本题导读

本题考查对数函数的定义域、函数奇偶性的判定与证明。核心在于解不等式组法、定义证明法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(1993年新高考(理)) 已知 ().

(1) 求 的定义域;

(2) 判断 的奇偶性并予以证明;

(3) 求使 的 取值范围.

🔍【思路分析】

破题导航

第一问(定义域):根据对数函数的真数必须大于零,列出不等式 ,求解对应区间。 第二问(奇偶性):先验证定义域是否关于原点对称。然后计算 ,通过对数运算性质 寻找其与 的关系,若 则为奇函数。 第三问(不等式):由 。因为底数 的大小决定了对数函数的单调性,所以必须分 和 两种情况脱去对数符号,分别求解。

✅【答案】

Success

(1)

(2) 奇函数

(3) 时 ; 时

✍【详细解析】

Abstract

(1)解: 要使函数 有意义,对数式的真数必须大于零,即:

它等价于二次不等式:

解得:

所以,函数 的定义域为 。

(2)解: 为奇函数。证明如下: 由(1)可知,函数 的定义域为 ,该区间关于原点对称。 对于定义域内的任意 ,有:

利用对数的运算性质:

综上所述,函数 为奇函数。

(3)解: 不等式 即为:

由于底数 的取值范围会影响对数函数的单调性,需分以下两种情况讨论:

① 当 时,对数函数 在 上是增函数,则有:

移项化简得:

它等价于 ,解得 。 该区间完全在定义域 内。

② 当 时,对数函数 在 上是减函数,结合真数大于零,则有:

由(1)知 的解为 ; 由 移项化简得: 解得 或 。

取交集,在定义域 内的解为:

总结论:

  • 当 时, 的取值范围是 ;
  • 当 时, 的取值范围是 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:对数函数的图象与性质、分式不等式的解法、分类讨论思想。 核心方法:奇偶性证明四步法(求定义域 判对称 算 定结论);解参数不等式时的“底数定单调”分类法。 避坑指南:

  • 证明奇偶性时,千万不要漏掉“定义域关于原点对称”这一前提条件。
  • 解第(3)问时,极易忽略底数 的范围而直接脱去对数号。牢记底数含参必讨论。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:本题是高中数学关于对数函数与复合函数性质的标准范式题,是后续学习双曲正切函数(等高等数学概念)在初等数学阶段的映射。 结论推广:函数 在高等数学中常写作 (反双曲正切函数),其本身具备奇函数性质,且在 上严格单调递增。

🔗【关联脉络】

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