2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇课件专题9数学思想第39练
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习:专题9数学思想第3
第36练 函数与方程思想[思想方法解读] 1.函数与方程思想的含义(1)函数的思想 ,是用运动和变化的观点 ,分析和研究数学中的数量关系 ,是对函数概念的本质认识 ,建立函数关系或构造函数 ,运用函数的图象和性质去分析问题、转化问题 ,从而使问题获得解决的思想方法.(2)方程的思想 ,就是分析数学问题中变量间的等量关系 ,建立方程或方程组 ,或者构造方程 ,通过解方程或方程组 ,或者运用方程的性质去分析、转化问题 ,使问题获得解决的思想方法. 2.函数与方程思想在解题中的应用(1)函数与不等式的相互转化 ,对函数y =f (x ) ,当y >0时 ,就化为不等式f (x )>0 ,借助于函数的图象和性质可解决有关问题 ,而研究函数的性质也离不开不等式.(2)数列的通项与前n 项和是自变量为正整数的函数 ,用函数的观点去处理数列问题十分重要.(3)解析几何中的许多问题 ,需要通过解二元方程组才能解决.这都涉及二次方程与二次函数的有关理论.(4)立体几何中有关线段、角、面积、体积的计算 ,经常需要运用列方程或建立函数表达式的方法加以解决 ,建立空间直角坐标系后 ,立体几何与函数的关系更加密切.体验 (高|考 )1.(2021·湖南)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 3x ≤a x 2x >a假设存在实数b ,使函数g (x )=f (x )-b 有两个零点 ,那么a 的取值范围是________. 答案 (-∞ ,0)∪(1 ,+∞)解析 函数g (x )有两个零点 ,即方程f (x )-b =0有两个不等实根 ,那么函数y =f (x )和y =b 的图象有两个公共点.①假设a<0 ,那么当x≤a时,f(x)=x3,函数单调递增;当x>a时,f(x)=x2,函数先单调递减后单调递增,f(x)的图象如图(1)实线局部所示,其与直线y=b可能有两个公共点.②假设0≤a≤1 ,那么a3≤a2,函数f(x)在R上单调递增,f(x)的图象如图(2)实线局部所示,其与直线y=b至||多有一个公共点.③假设a>1 ,那么a3>a2 ,函数f(x)在R上不单调,f(x)的图象如图(3)实线局部所示,其与直线y =b可能有两个公共点.综上,a<0或a>1.2.(2021·安徽)设x3+ax+b=0 ,其中a ,b均为实数,以下条件中,使得该三次方程仅有一个实根的是________(写出所有正确条件的编号).①a=-3 ,b=-3;②a=-3 ,b=2;③a=-3 ,b>2;④a=0 ,b=2;⑤a=1 ,b=2.答案①③④⑤解析令f(x)=x3+ax+b ,f′(x)=3x2+a ,当a≥0时,f′(x)≥0 ,f(x)单调递增,必有一个实根,④⑤正确;当a<0时,由于选项当中a=-3 ,∴只考虑a=-3这一种情况,f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1) ,∴f(x)极大=f(-1)=-1+3+b=b+2 ,f(x)极小=f(1)=1-3+b=b-2 ,要有一根,f(x)极大<0或f(x)极小>0 ,∴b<-2或b>2 ,①③正确,②错误.所有正确条件为①③④⑤.3.(2021·课标全国甲)函数f (x )(x ∈R )满足f (-x )=2-f (x ) ,假设函数y =x +1x 与y =f (x )图象的交点为(x 1 ,y 1) ,(x 2 ,y 2) ,… ,(x m ,y m ) ,那么∑i =1m(x i +y i )等于( )A .0B .mC .2mD .4m答案 B解析 方法一 特殊函数法 ,根据f (-x )=2-f (x )可设函数f (x )=x +1 ,由y =x +1x,解得两个点的坐标为⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=-1y 1=0⎩⎪⎨⎪⎧x 2=1y 2=2此时m =2 ,所以∑i =1m (x i +y i )=m ,应选B. 方法二 由题设得12(f (x )+f (-x ))=1 ,点(x ,f (x ))与点(-x ,f (-x ))关于点(0,1)对称 ,那么y =f (x )的图象关于点(0,1)对称.又y =x +1x =1+1x,x ≠0的图象也关于点(0,1)对称.那么交点(x 1 ,y 1) ,(x 2 ,y 2) ,… ,(x m ,y m )成对 ,且关于点(0,1)对称. 那么∑i =1m(x i ,y i )=∑i =1mx i +∑i =1my i =0+m2×2=m ,应选B.(高|考 )必会题型题型一 利用函数与方程思想解决图象交点或方程根等问题例1 (2021·天津)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+(4a -3)x +3ax <0log a(x +1)+1 x ≥0(a >0 ,且a ≠1)在R 上单调递减 ,且关于x 的方程|f (x )|=2-x 恰有两个不相等的实数解 ,那么a 的取值范围是( ) A.⎝ ⎛⎦⎥⎥⎤0 23B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤23 34C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1323∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫1323∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34答案 C解析 由y =log a (x +1)+1在[0 ,+∞)上递减 ,得0<a <1.又由f (x )在R 上单调递减 ,那么⎩⎨⎧02+(4a -3)·0+3a ≥f (0)=13-4a2≥0⇒13≤a ≤34. 如下列图 ,在同一坐标系中作出函数y =|f (x )|和y =2-x 的图象.由图象可知 ,在[0 ,+∞)上 ,|f (x )|=2-x 有且仅有一个解.故在(-∞ ,0)上 ,|f (x )|=2-x 同样有且仅有一个解.当3a >2 ,即a >23时 ,由x 2+(4a -3)x +3a =2-x (其中x <0) ,得x 2+(4a -2)x+3a -2=0(其中x <0) ,那么Δ=(4a -2)2-4(3a -2)=0 ,解得a =34或a =1(舍去);当1≤3a ≤2 ,即13≤a ≤23时 ,由图象可知 ,符合条件.综上所述 ,a ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤1323∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34.应选C.点评 函数图象的交点、函数零点、方程的根三者之间可互相转化 ,解题的宗旨就是函数与方程的思想.方程的根可转化为函数零点、函数图象的交点 ,反之函数零点、函数图象的交点个数问题也可转化为方程根的问题.变式训练1 定义在R 上的函数f (x )满足:f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+2x ∈[0 1)2-x 2x ∈[-1 0)且f (x +2)=f (x ) ,g (x )=2x +5x +2,那么方程f (x )=g (x )在区间[-5,1]上的所有实根之和为( ) A .-5B .-6C .-7D .-8答案 C解析 g (x )=2x +5x +2=2(x +2)+1x +2=2+1x +2 ,由题意知函数f (x )的周期为2 ,那么函数f (x ) ,g (x )在区间[-5,1]上的图象如下列图:由图象知f (x )、g (x )有三个交点 ,故方程f (x )=g (x ) 在x ∈[-5,1]上有三个根x A 、x B 、x C ,x B =-3 , x A +x C2=-2 ,x A +x C =-4 , ∴x A +x B +x C =-7.题型二 函数与方程思想在不等式中的应用例2 定义域为R 的可导函数y =f (x )的导函数为f ′(x ) ,满足f (x )>f ′(x ) ,且f (0)=1 ,那么不等式f (x )e x<1的解集为( ) A .(-∞ ,0) B .(0 ,+∞) C .(-∞ ,2) D .(2 ,+∞)答案 B解析 构造函数g (x )=f (x )e x ,那么g ′(x )=e x ·f ′(x )-e x ·f (x )(e x )2=f ′(x )-f (x )e x .由题意得g ′(x )<0恒成立 ,所以函数g (x )=f (x )e x 在R 上单调递减.又g (0)=f (0)e 0=1 ,所以f (x )e x <1 ,即g (x )<1 ,所以x >0 ,所以不等式的解集为(0 ,+∞).应选B. 点评 不等式恒成立问题的处理方法在解决不等式恒成立问题时 ,一种最||重要的思想方法就是构造适当的函数 ,利用函数的图象和性质解决问题.同时要注意在一个含多个变量的数学问题中 ,需要确定适宜的变量和参数 ,从而揭示函数关系 ,使问题更明朗化.一般地 ,存在范围的量为变量 ,而待求范围的量为参数.变式训练2 f (x )=log 2x ,x ∈[2,16] ,对于函数f (x )值域内的任意实数m ,那么使x 2+mx +4>2m +4x 恒成立的实数x 的取值范围为( ) A .(-∞ ,-2] B .[2 ,+∞)C .(-∞ ,-2]∪[2 ,+∞)D .(-∞ ,-2)∪(2 ,+∞) 答案 D解析 ∵x ∈[2,16] ,∴f (x )=log 2x ∈[1,4] , 即m ∈[1,4].不等式x 2+mx +4>2m +4x 恒成立 , 即为m (x -2)+(x -2)2>0恒成立 , 设g (m )=(x -2)m +(x -2)2 , 那么此函数在[1,4]上恒大于0 ,所以⎩⎨⎧g (1)>0 g (4)>0 即⎩⎪⎨⎪⎧x -2+(x -2)2>04(x -2)+(x -2)2>0解得x <-2或x >2.题型三 函数与方程思想在数列中的应用例3 数列{a n }是首||项为2 ,各项均为正数的等差数列 ,a 2 ,a 3 ,a 4+1成等比数列 ,设b n =1S n +1+1S n +2+…+1S 2n (其中S n 是数列{a n }的前n 项和) ,假设对任意n ∈N * ,不等式b n ≤k 恒成立 ,求实数k 的最||小值.解 因为a 1=2 ,a 23=a 2·(a 4+1) , 又因为{a n }是正项等差数列 ,故d ≥0 , 所以(2+2d )2=(2+d )(3+3d ) , 得d =2或d =-1(舍去) , 所以数列{a n }的通项公式a n =2n . 因为S n =n (n +1) ,b n =1S n +1+1S n +2+…+1S 2n=1(n +1)(n +2)+1(n +2)(n +3)+…+12n (2n +1)=1n +1-1n +2+1n +2-1n +3+…+12n -12n +1=1n +1-12n +1=n2n 2+3n +1 =12n +1n+3. 令f (x )=2x +1x(x ≥1) ,那么f ′(x )=2-1x 2 ,当x ≥1时 ,f ′(x )>0恒成立 ,所以f (x )在[1 ,+∞)上是增函数 , 故当x =1时 ,f (x )min =f (1)=3 , 即当n =1时 ,(b n )max =16,要使对任意的正整数n ,不等式b n ≤k 恒成立 , 那么须使k ≥(b n )max =16 ,所以实数k 的最||小值为16.点评 数列问题函数(方程)化法数列问题函数(方程)化法与形式结构函数(方程)化法类似 ,但要注意数列问题中n 的取值范围为正整数 ,涉及的函数具有离散性特点 ,其一般解题步骤为: 第|一步:分析数列式子的结构特征.第二步:根据结构特征构造 "特征〞函数(方程) ,转化问题形式.第三步:研究函数性质.结合解决问题的需要 ,研究函数(方程)的相关性质 ,主要涉及函数单调性与最||值、值域问题的研究.第四步:回归问题.结合对函数(方程)相关性质的研究 ,回归问题.变式训练3 设S n 为等差数列{a n }的前n 项和 ,(n +1)S n <nS n +1(n ∈N *).假设a 8a 7<-1 ,那么( )A .S n 的最||大值是S 8B .S n 的最||小值是S 8C .S n 的最||大值是S 7D .S n 的最||小值是S 7答案 D解析 由条件得S n n <S n +1n +1 ,即n (a 1+a n )2n <(n +1)(a 1+a n +1)2(n +1) ,所以a n <a n +1 ,所以等差数列{a n }为递增数列.又a 8a 7<-1 ,所以a 8>0 ,a 7<0 ,即数列{a n }前7项均小于0 ,第8项大于零 ,所以S n 的最||小值为S 7 ,应选D.题型四 函数与方程思想在解析几何中的应用例4 椭圆C 的中|心为坐标原点O ,焦点在y 轴上 ,短轴长为 2 ,离心率为22,直线l 与y 轴交于点P (0 ,m ) ,与椭圆C 交于相异两点A ,B ,且AP →=3PB →. (1)求椭圆C 的方程; (2)求m 的取值范围.解 (1)设椭圆C 的方程为y 2a 2+x 2b 2=1 (a >b >0) ,设c >0 ,c 2=a 2-b 2 ,由题意 ,知2b = 2 ,c a =22 ,所以a =1 ,b =c =22.故椭圆C 的方程为y 2+x 212=1 ,即y 2+2x 2=1. (2)①当直线l 的斜率不存在时 ,也满足AP →=3PB →,此时m =±12.②当直线l 的斜率存在时 ,设直线l 的方程为y =kx +m (k ≠0) ,l 与椭圆C 的交点坐标为A (x 1 ,y 1) ,B (x 2 ,y 2) ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m 2x 2+y 2=1 得(k 2+2)x 2+2kmx +(m 2-1)=0 ,Δ=(2km )2-4(k 2+2)(m 2-1)=4(k 2-2m 2+2)>0 ,(*) x 1+x 2=-2km k 2+2 ,x 1x 2=m 2-1k 2+2.因为AP →=3PB →,所以-x 1=3x 2 ,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-2x 2 x 1x 2=-3x 22.那么3(x 1+x 2)2+4x 1x 2=0 ,即3·⎝ ⎛⎭⎪⎫-2km k 2+22+4·m 2-1k 2+2=0 ,整理得4k 2m 2+2m 2-k 2-2=0 , 即k 2(4m 2-1)+2m 2-2=0 , 当m 2=14时 ,上式不成立;当m 2≠14时 ,k 2=2-2m 24m 2-1 ,由(*)式 ,得k 2>2m 2-2 ,又k ≠0 , 所以k 2=2-2m 24m 2-1>0 ,解得-1<m <-12或12<m <1 ,综上 ,所求m 的取值范围为⎝ ⎛⎦⎥⎥⎤-1 -12∪⎣⎢⎢⎡⎭⎪⎪⎫12 1. 点评 利用判别式法研究圆锥曲线中的范围问题的步骤 第|一步:联立方程. 第二步:求解判别式Δ.第三步:代换.利用题设条件和圆锥曲线的几何性质 ,得到所求目标参数和判别式不等式中的参数的一个等量关系 ,将其代换.第四步:下结论.将上述等量代换式代入Δ>0或Δ≥0中 ,即可求出目标参数的取值范围. 第五步:回忆反思.在研究直线与圆锥曲线的位置关系问题时 ,无论题目中有没有涉及求参数的取值范围 ,都不能无视了判别式对某些量的制约 ,这是求解这类问题的关键环节. 变式训练4 点F 1(-c,0) ,F 2(c,0)为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的两个焦点 ,点P 为椭圆上一点 ,且PF 1→·PF 2→=c 2 ,那么此椭圆离心率的取值范围是____________.答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤33 22解析 设P (x ,y ) ,那么PF 1→·PF 2→=(-c -x ,-y )·(c -x ,-y ) =x 2-c 2+y 2=c 2 ,①将y 2=b 2-b 2a 2x 2代入①式解得 x 2=(2c 2-b 2)a 2c 2=(3c 2-a 2)a 2c 2 ,又x 2∈[0 ,a 2] ,∴2c 2≤a 2≤3c 2 , ∴e =ca ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤33 22.(高|考 )题型精练1.关于x 的方程3x =a 2+2a ,在(-∞ ,1]上有解 ,那么实数a 的取值范围是( ) A .[-2 ,-1)∪(0,1] B .[-3 ,-2)∪[0,1] C .[-3 ,-2)∪(0,1] D .[-2 ,-1)∪[0,1] 答案 C解析 当x ∈(-∞ ,1]时 ,3x ∈(0,3] ,要使3x =a 2+2a 有解 ,a 2+2a 的值域必须为(0,3] , 即0<a 2+2a ≤3 ,解不等式可得-3≤a <-2或0<a ≤1 , 应选C.2.设函数f (x )=e x (x 3-3x +3)-a e x -x ,假设不等式f (x )≤0有解 ,那么实数a 的最||小值为( ) A.2e-1 B .2-2eC .1+2e 2D .1-1e答案 D解析 因为f (x )≤0有解 ,所以f (x )=e x (x 3-3x +3)-a e x -x ≤0 ,a ≥x 3-3x +3-x e x =F (x ) , F ′(x )=3x 2-3+x -1e x =(x -1)(3x +3+e -x ) , 令G (x )=3x +3+e -x ,G ′(x )=3-e -x,3-e -x =0 ,x =-ln 3 ,G (x )最||小值G (-ln 3)=6-3ln 3>0 ,F (x )在(-∞ ,1)上递减 ,在(1 ,+∞)上递增 ,F (x )的最||小值为F (1)=1-1e ,所以a ≥1-1e, 应选D.3.f (x )=x 2-4x +4 ,f 1(x )=f (x ) ,f 2(x )=f (f 1(x )) ,… ,f n (x )=f (f n -1(x )) ,函数y =f n (x )的零点个数记为a n ,那么a n 等于( )A .2nB .2n -1 C .2n +1D .2n 或2n -1 答案 B解析 f 1(x )=x 2-4x +4=(x -2)2 ,有1个零点2 ,由f 2(x )=0可得f 1(x )=2 ,那么x =2+2或x =2- 2 ,即y =f 2(x )有2个零点 ,由f 3(x )=0可得f 2(x )=2-2或2+ 2 ,那么(x -2)2=2-2或(x -2)2=2+ 2 ,即y =f 3(x )有4个零点 ,以此类推可知 ,y =f n (x )的零点个数a n =2n -1.应选B.4.对任意的θ∈(0 ,π2) ,不等式1sin 2θ+4cos 2θ≥|2x -1|恒成立 ,那么实数x 的取值范围是( ) A .[-3,4]B .[0,2]C .[-32 ,52] D .[-4,5] 答案 D解析 ∵对任意的θ∈(0 ,π2) ,sin 2θ+cos 2θ=1 , ∴1sin 2θ+4cos 2θ=(sin 2θ+cos 2θ)(1sin 2θ+4cos 2θ) =5+cos 2θsin 2θ+4sin 2θcos 2θ≥5+2×2=9 ,当且仅当tan θ=22时取等号. ∵不等式1sin 2θ+4cos 2θ≥|2x -1|恒成立 , ∴9≥|2x -1| ,∴-9≤2x -1≤9 ,解得-4≤x ≤5 ,那么实数x 的取值范围是[-4,5].5.函数f (x )=ln x -14x +34x-1 ,g (x )=-x 2+2bx -4 ,假设对任意x 1∈(0,2) ,x 2∈[1,2] ,不等式f (x 1)≥g (x 2)恒成立 ,那么实数b 的取值范围为____________.答案 ⎝ ⎛⎦⎥⎥⎤-∞ 142 解析 问题等价于f (x )min ≥g (x )max .f (x )=ln x -14x +34x-1 , 所以f ′(x )=1x -14-34x 2=4x -x 2-34x 2, 令f ′(x )>0得x 2-4x +3<0 ,解得1<x <3 ,故函数f (x )的单调递增区间是(1,3) ,单调递减区间是(0,1)和(3 ,+∞) ,故在区间(0,2)上 ,x =1是函数的极小值点 ,这个极小值点是唯一的 ,故也是最||小值点 ,所以f (x )min =f (1)=-12. 由于函数g (x )=-x 2+2bx -4 ,x ∈[1,2].当b <1时 ,g (x )max =g (1)=2b -5;当1≤b ≤2时;g (x )max =g (b )=b 2-4;当b >2时 ,g (x )max =g (2)=4b -8.故问题等价于⎩⎪⎨⎪⎧ b <1 -12≥2b -5或⎩⎪⎨⎪⎧ 1≤b ≤2 -12≥b 2-4或⎩⎪⎨⎪⎧b >2 -12≥4b -8. 解第|一个不等式组得b <1 ,解第二个不等式组得1≤b ≤142 ,第三个不等式组无解.综上所述 ,b 的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞ 142. 6.满足条件AB =2 ,AC =2BC 的三角形ABC 的面积的最||大值是________. 答案 2 2解析 可设BC =x ,那么AC =2x ,根据面积公式得S △ABC =x 1-cos 2B ,由余弦定理计算得cos B =4-x 24x, 代入上式得S △ABC =x1-(4-x 24x )2 =128-(x 2-12)216. 由⎩⎪⎨⎪⎧2x +x >2x +2>2x 得22-2<x <22+2. 故当x =23时 ,S △ABC 有最||大值2 2.7.设函数f (x )=ln x +a x -1(a 为常数). (1)假设曲线y =f (x )在点(2 ,f (2))处的切线与x 轴平行 ,求实数a 的值;(2)假设函数f (x )在(e ,+∞)内有极值 ,求实数a 的取值范围.解 (1)函数f (x )的定义域为(0,1)∪(1 ,+∞) , 由f (x )=ln x +a x -1得f ′(x )=1x -a (x -1)2 , 由于曲线y =f (x )在点(2 ,f (2))处的切线与x 轴平行 ,所以f ′(2)=0 ,即12-a (2-1)2=0 , 所以a =12. (2)因为f ′(x )=1x -a (x -1)2=x 2-(2+a )x +1x (x -1)2, 假设函数f (x )在(e ,+∞)内有极值 ,那么函数y=f′(x)在(e ,+∞)内有异号零点,令φ(x)=x2-(2+a)x+1.设x2-(2+a)x+1=(x-α)(x-β) ,可知αβ=1 ,不妨设β>α ,那么α∈(0,1) ,β∈(1 ,+∞) ,假设函数y=f′(x)在(e ,+∞)内有异号零点,即y=φ(x)在(e ,+∞)内有异号零点,所以β>e ,又φ(0)=1>0 ,所以φ(e)=e2-(2+a)e+1<0 ,-2 ,解得a>e+1e-2 ,+∞).所以实数a的取值范围是(e+1e8.f(x)=e x-ax-1.(1)求f(x)的单调增区间;(2)假设f(x)在定义域R内单调递增,求a的取值范围.解(1)∵f(x)=e x-ax-1(x∈R) ,∴f′(x)=e x-a.令f′(x)≥0 ,得e x≥a ,当a≤0时,f′(x)>0在R上恒成立;当a>0时,有x≥ln a.综上,当a≤0时,f(x)的单调增区间为(-∞ ,+∞);当a>0时,f(x)的单调增区间为(ln a ,+∞).(2)由(1)知f′(x)=e x-a.∵f(x)在R上单调递增,∴f′(x)=e x-a≥0恒成立,即a≤e x在R上恒成立.∵当x∈R时,e x>0 ,∴a≤0 ,即a的取值范围是(-∞ ,0].9.椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (2,0) ,离心率为22.直线y =k (x -1)与椭圆C 交于不同的两点M ,N .(1)求椭圆C 的方程;(2)当△AMN 的面积为103时 ,求k 的值. 解 (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ a =2 c a =22 a 2=b 2+c 2 解得b = 2.所以椭圆C 的方程为x 24+y 22=1. (2)由⎩⎨⎧ y =k (x -1) x 24+y 22=1 得(1+2k 2)x 2-4k 2x +2k 2-4=0. 设点M ,N 的坐标分别为(x 1 ,y 1) ,(x 2 ,y 2) ,那么x 1+x 2=4k 21+2k 2 ,x 1x 2=2k 2-41+2k 2. 所以|MN |=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2 =(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2] =2(1+k 2)(4+6k 2)1+2k 2. 又因为点A (2,0)到直线y =k (x -1)的距离d =|k |1+k 2, 所以△AMN 的面积为S =12|MN |·d =|k |4+6k 21+2k 2. 由|k |4+6k 21+2k 2=103 ,解得k =±1. 所以k 的值为1或-1.10.等比数列{a n }满足2a 1+a 3=3a 2 ,且a 3+2是a 2 ,a 4的等差中项.(1)求数列{a n }的通项公式.(2)假设b n =a n +log 21a n,S n =b 1+b 2+…+b n ,求使S n -2n +1+47<0成立的正整数n 的最||小值. 解 (1)设等比数列{a n }的首||项为a 1 ,公比为q ,依题意 ,有⎩⎪⎨⎪⎧ 2a 1+a 3=3a 2a 2+a 4=2(a 3+2) 即⎩⎪⎨⎪⎧a 1(2+q 2)=3a 1q ①a 1(q +q 3)=2a 1q 2+4. ② 由①得q 2-3q +2=0 ,解得q =1或q =2.当q =1时 ,不合题意.舍去;当q =2时 ,代入②得a 1=2 ,所以a n =2×2n -1=2n .(2)b n =a n +log 21a n =2n +log 212n =2n -n . 所以S n =2-1+22-2+23-3+…+2n -n =(2+22+23+…+2n )-(1+2+3+…+n ) =2(1-2n )1-2-n (1+n )2 =2n +1-2-12n -12n 2. 因为S n -2n +1+47<0 ,所以2n +1-2-12n -12n 2-2n +1+47<0 , 即n 2+n -90>0 ,解得n >9或n <-10. 因为n ∈N * ,故使S n -2n +1+47<0成立的正整数n 的最||小值为10.。
高考数学 考前3个月知识方法专题训练 第一部分 知识方法篇 专题8 概率与统计 第34练 概率的两类
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第34练概率的两类模型[题型分析·高考展望]概率是高中数学的重要内容,也是高考的必考知识点.在高考中,概率部分的命题主要有三个方面的特点:一是以古典概型的概率公式为考查对象,二是以几何概型的概率公式为考查对象,三是古典概型与其他知识相交汇,题目多以选择题或填空题的形式出现.体验高考1.(2015·课标全国Ⅰ)如果3个正整数可作为一个直角三角形三条边的边长,则称这3个数为一组勾股数,从1,2,3,4,5中任取3个不同的数,则这3个数构成一组勾股数的概率为() A。
错误! B.错误!C。
110D。
错误!答案C解析从1,2,3,4,5中任取3个不同的数共有如下10个不同的结果:(1,2,3),(1,2,4),(1,2,5),(1,3,4),(1,3,5),(1,4,5),(2,3,4),(2,3,5),(2,4,5),(3,4,5),其中勾股数只有(3,4,5),所以概率为错误!.故选C.2.(2015·山东)在区间[0,2]上随机地取一个数x,则事件“-1≤log错误!错误!≤1”发生的概率为( )A.34B.错误!C。
2017版考前三个月高考数学全国甲卷通用理科知识 方法篇 专题3 函数与导数 第10练 含答案 精品
第10练 重应用——函数的实际应用[题型分析·高考展望] 函数的实际应用也是高考常考题型,特别是基本函数模型的应用,在选择题、填空题、解答题中都会出现,多以实际生活、常见的自然现象为背景,较新颖、灵活,解决此类问题时,应从实际问题中分析涉及的数学知识,从而抽象出基本函数模型,然后利用基本函数的性质或相应的数学方法,使问题得以解决.体验高考1.(2015·课标全国Ⅱ)如图,长方形ABCD 的边AB =2,BC =1,O 是AB 的中点,点P 沿着边BC ,CD 与DA 运动,记∠BOP =x .将动点P 到A ,B 两点距离之和表示为x 的函数f (x ),则y =f (x )的图象大致为( )答案 B解析 由已知得,当点P 沿着边BC 运动, 即0≤x ≤π4时,P A +PB =4+tan 2x +tan x ;当点P 在CD 边上运动时, 即π4≤x ≤3π4时, P A +PB =(1-1tan x)2+1+ (1+1tan x)2+1,当x =π2时,P A +PB =22;当点P 在AD 边上运动时,即3π4≤x ≤π时,P A +PB =tan 2x +4-tan x .从点P 的运动过程可以看出,轨迹关于直线x =π2对称,且f (π4)>f (π2),且轨迹非线型,故选B.2.(2015·四川)某食品的保鲜时间y (单位:小时)与储藏温度x (单位:℃)满足函数关系y =e kx+b(e =2.718…为自然对数的底数,k ,b 为常数).若该食品在0 ℃的保鲜时间是192小时,在22 ℃的保鲜时间是48小时,则该食品在33 ℃的保鲜时间是________小时. 答案 24解析 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧e b=192,e 22k +b =48,∴e 22k =48192=14,∴e 11k =12,∴x =33时,y =e 33k +b =(e 11k )3·e b=⎝⎛⎭⎫123·e b =18×192=24. 3.(2015·上海)如图,A ,B ,C 三地有直道相通,AB =5千米,AC =3千米,BC =4千米.现甲、乙两警员同时从A 地出发匀速前往B 地,经过t 小时,他们之间的距离为f (t )(单位:千米).甲的路线是AB ,速度为5千米/小时,乙的路线是ACB ,速度为8千米/小时.乙到达B 地后原地等待.设t =t 1时乙到达C 地.(1)求t 1与f (t 1)的值;(2)已知警员的对讲机的有效通话距离是3千米,当t 1≤t ≤1时,求f (t )的表达式,并判断f (t )在[t 1,1]上的最大值是否超过3?说明理由. 解 (1)t 1=38.记乙到C 时甲所在地为D ,则AD =158千米.在△ACD 中,CD 2=AC 2+AD 2-2AC ·AD cos A ,所以f (t 1)=CD =3841(千米).(2)甲到达B 用时1小时;乙到达C 用时38小时,从A 到B 总用时78小时.当t 1=38≤t ≤78时,f (t )=(7-8t )2+(5-5t )2-2(7-8t )(5-5t )·45=25t 2-42t +18;当78≤t ≤1时,f (t )=5-5t ,所以f (t )=⎩⎨⎧25t 2-42t +18,38≤t ≤78,5-5t ,78<t ≤1.因为f (t )在⎣⎡⎦⎤38,78上的最大值是f ⎝⎛⎭⎫38=3418, f (t )在⎣⎡⎦⎤78,1上的最大值是f ⎝⎛⎭⎫78=58, 所以f (t )在⎣⎡⎦⎤38,1上的最大值是3418,不超过3. 4.(2015·江苏)某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山区的交通现状,计划修建一条连接两条公路和山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为l 1,l 2,山区边界曲线为C ,计划修建的公路为l .如图所示,M ,N 为C 的两个端点,测得点M 到l 1,l 2的距离分别为5千米和40千米,点N 到l 1,l 2的距离分别为20千米和2.5千米.以l 2,l 1所在的直线分别为x ,y 轴,建立平面直角坐标系xOy ,假设曲线C 符合函数y =ax 2+b (其中a ,b 为常数)模型.(1)求a ,b 的值;(2)设公路l 与曲线C 相切于P 点,P 的横坐标为t . ①请写出公路l 长度的函数解析式f (t ),并写出其定义域; ②当t 为何值时,公路l 的长度最短?求出最短长度. 解 (1)由题意知,点M ,N 的坐标分别为(5,40),(20,2.5). 将其分别代入y =ax 2+b,得⎩⎨⎧a25+b =40,a400+b =2.5,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1 000,b =0.(2)①由(1)知,y =1 000x 2(5≤x ≤20),则点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫t ,1 000t 2,设在点P 处的切线l 分别交x ,y 轴于A ,B 点,y ′=-2 000x 3,则l 的方程为y -1 000t 2=-2 000t 3(x -t ),由此得A ⎝⎛⎭⎫3t 2,0,B ⎝⎛⎭⎫0,3 000t 2. 故f (t )=⎝⎛⎭⎫3t 22+⎝⎛⎭⎫3 000t 22=32t 2+4×106t4,t ∈[5,20].②设g (t )=t 2+4×106t 4,则g ′(t )=2t -16×106t 5.令g ′(t )=0,解得t =10 2.当t ∈(5,102)时,g ′(t )<0,g (t )是减函数; 当t ∈(102,20)时,g ′(t )>0,g (t )是增函数. 