高中数学重要结论
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高中数学重要结论
一.集合与简易逻辑
1.摩根律:ðU(A∪B)= (ðU A)∩( ðU B);ðU(A∩B)=( ðU A)∪( ðU B).
2.分配律:(A∩B)∪C=(A∪C)∩(B∪C);(A∪B)∩C=(A∩C)∪(B∩C).
3.结合律:(A∪B)∪C=A∪(B∪C);(A∩B)∩C=A∩(B∩C)
4.吸收率:A∩(A∪B)=A;A∪(A∩B)=A.
5.容斥原理:card(A∪B)= cardA+ cardB- card(A∩B);card(A∪B∪C)= cardA+ cardB+ cardC- card(A∩B) - card(B∩C) - card(C∩A) + card(A∩B∩C)
6.对于条件A和结论B若条件A能推出结论B,则条件A是结论B成立的充分条件;若结论B能推出条件A则条件A是结论B成立的必要条件。
二.函数
1.函数图像变换:
①函数y=f(x)的图像与函数y=f(-x)的图像关于y轴对称;
②函数y=f(x)的图像与函数y=-f(x)的图像关于x轴对称;
③函数y=f(x)的图像与函数y=-f(-x)的图像关于原点对称;
④函数y=f(x)的图像与函数y=f-1(x)的图像关于直线y=x对称;
⑤函数y=f(x)的图象与函数y= -f -1(-x)的图象关于直线y= -x对称;
⑥函数y=f(x)的图象与函数y=f(2a-x)的图象关于直线x=a对称;
⑦函数f(x)的图象与函数y=2b-f(x)的图象关于直线y=b对称;
⑧函数f(x)的图象与函数y=2b-f(2a-x)的图象关于点(a, b)对称;
⑨函数y=f(|x|)的图像与函数y=f(x)的图像在y轴右方重合,然后将右方翻折倒左方(即
左侧部分与其右侧部分关于y轴对称)。
事实上函数y=f(|x|)是偶函数;
⑩函数y=|f(x)|的图像与函数y=f(x)的图像在x轴上方重合,然后将原先下方的部分翻折到x轴的上方去;
⑪函数y=f(x+a)的图像是将函数y=f(x)的图像向左(a>0)或向右(a<0)平移|a|个单位;
⑫函数y=f(ωx)的图像是将函数y=f(x)的图像上每个点的纵坐标不变横坐标压缩(ω>1)或
伸长(0<ω<1)到原来的倍1
ω
;
⑬函数y=f(ωx+a)的图像是将函数y=f(ωx)的图像向左(a>0)或向右(a<0)平移|a
ω
|个单位(ω>0)。
2.奇函数和偶函数的特点:
①奇函数和偶函数的定义域必关于原点对称;
②奇函数若在x=0时有定义则必有f(0)=0
3.对称性及周期性:
①若函数y=f(x)的图像关于直线x=a对称,则f(a+x)=f(a-x)⇔f(x)=f(2a-x) 恒成立;
②若函数y=f(x)的图像关于点(a,0)对称,则f(a+x)=-f(a-x) ⇔f(x)=-f(2a-x)恒成立;
③若函数y=f(x)的图像关于直线x=a和x=b对称,则2|a-b|是函数y=f(x)的一个周期;
④若函数y=f(x)的图像关于点(a,0)和(b,0)对称,则2|a-b|是函数的一个周期;
4.其他:
①函数y=ax的图像当a>1时a越大图像越靠近y轴,当0<a<1时a越小图像越靠近y轴;
②函数y=log ax
的图像
当a>1时a越大图像越靠近x轴,当0<a<1时a越小图像越靠近x轴;
③对于log a x,当a,x都∈(0,1)或都∈(1,+∞)时log a x>0,a与x一个∈(0,1)
一个∈(1,+∞)时,log a x<0; ④ 对数换底公式:l o g
a N =
log log m m N
a
;
推论:1°.log n m
a b =
log a m
b n
;
②logab 1·logb1b 2·logb2·b 3……logbn -2b n-1·logbn -1c=logac
⑤ 对于函数y =ax+
b
x
,当a>0,b<0时在上递(0)(0+)-∞∞,和,增;当a<0,b>0时在和上-0)∞(,(0)+∞,递减;
当a>0,b>0时在和上
(-∞,
)+∞递增,
在[)
和(0上递减;(事实上当a >0,b>0时,增减性的分界点即时x b
ax x
=的值); ⑥ 如果函数y =f(x)对于区间(a ,b)上的任意x 1,x 2都有12(
)2x x f +≥12()()
2
f x f x +成立(即弦在图像下方),则称函数y =f(x)为区间(a ,b)上的上凸函数,若都有12
()2
x x f +≤12()()
2
f x f x +成立(即弦在图像上方),则称函数y =f(x)为区间(a ,b)上的下凸(或凹)
函数;
三.数列
a) 数列{a n }的前n 项和为S n 则a n = 1
1
n n S S S -⎧
⎨
-⎩
12
n n =≥
2.等差数列的通项公式形式为a n =kn+b,其中k 为公差;前n 项和公式的形式为S n =An 2+Bn ,
其中A 为公差的一半即2d 。
由此可得,点(n , S n
n
)必在同一直线y =Ax+B 上
3.等比数列的前n 项和公式形式为S n =A -Aq n ,其中A=
1a
q
-; 4.等差数列{a n }中,公差d=
n m a a n m --;等比数列{a n }中,公比q 满足q n -m =n
