √x
Урок № 7.
Решение
показательных и логарифмических уравнений и неравенств.
I.Фронтальная работа.
1) Определите знак
числа : log3
5; log
1/3 0,9; log √2 3 – 3.
2) Найдите значение
числового выражения: log √2 54 –
log 4 96.
3) Какое неравенство
не имеет решения:
(2/3)х >
(3/2)х; (3/2)х > 0; (2/3)х < (3/2)х
; (2/3)х < 0.
4)Вычислить без
таблиц и инструментов:log 3 2 + log 3 4,5; lg 13 – lg 130.
5) Прологарифмировать
по основанию 3: 9а4 √ в; в2/27а4.
II.Проверочная работа (в тетради под копирку) из
учебника.
Дополнительное
задание – на листочках.
1 – вариант.
1/(lg x – 6 )
+ 5/(lg x + 2 ) = 1
2 – вариант
1/( lg x + 1 )
+ 6/( lg x + 5 ) = 1
Домашнее задание –
учебник.
Урок № 8.
Решение
показательных и логарифмических уравнений, неравенств и систем уравнений.
I.Фронтальная работа.
1)
Что больше log
0,3 2 или log 5 3; log 310 или log 8 57.
2)
Известно, что log5 2 = a , log 5 3 = b. Выразите
через а и в :
log 5 12 , log 5 72 , log 5 30.
3)
Найдите значение выражения
(log
3 16)/(log 3 4); (lg 8 + lg 18
)/( 2lg 2 + lg 3)
II.По теме
Решить систему (сильный ученик на доске с объяснениями )
log
2(x + y) = 3,
log
15 x = 1 – log 15 y.
Проверка обязательна.
III.Из четырёх систем выбрать две и решить(можно
разделить по рядам).
1)
х + у = 8,
log
12 x + log 12 y = 1.
2)
2x + 3y = 7,
22x
+ 32y = 25.
3)
2x + (1/3)y
= 5,
22x
+ (1/3)2y = 13.
4)
log 3 (y – x ) = 1
3x+1∙2y
= 24.
Критерии оценок:
на «5» - все
на «4» - 3
на «3» - 2
Собрать тетради.
IV. Домашнее задание – дорешать что не решили, из
учебника решать системы.
Урок № 9.
Решение
показательных и логарифмических уравнений и неравенств.
I.
Фронтальная работа.
1) Задайте формулой
обратную функцию: у = 2 – 3х, у = 1/(х + 3), у = х3 + 1.
2) Решите
неравенство: log 0,6 x >
2, log
7 x <
1, log 0,5 (2
– 3x)< 1.
3) Вычислить без
таблиц и калькулятора : 2lg 5 + ½ lg 16; (lg 81 + lg 64)/(2lg3 + 3lg 2).
II.По теме
Вспомним свойства
логарифмов и формулу перехода к новому основанию.
Решение уравнений и
неравенств(на листочках).Выбирать любые задания.
Критерии оценок:
«5» - 8
«4» - 6
«3» - 4
1)
log 2 (x – 5)/(x + 5) +
log2(x2 – 25) = 0
2)
log2 x + log 4 x + log 8 x = 11
3)
2x – 1 – 3x
= 3x – 1 – 2x + 2
4)
7∙4x - 9∙14x
+ 2∙49x = 0
5)
32x + 3x∙2x
- 2∙22x = 0
6)
x(lg 5 – 1 ) = lg ( 2x
+ 1 ) – lg 6
7)
log 2 x + log 4
y = 4,
log
4 x + log2 y = 5.
8)
Найдите область
определения функции log 0,7(5 –
7x ).
9)
Вычислить √ 251/log 5 + 491|log
7
10)
log 5√x – 9 - log 5
10 + log 5√2x – 1 = 0
На следующем уроке на этих же листочках работа над ошибками.
III. Домашнее задание - дорешать все примеры.
Урок № 10.
Решение показательных и логарифмических
уравнений и неравенств.
I. Листы раздать, обговорить способ решения
каждого задания. Дома на этих же листах выполнить работу над ошибками.
II. Математический
диктант.
Постройте в одной системе координат схематически
графики функций
у = 4х и у = (1/4)х у
= 6х и у = (1/6)х
Сравните:
log 3 5 и log 3 6 lg 7 и 3
lg 2
0,3π и 0,3-3
(1/2)√5 и (1/2)√3
Найдите область определения функции
у = log 0,2
(3x – 2) y = log 2 (2 – 0,2x)
Листок соседу, сосед исправляет ошибки, потом
сдают работы.
III. Проверочная
работа под копирку (2 варианта)
1)
Постройте график функции
у = 3х у
= (1/3)х
2)
Как изменится у при
изменении х
от -2 до 4 от
-3 до 2
3)
Решите уравнение
2∙3х+1 - 5∙3х-1
= 117 3∙4х+1 - 5∙4х-1 = 172
log 0,2 (x2 – 4x)
= -1 log 0,25 (x2 + 3x) = -1
4) Найдите область определения функции
у = log 0,3 (2
– 5x) y = log 0,7 (7,5 – 3x)
5) Решите неравенство
log 3 (2x – 1)
< 2 log 4 (3 –
2x) < 2
IV.