从而当t =102时,函数g (t )有极小值,也是最小值, 所以g (t )min =300,此时f (t )min =15 3.答 当t =102时,公路l 的长度最短,最短长度为153千米.高考必会题型题型一 基本函数模型的应用例1 某地上年度电价为0.8元,年用电量为1亿千瓦时.本年度计划将电价调至0.55元~0.75元之间,经测算,若电价调至x 元,则本年度新增用电量y (亿千瓦时)与(x -0.4)(元)成反比.又当x =0.65时,y =0.8. (1)求y 与x 之间的函数关系式;(2)若每千瓦时电的成本价为0.3元,则电价调至多少时,本年度电力部门的收益将比上年度增加20%?[收益=用电量×(实际电价-成本价)] 解 (1)∵y 与(x -0.4)成反比, ∴设y =k x -0.4(k ≠0).把x =0.65,y =0.8代入上式,得0.8=k0.65-0.4,k =0.2.∴y =0.2x -0.4=15x -2,即y 与x 之间的函数关系式为y =15x -2.(2)根据题意,得(1+15x -2)·(x -0.3)=1×(0.8-0.3)×(1+20%).整理,得x 2-1.1x +0.3=0,解得x 1=0.5,x 2=0.6. 经检验x 1=0.5,x 2=0.6都是所列方程的根. ∵x 的取值范围是0.55~0.75, 故x =0.5不符合题意,应舍去.∴x =0.6.∴当电价调至0.6元时,本年度电力部门的收益将比上年度增加20%.点评 解决实际应用问题的关键在于读题,读题必须细心、耐心,从中分析出数学“元素”,确定该问题涉及的数学模型,一般程序如下: 读题文字语言⇒建模数学语言⇒求解数学应用⇒反馈检验作答.变式训练1 (1)(2015·北京)某辆汽车每次加油都把油箱加满,下表记录了该车相邻两次加油时的情况.注:“累计里程”指汽车从出厂开始累计行驶的路程. 在这段时间内,该车每100千米平均耗油量为( ) A.6升 B.8升 C.10升 D.12升(2)2015年“五一”期间某商人购进一批家电,每台进价已按原价a 扣去20%,他希望对货物定一新价,以便每台按新价让利25%销售后,仍可获得售价20%的纯利,则此商人经营这种家电的件数x 与按新价让利总额y 之间的函数关系式是______________. 答案 (1)B (2)y =a3x (x ∈N *)解析 (1)由表知,汽车行驶路程为35 600-35 000=600千米,耗油量为48升,∴每100千米耗油量8升.(2)设每台新价为b ,则售价b (1-25%),让利b ×25%,由于原价为a ,则进价为a (1-20%),根据题意,得每件家电利润为b ×(1-25%)×20%=b ×(1-25%)-a (1-20%),化简得b =43a .∴y =b ×25%·x =43a ×25%×x =a3x (x ∈N *),即y =a3x (x ∈N *).题型二 分段函数模型的应用例2 已知美国某手机品牌公司生产某款手机的年固定成本为40万美元,每生产1万部还需另投入16万美元.设公司一年内共生产该款手机x 万部并全部销售完,每万部的销售收入为R (x )万美元,且R (x )=⎩⎪⎨⎪⎧400-6x ,0<x ≤40,7 400x-40 000x 2,x >40.(1)写出年利润W (万美元)关于年产量x (万部)的函数解析式;(2)当年产量为多少万部时,公司在该款手机的生产中所获得的利润最大?并求出最大利润. 解 (1)当0<x ≤40时,W =xR (x )-(16x +40)=-6x 2+384x -40, 当x >40时,W =xR (x )-(16x +40)=-40 000x -16x +7 360.所以W =⎩⎪⎨⎪⎧-6x 2+384x -40,0<x ≤40,-40 000x -16x +7 360,x >40.(2)①当0<x ≤40时,W =-6(x -32)2+6 104, 所以W max =W (32)=6 104;②当x >40时,W =-40 000x -16x +7 360,由于40 000x+16x ≥240 000x×16x =1 600, 当且仅当40 000x =16x ,即x =50∈(40,+∞)时,取等号,所以此时W 有最大值5 760.因为6 104>5 760, 所以当x =32时,W 取得最大值6 104万元. 点评 函数有关应用题的常见类型及解题关键(1)常见类型:与函数有关的应用题,经常涉及物价、 路程、产值、环保等实际问题,也可涉及角度、面积、体积、造价的最优化问题.(2)解题关键:解答这类问题的关键是确切地建立相关函数解析式,然后应用函数、方程、不等式和导数的有关知识加以综合解答.变式训练2 某市出租车收费标准如下:起步价为8元,起步里程为3 km(不超过3 km 按起步价付费);超过3 km 但不超过8 km 时,超过部分按每千米2.15元收费;超过8 km 时,超过部分按每千米2.85元收费,另每次乘坐需付燃油附加费1元.现某人乘坐一次出租车付费22.6元,则此次出租车行驶了________ km. 答案 9解析 设出租车行驶x km 时,付费y 元, 则y =⎩⎪⎨⎪⎧9,0<x ≤3,8+2.15(x -3)+1,3<x ≤8,8+2.15×5+2.85(x -8)+1,x >8,由y =22.6,解得x =9.高考题型精练1.某位股民购进某支股票,在接下来的交易时间内,他的这支股票先经历了n 次涨停(每次上涨10%),又经历了n 次跌停(每次下跌10%),则该股民这支股票的盈亏情况(不考虑其他费用)为( ) A.略有盈利B.略有亏损C.没有盈利也没有亏损D.无法判断盈亏情况答案 B解析 设该股民购进这支股票的价格为a 元,则经历n 次涨停后的价格为a (1+10%)n =a ×1.1n 元,经历n 次跌停后的价格为a ×1.1n ×(1-10%)n =a ×1.1n ×0.9n =a ×(1.1×0.9)n =0.99n ·a <a ,故该股民这支股票略有亏损.2.如果在今后若干年内,我国国民经济生产总值都控制在平均每年增长9%的水平,那么达到国民经济生产总值比1995年翻两番的年份大约是(lg 2=0.301 0,lg 3=0.477 1,lg 109=2.037 4,lg 0.09=-2.954 3)( )A.2015年B.2011年C.2016年D.2008年 答案 B解析 设1995年生产总值为a ,经过x 年翻两番,则a ·(1+9%)x =4a .∴x =2lg 2lg 1.09≈16.3.某工厂6年来生产某种产品的情况是:前3年年产量的增长速度越来越快,后3年年产量保持不变,则该厂6年来这种产品的总产量C 与时间t (年)的函数关系图象正确的是( )答案 A解析 前3年年产量的增长速度越来越快,说明呈高速增长,只有A ,C 图象符合要求,而后3年年产量保持不变,故选A.4.某汽车销售公司在A ,B 两地销售同一种品牌的汽车,在A 地的销售利润(单位:万元)为y 1=4.1x -0.1x 2,在B 地的销售利润(单位:万元)为y 2=2x ,其中x 为销售量(单位:辆),若该公司在两地共销售16辆该种品牌的汽车,则能获得的最大利润是( ) A.10.5万元 B.11万元 C.43万元 D.43.025万元答案 C解析 设公司在A 地销售该品牌的汽车x 辆, 则在B 地销售该品牌的汽车(16-x )辆,所以可得利润y =4.1x -0.1x 2+2(16-x )=-0.1x 2+2.1x +32 =-0.1(x -212)2+0.1×2124+32.因为x ∈[0,16]且x ∈N ,所以当x =10或11时,总利润取得最大值43万元.5.一个人以6米/秒的速度去追赶停在交通灯前的汽车,当他离汽车25米时交通灯由红变绿,汽车开始变速直线行驶(汽车与人前进方向相同),汽车在时间t 内的路程为s =12t 2米,那么此人( )A.可在7秒内追上汽车B.可在9秒内追上汽车C.不能追上汽车,但期间最近距离为14米D.不能追上汽车,但期间最近距离为7米 答案 D解析 s =12t 2,车与人的间距d =(s +25)-6t =12t 2-6t +25=12(t -6)2+7.当t =6时,d 取得最小值7.6.一块形状为直角三角形的铁皮,两直角边长分别为40 cm 、60 cm ,现要将它剪成一个矩形,并以此三角形的直角为矩形的一个角,则矩形的最大面积是________cm 2. 答案 600解析 设直角边为40 cm 和60 cm 上的矩形边长分别为x cm 、y cm ,则40-x 40=y60,解得y=60-32x .矩形的面积S =xy =x ⎝⎛⎭⎫60-32x =-32(x -20)2+600,当x =20时矩形的面积最大,此时S =600.7.某公司购买一批机器投入生产,据市场分析每台机器生产的产品可获得的总利润y (单位:万元)与机器运转时间x (单位:年)的关系为y =-x 2+18x -25(x ∈N *),则当每台机器运转________年时,年平均利润最大,最大值是________万元. 答案 5 8解析 由题意知每台机器运转x 年的年平均利润为y x =18-⎝⎛⎭⎫x +25x ,而x >0,故y x ≤18-225=8,当且仅当x =5时,年平均利润最大,最大值为8万元.8.一个人喝了少量酒后,血液中的酒精含量迅速上升到0.3 mg /mL ,在停止喝酒后,血液中的酒精含量以每小时25%的速度减少.为了保障交通安全,某地根据《道路交通安全法》规定:驾驶员血液中的酒精含量不得超过0.09 mg/mL.那么一个喝了少量酒后的驾驶员,至少经过________小时才能开车.(精确到1小时) 答案 5解析 设至少经过x 小时才能开车, 由题意得0.3(1-25%)x ≤0.09, ∴0.75x ≤0.3,x ≥log 0.750.3=lg 0.3lg 0.75≈4.2, ∴至少经过5个小时才能开车.9.商家通常依据“乐观系数准则”确定商品销售价格,即根据商品的最低销售限价a ,最高销售限价b (b >a )以及实数x (0<x <1)确定实际销售价格c =a +x (b -a ).这里,x 被称为乐观系数.经验表明,最佳乐观系数x 恰好使得(c -a )是(b -c )和(b -a )的等比中项.据此可得,最佳乐观系数x 的值等于________. 答案5-12解析 依题意得x =c -ab -a ,(c -a )2=(b -c )(b -a ),∵b -c =(b -a )-(c -a ), ∴(c -a )2=(b -a )2-(b -a )(c -a ), 两边同除以(b -a )2,得x 2+x -1=0,解得x =-1±52.∵0<x <1,∴x =5-12. 10.某公司生产的商品A 每件售价为5元时,年销售10万件.(1)据市场调查,若价格每提高1元,销量相应减少1万件,要使销售收入不低于原销售收入,该商品的销售价格最多提高多少元?(2)为了扩大该商品的影响力,公司决定对该商品的生产进行技术革新,将技术革新后生产的商品售价提高到每件x 元,公司拟投入12(x 2+x )万元作为技改费用,投入x4万元作为宣传费用.试问:技术革新后生产的该商品销售量m 至少应达到多少万件时,才可能使技术革新后的该商品销售收入等于原销售收入与总投入之和? 解 (1)设商品的销售价格提高a 元, 则(10-a )(5+a )≥50,即0≤a ≤5, 所以商品的价格最多可以提高5元.(2)由题意知改革后的销售收入为mx 万元,若改革后的销售收入等于原销售收入与总投入总和,只需要满足mx =12(x 2+x )+x4+50(x >5),即m =12x +34+50x≥212x ·50x +34=434, 当且仅当x =10时等号成立.故销售量至少应达到434万件时,才能使改革后的销售收入等于原销售收入与总投入之和.11.某单位拟建一个扇环面形状的花坛(如图所示),该扇环面是由以点O 为圆心的两个同心圆弧和延长后通过点O 的两条直线段围成,按设计要求扇环面的周长为30米,其中大圆弧所在圆的半径为10米.设小圆弧所在圆的半径为x 米,圆心角为θ(弧度). (1)求θ关于x 的函数关系式;(2)已知在花坛的边缘(实线部分)进行装饰时,直线部分的装饰费用为4元/米,弧线部分的装饰费用为9元/米.设花坛的面积与装饰总费用的比为y ,求y 关于x 的函数关系式,并求出x 为何值时,y 取得最大值?解 (1)设扇环的圆心角为θ, 则30=θ(10+x )+2(10-x ), 所以θ=10+2x10+x(0<x <10).(2)花坛的面积为12θ(102-x 2)=(5+x )(10-x )=-x 2+5x +50(0<x <10),装饰总费用为9θ(10+x )+8(10-x )=170+10x ,所以花坛的面积与装饰总费用的比y =-x 2+5x +50170+10x =-x 2-5x -5010(17+x ),令t =17+x ,则y =3910-110⎝⎛⎭⎫t +324t ≤310,当且仅当t =18时取等号,此时x =1,θ=1211. 综上,当x =1时,花坛的面积与装饰总费用的比最大.12.在扶贫活动中,为了尽快脱贫(无债务)致富,企业甲将经营状况良好的某种消费品专卖店以5.8万元的优惠价格转让给了尚有5万元无息贷款没有偿还的小型企业乙,并约定从该店经营的利润中,首先保证企业乙的全体职工每月最低生活费的开支3 600元后,逐步偿还转让费(不计息).在甲提供的资料中:①这种消费品的进价为每件14元;②该店月销量Q (百件)与销售价格P (元)的关系如图所示;③每月需各种开支2 000元.(1)当商品的价格为每件多少元时,月利润扣除职工最低生活费的余额最大?并求最大余额;(2)企业乙只依靠该店,最早可望在几年后脱贫?解 设该店月利润余额为L ,则由题设得L =Q (P -14)×100-3 600-2 000,① 由销量图易得Q =⎩⎪⎨⎪⎧ -2P +50 (14≤P ≤20),-32P +40 (20<P ≤26), 代入①式得L =⎩⎪⎨⎪⎧ (-2P +50)(P -14)×100-5 600 (14≤P ≤20),⎝⎛⎭⎫-32P +40(P -14)×100-5 600 (20<P ≤26) =⎩⎪⎨⎪⎧-200P 2+7 800P -75 600(14≤P ≤20),-150P 2+61 00P -61 600(20<P ≤26). (1)当14≤P ≤20时,L max =450元,此时P =19.5元;当20<P ≤26时,L max =1 2503元,此时P =613元. 故当P =19.5元时,月利润余额最大,为450元.(2)设可在n 年后脱贫,依题意有12n ×450-50 000-58 000≥0,解得n ≥20,即最早可望在20年后脱贫.。
2017版考前三个月浙江专版文理通用习题 高考知识 方法篇 专题1 集合与命题 第2练 含答案 精品
第2练理清四种命题,突破充要条件[题型分析·高考展望]充分、必要条件是重点考查内容,题型基本都是选择题、填空题,题目难度以低、中档为主,在二轮复习中,本部分应该重点掌握四种命题的真假判断、否命题与命题的否定的区别、充分必要条件的判定与应用,这些知识被考查的概率都较高,特别是充分、必要条件几乎每年都有考查.体验高考1.(2015·山东)若m∈R, 命题“若m>0,则方程x2+x-m=0有实根”的逆否命题是() A.若方程x2+x-m=0有实根,则m>0B.若方程x2+x-m=0有实根,则m≤0C.若方程x2+x-m=0没有实根,则m>0D.若方程x2+x-m=0没有实根,则m≤0答案 D解析原命题为“若p,则q”,则其逆否命题为“若綈q,则綈p”.∴所求命题为“若方程x2+x-m=0没有实根,则m≤0”.2.(2015·天津)设x∈R,则“|x-2|<1”是“x2+x-2>0”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析|x-2|<1⇔-1<x-2<1⇔1<x<3,x2+x-2>0⇔x<-2或x>1,所以“|x-2|<1”是“x2+x-2>0”的充分不必要条件,故选A.3.(2016·山东)已知直线a,b分别在两个不同的平面α,β内,则“直线a和直线b相交”是“平面α和平面β相交”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析若直线a和直线b相交,则平面α和平面β相交;若平面α和平面β相交,那么直线a和直线b可能平行或异面或相交,故选A. 4.(2016·北京)设a,b是向量,则“|a|=|b|”是“|a+b|=|a-b|”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 D解析由|a+b|=|a-b|⇔(a+b)2=(a-b)2⇔a·b=0⇔a⊥b,故是既不充分也不必要条件,故选D.5.(2015·四川)设a,b为正实数,则“a>b>1”是“log2a>log2b>0”的()A.充要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析若a>b>1,那么log2a>log2b>0;若log2a>log2b>0,那么a>b>1,故选A.高考必会题型题型一命题及其真假判断常用结论:(1)原命题与逆否命题等价,同一个命题的逆命题、否命题等价;(2)四个命题中,真命题的个数为偶数.例1(2015·安徽)已知m,n是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是() A.若α,β垂直于同一平面,则α与β平行B.若m,n平行于同一平面,则m与n平行C.若α,β不平行,则在α内不存在与β平行的直线D.若m,n不平行,则m与n不可能垂直于同一平面答案 D解析对于A,α,β垂直于同一平面,α,β关系不确定,故A错;对于B,m,n平行于同一平面,m,n关系不确定,可平行、相交、异面,故B错;对于C,α,β不平行,但α内能找出平行于β的直线,如α中平行于α,β交线的直线平行于β,故C错;对于D,若假设m,n垂直于同一平面,则m∥n,其逆否命题即为D选项,故D正确.点评利用等价命题判断命题的真假,是判断命题真假快捷有效的方法.在解答时要有意识地去练习.变式训练1已知直线l,m和平面α,则下列命题正确的是()A.若l∥m,m⊂α,则l∥αB.若l∥α,m⊂α,则l∥mC.若l⊥m,l⊥α,则m∥αD.若l⊥α,m⊂α,则l⊥m答案 D解析若l∥m,m⊂α,当l⊂α时,则l∥α不成立,故A错误;若l∥α,m⊂α,则l∥m或l,m异面,故B错误;若l⊥m,l⊥α,则m⊂α或m∥α,故C错误;若l⊥α,m⊂α,根据线面垂直的定义,线面垂直则线垂直面内任一条线,可得l⊥m,故D 正确.题型二充分条件与必要条件例2(2015·北京)设α,β是两个不同的平面,m是直线且m⊂α.则“m∥β”是“α∥β”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 B解析m⊂α,m∥βα∥β,但m⊂α,α∥β⇒m∥β,所以“m∥β”是“α∥β”的必要不充分条件.点评判断充分、必要条件时应注意的问题(1)先后顺序:“A的充分不必要条件是B”是指B能推出A,且A不能推出B;而“A是B 的充分不必要条件”则是指A能推出B,且B不能推出A.(2)举出反例:如果从正面判断或证明一个命题的正确或错误不易进行时,可以通过举出恰当的反例来说明.变式训练2(2015·湖北)设a1,a2,…,a n∈R,n≥3.若p:a1,a2,…,a n成等比数列;q:(a21+a22+…+a2n-1)·(a22+a23+…+a2n)=(a1a2+a2a3+…+a n-1a n)2,则()A.p是q的必要条件,但不是q的充分条件B.p是q的充分条件,但不是q的必要条件C.p是q的充分必要条件D.p既不是q的充分条件,也不是q的必要条件答案 B解析若p成立,设a1,a2,…,a n的公比为q,则(a21+a22+…+a2n-1)(a22+a23+…+a2n)=a21(1+q2+…+q2n-4)·a22(1+q2+…+q2n-4)=a21a22(1+q2+…+q2n-4)2,(a1a2+a2a3+…+a n-1a n)2=(a1a2)2(1+q2+…+q2n-4)2,故q成立,故p是q的充分条件.取a1=a2=…=a n=0,则q 成立,而p不成立,故p不是q的必要条件,故选B.题型三与命题有关的综合问题例3以下关于命题的说法正确的是________(填写所有正确命题的序号).①“若log2a>0,则函数f(x)=log a x(a>0,a≠1)在其定义域内是减函数”是真命题;②命题“若a=0,则ab=0”的否命题是“若a≠0,则ab≠0”;③命题“若x ,y 都是偶数,则x +y 也是偶数”的逆命题为真命题. 答案 ②解析 对于①,若log 2a >0=log 21,则a >1,所以函数f (x )=log a x 在其定义域内是增函数,故①不正确;对于②,依据一个命题的否命题的定义可知,该说法正确;对于③,原命题的逆命题是“若x +y 是偶数,则x 、y 都是偶数”,是假命题,如1+3=4是偶数,但3和1均为奇数,故③不正确.综上可知正确的说法有②.点评 解决此类问题需要对每一个命题逐一作出判断,需要有扎实的基础知识,这是破解此类问题的前提条件.若需证明某命题为真,需要根据有关知识作出逻辑证明,但若需要证明某命题为假,只要举出一个反例即可,因此,“找反例”是破解此类问题的重要方法之一. 变式训练3 下列命题: ①若ac 2>bc 2,则a >b ; ②若sin α=sin β,则α=β;③“实数a =0”是“直线x -2ay =1和直线2x -2ay =1平行”的充要条件; ④若f (x )=log 2x ,则f (|x |)是偶函数.其中正确命题的序号是________. 答案 ①③④解析 对于①,ac 2>bc 2,c 2>0,∴a >b 正确; 对于②,sin 30°=sin 150°30°=150°,∴②错误;对于③,l 1∥l 2⇔A 1B 2=A 2B 1,即-2a =-4a ⇒a =0且A 1C 2≠A 2C 1,∴③正确; ④显然正确.高考题型精练1.已知复数z =a +3i i (a ∈R ,i 为虚数单位),则“a >0”是“z 在复平面内对应的点位于第四象限”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件 答案 C解析 z =a +3ii =-(a +3i)i =3-a i ,若z 位于第四象限,则a >0,反之也成立,所以“a >0”是“z 在复平面内对应的点位于第四象限”的充要条件.2.已知条件p :x +y ≠-2,条件q :x ,y 不都是-1,则p 是q 的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析因为p:x+y≠-2,q:x≠-1或y≠-1,所以綈p:x+y=-2,綈q:x=-1且y=-1,因为綈q⇒綈p但綈p綈q,所以綈q是綈p的充分不必要条件,即p是q的充分不必要条件.3.(2015·湖北)l1,l2表示空间中的两条直线,若p:l1,l2是异面直线;q:l1,l2不相交,则() A.p是q的充分条件,但不是q的必要条件B.p是q的必要条件,但不是q的充分条件C.p是q的充分必要条件D.p既不是q的充分条件,也不是q的必要条件答案 A解析两直线异面,则两直线一定无交点,即两直线一定不相交;而两直线不相交,有可能是平行,不一定异面,故两直线异面是两直线不相交的充分不必要条件,故选A. 4.(2016·天津)设{a n}是首项为正数的等比数列,公比为q,则“q<0”是“对任意的正整数n,a2n-1+a2n<0”的()A.充要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件答案 C解析由题意得,a2n-1+a2n<0⇔a1(q2n-2+q2n-1)<0⇔q2(n-1)(q+1)<0⇔q∈(-∞,-1),故是必要不充分条件,故选C.5.设四边形ABCD的两条对角线为AC,BD,则“四边形ABCD为菱形”是“AC⊥BD”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析当四边形ABCD为菱形时,必有对角线互相垂直,即AC⊥BD;当四边形ABCD中AC⊥BD时,四边形ABCD不一定是菱形,还需要AC与BD互相平分.综上知,“四边形ABCD为菱形”是“AC⊥BD”的充分不必要条件.6.设φ∈R,则“φ=0”是“f(x)=cos(x+φ)(x∈R)为偶函数”的()A.充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件 答案 A解析 当φ=0时,f (x )=cos(x +φ)=cos x 为偶函数成立;但当f (x )=cos(x +φ)为偶函数时,φ=k π,k ∈Z ,φ=0不一定成立.故选A.7.(2016·四川)设p :实数x ,y 满足(x -1)2+(y -1)2≤2,q :实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x -1,y ≥1-x ,y ≤1,则p 是q 的( ) A .必要不充分条件 B .充分不必要条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件 答案 A解析 画出可行域(如图所示),可知命题q 中不等式组表示的平面区域△ABC 在命题p 中不等式表示的圆盘内,故选A.8.(2016·四川)设p :实数x ,y 满足x >1且y >1,q :实数x ,y 满足x +y >2,则p 是q 的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件答案 A 解析⎭⎪⎬⎪⎫当x >1,y >1时,x +y >2一定成立,即p ⇒q 当x +y >2时,可以x =-1,y =4,即q p ⇒ 故p 是q 的充分不必要条件9.下列4个命题中正确命题的个数是________.①命题“若x 2-3x +2=0,则x =1”的逆否命题:“若x ≠1,则x 2-3x +2≠0”; ②m =3是直线(m +3)x +my -2=0与直线mx -6y +5=0互相垂直的充要条件; ③若实数x ,y ∈[-1,1],则满足x 2+y 2≥1的概率为π4;④命题“若a ∈M ,则b ∉M ”与命题“若b ∈M ,则a ∉M ”等价.答案 2解析 ①正确;②错,当m =0时,两直线也垂直,所以m =3是两直线垂直的充分不必要条件;③错,实数x ,y ∈[-1,1]表示的平面区域为边长为2的正方形,其面积为4,而x 2+y 2<1所表示的平面区域的面积为π,所以满足x 2+y 2≥1的概率为4-π4;④正确,不难看出,命题“若a ∈M ,则b ∉M ”与命题“若b ∈M ,则a ∉M ”是互为逆否命题,因此二者等价,所以正确.10.已知命题p :实数m 满足m 2+12a 2<7am (a >0),命题q :实数m 满足方程x 2m -1+y 22-m=1表示焦点在y 轴上的椭圆,且p 是q 的充分不必要条件,则a 的取值范围为________. 答案 ⎣⎡⎦⎤13,38解析 由a >0,m 2-7am +12a 2<0,得3a <m <4a ,即命题p :3a <m <4a ,a >0.由x 2m -1+y 22-m =1表示焦点在y 轴上的椭圆,可得2-m >m -1>0,解得1<m <32,即命题q :1<m<32. 因为p 是q 的充分不必要条件,所以⎩⎪⎨⎪⎧ 3a >1,4a ≤32或⎩⎪⎨⎪⎧3a ≥1,4a <32,解得13≤a ≤38, 所以实数a 的取值范围是⎣⎡⎦⎤13,38.。
高考数学 考前3个月知识方法专题训练 第一部分 知识方法篇 专题5 数列、推理与证明 第22练 常考
(通用版)2017届高考数学考前3个月知识方法专题训练第一部分知识方法篇专题5 数列、推理与证明第22练常考的递推公式问题的破解方略文编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((通用版)2017届高考数学考前3个月知识方法专题训练第一部分知识方法篇专题5 数列、推理与证明第22练常考的递推公式问题的破解方略文)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第22练常考的递推公式问题的破解方略[题型分析·高考展望]利用递推关系式求数列的通项公式及前n项和公式是高考中常考题型,掌握常见的一些变形技巧是解决此类问题的关键.一般这类题目难度较大,但只要将已知条件转化为几类“模型",然后采用相应的计算方法即可解决.体验高考1.(2015·湖南)设S n为等比数列{a n}的前n项和,若a1=1,且3S1,2S2,S3成等差数列,则a n=________.答案3n-1解析由3S1,2S2,S3成等差数列知,4S2=3S1+S3,可得a3=3a2,∴公比q=3,故等比数列通项a n=a1q n-1=3n-1.2.(2015·课标全国Ⅱ)设S n是数列{a n}的前n项和,且a1=-1,a n+1=S n S n+1,则S n=____________.答案-错误!解析由题意,得S1=a1=-1,又由a n+1=S n S n+1,得S n+1-S n=S n S n+1,因为S n≠0,所以错误!=1,即错误!-错误!=-1,故数列错误!是以错误!=-1为首项,-1为公差的等差数列,得错误!=-1-(n-1)=-n,所以S n=-1 n .3.(2015·江苏)设数列{a n}满足a1=1,且a n+1-a n=n+1(n∈N*),则数列错误!前10项的和为________.答案错误!解析∵a1=1,a n+1-a n=n+1,∴a2-a1=2,a3-a2=3,…,a n-a n-1=n,将以上n-1个式子相加得a n-a1=2+3+…+n=错误!,即a n=错误!.令b n=错误!,故b n=错误!=2错误!,故S10=b1+b2+…+b10=2错误!=错误!。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习:专题10数学方法第43练
