本题导读

本题考查对数函数的单调性与值域,以及指数函数的单调性与值域。

📌【题干】

Question

(2012年大纲卷(理)) 已知 ,,,则()

A.   B.   C.   D.

🔍【思路分析】

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  1. 分析 的范围:根据自然对数底数 ,圆周率 ,利用对数函数的单调性将其与 进行比较。
  2. 分析 的范围:由于底数 ,对数函数单调递增。可将真数 2 与 进行比较,从而将 与 建立联系。
  3. 分析 的范围:根据负指数幂的定义变形为 。通过对底数 进行上下界缩放(如 ),从而判定 与 及 1 的大小关系。
  4. 区间串联综合:将各个变量所落的区间进行首尾衔接,得出最终的大小排列顺序。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

解法一:介值分段判定法(最优解) 首先分析 : 因为自然对数的底数 ,且圆周率 ,满足 。 根据对数函数 在 上单调递增的性质,有: 即:

其次分析 : 因为底数 ,对数函数 在 上单调递增。 因为 ,所以满足: 同时显然有 ,所以:

最后分析 : 根据指数函数及根式的运算性质: 因为 。 为了与 比较大小,我们可以对分母进行放大: 因为 ,两边开平方得 。 取倒数后,不等号方向反转: 综上可知 的取值区间为:

将上述三个变量所处的区间横向比对: 由此可以严谨地得出大小关系为:

故选 D

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:对数函数与指数函数的单调性应用、利用中介值比较离散代数式的大小。
  2. 核心方法:中介值划分法。处理指、对数混合比较大小时,直接计算精确值通常不可行,通法是引入 、、 等特征常数作为参照点进行区间隔离。
  3. 避坑指南:
  • 估算方向错误:在比较 与 时,若将 错算为大于 4 就会得出相反的错误结论。切记 的数值常识。
  • 对数底数单调性混淆:本题中所有对数的底数均大于 1(),函数为单调递增。若遇到底数在 之间的对数,比较大小时不等号方向必须反转。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题源于人教A版高中数学必修第一册第四章《指数函数与对数函数》中关于指对数大小比较的基础综合练习。这类题目是高考对初等函数图象与单调性理解考查的必考题型。
  2. 结论推广:
  • 指对数大小比较的一般化数轴模型:对于任意给定的正实数指对数式,可以统一映射到以 为分界点的数轴模型上。
  • 快速判定定则:
    • 当底数与真数同时大于 1 或同时在 之间时,对数值为正;一侧大于 1 另一侧在 之间时,对数值为负。
    • 对于形如 的式子,若 ,则 ;若 ,则 (本题中 ,故立即口算出 )。运用此二级结论,可以在考场上无需写出根式变换,直接实现快速得出。

🔗【关联脉络】

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