【高中教育】最新高考数学深化复习+命题热点提分专题23函数与方程思想数形结合思想理

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高考数学难点突破-函数方程思想和数形结合思想

高考数学难点突破-函数方程思想和数形结合思想

命题意图:本题考查函数、方程与三角函数的相互应用;不等式法求参数的范围.属
★★★★★级题目.
知识依托:一元二次方程的韦达定理、特定区间上正负号的充要条件,三角函数公式.
错解分析:第(1)问中易漏掉Δ≥0 和 tan(A+B)<0,第(2)问中如何保证 f(x)在[1,3]恒小于等于零为关
键.
技巧与方法:深挖题意,做到题意条件都明确,隐性条件注意列.列式要周到,不遗漏. (1)证明:f(x)+4=0 即 x2–(m+1)x+m+4=0.依题意:
那么当 x>1 时,f(x)的递减区间是( )
A.[ 5 ,+∞ ) 4
f
()
log m
3 3
log m
m(
1)

f
(
)
log m
3 3
log m
m(
1)
m 2

m
2
(2m 1) (2m 1)
3(m 1) 3(m 1)
0 ,又 0
3
即α,β为方程 mx2+(2m–1)x–3(m–1)=0 的大于 3 的两个根
0 m 1
16m2 16m 1 0

2m 2m
1
3
mf (3) 0
2 3
∴0<m<
4
2 3
故当 0<m<
时,满足题意条件的 m 存在.
4
[例 2]已知函数 f(x)=x2–(m+1)x+m(m∈R)
(1)若 tanA,tanB 是方程 f(x)+4=0 的两个实根,A、B 是锐角三角形 ABC 的两个内角.求证:m≥5; (2)对任意实数α,恒有 f(2+cosα)≤0,证明 m≥3; (3)在(2)的条件下,若函数 f(sinα)的最大值是 8,求 m.