第43练 关于计算过程的再优化[题型分析· (高|考 )展望] 中学数学的运算包括数的计算 ,式的恒等变形 ,方程和不等式同解变形 ,初等函数的运算和求值 ,各种几何量的测量与计算 ,求数列和函数、概率计算等.?高中数学新课程标准?所要求的数学能力中运算求解能力更为根本 ,运算求解能力指的是要求学生会根据法那么、公式进行正确运算、变形和数据处理 ,能根据问题的条件 ,寻找与设计合理、简捷的运算途径;能根据要求对数据进行估计和近似计算.运算求解能力是思维能力和运算技能的结合.运算包括对数字的计算、估值和近似计算 ,对式子的组合变形与分解变形 ,对几何图形各几何量的计算求解等.数学运算 ,都是依据相应的概念、法那么、性质、公式等根底知识进行的 ,尤其是概念 ,它是思维的形式 ,只有概念明确、理解透彻 ,才能作出正确的判断及符合逻辑的推理.计算法那么是计算方法的程序化和规那么化 ,对法那么的理解是计算技能形成的前提. (高|考 )命题对运算求解能力的考查主要是针对算法、推理及以代数运算为主的考查.因此在高中数学中 ,对于运算求解能力的培养至||关重要.提高数学解题能力 ,首||先是提高数学的运算求解能力 ,可以从以下几个方面入手:1.培养良好的审题习惯.2.培养认真计算的习惯.3.培养一些常用结论的记忆的能力 ,记住一些常用的结论 ,比方数列求和的公式12+22+32+…+n 2=16n (n +1)(2n +1) ,三角函数中的辅助角公式a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +θ)等等. 4.加强运算练习是提高根本运算技能的有效途径 ,任何能力都是有方案、有目的地训练出来的 ,提高根本运算技能也必须加强练习、严格训练.5.提高运算根本技能 ,必须要提高学生在运算中的推理能力 ,这就首||先要清楚运算的定理及相关理论.6.增强自信是解题的关键 ,自信才能自强 ,在数学解题中 ,自信心是相当重要的.(高|考 )必会题型题型一 化繁为简 ,优化计算过程例1 过点( 2 ,0)引直线l 与曲线y =1-x 2相交于A ,B 两点 ,O 为坐标原点 ,当△AOB 的面积取最||大值时 ,直线l 的斜率等于( ) A.33 B .-33 C .±33D .- 3 答案 B解析 由y =1-x 2得 ,x 2+y 2=1(y ≥0) ,设直线方程为x =my + 2 ,m <0(m ≥0不合题意) ,代入x 2+y 2=1(y ≥0) ,整理得 ,(1+m 2)y 2+22my +1=0 ,设A (x 1 ,y 1) ,B (x 2 ,y 2) ,那么y 1+y 2=-22m 1+m 2 ,y 1y 2=11+m 2, 那么△AOB 的面积为12×2|y 1-y 2|=22|y 1-y 2| , 因为|y 1-y 2|=(y 1+y 2)2-4y 1y 2 = (-22m 1+m 2)2-41+m 2=2m 2-11+m 2=2m 2-12+m 2-1 =22m 2-1+m 2-1 ≤22 2m 2-1×m 2-1=22 , 当且仅当2m 2-1=m 2-1 ,即m 2-1=2 ,m =-3时取等号.此时直线方程为x =-3y + 2 ,即y =-33x +63 , 所以直线的斜率为-33. 点评 此题考查直线与圆的位置关系以及三角形的面积公式 ,先设出直线方程x =my + 2 ,表示出△AOB 的面积 ,然后探讨面积最||大时m 的取值 ,得到直线的斜率. 题型二 运用概念、性质等优化计算过程例2 椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左焦点为F ,C 与过原点的直线相交于A ,B 两点 ,连接AF ,BF .假设|AB |=10 ,|AF |=6 ,cos ∠ABF =45,那么C 的离心率e =________. 答案 57解析 如图 ,设|BF |=m ,由题意知 ,m 2+100-2×10m cos ∠ABF =36 ,解得m =8 ,所以△ABF 为直角三角形 ,所以|OF |=5 ,即c =5 ,由椭圆的对称性知|AF ′|=|BF |=8(F ′为右焦点) ,所以a =7 ,所以离心率e =57. 点评 熟练掌握有关的概念和性质是快速准确解决此类题目的关键.题型三 代数运算中加强 "形〞的应用 ,优化计算过程例3 设b >0 ,数列{a n }满足a 1=b ,a n =nba n -1a n -1+2n -2(n ≥2). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)证明:对于一切正整数n ,a n ≤b n +12n +1+1. (1)解 由a 1=b >0 ,知a n =nba n -1a n -1+2n -2>0 , n a n =1b +2b ·n -1a n -1. 令A n =n a n ,A 1=1b, 当n ≥2时 ,A n =1b +2bA n -1 =1b +2b 2+…+2n -2b n -1+2n -1b n -1A 1 =1b +2b 2+…+2n -2b n -1+2n -1b n .①当b ≠2时 ,A n =1b [1-(2b )n ]1-2b=b n -2n b n (b -2); ②当b =2时 ,A n =n 2. 综上 ,a n =⎩⎪⎨⎪⎧ nb n (b -2)b n -2n b ≠22 b =2.(2)证明 当b ≠2时 ,(2n +1+b n +1)b n -2nb -2=(2n +1+b n +1)(b n -1+2b n -2+…+2n -1)=2n +1b n -1+2n +2b n -2+…+22n +b 2n +2b 2n -1+…+2n -1b n +1=2n b n(2b +22b 2+…+2n b n +b n 2n +b n -12n -1+…+b 2) >2n b n (2+2+…+2) ,=2n ·2n b n =n ·2n +1b n ,∴a n =nb n (b -2)b n -2n <b n +12n +1+1. 当b =2时 ,a n =2=b n +12n +1+1. 综上所述 ,对于一切正整数n ,a n ≤b n +12n +1+1. 点评 结合题目中a n 的表达式可知 ,需要构造a n 新的形式n a n =1b +2b ·n -1a n -1,得到新的数列 ,根据新数列的形式求和;不等式的证明借用放缩完成.(高|考 )题型精练1.函数f (x )=mx 2+mx +1的定义域是一切实数 ,那么m 的取值范围是( )A .0<m ≤4B .0≤m ≤1C .m ≥4D .0≤m ≤4答案 D 解析 根据题意mx 2+mx +1≥0(x ∈R )恒成立 ,当m =0时 ,满足不等式;当m ≠0时 ,需满足⎩⎪⎨⎪⎧m >0 Δ=m 2-4m ≤0 解得0<m ≤4 ,综上0≤m ≤4.2.函数f (x -1x )=x 2+1x 2 ,那么f (3)的值为( ) A .8B .9C .11D .10 答案 C解析 ∵f (x -1x )=(x -1x)2+2 ,∴f (3)=9+2=11. 3.一元二次不等式f (x )<0的解集为{x |x <-1或x >12} ,那么f (10x )>0的解集为( ) A .{x |x <-1或x >lg 2}B .{x |-1<x <lg 2}C .{x |x >-lg 2}D .{x |x <-lg 2} 答案 D解析 由题意知 ,一元二次不等式f (x )>0的解集为(-1 ,12) ,即-1<10x <12⇒x <-lg 2. 4.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ (x -1x )6 x <0 -x x ≥0.那么当x >0时 ,f [f (x )]表达式的展开式中常数项为( ) A .-20 B .20 C .-15 D .15答案 A 解析 当x >0时 ,f [f (x )]=(-x +1x )6=(1x -x )6的展开式中 ,常数项为C 36(1x )3(-x )3=-20. 5.在△ABC 中 ,假设AC AB =cos B cos C,那么( )A .A =CB .A =BC .B =CD .以上都不正确答案 C解析 ∵AC AB =sin B sin C =cos B cos C, ∴sin B cos C -cos B sin C =0.∴sin(B -C )=0.又∵-π<B -C <π ,∴B -C =0 ,即B =C . 6.直线l 与抛物线y 2=4x 交于A 、B 两点 ,假设P (2,2)为AB 的中点 ,那么直线AB 的方程为________.答案 x -y =0解析 ∵点A (x 1 ,y 1) ,B (x 2 ,y 2)在抛物线y 2=4x 上 ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ y 21=4x 1y 22=4x 2 ∴y 22-y 21=4x 2-4x 1, 即y 2-y 1x 2-x 1=4y 2+y 1. ∵P (2,2)为AB 的中点 ,所以y 2+y 1=4 ,∴直线AB 的斜率k =y 2-y 1x 2-x 1=44=1 , ∴直线AB 的方程为x -y =0.7.抛物线y =x 2在x =1处的切线与两坐标轴围成三角形区域为D (包含三角形内部与边界).假设点P (x ,y )是区域D 内的任意一点 ,那么x +2y 的取值范围是________.答案 [-2 ,12] 解析 易知切线方程为:y =2x -1 ,所以与两坐标轴围成的三角形区域三个点为A (0,0) ,B (12 ,0) ,C (0 ,-1).易知过C 点时有最||小值-2 ,过B 点时有最||大值12. 8.在△ABC 中 ,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .A =π4 ,b sin(π4+C )-c sin(π4+B )=a . (1)求证:B -C =π2;(2)假设a = 2 ,求△ABC 的面积. (1)证明 由b sin(π4+C )-c sin(π4+B )=a , 应用正弦定理 ,得sin B sin(π4+C )-sin C sin(π4+B )=sin A , sin B (22sin C +22cos C )-sin C (22sin B +22cos B )=22, 整理得sin B cos C -cos B sin C =1 ,即sin(B -C )=1.由于0<B ,C <34π ,从而B -C =π2. (2)解 由(1)知 ,B -C =π2 ,又B +C =π-A =3π4, 因此B =5π8 ,C =π8. 由a = 2 ,A =π4,得 b =a sin B sin A =2sin 5π8 ,c =a sin C sin A =2sin π8, 所以△ABC 的面积S =12bc sin A =2sin 5π8sin π8=2cos π8sin π8=12. 9. 在如下列图的多面体ABCDE 中 ,AB ⊥平面ACD ,DE ⊥平面ACD ,且AC =AD =CD =DE =2 ,AB =1.(1)请在线段CE 上找到点F 的位置 ,使得恰有直线BF ∥平面ACD ,并证明;(2)求平面BCE 与平面ACD 所成锐二面角θ的大小.解 以D 为原点建立如下列图的空间直角坐标系 ,使得x 轴和z 轴的正半轴分别经过点A 和点E ,那么各点的坐标为D (0,0,0) ,A (2,0,0) ,E (0,0,2) ,B (2,0,1) ,C (1 , 3 ,0).(1)点F 应是线段CE 的中点 ,证明如下:设F 是线段CE 的中点 ,那么点F 的坐标为(12 ,32,1) , DE →=(0,0,2) ,BF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-3232 0 , ∴BF →·DE →=0 ,∴BF →⊥DE →.而DE →是平面ACD 的一个法向量.此即证得BF ∥平面ACD .(2)设平面BCE 的法向量为n =(x ,y ,z ) ,那么n ⊥CB → ,且n ⊥CE → ,由CB →=(1 ,- 3 ,1) ,CE →=(-1 ,- 3 ,2) , 得⎩⎪⎨⎪⎧ x -3y +z =0-x -3y +2z =0 不妨设y = 3 , 那么⎩⎪⎨⎪⎧x =1z =2 即n =(1 , 3 ,2) , ∴所求角θ满足cos θ=n ·DE →|n |·|DE →|=422×2=22 , ∴θ=π4.10. 双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0 ,b >0) ,O 为坐标原点 ,离心率e =2 ,点M ( 5 ,3)在双曲线上.(1)求双曲线方程;(2)假设直线l 与双曲线交于P 、Q 两点 ,且OP →·OQ →=0 ,求1|OP |2+1|OQ |2的值. 解 (1)∵e =2 ,∴c =2a ,b 2=c 2-a 2=3a 2 ,∴双曲线方程为x 2a 2-y 23a2=1 , 即3x 2-y 2=3a 2 , ∵点M ( 5 ,3)在双曲线上 ,∴15-3=3a 2 ,∴a 2=4 ,∴所求双曲线方程为x 24-y 212=1. (2)设直线OP 的方程为y =kx (k ≠0) ,联立x 24-y 212=1得⎩⎨⎧x 2=123-k 2 y 2=12k 23-k 2∴|OP |2=x 2+y 2=12(k 2+1)3-k 2. ∵OP →·OQ →=0 ,∴直线OQ 的方程为y =-1kx , 同理可得|OQ |2=12(k 2+1)3k 2-1, ∴1|OP |2+1|OQ |2=3-k 2+(3k 2-1)12(k 2+1)=2+2k 212(k 2+1)=16.11.数列{a n }中 ,a n =1+1a +2(n -1)(n ∈N * ,a ∈R 且a ≠0). (1)假设a =-7 ,求数列{a n }中的最||大项和最||小项的值;(2)假设对任意的n ∈N * ,都有a n ≤a 6成立 ,求a 的取值范围.解 (1)∵a n =1+1a +2(n -1)(n ∈N * ,a ∈R ,且a ≠0) , 又a =-7 ,∴a n =1+12n -9(n ∈N *).结合函数f (x )=1+12x -9的单调性 ,可知1>a 1>a 2>a 3>a 4 ,a 5>a 6>a 7>…>a n >1(n ∈N *).∴数列{a n }中的最||大项为a 5=2 ,最||小项为a 4=0.(2)a n =1+1a +2(n -1)=1+12n -2-a 2, 对任意的n ∈N * ,都有a n ≤a 6成立 ,结合函数f (x )=1+12x -2-a 2的单调性 , 可知5<2-a 2<6 ,即-10<a <-8. 12.假设正数x ,y 满足x +2y +4=4xy ,且不等式(x +2y )a 2+2a +2xy -34≥0恒成立 ,求实数a 的取值范围.解 ∵正实数x ,y 满足x +2y +4=4xy ,即x +2y =4xy -4.不等式(x +2y )a 2+2a +2xy -34≥0恒成立 ,即(4xy -4)a 2+2a +2xy -34≥0恒成立 ,变形得2xy (2a 2+1)≥4a 2-2a +34恒成立 ,即xy ≥2a 2-a +172a 2+1恒成立. 又∵x >0 ,y >0 ,∴x +2y ≥22xy ,公众号:惟微小筑∴4xy =x +2y +4≥4+22xy ,即2(xy )2-2xy -2≥0 ,∴xy ≥2或xy ≤-22(舍去) ,可得xy ≥2. 要使xy ≥2a 2-a +172a 2+1恒成立 ,只需2≥2a 2-a +172a 2+1恒成立 ,化简得2a 2+a -15≥0 , 解得a ≤-3或a ≥52. 故a 的取值范围是(-∞ ,-3]∪[52 ,+∞).。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习:专题9数学思想第39练
第39练 转化与化归思想[思想方法解读] 转化与化归思想方法 ,就是在研究和解决有关数学问题时 ,采用某种手段将问题通过变换使之转化 ,进而使问题得到解决的一种数学方法.一般是将复杂的问题通过变换转化为简单的问题 ,将难解的问题通过变换转化为容易求解的问题 ,将未解决的问题通过变换转化为已解决的问题.转化与化归思想是实现具有相互关联的两个知识板块进行相互转化的重要依据 ,如函数与不等式、函数与方程、数与形、式与数、角与边、空间与平面、实际问题与数学问题的互化等 ,消去法、换元法、数形结合法等都表达了等价转化思想 ,我们也经常在函数、方程、不等式之间进行等价转化 ,在复习过程中应注意相近主干知识之间的互化 ,注重知识的综合性.转化与化归思想的原那么(1)熟悉化原那么:将陌生的问题转化为熟悉的问题 ,将未知的问题转化为的问题 ,以便于我们运用熟知的知识、经验和问题来解决.(2)简单化原那么:将复杂问题化归为简单问题 ,通过对简单问题的解决 ,到达解决复杂问题的目的 ,或获得某种解题的启示和依据.(3)和谐统一原那么:转化问题的条件或结论 ,使其表现形式更符合数与形内部所表示的和谐统一的形式;或者转化命题 ,使其推演有利于运用某种数学方法或符合人们的思维规律.(4)正难那么反原那么:当问题正面讨论遇到困难时 ,应想到问题的反面 ,设法从问题的反面去探讨 ,使问题获得解决.体验 (高|考 )1.(2021·课标全国乙)等差数列{a n }前9项的和为27 ,a 10=8 ,那么a 100等于( )A .100B .99C .98D .97答案 C解析 由等差数列性质 ,知S 9=9(a 1+a 9)2=9×2a 52=9a 5=27 ,得a 5=3 ,而a 10=8 ,因此公差d =a 10-a 510-5=1 , ∴a 100=a 10+90d =98 ,应选C.2.(2021·课标全国丙)4213532425=,=,=,a b c 那么( )A .b <a <cB .a <b <cC .b <c <aD .c <a <b 答案 A解析 因为424355242=,==,a b 由函数y =2x 在R 上为增函数知b <a ;又因为4212333324255==,==,a c 由函数23=y x 在(0 ,+∞)上为增函数知a <c .综上得b <a <c .应选A.3.(2021·四川)在△ABC 中 ,角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,且cos A a +cos B b =sin C c. (1)证明:sin A sin B =sin C ;(2)假设b 2+c 2-a 2=65bc ,求tan B . (1)证明 根据正弦定理 ,可设a sin A =b sin B =c sin C=k (k >0) , 那么a =k sin A ,b =k sin B ,c =k sin C .代入cos A a +cos B b =sin C c中 ,有 cos A k sin A +cos B k sin B =sin C k sin C,变形可得 sin A sin B =sin A cos B +cos A sin B =sin(A +B ).在△ABC 中 ,由A +B +C =π ,有sin(A +B )=sin(π-C )=sin C ,所以sin A sin B =sin C .(2)解 由 ,b 2+c 2-a 2=65bc ,根据余弦定理 ,有 cos A =b 2+c 2-a 22bc =35, 所以sin A =1-cos 2A =45. 由(1)知 ,sin A sin B =sin A cos B +cos A sin B ,所以45sin B =45cos B +35sin B . 故tan B =sin B cos B=4. (高|考 )必会题型题型一 正难那么反的转化例1 集合A ={x ∈R |x 2-4mx +2m +6=0} ,B ={x ∈R |x <0} ,假设A ∩B ≠∅ ,求实数m 的取值范围.解 设全集U ={m |Δ=(-4m )2-4(2m +6)≥0} ,即U ={m |m ≤-1或m ≥32}. 假设方程x 2-4mx +2m +6=0的两根x 1 ,x 2均为非负 ,那么⎩⎪⎨⎪⎧ m ∈U x 1+x 2=4m ≥0 ⇒m ≥32 x 1x 2=2m +6≥0所以使A ∩B ≠∅的实数m 的取值范围为{m |m ≤-1}.点评 此题中 ,A ∩B ≠∅ ,所以A 是方程x 2-4mx +2m +6=0①的实数解组成的非空集合 ,并且方程①的根有三种情况:(1)两负根;(2)一负根和一零根;(3)一负根和一正根.分别求解比较麻烦 ,我们可以从问题的反面考虑 ,采取 "正难那么反〞的解题策略 ,即先由Δ≥0 ,求出全集U ,然后求①的两根均为非负时m 的取值范围 ,最||后利用 "补集思想〞求解 ,这就是正难那么反这种转化思想的应用 ,也称为 "补集思想〞.变式训练1 假设对于任意t ∈[1,2] ,函数g (x )=x 3+⎝⎛⎭⎫m 2+2x 2-2x 在区间(t,3)上总不为单调函数 ,那么实数m 的取值范围是__________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫-373 -5 解析 g ′(x )=3x 2+(m +4)x -2 ,假设g (x )在区间(t,3)上总为单调函数 ,那么①g ′(x )≥0在(t,3)上恒成立 ,或②g ′(x )≤0在(t,3)上恒成立.由①得3x 2+(m +4)x -2≥0 ,即m +4≥2x-3x 在x ∈(t,3)上恒成立 , 所以m +4≥2t-3t 恒成立 ,那么m +4≥-1 , 即m ≥-5;由②得m +4≤2x-3x 在x ∈(t,3)上恒成立 , 那么m +4≤23-9 ,即m ≤-373. 所以使函数g (x )在区间(t,3)上总不为单调函数的m 的取值范围为-373<m <-5. 题型二 函数、方程、不等式之间的转化例2 函数f (x )=eln x ,g (x )=1ef (x )-(x +1). (e =…)(1)求函数g (x )的极大值;(2)求证:1+12+13+ (1)>ln(n +1)(n ∈N *). (1)解 ∵g (x )=1ef (x )-(x +1)=ln x -(x +1) , ∴g ′(x )=1x-1(x >0). 令g ′(x )>0 ,解得0<x <1;令g ′(x )<0 ,解得x >1.∴函数g (x )在(0,1)上单调递增 ,在(1 ,+∞)上单调递减 ,∴g (x )极大值=g (1)=-2.(2)证明 由(1)知x =1是函数g (x )的极大值点 ,也是最||大值点 ,∴g (x )≤g (1)=-2 ,即ln x -(x +1)≤-2⇒ln x ≤x -1(当且仅当x =1时等号成立) , 令t =x -1 ,得t ≥ln(t +1)(t >-1).取t =1n(n ∈N *)时 , 那么1n >ln ⎝⎛⎭⎫1+1n =ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫n +1n , ∴1>ln 2 ,12>ln 32 ,13>ln 43 ,… ,1n >ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫n +1n , 叠加得1+12+13+…+1n >ln(2·32·43·…·n +1n)=ln(n +1). 即1+12+13+ (1)>ln(n +1). 点评 解决方程、不等式的问题需要函数帮助 ,解决函数的问题需要方程、不等式的帮助 ,因此借助于函数、方程、不等式进行转化与化归可以将问题化繁为简 ,一般可将不等关系转化为最||值(值域)问题 ,从而求出参变量的范围.变式训练2 (2021·课标全国Ⅰ)设函数f (x )=e 2x -a ln x .(1)讨论f (x )的导函数f ′(x )的零点的个数;(2)证明:当a >0时 ,f (x )≥2a +a ln 2a. (1)解 f (x )的定义域为(0 ,+∞) ,f ′(x )=2e 2x -a x(x >0). 当a ≤0时 ,f ′(x )>0 ,f ′(x )没有零点;当a >0时 ,因为e 2x 单调递增 ,-a x单调递增 , 所以f ′(x )在(0 ,+∞)上单调递增.又f ′(a )>0 ,当b 满足0<b <a 4且b <14时 ,f ′(b )<0 ,故当a >0时 ,f ′(x )存在唯一零点.(2)证明 由(1) ,可设f ′(x )在(0 ,+∞)的唯一零点为x 0 ,当x ∈(0 ,x 0)时 ,f ′(x )<0;当x ∈(x 0 ,+∞)时 ,f ′(x )>0.故f (x )在(0 ,x 0)上单调递减 ,在(x 0 ,+∞)上单调递增 ,所以当x =x 0时 ,f (x )取得最||小值 ,最||小值为f (x 0). 由于0202e 0-=,x a x 所以f (x 0)=a 2x 0+2ax 0+a ln 2a ≥2a +a ln 2a .故当a >0时 ,f (x )≥2a +a ln 2a . 题型三 主与次的转化例3 函数f (x )=x 3+3ax -1 ,g (x )=f ′(x )-ax -5 ,其中f ′(x )是f (x )的导函数.对满足-1≤a ≤1的一切a 的值 ,都有g (x )<0 ,那么实数x 的取值范围为________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫-23 1 解析 由题意 ,知g (x )=3x 2-ax +3a -5 ,令φ(a )=(3-x )a +3x 2-5 ,-1≤a ≤1.对-1≤a ≤1 ,恒有g (x )<0 ,即φ(a )<0 ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ φ(1)<0 φ(-1)<0 即⎩⎪⎨⎪⎧3x 2-x -2<0 3x 2+x -8<0解得-23<x <1. 故当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫-23 1时 ,对满足-1≤a ≤1的一切a 的值 ,都有g (x )<0. 点评 主与次的转化法合情合理的转化是数学问题能否 "明朗化〞的关键所在 ,通过变换主元 ,起到了化繁为简的作用.在不等式中出现两个字母:x 及a ,关键在于该把哪个字母看成变量 ,哪个看成常数.显然可将a 视作自变量 ,那么上述问题即可转化为在[-1,1]内关于a 的一次函数小于0恒成立的问题.变式训练3 设f (x )是定义在R 上的单调递增函数 ,假设f (1-ax -x 2)≤f (2-a )对任意a ∈[-1,1]恒成立 ,那么x 的取值范围为______________.答案 (-∞ ,-1]∪[0 ,+∞)解析 ∵f (x )是R 上的增函数 ,∴1-ax -x 2≤2-a ,a ∈[-1,1].(*)(*)式可化为(x -1)a +x 2+1≥0对a ∈[-1,1]恒成立.令g (a )=(x -1)a +x 2+1.那么⎩⎪⎨⎪⎧g (-1)=x 2-x +2≥0g (1)=x 2+x ≥0 解得x ≥0或x ≤-1 ,即实数x 的取值范围是(-∞ ,-1]∪[0 ,+∞).题型四 以换元为手段的转化与化归例4 是否存在实数a ,使得函数y =sin 2x +a cos x +58a -32在闭区间[0 ,π2]上的最||大值是1 ?假设存在 ,那么求出对应的a 的值;假设不存在 ,请说明理由.解 y =sin 2x +a cos x +58a -32=1-cos 2x +a cos x +58a -32=-(cos x -a 2)2+a 24+58a -12.∵0≤x ≤π2,∴0≤cos x ≤1 ,令cos x =t , 那么y =-(t -a 2)2+a 24+58a -12,0≤t ≤1. 当a 2>1 ,即a >2时 ,函数y =-(t -a 2)2+a 24+58a -12在t ∈[0,1]上单调递增 , ∴t =1时 ,函数有最||大值y max =a +58a -32=1 , 解得a =2013<2(舍去); 当0≤a 2≤1 ,即0≤a ≤2时 , 那么t =a 2时函数有最||大值 , y max =a 24+58a -12=1 , 解得a =32或a =-4(舍去); 当a 2<0 ,即a <0时 , 函数y =-(t -a 2)2+a 24+58a -12在t ∈[0,1]上单调递减 , ∴t =0时 ,函数有最||大值y max =58a -12=1 , 解得a =125>0(舍去) , 综上所述 ,存在实数a =32 ,使得函数在闭区间[0 ,π2]上有最||大值1. 点评 换元有整体代换、特值代换、三角换元等情况.此题是关于三角函数最||值的存在性问题 ,通过换元 ,设cos x =t ,转化为关于t 的二次函数问题 ,把三角函数的最||值问题转化为二次函数y =-(t -a 2)2+a 24+58a -12,0≤t ≤1的最||值问题 ,然后分类讨论解决问题.变式训练4 假设关于x 的方程9x +(4+a )·3x +4=0有解 ,那么实数a 的取值范围是____________.答案 (-∞ ,-8]解析 设t =3x ,那么原命题等价于关于t 的方程t 2+(4+a )t +4=0有正解 ,别离变量a ,得a+4=-⎝⎛⎭⎫t +4t , ∵t >0 ,∴-⎝⎛⎭⎫t +4t ≤-4 , ∴a ≤-8 ,即实数a 的取值范围是(-∞ ,-8].(高|考 )题型精练1.假设函数f (x )=x 3-tx 2+3x 在区间[1,4]上单调递减 ,那么实数t 的取值范围是( )A .(-∞ ,518] B .(-∞ ,3] C .[518,+∞) D .[3 ,+∞)答案 C解析 f ′(x )=3x 2-2tx +3 ,由于f (x )在区间[1,4]上单调递减 ,那么有f ′(x )≤0在[1,4]上恒成立 ,即3x 2-2tx +3≤0 ,即t ≥32(x +1x)在[1,4]上恒成立 , 因为y =32(x +1x)在[1,4]上单调递增 , 所以t ≥32(4+14)=518, 应选C.2.函数f (x )=12log x ,假设m <n ,有f (m )=f (n ) ,那么m +3n 的取值范围是( )A .[2 3 ,+∞)B .(2 3 ,+∞)C .[4 ,+∞)D .(4 ,+∞)答案 D 解析 ∵f (x )=12log x ,假设m <n ,有f (m )=f (n ) ,1122log log =-,m n ∴ ∴mn =1 ,∴0<m <1 ,n >1 ,∴m +3n =m +3m在m ∈(0,1)上单调递减 , 当m =1时 ,m +3n =4 ,∴m +3n >4.3.过抛物线y =ax 2(a >0)的焦点F ,作一直线交抛物线于P ,Q 两点 ,假设线段PF 与FQ 的长度分别为p ,q ,那么1p +1q等于( ) A .2aB.12a C .4aD.4a 答案 C解析 抛物线y =ax 2(a >0)的标准方程为x 2=1a y (a >0) ,焦点F (0 ,14a) , 取过焦点F 的直线垂直于y 轴 ,那么|PF |=|QF |=12a, 所以1p +1q=4a . 4.函数f (x )=(e 2x +1+1)(ax +3a -1) ,假设存在x ∈(0 ,+∞) ,使得不等式f (x )<1成立 ,那么实数a 的取值范围是( )A .(0 ,e +23(e +1)) B .(0 ,2e +1) C .(-∞ ,e +23(e +1)) D .(-∞ ,1e +1) 答案 C解析 因为x ∈(0 ,+∞) ,所以2x +1>1 ,那么e 2x +1+1>e +1 ,要使f (x )<1 ,那么ax +3a -1<1e +1, 可转化为:存在x ∈(0 ,+∞)使得a <e +2e +1·1x +3成立. 设g (x )=e +2e +1·1x +3, 那么a <g (x )max ,因为x >0 ,那么x +3>3 ,从而1x +3<13, 所以g (x )<e +23(e +1) ,即a <e +23(e +1), 选C.5.f (x )=33x +3,那么f (-2 015)+f (-2 014)+…+f (0)+f (1)+…+f (2 016)=________. 答案 2 016解析 f (x )+f (1-x )=33x +3+331-x +3=33x +3+3x 3+3x=3x +33x +3=1 , ∴f (0)+f (1)=1 ,f (-2 015)+f (2 016)=1 ,∴f (-2 015)+f (-2 014)+…+f (0)+f (1)+…+f (2 016)=2 016.6.假设二次函数f (x )=4x 2-2(p -2)x -2p 2-p +1在区间[-1,1]内至||少存在一个值c ,使得f (c )>0 ,求实数p 的取值范围是________.答案 (-3 ,32) 解析 如果在[-1,1]内没有值满足f (c )>0 ,那么⎩⎪⎨⎪⎧ f (-1)≤0 f (1)≤0⇒⎩⎪⎨⎪⎧ p ≤-12或p ≥1 p ≤-3或p ≥32⇒p ≤-3或p ≥32, 取补集为-3<p <32,即为满足条件的p 的取值范围. 故实数p 的取值范围为(-3 ,32). 7.对任意的|m |≤2 ,函数f (x )=mx 2-2x +1-m 恒为负 ,那么x 的取值范围是________________.答案 (7-12 ,3+12) 解析 对任意的|m |≤2 ,有mx 2-2x +1-m <0恒成立 ,即|m |≤2时 ,(x 2-1)m -2x +1<0恒成立.设g (m )=(x 2-1)m -2x +1 ,那么原问题转化为g (m )<0恒成立(m ∈[-2,2]).所以⎩⎪⎨⎪⎧ g (-2)<0 g (2)<0即⎩⎪⎨⎪⎧2x 2+2x -3>02x 2-2x -1<0 解得7-12<x <3+12, 即实数x 的取值范围为(7-12 ,3+12). 8.一个几何体的三视图如下列图 ,如果点P ,Q 在正视图中所示位置:点P 为所在线段的中点 ,点Q 为顶点 ,那么在几何体侧面上 ,从P 点到Q 点的最||短路径的长为________.答案 a 1+π2解析 由三视图 ,知此几何体是一个圆锥和一个圆柱的组合体 ,分别沿P 点与Q 点所在母线剪开圆柱侧面并展开铺平 ,如下列图.那么PQ =AP 2+AQ 2=a 2+(πa )2=a 1+π2.所以P ,Q 两点在侧面上的最||短路径的长为a 1+π2.9.求使不等式x 2+(a -6)x +9-3a >0 ,|a |≤1恒成立的x 的取值范围.解 将原不等式整理为形式上是关于a 的不等式(x -3)a +x 2-6x +9>0.令f (a )=(x -3)a +x 2-6x +9.因为f (a )>0在|a |≤1时恒成立 ,所以(1)假设x =3 ,那么f (a )=0 ,不符合题意 ,应舍去.(2)假设x ≠3 ,那么由一次函数的单调性 ,可得⎩⎪⎨⎪⎧ f (-1)>0 f (1)>0即⎩⎪⎨⎪⎧x 2-7x +12>0x 2-5x +6>0 解得x <2或x >4.即x 的取值范围为(-∞ ,2)∪(4 ,+∞).10.f (x )是定义在[-1,1]上的奇函数 ,且f (1)=1 ,假设m ,n ∈[-1,1] ,m +n ≠0时 ,有f (m )+f (n )m +n>0. (1)证明f (x )在[-1,1]上是增函数;(2)解不等式f (x 2-1)+f (3-3x )<0;(3)假设f (x )≤t 2-2at +1对任意x ∈[-1,1] ,a ∈[-1,1]恒成立 ,求实数t 的取值范围. 解 (1)任取-1≤x 1<x 2≤1 ,那么f (x 1)-f (x 2)=f (x 1)+f (-x 2)=f (x 1)+f (-x 2)x 1-x 2(x 1-x 2). ∵-1≤x 1<x 2≤1 ,∴x 1+(-x 2)≠0 ,由f (x 1)+f (-x 2)x 1-x 2>0 ,x 1-x 2<0 , ∴f (x 1)-f (x 2)<0 ,即f (x )在[-1,1]上是增函数.(2)因为f (x )是定义在[-1,1]上的奇函数 ,且在[-1,1]上是增函数 ,不等式化为f (x 2-1)<f (3x -3) ,所以⎩⎨⎧x 2-1<3x -3 -1≤x 2-1≤1-1≤3x -3≤1 解得x ∈(1 ,43]. (3)由(1)知 ,f (x )在[-1,1]上是增函数 , 所以f (x )在[-1,1]上的最||大值为f (1)=1 , 要使f (x )≤t 2-2at +1对任意x ∈[-1,1] ,a ∈[-1,1]恒成立 , 只要t 2-2at +1≥1⇒t 2-2at ≥0 , 设g (a )=t 2-2at ,对任意a ∈[-1,1] ,g (a )≥0恒成立 ,所以⎩⎪⎨⎪⎧ g (-1)=t 2+2t ≥0 g (1)=t 2-2t ≥0⇒⎩⎪⎨⎪⎧t ≥0或t ≤-2 t ≥2或t ≤0 所以t ≥2或t ≤-2或t =0.11.函数f (x )=2|x -1|-a ,g (x )=-|2x +m | ,a ,m ∈R ,假设关于x 的不等式g (x )≥-1的整数解有且仅有一解-2.(1)求整数m 的值;(2)假设函数y =f (x )的图象恒在函数y =12g (x )的图象的上方 ,求实数a 的取值范围. 解 (1)由g (x )≥-1 ,即-|2x +m |≥-1 ,|2x +m |≤1 ,得-m -12≤x ≤-m +12. ∵不等式的整数解为-2 ,∴-m -12≤-2≤-m +12,解得3≤m ≤5.又∵ 不等式仅有一个整数解-2 ,∴m =4.(2)函数y =f (x )的图象恒在函数y =12g (x )的上方 , 故f (x )-12g (x )>0对任意x ∈R 恒成立 , ∴a <2|x -1|+|x +2|对任意x ∈R 恒成立. 设h (x )=2|x -1|+|x +2| ,那么h (x )=⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ -3x x ≤-2 4-x -2<x ≤1 3x x >1那么h (x )在区间(-∞ ,1)上是减函数 , 在区间(1 ,+∞)上是增函数 ,∴当x =1时 ,h (x )取得最||小值3 ,故a <3 ,∴实数a 的取值范围是(-∞ ,3).。
专题9高考解题中的数学思想ppt课件 共84页PPT资料
由函数T1(x),T(x)的单调性知,当 1 0 x0 =0 5 30时75 x,φ(x)取最小值,
解得x= 4 0 0 .由于36< 4 0 <0 37,
11
11
而φ(36)=T1(36)= 2 95 0 > 21 51,0
φ(37)=T(37)= 3 7 5 > 2 5 .0 此时完成订单任务的最短时间大于 2 5. 0
对点集训
热点四:方程在解析几何中的应用
在解析几何中,我们经常将直线与圆、圆锥曲线的位置关系,转化为 对应的方程,从方程的角度来研究、分析问题.
