ГлавнаяЕГЭ Математика (профиль)Задание 11Показательные и логарифмические функции

Задание 11 ЕГЭ: показательные и логарифмические функции на графике

Задачи (11)

Ответы кратко — все задачи подтемы
№УсловиеОтвет
509009На рисунке изображён график функции f (x) =b + log_(a) x. Найдите f (32).…2
509026На рисунке изображён график функции f (x) =b + log_(a) x. Найдите значение x, при котором …16
509042На рисунке изображён график функции f (x) = log_(a) (x + b). Найдите f (11).…4
509060На рисунке изображён график функции f (x) = log_(a) (x + b). Найдите значение x, при котор…11
509089На рисунке изображён график функции f (x) = a ^x + b. Найдите f (6).…61
509095На рисунке изображён график функции f (x) =a ^(x) + b. Найдите значение x, при котором f (…5
509101На рисунке изображён график функции f (x) =a ^(x + b). Найдите f (−7).…0,25
509107На рисунке изображён график функции f (x) =a ^(x + b). Найдите значение x, при котором f (…5
639480На рисунке изображен график функции вида f (x) =a ^x. Найдите значение f(4).…0,0625
639672На рисунке изображён график функции вида f (x) = log_a x. Найдите значение f(16).…4
660992На рисунке изображён график функции f (x) =a ^(x). Найдите значение x, при котором f (x) =…5

О чём эта подтема

В задании 11 профильного ЕГЭ часто встречаются графики показательных функций вида y=axy=a^x и логарифмических функций вида y=log⁡axy=\log_a x, а также их модификации со сдвигами, например f(x)=b+log⁡axf(x)=b+\log_a x. По рисунку нужно восстановить неизвестные параметры функции (обычно это основание aa и коэффициент сдвига bb), а затем вычислить конкретное значение — либо f(x0)f(x_0) для заданного x0x_0, либо найти xx, при котором f(x)f(x) принимает заданное значение.

Задача не требует сложных вычислений — она проверяет, насколько хорошо ты понимаешь свойства показательной и логарифмической функций, умеешь читать график и решать простейшие уравнения с логарифмами. Сложность обычно не в математике, а в аккуратности: правильно снять координаты точек с рисунка и не перепутать, что откладывается по осям.

Что нужно знать

Для решения этой подтемы достаточно твёрдо знать несколько фактов.

Показательная функция y=axy=a^x, где a>0, a≠1a>0,\ a\neq 1:

  • область определения — все действительные числа;
  • область значений — (0;+∞)(0;+\infty);
  • график всегда проходит через точку (0;1)(0;1), так как a0=1a^0=1;
  • если a>1a>1 — функция возрастает, если 0<a<10<a<1 — убывает.

Логарифмическая функция y=log⁡axy=\log_a x, где a>0, a≠1a>0,\ a\neq 1:

  • область определения — (0;+∞)(0;+\infty);
  • область значений — все действительные числа;
  • график всегда проходит через точку (1;0)(1;0), так как log⁡a1=0\log_a 1=0;
  • вертикальная асимптота — прямая x=0x=0;
  • если a>1a>1 — функция возрастает, если 0<a<10<a<1 — убывает.

Важно помнить, что графики y=axy=a^x и y=log⁡axy=\log_a x симметричны относительно прямой y=xy=x — это функции, обратные друг другу.

Ключевые свойства логарифмов, которые пригодятся при составлении и решении уравнений: log⁡aa=1,log⁡a1=0,log⁡a(ak)=k,\log_a a = 1, \qquad \log_a 1 = 0, \qquad \log_a(a^k)=k, log⁡a(xy)=log⁡ax+log⁡ay,log⁡axk=klog⁡ax.\log_a(xy)=\log_a x+\log_a y, \qquad \log_a x^k=k\log_a x.

Если в условии дана функция вида f(x)=b+log⁡axf(x)=b+\log_a x, то bb — это вертикальный сдвиг графика log⁡ax\log_a x вверх (если b>0b>0) или вниз (если b<0b<0). При x=1x=1 значение функции равно именно bb, так как log⁡a1=0\log_a 1=0.

Ещё нужно уметь читать координаты точек на клетчатом графике: определять, где график пересекает линии сетки в целых точках, и не путать, какая координата — абсцисса, а какая — ордината.