m
a a ;
5.等差数列{a n }中,若n 为偶数,则S S -偶奇=
n
2d , n
2n
1
2a a S S +=奇偶; 若n 为奇数,则S奇-S偶=a 1+
1
2n -d=a 中,11S n S n +=-奇偶,S n =n n 12
a +;
6.等差数列{a n }中,若a n =m ,a m =n ,则a m+n =0;若S n =m ,S m =n ,则S m+n =-(m+n);
7.若数列{a n }是公差为d 的等差数列,则其依次k 项和还成等差数列,且公差为k 2
d ; 8.若数列{a n }是公比为q (q ≠-1)的等比数列,则其依次k 项和还成等比数列,且公比为q k
; 9.若数列满足递推关系:a 1=m ,a n =Aa n-1+B (n ≥2),其中A, B 为非零常数且A ≠1,则只需等式两边同时加
1B A -,即可构造等比数列{a n +1B A -},且公比为A ,首项为m+1
B
A -; 10.若数列{a n }满足递推关系:a 1=m, a n+1=A a n +
B p n
,A 、B 为非零常数,A ≠1且A ≠p ,则只需两边同加Bp A-p p n+1,即得等比数列{a n + Bp A-p p n },且公比为A ,首项为m + Bp
A-p p.
注: ⑪ 当A=1时,利用累加的方法求通项;
⑫ 当A=p 时,只需等式两边同除以p
n +1即得等差
数列{ a n p
n } ,公差为 B
p .
11.数列求和公式:⑪ 1+2+3+…+n= n(n+1)
2;⑫ 1+3+5…+(2n-1)=n 2;
⑬ 12+22+32+…n 2= 16n(n+1)(2n+1); ⑭ 13+23+33+…+n 3= 14n 2(n+1)
2
四.三角函数
1. 降幂公式:sin2x =1cos 22α-;cos2x =1cos 22α
+; 2. 半角正切公式:tan 2
α=1cos sin αα-=sin 1cos α
α+;
3. 万能置换公式:sin α=
2
2tan
21tan 2
α
α
+;cos α=
22
1tan 21tan 2
αα
-+;tan α=2
2tan
21tan 2
α
α
-;
4. 2
tan cot 2csc 2sin 2αααα
+=
=,tan cot 2cot 2ααα-=-;
5. 函数y=Asin(ωx+φ)+B 与y=Acos(ωx+φ)+B 的对称中心和对称轴:对称中心即使复合角
的正弦或余弦等于零的点,对称轴即使复合角的正弦或余弦取得最大值或最小值的直线
(即sin(ωx+φ)中的直线ωx +φ=k π+
2
π
,k ∈Z ,cos(ωx+φ)中的直线ωx +φ=k π,k ∈Z );
6. 函数y=Atan(ωx+φ)+B 的对称中心:y=Atan(ωx+φ)+B 的对称中心是使ta n (ωx+φ)=0或
不存在的点(即ωx+φ=
2
k π
,k ∈Z 的点); 7. θ的终边越靠近y 轴|sin θ|和|tan θ|越大;θ的终边越靠近x 轴|cos θ|和|cot θ|越大; 8. 直线y=x 上方的点所对应的角θ满足si n θ>cos θ,直线y=x 下方的点所对应的角θ满足
si n θ<cos θ;直线y= -x 上方的点所对应的角θ满足si n θ+cos θ>0,直线下方的点所对
应的角θ满足s i n θ+cos θ<0; 9. 三角形面积公式:S △ABC =
12absin C =12bcsin A =1
2
casin B S
,其中s=
1
2
(a+b+c)。
10.对于角α、β,若满足α+β= π4,则(tan α+1)(tan β+1)=2;若满足α+β= 3π4
,则 (tan α-1)(tan β-1)=2
五.平面向量
1.对于平面上任意一点O 及点P ,A ,B ,且12OP OA OB λλ=+
,则P ,A ,B 三点共线的
充要条件是λ1+λ2=1
2.△ABC 的重心坐标是G (123123
)33
x x x y y y ++++,;(其中A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2)、C(x 3,y 3) );
3.向量在向量a b 上的投影为|a |cos<a b ,>=||a b
b ⋅
;
4.与向量共线a 的单位向量为||
a
a ±
;
5.设点A(x, y),B(x, y),O 为坐标原点,S △AOB = 1
2
x12y22+x22y12-2x1x2y 1y 2 = 1
2
|x 1y 2-x 2y 1|
6. 设O ,A ,B ,C 为平面上四点,且λ1→OA +λ2→OB +λ3→OC =o
,则S △AOB :S △AOC :S △BOC =λ3:λ2:λ1 7. S △ABC =
(|→AB ||→AC |)2-(→AB ·→AC )
2
六.不等式
1. 利用均值不等式求最值时需注意“一正”,“二定”,“三等”;
2. 基本不等式
≥2a b +
2ab a b +=211a b
+;
3. |f(x)|>g(x)⇔f(x)<-g(x)或f(x)>g(x) ;|f(x)|<g(x)⇔-g(x)<f(x)<g(x)。
4.