(2019年·广东)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C1:
x2 a2
+ by 22 =1(a>b>0)的左焦点为F1(-1,0),且点P(0,1)在C1上.
对点集训
此时 ≥150 0 = . 1500
375
200 (1 k)x 200 (1 3)x 5 0 x
记T(x)= 5 30 7,5φx (x)=max{T1(x),T(x)},易知T(x)是增函数,
则f(x)=max{T1(x),T3(x)}≥max{T1(x),T(x)}=φ(x)=max{ 1 0 x0,0 5 30}7.5 x
13 11
11
对点集训
③当k<2时,T1(x)<T2(x),由于k为正整数,故k=1,
此时f(x)=max{T2(x),T3(x)}=max{ 2 0x0,0 1 0}70.5
0
x
由函数T2(x),T3(x)的单调性知,当 2 0x0=0 1 0时705 0f(xx)取最小值,
解得x= 81010 ,类似①讨论,此时完成订单任务的最短时间为 2 95 ,0大于 21 51.0
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习: 专题9 数学思想第37练 Word版含解析
第37练数形结合思想[思想方法解读]数形结合是一个数学思想方法,包含“以形助数”和“以数辅形”两个方面,其应用大致可以分为两种情形:①借助形的生动和直观性来阐明数之间的联系,即以形作为手段,数作为目的,比如应用函数的图象来直观地说明函数的性质;②借助于数的精确性和规范严密性来阐明形的某些属性,即以数作为手段,形作为目的,如应用曲线的方程来精确地阐明曲线的几何性质.数形结合就是根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,既分析其代数意义,又揭示其几何直观,使数量关系的精确刻画与空间形式的直观形象巧妙、和谐地结合在一起,充分利用这种结合,寻找解题思路,使问题化难为易、化繁为简,从而得到解决.数形结合的思想,其实质是将抽象的数学语言与直观的图象结合起来,关键是代数问题与图形之间的相互转化,它可以使代数问题几何化,几何问题代数化.在运用数形结合思想分析和解决问题时,要注意三点:第一要彻底明白一些概念和运算的几何意义以及曲线的代数特征,对数学题目中的条件和结论既分析其几何意义又分析其代数意义;第二是恰当设参、合理用参,建立关系,由数思形,以形想数,做好数形转化;第三是正确确定参数的取值范围.数学中的知识,有的本身就可以看作是数形的结合.如:锐角三角函数的定义是借助于直角三角形来定义的;任意角的三角函数是借助于直角坐标系或单位圆来定义的.体验高考1.(2015·北京)如图,函数f(x)的图象为折线ACB,则不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是()A.{x|-1<x≤0}B.{x|-1≤x≤1}C.{x|-1<x≤1}D.{x|-1<x≤2}答案 C解析令g(x)=y=log2(x+1),作出函数g(x)的图象如图.由⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =2,y =log 2(x +1), 得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1.∴结合图象知不等式f (x )≥log 2(x +1)的解集为{x |-1<x ≤1}.2.已知f (x )=2x -1,g (x )=1-x 2,规定:当|f (x )|≥g (x )时,h (x )=|f (x )|;当|f (x )|<g (x )时,h (x )=-g (x ),则h (x )( ) A .有最小值-1,最大值1 B .有最大值1,无最小值 C .有最小值-1,无最大值 D .有最大值-1,无最小值 答案 C解析 由题意得,利用平移变化的知识画出函数|f (x )|,g (x )的图象如图,而h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|f (x )|,|f (x )|≥g (x )-g (x ),|f (x )|<g (x ), 故h (x )有最小值-1,无最大值.3.(2015·重庆)若函数f (x )=|x +1|+2|x -a |的最小值为5,则实数a =________. 答案 4或-6 解析 由于f (x )=|x +1| +2|x -a |,当a >-1时, f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-3x +2a -1 (x <-1),-x +2a +1(-1≤x ≤a ),3x -2a +1(x >a ).作出f (x )的大致图象如图所示,由函数f (x )的图象可知f (a )=5,即a +1=5,∴a =4. 同理,当a ≤-1时,-a -1=5,∴a =-6.高考必会题型题型一 数形结合在方程根的个数中的应用 例1 方程sin πx =x4的解的个数是( )A .5B .6C .7D .8答案 C解析 在同一平面直角坐标系中画出y 1=sin πx 和y 2=x4的图象,如下图:观察图象可知y 1=sin πx 和y 2=x4的图象在第一象限有3个交点,根据对称性可知,在第三象限也有3个交点,再加上原点,共7个交点,所以方程sin πx =x4有7个解.点评 利用数形结合求方程解应注意两点(1)讨论方程的解(或函数的零点)可构造两个函数,使问题转化为讨论两曲线的交点问题,但用此法讨论方程的解一定要注意图象的准确性、全面性,否则会得到错解.(2)正确作出两个函数的图象是解决此类问题的关键,数形结合应以快和准为原则而采用,不要刻意去数形结合.变式训练1 若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x x -1-kx 2,x ≤0,ln x ,x >0有且只有两个不同的零点,则实数k 的取值范围是( ) A .(-4,0) B .(-∞,0] C .(-4,0] D .(-∞,0)答案 B解析 当x >0时,f (x )=ln x 与x 轴有一个交点, 即f (x )有一个零点.依题意,显然当x ≤0时,f (x )=x x -1-kx 2也有一个零点,即方程xx -1-kx 2=0只能有一个解.令h (x )=xx -1,g (x )=kx 2,则两函数图象在x ≤0时只能有一个交点.若k >0,显然函数h (x )=xx -1与g (x )=kx 2在x ≤0时有两个交点,即点A 与原点O (如图所示).显然k >0不符合题意.若k <0,显然函数h (x )=xx -1与g (x )=kx 2在x ≤0时只有一个交点,即原点O (如图所示).若k =0,显然函数h (x )=xx -1与g (x )=kx 2在x ≤0时只有一个交点,即原点O .综上,所求实数k 的取值范围是(-∞,0].故选B. 题型二 利用数形结合解决不等式函数问题例2 已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x ,x ≥2,(x -1)3,x <2,若关于x 的方程f (x )=k 有两个不等的实根,则实数k的取值范围是________. 答案 (0,1)解析 当x ≥2时,f (x )=2x ,此时f (x )在[2,+∞)上单调递减, 且0<f (x )≤1.当x <2时,f (x )=(x -1)3,此时f (x )过点(1,0),(0,-1),且在(-∞,2)上单调递增. 当x →2时,f (x )→1.如图所示作出函数y=f(x)的图象,由图可得f(x)在(-∞,2)上单调递增且f(x)<1,f(x)在[2,+∞)上单调递减且0<f(x)≤1,故当且仅当0<k<1时,关于x的方程f(x)=k有两个不等的实根,即实数k的取值范围是(0,1).点评利用数形结合解不等式或求参数的方法求参数范围或解不等式问题经常联系函数的图象,根据不等式中量的特点,选择适当的两个(或多个)函数,利用两个函数图象的上、下位置关系转化数量关系来解决问题,往往可以避免烦琐的运算,获得简捷的解答.变式训练2若存在正数x使2x(x-a)<1成立,则a的取值范围是()A.(-∞,+∞) B.(-2,+∞)C.(0,+∞) D.(-1,+∞)答案 D解析因为2x>0,所以由2x(x-a)<1得x-a<12x=2-x,在直角坐标系中,作出函数f(x)=x-a,g(x)=2-x在x>0时的图象,如图.当x>0时,g(x)=2-x<1,所以如果存在x>0,使2x(x-a)<1,则有f(0)<1,即-a<1,即a>-1,所以选D.题型三利用数形结合求最值例3已知a,b是平面内两个互相垂直的单位向量,若向量c满足(a-c)·(b-c)=0,则|c|的最大值是()A.1 B.2C. 2D.2 2答案 C解析如图,设OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,则CA →=a -c ,CB →=b -c . 由题意知CA →⊥CB →, ∴O 、A 、C 、B 四点共圆.∴当OC 为圆的直径时,|c |最大,此时,|OC →|= 2. 点评 利用数形结合求最值的方法步骤第一步:分析数理特征,确定目标问题的几何意义.一般从图形结构、图形的几何意义分析代数式是否具有几何意义. 第二步:转化为几何问题. 第三步:解决几何问题. 第四步:回归代数问题. 第五步:回顾反思.应用几何意义数形结合法解决问题需要熟悉常见的几何结构的代数形式,主要有:(1)比值——可考虑直线的斜率;(2)二元一次式——可考虑直线的截距;(3)根式分式——可考虑点到直线的距离;(4)根式——可考虑两点间的距离.变式训练3 已知圆C :(x -3)2+(y -4)2=1和两点A (-m ,0),B (m ,0)(m >0),若圆C 上存在点P ,使得∠APB =90°,则m 的最大值为( ) A .7 B .6 C .5 D .4答案 B解析 根据题意,画出示意图,如图所示,则圆心C 的坐标为(3,4),半径r =1,且|AB |=2m . 因为∠APB =90°,连接OP ,易知|OP |=12|AB |=m .要求m 的最大值,即求圆C 上的点P 到原点O 的最大距离. 因为|OC |=32+42=5, 所以|OP |max =|OC |+r =6, 即m 的最大值为6.高考题型精练1.若过点A (4,0)的直线l 与曲线(x -2)2+y 2=1有公共点,则直线l 的斜率的取值范围是( ) A .[-3,3] B .(-3,3) C .[-33,33] D .(-33,33) 答案 C解析 设直线方程为y =k (x -4), 即kx -y -4k =0,直线l 与曲线(x -2)2+y 2=1有公共点, 圆心到直线的距离小于等于半径, 即d =|2k -4k |k 2+1≤1,得4k 2≤k 2+1,k 2≤13.所以-33≤k ≤33.2.已知f (x )=|x ·e x |,又g (x )=f 2(x )+t ·f (x )(t ∈R ),若满足g (x )=-1的x 有四个,则t 的取值范围为( ) A .(e 2+1e ,+∞)B .(-∞,-e 2+1e )C .(-e 2+1e ,-2)D .(2,e 2+1e )答案 B解析 依题意g (x )=f 2(x )+t ·f (x )=-1, 即t =-1-f 2(x )f (x )=-[f (x )+1f (x )]≤-2,可排除A ,C ,D.也可以画出函数-[f (x )+1f (x )]图象如下图所示,要有四个交点,则选B.3.已知函数f (x )满足下列关系:①f (x +1)=f (x -1);②当x ∈[-1,1]时,f (x )=x 2,则方程f (x )=lg x 解的个数是( ) A .5 B .7 C .9 D .10 答案 C解析 由题意可知,f (x )是以2为周期,值域为[0,1]的函数. 又f (x )=lg x ,则x ∈(0,10],画出两函数图象, 则交点个数即为解的个数. 由图象可知共9个交点.4.设函数f (x )是定义在R 上的偶函数,对任意x ∈R ,都有f (x )=f (x +4),且当x ∈[-2,0]时,f (x )=(12)x -1,若在区间(-2,6]内关于x 的方程f (x )-log a (x +2)=0(a >1)恰有三个不同的实数根,则a 的取值范围是( ) A .(3,2) B .(34,2) C .[34,2) D .(34,2]答案 B解析 作出f (x )在区间(-2,6]上的图象, 可知log a (2+2)<3,log a (6+2)>3⇒34<a <2, 选B.5.若方程x +k =1-x 2有且只有一个解,则k 的取值范围是( ) A .[-1,1)B .k =±2C .[-1,1]D .k =2或k ∈[-1,1)答案 D解析 令y 1=x +k ,y 2=1-x 2, 则x 2+y 22=1(y ≥0). 作出图象如图,在y 1=x +k 中,k 是直线的纵截距,由图知:方程有一个解⇔直线与上述半圆只有一个公共点⇔k =2或-1≤k <1.6.已知函数f (x )=|4x -x 2|-a ,当函数有4个零点时,则a 的取值范围是__________. 答案 (0,4)解析 ∵函数f (x )=|4x -x 2|-a 有4个零点, ∴方程|4x -x 2|=a 有4个不同的解.令g (x )=|4x -x 2|=⎩⎪⎨⎪⎧4-(x -2)2, 0≤x ≤4,(x -2)2-4, x <0或x >4. 作出g (x )的图象,如图,由图象可以看出,当h (x )=a 与g (x )有4个交点时,0<a <4, ∴a 的取值范围为(0,4).7.设f (x )=|lg(x -1)|,若0<a <b ,且f (a )=f (b ),则ab 的取值范围是________. 答案 (4,+∞)解析 由于函数f (x )=|lg(x -1)|的图象如图所示.由f (a )=f (b )可得-lg(a -1)=lg(b -1),解得ab =a +b >2ab (由于a <b ),所以ab >4. 8.已知函数y =|x 2-1|x -1的图象与函数y =kx -2的图象恰有两个交点,则实数k 的取值范围是________.答案 (0,1)∪(1,4)解析 根据绝对值的意义, y =|x 2-1|x -1=⎩⎪⎨⎪⎧x +1(x >1或x <-1),-x -1(-1≤x <1). 在直角坐标系中作出该函数的图象,如图中实线所示. 根据图象可知,当0<k <1或1<k <4时有两个交点.9.抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,点A ,B 在抛物线上,且∠AFB =120°,过弦AB 的中点M 作准线l 的垂线,垂足为M 1,则|MM 1||AB |的最大值为______.答案33解析 如图,连接AF 、BF ,设|AF |=a ,|BF |=b ,由抛物线定义,得|AF |=|AQ |,|BF |=|BP |, 在梯形ABPQ 中,2|MM 1|=|AQ |+|BP |=a +b . 由余弦定理得,|AB |2=a 2+b 2-2ab cos 120°=a 2+b 2+ab . 配方得,|AB |2=(a +b )2-ab , 又∵ab ≤(a +b 2)2,∴(a +b )2-ab ≥(a +b )2-14(a +b )2=34(a +b )2,∴|AB |≥32(a +b ). ∴|MM 1||AB |≤12(a +b )32(a +b )=33, 即|MM 1||AB |的最大值为33.10.给出下列命题:①在区间(0,+∞)上,函数y=x-1,12=y x,y=(x-1)2,y=x3中有三个是增函数;②若log m3<log n3<0,则0<n<m<1;③若函数f(x)是奇函数,则f(x-1)的图象关于点(1,0)对称;④若函数f(x)=3x-2x-3,则方程f(x)=0有两个实数根,其中正确的命题是______.答案②③④解析对于①,在区间(0,+∞)上,只有12,=y x y=x3是增函数,所以①错误.对于②,由log m3<log n3<0,可得1log3m<1log3n<0,即log3n<log3m<0,所以0<n<m<1,所以②正确.易知③正确.对于④,方程f(x)=0即为3x-2x-3=0,变形得3x=2x+3,令y1=3x,y2=2x+3,在同一坐标系中作出这两个函数的图象,如图.由图象可知,两个函数图象有两个交点,所以④正确.。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习:专题9数学思想第38练
第38练 分类讨论思想[思想方法解读] 分类讨论思想是一种重要的数学思想方法 ,其根本思路是将一个较复杂的数学问题分解(或分割)成假设干个根底性问题 ,通过对根底性问题的解答来实现解决原问题的思想策略.1.中学数学中可能引起分类讨论的因素:(1)由数学概念而引起的分类讨论:如绝||对值的定义、不等式的定义、二次函数的定义、直线的倾斜角等.(2)由数学运算要求而引起的分类讨论:如除法运算中除数不为零 ,偶次方根为非负数 ,对数运算中真数与底数的要求 ,指数运算中底数的要求 ,不等式中两边同乘以一个正数、负数 ,三角函数的定义域 ,等比数列{a n }的前n 项和公式等.(3)由性质、定理、公式的限制而引起的分类讨论:如函数的单调性、根本不等式等.(4)由图形的不确定性而引起的分类讨论:如二次函数图象、指数函数图象、对数函数图象等.(5)由参数的变化而引起的分类讨论:如某些含有参数的问题 ,由于参数的取值不同会导致所得的结果不同 ,或者由于对不同的参数值要运用不同的求解或证明方法等.2.进行分类讨论要遵循的原那么是:分类的对象是确定的 ,标准是统一的 ,不遗漏、不重复 ,科学地划分 ,分清主次 ,不越级||讨论.其中最||重要的一条是 "不重不漏〞.3.解答分类讨论问题时的根本方法和步骤是:首||先要确定讨论对象以及所讨论对象的全体的范围;其次确定分类标准 ,正确进行合理分类 ,即标准统一、不重不漏、分类互斥(没有重复);再对所分类逐步进行讨论 ,分级||进行 ,获取阶段性结果;最||后进行归纳小结 ,综合得出结论.体验 (高|考 )1.(2021·山东)设函数f (x )=⎩⎨⎧ 3x -1 x <12x x ≥1 那么满足f (f (a ))=2f (a )的a 的取值范围是( )A.⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤23 1 B .[0,1] C.⎣⎢⎢⎡⎭⎪⎪⎫23 +∞ D .[1, +∞)答案 C解析 由f (f (a ))=2f (a )得 ,f (a )≥1.当a <1时 ,有3a -1≥1 ,∴a ≥23 ,∴23≤a <1. 当a ≥1时 ,有2a ≥1 ,∴a ≥0 ,∴a ≥1.综上 ,a ≥23,应选C. 2.(2021·湖北)将离心率为e 1的双曲线C 1的实半轴长a 和虚半轴长b (a ≠b )同时增加m (m >0)个单位长度 ,得到离心率为e 2的双曲线C 2 ,那么( )A .对任意的a ,b ,e 1>e 2B .当a >b 时 ,e 1>e 2;当a <b 时 ,e 1<e 2C .对任意的a ,b ,e 1<e 2D .当a >b 时 ,e 1<e 2;当a <b 时 ,e 1>e 2答案 D解析 由题意e 1= a 2+b 2a 2= 1+⎝⎛⎭⎫b a 2;双曲线C 2的实半轴长为a +m ,虚半轴长为b +m ,离心率e 2= (a +m )2+(b +m )2(a +m )2= 1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b +m a +m 2. 因为b +m a +m -b a =m (a -b )a (a +m ),且a >0 ,b >0 ,m >0 ,a ≠b , 所以当a >b 时 ,m (a -b )a (a +m )>0 ,即b +m a +m >b a. 又b +m a +m>0 ,b a >0 , 所以由不等式的性质依次可得⎝ ⎛⎭⎪⎫b +m a +m 2>⎝⎛⎭⎫b a 2 , 1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b +m a +m 2>1+⎝⎛⎭⎫b a 2 , 所以1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b +m a +m 2>1+⎝⎛⎭⎫b a 2 ,即e 2>e 1;同理 ,当a <b 时 ,m (a -b )a (a +m )<0 ,可推得e 2<e 1.综上 ,当a >b 时 ,e 1<e 2;当a <b 时 ,e 1>e 2.3.(2021·天津)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左焦点为F (-c,0) ,离心率为33,点M 在椭圆上且位于第|一象限 ,直线FM 被圆x 2+y 2=b 24截得的线段的长为c ,|FM |=433. (1)求直线FM 的斜率;(2)求椭圆的方程;(3)设动点P 在椭圆上 ,假设直线FP 的斜率大于 2 ,求直线OP (O 为原点)的斜率的取值范围.解 (1)由有c 2a 2=13, 又由a 2=b 2+c 2 ,可得a 2=3c 2 ,b 2=2c 2.设直线FM 的斜率为k (k >0) ,F (-c,0) ,那么直线FM 的方程为y =k (x +c ).由 ,有⎝ ⎛⎭⎪⎫kc k 2+12+⎝⎛⎭⎫c 22=⎝⎛⎭⎫b 22 , 解得k =33. (2)由(1)得椭圆方程为x 23c 2+y 22c 2=1 , 直线FM 的方程为y =33(x +c ) , 两个方程联立 ,消去y ,整理得3x 2+2cx -5c 2=0 ,解得x =-53c ,或x =c . 因为点M 在第|一象限 ,可得点M 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫c 233c . 由|FM |= (c +c )2+⎝⎛⎭⎫233c -02=433. 解得c =1 ,所以椭圆的方程为x 23+y 22=1. (3)设点P 的坐标为(x ,y ) ,直线FP 的斜率为t ,得t =y x +1,即y =t (x +1)(x ≠-1).与椭圆方程联立 ,⎩⎨⎧ y =t (x +1)x 23+y 22=1消去y ,整理得2x 2+3t 2(x +1)2=6 ,又由 ,得t = 6-2x 23(x +1)2> 2 , 解得-32<x <-1或-1<x <0. 设直线OP 的斜率为m ,得m =y x ,即y =mx (x ≠0) ,与椭圆方程联立 ,整理得m 2=2x 2-23. ①当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫-32 -1时 ,有y =t (x +1)<0 ,因此m >0 ,于是m =2x 2-23 ,得m ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫23 233. ②当x ∈(-1,0)时 ,有y =t (x +1)>0 ,因此m <0 ,于是m =-2x 2-23, 得m ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞ -233. 综上 ,直线OP 的斜率的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞-233∪⎝ ⎛⎭⎪⎫23 233. (高|考 )必会题型题型一 由概念、公式、法那么、计算性质引起的分类讨论例1 设集合A ={x ∈R |x 2+4x =0} ,B ={x ∈R |x 2+2(a +1)x +a 2-1=0 ,a ∈R } ,假设B ⊆A ,求实数a 的取值范围.解 ∵A ={0 ,-4} ,B ⊆A ,于是可分为以下几种情况.(1)当A =B 时 ,B ={0 ,-4} ,∴由根与系数的关系 ,得⎩⎪⎨⎪⎧ -2(a +1)=-4a 2-1=0 解得a =1.(2)当B A 时 ,又可分为两种情况.①当B ≠∅时 ,即B ={0}或B ={-4} ,当x =0时 ,有a =±1;当x =-4时 ,有a =7或a =1.又由Δ=4(a +1)2-4(a 2-1)=0 ,解得a =-1 ,此时B ={0}满足条件; ②当B =∅时 ,Δ=4(a +1)2-4(a 2-1)<0 ,解得a <-1.综合(1)(2)知 ,所求实数a 的取值范围为a ≤-1或a =1.点评 对概念、公式、法那么的内含及应用条件的准确把握是解题关键 ,在此题中 ,B ⊆A ,包括B =∅和B ≠∅两种情况.解答时就应分两种情况讨论 ,在关于指数、对数的运算中 ,底数的取值范围是进行讨论时首||先要考虑的因素.变式训练1 数列{a n }的前n 项和S n =p n -1(p 是常数) ,那么数列{a n }是( )A .等差数列B .等比数列C .等差数列或等比数列D .以上都不对答案 D解析 ∵S n =p n -1 ,∴a 1=p -1 ,a n =S n -S n -1=(p -1)p n -1(n ≥2) ,当p ≠1且p ≠0时 ,{a n }是等比数列;当p =1时 ,{a n }是等差数列;当p =0时 ,a 1=-1 ,a n =0(n ≥2) ,此时{a n }既不是等差数列也不是等比数列.题型二 分类讨论在含参函数中的应用例2 函数f (x )=-x 2+2ax +1-a 在x ∈[0,1]上有最||大值2 ,求a 的值.解 函数f (x )=-x 2+2ax +1-a=-(x -a )2+a 2-a +1 ,对称轴方程为x =a .(1)当a <0时 ,f (x )max =f (0)=1-a ,∴1-a =2 ,∴a =-1.(2)当0≤a ≤1时 ,f (x )max =f (a )=a 2-a +1 ,∴a 2-a +1=2 ,∴a 2-a -1=0 ,∴a =1±52(舍). (3)当a >1时 ,f (x )max =f (1)=a ,∴a =2.综上可知 ,a =-1或a =2.点评 此题中函数的定义域是确定的 ,二次函数的对称轴是不确定的 ,二次函数的最||值问题与对称轴息息相关 ,因此需要对对称轴进行讨论 ,分对称轴在区间内和对称轴在区间外 ,从而确定函数在给定区间上的单调性 ,即可表示函数的最||大值 ,从而求出a 的值.变式训练2 函数f (x )=2e x -ax -2(x ∈R ,a ∈R ).(1)当a =1时 ,求曲线y =f (x )在x =1处的切线方程;(2)求x ≥0时 ,假设不等式f (x )≥0恒成立 ,求实数a 的取值范围.解 (1)当a =1时 ,f (x )=2e x -x -2 ,f ′(x )=2e x -1 ,f ′(1)=2e -1 ,即曲线y =f (x )在x =1处的切线的斜率k =2e -1 ,又f (1)=2e -3 ,所以所求的切线方程是y =(2e -1)x -2.(2)易知f ′(x )=2e x -a .假设a ≤0 ,那么f ′(x )>0恒成立 ,f (x )在R 上单调递增;假设a >0 ,那么当x ∈(-∞ ,ln a 2)时 , f ′(x )<0 ,f (x )单调递减 , 当x ∈(ln a 2,+∞)时 ,f ′(x )>0 ,f (x )单调递增. 又f (0)=0 ,所以假设a ≤0 ,那么当x ∈[0 ,+∞)时 ,f (x )≥f (0)=0 ,符合题意.假设a >0 ,那么当ln a 2≤0 , 即0<a ≤2时 ,那么当x ∈[0 ,+∞)时 ,f (x )≥f (0)=0 ,符合题意.当ln a 2>0 ,即a >2 , 那么当x ∈(0 ,ln a 2)时 ,f (x )单调递减 , f (x )<f (0)=0 ,不符合题意.综上 ,实数a 的取值范围是(-∞ ,2].题型三 根据图形位置或形状分类讨论例3 在约束条件⎩⎪⎨⎪⎧ x ≥0 y ≥0y +x ≤s y +2x ≤4下 ,当3≤s ≤5时 ,z =3x +2y 的最||大值的变化范围是( )A .[6,15]B .[7,15]C .[6,8]D .[7,8]答案 D 解析 由⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =sy +2x =4⇒⎩⎪⎨⎪⎧x =4-s y =2s -4 取点A (2,0) ,B (4-s,2s -4) ,C (0 ,s ) ,C ′(0,4).①当3≤s <4时 ,可行域是四边形OABC (含边界) ,如图(1)所示 ,此时 ,7≤z max <8.②当4≤s ≤5时 ,此时可行域是△OAC ′ ,如图(2)所示 ,z max =8.综上 ,z =3x +2y 最||大值的变化范围是[7,8].点评 几类常见的由图形的位置或形状变化引起的分类讨论(1)二次函数对称轴的变化;(2)函数问题中区间的变化;(3)函数图象形状的变化;(4)直线由斜率引起的位置变化;(5)圆锥曲线由焦点引起的位置变化或由离心率引起的形状变化;(6)立体几何中点、线、面的位置变化等.变式训练3 设点F 1 ,F 2为椭圆x 29+y 24=1的两个焦点 ,点P 为椭圆上一点 ,点P ,F 1 ,F 2是一个直角三角形的三个顶点 ,且||PF 1>||PF 2 ,求||PF 1||PF 2的值. 解 假设∠PF 2F 1=90° ,那么||PF 12=|PF 2|2+||F 1F 22 ,又∵||PF 1+||PF 2=6 ,||F 1F 2=2 5 ,解得||PF 1=143 ,||PF 2=43 ,∴||PF 1||PF 2=72. 假设∠F 1PF 2=90° ,那么||F 1F 22=||PF 12+||PF 22 ,∴||PF 12+(6-||PF 1)2=20 ,又|PF 1|>|PF 2| ,∴||PF 1=4 ,||PF 2=2 ,∴||PF 1||PF 2=2. 综上知 ,||PF 1||PF 2=72或2. (高|考 )题型精练 1.假设关于x 的方程|a x -1|=2a (a >0且a ≠1)有两个不等实根 ,那么a 的取值范围是( )A .(0,1)∪(1 ,+∞)B .(0,1)C .(1 ,+∞)D.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫0 12 答案 D解析 方程|a x -1|=2a (a >0且a ≠1)有两个实数根转化为函数y =|a x -1|与y =2a 有两个交点.①当0<a <1时 ,如图(1) ,∴0<2a <1 ,即0<a <12.②当a >1时 ,如图(2) ,而y =2a >1不符合要求.综上 ,0<a <12. 