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高中数学
第四章 幂函数、指数与对数
高考研究:比较大小
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2025-05-30 09:04
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高考研究:比较大小
## 基本性质运用 已知幂函数 $y=x^a$ 与 $y=x^b$ 的部分图象如图所示,直线 $x=m^2, x=m(0<m<1)$ 与 $y=x^a, y=x^b$ 的图象分别交于 $A, B, C, D$ 四点,且 $|A B|=|C D|$ ,则 $m^a$ $+m^b$ 等于 {width=200px} A.$\frac{1}{2}$ B. 1 C.$\sqrt{2}$ D. 2 解:由题意,$|A B|=\left|\left(m^2\right)^a-\left(m^2\right)^b\right|, ~|C D|=\left|m^a-m^b\right|$ ,根据图象可知 $b>1>a>$ 0 ,当 $0<m<1$ 时,$\left(m^2\right)^a>\left(m^2\right)^b$ ,$m^a>m^b$ ,因为 $|A B|=|C D|$ ,所以 $m^{2 a}-$ $m^{2 b}=\left(m^a+m^b\right)\left(m^a-m^b\right)=m^a-m^b$ ,因为 $m^a-m^b>0$ ,所以 $m^a+m^b=1$ 。 ## 直接法比较大小 设 $a=\left(\frac{4}{3}\right)^{\frac{2}{3}}, b=\left(\frac{4}{3}\right)^{\frac{3}{4}}, c=\left(\frac{3}{2}\right)^{\frac{3}{4}}$ ,则 $a, b, c$ 的大小关系是 A.$a>c>b$ B.$a>b>c$ C. $c>b>a$ D. $b>c>a$ 解:因为函数 $y=\left(\frac{4}{3}\right) x$ 是增函数, 所以 $\left(\frac{4}{3}\right)^{\frac{2}{3}}<\left(\frac{4}{3}\right)^{\frac{3}{4}}$ ,即 $a<b$ , 又因为函数 $y=x^{\frac{3}{4}}$ 在 $(0,+\infty)$ 上单调递增, 所以 $\left(\frac{4}{3}\right)^{\frac{3}{4}}<\left(\frac{3}{2}\right)^{\frac{3}{4}}$ , 所以 $b<c$ ,故 $c>b>a$ . ## 找中间值 已知 $a=\log _5 3, ~ b=2^{\frac{1}{2}}, ~ c=7^{-0.5}$ ,则 $a, ~ b, ~ c$ 的大小关系为 A.$a>b>c$ B.$a>c>b$ C.$b>a>c$ D.$c>b>a$ 解:因为 $1=\log _5 5>\log _5 3>\log _5 \sqrt{5}=\log _5 5^{\frac{1}{2}}=\frac{1}{2}$ ,即 $\frac{1}{2}<a<1$ , $$ b=2^{\frac{1}{2}}>2^0=1,7^{-0.5}=\left(\frac{1}{7}\right)^{\frac{1}{2}}<\left(\frac{1}{4}\right)^{\frac{1}{2}}=\frac{1}{2} $$ 即 $0<c<\frac{1}{2}$ ,所以 $b>a>c$ . ## 特殊值法 已知 $a>b>1,0<c<\frac{1}{2}$ ,则下列结论正确的是 A.$a^c<b^c$ B.$a b^c<b a^c$ C.$a \log _b c<b \log _a c$ D. $\log _a c<\log _b c$ 解:取特殊值,令 $a=4, b=2, c=\frac{1}{4}$ , 则 $a^c=4^{\frac{1}{4}}, b^c=2^{\frac{1}{4}}$ , $\therefore a^c>b^c$ ,故A错误; $a b^c=4 \times 2^{\frac{1}{4}}=2^{\frac{9}{4}}, b a^c=2 \times 4^{\frac{1}{4}}=2^{\frac{3}{2}}$, $\therefore a b^c>b a^c$ ,故B错误; $\log _a c=\log _4 \frac{1}{4}=-1, \quad \log _b c=\log _2 \frac{1}{4}=-2, \quad a \log _b c=-8, \quad b \log _a c=-2$, $\therefore a \log _b c<b \log _a c, ~ \log _a c>\log _b c$ ,故C正确,D错误. 利用特殊值作"中间量" 在指数、对数中通常可优先选择"$-1,0, ~ \frac{1}{2}, ~ 1$"对所比较的数进行划分,然后再进行比较,有时可以简化比较的步骤,也有一些题目需要选择特殊的常数对所比较的数的值进行估计,例如 $\log _2 3$ ,可知 $1=\log _2 2<\log _2 3<\log _2 4=2$ ,进而可估计 $\log _2 3$ 是一个 $1 \sim 2$ 之间的小数,从而便于比较. ## 利用指数、对数及幂的运算性质化简比较大小 已知 $a=\left(\frac{1}{4}\right)^{\frac{1}{4}}, ~ b=\left(\frac{1}{5}\right)^{\frac{1}{5}}, ~ c=\log _{\frac{1}{4}} \frac{1}{5}$ ,则 $a, ~ b, ~ c$ 的大小关系为
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