[]2
()0()0()()0()()g x g x g x f x f x g x ≥⎧<⎧⎪>⇔⎨⎨≥>⎩⎪⎩或
[]2()0()()0()()f x g x g x f x g x ⎧≥⎪⎪
<⇔>⎨⎪<⎪⎩
七.直线和圆
1. 设点P(x 0,y 0)关于直线A x +By+C=0的对称点为 '('')P x y ,
则 00022
000
22
2()'2()'A Ax By C x x A B B Ax By C y y A B ++⎧=-⎪⎪+⎨++⎪=-⎪⎩+;
2. 经过两直线l 1:A 1x+B 1y+C 1=0和l 2:A 2x+B 2y+C 2=0的交点的直线系为:
A 1x+
B 1y+
C 1+λ(A 2x+B 2y+C 2)=0 (不包括l2) ;
3. 经过两圆C 1:x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1=0和C 2:x 2+y 2
+D 2x+E 2y+F 2=0的交点的圆系为:x 2
+y 2
+D 1x+E 1y+F 1+λ(x 2
+y 2
+D 2x+E 2y+F 2)=0 (不包括C2),特别的两圆方程相减所得的
直线方程即为两相交圆公共弦所在直线方程; 4. 圆与直线的位置关系一般用圆心到直线的距离同半径的大小关系判定;两圆的位置关系
用圆心距同半径的和与差的大小关系判定; 5. 圆的弦长一般用弦心距和半径求得; 6. 圆上的点到定点P 的距离的最大值为点P 到圆心的距离加半径,最小值为点P 到圆心的距离与半径的差;
7. 圆外一条直线l 与圆上的点的最大距离为圆心到直线l 的距离加半径,最小距离为
圆心到直线l 的距离减半经;
8. 若点P 0(x 0,y 0)在圆C :x 2
+y 2
=r2上则方程x 0x+y 0y=r2表示圆C 在P0处的切线方程;若
点P 0(x 0,y 0)在圆C 外则方程x0x +y 0y=r2表示过P 0的切线与圆C 的两切点之间的连线(即切点弦所在直线)方程;类似的若点P 0在圆C :(x -a)2
+(y -b)2
=r2上则方程(x 0-a)(x -
a)+(y 0-b)(y -b)=r2表示圆C 在P0处的切线方程;若点P 0(x 0,y 0)在圆C 外则方程(x 0-a)(x -a)+(y 0-b)(y -b)=r2表示过P 0的切线与圆C 的两切点之间的连线方程; 9. 与直线Ax +B y+C=0平行的直线系为Ax +By+C ’=0(C ’≠C );与直线Ax +By+C=0垂直的直线系为Bx -A y+C ’=0;
10.以A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2)为直径的圆的方程为:(x -x 1) (x -x2)+(y-y 1)(y-y2)=0 11.当B>0时Ax+By+C>0表示直线A x +By+C=0上方的区域,Ax+By+C<0表示直线Ax+By+C=0下方的区域;当B<0时Ax+By+C>0表示直线A x+By+C=0下方的区域,Ax+By+C<0表示直线A x+By+C=0上方的区域;
八.圆锥曲线
1. 弦长公式:设直线y=kx+b 与二次曲线交于两点A (x 1,y 1)和B(x 2,y 2),则
|AB|=12|x x -==
12|y y -= 2. 焦半径公式:设F1和F 2分别为中
心在原点,对称轴为坐标轴的椭圆或双曲线的左、右两焦点,P(x 0,y 0)为椭圆或双曲线上任意一点,则|PF 1|=|a+ex 0|,|PF 2|=|a -ex 0|;若P(x 0,y 0)
为焦点在x 轴上的抛物线y 2=kx ,(k ≠0)上任意一点,F 是其焦点,则|PF| =0||||4
k
x +(若是焦点在y 轴上的抛物线x 2=ky 则|PF|=|
4
k
|+|y 0|);若F 为椭圆的左焦点、双曲线的右焦点及开口向右的抛物线的焦点,P 是圆锥曲线上的任意一点,θ为以FX 为始边FP 为终边的角,则|PF|=
1cos ep
e θ
-,其中e 为离心率,p 为焦点到准线的距离,特别地若是椭圆或
双曲线则|PF|=2cos b a c θ