高考数学复习 函数与方程思想、数形结合思想

高考数学复习 函数与方程思想、数形结合思想

第1讲 函数与方程思想、数形结合思想数学思想解读1.函数与方程思想的实质就是用联系和变化的观点,描述两个量之间的依赖关系,刻画数量之间的本质特征,在提出数学问题时,抛开一些非数学特征,抽象出数量特征,建立明确的函数关系,并运用函数的知识和方法解决问题.有时需要根据已知量和未知量之间的制约关系,列出方程(组),进而通过解方程(组)求得未知量.函数与方程思想是相互联系,相互为用的.2.数形结合思想,就是根据数与形之间的对应关系,通过数与形的相互转化来解决数学问题的思想.数形结合思想的应用包括以下两个方面:(1)“以形助数”,把某些抽象的数学问题直观化、生动化,能够变抽象思维为形象思维,揭示数学问题的本质;(2)“以数定形”,把直观图形数量化,使形更加精确.热点一 函数与方程思想应用1 求解不等式、函数零点的问题【例1】 (1)(2017·衡阳联考)设0<a <1,e 为自然对数的底数,则a ,a e ,e a -1的大小关系为( ) A.e a -1<a <a e B.a e <a <e a -1 C.a e <e a -1<aD.a <e a -1<a e(2)(2017·衡水中学质检)设f (x )是定义在R 上的偶函数,对任意x ∈R ,都有f (x +4)=f (x ),且当x ∈[-2,0]时,f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13x -6.若在区间(-2,6]内关于x 的方程f (x )-log a (x +2)=0(a >1)恰有3个不同的实数根,则实数a 的取值范围是________. 解析 (1)设f (x )=e x -x -1,x >0,则f ′(x )=e x -1, ∴f (x )在(0,+∞)上是增函数,且f (0)=0,f (x )>0, ∴e x -1>x ,即e a -1>a .又y =a x (0<a <1)在R 上是减函数,得a >a e , 从而e a -1>a >a e .(2)由f (x +4)=f (x ),即函数f (x )的周期为4, 因为当x ∈[-2,0]时,f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13x-6.所以若x ∈[0,2],有-x ∈[-2,0], 则f (-x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13-x-6=3x -6,因为f (x )是偶函数,所以f (x )=f (-x )=3x -6,x ∈[0,2], 由f (x )-log a (x +2)=0得f (x )=log a (x +2), 作出函数f (x ) 的图象如图.当a >1时,要使方程f (x )-log a (x +2)=0恰有3个不同的实数根,则等价于函数f (x )与g (x )=log a (x +2)有3个不同的交点,则满足⎩⎪⎨⎪⎧g (2)<f (2),g (6)>f (6),即⎩⎪⎨⎪⎧log a 4<3,log a 8>3,解得34<a <2,故a 的取值范围是(34,2).答案 (1)B (2)(34,2)探究提高 1.第(1)题构造函数,转化为判定函数值的大小,利用函数的单调性与不等式的性质求解.2.函数方程思想求解方程的根或图象交点问题(1)应用方程思想把函数图象交点问题转化为方程根的问题,应用函数思想把方程根的问题转化为函数零点问题.(2)含参数的方程问题一般通过直接构造函数或分离参数化为函数解决. 【训练1】 (1)设函数f (x )=x 2-cos x ,则方程f (x )=π4所有实根的和为( ) A.0 B.π4 C.π2D.3π2(2)(2015·全国Ⅱ卷)已知曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切,则a =________.解析 (1)由f (x )=x 2-cos x =π4,得x 2-π4=cos x , 令y =x 2-π4,y =cos x .在同一坐标系内作出两函数图象,易知两图象只有一个交点⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,0.∴方程f (x )=π4的实根之和为π2. (2)由y =x +ln x ,得y ′=1+1x ,∴曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线方程为y -1=2(x -1), 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1,y =ax 2+(a +2)x +1,消去y 得ax 2+ax +2=0.依题意,Δ=a 2-8a =0,∴a =8(a =0舍去). 答案 (1)C (2)8应用2 函数与方程思想在数列中的应用【例2】 (2017·深圳调研)已知等差数列{a n }的公差d ≠0,a 1+a 4=14,且a 1,a 2,a 7成等比数列.(1)求{a n }的通项公式a n 与前n 项和公式S n ;(2)令b n =S nn +k ,若{b n }是等差数列,求数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1b n b n +1的前n 项和T n 的最小值.解 (1)a 1+a 4=2a 1+3d =14,由a 1,a 2,a 7成等比数列得a 1(a 1+6d )=(a 1+d )2,整理得d 2=4a 1d , ∵d ≠0,∴d =4a 1,由d =4a 1与2a 1+3d =14联立,解得a 1=1,d =4, ∴a n =a 1+(n -1)d =4n -3,S n =n (1+4n -3)2=2n 2-n .(2)由(1)知b n =2n 2-nn +k ,∵{b n }为等差数列,∴2b 2=b 1+b 3,代入可解得k =-12或k =0, 当k =-12时,b n =2n ,则1b n b n +1=14⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1, ∴T n =14⎝ ⎛⎭⎪⎫11-12+12-13+…+1n -1n +1=n4(n +1),又y =x 4(x +1)=14⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x 在(0,+∞)上是增函数, ∴当n =1时,T n 有最小值18. 当k =0时,b n =2n -1,则1b n b n +1=1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1, ∴T n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫11-13+13-15+…+12n -1-12n +1=n 2n +1.又y =x 2x +1=12+1x 在(0,+∞)上是增函数, ∴当n =1时,T n 取到最小值13. 综上,当k =-12时,T n 的最小值为18; 当k =0时,T n 的最小值为13.探究提高 1.本题完美体现函数与方程思想的应用,第(2)问利用裂项相消求T n ,构造函数,利用单调性求T n 的最小值.2.数列的本质是定义域为正整数集或其有限子集的函数,数列的通项公式与前n 项和公式即为相应的解析式,因此在解决数列最值(范围)问题的方法如下:(1)由其表达式判断单调性,求出最值;(2)由表达式不易判断单调性时,借助a n +1-a n 的正负判断其单调性.【训练2】 已知数列{a n }是各项均为正数的等差数列.(1)若a 1=2,且a 2,a 3,a 4+1成等比数列,求数列{a n }的通项公式a n ; (2)在(1)的条件下,数列{a n }的前n 项和为S n ,设b n =1S n +1+1S n +2+…+1S 2n ,若对任意的n ∈N *,不等式b n ≤k 恒成立,求实数k 的最小值. 解 (1)∵a 1=2,a 23=a 2(a 4+1), 又∵{a n }是正项等差数列,故d ≥0,∴(2+2d )2=(2+d )(3+3d ),得d =2或d =-1(舍去), ∴数列{a n }的通项公式a n =2n . (2)∵S n =n (n +1),则1S n=1n (n +1)=1n -1n +1.∴b n =1S n +1+1S n +2+…+1S 2n=⎝ ⎛⎭⎪⎫1n +1-1n +2+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n +2-1n +3+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -12n +1 =1n +1-12n +1=n 2n 2+3n +1=12n +1n +3. 令f (x )=2x +1x (x ≥1),则f ′(x )=2-1x 2>0恒成立, ∴f (x )在[1,+∞)上是增函数,∴当x =1时,f (x )min =f (1)=3,(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, ∴实数k 的最小值为16.应用3 函数与方程思想在几何问题中的应用【例3】 设椭圆中心在坐标原点,A (2,0),B (0,1)是它的两个顶点,直线y =kx (k >0)与AB 相交于点D ,与椭圆相交于E ,F 两点. (1)若ED → =6DF → ,求k 的值; (2)求四边形AEBF 面积的最大值.解 (1)依题意得椭圆的方程为x 24+y 2=1,直线AB ,EF 的方程分别为x +2y =2,y =kx (k >0)(如图),设D (x 0,kx 0),E (x 1,kx 1),F (x 2,kx 2),其中x 1<x 2,且x 1,x 2满足方程(1+4k 2)x 2=4. 故x 2=-x 1=21+4k2.① 由ED → =6DF →知x 0-x 1=6(x 2-x 0), 得x 0=17(6x 2+x 1)=57x 2=1071+4k 2;由D 在AB 上知x 0+2kx 0=2, 得x 0=21+2k .所以21+2k =1071+4k 2, 化简得24k 2-25k +6=0, 解得k =23或k =38.(2)根据点到直线的距离公式和①式知,点E ,F 到AB 的距离分别为 h 1=|x 1+2kx 1-2|5=2(1+2k +1+4k 2)5(1+4k 2),h 2=|x 2+2kx 2-2|5=2(1+2k -1+4k 2)5(1+4k 2). 又|AB |=22+12=5, 所以四边形AEBF 的面积为 S =12|AB |(h 1+h 2)=12·5·4(1+2k )5(1+4k 2)=2(1+2k )1+4k 2=21+4k 2+4k1+4k 2=21+41k +4k ≤22, 当且仅当4k 2=1(k >0),即当k =12时,上式取等号. 所以S 的最大值为2 2.即四边形AEBF 面积的最大值为2 2.探究提高 几何中的最值是高考的热点,在圆锥曲线的综合问题中经常出现,求解此类问题的一般思路为在深刻认识运动变化的过程之中,抓住函数关系,将目标量表示为一个(或者多个)变量的函数,然后借助于函数最值问题的求法来求解,这是求面积、线段长最值(范围)的基本方法.