2.x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧ x +y -2≤0x -2y -2≤02x -y +2≥0.假设z =y -ax 取得最||大值的最||优解不唯一 ,那么实数a 的值为( )A.12或-1 B .2或12 C .2或1D .2或-1答案 D 解析 如图 ,由y =ax +z 知z 的几何意义是直线在y 轴上的截距 ,故当a >0时 ,要使z =y -ax 取得最||大值的最||优解不唯一 ,那么a =2;当a <0时 ,要使z =y -ax 取得最||大值的最||优解不唯一 ,那么a =-1.3.抛物线y 2=4px (p >0)的焦点为F ,P 为其上的一点 ,O 为坐标原点 ,假设△OPF 为等腰三角形 ,那么这样的点P 的个数为( )A .2B .3C .4D .6答案 C解析 当|PO |=|PF |时 ,点P 在线段OF 的中垂线上 ,此时 ,点P 的位置有两个;当|OP |=|OF |时 ,点P 的位置也有两个;对|FO |=|FP |的情形 ,点P 不存在.事实上 ,F (p,0) ,假设设P (x ,y ) ,那么|FO |=p ,|FP |=(x -p )2+y 2 ,假设(x -p )2+y 2=p ,那么有x 2-2px +y 2=0 ,又∵y 2=4px ,∴x 2+2px =0 ,解得x =0或x =-2p ,当x =0时 ,不构成三角形.当x =-2p (p >0)时 ,与点P 在抛物线上矛盾.∴符合要求的点P 一共有4个.4.函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ 12log 1,≥,x x 2x x <1的值域为________.答案 (-∞ ,2)解析 当x ≥1时 ,()12log =f x x 是单调递减的 ,此时 ,函数的值域为(-∞ ,0];当x <1时 ,f (x )=2x 是单调递增的 ,此时 ,函数的值域为(0,2).综上 ,f (x )的值域是(-∞ ,2).5.集合A ={x |1≤x <5} ,C ={x |-a <x ≤a +3}.假设C ∩A =C ,那么a 的取值范围是________. 答案 (-∞ ,-1]解析 因为C ∩A =C ,所以C ⊆A .①当C =∅时 ,满足C ⊆A ,此时-a ≥a +3 ,得a ≤-32; ②当C ≠∅时 ,要使C ⊆A ,那么⎩⎨⎧-a <a +3 -a ≥1a +3<5解得-32<a ≤-1. 综上 ,a 的取值范围是(-∞ ,-1]. 6.函数f (x )=x 2+ax +3-a ,假设x ∈[-2,2]时 ,f (x )≥0恒成立 ,求a 的取值范围.解 要使f (x )≥0恒成立 ,那么函数在区间[-2,2]上的最||小值不小于0 ,设f (x )的最||小值为g (a ).(1)当-a 2<-2 ,即a >4时 ,g (a )=f (-2)=7-3a ≥0 , 得a ≤73,故此时a 不存在. (2)当-a 2∈[-2,2] ,即-4≤a ≤4时 ,g (a )=f ⎝⎛⎭⎫-a 2=3-a -a 24≥0 ,得-6≤a ≤2 ,又-4≤a ≤4 ,故-4≤a ≤2.(3)当-a 2>2 ,即a <-4时 ,g (a )=f (2)=7+a ≥0 , 得a ≥-7 ,又a <-4 ,故-7≤a <-4 ,综上得-7≤a ≤2.7.ax 2-(a +1)x +1<0 ,求不等式的解集.解 假设a =0 ,原不等式等价于-x +1<0 ,解得x >1.假设a <0 ,原不等式等价于(x -1a)(x -1)>0 , 解得x <1a或x >1. 假设a >0 ,原不等式等价于(x -1a)(x -1)<0. ①当a =1时 ,1a =1 ,(x -1a)(x -1)<0无解; ②当a >1时 ,1a <1 ,解(x -1a )(x -1)<0得1a<x <1; ③当0<a <1时 ,1a >1 ,解(x -1a )(x -1)<0得1<x <1a. 综上所述:当a <0时 ,解集为{x |x <1a或x >1}; 当a =0时 ,解集为{x |x >1};当0<a <1时 ,解集为{x |1<x <1a}; 当a =1时 ,解集为∅;当a >1时 ,解集为{x |1a<x <1}. 8.首||项为32的等比数列{a n }不是递减数列 ,其前n 项和为S n (n ∈N *) ,且S 3+a 3 ,S 5+a 5 ,S 4+a 4成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设T n =S n -1S n(n ∈N *) ,求数列{T n }的最||大项的值与最||小项的值. 解 (1)设等比数列{a n }的公比为q ,因为S 3+a 3 ,S 5+a 5 ,S 4+a 4成等差数列 ,所以S 5+a 5-S 3-a 3=S 4+a 4-S 5-a 5 ,即4a 5=a 3 ,于是q 2=a 5a 3=14. 又{a n }不是递减数列且a 1=32 ,所以q =-12. 故等比数列{a n }的通项公式为a n =32×⎝⎛⎭⎫-12n -1=(-1)n -1·32n . (2)由(1)得S n =1-⎝⎛⎭⎫-12n =⎩⎪⎨⎪⎧ 1+12n n 为奇数 1-12n n 为偶数.当n 为奇数时 ,S n 随n 的增大而减小 ,所以1<S n ≤S 1=32, 故0<S n -1S n ≤S 1-1S 1=32-23=56. 当n 为偶数时 ,S n 随n 的增大而增大 ,所以34=S 2≤S n <1 , 故0>S n -1S n ≥S 2-1S 2=34-43=-712. 综上 ,对于n ∈N * ,总有-712≤S n -1S n ≤56. 所以数列{T n }最||大项的值为56 ,最||小项的值为-712. 9.函数f (x )=x 2+ax +a e x,其中a 为常数 ,a ≤2. (1)当a =1时 ,求曲线y =f (x )在点(0 ,f (0))处的切线方程;(2)是否存在实数a ,使f (x )的极大值为2 ?假设存在 ,求出a 的值;假设不存在 ,说明理由.解 (1)a =1 ,f (x )=x 2+x +1e x,∴f (0)=1 , ∵f ′(x )=(2x +1)e x -e x (x 2+x +1)e 2x=-x 2+x e x =-x (x -1)e x, ∴f ′(0)=0 ,那么曲线在(0 ,f (0))处的切线方程为y =1.(2)f ′(x )=(2x +a )e x -e x (x 2+ax +a )e 2x=-x [x -(2-a )e x] , f ′(x )=0的根为0,2-a ,∵a ≤2 ,∴2-a ≥0 ,当a =2时 ,f ′(x )=-x 2e x ≤0 , ∴f (x )在(-∞ ,+∞)内递减 ,无极值;当a <2时 ,2-a >0 ,f (x )在(-∞ ,0) ,(2-a ,+∞)内递减 ,在(0,2-a )内递增;∴f (2-a )=(4-a )e a -2为f (x )的极大值 ,令u (a )=(4-a )e a -2(a <2) ,u ′(a )=(3-a )e a -2>0 , ∴u (a )在a ∈(-∞ ,2)上递增 ,∴u (a )<u (2)=2 ,∴不存在实数a ,使f (x )的极大值为2.10.函数f (x )=a ln x -x +1(a ∈R ).(1)求f (x )的单调区间;(2)假设f (x )≤0在(0 ,+∞)上恒成立 ,求所有实数a 的值.解 (1)f ′(x )=a x -1=a -x x(x >0) , 当a ≤0时 ,f ′(x )<0 ,∴f(x)的减区间为(0 ,+∞);当a>0时,由f′(x)>0得0<x<a ,由f′(x)<0得x>a ,∴f(x)递增区间为(0 ,a) ,递减区间为(a ,+∞).(2)由(1)知:当a≤0时,f(x)在(0 ,+∞)上为减函数,而f(1)=0 ,∴f(x)≤0在区间x∈(0 ,+∞)上不可能恒成立;当a>0时,f(x)在(0 ,a)上递增,在(a ,+∞)上递减,f(x)max=f(a)=a ln a-a+1 ,令g(a)=a ln a-a+1 ,依题意有g(a)≤0 ,而g′(a)=ln a ,且a>0 ,∴g(a)在(0,1)上递减,在(1 ,+∞)上递增,∴g(a)min=g(1)=0 ,故a=1.。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)习题高考知识方法篇专题1集合与命题第1练版含答案
第1练小集合,大功能[题型分析·(高|考)展望]集合是(高|考)每年必考内容,题型根本都是选择题、填空题,题目难度大多数为低档,有时候在填空题中以创新题型出现,难度稍高,在二轮复习中,本局部应该重点掌握集合的表示、集合的性质、集合的运算及集合关系在函数、不等式、三角函数、解析几何等方面的应用.同时注意研究有关集合的创新问题,研究问题的切入点及集合知识在相关问题中所起的作用.体验(高|考)1.(2021·重庆)集合A={1,2,3} ,B={2,3} ,那么()A.A=B B.A∩B=∅C.A B D.B A答案 D解析由于2∈A,2∈B,3∈A,3∈B,1∈A,1∉B ,故A ,B ,C均错,D是正确的,选D. 2.(2021·福建)假设集合A={i ,i2 ,i3 ,i4}(i是虚数单位) ,B={1 ,-1} ,那么A∩B等于() A.{-1} B.{1} C.{1 ,-1} D.∅答案 C解析集合A={i ,-1,1 ,-i} ,B={1 ,-1} ,A∩B={1 ,-1} ,应选C.3.(2021·山东)设集合A={y|y=2x ,x∈R} ,B={x|x2-1<0} ,那么A∪B等于()A.(-1,1) B.(0,1)C.(-1 ,+∞) D.(0 ,+∞)答案 C解析A={y|y>0} ,B={x|-1<x<1} ,那么A∪B=(-1 ,+∞) ,应选C.4.(2021·四川)设集合A={x|(x+1)(x-2)<0} ,集合B={x|1<x<3} ,那么A∪B等于() A.{x|-1<x<3} B.{x|-1<x<1}C.{x|1<x<2} D.{x|2<x<3}答案 A解析∵A={x|-1<x<2} ,B={x|1<x<3} ,∴A∪B={x|-1<x<3}.5.(2021·北京)集合A={x||x|<2} ,B={-1 ,0,1,2,3} ,那么A∩B等于()A.{0,1} B.{0,1,2}C.{-1,0,1} D.{-1,0,1,2}答案 C解析由A={x|-2<x<2} ,得A∩B={-1,0,1}.(高|考)必会题型题型一单独命题独立考查常用的运算性质及重要结论:(1)A∪A=A ,A∪∅=A ,A∪B=B∪A;(2)A∩A=A ,A∩∅=∅,A∩B=B∩A;(3)A∩(∁U A)=∅,A∪(∁U A)=U;(4)A∩B=A⇔A⊆B⇔A∪B=B.例1(1)(2021·广东)假设集合M={x|(x+4)(x+1)=0} ,N={x|(x-4)(x-1)=0} ,那么M∩N等于()A.∅B.{-1 ,-4}C.{0} D.{1,4}(2)集合A={x|log2x≤2} ,B=(-∞,a) ,假设A⊆B ,那么实数a的取值范围是(c,+∞) ,其中c =________.答案(1)A(2)4解析(1)因为M={x|(x+4)(x+1)=0}={-4 ,-1} ,N={x|(x-4)(x-1)=0}={1,4} ,所以M∩N=∅,应选A.(2)由log2x≤2 ,得0<x≤4 ,即A={x|0<x≤4} ,而B=(-∞ ,a) ,由A⊆B ,如下列图,那么a>4 ,即c=4.点评(1)弄清集合中所含元素的性质是集合运算的关键,这主要看代表元素,即 "|〞前面的表述.(2)当集合之间的关系不易确定时,可借助V enn图或列举实例.变式训练1 (1)(2021·浙江)集合P ={x |x 2-2x ≥0} ,Q ={x |1<x ≤2} ,那么(∁R P )∩Q 等于( )A .[0,1)B .(0,2]C .(1,2)D .[1,2]答案 C解析 ∵P ={x |x ≥2或x ≤0} ,∁R P ={x |0<x <2} ,∴(∁R P )∩Q ={x |1<x <2} ,应选C.(2)集合A ={x |x 2-3x +2=0} ,B ={x |0≤ax +1≤3} ,假设A ∪B =B ,求实数a 的取值范围. 解 ∵A ={x |x 2-3x +2=0}={1,2} ,又∵B ={x |0≤ax +1≤3}={x |-1≤ax ≤2} ,∵A ∪B =B ,∴A ⊆B .①当a =0时 ,B =R ,满足题意.②当a >0时 ,B ={x |-1a ≤x ≤2a} , ∵A ⊆B ,∴2a≥2 ,解得0<a ≤1. ③当a <0时 ,B ={x |2a ≤x ≤-1a} , ∵A ⊆B ,∴-1a ≥2 ,解得-12≤a <0. 综上 ,实数a 的取值范围为⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤-12 1. 题型二 集合与其他知识的综合考查集合常与不等式、向量、数列、解析几何等知识综合考查.集合运算的常用方法:(1)假设集合是不等式的解集 ,用数轴求解;(2)假设集合是点集 ,用数形结合法求解;(3)假设集合是抽象集合 ,用Venn 图求解.例2 在平面直角坐标系xOy 中 ,向量a ,b ,|a |=|b |=1 ,a ·b =0 ,点Q 满足OQ →=2(a +b ).曲线C ={P |OP →=a cos θ+b sin θ ,0≤θ<2π} ,区域Ω={P |0<r ≤|PQ →|≤R ,r <R }.假设C ∩Ω为两段别离的曲线 ,那么( )A .1<r <R <3B .1<r <3≤RC .r ≤1<R <3D .1<r <3<R答案 A 解析 ∵|a |=|b |=1 ,a ·b =0 ,又∵OQ →=2(a +b ) ,∴|OQ →|2=2(a +b )2=2(a 2+b 2+2a ·b )=4 ,∴点Q 在以原点为圆心 ,半径为2的圆上.又OP →=a cos θ+b sin θ ,∴|OP →|2=a 2cos 2θ+b 2sin 2θ=cos 2θ+sin 2θ=1.∴曲线C 为单位圆.又∵Ω={P |0<r ≤|PQ →|≤R ,r <R } ,要使C ∩Ω为两段别离的曲线 ,如图 ,可知1<r <R <3 ,其中图中两段别离的曲线是指AB 与CD .应选A.点评 以集合为载体的问题 ,一定要弄清集合中的元素是什么 ,范围如何.对于点集 ,一般利用数形结合 ,画出图形 ,更便于直观形象地展示集合之间的关系 ,使复杂问题简单化.变式训练2 函数f (x )=x 2+2x ,集合A ={(x ,y )|f (x )+f (y )≤2} ,B ={(x ,y )|f (x )≤f (y )} ,那么由A ∩B 的元素构成的图形的面积是________.答案 2π解析 集合A ={(x ,y )|x 2+2x +y 2+2y ≤2} ,可得(x +1)2+(y +1)2≤4 ,集合B ={(x ,y )|x 2+2x ≤y 2+2y } ,可得(x -y )·(x +y +2)≤0.在平面直角坐标系上画出A ,B 表示的图形可知A ∩B 的元素构成的图形的面积为2π.题型三 与集合有关的创新题与集合有关的创新题目 ,主要以新定义的形式呈现 ,考查对集合含义的深层次理解 ,在新定义下求集合中的元素、确定元素个数、确定两集合的关系等.例3 设S 为复数集C 的非空子集 ,假设对任意x ,y ∈S ,都有x +y ,x -y ,xy ∈S ,那么称S 为封闭集.以下命题:①集合S={a+b i|a ,b为整数,i为虚数单位}为封闭集;②假设S为封闭集,那么一定有0∈S;③封闭集一定是无限集;④假设S为封闭集,那么满足S⊆T⊆C的任意集合T也是封闭集.其中的真命题是________.(写出所有真命题的序号)答案①②解析①正确,当a ,b为整数时,对任意x ,y∈S ,x+y ,x-y ,xy的实部与虚部均为整数;②正确,当x=y时,0∈S;③错误,当S={0}时,是封闭集,但不是无限集;④错,设S={0}⊆T ,T ={0,1} ,显然T不是封闭集,因此,真命题为①②.点评解决以集合为背景的新定义问题,要抓住两点:(1)紧扣新定义,首||先分析新定义的特点,把新定义所表达的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题难点的关键所在;(2)用好集合的性质,解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的运算与性质.变式训练3在整数集Z中,被5除所得余数为k的所有整数组成一个 "类〞,记为[k] ,即[k]={5n+k|n∈Z ,k=0,1,2,3,4}.给出如下四个结论:①2 016∈[1];②-3∈[3];③Z=[0]∪[1]∪[2]∪[3]∪[4];④"整数a ,b属于同一类〞的充要条件是"a-b∈[0]〞.其中,正确结论的个数是()A.1 B.2C.3 D.4答案 C解析对于①:2 016=5×403+1 ,∴2 016∈[1] ,故①正确;对于②:-3=5×(-1)+2 ,∴-3∈[2] ,故②不正确;对于③:∵整数集Z被5除,所得余数共分为五类.∴Z=[0]∪[1]∪[2]∪[3]∪[4] ,故③正确;对于④:假设整数a ,b属于同一类,那么a=5n1+k ,b=5n2+k ,∴a-b=5n1+k-(5n2+k)=5(n1-n2)=5n ,∴a-b∈[0] ,假设a-b=[0] ,那么a-b=5n ,即a=b+5n ,故a与b被5除的余数为同一个数,∴a与b属于同一类,∴ "整数a ,b属于同一类〞的充要条件是 "a-b∈[0]〞,故④正确,∴正确结论的个数是3.(高|考)题型精练1.(2021·天津)全集U={1,2,3,4,5,6,7,8} ,集合A={2,3,5,6} ,集合B={1,3,4,6,7} ,那么集合A∩(∁U B)等于()A.{2,5} B.{3,6}C.{2,5,6} D.{2,3,5,6,8}答案 A解析由题意知,∁U B={2,5,8} ,那么A∩(∁U B)={2,5} ,选A.2.(2021·陕西)设集合M={x|x2=x} ,N={x|lg x≤0} ,那么M∪N等于()A.[0,1] B.(0,1]C.[0,1) D.(-∞ ,1]答案 A解析由题意得M={0,1} ,N=(0,1] ,故M∪N=[0,1] ,应选A.3.(2021·四川)集合A={x|-2≤x≤2} ,Z为整数集,那么A∩Z中元素的个数是()A.3 B.4 C.5 D.6答案 C解析由题意,A∩Z={-2 ,-1,0,1,2} ,故其中的元素个数为5 ,选C.4.设全集U=R ,A={x|x2-2x≤0} ,B={y|y=cos x ,x∈R} ,那么图中阴影局部表示的区间是()A.[0,1]B.[-1,2]C.(-∞ ,-1)∪(2 ,+∞)D .(-∞ ,-1]∪[2 ,+∞)答案 C解析 因为A ={x |0≤x ≤2}=[0,2] ,B ={y |-1≤y ≤1}=[-1,1] ,所以A ∪B =[-1,2] ,所以∁R (A ∪B )=(-∞ ,-1)∪(2 ,+∞).5.集合U ={x |x ≤-1或x ≥0} ,A ={x |0≤x ≤2} ,B ={x |x 2>1} ,那么集合A ∩(∁U B )等于( )A .{x |x >0或x <-1}B .{x |1<x ≤2}C .{x |0≤x ≤1}D .{x |0≤x ≤2}答案 C解析 ∵U ={x |x ≤-1或x ≥0} ,B ={x |x 2>1}={x |x <-1或x >1} ,∴∁U B ={x |x =-1或0≤x ≤1} ,又∵A ={x |0≤x ≤2} ,∴A ∩(∁U B )={x |0≤x ≤1}.6.假设x ∈A ,那么1x ∈A ,就称A 是伙伴关系集合 ,集合M ={-1,0 ,12,2,3}的所有非空子集中具有伙伴关系的集合的个数是( )A .1B .3C .7D .31 答案 B解析 具有伙伴关系的元素组是-1;12,2 ,所以具有伙伴关系的集合有3个:{-1} ,{12 ,2} ,{-1 ,12,2}. 7.设集合A ={x |x 2-2x ≤0} ,B ={y |y =x 2-2x } ,那么A ∩B 等于( )A .[-1,2]B .[0,2]C .[-1 ,+∞)D .[0 ,+∞) 答案 B解析 ∵集合A ={x |x 2-2x ≤0}=[0,2] ,B ={y |y =x 2-2x }={y |y ≥-1} ,那么A ∩B =[0,2].8.集合A ={x |x 2-2 017x +2 016<0} ,B ={x |log 2x <m } ,假设A ⊆B ,那么整数m 的最||小值是( )A .0B .1C .11D .12 答案 C解析 由x 2-2 017x +2 016<0 ,解得1<x <2 016 ,故A ={x |1<x <2 016}.由log 2x <m ,解得0<x <2m ,故B ={x |0<x <2m }.由A ⊆B ,可得2m ≥2 016 ,因为210=1 024 ,211=2 048 ,所以整数m 的最||小值为11.9.数集A ={a 1 ,a 2 ,… ,a n }(1≤a 1<a 2<…<a n ,n ≥2)具有性质P :对任意的i ,j (1≤i ≤j ≤n ) ,a i a j 与a j a i两数中至||少有一个属于A ,那么称集合A 为 "权集〞 ,那么( ) A .{1,3,4}为 "权集〞B .{1,2,3,6}为 "权集〞C . "权集〞中元素可以有0D . "权集〞中一定有元素1答案 B解析 由于3×4与43均不属于数集{1,3,4} ,故A 不正确;由于1×2,1×3,1×6,2×3 ,62 ,63 ,11 ,22 ,33 ,66都属于数集{1,2,3,6} ,故B 正确;由 "权集〞的定义可知a j a i需有意义 ,故不能有0 ,同时不一定有1 ,故C ,D 错误. 10.a ,b 均为实数 ,设集合A ={x |a ≤x ≤a +45} ,B ={x |b -13≤x ≤b } ,且A ,B 都是集合{x |0≤x ≤1}的子集.如果把n -m 叫做集合{x |m ≤x ≤n }的 "长度〞 ,那么集合A ∩B 的 "长度〞的最||小值是________.答案 215解析 ∵⎩⎨⎧ a ≥0 a +45≤1 ∴0≤a ≤15 ,∵⎩⎨⎧ b -13≥0 b ≤1∴13≤b ≤1 ,利用数轴分类讨论可得集合A ∩B 的 "长度〞的最||小值为13-15=215. 11.设集合S n ={1,2,3 ,… ,n } ,假设X ⊆S n ,把X 的所有元素的乘积称为X 的容量(假设X 中只有一个元素 ,那么该元素的数值即为它的容量 ,规定空集的容量为0).假设X 的容量为奇(偶)数 ,那么称X 为S n 的奇(偶)子集 ,那么S 4的所有奇子集的容量之和为________.答案 7解析 ∵S 4={1,2,3,4} ,∴X =∅ ,{1} ,{2} ,{3} ,{4} ,{1,2} ,{1,3} ,{1,4} ,{2,3} ,{2,4} ,{3,4} ,{1,2,3} ,{1,2,4} ,{1,3,4} ,{2,3,4} ,{1,2,3,4}.其中是奇子集的为X ={1} ,{3} ,{1,3} ,其容量分别为1,3,3 ,∴S 4的所有奇子集的容量之和为7.12.集合A ={x |1<x <3} ,集合B ={x |2m <x <1-m }.(1)当m =-1时 ,求A ∪B ;(2)假设A ⊆B ,求实数m 的取值范围;(3)假设A ∩B =∅ ,求实数m 的取值范围. 解 (1)当m =-1时 ,B ={x |-2<x <2} , 那么A ∪B ={x |-2<x <3}.(2)由A ⊆B 知⎩⎪⎨⎪⎧ 1-m >2m 2m ≤11-m ≥3 解得m ≤-2 ,即实数m 的取值范围为(-∞ ,-2].(3)由A ∩B =∅ ,得①假设2m ≥1-m ,即m ≥13时 ,B =∅ ,符合题意; ②假设2m <1-m ,即m <13时 , 需⎩⎨⎧ m <13 1-m ≤1或⎩⎨⎧ m <13 2m ≥3 得0≤m <13或∅ , 即0≤m <13. 综上知m ≥0 ,即实数m 的取值范围为[0 ,+∞).。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)习题高考知识方法篇专题2不等式与线性规划第5练
第5练 线性规划与绝||对值不等式[题型分析· (高|考 )展望] "线性规划〞是 (高|考 )每年必考的内容 ,主要以选择题、填空题的形式考查 ,题目难度大多数为低、中档 ,在填空题中出现时难度稍高.绝||对值不等式在 (高|考 )中也是比较主要的一局部.二轮复习中 ,要注重常考题型的反复训练 ,注意研究新题型的变化点 ,争取在该题目上做到不误时 ,不丢分.体验 (高|考 )1.(2021·天津)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +2≥0x -y +3≥02x +y -3≤0 那么目标函数z =x +6y 的最||大值为( )A .3B .4C .18D .40 答案 C解析 画出约束条件的可行域如图中阴影局部 ,作直线l :x +6y =0 ,平移直线l 可知 ,直线l 过点A 时 ,目标函数z =x +6y 取得最||大值 ,易得A (0,3) ,所以z max =0+6×3=18 ,选C.2.(2021·山东)不等式|x -1|-|x -5|<2的解集是( ) A .(-∞ ,4) B .(-∞ ,1) C .(1,4) D .(1,5)答案 A解析 ①当x ≤1时 ,原不等式可化为1-x -(5-x )<2 , ∴-4<2 ,不等式恒成立 ,∴x ≤1.②当1<x <5时 ,原不等式可化为x -1-(5-x )<2 , ∴x <4 ,∴1<x <4 ,③当x ≥5时 ,原不等式可化为x -1-(x -5)<2 ,该不等式不成立. 综上 ,原不等式的解集为(-∞ ,4) ,应选A.3.(2021·山东)假设变量x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤2 2x -3y ≤9x ≥0 那么x 2+y 2的最||大值是( )A .4B .9C .10D .12 答案 C解析 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤22x -3y ≤9x ≥0的可行域如图中阴影局部(包括边界) ,x 2+y 2是可行域上动点(x ,y )到原点(0,0)距离的平方 ,显然 ,当x =3 ,y =-1时 ,x 2+y 2取最||大值 ,最||大值为10.应选 C.4.(2021·浙江)假设平面区域⎩⎨⎧x +y -3≥02x -y -3≤0x -2y +3≥0夹在两条斜率为1的平行直线之间 ,那么这两条平行直线间的距离的最||小值是( ) A.355B. 2C.322D. 5答案 B解析 不等式组所表示的平面区域如以下图的阴影局部 ,由⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y +3=0 x +y -3=0解得A (1,2) ,由⎩⎪⎨⎪⎧x +y -3=0 2x -y -3=0解得B (2,1).由题意可知 ,当斜率为1的两条直线分别过点A 和点B 时 ,两直线的距离最||小 , 即|AB |=(1-2)2+(2-1)2= 2.5.(2021·课标全国Ⅱ)假设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0x -2y ≤0x +2y -2≤0 那么z =x +y 的最||大值为____________. 答案 32解析 画出约束条件表示的可行域如图中阴影局部(△ABC )所示:作直线l 0:x +y =0 ,平移l 0到过点A 的直线l 时 ,可使直线y =-x +z 在y 轴上的截距最||大 ,即z 最||大 ,解⎩⎪⎨⎪⎧x -2y =0 x +2y -2=0得⎩⎨⎧x =1 y =12即A ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1 12 ,故z 最||大=1+12=32.(高|考 )必会题型题型一 约束条件 ,求目标函数的最||值例1 (2021·北京)假设x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x -y ≤0 x +y ≤3x ≥0 那么2x +y 的最||大值为( )A .0B .3C .4D .5 答案 C解析 不等式组表示的可行域如图中阴影局部所示.令z =2x +y ,那么y =-2x +z ,作直线2x +y =0并平移 ,当直线过点A 时 ,截距最||大 ,即z 取得最||大值 ,由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -y =0 x +y =3 得⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =2 所以A 点坐标为(1,2) ,可得2x +y 的最||大值为2×1+2=4.点评 (1)确定平面区域的方法: "直线定界 ,特殊点定域〞.(2)线性目标函数在线性可行域中的最||值 ,一般在可行域的顶点处取得 ,故可先求出可行域的顶点 ,然后代入比较目标函数的取值即可确定最||值. 变式训练1 实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0x <2x +y -1≥0 那么z =|4x -4y +3|的取值范围是( )A .[53 ,15)B .[53 ,15]C .[53 ,5)D .(5,15)答案 A解析 根据题意画出不等式所表示的可行域 ,如以下图 ,z =|4x -4y +3|=|4x -4y +3|42×42表示的几何意义是可行域内的点(x ,y )到直线4x -4y +3=0的距离的42倍 ,结合图象易知点A (2 ,-1) ,B (13 ,23)到直线4x -4y +3=0的距离分别为最||大和最||小 ,此时z 分别取得最||大值15与最||小值53 ,故z ∈[53,15) ,应选A.题型二 解决参数问题例2 变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤1x -y ≤1x ≥a 假设x +2y ≥-5恒成立 ,那么实数a 的取值范围为( ) A .(-∞ ,-1] B .[-1 ,+∞) C .[-1,1] D .[-1,1)答案 C解析 由题意作出不等式组所表示的平面区域 ,如图中阴影局部所示 ,那么x +2y ≥-5恒成立可转化为图中的阴影局部在直线x +2y =-5的上方 ,由⎩⎪⎨⎪⎧ x -y =1 x +2y =-5 得⎩⎪⎨⎪⎧ x =-1y =-2由⎩⎪⎨⎪⎧ x -y =1 x +y =1 得⎩⎪⎨⎪⎧x =1 y =0那么实数a 的取值范围为[-1,1].