-,若是抛物线则|PF|=1cos p
θ-
3. 通径:椭圆和双曲线的通径为2
2b a
;抛物线的通径为2p ;
4. 椭圆和双曲线的焦点到准线的距离为2
b c
;抛物线的焦点到准线的距离为p ;
5. 设椭圆的左右两焦点分别为F 1,F 2,P 为椭圆上任意一点,∠F1PF2=ϕ,则12F PF S =b2tan
2
ϕ
且当P 为椭圆的短轴端点时∠F1PF2最大;若∠PF1F2=α,∠PF2F1=β,则椭圆离心
率e =
cos
2cos
2
αβ
αβ+-; 6. 设双曲线的左右两焦点分别为F1,F 2,P 为双曲线上任意一点,∠F1PF2=ϕ,则
12F PF S =b2cot 2
ϕ
;若∠PF1F2=α,∠PF2F1=β,则双曲线的离心率e=sin
2|sin |
2
αβ
αβ+-; 7. 双曲线的渐22(000)x y k m n k m n -=>>≠,,,近线方程为:22
0x y m n
-=(即让常数项
为零的两直线);反之以直线0x y
a b ±=为渐近线的双曲线系为:2222,0)x y k a b
-=≠(
k ;(k>0时焦点在x 轴上,k<0时交点在y 轴上);
8. 双曲线的焦点到渐近线的距离为b ,垂足恰为渐近线与相应准线的交点; 9. 椭圆中包含a ,b ,c 的直角三角形的三个顶点是原点、短轴端点及焦点;双曲线中包含a ,
b ,
c 的直角三角形三个顶点为原点、顶点及过顶点的切线与渐近线的交点,或实轴、虚轴
端点及原点,或原点、焦点及过焦点向渐近线所引垂线的垂足; 10.过抛物线y 2=2px 的焦点的直线与抛物线交于A (x 1,y 1)、B(x 2,y 2)两点,则y1y2= -p 2,
x 1x 2=24
p ;
11.过抛物线y 2=2px 的焦点F 的直线与抛物线交于A 、B 两点,设A 、B 两点在抛物线的准线上的射影分别为A ’、B ’,则∠A ’FB ’=90°; 12.设直线l 与抛物线y2=2px 交于两点A 、B ,若∠AOB=90°则直线l 必过定点(2P ,0); 13.以过圆锥曲线焦点的弦为直径的圆,同相应准线的位置关系如下:若是椭圆则相离;若是双曲线则相交;若是抛物线则相切。
九.直线、平面、简单几何体
1.若两平面垂直,则其中一个平面内的任意一点在另一个平面内的射影都在它们的交线上; 2.异面直线上两点间距离公式:
θ为两异面直线a ,b 所成角,d 为公垂线段C D 的长度(即两异面直线间距离),A ,B 分别在两异面直线a ,b 上且AC =m ,BD=n ;
3.两异面直线间的距离:已知为异面12l l ,直线,其公垂向量为
n
,C ,D 分别是上12l l ,的
任意一点,则间的距离12l l ,d=
||||
CD n n ⋅
(即→
CD 在上的投影n 长; 4.点到平面的距离:设P 为平面α外一点,AP 为平面α的一条斜线,A 为斜足,n
是平面α的法向量,则点P 到平面α的距离d =||||
AP n n ⋅
(即→
AP 在上的投影n 长; 5.已知AP 为平面α的任意一条斜线A 为斜足,AB 为α内过点A 的任意一条直线,A C 为AP 在平面α内的射影,设∠PAB=θ,∠PAC=θ1,∠BAC=θ2则co s θ=cos θ1co s θ2; 6.射影面积公式:设平面多边形及其在平面α上的射影面积分别为S ,S ’,多边形与平面α所成锐二面角为θ,则'
c o s S S θ
=
; 7.已知正多边形边长为a ,R 表示正多边形外接圆半径,r 表示内切圆半径(即边心距),S
表示面积,则正三角形中:高2
R r S ===,,,;正方形中:
21
22
R a r a S a =
==,,;正六边形中:
222R a r a S ===,,; 8.若长方体的体对角线与同一个点出发的三条棱所成的角分别为:θ1,θ2,θ3,与三个面所成的角分别为φ1,φ2,φ3,则 ,
22
2123c o s c o s c o s 1θθθ++
=,
222123sin sin sin 2θθθ++=;222123cos cos cos 2ϕϕϕ++=, 2
22123s i n s i n s i n 1