Домашнее задание – учебник.
Урок № 11.
Решение показательных и логарифмических
уравнений и неравенств.
Карточки по вариантам; решают все в тетради, сдают
листок с ответами. Тетради собирать выборочно.
I
вариант (сильный)
1) 51+log (x – y) = 25
log 5 (x2 – y2) – log 5 (x + y) = 0
2) log 2 (4x + 4) = x + log 2
(2x+1 -3)
3) log 5 x + log 7 x = log 5
35
4) 5(log x + log y) = 26
xy = 64
II вариант
«4»
1)
9х – 1 + 3х
+ 2 = 90
2)
4х – 2х +
1 – 8 < 0
3)
log 1/3 (x + 2)2
> 0
4)
3x∙2y = 576
log √2 (y – x) = 4
III вариант
«4»
1) lg (2x + 1) = 0,5lg(1 – 3x)
2) 2x+1 + 0,5x -1 = 5
3) 3x∙2y = 972
log √3 (x – y) = 2
4) 24/x < 81/x+1/9
5) log 2x 64 – log 2x 8 = 3
IV вариант
«3»
1)
lg2 x2 – lg
x2 = 6
2)
lg (x – 1) = 0,5lg(1 + 1,5x)
3)
251/2x + 1 < 125-2/3
4)
3∙2x+1 - 6∙2x – 1
= 12
5)
log x 2 + log 2
x = 3 .1/3
V вариант
«3»
1) 3х + 4∙3х+1 = 13
2) 3х –х – 3 ≥ 27
3) log x – 2 (x2 – 6x + 10) = 1
4) log 3 x + log √3 x + log 1/3
x = 6
5) 34√x - 3∙32√x
= 32√x – 3
VI вариант (для слабых или для фронтальной работы)
1)
log x 2 = lg 2
2)
log x 2 = log x 3
3)
log x 2 = log x 2
4)
log x 1 = lg 1
5)
log 2 x = log 3
x
6)
log x 2 = log x
2
7)
lg2(x + 1) + lg x2
+ 1 = 0
8)
lg2x/2 + lg (x/2)2
+ 1 = 0
Домашнее задание: подготовить вопросы по домашним работам,
следующий урок – подготовка к контрольной работе.
Урок № 12.
Решение показательных и логарифмических
уравнений и неравенств.
Урок подготовки к контрольной
работе. Решаем и разбираем примеры из домашней работы по данной теме, из
самостоятельных и проверочных работ, вызвавших наибольшее затруднение.
Урок № 13.
Контрольная работа
Урок № 14.
Урок защиты рефератов.
Тема: свойства показательной и логарифмической функции
а) история введения показательной и логарифмической
функций;
б) прикладные задачи;
в) интересные уравнения и неравенства, которые не
решались раньше.
Задание даётся заранее, за неделю или две, кто о чём
будет докладывать.
Задача Циолковского.
По закону, выведенному
основателем космонавтики Циолковским, количество топлива, необходимое для того,
чтобы ракета массой m без
топлива получила скорость v1 , выражено формулой
M = m(100,43v/v – 1), где
v1
- cкорость
истечения продуктов горения из ракетного двигателя;
v –скорость
ракеты;
m –масса
ракеты.
Какой скорости истечения продуктов горения надо
достигнуть, чтобы ракете с массой 2,5 тонны с помощью 250 тонн топлива придать
скорость 8 км/с?
250 = 2,5∙(100,43 8/v
– 1 )
100 = 100,43 8/v
– 1
101 = 100,43 8/v
lg 101 =
0,43 ∙8/v1∙lg 10
v1lg 101 =
0,43∙8
v1 = (0,43∙8)/lg 101
v1≈3,44/2≈1,7 м/сек
2) В ходе испытаний бывают аварии, и окружающей среде наносится ущерб.
Долгосрочные экологические последствия космических
программ ещё не ясны. Учёные подсчитали, что две ракеты – носителя на твердом
топливе , которые выводят космический корабль на орбиту, выбрасывают в верхние
слои атмосферы около 300 тонн окиси алюминия.
В результате усиливается отражение солнечных лучей,
что содействует общему подъёму температуры на планете, т. к. окись алюминия –
белый порошок – вдвое увеличивает количество кристаллов льда в перистых
облаках. Разовые полёты не так страшны, но если их будет в год 52 запуска,
то в атмосфере Земли может накопиться около 1000 тысяч тонн окиси, что приведёт
к аномалиям в климате.
Остров Бикини.
Американцы выселили всех людей с этого острова и
создали там ядерный полигон. 37 лет – люди без Родины. С 1946 по1958 годы там
было взорвано 23 ядерных бомбы. В 1968 году людям разрешили вернуться. Остров
восстанавливали, но в 1978 году опять учёные обнаружили высокое содержание
вредных веществ. Опять эвакуация всех жителей острова. Необходимо 60 – 90 лет,
чтобы уровень радиации снизился до безопасного.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.