【训练3】 (1)(2017·平顶山一模)过双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的右焦点F 作直线y =-b a x 的垂线,垂足为A ,交双曲线左支于B 点,若FB → =2F A → ,则该双曲线的离心率为( ) A. 3 B.2 C. 5D.7(2)已知正四棱锥的体积为323,则正四棱锥的侧棱长的最小值为________. 解析 (1)设F (c ,0),则直线AB 的方程为y =ab (x -c )代入双曲线渐近线方程y =-b a x 得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫a2c ,-ab c .由FB → =2F A → ,可得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2a 2-c 2c,-2ab c ,把B 点坐标代入x 2a 2-y 2b 2=1,得(2a 2-c 2)2a 2c 2-4a 2c 2=1.∴c 2=5a 2,所以离心率e =ca = 5.(2)如图所示,设正四棱锥的底面边长为a ,高为h .则该正四棱锥的体积V =13a 2h =323,故a 2h =32,即a 2=32h . 则其侧棱长为l =⎝ ⎛⎭⎪⎫2a 22+h 2=16h+h 2. 令f (h )=16h +h 2,则f ′(h )=-16h 2+2h =2h 3-16h 2,令f ′(h )=0,解得h =2.显然当h ∈(0,2)时,f ′(h )<0,f (h )单调递减; 当h ∈(2,+∞)时,f ′(h )>0,f (h )单调递增.所以当h =2时,f (h )取得最小值f (2)=162+22=12, 故其侧棱长的最小值l =12=2 3. 答案 (1)C (2)2 3 热点二 数形结合思想应用1 讨论函数的零点或方程的根【例4】 (1)若函数f (x )=|2x -2|-b 有两个零点,则实数b 的取值范围是________.(2)(2016·山东卷)已知函数f (x )=⎩⎨⎧|x |,x ≤m ,x 2-2mx +4m ,x >m ,其中m >0.若存在实数b ,使得关于x 的方程f (x )=b 有三个不同的根,则m 的取值范围是________.解析 (1)由f (x )=|2x -2|-b 有两个零点, 可得|2x -2|=b 有两个不等的实根,从而可得函数y =|2x -2|的图象与函数y =b 的图象有两个交点,如图所示.结合函数的图象,可得0<b <2.(2)作出f (x )的图象如图所示.当x >m 时,x 2-2mx +4m =(x -m )2+4m -m 2.∴要使方程f (x )=b 有三个不同的根,则有4m -m 2<m ,即m 2-3m >0.又m >0,解得m >3.答案 (1)(0,2) (2)(3,+∞)探究提高 1.本题利用数形结合思想,将函数零点或方程的根的情况转化为两函数图象交点问题.2.探究方程解的问题应注意两点:(1)讨论方程的解(或函数的零点)一般可构造两个函数,使问题转化为讨论两曲线的交点问题,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,不要刻意去用数形结合.【训练4】 (2017·乐山二模)若函数f (x )满足f (x -1)=1f (x )-1,当x ∈[-1,0]时,f (x )=x ,若在区间[-1,1)上,g (x )=f (x )-mx +m 有两个零点,则实数m 的取值范围为________. 解析 ∵x ∈[-1,0]时,f (x )=x . ∴当x ∈(0,1)时,-1<x -1<0, ∴f (x -1)=x -1,从而x -1=1f (x )-1.因此,x ∈(0,1)时,f (x )=1x -1+1,作出函数f (x )在[-1,1)上的图象,如图所示.因为g (x )=f (x )-mx +m 有两个零点.∴y =f (x )的图象与直线y =m (x -1)在区间[-1,1)上有两个交点, 又k AB =0-(-1)1-(-1)=12,由几何直观知0<m ≤12.答案 ⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12应用2 利用数形结合思想求最值、范围【例5】 (1)记实数x 1,x 2,…,x n 中最小数为min{x 1,x 2,…,x n },则定义在区间[0,+∞)上的函数f (x )=min{x 2+1,x +3,13-x }的最大值为( ) A.5 B.6 C.8D.10(2)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.5D.4解析 (1)在同一坐标系中作出三个函数y =x 2+1,y =x +3,y =13-x 的图象如图:由图可知,在实数集R 上,min{x 2+1,x +3,13-x }为y =x +3上A 点下方的射线,抛物线AB 之间的部分,线段BC ,与直线y =13-x 点C 下方的部分的组合图.显然,在区间[0,+∞)上,在C 点时,y =min{x 2+1,x +3,13-x }取得最大值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =x +3,y =13-x 得点C (5,8).所以f (x )max =8.(2)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.答案 (1)C (2)B探究提高 1.第(1)题利用函数的图象求最值,避免分段函数的讨论;第(2)题利用几何直观,把m 的值转化为圆上的点到原点的距离. 2.运用数形结合思想求解最值问题(1)对于几何图形中的动态问题,应分析各个变量的变化过程,找出其中的相互关系求解.(2)应用几何意义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.【训练5】 (2017·九江十校联考)设A ,B 在圆x 2+y 2=1上运动,且|AB |=3,点P 在直线l :3x +4y -12=0上运动,则|P A → +PB → |的最小值为( ) A.3 B.4 C.175D.195解析 设AB 的中点为D ,则P A → +PB → =2PD →,∴当且仅当O ,D ,P 三点共线时,|P A → +PB → |取得最小值, 此时OP ⊥AB ,且OP ⊥l .∵圆心到直线的距离为129+16=125,|OD |=1-34=12,∴|P A → +PB → |的最小值为2⎝ ⎛⎭⎪⎫125-12=195. 答案 D应用3 数形结合求解不等式、参数问题【例6】 (1)(2015·全国Ⅱ卷)设函数f ′(x )是奇函数f (x )(x ∈R )的导函数,f (-1)=0,当x >0时,xf ′(x )-f (x )<0,则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是( ) A.(-∞,-1)∪(0,1) B.(-1,0)∪(1,+∞) C.(-∞,-1)∪(-1,0)D.(0,1)∪(1,+∞)(2)(2017·西安调研)已知变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +2y ≥0,mx -y ≤0,x -2y +2≥0,若z =2x -y 的最大值为2,则实数m =( ) A.-1 B.-2 C.1D.2解析 (1)设g (x )=f (x )x (x ≠0),则g ′(x )=xf ′(x )-f (x )x 2.当x >0时,xf ′(x )-f (x )<0,∴g ′(x )<0,∴g (x )在(0,+∞)上为减函数,且g (1)=f (1)=-f (-1)=0. ∵f (x )为奇函数,∴g (x )为偶函数,∴g (x )的图象的示意图如图所示.当x >0时,由f (x )>0,得g (x )>0,由图知0<x <1,当x <0时,由f (x )>0, 得g (x )<0,由图知x <-1,∴使得f (x )>0成立的x 的取值范围是(-∞,-1)∪(0,1).(2)将目标函数变形为y =2x -z ,当z 取最大值时,直线y =2x -z 在y 轴上的截距最小,故当m ≤12时,不满足题意.当m >12时,作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +2y ≥0,mx -y ≤0,x -2y +2≥0表示的平面区域,如图阴影部分所示(含边界).y =2x -z 过点B 时,直线在y 轴上的截距最小,此时z =2x -y 取得最大值. 易求点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫22m -1,2m 2m -1, ∴最大值为z =2×22m -1-2m 2m -1=2,解得m =1.答案 (1)A (2)C探究提高 1.第(1)题利用了数形结合思想,由条件判断函数的单调性,再结合f (-1)=0可作出函数的图象,利用图象即可求出x 的取值范围.2.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、下位置关系转化为数量关系解决问题,往往可以避免烦琐的运算,获得简捷的解答.【训练6】 (1)当x ∈(1,2)时,(x -1)2<log a x 恒成立,则实数a 的取值范围是________.(2)(2017·沈阳调研)已知实数x ,y 满足⎩⎨⎧y ≥0,x +y ≤0,2x +y +2≤0,则z =log 2⎝⎛⎭⎪⎫y -1x -1+32的取值范围是________. 解析 (1)由题意,易知a >1.在同一坐标系内作出y =(x -1)2,x ∈(1,2)及y =log a x 的图象.若y =log a x 过点(2,1), 得log a 2=1,所以a =2.根据题意,函数y =log a x ,x ∈(1,2)的图象恒在y =(x -1)2,x ∈(1,2)的上方. 结合图象,a 的取值范围是(1,2]. (2)作线性约束条件表示的可行域如图所示. 令t =y -1x -1表示可行域内的点P (x ,y )与定点M (1,1)连线的斜率.易求点B(-1,0),k MB=1-01-(-1)=12,且x+y=0的斜率为-1.∴-1<t≤12,从而12<y-1x-1+32≤2,故-1<z≤1.答案(1)(1,2](2)(-1,1]1.当问题中涉及一些变化的量时,就需要建立这些变化的量之间的关系,通过变量之间的关系探究问题的答案,这就需要使用函数思想.2.借助有关函数的性质,一是用来解决有关求值、解(证)不等式、解方程以及讨论参数的取值范围等问题,二是在问题的研究中,可以通过建立函数关系式或构造中间函数来求解.3.许多数学问题中,一般都含有常量、变量或参数,这些参变量中必有一个处于突出的主导地位,把这个参变量称为主元,构造出关于主元的方程,主元思想有利于回避多元的困扰,解方程的实质就是分离参变量.4.在数学中函数的图象、方程的曲线、不等式所表示的平面区域、向量的几何意义、复数的几何意义等都实现以形助数的途径,当试题中涉及这些问题的数量关系时,我们可以通过图形分析这些数量关系,达到解题的目的.5.有些图形问题,单纯从图形上无法看出问题的结论,这就要对图形进行数量上的分析,通过数的帮助达到解题的目的.。

