本题导读

本题考查对数不等式的解法、对数函数的定义域(真数大于 0)。核心在于同底化归法、定义域优先限定法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(1993年旧高考(理)) 解不等式: .

🔍【思路分析】

破题导航

真数约束定域:对数式有意义的前提是所有真数必须严格大于 0。由此列出关于 的简单线性不等式组,确定全局定义域。 统一底数:观察发现两项对数的底数分别为 和 。利用对数换底性质 以及 ,将两项统一化为以 2 为底的对数。 数项对数化合并:将常数项 2 同样改写为以 2 为底的对数形式 ,利用对数的运算法则将多项合并为一个单对数不等式。 脱去对数解代数:根据 的单调递增性,直接去掉对数符号,化归为一元二次不等式,最后将解集与定义域取交集得出最终结果。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

解: 求原不等式的定义域 根据对数函数的定义,各对数式的真数必须严格大于零,建立不等式组: 解得原不等式的定义域为开区间: x \in (0, 5) \tag{1}

对数式同底化变形 利用对数的运算性质进行化简:

  1. 对于第二项 :因为底数 ,根据底数幂前置性质,有:
  2. 对于第三项 :因为真数 ,根据真数幂前置性质,有:

将上述两项化简后的结果代回原不等式中:

移项,将带有负号的对数项移至不等号右侧:

利用乘积性质合并求解 根据对数的加法运算法则 ,将右端合并:

由于常数 ,原式等价于:

因为底数 ,对数函数 在其定义域上是严格的单调递增函数。 直接脱去对数符号,不等号方向保持不变:

移项整理,化为标准的一元二次不等式形式:

利用十字相乘法对左端进行因式分解:

解该一元二次不等式,得其两端解集为: x < 1 \quad \text{或} \quad x > 4 \tag{2}

结合定义域确定最终解集 将综合运算得出的代数解集 (2) 与最开始约束的生存定义域 (1) 在数轴上取交集:

求其公共部分,得:

因此,原不等式的解集为 (或用区间表示为 )。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:对数真数必须大于 0 的边界制约,对数运算性质(),同底对数不等式向一元二次不等式的转化。 核心方法:同底化归法。 避坑指南:

  • 致命陷阱:漏掉定义域约束。很多考生拿到题目直接开始化简,算出 或 之后直接作为最终答案上交。彻底忽略了当 时 无意义、当 时 无意义的法定事实。记住:解任何对数、根式、分式不等式,动笔第一步永远是先写定义域。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:本题属于对数函数与不等式板块的经典解答题。主要考查学生基本运算的严谨度,取材于高中代数教材中“对数函数及其性质”一节的课后综合提能大题。 结论推广:对于形如 () 的对数不等式模型,其标准化的等价化归求解联立不等式组通式为: 掌握此复合映射方程组模型,在后续解题时能极大地优化步骤,防止边界遗漏。

🔗【关联脉络】

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