点评 所求参数一般为对应直线的系数 ,最||优解的取得可能在某点 ,也可能是可行域边界上的所有点 ,要根据情况利用数形结合进行确定 ,有时还需分类讨论.变式训练2 (2021·山东)x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0 x +y ≤2y ≥0 假设z =ax +y 的最||大值为4 ,那么a等于( )A .3B .2C .-2D .-3 答案 B解析 不等式组表示的平面区域如图中阴影局部所示 ,易知A (2,0) ,由⎩⎪⎨⎪⎧x -y =0x +y =2得B (1,1).由z =ax +y ,得y =-ax +z .∴当a =-2或a =-3时 ,z =ax +y 在O (0,0)处取得最||大值 ,最||大值为z max =0 ,不满足题意 ,排除C ,D 选项;当a =2或3时 ,z =ax +y 在A (2,0)处取得最||大值 , ∴2a =4 ,∴a =2 ,排除A ,应选B. 题型三 绝||对值不等式例3 (1)(2021·浙江)在平面上 ,过点P 作直线l 的垂线所得的垂足称为点P 在直线l 上的投影.由区域⎩⎨⎧x -2≤0x +y ≥0x -3y +4≥0中的点在直线x +y -2=0上的投影构成的线段记为AB ,那么|AB |等于( )A .2 2B .4C .3 2D .6 (2)不等式|x +1|-|x -3|>a .假设不等式有解 ,那么实数a 的取值范围为__________.假设不等式的解集为R ,那么实数a 的取值范围为________________________. 假设不等式的解集为∅ ,那么实数a 的取值范围为_______________________________. 答案 (1)C (2)a <4 a <-4 a ≥4解析 (1)不等式组表示的平面区域如图中△PMQ 所示.因为l 与直线x +y =0平行.所以区域内的点在直线x +y -2上的投影构成线段AB ,那么|AB |=|PQ |.由⎩⎪⎨⎪⎧x -3y +4=0 x +y =0 解得P (-1,1) ,由⎩⎪⎨⎪⎧x =2 x +y =0.解得Q (2 ,-2). 所以|AB |=|PQ |=(-1-2)2+(1+2)2=3 2.(2)由|x +1|-|x -3|≤|x +1-(x -3)|=4. |x -3|-|x +1|≤|(x -3)-(x +1)|=4. 可得-4≤|x +1|-|x -3|≤4. ①假设不等式有解 ,那么a <4; ②假设不等式的解集为R ,那么a <-4; ③假设不等式解集为∅ ,那么a ≥4.点评 绝||对值不等式解法的根本思路是:去掉绝||对值符号 ,把它转化为一般的不等式求解 ,转化的方法一般有:(1)绝||对值定义法;(2)平方法;(3)零点区域法. 变式训练3 解不等式: (1)|3x -5|≥1; (2)|x +1|>|2x -1|; (3)|x +1|+|x -3|>5.解 (1)由绝||对值的定义得: 3x -5≥1或3x -5≤-1. 解得x ≥2或x ≤43.(2)两边同时平方得:(x +1)2>(2x -1)2 , 解得0<x <2.(3)令x +1=0 ,x -3=0. 得x =-1和x =3.所以-1和3把实数分为三个区间 , 即:x <-1 ,-1≤x ≤3 ,x >3.当x <-1时 ,不等式为-(x +1)-(x -3)>5 , 解得x <-32;当-1≤x ≤3时 ,不等式为(x +1)-(x -3)>5 ,无解; 当x >3时 ,不等式为x +1+x -3>5 ,解得x >72.综上可知 ,x <-32或x >72.(高|考 )题型精练1.(2021·安徽)x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0x +y -4≤0y ≥1 那么z =-2x +y 的最||大值是( )A .-1B .-2C .-5D .1 答案 A解析 约束条件下的可行域如以下图 ,由z =-2x +y 可知y =2x +z ,当直线y =2x +z 过点A (1,1)时 ,截距最||大 ,此时z 最||大为-1 ,应选A.2.(2021·四川)设p :实数x ,y 满足(x -1)2+(y -1)2≤2 ,q :实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x -1y ≥1-xy ≤1那么p是q 的( )A .必要不充分条件B .充分不必要条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案 A 解析 如图 ,(x -1)2+(y -1)2≤2①表示圆心为(1,1) ,半径为2的圆内区域所有点(包括边界);⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x -1 y ≥1-x y ≤1②表示△ABC 内部区域所有点(包括边界).实数x ,y 满足②那么必然满足① ,反之不成立.那么p 是q 的必要不充分条件.应选A.3.在平面直角坐标系中 ,点P 是由不等式组⎩⎨⎧x ≥0 y ≥0x +y ≥1所确定的平面区域内的动点 ,Q 是直线2x +y =0上任意一点 ,O 为坐标原点 ,那么|OP →+OQ →|的最||小值为( ) A.55 B.23 C.22D .1 答案 A解析 在直线2x +y =0上取一点Q ′ ,使得Q ′O →=OQ → ,那么|OP →+OQ →|=|OP →+Q ′O →|=|Q ′P →|≥|P ′P →|≥|BA →| ,其中P ′ ,B 分别为点P ,A 在直线2x +y =0上的投影 ,如图.因为|AB →|=|0+1|12+22=55,因此|OP →+OQ →|min =55,应选A.4.圆C :(x -a )2+(y -b )2=1 ,平面区域Ω:⎩⎨⎧x +y -7≤0x -y +3≥0y ≥0.假设圆心C ∈Ω ,且圆C 与x 轴相切 ,那么a 2+b 2的最||大值为( ) A .5 B .29 C .37 D .49答案 C解析 由得平面区域Ω为△MNP 内部及边界. ∵圆C 与x 轴相切 ,∴b =1.显然当圆心C 位于直线y =1与x +y -7=0的交点(6,1)处时 ,a max =6. ∴a 2+b 2的最||大值为62+12=37.应选C.5.设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x -y -2≤0x -y ≥0x ≥0y ≥0假设目标函数z =ax +by (a >0 ,b >0)的最||大值为4 ,那么ab 的取值范围是( ) A .(0,4) B .(0,4] C .[4 ,+∞) D .(4 ,+∞)答案 B解析 作出不等式组表示的区域如图中阴影局部所示 ,由图可知 ,z =ax +by (a >0 ,b >0)过点A (1,1)时取最||大值 ,∴a +b =4 ,ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22=4 , ∵a >0 ,b >0 ,∴ab ∈(0,4] ,应选B. 6.变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧ x +2y ≥1 x -y ≤1 y -1≤0假设z =x -2y 的最||大值与最||小值分别为a ,b ,且方程x 2-kx +1=0在区间(b ,a )上有两个不同实数解 ,那么实数k 的取值范围是( ) A .(-6 ,-2)B .(-3,2)C .(-103,-2) D .(-103,-3) 答案 C解析 作出可行域 ,如以下图 ,那么目标函数z =x -2y 在点(1,0)处取得最||大值1 ,在点(-1,1)处取得最||小值-3 , ∴a =1 ,b =-3 ,从而可知方程x 2-kx +1=0在区间(-3 ,1)上有两个不同实数解. 令f (x )=x 2-kx +1 ,那么⎩⎪⎨⎪⎧f (-3)>0 f (1)>0-3<k 2<1 Δ=k 2-4>0 ⇒-103<k <-2 ,应选C. 7.实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧ x +1-y ≥0 x +y -4≤0 y ≥m 假设目标函数z =2x +y 的最||大值与最||小值的差为2 ,那么实数m 的值为( ) A .4 B .3 C .2 D .-12答案 C解析 ⎩⎪⎨⎪⎧ x +1-y ≥0 x +y -4≤0 y ≥m 表示的可行域如图中阴影局部所示.将直线l 0:2x +y =0向上平移至||过点A ,B 时 ,z =2x +y 分别取得最||小值与最||大值. 由⎩⎪⎨⎪⎧ x +1-y =0 y =m得A (m -1 ,m ) , 由⎩⎪⎨⎪⎧x +y -4=0y =m得B (4-m ,m ) , 所以z min =2(m -1)+m =3m -2 ,z max =2(4-m )+m =8-m ,所以z max -z min =8-m -(3m -2)=2 ,解得m =2.8.对任意实数x ,假设不等式|x +1|-|x -2|>k 恒成立 ,那么k 的取值范围为________.答案 (-∞ ,-3)解析 方法一 根据绝||对值的几何意义 ,设数x ,-1,2在数轴上对应的点分别为P ,A ,B ,那么原不等式即求|P A |-|PB |>k 成立.∵|AB |=3 ,即|x +1|-|x -2|≥-3 ,故当k <-3时 ,原不等式恒成立.方法二 令y =|x +1|-|x -2| ,那么y =⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ -3 x ≤-1 2x -1 -1<x <2 3 x ≥2.要使|x +1|-|x -2|>k 恒成立 ,从图象中可以看出 ,只要k <-3即可.故k <-3满足题意.9.(2021·江苏)实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y +4≥0 2x +y -2≥0 3x -y -3≤0那么x 2+y 2的取值范围是________.答案 ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤45 13 解析 不等式组所表示的平面区域如以下图:x 2+y 2表示原点到可行域内的点的距离的平方.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ 3x -y -3=0x -2y +4=0 得A (2,3). 由图可知(x 2+y 2)min =⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫|-2|22+122=45 , (x 2+y 2)max =|OA |2=22+32=13.10.不等式|x +3|-|2x -1|<x 2+1的解集为________. 答案 (-∞ ,-25)∪(2 ,+∞) 解析 |x +3|-|2x -1|=⎩⎪⎨⎪⎧ 4-x (x ≥12) 3x +2(-3<x <12) x -4(x ≤-3)∴当x ≥12时4-x <x 2+1 ,∴x >2. 当-3<x <12时3x +2<x 2+1 ,∴-3<x <-25. 当x ≤-3时x -4<x 2+1 ,∴x ≤-3. 综上 ,x <-25或x >2. 11.(2021·浙江)假设实数x ,y 满足x 2+y 2≤1 ,那么|2x +y -2|+|6-x -3y |的最||小值是________.答案 3解析 满足x 2+y 2≤1的实数x ,y 表示的点(x ,y )构成的区域是单位圆及其内部.f (x ,y )=|2x +y -2|+|6-x -3y |=|2x +y -2|+6-x -3y=⎩⎪⎨⎪⎧ 4+x -2y y ≥-2x +2 8-3x -4y y <-2x +2.直线y =-2x +2与圆x 2+y 2=1交于A ,B 两点 ,如以下图 ,易得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫3545.设z 1=4+x -2y ,z 2=8-3x -4y ,分别作直线y =12x 和y =-34x 并平移 ,那么z 1=4+x -2y 在点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫35 45取得最||小值为3 ,z 2=8-3x -4y 在点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫35 45取得最||小值为3 ,所以|2x +y -2|+|6-x -3y |的最||小值是3.12.求不等式1331log log 3+≥1x x-的解集. 解 因为对数必须有意义 ,即解不等式组⎩⎨⎧ x >0 13-x >0 解得0<x <3.又原不等式可化为||log 3x +||log 3()3-x ≥1.(1)当0<x ≤1时 ,不等式化为-log 3x +log 3()3-x ≥1 ,即log 3()3-x ≥log 33x .∴ 3-x ≥3x ,∴x ≤34. 综合前提得:0<x ≤34. (2)当1<x ≤2时 ,即log 3x +log 3()3-x ≥log 33. ∴x 2-3x +3≤0 ,∴x ∈∅.(3)当2<x <3时 ,即log 3x -log 3()3-x ≥log 33.∴x ≥3()3-x ,∴x ≥94 , 结合前提得:94≤x <3. 综上得原不等式的解集为⎝ ⎛⎦⎥⎥⎤0 34∪⎣⎢⎢⎡⎭⎪⎪⎫94 3.。
【浙江专版文理通用】2019版考前三个月高考知识 方法篇练习 专题9 数学思想第36练 含解析
第36练 函数与方程思想[思想方法解读] 1.函数与方程思想的含义(1)函数的思想,是用运动和变化的观点,分析和研究数学中的数量关系,是对函数概念的本质认识,建立函数关系或构造函数,运用函数的图象和性质去分析问题、转化问题,从而使问题获得解决的思想方法.(2)方程的思想,就是分析数学问题中变量间的等量关系,建立方程或方程组,或者构造方程,通过解方程或方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,使问题获得解决的思想方法. 2.函数与方程思想在解题中的应用(1)函数与不等式的相互转化,对函数y =f (x ),当y >0时,就化为不等式f (x )>0,借助于函数的图象和性质可解决有关问题,而研究函数的性质也离不开不等式.(2)数列的通项与前n 项和是自变量为正整数的函数,用函数的观点去处理数列问题十分重要. (3)解析几何中的许多问题,需要通过解二元方程组才能解决.这都涉及二次方程与二次函数的有关理论.(4)立体几何中有关线段、角、面积、体积的计算,经常需要运用列方程或建立函数表达式的方法加以解决,建立空间直角坐标系后,立体几何与函数的关系更加密切.体验高考1.(2015·湖南)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 3,x ≤a ,x 2,x >a ,若存在实数b ,使函数g (x )=f (x )-b 有两个零点,则a 的取值范围是________. 答案 (-∞,0)∪(1,+∞)解析 函数g (x )有两个零点,即方程f (x )-b =0有两个不等实根,则函数y =f (x )和y =b 的图象有两个公共点.①若a <0,则当x ≤a 时,f (x )=x 3,函数单调递增;当x >a 时,f (x )=x 2,函数先单调递减后单调递增,f (x )的图象如图(1)实线部分所示,其与直线y =b 可能有两个公共点.②若0≤a ≤1,则a 3≤a 2,函数f (x )在R 上单调递增,f (x )的图象如图(2)实线部分所示,其与直线y =b 至多有一个公共点.③若a >1,则a 3>a 2,函数f (x )在R 上不单调,f (x )的图象如图(3)实线部分所示,其与直线y =b 可能有两个公共点. 综上,a <0或a >1.2.(2015·安徽)设x 3+ax +b =0,其中a ,b 均为实数,下列条件中,使得该三次方程仅有一个实根的是________(写出所有正确条件的编号).①a =-3,b =-3;②a =-3,b =2;③a =-3,b >2;④a =0,b =2;⑤a =1,b =2. 答案 ①③④⑤解析 令f (x )=x 3+ax +b ,f ′(x )=3x 2+a ,当a ≥0时,f ′(x )≥0,f (x )单调递增,必有一个实根,④⑤正确;当a <0时,由于选项当中a =-3,∴只考虑a =-3这一种情况,f ′(x )=3x 2-3=3(x +1)(x -1),∴f (x )极大=f (-1)=-1+3+b =b +2,f (x )极小=f (1)=1-3+b =b -2,要有一根,f (x )极大<0或f (x )极小>0,∴b <-2或b >2,①③正确,②错误.所有正确条件为①③④⑤.3.(2016·课标全国甲)已知函数f (x )(x ∈R )满足f (-x )=2-f (x ),若函数y =x +1x与y =f (x )图象的交点为(x 1,y 1),(x 2,y 2),…,(x m ,y m ),则i =1m (x i +y i )等于( )A .0B .mC .2mD .4m答案 B解析 方法一 特殊函数法,根据f (-x )=2-f (x )可设函数f (x )=x +1,由y =x +1x,解得两个点的坐标为⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=-1,y 1=0⎩⎪⎨⎪⎧x 2=1,y 2=2此时m =2,所以i =1m (x i +y i )=m ,故选B.方法二 由题设得12(f (x )+f (-x ))=1,点(x ,f (x ))与点(-x ,f (-x ))关于点(0,1)对称,则y =f (x )的图象关于点(0,1)对称.又y =x +1x =1+1x,x ≠0的图象也关于点(0,1)对称.则交点(x 1,y 1),(x 2,y 2),…,(x m ,y m )成对,且关于点(0,1)对称.则i =1m (x i ,y i )=∑i =1m x i +∑i =1m y i =0+m 2×2=m ,故选B.高考必会题型题型一 利用函数与方程思想解决图象交点或方程根等问题例1 (2016·天津)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+(4a -3)x +3a ,x <0,log a(x +1)+1,x ≥0 (a >0,且a ≠1)在R 上单调递减,且关于x 的方程|f (x )|=2-x 恰有两个不相等的实数解,则a 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎦⎤0,23 B.⎣⎡⎦⎤23,34 C.⎣⎡⎦⎤13,23∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34 D.⎣⎡⎭⎫13,23∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34答案 C解析 由y =log a (x +1)+1在[0,+∞)上递减,得0<a <1.又由f (x )在R 上单调递减,则⎩⎨⎧02+(4a -3)·0+3a ≥f (0)=1,3-4a 2≥0⇒13≤a ≤34. 如图所示,在同一坐标系中作出函数y =|f (x )|和y =2-x 的图象.由图象可知,在[0,+∞)上,|f (x )|=2-x 有且仅有一个解.故在(-∞,0)上,|f (x )|=2-x 同样有且仅有一个解.当3a >2,即a >23时,由x 2+(4a -3)x +3a =2-x (其中x <0),得x 2+(4a-2)x +3a -2=0(其中x <0),则Δ=(4a -2)2-4(3a -2)=0,解得a =34或a =1(舍去);当1≤3a ≤2,即13≤a ≤23时,由图象可知,符合条件.综上所述,a ∈⎣⎡⎦⎤13,23∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34.故选C.点评 函数图象的交点、函数零点、方程的根三者之间可互相转化,解题的宗旨就是函数与方程的思想.方程的根可转化为函数零点、函数图象的交点,反之函数零点、函数图象的交点个数问题也可转化为方程根的问题.变式训练1 已知定义在R 上的函数f (x )满足:f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+2,x ∈[0,1),2-x 2,x ∈[-1,0),且f (x +2)=f (x ),g (x )=2x +5x +2,则方程f (x )=g (x )在区间[-5,1]上的所有实根之和为( )A .-5B .-6C .-7D .-8答案 C解析 g (x )=2x +5x +2=2(x +2)+1x +2=2+1x +2,由题意知函数f (x )的周期为2,则函数f (x ),g (x )在区间[-5,1]上的图象如图所示:由图象知f (x )、g (x )有三个交点,故方程f (x )=g (x )在x ∈[-5,1]上有三个根x A 、x B 、x C ,x B =-3, x A +x C2=-2,x A +x C =-4, ∴x A +x B +x C =-7.题型二 函数与方程思想在不等式中的应用例2 定义域为R 的可导函数y =f (x )的导函数为f ′(x ),满足f (x )>f ′(x ),且f (0)=1,则不等式f (x )e x<1的解集为( ) A .(-∞,0) B .(0,+∞) C .(-∞,2) D .(2,+∞)答案 B解析 构造函数g (x )=f (x )e x ,则g ′(x )=e x ·f ′(x )-e x ·f (x )(e x )2=f ′(x )-f (x )e x .由题意得g ′(x )<0恒成立,所以函数g (x )=f (x )e x 在R 上单调递减.又g (0)=f (0)e 0=1,所以f (x )e x <1,即g (x )<1,所以x >0,所以不等式的解集为(0,+∞).故选B. 点评 不等式恒成立问题的处理方法在解决不等式恒成立问题时,一种最重要的思想方法就是构造适当的函数,利用函数的图象和性质解决问题.同时要注意在一个含多个变量的数学问题中,需要确定合适的变量和参数,从而揭示函数关系,使问题更明朗化.一般地,已知存在范围的量为变量,而待求范围的量为参数.变式训练2 已知f (x )=log 2x ,x ∈[2,16],对于函数f (x )值域内的任意实数m ,则使x 2+mx +4>2m +4x 恒成立的实数x 的取值范围为( ) A .(-∞,-2] B .[2,+∞)C .(-∞,-2]∪[2,+∞)D .(-∞,-2)∪(2,+∞) 答案 D解析 ∵x ∈[2,16],∴f (x )=log 2x ∈[1,4], 即m ∈[1,4].不等式x 2+mx +4>2m +4x 恒成立,即为m (x -2)+(x -2)2>0恒成立, 设g (m )=(x -2)m +(x -2)2, 则此函数在[1,4]上恒大于0,所以⎩⎪⎨⎪⎧ g (1)>0,g (4)>0,即⎩⎪⎨⎪⎧x -2+(x -2)2>0,4(x -2)+(x -2)2>0,解得x <-2或x >2.题型三 函数与方程思想在数列中的应用例3 已知数列{a n }是首项为2,各项均为正数的等差数列,a 2,a 3,a 4+1成等比数列,设b n =1S n +1+1S n +2+…+1S 2n (其中S n 是数列{a n }的前n 项和),若对任意n ∈N *,不等式b n ≤k 恒成立,求实数k 的最小值. 解 因为a 1=2,a 23=a 2·(a 4+1), 又因为{a n }是正项等差数列,故d ≥0, 所以(2+2d )2=(2+d )(3+3d ), 得d =2或d =-1(舍去), 所以数列{a n }的通项公式a n =2n . 因为S n =n (n +1), b n =1S n +1+1S n +2+…+1S 2n=1(n +1)(n +2)+1(n +2)(n +3)+…+12n (2n +1)=1n +1-1n +2+1n +2-1n +3+…+12n -12n +1=1n +1-12n +1=n2n 2+3n +1 =12n +1n +3. 令f (x )=2x +1x(x ≥1),则f ′(x )=2-1x2,当x ≥1时,f ′(x )>0恒成立,所以f (x )在[1,+∞)上是增函数, 故当x =1时,f (x )min =f (1)=3, 即当n =1时,(b n )max =16,要使对任意的正整数n ,不等式b n ≤k 恒成立, 则须使k ≥(b n )max =16,所以实数k 的最小值为16.点评 数列问题函数(方程)化法数列问题函数(方程)化法与形式结构函数(方程)化法类似,但要注意数列问题中n 的取值范围为正整数,涉及的函数具有离散性特点,其一般解题步骤为: 第一步:分析数列式子的结构特征.第二步:根据结构特征构造“特征”函数(方程),转化问题形式.第三步:研究函数性质.结合解决问题的需要,研究函数(方程)的相关性质,主要涉及函数单调性与最值、值域问题的研究.第四步:回归问题.结合对函数(方程)相关性质的研究,回归问题.变式训练3 设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,(n +1)S n <nS n +1(n ∈N *).若a 8a 7<-1,则( )A .S n 的最大值是S 8B .S n 的最小值是S 8C .S n 的最大值是S 7D .S n 的最小值是S 7答案 D解析 由条件得S n n <S n +1n +1,即n (a 1+a n )2n <(n +1)(a 1+a n +1)2(n +1),所以a n <a n +1,所以等差数列{a n }为递增数列.又a 8a 7<-1,所以a 8>0,a 7<0,即数列{a n }前7项均小于0,第8项大于零,所以S n 的最小值为S 7,故选D.题型四 函数与方程思想在解析几何中的应用例4 椭圆C 的中心为坐标原点O ,焦点在y 轴上,短轴长为2,离心率为22,直线l 与y 轴交于点P (0,m ),与椭圆C 交于相异两点A ,B ,且AP →=3PB →. (1)求椭圆C 的方程;(2)求m 的取值范围.解 (1)设椭圆C 的方程为y 2a 2+x 2b 2=1 (a >b >0),设c >0,c 2=a 2-b 2,由题意,知2b =2,c a =22,所以a =1,b =c =22.故椭圆C 的方程为y 2+x 212=1,即y 2+2x 2=1.(2)①当直线l 的斜率不存在时,也满足AP →=3PB →,此时m =±12.②当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y =kx +m (k ≠0),l 与椭圆C 的交点坐标为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,2x 2+y 2=1,得(k 2+2)x 2+2kmx +(m 2-1)=0,Δ=(2km )2-4(k 2+2)(m 2-1)=4(k 2-2m 2+2)>0,(*) x 1+x 2=-2km k 2+2,x 1x 2=m 2-1k 2+2.因为AP →=3PB →,所以-x 1=3x 2,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-2x 2,x 1x 2=-3x 22.则3(x 1+x 2)2+4x 1x 2=0,即3·⎝ ⎛⎭⎪⎫-2km k 2+22+4·m 2-1k 2+2=0,整理得4k 2m 2+2m 2-k 2-2=0, 即k 2(4m 2-1)+2m 2-2=0, 当m 2=14时,上式不成立;当m 2≠14时,k 2=2-2m 24m 2-1,由(*)式,得k 2>2m 2-2,又k ≠0,所以k 2=2-2m 24m 2-1>0,解得-1<m <-12或12<m <1,综上,所求m 的取值范围为⎝⎛⎤-1,-12∪⎣⎡⎭⎫12,1. 点评 利用判别式法研究圆锥曲线中的范围问题的步骤 第一步:联立方程. 第二步:求解判别式Δ.第三步:代换.利用题设条件和圆锥曲线的几何性质,得到所求目标参数和判别式不等式中的参数的一个等量关系,将其代换.第四步:下结论.将上述等量代换式代入Δ>0或Δ≥0中,即可求出目标参数的取值范围. 第五步:回顾反思.在研究直线与圆锥曲线的位置关系问题时,无论题目中有没有涉及求参数的取值范围,都不能忽视了判别式对某些量的制约,这是求解这类问题的关键环节. 变式训练4 已知点F 1(-c,0),F 2(c,0)为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的两个焦点,点P 为椭圆上一点,且PF 1→·PF 2→=c 2,则此椭圆离心率的取值范围是____________. 答案 ⎣⎡⎦⎤33,22解析 设P (x ,y ),则PF 1→·PF 2→=(-c -x ,-y )·(c -x ,-y ) =x 2-c 2+y 2=c 2,①将y 2=b 2-b 2a2x 2代入①式解得x 2=(2c 2-b 2)a 2c 2=(3c 2-a 2)a 2c 2,又x 2∈[0,a 2],∴2c 2≤a 2≤3c 2, ∴e =c a ∈⎣⎡⎦⎤33,22.高考题型精练1.关于x 的方程3x =a 2+2a ,在(-∞,1]上有解,则实数a 的取值范围是( )A .[-2,-1)∪(0,1]B .[-3,-2)∪[0,1]C .[-3,-2)∪(0,1]D .[-2,-1)∪[0,1] 答案 C解析 当x ∈(-∞,1]时,3x ∈(0,3],要使3x =a 2+2a 有解,a 2+2a 的值域必须为(0,3], 即0<a 2+2a ≤3,解不等式可得-3≤a <-2或0<a ≤1, 故选C.2.设函数f (x )=e x (x 3-3x +3)-a e x -x ,若不等式f (x )≤0有解,则实数a 的最小值为( ) A.2e -1 B .2-2eC .1+2e 2D .1-1e答案 D解析 因为f (x )≤0有解,所以f (x )=e x (x 3-3x +3)-a e x -x ≤0, a ≥x 3-3x +3-xex =F (x ),F ′(x )=3x 2-3+x -1e x =(x -1)(3x +3+e -x ),令G (x )=3x +3+e -x ,G ′(x )=3-e -x,3-e -x =0, x =-ln3,G (x )最小值G (-ln3)=6-3ln3>0, F (x )在(-∞,1)上递减,在(1,+∞)上递增, F (x )的最小值为F (1)=1-1e ,所以a ≥1-1e ,故选D.3.