高中数学二轮复习(文) 函数与方程思想、数形结合思想2 课件(全国通用)

高中数学二轮复习(文) 函数与方程思想、数形结合思想2   课件(全国通用)

第一部分
一、函数与方程思想
思想方法诠释 思想分类应用 应用方法归纳
-3-
以形助数(数题形解) 以数辅形(形题数解) 借助形的生动性和直观性来阐 借助于数的精确性和规范性及严 述数形之间的联系,即以形作 密性来阐明形的某些属性,即以数 为手段,数作为目的 作为手段,形作为目的 数形结合思想通过“以形助数,以数辅形”,使复杂问题简单化,抽象问 题具体化,能够变抽象思维为形象思维,有助于把握数学问题的本质
第一部分
应用一 应用二 应用三
一、函数与方程思想
思想方法诠释 应用四 思想分类应用 应用方法归纳
-7-
突破训练1定义在R上的奇函数f(x)满足f(x+2)=f(2-x),当x∈[0,2] 时,f(x)=-4x2+8x.若在区间[a,b]上,存在m(m≥3)个不同整数
∑ |f(xi)-f(������������ + )| 1 ≥72,则b-a的最小值为( xi(i=1,2,…,m),满足 ������ =1 A.15 B.16 C.17 D.18
∵f(-1)=-4,f(0)=0,f(1)=4,f(2)=0,f(3)=4,f(4)=0,…,|f(-1)-f(0)|=4,|f(0)f(1)|=4,|f(1)-f(2)|=4,|f(2)-f(3)|=4,…,由 选D. =18,则b-a的最小值为18,故
72 4
第一部分
应用一 应用二 应用三
一、函数与方程思想
2
故选B.
第一部分
应用一 应用二 应用三
一、函数与方程思想
思想方法诠释 应用四 思想分类应用 应用方法归纳
-11-
思维升华在解含有参数的不等式时,由于涉及参数,往往需要讨 论,导致演算过程烦琐冗长.如果题设与几何图形有联系,那么利用 数形结合的方法,问题将会简练地得到解决.