Как решать: метод и алгоритм

  1. Определи вид функции по формуле в условии — выясни, какие параметры неизвестны (обычно основание aa и сдвиг bb).
  2. Найди на графике две точки с удобными, чаще всего целочисленными координатами — обычно это точки пересечения кривой с линиями клетчатой сетки.
  3. Подставь координаты каждой точки в формулу функции — получится система из двух уравнений с двумя неизвестными.
  4. Реши систему. Часто удобно вычесть одно уравнение из другого — так неизвестное bb сокращается, и остаётся уравнение только с aa, которое решается через свойства логарифмов.
  5. Подставь найденные параметры в исходную формулу функции.
  6. Вычисли искомую величину — либо значение функции в заданной точке, либо реши уравнение f(x)=y0f(x)=y_0 относительно xx.
  7. Проверь себя, подставив найденные параметры обратно в исходные точки графика — равенства должны выполняться.

Этот алгоритм работает для любых заданий такого типа: разница только в конкретных числах и в том, что именно нужно найти — значение функции или значение аргумента.

Разбор примера

Пример 1. На рисунке изображён график функции f(x)=b+log⁡axf(x)=b+\log_a x. Известно, что график проходит через точки с координатами (1;−3)(1;-3) и (2;−2)(2;-2). Найдите f(32)f(32).

Шаг 1. Записываем систему уравнений, подставляя координаты точек в формулу функции: f(1)=b+log⁡a1=−3,f(1)=b+\log_a 1 = -3, f(2)=b+log⁡a2=−2.f(2)=b+\log_a 2 = -2.

Шаг 2. Так как log⁡a1=0\log_a 1=0 при любом допустимом aa, из первого уравнения сразу получаем b=−3.b=-3.

Шаг 3. Подставляем b=−3b=-3 во второе уравнение: −3+log⁡a2=−2 ⇒ log⁡a2=1.-3+\log_a 2=-2 \ \Rightarrow\ \log_a 2=1.

Это означает, что a1=2a^1=2, то есть a=2a=2.

Шаг 4. Функция полностью восстановлена: f(x)=−3+log⁡2x.f(x)=-3+\log_2 x.

Шаг 5. Вычисляем f(32)f(32): f(32)=−3+log⁡232.f(32)=-3+\log_2 32.

Так как 32=2532=2^5, то log⁡232=5\log_2 32=5. Значит, f(32)=−3+5=2.f(32)=-3+5=2.

Проверка. Подставим найденные a=2, b=−3a=2,\ b=-3 обратно в исходные точки: f(1)=−3+log⁡21=−3+0=−3f(1)=-3+\log_2 1=-3+0=-3 ✓; f(2)=−3+log⁡22=−3+1=−2f(2)=-3+\log_2 2=-3+1=-2 ✓. Всё сходится, ответ: f(32)=2f(32)=2.

Пример 2. На рисунке изображён график функции f(x)=b+log⁡axf(x)=b+\log_a x. Известно, что график проходит через точки (1;−1)(1;-1) и (4;0)(4;0). Найдите значение xx, при котором f(x)=1f(x)=1.

Шаг 1. Составляем систему по координатам точек: f(1)=b+log⁡a1=−1,f(1)=b+\log_a 1=-1, f(4)=b+log⁡a4=0.f(4)=b+\log_a 4=0.

Шаг 2. Из первого уравнения, учитывая log⁡a1=0\log_a 1=0, сразу находим b=−1.b=-1.

Шаг 3. Подставляем во второе уравнение: −1+log⁡a4=0 ⇒ log⁡a4=1 ⇒ a=4.-1+\log_a 4=0 \ \Rightarrow\ \log_a 4=1 \ \Rightarrow\ a=4.

Шаг 4. Функция принимает вид: f(x)=−1+log⁡4x.f(x)=-1+\log_4 x.

Шаг 5. Решаем уравнение f(x)=1f(x)=1: −1+log⁡4x=1 ⇒ log⁡4x=2 ⇒ x=42=16.-1+\log_4 x=1 \ \Rightarrow\ \log_4 x=2 \ \Rightarrow\ x=4^2=16.

Проверка. f(1)=−1+log⁡41=−1+0=−1f(1)=-1+\log_4 1=-1+0=-1 ✓; f(4)=−1+log⁡44=−1+1=0f(4)=-1+\log_4 4=-1+1=0 ✓; f(16)=−1+log⁡416=−1+2=1f(16)=-1+\log_4 16=-1+2=1 ✓. Ответ: x=16x=16.