已知f (x )=x 2-4x +4,f 1(x )=f (x ),f 2(x )=f (f 1(x )),…,f n (x )=f (f n -1(x )),函数y =f n (x )的零点个数记为a n ,则a n 等于( ) A .2n B .2n -1C .2n +1D .2n 或2n -1答案 B解析 f 1(x )=x 2-4x +4=(x -2)2,有1个零点2,由f 2(x )=0可得f 1(x )=2,则x =2+2或x =2-2,即y =f 2(x )有2个零点,由f 3(x )=0可得f 2(x )=2-2或2+2,则(x -2)2=2-2或(x -2)2=2+2,即y =f 3(x )有4个零点,以此类推可知,y =f n (x )的零点个数a n =2n -1.故选B.4.对任意的θ∈(0,π2),不等式1sin 2θ+4cos 2θ≥|2x -1|恒成立,则实数x 的取值范围是( ) A .[-3,4]B .[0,2]C .[-32,52] D .[-4,5]答案 D解析 ∵对任意的θ∈(0,π2),sin 2θ+cos 2θ=1, ∴1sin 2θ+4cos 2θ=(sin 2θ+cos 2θ)(1sin 2θ+4cos 2θ) =5+cos 2θsin 2θ+4sin 2θcos 2θ≥5+2×2=9, 当且仅当tan θ=22时取等号. ∵不等式1sin 2θ+4cos 2θ≥|2x -1|恒成立, ∴9≥|2x -1|,∴-9≤2x -1≤9,解得-4≤x ≤5,则实数x 的取值范围是[-4,5].5.已知函数f (x )=ln x -14x +34x-1,g (x )=-x 2+2bx -4,若对任意x 1∈(0,2),x 2∈[1,2],不等式f (x 1)≥g (x 2)恒成立,则实数b 的取值范围为____________.答案 ⎝⎛⎦⎤-∞,142 解析 问题等价于f (x )min ≥g (x )max .f (x )=ln x -14x +34x-1, 所以f ′(x )=1x -14-34x 2=4x -x 2-34x 2, 令f ′(x )>0得x 2-4x +3<0,解得1<x <3,故函数f (x )的单调递增区间是(1,3),单调递减区间是(0,1)和(3,+∞),故在区间(0,2)上,x =1是函数的极小值点,这个极小值点是唯一的,故也是最小值点,所以f (x )min =f (1)=-12. 由于函数g (x )=-x 2+2bx -4,x ∈[1,2].当b <1时,g (x )max =g (1)=2b -5;当1≤b ≤2时;g (x )max =g (b )=b 2-4;当b >2时,g (x )max =g (2)=4b -8.故问题等价于⎩⎪⎨⎪⎧ b <1,-12≥2b -5或⎩⎪⎨⎪⎧ 1≤b ≤2,-12≥b 2-4或⎩⎪⎨⎪⎧ b >2,-12≥4b -8.解第一个不等式组得b <1,解第二个不等式组得1≤b ≤142,第三个不等式组无解. 综上所述,b 的取值范围是⎝⎛⎦⎤-∞,142. 6.满足条件AB =2,AC =2BC 的三角形ABC 的面积的最大值是________. 答案 2 2解析 可设BC =x ,则AC =2x ,根据面积公式得S △ABC =x 1-cos 2B ,由余弦定理计算得cos B =4-x 24x, 代入上式得S △ABC =x1-(4-x 24x )2 =128-(x 2-12)216. 由⎩⎪⎨⎪⎧2x +x >2,x +2>2x ,得22-2<x <22+2. 故当x =23时,S △ABC 有最大值2 2.7.设函数f (x )=ln x +a x -1(a 为常数). (1)若曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线与x 轴平行,求实数a 的值;(2)若函数f (x )在(e ,+∞)内有极值,求实数a 的取值范围.解 (1)函数f (x )的定义域为(0,1)∪(1,+∞), 由f (x )=ln x +ax -1得f ′(x )=1x -a (x -1)2, 由于曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线与x 轴平行,所以f ′(2)=0,即12-a (2-1)2=0, 所以a =12. (2)因为f ′(x )=1x -a (x -1)2=x 2-(2+a )x +1x (x -1)2, 若函数f (x )在(e ,+∞)内有极值,则函数y =f ′(x )在(e ,+∞)内有异号零点,令φ(x )=x 2-(2+a )x +1.设x 2-(2+a )x +1=(x -α)(x -β),可知αβ=1, 不妨设β>α,则α∈(0,1),β∈(1,+∞),若函数y =f ′(x )在(e ,+∞)内有异号零点,即y =φ(x )在(e ,+∞)内有异号零点,所以β>e ,又φ(0)=1>0,所以φ(e)=e 2-(2+a )e +1<0,解得a >e +1e-2, 所以实数a 的取值范围是(e +1e-2,+∞). 8.已知f (x )=e x -ax -1.(1)求f (x )的单调增区间;(2)若f (x )在定义域R 内单调递增,求a 的取值范围. 解 (1)∵f (x )=e x -ax -1(x ∈R ),∴f ′(x )=e x -a .令f ′(x )≥0,得e x ≥a ,当a ≤0时,f ′(x )>0在R 上恒成立;当a >0时,有x ≥ln a .综上,当a ≤0时,f (x )的单调增区间为(-∞,+∞); 当a >0时,f (x )的单调增区间为(ln a ,+∞).(2)由(1)知f ′(x )=e x -a .∵f (x )在R 上单调递增,∴f ′(x )=e x -a ≥0恒成立,即a ≤e x 在R 上恒成立.∵当x ∈R 时,e x >0,∴a ≤0,即a 的取值范围是(-∞,0].9.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (2,0),离心率为22.直线y =k (x -1)与椭圆C 交于不同的两点M ,N .(1)求椭圆C 的方程;(2)当△AMN 的面积为103时,求k 的值. 解 (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ a =2,c a =22,a 2=b 2+c 2,解得b = 2.所以椭圆C 的方程为x 24+y 22=1. (2)由⎩⎪⎨⎪⎧ y =k (x -1),x 24+y 22=1,得(1+2k 2)x 2-4k 2x +2k 2-4=0. 设点M ,N 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),则x 1+x 2=4k 21+2k 2,x 1x 2=2k 2-41+2k 2. 所以|MN |=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2 =(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=2(1+k 2)(4+6k 2)1+2k 2. 又因为点A (2,0)到直线y =k (x -1)的距离d =|k |1+k 2, 所以△AMN 的面积为S =12|MN |·d =|k |4+6k 21+2k2. 由|k |4+6k 21+2k 2=103,解得k =±1. 所以k 的值为1或-1.10.已知等比数列{a n }满足2a 1+a 3=3a 2,且a 3+2是a 2,a 4的等差中项. (1)求数列{a n }的通项公式.(2)若b n =a n +log 21a n,S n =b 1+b 2+…+b n ,求使S n -2n +1+47<0成立的正整数n 的最小值. 解 (1)设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q ,依题意,有⎩⎪⎨⎪⎧ 2a 1+a 3=3a 2,a 2+a 4=2(a 3+2), 即⎩⎪⎨⎪⎧a 1(2+q 2)=3a 1q ①a 1(q +q 3)=2a 1q 2+4.② 由①得q 2-3q +2=0,解得q =1或q =2.当q =1时,不合题意.舍去;当q =2时,代入②得a 1=2,所以a n =2×2n -1=2n .(2)b n =a n +log 21a n =2n +log 212n =2n -n . 所以S n =2-1+22-2+23-3+…+2n -n =(2+22+23+…+2n )-(1+2+3+…+n ) =2(1-2n )1-2-n (1+n )2=2n +1-2-12n -12n 2. 因为S n -2n +1+47<0,所以2n +1-2-12n -12n 2-2n +1+47<0, 即n 2+n -90>0,解得n >9或n <-10. 因为n ∈N *,故使S n -2n +1+47<0成立的正整数n 的最小值为10.。
2017版高考数学(理)考前三个月考前抢分必做 考前回扣3 含解析
回扣3 三角函数、平面向量1.准确记忆六组诱导公式对于“k π2±α,k ∈Z ”的三角函数值,与α角的三角函数值的关系可按口诀记忆:奇变偶不变,符号看象限.2.同角三角函数的基本关系式sin 2α+cos 2α=1,tan α=sin αcos α(cos α≠0).3.两角和与差的正弦、余弦、正切公式 (1)sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β. (2)cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β. (3)tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β.(4)a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ)(其中tan φ=ba ).4.二倍角的正弦、余弦、正切公式 (1)sin 2α=2sin αcos α.(2)cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α. (3)tan 2α=2tan α1-tan 2α.5.三种三角函数的性质6.函数y =A sin(ωx +φ)(ω>0,A >0)的图象 (1)“五点法”作图:设z =ωx +φ,令z =0,π2,π,3π2,2π,求出相应的x 的值与y 的值,描点、连线可得.(2)由三角函数的图象确定解析式时,一般利用五点中的零点或最值点作为解题突破口. (3)图象变换: y =sin x――→向左(φ>0)或向右(φ<0)平移|φ|个单位y =sin(x +φ)错误!y =sin(ωx +φ)――→纵坐标变为原来的A (A >0)倍横坐标不变y =A sin(ωx +φ).7.正弦定理及其变形a sin A =b sin B =csin C=2R (2R 为△ABC 外接圆的直径). 变形:a =2R sin A ,b =2R sin B ,c =2R sin C . sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c2R .a ∶b ∶c =sin A ∶sin B ∶sin C . 8.余弦定理及其推论、变形a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,b 2=a 2+c 2-2ac cos B , c 2=a 2+b 2-2ab cos C .推论:cos A =b 2+c 2-a 22bc ,cos B =a 2+c 2-b 22ac ,cos C =a 2+b 2-c 22ab.变形:b 2+c 2-a 2=2bc cos A ,a 2+c 2-b 2=2ac cos B ,a 2+b 2-c 2=2ab cos C . 9.面积公式S △ABC =12bc sin A =12ac sin B =12ab sin C .10.解三角形(1)已知两角及一边,利用正弦定理求解.(2)已知两边及一边的对角,利用正弦定理或余弦定理求解,解的情况可能不唯一. (3)已知两边及其夹角,利用余弦定理求解. (4)已知三边,利用余弦定理求解. 11.平面向量的数量积(1)若a ,b 为非零向量,夹角为θ,则a·b =|a||b |cos θ. (2)设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a·b =x 1x 2+y 1y 2. 12.两个非零向量平行、垂直的充要条件 若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则 (1)a ∥b ⇔a =λb (b ≠0)⇔x 1y 2-x 2y 1=0. (2)a ⊥b ⇔a·b =0⇔x 1x 2+y 1y 2=0. 13.利用数量积求长度(1)若a =(x ,y ),则|a |=a·a =x 2+y 2. (2)若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则 |AB →|=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2. 14.利用数量积求夹角若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),θ为a 与b 的夹角,则cos θ=a·b|a||b |=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21 x 22+y 22. 15.三角形“四心”向量形式的充要条件设O 为△ABC 所在平面上一点,角A ,B ,C 所对的边长分别为a ,b ,c ,则 (1)O 为△ABC 的外心⇔|OA →|=|OB →|=|OC →|=a2sin A. (2)O 为△ABC 的重心⇔OA →+OB →+OC →=0. (3)O 为△ABC 的垂心⇔OA →·OB →=OB →·OC →=OC →·OA →. (4)O 为△ABC 的内心⇔aOA →+bOB →+cOC →=0.1.利用同角三角函数的平方关系式求值时,不要忽视角的范围,要先判断函数值的符号. 2.在求三角函数的值域(或最值)时,不要忽略x 的取值范围.3.求函数f (x )=A sin(ωx +φ)的单调区间时,要注意A 与ω的符号,当ω<0时,需把ω的符号化为正值后求解.4.三角函数图象变换中,注意由y =sin ωx 的图象变换得y =sin(ωx +φ)时,平移量为⎪⎪⎪⎪φω,而不是φ.5.在已知两边和其中一边的对角时,要注意检验解是否满足“大边对大角”,避免增解. 6.要特别注意零向量带来的问题:0的模是0,方向任意,并不是没有方向;0与任意非零向量平行.7.a·b >0是〈a ,b 〉为锐角的必要不充分条件; a·b <0是〈a ,b 〉为钝角的必要不充分条件.1. 2sin 45°cos 15°-sin 30°的值等于________.答案32解析 2sin 45°cos 15°-sin 30°=2sin 45°cos 15°-sin(45°-15°)=2sin 45°cos 15°-(sin 45°cos 15°-cos 45°sin 15°)=sin 45°cos 15°+cos 45°sin 15°=sin 60°=32. 2.要得到函数y =sin 2x 的图象,可由函数y =cos(2x -π3)向________平移________个单位长度. 答案 右π12解析 由于函数y =sin 2x =cos(π2-2x )=cos(2x -π2)=cos[2(x -π12)-π3],所以可由函数y =cos(2x -π3)向右平移π12个单位长度得到函数y =sin 2x 的图象.3.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c .若c 2=(a -b )2+6,C =π3,则△ABC的面积是________. 答案332解析 c 2=(a -b )2+6,即c 2=a 2+b 2-2ab +6,① ∵C =π3,由余弦定理得c 2=a 2+b 2-ab ,②由①和②得ab =6,∴S △ABC =12ab sin C =12×6×32=332.4.(1+tan 18°)(1+tan 27°)的值是________. 答案 2解析 由题意得,tan(18°+27°)=tan 18°+tan 27°1-tan 18°tan 27°,即tan 18°+tan 27°1-tan 18°tan 27°=1, 所以tan 18°+tan 27°=1-tan 18°tan 27°,所以(1+tan 18°)(1+tan 27°)=1+tan 18°+tan 27°+tan 18°tan 27°=2.5.设△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若b cos C +c cos B =a sin A ,则△ABC 的形状为________三角形. 答案 直角解析 ∵b cos C +c cos B =a sin A , ∴sin B cos C +cos B sin C =sin 2A ,∴sin(B +C )=sin 2A ,∴sin A =1,∴A =π2,三角形为直角三角形.6.(2016·天津)已知△ABC 是边长为1的等边三角形,点D ,E 分别是边AB ,BC 的中点,连结DE 并延长到点F ,使得DE =2EF ,则AF →·BC →的值为________. 答案 18解析 如图,由条件可知BC →=AC →-AB →, AF →=AD →+DF →=12AB →+32DE →=12AB →+34AC →, 所以BC →·AF →=(AC →-AB →)·(12AB →+34AC →)=34AC →2-14AB →·AC →-12AB →2. 因为△ABC 是边长为1的等边三角形, 所以|AC →|=|AB →|=1,∠BAC =60°, 所以BC →·AF →=34-18-12=18.7.已知a ,b 为同一平面内的两个向量,且a =(1,2),|b |=12|a |,若a +2b 与2a -b 垂直,则a 与b 的夹角为________. 答案 π解析 |b |=12|a |=52,而(a +2b )·(2a -b )=0⇒2a 2-2b 2+3a·b =0⇒a·b =-52,从而cos 〈a ,b 〉=a·b|a|·|b |=-1,〈a ,b 〉=π. 8.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c 有下列命题: ①若A >B >C ,则sin A >sin B >sin C ;②若cos A a =cos B b =cos C c ,则△ABC 为等边三角形;③若sin 2A =sin 2B ,则△ABC 为等腰三角形; ④若(1+tan A )(1+tan B )=2,则△ABC 为钝角三角形; ⑤存在A ,B ,C 使得tan A tan B tan C <tan A +tan B +tan C 成立. 其中正确的命题为________.(写出所有正确命题的序号) 答案 ①②④解析 若A >B >C ,则a >b >c ⇒sin A >sin B >sin C ;若cos A a =cos B b =cos C c ,则cos A sin A =cos B sin B ⇒sin(A -B )=0⇒A =B ⇒a =b ,同理可得a =c ,所以△ABC 为等边三角形;若sin 2A =sin 2B ,则2A =2B 或2A +2B =π,因此△ABC 为等腰或直角三角形;若(1+tan A )(1+tan B )=2,则tan A +tan B =1-tan A tan B ,因此tan(A +B )=1⇒C =3π4,△ABC 为钝角三角形;在△ABC 中,tan A tan B tan C =tan A +tan B +tan C 恒成立,因此正确的命题为①②④.9.若△ABC 的三边a ,b ,c 及面积S 满足S =a 2-(b -c )2,则sin A =________. 答案817解析 由余弦定理得S =a 2-(b -c )2=2bc -2bc cos A =12bc sin A ,所以sin A +4cos A =4,由sin 2A +cos 2A =1,解得sin 2A +(1-sin A 4)2=1,sin A =817(0舍去).10.若tan θ=3,则cos 2θ+sin θcos θ=________. 答案 25解析 ∵tan θ=3, ∴cos 2θ+sin θcos θ=cos 2θ+sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=1+tan θtan 2θ+1=1+332+1=25. 11.已知单位向量a ,b ,c ,且a ⊥b ,若c =t a +(1-t )b ,则实数t 的值为________. 答案 1或0解析 c =t a +(1-t )b ⇒c 2=t 2+(1-t )2=|c |2=1⇒t =0或t =1.12.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且满足b cos A =(2c +a )cos(A +C ). (1)求角B 的大小;(2)求函数f (x )=2sin 2x +sin(2x -B )(x ∈R )的最大值. 解 (1)由已知,b cos A =(2c +a )cos(π-B ), 即sin B cos A =-(2sin C +sin A )cos B , 即sin(A +B )=-2sin C cos B , 则sin C =-2sin C cos B , ∴cos B =-12,即B =2π3.(2)f (x )=2sin 2x +sin 2x cos2π3-cos 2x sin 2π3=32sin 2x -32cos 2x =3sin(2x -π6),当2x -π6=π2+2k π,k ∈Z 时,f (x )取得最大值,即x =π3+k π,k ∈Z 时,f (x )取得最大值 3.13.已知函数f (x )=2cos x (sin x -cos x )+1. (1)求函数f (x )的最小正周期和单调增区间;(2)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ,且锐角A 满足f (A )=1,b =2,c =3,求a 的值.解 (1)f (x )=2sin x cos x -2cos 2x +1 =sin 2x -cos 2x =2sin(2x -π4),所以f (x )的最小正周期为π.由-π2+2k π≤2x -π4≤π2+2k π(k ∈Z ),得k π-π8≤x ≤k π+3π8(k ∈Z ),所以f (x )的单调增区间为[k π-π8,k π+3π8](k ∈Z ).(2)由题意知f (A )=2sin(2A -π4)=1,sin(2A -π4)=22,又∵A 是锐角,∴2A -π4=π4,∴A =π4,由余弦定理得a 2=2+9-2×2×3×cos π4=5,∴a = 5.。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习:专题10数学方法第42练
第42练 配凑法与构造法[题型分析· (高|考 )展望] 配凑法是通过将两个变量构成的不等式(方程)变形到不等号(等号)两端 ,使两端变量各自相同 ,解决有关不等式恒成立、不等式存在(有)解和方程有解中参数取值范围的一种方法.两个变量 ,其中一个范围 ,另一个范围未知.构造法解题有时虽然经历了一条曲折迂回的道路 ,并且往往经历了更多的巧思 ,联想 ,挖掘 ,但是它往往能独辟蹊径 ,顺利解决问题.这有利于让学生形成挖掘题目隐含条件的良好习惯 ,有利于提高学生的创造性思维品质 ,从而提高创新意识 ,也有利于培养学生的研究能力.(高|考 )必会题型题型一 配凑法例1 函数f (x )=x 3+3ax -1的导函数为f ′(x ) ,g (x )=f ′(x )-ax -3.(1)假设x ·g ′(x )+6>0对一切x ≥2恒成立 ,求实数a 的取值范围;(2)假设对满足0≤a ≤1的一切a 的值 ,都有g (x )<0 ,求实数x 的取值范围.解 (1)∵f ′(x )=3x 2+3a ,∴g (x )=3x 2+3a -ax -3 ,∴g ′(x )=6x -a ,即6x 2-ax +6>0对一切x ≥2恒成立⇒a <6x +6x对一切x ≥2恒成立 , 记h (x )=6x +6x,那么在x ≥2上a <h (x )恒成立 , ∵h ′(x )=6-6x 2在x ≥2上恒大于0 , ∴h (x )=6x +6x在x ≥2上单调递增 , ∴h (x )min =h (2)=15 ,∴a <15.(2)g (x )=3x 2+3a -ax -3<0对一切0≤a ≤1恒成立 ,假设x =3 ,那么g (x )=3x 2+3a -ax -3=24>0不满足 ,∴x ∈∅ ,假设x <3 ,那么a <3-3x 23-x 对一切0≤a ≤1恒成立⇒3-3x 23-x>1⇒0<x <13 , 假设x >3 ,那么a >3-3x 23-x 对一切0≤a ≤1恒成立⇒3-3x 23-x<0⇒3-3x 2>0⇒-1<x <1 ,∴x ∈∅ ,综上所述 ,0<x <13. 点评 (高|考 )数学试题中 ,求参数的范围常常与分类讨论、方程的根与零点等根本思想方法相联系 ,其中与二次函数相关的充分表达数形结合及分类思想方法的题目最||为常见.与二次函数有关的求解参数的题目 ,相当一局部题目都可以避开二次函数 ,使用别离变量 ,使得做题的正确率大大提高.随着别离变量的广泛使用 ,越来越多的压轴题都需要使用该思想方法.变式训练1 设非零复数a ,b 满足a 2+ab +b 2=0 ,求(a a +b )1 998+(b a +b)1 998. 解 由a 2+ab +b 2=0变形得 ,(a b )2+a b+1=0 , 设ω=a b,那么ω2+ω+1=0 , 可知ω为1的立方虚根 ,所以1ω=b a,ω3=ω3=1. 又由a 2+ab +b 2=0变形得(a +b )2=ab ,所以(a a +b )1 998+(b a +b)1 998 =(a 2ab )999+(b 2ab)999 =(a b )999+(b a)999 =ω999+ω999=2.题型二 构造法例2 求证:ln(1+n )<1+12+13+14+ (1). 证明 构造函数f (x )=ln(1+x )-x (x >0) ,f ′(x )=11+x -1=-x 1+x<0 , 函数f (x )在(0 ,+∞)上单调递减 ,所以当x >0时 ,有f (x )<f (0)=0 ,即有ln(1+x )<x (x >0) ,因而有ln(1+11)<1 ,ln(1+12)<12, ln(1+13)<13 ,… ,ln(1+1n )<1n. 故ln(1+11)+ln(1+12)+ln(1+13)+…+ln(1+1n) <1+12+13+14+ (1), 即ln(1+n )<1+12+13+14+ (1). 点评 构造法在高中数学中已有了比较广泛的应用 ,它是数学方法的有机组成局部.是历年 (高|考 )的重点和热点 ,主要依据题意 ,构造恰当的函数解决问题.首||先解题中假设遇到有关不等式、方程及最||值之类问题 ,设法建立起目标函数 ,并确定变量的限制条件 ,用函数的观点加以分析 ,常可使问题变得明了 ,从而易于找到一种科学的解题途径.其次数量关系是数学中的一种根本关系 ,现实世|界的复杂性决定了数量关系的多元性.因此 ,如何从多变元的数量关系中选定适宜的主变元 ,从而揭示其中主要的函数关系 ,有时便成了数学问题能否 "明朗化〞的关键所在.变式训练2 求证:ln 2<1n +1+1n +2+…+13n <ln 3. 证明 构造函数f (x )=ln x -x -1x(x >0) , f ′(x )=1x -1x 2=x -1x 2 ,函数f (x )在(1 ,+∞)上单调递增 , 在(0,1)上单调递减.所以有f (x )=ln x -x -1x≥f (1)=0 , 即ln x >x -1x (x >0) ,令x =k k +1, 因而有ln k k +1>-1k ,即1k >ln(k +1)-ln k , 所以有1n +1+1n +2+…+13n >ln(3n +1)-ln(n +1)=ln 3n +1n +1≥ln 2. 同理有ln k +1k >1k +1 ,即1k +1<ln(k +1)-ln k , 所以有1n +1+1n +2+…+13n <ln(3n )-ln n =ln 3 , 故有ln 2<1n +1+1n +2+…+13n <ln 3. (高|考 )题型精练1.当x =3+1时 ,求y =12x 3-x 2-x +1的值. 解 由条件得x =3+1 ,所以x -1= 3 ,构造x -1的因式 ,y =12x 3-x 2-x +1 =12(x 3-2x 2-2x +2)=12[x (x -1)2-3x +2] =12(3x -3x +2)=1. 2.a ,b ,c 为正数 ,求函数y =x 2+a 2+(c -x )2+b 2的最||小值.解 构造向量a =(x ,a ) ,b =(c -x ,b ) ,那么原函数就可化为y =|a |+|b |≥|a +b | =(x +c -x )2+(a +b )2 =c 2+(a +b )2 ,∴y min =c 2+(a +b )2. 3.求证:-43≤4-9x 2-2x ≤2133. 证明 令y =4-9x 2(y ≥0) , 那么其图象是椭圆x 249+y 24=1的上半局部 , 设y -2x =m ,于是只需证-43≤m ≤2133, 因m 为直线y =2x +m 在y 轴上的截距 ,由图可知:当直线y =2x +m 过点(23,0)时 ,m 有最||小值m =-43, 当直线y =2x +m 与椭圆上半局部相切时 ,m 有最||大值.由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x +m9x 2+y 2=4 得13x 2+4mx +m 2-4=0. 令Δ=4(52-9m 2)=0 ,得m =2133或m =-2133(舍) , 即m 的最||大值为2133, 故-43≤m ≤2133, 即-43≤4-9x 2-2x ≤2133. 4.求函数y =x +1-x 的最||大值.