高考数学考点解读命题热点突破专题23函数与方程思想数形结合思想理

高考数学考点解读命题热点突破专题23函数与方程思想数形结合思想理

专题23 函数与方程思想、数形结合思想【考点定位】函数与方程的思想一般通过函数与导数、三角函数、数列、解析几何等知识进行考查;数形结合思想一般在选择题、填空题中考查. 【命题热点突破一】函数与方程思想 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.函数与方程的思想在解题中的应用(1)函数与不等式的相互转化,对于函数y =f (x ),当y >0时,就转化为不等式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. 例1、(1)设m ,n 是正整数,多项式(1-2x)m+(1-5x)n中含x 项的系数为-16,则含x 2项的系数是( ) A .-13 B .6 C .79 D .37(2)已知函数f(x)=(x +m)ln(x +m)在x =1处的切线斜率为1. ①若对∀x>0,恒有f(x)≥-x 2+ax -2,求实数a 的最大值; ②证明:对∀x ∈(0,1]和任意正整数n 都有f(x)>xne x -1.【答案】(1)D【解析】易知x 的系数为-2m -5n ,即-2m -5n =-16,即2m +5n =16,且m ,n 为正整数.由2m +5n =16,得n =16-2m5,即16-2m 必须能够被5整除,由于16-2m 为偶数,且0≤16-2m≤16,故只能16-2m=10,即m =3,n =2,所以x 2的系数为C 23(-2)2+C 22(-5)2=37.(2)解:f′(x)=ln(x +m)+1,则f′(1)=ln(1+m)+1=1,得m =0,即f(x)=xln x.①f(x)≥-x 2+ax +2,即xln x≥-x 2+ax -2,又x>0,所以a≤ln x+x +2x .令h(x)=ln x +x +2x ,所以要使原不等式恒成立,则a≤h(x)min .h′(x)=1x +1-2x 2=x 2+x -2x 2=(x +2)(x -1)x2. 当0<x<1时,h′(x)<0,当x>1时,h′(x)>0,h′(1)=0,故x =1时,h(x)取得极小值,即最小值,所以h(x)min =h(1)=3,所以a≤3,所以a 的最大值为3.【特别提醒】方程思想的本质是根据已知得出方程(组),通过解方程(组)解决问题;函数思想的实质是使用函数方法解决数学问题(不一定只是函数问题),构造函数解题是函数思想的一种主要体现. 【变式探究】(1)已知向量OA →=(3,-4),OB →=(6,-3),OC →=(2m ,m +1).若AB →∥OC →,则实数m 的值为( ) A.35 B .-35 C .3 D .-3(2)已知函数f(x)=x 2ln x .①求f(x)的单调区间;②证明:当x>1时,x +(x -3)e x2ln x>0.【答案】(1) D【解析】AB →=OB →-OA →=(3,1).因为AB →∥OC →,所以2m 3=m +11,解得m =-3.(2)解:①f(x)=x2ln x 的定义域为(0,1)∪(1,+∞),f′(x)=x (2ln x -1)(ln x )2. 由f′(x)>0得f(x)的单调递增区间为(e ,+∞);由f′(x)<0得f(x)的单调递减区间为(0,1),(1,e).【命题热点突破二】数形结合思想例2、(1) 设函数f(x)=e x(2x -1)-ax +a ,其中a<1,若存在唯一的整数x 0,使得f(x 0)<0,则a 的取值范围是( )A .[-32e ,1)B .[-32e ,34)C .[32e ,34)D .[32e,1)(2)向量a =(2,0),b =(x ,y),若b 与b -a 的夹角为π6,则|b |的最大值为( )A .4B .2 3C .2 D.4 33[答案] (1)D (2)A【解析】(1)令g(x)=e x (2x -1),则g′(x)=e x(2x +1),由g′(x)>0得x>-12,由g′(x)<0得x<-12,故函数g(x)在⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-12上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,+∞上单调递增.又函数g(x)在x<12时,g(x)<0,在x>12时,g(x)>0,所以其大致图像如图所示.直线y =ax -a 过点(1,0).若a≤0,则f(x)<0的整数解有无穷多个,因此只能a>0.结合函数图像可知,存在唯一的整数x 0,使得f(x 0)<0,即存在唯一的整数x 0,使得点(x 0,ax 0-a)在点(x 0,g(x 0))的上方,则x 0只能是0,故实数a 应满足⎩⎪⎨⎪⎧f (-1)≥0,f (0)<0,f (1)≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧-3e -1+2a≥0,-1+a<0,e≥0,解得32e≤a<1.故实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫32e ,1.【特别提醒】数形结合思想主要是根据函数图像(或者其他几何图形),找到解决问题的思路,帮助建立数的运算或者推理(以形助数)的一种方法.用图象法讨论方程(特别是含参数的指数、对数、根式、三角等复杂方程)的解(或函数零点)的个数是一种重要的思想方法,其基本思想是先把方程两边的代数式看作是两个熟悉函数的表达式(不熟悉时,需要作适当变形转化为两个熟悉的函数),然后在同一坐标系中作出两个函数的图象,图象的交点个数即为方程解(或函数零点)的个数. 【变式探究】(1)函数y =f(x)为定义在R 上的减函数,函数y =f(x -1)的图像关于点(1,0)对称,x ,y 满足不等式f(x2-2x)+f(2y -y 2)≤0,M(1,2),N(x ,y),O 为坐标原点,则当1≤x ≤4时,OM →·ON →的取值范围为( ) A .[12,+∞) B .[0,3] C .[3,12] D .[0,12](2)已知向量α,β,γ满足|α|=1,|α-β|=|β|,(α-γ)·(β-γ)=0.若对每一确定的β,|γ|的最大值和最小值分别为m ,n ,则对任意β,m -n 的最小值是( )A.12 B .1 C .2 D. 2 【答案】(1)D (2)A(2)平移向量α,β,γ,使它们的起点位于点O 处,终点分别记作A ,B , C ,如图所示,根据|α-β|=|β|可知点B 在OA 的垂直平分线上.根据(α-γ)·(β-γ)=0知点C 在以AB 为直径的圆上,故m -n 等于圆的直径AB.又OB =AB ,所以要使AB 最小,则只要OB 最小即可,由图易知,当点B 为线段OA 的中点时,m -n 取得最小值12.【高考真题解读】1.[2015·全国卷Ⅱ改编] 已知等比数列{a n }满足a 1=3,a 1+a 3+a 5=21,则a 3+a 5+a 7=________. 【答案】42【解析】由a 1=3,得a 1+a 3+a 5=3(1+q 2+q 4)=21,所以1+q 2+q 4=7,即(q 2+3)(q 2-2)=0,解得q 2=2,所以a 3+a 5+a 7=(a 1+a 3+a 5)q 2=21×2=42.2.[2015·全国卷Ⅱ] 设向量a ,b 不平行,向量λa +b 与a +2b 平行,则实数λ=________. 【答案】12【解析】因为λa +b 与a +2b 平行,所以存在唯一实数t ,使得λa +b =t(a +2b ),所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=t ,1=2t ,解得λ=t =12.3.[2013·新课标全国卷Ⅰ改编] 设m 为正整数,(x +y)2m展开式的二项式系数的最大值为a ,(x +y)2m +1展开式的二项式系数的最大值为b ,若13a =7b ,则m =________. 【答案】6【解析】(x +y)2m展开式的二项式系数的最大值是C m2m ,即a =C m2m ;(x +y)2m +1展开式的二项式系数的最大值是C m 2m +1,即b =C m 2m +1,因为13a =7b ,所以13C m 2m =7C m2m +1,所以13(2m )!m !·m!=7(2m +1)!(m +1)!·m!,解得m =6.4.[2015·全国卷Ⅱ改编] 设函数f′(x)是奇函数f(x)(x ∈R )的导函数,f(-1)=0,当x>0时,xf′(x)-f(x)<0,则使得f(x)>0成立的x 的取值范围是________. 【答案】(-∞,-1)∪(0,1)5.[2014·辽宁卷改编] 当x ∈[-2,1]时,不等式ax 3-x 2+4x +3≥0恒成立,则实数a 的取值范围是________. 【答案】[-6,-2]【解析】当-2≤x<0时,不等式转化为a≤x 2-4x -3x 3, 令f(x)=x 2-4x -3x(-2≤x<0), 则f′(x)=-x 2+8x +9x 4=-(x -9)(x +1)x 4,故f(x)在[-2,-1]上单调递减,在(-1,0)上单调递增,此时有a≤1+4-3-1=-2.当x =0时,不等式恒成立.当0<x≤1时,a≥x 2-4x -3x 3,令g(x)=x 2-4x -3x3(0<x≤1),则g′(x)=-x 2+8x +9x 4=-(x -9)(x +1)x 4, 故g(x)在(0,1]上单调递增,此时有a≥1-4-31=-6.综上,-6≤a≤-2.6.[2013·山东卷] 过点(3,1)作圆(x -2)2+(y -2)2=4的弦,其中最短弦的长为________. 【答案】2 2【解析】设弦与圆的交点为A ,B ,最短弦长以(3,1)为中点,由垂径定理得⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB|22+(3-2)2+(2-1)2=4,解之得|AB|=2 2.7.[2014·天津卷] 已知函数f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧|x 2+5x +4|,x ≤0,2|x -2|,x>0.若函数y =f(x)-a|x|恰好有4个零点,则实数a 的取值范围为________. 【答案】(1,2)。

