本题导读
本题考查对数不等式的解法、对数函数的单调性与定义域。核心在于等价转化法、数轴交集法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(1986年全国卷(理)) 当 ,求不等式 的解集.
🔍【思路分析】
破题导航
- 对数不等式的等价降维:
- 观察对数底数为 。因为 ,所以对数函数 在定义域内为严格单调递减函数。
- 脱去对数外壳时,不等号方向必须发生逆转。
- 构建真数定义域约束:
- 根据对数真数必大于零的充要条件,需保证两侧的代数多项式均严格大于零。
- 综上,对数不等式等价于联立代数不等式组: 。
- 推导三角边界约束:
- 求解 ,根据正弦函数图像的象限分布确定 的弧度范围,进而反解出自变量 的周期性区间集合。
- 数轴求交集:
- 计算代数不等式组的有限区间,将其与三角函数无限周期区间集在数轴上进行重叠切片,输出最终解集。
✅【答案】
Success
✍【详细解析】
Abstract
解: 第一步:解对数不等式。 因为底数 , 单调递减,故原不等式等价于 。 由 得 或 ; 由 得 ; 由 得 ,即 。 三者取交集,得代数解集 。
第二步:解 。 由正弦函数图象得 (),即 ,记三角解集为 。
第三步:求 。 ,。把 的各周期分支与 (落在 内)求交: 当 时,区间为 ,与 的交集为 ; 当 时, 与 无交集; 当 时, 与 无交集; 当 时,,与 的交集为 ; 其余各分支均在 之外,交集为空。 综上,解集为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 真数大于零:脱对数时必须同时保证两个真数 和 ,漏掉真数条件会把解集错误地扩大到整个 。
- 底数决定方向:底数 ,对数函数递减,脱对数后不等号要反向。
- 边界截断:,故 时左边界被 截断;,故 时右边界被 截断。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:源于对数函数单调性与三角函数周期性的交汇,考查复合不等式的等价转化与数轴求交,是八十年代高考”代数+三角”综合的典型题。
结论推广: 当 时等价于 ;当 时等价于 。
方法推广:含三角条件的对数不等式,先分别解出代数解集和三角解集,再在数轴上求交集,注意周期性分支的截断。
🔗【关联脉络】
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