📈 对数与指数函数详解

掌握增长与衰减函数:对数函数、指数函数、自然对数、常用对数的图像与性质

9. 对数函数

y = logₐ(x) (a > 0, a ≠ 1)
对数曲线图像
定义域:x > 0
值域:R (实数集)
过定点:(1, 0)
单调性:a > 1 时单调递增,0 < a < 1 时单调递减
📈 绘制 y = log(x) 图像 📈 绘制 y = log₂(x) 图像
常用对数:log₁₀(x) 记为 lg(x),自然对数 ln(x)

10. 指数函数

y = aˣ (a > 0, a ≠ 1)
指数曲线图像
定义域:R (实数集)
值域:y > 0
过定点:(0, 1)
单调性:a > 1 时单调递增,0 < a < 1 时单调递减
📈 绘制 y = 2ˣ 图像 📈 绘制 y = eˣ 图像
重要指数:eˣ (自然指数),2ˣ (二进制指数)

11. 自然对数函数

y = ln(x)
自然对数曲线
定义域:x > 0
值域:R (实数集)
底数:e ≈ 2.71828
特殊值:ln(1) = 0,ln(e) = 1
📈 绘制 y = ln(x) 图像 📈 绘制 y = ln(x) + 1 图像
应用:微积分中的重要函数,导数为 1/x

12. 常用对数函数

y = lg(x)
常用对数曲线
定义域:x > 0
值域:R (实数集)
底数:10
特殊值:lg(1) = 0,lg(10) = 1
📈 绘制 y = lg(x) 图像 📈 绘制 y = lg(10x) 图像
应用:科学记数法、pH值计算、分贝计算

🔄 指数与对数的关系

指数函数和对数函数是互为反函数的关系。 它们的图像关于直线 y = x 对称,这是理解它们性质的关键。

📈 对比 eˣ 和 ln(x) 📈 对比 2ˣ 和 log₂(x) 📈 对比 10ˣ 和 lg(x)

📚 重要公式与性质

对数性质:
logₐ(xy) = logₐx + logₐy
logₐ(x/y) = logₐx - logₐy
logₐ(xⁿ) = n·logₐx
换底公式:
logₐx = ln(x)/ln(a)
logₐx = lg(x)/lg(a)
logₐb = 1/logᵦa
指数性质:
aᵐ · aⁿ = aᵐ⁺ⁿ
aᵐ / aⁿ = aᵐ⁻ⁿ
(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ

🌍 实际应用

🏦 金融增长
复利计算、投资回报
🔬 科学研究
放射性衰变、细菌增长
📊 信息论
信息熵、数据压缩
🎵 声学
分贝标度、音强计算

🎯 实践练习

通过绘制不同底数的指数和对数函数,观察它们的增长速度图像特征, 理解为什么自然指数 eˣ 在数学中如此重要。

📈 自定义绘制函数 🔢 使用科学计算器