Оба примера показывают одну и ту же логику: сначала через точку с абсциссой 11 находим bb (потому что log⁡a1=0\log_a 1=0 всегда), затем через вторую точку находим aa, и только после этого решаем нужное уравнение.

Типичные ошибки

  • Путаница координат. Часто ошибочно меняют местами xx и yy при снятии координат точки с графика, особенно если график крутой или точки расположены близко друг к другу.
  • Неверный знак bb. Если график сдвинут вниз, а не вверх, легко ошибиться со знаком при подстановке — важно смотреть, что происходит с графиком именно при x=1x=1.
  • Забывают, что log⁡a1=0\log_a 1=0. Это ключевое упрощение, которое сразу даёт значение bb; без него система решается дольше и с большей вероятностью ошибки.
  • Ошибки в свойствах логарифмов при переходе от log⁡ac=k\log_a c=k к ak=ca^k=c — путают, что возводится в степень: основание или число под логарифмом.
  • Не проверяют область допустимых значений. Основание aa должно быть положительным и не равным единице; если в вычислениях получается a≤0a\le 0 или a=1a=1, значит, где-то допущена ошибка.
  • Вычислительные ошибки со степенями двойки, тройки, четвёрки и другими часто встречающимися основаниями — полезно заранее помнить таблицы степеней 2k2^k, 3k3^k, 4k4^k для небольших kk.
  • Подмена функции. Иногда путают показательную и логарифмическую функцию местами, особенно если график похож визуально, но подписан иначе в условии.

На что обратить внимание на экзамене

Перед тем как решать, убедись, что правильно определил вид функции по формуле в условии — это данность, которую менять нельзя, в отличие от параметров.

Выбирай для составления уравнений точки с максимально «удобными» координатами — обычно это узлы сетки, где график пересекает горизонтальные и вертикальные линии в целых числах. Такие точки почти всегда явно видны на рисунке и предназначены именно для считывания.

После нахождения параметров aa и bb обязательно сделай обратную проверку — подставь их в обе исходные точки графика. Если хотя бы одно равенство не выполняется, значит, где-то была допущена арифметическая ошибка или неверно снята координата.

Следи за направлением монотонности графика: если функция возрастает, то большему xx должно соответствовать большее значение f(x)f(x); такая быстрая прикидка помогает заметить грубую ошибку в вычислениях ещё до получения окончательного числового ответа.

Обращай внимание на то, что именно спрашивается в задаче: значение функции f(x0)f(x_0) или значение аргумента xx при заданном f(x)=y0f(x)=y_0. Алгоритм восстановления параметров одинаковый, но последний шаг отличается — в одном случае подставляешь число вместо xx, в другом — решаешь уравнение относительно xx.

И наконец, не забывай про область определения: для логарифмической функции найденное значение xx обязано быть положительным, а для показательной функции значение y=f(x)y=f(x) обязано быть положительным. Если полученный ответ нарушает эти условия, значит, в решении есть ошибка.

Частые вопросы

Почему при решении систем сначала находят точку с $x=1$?

Потому что log⁡a1=0\log_a 1=0 при любом допустимом основании aa. Подставив x=1x=1 в формулу f(x)=b+log⁡axf(x)=b+\log_a x, сразу получаем f(1)=bf(1)=b, то есть находим сдвиг bb без всякого уравнения на aa. Это значительно упрощает дальнейшие вычисления.

Как определить основание $a$ по графику, если явных чисел не видно?

Нужно найти вторую точку графика с целыми координатами, подставить её в формулу вместе с уже найденным bb, получить равенство вида log⁡ac=k\log_a c = k и перевести его в показательную форму ak=ca^k=c, откуда выразить aa.

Что делать, если получилось нецелое или отрицательное значение $a$?

Основание логарифма и показательной функции должно быть положительным и не равным единице. Если в вычислениях получилось иное, скорее всего, перепутаны координаты точки или знак при подстановке — стоит перепроверить, какая величина откладывалась по оси xx, а какая по оси yy.

Обязательно ли точки на графике имеют целые координаты?

В большинстве заданий ЕГЭ по этой подтеме — да, составители специально выбирают точки, которые легко считать по клеткам. Если координаты не выглядят целыми, стоит присмотреться внимательнее: возможно, нужная точка находится в другом месте графика.

Как быстро проверить правильность найденных параметров?

Подставь найденные aa и bb обратно в обе точки, которые использовались для составления системы. Если оба равенства выполняются, параметры найдены верно, и можно переходить к вычислению итогового ответа.