ϕϕϕ++= ;
9.正四面体的棱长为a ,则其高,,外接球半径R ,内切球半径a 10.正三棱锥相对棱互相垂直
11.在三棱锥P -ABC 中若三条侧棱相等或侧棱与底面所成的角相等,则顶点在底面上的射影
为底面三角形的外心;若每条侧棱(事实上两条即可)与底面相对棱都垂直,则顶点在底面上的射影是底面△ABC 的垂心;若侧面与底面所成二面角相等,则顶点在底面上的射影是底面的内心或旁心; 12.欧拉公式:2V F E +-=(V 、F 、E 分别为简单多面体的顶点数、面数和棱数)
13.对空间任意一点O 和不共线的三点A ,B ,C ,满足OP xOA yOB zOC =++ ,则四点
P ,A ,B ,C 共面⇔x+y+z=1 十.排列、组合、二项式定理
1.排列恒等式:(1)1
1(1)(2)m
m m
m n n n n n A n m A A A n m
--=-+=
-; ; 1
1(3)m m n n A nA --=; 11
11(4)(5)n m n m m m n n n n n n nA A A A A mA +-++=-=+; ;
2.组合恒等式:(1)11111(2)(3)m
m m m m
m n n n n n
n n m n n C C C C C C n n m m
-----+=
==-; ; ; 11210
42(5)n
r n r r r r r n r r r n n r C C C C C C ++++==+++⋅⋅⋅+=∑(); ;
3排列数和组合数的关系: !m m
n n
A m C =⋅; 十一.统计初步
1.期望与方差的性质:E(a 222)()()()()()b aE b D a b a D D E E ξξξξξξξ+=++==-;;;
2.若ξ~()(1)B n p E np D np p ξξ==-,,则 , 3.若ξ~21,1),,(p
p
D p
E b k g -==
ξξ则 4.若ξ~2
()()()(
)x N P x F x μ
μσξσ
-<==Φ,,则 ,
21122121()()()()()(
)(
)x x P x x x P x x P x x F x F x μ
μ
σ
σ
--<<=<-<=-=Φ-Φ;
十二.数列及函数的极限
1.特殊数列的极限:0
(1)lim 1n
n q →∞
⎧⎪=⎨⎪⎩
不存在 ||11||1q =-1q q q <=>或 ; (2)1101100lim k k k k k
m m n m m m a n a n a a b n b n b b ---→∞-⎧⎪
++⋅⋅⋅+⎪=⎨++⋅⋅⋅+⎪⎪⎩不存在
(()()k m k m k m <=>)
; (3)1
2
111
222
lim n n
n n
n A A A a B b B A a B b B →∞⎧⎪+⎪=⎨+⎪⎪⎩ ||||||||
a b a b >< (a ,b 为常数且|a|≠|b|); 2.00∞∞
“”“”
或型:①约去零因子或分子分母同除以∞项;②罗必达法则即分子分母分别求导后再求极限;
3.两面夹法则:如果函数f (x),g(x),h(x)在点x0的附近满足:g(x)≤f(x)≤h(x) 且
lim ()lim ()x x x x g x a h x a →→==,(常数),则0
lim ()x x f x a →=(对于单侧极限和的情况x →∞也成立);
十三.复数
1.i 4k =1,i 4k+1=i ,i 4k+2=-1,i 4k+3=-i ; 2.复数z 为实数的充要条件是:“z 的虚部为零”;z 为纯虚数的充要条件是:“实部为零但虚
部不为零”;
3.基本运算结果: 241(1).(1)2(2).(1)4(3).
1i i i i i i -±=±±=-=-+, , ; (3)11i
i i
+=-;
(4)22
111i i -⎛⎫⎛⎫==- ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭
1+i ;
1-i
4.z=a+bi z a bi =-若,则, z z ==
2
22z z z a b ⋅==+。