高考二轮复第23讲 函数与方程思想、数形结合思想

高考二轮复第23讲 函数与方程思想、数形结合思想

第23讲函数与方程思想、数形结合思想思想诠释函数的思想是通过建立函数关系或构造函数,运用函数的图象和性质去分析、转化问题,从而使问题得到解决的思想;方程的思想就是建立方程或方程组,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.思想应用应用一函数与方程思想在函数、方程、不等式中的应用[典例1]已知f(x)是定义在R上的可导函数,且满足(x+2)f(x)+xf′(x)>0,则()A.f(x)>0B.f(x)<0C.f(x)为减函数D.f(x)为增函数解析:(构造函数)令g(x)=x2f(x)e x,g′(x)=2xf(x)e x+x2f′(x)e x+x2f(x)e x=x e x[(x+2)f(x)+xf′(x)],因为(x+2)f(x)+xf′(x)>0,所以当x>0时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,当x <0时,g ′(x )<0,函数g (x )单调递减, 故g (x )=x 2f (x )e x >g (0)=0, 即f (x )>0.故选A. 答案:A函数与方程思想在不等式中的应用函数与不等式的相互转化,把不等式转化为函数,借助函数的图象和性质可解决相关的问题、常涉及不等式恒成立问题、比较大小问题.一般利用函数思想构造新函数,建立函数关系求解. [应用体验]1.(2018·山西三区八校二模)定义在R 上的奇函数f (x )的导函数满足f ′(x )<f (x ),且f (x )·f (x +3)=-1,若f (2 015)=-e ,则不等式f (x )<e x 的解集为________. 解析:因为f (x )·f (x +3)=-1,所以f (x +3)=-1f (x ),f (x +6)=-1f (x +3)=f (x ),即f (x )的周期为6,所以f (2 015)=f (-1)=-f (1)=-e ,因为f (x )是奇函数,所以f (1)=e.构造函数g (x )=f (x )e x ,则g ′(x )=f ′(x )-f (x )e x <0,即g (x )在R 上单调递减,g (1)=f (1)e =1,f (x )<e x ⇔f (x )e x <1⇔g (x )<1=g (1),所以x >1. 答案:(1,+∞)应用二 函数与方程思想在数列中的应用[典例2] 设{a n }是首项为a 1,公差为-1的等差数列,S n 为其前n 项和,若S 1,S 2,S 4成等比数列,则a 1的值________. 解析:∵{a n }为等差数列,则S 4=4a 1+6d =4a 1-6,S 2=2a 1-1,S 1=a 1.又S 22=S 1·S 4知,(2a 1-1)2=a 1(4a 1-6),∴a 1=-12.答案:-121.应用方程的思想求等差(或等比)数列中的通项时,根据题中的条件,列出关于首项和公差(或公比)的方程组,通过解方程组求出数列的首项和公差(或公比),再根据等差(或等比)数列的通项公式写出a n .2.根据题目条件构造函数关系,把不等式恒成立问题转化为求函数的最值问题是常用的解题思路. [应用体验]2.已知数列{a n }满足a 1=33,a n +1-a n =2n ,则a nn的最小值为________.解析:a n =a n -a n -1+a n -1-a n -2+…+a 2-a 1+a 1=2(n -1)+2(n -2)+…+2+33=2(1+2+…+n -1)+33=(n -1)n +33,故a n n =n +33n -1.注意到对勾函数的单调性,易得n =5或n=6时,a n n 最小,而a 66=212,a 55=535,故最小值为212.答案:212思想诠释数形结合思想,就是根据数与形之间的对应关系,通过数与形的相互转化来解决数学问题的思想.数形结合思想的应用包括以下两个方面:1.“以形助数”,把某些抽象的数学问题直观化、生动化,能够变抽象思维为形象思维,揭示数学问题的本质;2.“以数定形”,把直观图形数量化,使形更加精确.思想应用应用三 利用数形结合研究函数零点[典例3] 已知直线(1-m )x +(3m +1)y -4=0所过定点恰好落在函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log a x ,0<x ≤3,|x -4|,x >3的图象上,若函数h (x )=f (x )-mx +2有三个不同的零点,则实数m 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫-∞,12 B .⎝⎛⎭⎫12,1 C.⎝⎛⎦⎤12,1D .(1,+∞)解析:由(1-m )x +(3m +1)y -4=0,得x +y -4-m (x -3y )=0,∴由⎩⎪⎨⎪⎧x +y -4=0,x -3y =0,可得直线过定点(3,1),∴log a 3=1,∴a =3.令f (x )-mx +2=0,得f (x )=mx -2,在同一坐标系上作出y 1=f (x )与y 2=mx -2的图象,易得12<m <1.答案:B利用数形结合探究方程解的问题应注意两点1.讨论方程的解(或函数的零点)一般可构造两个函数,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,不是刻意去用数形结合. [应用体验]3.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x -1, x >0,-x 2-2x ,x ≤0,若函数g (x )=f (x )-m 有3个零点,则实数m 的取值范围是________.解析:在坐标系内作出函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x-1, x >0,-x 2-2x , x ≤0的图象,如图所示;可知当0<m<1时,函数f(x)的图象与直线y=m有3个交点,即函数g(x)=f(x)-m有3个零点.答案:(0,1)应用四利用数形结合求解不等式、参数问题[典例4]设f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,且g(-3)=0,则不等式f(x)g(x)<0的解集是________.解析:设F(x)=f(x)g(x),由于f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,得F(-x)=f(-x)·g(-x)=-f(x)g(x)=-F(x),即F(x)在R上为奇函数.又当x<0时,F′(x)=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,所以x<0时,F(x)为增函数.因为奇函数在对称区间上的单调性相同,所以x>0时,F(x)也是增函数.因为F(-3)=f(-3)g(-3)=0=-F(3).所以,由图象可知F(x)<0的解集是(-∞,-3)∪(0,3).答案:(-∞,-3)∪(0,3)1.本题利用了数形结合思想,由条件判断函数的单调性,再结合g (-3)=0以及函数的奇偶性,利用图象求x 的取值范围.2.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、下位置关系转化为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. [应用体验]4.当x ∈(1,2)时,(x -1)2<log a x 恒成立,则实数a 的取值范围是________.解析:由题意可知a >1,在同一坐标系内作出y =(x -1)2,x ∈(1,2)及y =log a x 的图象,若y =log a x 过点(2,1),得log a 2=1,所以a =2.根据题意,函数y =log a x ,x ∈(1,2)的图象恒在y =(x -1)2,x ∈(1,2)的上方,所以1<a ≤2. 答案:(1,2]应用五 利用数形结合解决最值问题[典例5] 已知AB →⊥AC →,|AB →|=1t ,|AC →|=t ,若点P 是△ABC 所在平面内的一点,且AP →=AB→|AB →|+4AC →|AC →|,则PB →·PC →的最大值等于( ) A .13B .15C .19D .21解析:以点A 为坐标原点,AB →,AC →的方向分别为x 轴,y 轴的正方向建立平面直角坐标系,如图所示.则有A (0,0),B ⎝⎛⎭⎫1t ,0,C (0,t ),由AP →=AB →|AB →|+4AC →|AC →|=tAB →+4t AC →=t ⎝⎛⎭⎫1t ,0+4t (0,t )=(1,0)+(0,4)=(1,4).可得P (1,4), 那么PB →=⎝⎛⎭⎫1t -1,-4,PC →=(-1,t -4), 故PB →·PC →=⎝⎛⎭⎫1t -1,-4·(-1,t -4)=-1t -4t +17≤-2 1t ·4t +17=13,当且仅当1t=4t ,即t =12时等号成立.答案:A利用数形结合思想解决最值问题的一般思路:利用数形结合的思想可以求与几何图形有关的最值问题,也可以求与函数有关的一些量的取值范围或最值问题.1.对于几何图形中的动态问题,应分析各个变量的变化过程,找出其中的相互关系求解.2.对于求最大值、最小值问题,先分析所涉及知识,然后画出相应图象,数形结合求解. [应用体验]5.已知抛物线的方程为x 2=8y ,点F 是其焦点,点A (-2,4),在此抛物线上求一点P ,使△APF 的周长最小,此时点P 的坐标为________.解析:因为(-2)2<8×4,所以点A (-2,4)在抛物线x 2=8y 的内部,如图,设抛物线的准线为l ,过点P 作PQ ⊥l 于点Q ,过点A 作AB ⊥l 于点B ,连接AQ ,由抛物线的定义可知△APF 的周长为|PF |+|P A |+|AF |=|PQ |+|P A |+|AF | ≥|AQ |+|AF |≥|AB |+|AF |.