解 由根号下的式子看出x +1-x =1且0≤x ≤1 ,故可联想到三角函数关系并构造x =sin 2θ(0≤θ≤π2) , 所以y =sin θ+cos θ=2sin(θ+π4) , 当θ=π4 ,即x =12时 , y max = 2.5.(2021·福建)函数f (x )=ln x -(x -1)22. (1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)证明:当x >1时 ,f (x )<x -1;(3)确定实数k 的所有可能取值 ,使得存在x 0>1 ,当x ∈(1 ,x 0)时 ,恒有f (x )>k (x -1).(1)解 f ′(x )=1x -x +1=-x 2+x +1x,x ∈(0 ,+∞). 由f ′(x )>0得⎩⎪⎨⎪⎧ x >0-x 2+x +1>0解得0<x <1+52. 故f (x )的单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫01+52.(2)证明 令F (x )=f (x )-(x -1) ,x ∈(0 ,+∞) ,那么有F ′(x )=1-x 2x. 当x ∈(1 ,+∞)时 ,F ′(x )<0 ,所以F (x )在(1 ,+∞)上单调递减 ,故当x >1时 ,F (x )<F (1)=0 ,即当x >1时 ,f (x )<x -1.(3)解 由(2)知 ,当k =1时 ,不存在x 0>1满足题意.当k >1时 ,对于x >1 ,有f (x )<x -1<k (x -1) ,那么f (x )<k (x -1) ,从而不存在x 0>1满足题意.当k <1时 ,令G (x )=f (x )-k (x -1) ,x ∈(0 ,+∞) ,那么有G ′(x )=1x -x +1-k =-x 2+(1-k )x +1x. 由G ′(x )=0得 ,-x 2+(1-k )x +1=0 ,解得x 1=1-k -(1-k )2+42<0 , x 2=1-k +(1-k )2+42>1.当x∈(1 ,x2)时,G′(x)>0 ,故G(x)在(1 ,x2)内单调递增.从而当x∈(1 ,x2)时,G(x)>G(1)=0 ,即f(x)>k(x-1).综上,k的取值范围是(-∞ ,1).6.设a为实数,证明以4a2+3 ,a2-a+1 ,a2+a+1为边长可以构成一个三角形,且三角形的面积为定值.解由于4a2+3=(2a)2+(3)2,a2-a+1=a2+12-2×a×1×cos 60°,a2+a+1=a2+12-2×a×1×cos 120°.构造符合要求的几何图形如下列图:AD=DF=BC=a ,AB=BE=CD=1 ,∠DAB=60° ,∠CBE=120° ,于是AF=2a ,AE= 3 ,EF=(2a)2+(3)2=4a2+3 ,AD=a ,AB=1 ,FC =DB =a 2+12-2×a ×1×cos 60°=a 2-a +1 ,BC =a ,BE =1 ,CE =a 2+12-2×a ×1×cos 120°=a 2+a +1. 所以以4a 2+3 ,a 2-a +1 ,a 2+a +1为边长可以构成一个三角形 ,即△ECF .那么S △ECF =S AECF -S △AEF=3S △ABD +S △ABE +S △BCE -S △AEF=3×12×a ×1×sin 60°+12×1×1×sin 120°+12×a ×1×sin 120°-12×2a ×3=34. 7.椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1 (a >b >0)的离心率为12,其左焦点到点P (2,1)的距离为10. (1)求椭圆C 的标准方程;(2)假设直线l :y =kx +m 与椭圆C 相交于A ,B 两点(A ,B 不是左 ,右顶点) ,且以AB 为直径的圆过椭圆C 的右顶点.求证:直线l 过定点 ,并求出该定点的坐标.解 (1)∵左焦点(-c,0)到点P (2,1)的距离为10 ,∴(2+c )2+1=10 ,解得c =1.又e =c a =12,解得a =2 ,∴b 2=a 2-c 2=3 , ∴所求椭圆C 的方程为x 24+y 23=1. (2)设A (x 1 ,y 1) ,B (x 2 ,y 2) ,由⎩⎨⎧ y =kx +m x 24+y 23=1得(3+4k 2)x 2+8mkx +4(m 2-3)=0 ,Δ=64m 2k 2-16(3+4k 2)(m 2-3)>0 ,整理得3+4k 2>m 2.∴x 1+x 2=-8mk3+4k 2 ,x 1x 2=4(m 2-3)3+4k 2, y 1y 2=(kx 1+m )(kx 2+m )=k 2x 1x 2+mk (x 1+x 2)+m 2=3(m 2-4k 2)3+4k 2.∵以AB 为直径的圆过椭圆的右顶点D (2,0) ,k AD ·k BD =-1 ,∴y 1x 1-2·y 2x 2-2=-1 , ∴y 1y 2+x 1x 2-2(x 1+x 2)+4=0 ,∴3(m 2-4k 2)3+4k 2+4(m 2-3)3+4k 2+16mk 3+4k 2+4=0. 整理得7m 2+16mk +4k 2=0 ,解得m 1=-2k ,m 2=-2k 7. 且满足3+4k 2-m 2>0.当m =-2k 时 ,l :y =k (x -2) ,直线过定点(2,0)与矛盾;当m =-2k 7时 ,l :y =k ⎝⎛⎭⎫x -27 ,直线过定点⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫27 0. 综上可知 ,直线l 过定点 ,定点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫27 0. 8.函数f (x )=ln x -a (x -1) ,a ∈R .(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)当x ≥1时 ,f (x )≤ln x x +1恒成立 ,求a 的取值范围. 解 (1)f (x )的定义域为(0 ,+∞) ,f ′(x )=1-ax x. 假设a ≤0 ,那么f ′(x )>0 ,f (x )在(0 ,+∞)上单调递增 ,假设a >0 ,那么由f ′(x )=0 ,得x =1a, 当x ∈(0 ,1a)时 ,f ′(x )>0 , 当x ∈(1a,+∞)时 ,f ′(x )<0. ∴f (x )在(0 ,1a )上单调递增 ,在(1a,+∞)上单调递减. 综上 ,当a ≤0时 ,f (x )在(0 ,+∞)上单调递增;当a >0时 ,f (x )在(0 ,1a )上单调递增 ,在(1a,+∞)上单调递减.(2)方法一 f (x )-ln x x +1=x ln x -a (x 2-1)x +1, 令g (x )=x ln x -a (x 2-1)(x ≥1) ,那么g ′(x )=ln x +1-2ax ,令F (x )=g ′(x )=ln x +1-2ax ,那么F ′(x )=1-2ax x, ①假设a ≤0 ,F ′(x )>0 ,g ′(x )在[1 ,+∞)上递增 ,g ′(x )≥g ′(1)=1-2a >0 ,∴g (x )在[1 ,+∞)上递增 ,g (x )≥g (1)=0 ,从而f (x )-ln x x +1≥0 ,不符合题意. ②假设0<a <12 ,当x ∈(1 ,12a)时 ,F ′(x )>0 , ∴g ′(x )在(1 ,12a)上递增 , 从而g ′(x )>g ′(1)=1-2a >0 ,∴g (x )在[1 ,+∞)上递增 ,g (x )≥g (1)=0 ,从而f (x )-ln x x +1≥0 ,不符合题意. ③假设a ≥12,F ′(x )≤0在[1 ,+∞)上恒成立 , ∴g ′(x )在[1 ,+∞)上递减 ,g ′(x )≤g ′(1)=1-2a ≤0.从而g (x )≤g (1)=0 ,f (x )-ln x x +1≤0 , 综上所述:a 的取值范围是[12,+∞). 方法二 当x ≥1时 ,f (x )≤ln x x +1恒成立等价于ln x -ln x x +1≤a (x -1) , 令h (x )=ln x -ln x x +1=x ln x x +1 ,g (x )=a (x -1) ,公众号:惟微小筑h ′(x )=x +1+ln x (x +1)2, ∵x ≥1 ,∴h ′(x )>0 ,即h (x )在[1 ,+∞)上是增函数 ,g ′(x )=a , ∵当a >0时 ,g (x )在[1 ,+∞)上是增函数. 又∵h (1)=g (1)=0 ,h (x )≤g (x )(x ≥1)恒成立 ,只需h ′(1)≤g ′(1) ,即12≤a . 故a 的取值范围是[12 ,+∞).。
2017版考前三个月(浙江专版文理通用)高考知识·方法篇练习:专题6立体几何与空间向量第2
第23练 空间几何体的三视图及外表积与体积[题型分析· (高|考 )展望] 三视图是 (高|考 )的热点和重点.其考查形式多种多样 ,选择题、填空题和综合解答题都有出现 ,而这些题目以选择题居多;立体几何中的计算问题考查的知识 ,涉及到三视图、空间几何体的外表积和体积以及综合解答和证明.体验 (高|考 )1.(2021·陕西)一个几何体的三视图如下列图 ,那么该几何体的外表积为( )A .3πB .4πC .2π+4D .3π+4答案 D解析 由三视图可知原几何体为半圆柱 ,底面半径为1 ,高为2 ,那么外表积为 S =2×12π×12+12×2π×1×2+2×2=π+2π+4=3π+4.2.(2021·课标全国乙)如图 ,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条互相垂直的半径.假设该几何体的体积是28π3,那么它的外表积是( )A .17πB .18πC .20πD .28π答案 A解析 由题意知 ,该几何体的直观图如下列图 ,它是一个球(被过球心O 且互相垂直的三个平面)切掉左上角的18后得到的组合体 ,其外表积是球面面积的78和三个14圆面积之和 ,由几何体的体积易得球的半径为2 ,那么得S =78×4π×22+3×14π×22=17π ,应选A. 3.(2021·北京)某三棱锥的三视图如下列图 ,那么该三棱锥的体积为( )A.16B.13C.12 D .1答案 A解析 由三视图知 ,三棱锥如下列图.由侧(左)视图得高h =1 ,又底面积S =12×1×1=12 ,所以体积V =13Sh =16.4.(2021·浙江)某几何体的三视图如下列图(单位:cm) ,那么该几何体的外表积是______cm 2 ,体积是________cm 3.答案 72 32解析 由三视图可知 ,该几何体为两个相同长方体的组合 ,长方体的长、宽、高分别为4 cm 、2 cm 、2 cm ,其直观图如下:其体积V =2×2×2×4=32(cm 3) ,由于两个长方体重叠局部为一个边长为2的正方形 ,所以外表积为S =2(2×2×2+2×4×4)-2×2×2=2×(8+32)-8=72(cm 2).5.(2021·浙江)某几何体的三视图如下列图(单位:cm) ,那么该几何体的外表积是________cm 2 ,体积是________cm 3.答案 80 40解析 由三视图可知该几何体由一个正方体和一个长方体组合而成 ,上面正方体的边长为2 cm ,下面长方体的底面边长为4 cm ,高为2 cm ,其直观图如图:其外表积S=6×22+2×42+4×2×4-2×22=80(cm2).体积V=2×2×2+4×4×2=40(cm3).(高|考)必会题型题型一三视图识图例1(1)在如下列图的空间直角坐标系Oxyz中,一个四面体的顶点坐标分别是(0,0,2) ,(2,2,0) ,(1,2,1) ,(2,2,2) ,给出编号为①、②、③、④的四个图,那么该四面体的正(主)视图和俯视图分别为()A.①和②B.③和①C.④和③D.④和②(2)沿一个正方体三个面的对角线截得的几何体如下列图,那么该几何体的侧(左)视图为()答案(1)D(2)B解析(1)由三视图可知,该几何体的正(主)视图是一个直角三角形(三个顶点的坐标分别是(0,0,2) ,(0,2,0) ,(0,2,2))且内有一虚线(一顶点与另一直角边中点的连线) ,故正(主)视图是④;俯视图即在底面的射影是一个斜三角形,三个顶点的坐标分别是(0,0,0) ,(2,2,0) ,(1,2,0) ,故俯视图是②.(2)由中几何体的直观图,我们可得侧(左)视图首||先应该是一个正方形,故D不正确;中间的棱在侧(左)视图中表现为一条对角线,故C不正确;而对角线的方向应该从左上到右下,故A 不正确.点评画法规那么:(1)由几何体的轮廓线定形状,看到的画成实线,看不到的画成虚线.(2)正(主)俯一样长,俯侧(左)一样宽,正(主)侧(左)一样高.变式训练1一几何体的直观图如图,以下给出的四个俯视图中正确的选项是()答案 B解析该几何体是组合体,上面的几何体是一个五面体,下面是一个长方体,且五面体的一个面即为长方体的一个面,五面体最||上面的棱的两端点在底面的射影距左右两边距离相等,因此选B.题型二空间几何体的外表积和体积例2(1)(2021·安徽)一个四面体的三视图如下列图,那么该四面体的外表积是()A.1+ 3 B.2+ 3 C.1+2 2 D.2 2(2)(2021·天津)一个几何体的三视图如下列图(单位:m) ,那么该几何体的体积为________m3.答案 (1)B (2)83π解析 (1)由空间几何体的三视图可得该空间几何体的直观图 ,如图 ,∴该四面体的外表积为S 表=2×12×2×1+2×34×(2)2=2+ 3 ,应选B.(2)由三视图可知 ,该几何体由相同底面的两圆锥和圆柱组成 ,底面半径为1 m ,圆锥的高为1 m ,圆柱的高为2 m ,所以该几何体的体积V =2×13π×12×1+π×12×2=83π(m 3).点评 利用三视图求几何体的外表积、体积 ,需先由三视图复原几何体 ,三个图形结合得出几何体的大致形状 ,由实、虚线得出局部位置的形状 , 再由几何体的面积体积公式求解. 变式训练2 (1)(2021·课标全国甲)如图是由圆柱与圆锥组合而成的几何体的三视图 ,那么该几何体的外表积为( )A .20πB .24πC .28πD .32π(2)某几何体的三视图如下列图(单位:cm) ,那么该几何体的体积为________cm 3 ,外表积为________cm 2.答案 (1)C (2)π2 11π4解析 (1)由三视图可知 ,组合体的底面圆的面积和周长均为4π ,圆锥的母线长l =(23)2+22=4 ,所以圆锥的侧面积为S锥侧=12×4π×4=8π ,圆柱的侧面积S 柱侧=4π×4=16π ,所以组合体的外表积S =8π+16π+4π=28π ,应选C.(2)由三视图可知:该几何体是由一个半球去掉14后得到的几何体.∴该几何体的体积=34×12×43×π×13=π2(cm 3) ,外表积=34×12×4π×12+12×π×12+34×π×12=11π4(cm 2). (高|考 )题型精练1.如下列图的几何体是棱柱的有( )A .②③⑤B .③④⑤C .③⑤D .①③答案 C解析 由棱柱的定义知③⑤两个几何体是棱柱 ,应选C. 2.如图是某简单组合体的三视图 ,那么该组合体的体积为( )A .363(π+2)B .363(π+2)C .1083πD .108(3π+2)答案 B解析 由俯视图可知该几何体的底面由三角形和半圆两局部构成 ,结合正(主)视图和侧(左)视图可知该几何体是由半个圆锥与一个三棱锥组合而成的 ,并且圆锥的轴截面与三棱锥的一个侧面重合 ,两个锥体的高相等.由三视图中的数据 ,可得该圆锥的底面半径r =6 ,三棱锥的底面是一个底边长为12 ,高为6的等腰三角形 ,两个锥体的高h =122-62=6 3 ,故半圆锥的体积V 1=12×13π×62×63=363π.三棱锥的底面积S =12×12×6=36 ,三棱锥的体积V 2=13Sh =13×36×63=72 3.故该几何体的体积V =V 1+V 2=363π+72 3 =363(π+2).应选B.3.(2021·课标全国丙)如图 ,网格纸上小正方形的边长为1 ,粗实线画出的是某多面体的三视图 ,那么该多面体的外表积为( )A .18+36 5B .54+18 5C .90D .81答案 B解析 由题意知 ,该几何体为底面为正方形的斜平行六面体 ,边长分别为3,3 ,45 ,几何体的外表积S =3×6×2+3×3×2+3×45×2=54+18 5.4.某几何体的三视图如下列图 ,那么这个几何体的外接球的外表积等于( )A.73π B .16π C .8π D.283π 答案 D解析 由三视图知 ,几何体是一个正三棱柱 ,外接球的球心就是两底面三角形中|心连线的中点 ,外接球的半径等于球心到正三棱柱的任意一个顶点的距离 ,可求得其半径为 12+(233)2=213 ,那么外接球的外表积为4π×(213)2=283π ,应选D.5.某几何体的三视图如下列图 ,其正(主)视图和侧(左)视图是边长为1的正方形 ,俯视图是腰长为1的等腰直角三角形 ,那么该几何体的体积是( )A .2B .1 C.12 D.13答案 C解析 根据几何体的三视图 ,得该几何体是如下列图的直三棱柱 ,且该三棱柱的底面是直角边长为1的等腰直角三角形 ,高为1 ,所以该三棱柱的体积为V =Sh =12×1×1×1=12 , 应选C.6.(2021·山东)一个由半球和四棱锥组成的几何体 ,其三视图如下列图 ,那么该几何体的体积为( )A.13+23πB.13+23πC.13+26π D .1+26π 答案 C解析 由三视图知 ,半球的半径R =22 ,四棱锥为底面边长为1 ,高为1的正四棱锥 ,∴V =13×1×1×1+12×43π×⎝⎛⎭⎫223=13+26π ,应选C.7.某几何体的三视图如下列图 ,那么该几何体的外表积是________ ,体积是________.答案 12+22+26 4 解析 根据三视图可知几何体是一个四棱锥 ,如图:且PD ⊥平面ABCD ,PD =2 ,底面是一个直角梯形 ,AD ⊥CD 、AD ∥BC ,BC =CD =2 ,AD =4 ,取AD 的中点E ,连接BE ,那么BE ∥CD ,AE =BE =2 ,∴由勾股定理得 ,AB =PC =BD =2 2 ,PB =2 3 ,P A =2 5 ,∵PB 2=BC 2+PC 2 ,P A 2=AB 2+PB 2 ,∴AB ⊥PB ,PC ⊥BC ,∴几何体的外表积:S =12×(2+4)×2+12×2×2+12×2×4+12×2×22+12×22×23=12+22+2 6 , 几何体的体积V =13×12×(2+4)×2×2=4. 8.某三棱锥的三视图如下列图 ,那么该三棱锥的体积是________ ,四个面的面积中最||大的是________.答案 1 352解析 根据三视图画出三棱锥P -ABC 的直观图如下列图:过A 作AD ⊥BC ,垂足为D ,连接PD ,由三视图可知 ,P A ⊥平面ABC ,且BD =AD =1 ,CD =P A =2 ,①该三棱锥体积V =13S △ABC ·P A =13×12×3×1×2=1; ②BC =3 ,PD =P A 2+AD 2= 5 ,同理可求AC = 5 ,AB = 2 ,PB = 6 ,PC =3 ,∴△PBC 是该三棱锥的四个面的面积中最||大的 ,∴△PBC 的面积S =12·BC ·PD =12×3×5=352. 9.(2021·江苏)现有橡皮泥制作的底面半径为5 ,高为4的圆锥和底面半径为2、高为8的圆柱各一个.假设将它们重新制作成总体积与高均保持不变 ,但底面半径相同的新的圆锥和圆柱各一个 ,那么新的底面半径为________.答案 7解析 设新的底面半径为r ,由题意得13πr 2·4+πr 2·8=13π×52×4+π×22×8 ,解得r =7. 10.一个几何体的侧(左)视图和俯视图如下列图 ,那么其正(主)视图的面积为________.答案 4解析 由题意知其正(主)视图如下列图 ,那么其面积为12×(1+3)×2=4.11.一个四棱锥的底面是平行四边形 ,该四棱锥的三视图如下列图(单位:m) ,那么该四棱锥的体积为______m 3.答案 2解析 由三视图知 ,四棱锥的高为3 ,底面平行四边形的一边长为2 ,对应高为1 ,所以其体积V =13Sh =13×2×1×3=2. 12.一个圆锥过轴的截面为等边三角形 ,它的顶点和底面圆周在球O 的球面上 ,那么该圆锥的体积与球O 的体积的比值为________.答案 932解析 设等边三角形的边长为2a ,球O 的半径为R ,那么V 圆锥=13·πa 2·3a =33πa 3. 又R 2=a 2+(3a -R )2 ,所以R =233a , 故V 球=4π3·(233a )3=323π27a 3 ,那么其体积比值为932. 13.在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中 ,∠BAC =90° ,其正(主)视图和侧(左)视图都是边长为1的正方形 ,俯视图是直角边的长为1的等腰直角三角形.设点M ,N ,P 分别是棱AB ,BC ,B 1C 1的中点 ,那么三棱锥P -A 1MN 的体积是________.答案 124解析 由三视图易知几何体ABC -A 1B 1C 1是上、下底面为等腰直角三角形的直三棱柱 ,那么11.---==P A MN A PMN A PMN V V V又S △PMN =12MN ·NP =12×12×1=14, A 到平面PMN 的距离h =12, ∴V A -PMN =13S △PMN ·h =13×14×12=124.。
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1.(2016· 课标全国乙)已知等差数列{an}前9项的和为27,a10=8,则a100等 于( A.100 ) B.99 C.98 √ D.97
9a1+a9 9×2a5 解析 由等差数列性质,知 S9= = 2 =9a5=27, 2
7-1 3+1 ( 2 , 2 ) 是________________.
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答案
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8.已知一个几何体的三视图如图所示,如果点P,Q在正视图中所示位置: 点P为所在线段的中点,点Q为顶点,则在几何体侧面上,从P点到Q点 2 a 1 + π 的最短路径的长为________.
4 4 3 sin B 所以5sin B=5cos B+5sin B. 故 tan B= cos B=4.
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高考必会题型
题型一 例1 解
正难则反的转化
已知集合 A = {x∈R|x2 - 4mx + 2m + 6 = 0} , B = {x∈R|x<0} ,若
A∩B≠∅,求实数m的取值范围. 设全集U={m|Δ=(-4m)2-4(2m+6)≥0}, 3 即 U={m|m≤-1 或 m≥ }. 2 若方程x2-4mx+2m+6=0的两根x1,x2均为非负,
得
4 a+4=-t+ t ,
4 ∵t>0,∴-t+ t ≤-4,
∴a≤-8,即实数a的取值范围是(-∞,-8].
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高考题型精练
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1.若函数f(x)=x3-tx2+3x在区间[1,4]上单调递减,则实数t的取值范围 是( )
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3 5.已知 f(x)= x ,则 f(-2 015)+f(-2 014)+…+f(0)+f(1)+… 3+ 3
2 016 +f(2 016)=________.
解析
x
3 3 3 3x f(x)+f(1-x)= x + 1-x = x + 3+ 3 3 + 3 3+ 3 3+3x
2
∴ log 1 m=-log 1 n, ∴mn=1,∴0<m<1,n>1, 3 ∴m+3n=m+ 在 m∈(0,1)上单调递减, m 当m=1时,m+3n=4,∴m+3n>4.
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3.过抛物线 y=ax2(a>0)的焦点 F,作一直线交抛物线于 P,Q 两点,若线 1 1 段 PF 与 FQ 的长度分别为 p,q,则 + 等于( p q A.2a 1 B. 2a C.4a √ 4 D. a )
得a5=3,而a10=8,
a10-a5 因此公差 d= =1, 10-5
∴a100=a10+90d=98,故选C.
解析
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2.(2016· 课标全国丙)已知a=2 ,b=4 ,c=25 , 则(
4 3
2 5
1 3
)
√
A.b<a<c C.b<c<a
B.a<b<c D.c<a<b
4 3 2 5 4 5
37 ,-5 - 3 3)上总不为单调函数,则实数m的取值范围是______________.
解析
答案
题型二
例2
函数、方程、不等式之间的转化 1 已知函数 f(x)=eln x,g(x)= f(x)-(x+1). e
(e=2.718……)
(1)求函数g(x)的极大值;
解析答案
2 g - 1 = x -x+2≥0, 则 2 g 1 = x +x≥0,
(*)
解得x≥0或x≤-1, 即实数x的取值范围是(-∞,-1]∪[0,+∞).
解析答案
题型四
以换元为手段的转化与化归
2
例4
5 3 π 是否存在实数 a, 使得函数 y=sin x+acos x+ a- 在闭区间[0, ] 8 2 2
(-∞,-1]∪[0,+∞) 对任意a∈[-1,1]恒成立,则x的取值范围为______________________. 解析 ∵f(x)是R上的增函数, ∴1-ax-x2≤2-a,a∈[-1,1]. (*)式可化为(x-1)a+x2+1≥0对a∈[-1,1]恒成立. 令g(a)=(x-1)a+x2+1.
B.(-∞,3] 51 A.(-∞, 8 ] 51 C.[ 8 ,+∞)
√
D.[3,+∞)
解析 f′(x)=3x2-2tx+3,由于f(x)在区间[1,4]上单调递减, 则有f′(x)≤0在[1,4]上恒成立,
3 1 即 3x -2tx+3≤0,即 t≥2(x+x)在[1,4]上恒成立,
2
3 1 51 3 1 所以 t≥2(4+4)= 8 ,故选 C. 因为 y=2(x+x)在[1,4]上单调递增,
当a≤0时,f′(x)>0,f′(x)没有零点; a 2x 当 a>0 时,因为 e 单调递增,-x单调递增,
所以f′(x)在(0,+∞)上单调递增.
a 1 又 f′(a)>0,当 b 满足 0<b<4且 b<4时,f′(b)<0,
故当a>0时,f′(x)存在唯一零点.
解析答案
2 (2)证明:当 a>0 时,f(x)≥2a+alna. 证明 由(1),可设f′(x)在(0,+∞)的唯一零点为x0,
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9.求使不等式x2+(a-6)x+9-3a>0,|a|≤1恒成立的x的取值范围.
解析答案
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10.已知 f(x)是定义在[-1,1]上的奇函数,且 f(1)=1,若 m,n∈[-1,1], fm+fn m+n≠0 时,有 >0. m+n (1)证明 f(x)在[-1,1]上是增函数;
解析答案
题型三 例3
主与次的转化
已知函数f(x)=x3+3ax-1,g(x)=f′(x)-ax-5,其中f′(x)是f(x)
的导函数.对满足-1≤a≤1的一切a的值,都有g(x)<0,则实数x的取值范 2 - ,1 3 围为________.
点评
解析
答案
变式训练3
设f(x)是定义在R上的单调递增函数,若f(1-ax-x2)≤f(2-a)
转化与化归思想的原则 (1) 熟悉已知化原则:将陌生的问题转化为熟悉的问题,将未知的问题 转化为已知的问题,以便于我们运用熟知的知识、经验和问题来解决. (2) 简单化原则:将复杂问题化归为简单问题,通过对简单问题的解决, 达到解决复杂问题的目的,或获得某种解题的启示和依据. (3) 和谐统一原则:转化问题的条件或结论,使其表现形式更符合数与 形内部所表示的和谐统一的形式;或者转化命题,使其推演有利于运用 某种数学方法或符合人们的思维规律. (4) 正难则反原则:当问题正面讨论遇到困难时,应想到问题的反面, 设法从问题的反面去探讨,使问题获得解决.
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2.已知函数f(x)= log 1 x ,若m<n,有f(m)=f(n),则m+3n的取值范围是(
)
A.[2 3,+∞) C.[4,+∞)
2
B.(2 3,+∞) D.(4,+∞) √
后期修订换题,学生用书已换;
教师用书因已印刷,没有更换
解析 ∵f(x)= log 1 x ,若m<n,有f(m)=f(n),
解析答案
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(2)解不等式f(x2-1)+f(3-3x)<0; 解 因为f(x)是定义在[-1,1]上的奇函数,且在[-1,1]上是增函数,
不等式化为f(x2-1)<f(3x-3),
2 x -1<3x-3, 2 - 1 ≤ x -1≤1, 所以 -1≤3x-3≤1,
当x∈(0,x0)时,f′(x)<0; 当x∈(x0,+∞)时,f′(x)>0. 故f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增, 所以当x=x0时,f(x)取得最小值,最小值为f(x0).
a 由于 2e - =0, x0
2 x0
a 2 2 所以 f(x0)= +2ax0+aln ≥2a+aln . 2x0 a a 2 故当 a>0 时,f(x)≥2a+alna.
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4.已知函数f(x)=(e2x+1+1)(ax+3a-1),若存在x∈(0,+∞),使得不等 式f(x)<1成立,则实数a的取值范围是( )
e+2 A.(0, ) 3e+1 2 B.(0, ) e+1
√
e+2 C.(-∞, ) 3e+1 1 D.(-∞, ) e+1
p≤-1或p≥1, 2 f-1≤0, 则 ⇒ 3 f1≤0 p≤-3或p≥2
3 ⇒p≤-3 或 p≥ , 2
3 取补集为-3<p<2,即为满足条件的 p 的取值范围. 3 故实数 p 的取值范围为(-3,2).