本题导读

本题考查对数函数的图象与性质(单调性),以及复合对数函数的取值范围。

📌【题干】

Question

(1990年上海卷) 已知 ,令 , , ,则 ()

A.     B.     C.     D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 统一核心元:观察发现三个变量 都可以通过对数运算性质统一用 来表达:
  2. 锁定核心元的取值范围:根据底数 可知对数底数 。对已知不等式 各项同时取以 为底的对数,可得 ,即 。
  3. 分析比较:
    • 方法一(特殊值法):在 内任选一个特殊值(如 ),直接计算出 的大小关系。
    • 方法二(函数图象法):比较在区间 内,幂函数 、正比例函数 以及对数函数 (此时底数 )的纵坐标相对位置。

✅【答案】

Success

D

✍【详细解析】

Abstract

解法一(特殊值法): 因为题目要求的结论对满足 的所有变量均成立,我们可以选取符合条件的特殊值进行定量简化。

令对数基本元: (此时对应的几何关系为 ,当 时满足 ,完全合乎题意)。

将 分别代入 的代数式中进行计算:

  • 计算 的值:
  • 计算 的值:
  • 计算 的值: 因为底数 ,所以 是一个正数,从而其相反数:

对比三个计算结果的大小: 因为 ,,,有:

解法二(严谨性质分析法): 因为 ,且底数 ,对数函数 在定义域上单调递增。 对已知不等式各取以 为底的对数:

设 ,则 。 原式可统一化为关于 的通用函数:

在区间 内:

  1. 对于 与 :因为 ,所以 。
  2. 对于 :因为对数函数的底数 ,自变量 ,根据对数函数的图象性质,此时的对数值必为负数,即 。
  3. 而由于 ,,。

综合上述符号和大小判定:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:对数运算性质(),对数函数在不同自变量主值区间下的正负号判定,初等函数性质的综合比较。
  2. 核心方法:
    • 整体元代换法:通过设 ,将多层高阶复合的抽象字母表达式,降维转化成学生极其熟悉的初等一元函数结构,使隐藏的代数大小关系彻底明朗化。
  3. 避坑指南:
    • 对数底数与真数范围符号判定混乱:很多考生在判断 的正负时容易卡壳。牢记对数正负号的“同轴同号,异轴异号”法则:底数与真数同时大于1或同时在 内则对数为正;一大于1一在 内则对数为负。本题中底数 而真数 ,故 必为负。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题属于指数对数比较大小大类中的天花板级压轴选择题,源自教材中对“对数复合函数单调性”与“初等函数图象交点关系”的深度综合考查。
  2. 结论推广:本题实质上是对区间 上三个典型单调函数推广形态的刻画。 对于任意满足 的自变量,在直角坐标系中: 对数曲线 沉在 轴下方(负半轴),抛物线 在第一象限且被压在对角线 下方,而射线 昂扬在最上方。这一相对高低位置不仅对本题的对数元成立,在高等数学中处理概率密度函数(PDF)的微元大小比较以及定积分的被积函数估值时,也是一种极其高频的核心直观几何不等式链。

🔗【关联脉络】

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