当且仅当P ,B ,A 三点共线时,△APF 的周长取得最小值,即|AB |+|AF |.因为点A (-2,4), 所以不妨设△APF 的周长最小时,点P 的坐标为(-2,y 0),代入x 2=8y ,得y 0=12,故使△APF 的周长最小的抛物线上的点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫-2,12. 答案:⎝⎛⎭⎫-2,12限时规范训练(二十三)建议用时45分钟,实际用时________一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.已知f (x )是定义在R 上的奇函数,当x ≥0时,f (x )=x 2+2x ,若f (2-a 2)>f (a ),则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,-1)∪(2,+∞)B .(-1,2)C .(-2,1)D .(-∞,-2)∪(1,+∞)解析:选C.因为f (x )是奇函数,所以当x <0时,-x >0,∴f (-x )=(-x )2+2(-x )∴-f (x )=x 2-2x ,即f (x )=-x 2+2x .作出函数f (x )的大致图象(如图中实线所示),结合图象可知f (x )是R 上的增函数,由f (2-a 2)>f (a ),得2-a 2>a ,解得-2<a <1.故选C.2.若不等式x 2+ax +1≥0对一切x ∈⎝⎛⎦⎤0,12恒成立,则a 的最小值为( ) A .0B .-2C .-52D .-3解析:选C.因为x 2+ax +1≥0,即a ≥-x 2-1x=-⎝⎛⎭⎫x +1x .令g (x )=-⎝⎛⎭⎫x +1x . 当0<x ≤12时,g (x )=-⎝⎛⎭⎫x +1x 递增,g (x )ma x =g ⎝⎛⎭⎫12=-52,故a ≥-52,即a 的最小值为-52. 3.记实数x 1,x 2,…,x n 中最小数为min{x 1,x 2,…,x n },则定义在区间[0,+∞)上的函数f (x )=min{x 2+1,x +3,13-x }的最大值为( )A .5B .6C .8D .10 解析:选C.在同一坐标系中作出三个函数y =x 2+1,y =x +3,y =13-x 的图象如图所示:由图可知,在实数集R 上,min{x 2+1,x +3,13-x }为y =x +3上A 点下方的射线,抛物线AB 之间的部分,线段BC ,与直线y =13-x 点C 下方的部分的组合图.显然,在区间[0,+∞)上,在C 点时,y =min{x 2+1,x +3,13-x }取得最大值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =x +3,y =13-x 得点C (5,8). 所以f (x )ma x =8.4.设0<a <1,e 为自然对数的底数,则a ,a e ,e a -1的大小关系为( )A .e a -1<a <a eB .a e <a <e a -1C .a e <e a -1<aD .a <e a -1<a e解析:选B.设f (x )=e x -x -1,x >0,则f ′(x )=e x -1,∴f (x )在(0,+∞)上是增函数,且f (0)=0,f (x )>0,∴e x -1>x ,即e a -1>a .又y =a x (0<a <1)在R 上是减函数,得a >a e ,从而e a -1>a >a e .5.已知a ,b 是单位向量,a ·b =0.若向量c 满足|c -a -b |=1,则|c |的最大值为( ) A. 2-1B . 2 C. 2+1 D . 2+2解析:选C.∵|a |=|b |=1,且a ·b =0,∴可设a =(1,0),b =(0,1),c =(x ,y ). ∴c -a -b =(x -1,y -1).∵|c-a-b|=1,∴(x-1)2+(y-1)2=1,即(x-1)2+(y-1)2=1.又|c|=x2+y2.如图所示.由图可知,当c对应的点(x,y)在点C处时,|c|有最大值,为|c|=12+12+1=2+1. 6.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.6C.5 D.4解析:选B.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|ma x=|OC|+r=6,即m的最大值为6.二、填空题(本题共2小题,每小题5分,共10分)7.若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧2x +y ≤8,x +3y ≤9,x ≥0,y ≥0,则y -6x -6的最大值为________. 解析:画出约束条件所满足的可行域,如图阴影部分所示,z =y -6x -6表示可行域内的点和定点F (6,6)连线的斜率, 显然直线AF 的斜率最大,k AF =6-06-4=3,即y -6x -6的最大值是3. 答案:38.已知e 为自然对数的底数,若对任意的x ∈⎣⎡⎦⎤1e ,1,总存在唯一的y ∈[-1,1],使得lnx -x +1+a =y 2e y 成立,则实数a 的取值范围是________.解析:设f (x )=ln x -x +1+a ,当x ∈⎣⎡⎦⎤1e ,1时,f ′(x )=1-x x≥0,f (x )是增函数,所以x ∈⎣⎡⎦⎤1e ,1时,f (x )∈⎣⎡⎦⎤a -1e ,a ;设g (y )=y 2e y ,则g ′(y )=e y y (y +2),则g (y )在(-1,0)单调递减,在[0,1]单调递增,且g (-1)=1e<g (1)=e.因为对任意的x ∈⎣⎡⎦⎤1e ,1,存在唯一的y ∈[]-1,1,使得f (x )=g (y )成立,所以⎣⎡⎦⎤a -1e ,a ⊆⎝⎛⎦⎤1e ,e ,解得2e<a ≤e. 答案:⎝⎛⎦⎤2e ,e三、解答题(本题共2小题,每题12分,共24分)9.已知等差数列{a n }的公差d ≠0,a 1+a 4=14,且a 1,a 2,a 7成等比数列.(1)求{a n }的通项公式a n 与前n 项和公式S n ;(2)令b n =S n n +k ,若{b n }是等差数列,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n b n +1的前n 项和T n 的最小值. 解:(1)a 1+a 4=2a 1+3d =14,由a 1,a 2,a 7成等比数列得a 1(a 1+6d )=(a 1+d )2,整理得d 2=4a 1d ,∵d ≠0,∴d =4a 1,由d =4a 1与2a 1+3d =14联立,解得a 1=1,d =4,∴a n =a 1+(n -1)d =4n -3,S n =n (1+4n -3)2=2n 2-n . (2)由(1)知b n =2n 2-n n +k,∵{b n }为等差数列, ∴2b 2=b 1+b 3,代入可解得k =-12或k =0, 当k =-12时,b n =2n ,则1b n b n +1=14⎝⎛⎭⎪⎫1n -1n +1,∴T n =14⎣⎡⎝⎛⎭⎫11-12+⎝⎛⎭⎫12-13+… ⎦⎥⎤+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=n 4(n +1), 又y =x 4(x +1)=14⎝⎛⎭⎫1+1x 在(0,+∞)上是增函数, ∴当n =1时,T n 有最小值18. 当k =0时,b n =2n -1,则1b n b n +1=1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1, ∴T n =12⎣⎡⎝⎛⎭⎫11-13+⎝⎛⎭⎫13-15+ ⎦⎥⎤…+⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1=n 2n +1. 又y =x 2x +1=12+1x在(0,+∞)上是增函数, ∴当n =1时,T n 取到最小值13. 综上,当k =-12时,T n 的最小值为18; 当k =0时,T n 的最小值为13. 10.设椭圆中心在坐标原点,A (2,0),B (0,1)是它的两个顶点,直线y =kx (k >0)与AB 相交于点D ,与椭圆相交于E ,F 两点.(1)若ED →=6DF →,求k 的值;(2)求四边形AEBF 面积的最大值.解:(1)依题意得椭圆的方程为x 24+y 2=1,直线AB ,EF 的方程分别为x +2y =2,y =kx (k >0)(如图),设D (x 0,kx 0),E (x 1,kx 1),F (x 2,kx 2),其中x 1<x 2,且x 1,x 2满足方程(1+4k 2)x 2=4. 故x 2=-x 1=21+4k 2.①由ED →=6DF →知x 0-x 1=6(x 2-x 0),得x 0=17(6x 2+x 1)=57x 2=107 1+4k 2; 由D 在AB 上知x 0+2kx 0=2,得x 0=21+2k .所以21+2k =1071+4k 2, 化简得24k 2-25k +6=0,解得k =23或k =38. (2)根据点到直线的距离公式和①式知,点E ,F 到AB 的距离分别为h 1=|x 1+2kx 1-2|5=2(1+2k + 1+4k 2)5(1+4k 2), h 2=|x 2+2kx 2-2|5=2(1+2k - 1+4k 2)5(1+4k 2). 又|AB |= 22+12= 5, 所以四边形AEBF 的面积为S =12|AB |(h 1+h 2) =12·5·4(1+2k )5(1+4k 2)=2(1+2k )1+4k2 =2 1+4k 2+4k 1+4k 2=2 1+41k+4k ≤2 2, 当且仅当4k 2=1(k >0),即当k =12时,上式取等号. 所以S 的最大值为2 2.即四边形AEBF 面积的最大值为2 2.。

高考专题22 函数与方程思想、数形结合思想(命题猜想)高考数学(理)---精校解析Word版

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高考专题 数学精练【考点定位】函数与方程的思想一般通过函数与导数、三角函数、数列、解析几何等知识进行考查;数形结合思想一般在选择题、填空题中考查. 【命题热点突破一】函数与方程思想 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.函数与方程的思想在解题中的应用(1)函数与不等式的相互转化,对于函数y =f (x ),当y >0时,就转化为不等式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,用函数的观点去处文数列问题十分重要.(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.方法一 点坐标代入函数(方程)法点坐标代入函数(方程)法是指把点“放到”函数图象中去“入套”,通过构造方程求解参数的方法.此方法适用于已知函数或函数图象,给出满足条件的点坐标,求其中的参数问题.破解此类题的关键点:①点代入函数,把所给点坐标代入已知函数的解析式中,得到关于参数的方程或不等式. ②解含参方程,求解关于参数的方程或不等式.③检验得结论,得出参数的值或取值范围,最后代入方程或不等式进行检验. 例1、函数y =a x (a >0,且a ≠1)的反函数的图象过点(a ,a ),则a 的值为( ) A .2 B .3 C .2或12 D.12解析 因为函数y =a x (a >0,且a ≠1)的反函数为y =log a x (a >0,且a ≠1),且y =log a x 的图象过点(a ,a ),所以a =log a a ,所以a a =a ,所以a =12,检验易知当a =12时,函数有意义.故选D.答案 D【特别提醒】应用此方法的易错点是忘记检验,在解出方程后,一定要回头望,把所求的解代入原函数中检验是否有意义.【变式探究】函数y =log a x (a >0,且a ≠1)的反函数的图象过点(a ,3a ),则a 的值为________. 答案 13解析 因为函数y =log a x (a >0,且a ≠1)的反函数y =a x(a >0,且a ≠1)的图象过点(a ,3a ),所以3a =a a ,即a 13=a a ,所以a =13.经检验知a =13符合要求.方法二 平面向量问题的函数(方程)法平面向量问题的函数(方程)法是把平面向量问题,通过模、数量积等转化为关于相应参数的函数(方程)问题,从而利用相关知识结合函数或方程思想来处理有关参数值问题.破解此类题的关键点:①向量代数化,利用平面向量中的模、数量积等结合向量的位置关系、数量积公式等进行代数化,得到含有参数的函数(方程). 又0<x 1<x 2<1,∴g (x 1)>g (x 2), ∴1221e >e x x x x ,故选C.【变式探究】已知定义在R 上的函数g (x )的导函数为g ′(x ),满足g ′(x )-g (x )<0,若函数g (x )的图象关于直线x =2对称,且g (4)=1,则不等式g (x )e x >1的解集为________.答案 (-∞,0)解析 ∵函数g (x )的图象关于直线x =2对称, ∴g (0)=g (4)=1. 设f (x )=g (x )ex ,则f ′(x )=g ′(x )e x -g (x )e x (e x )2=g ′(x )-g (x )e x .又g ′(x )-g (x )<0,∴f ′(x )<0, ∴f (x )在R 上单调递减.又f (0)=g (0)e0=1,∴f (x )>f (0),∴x <0.【变式探究】已知f (t )=log 2t ,t ∈[2,8],对于f (t )值域内的所有实数m ,不等式x 2+mx +4>2m +4x 恒成立,则x 的取值范围是__________________.【变式探究】若x ∈[-2,1]时,不等式ax 3-x 2+4x +3≥0恒成立,则实数a 的取值范围是______.答案 [-6,-2]解析 当-2≤x <0时,不等式转化为a ≤x 2-4x -3x 3.令f (x )=x 2-4x -3x 3(-2≤x <0),则f ′(x )=-x 2+8x +9x 4=-(x -9)(x +1)x 4,故f (x )在[-2,-1]上单调递减,在(-1,0)上单调递增, 此时有a ≤f (x )min =f (-1)=1+4-3-1=-2. 当x =0时,不等式恒成立. 当0<x ≤1时,a ≥x 2-4x -3x 3,则f (x )在(0,1]上单调递增,此时有a ≥f (x )max =f (1)=1-4-31=-6. 综上,实数a 的取值范围是[-6,-2].【变式探究】关于x 的不等式e x-x 22-1-⎝⎛⎭⎫a -94x ≥0在⎣⎡⎭⎫12,+∞上恰成立,则a 的取值集合为________.解析 关于x 的不等式e x -x22-1-⎝⎛⎭⎫a -94x ≥0在⎣⎡⎭⎫12,+∞上恰成立⇔函数g (x )=e x -12x 2-1x在⎣⎡⎭⎫12,+∞上的值域为⎣⎡⎭⎫a -94,+∞. 因为g ′(x )=e x (x -1)-12x 2+1x 2,令φ(x )=e x (x -1)-12x 2+1,x ∈⎣⎡⎭⎫12,+∞, 则φ′(x )=x (e x -1). 因为x ≥12,所以φ′(x )>0,故φ(x )在⎣⎡⎭⎫12,+∞上单调递增, 所以φ(x )≥φ⎝⎛⎭⎫12=78-e2>0.因此g ′(x )>0,故g (x )在⎣⎡⎭⎫12,+∞上单调递增,则g (x )≥g ⎝⎛⎭⎫12=121e 1812--=2e -94, 所以a -94=2e -94,解得a =2e ,所以a 的取值集合为{2e}. 答案 {2e}【特别提醒】求解此类含参不等式恰成立问题时注意与含参不等式恒成立问题区分开,含参不等式恰成立问题一般转化为求函数的值域,得参数的方程;而含参不等式恒成立问题一般转化为最值问题.【变式探究】关于x 的不等式x +4x -1-a 2+2a >0在(2,+∞)上恰成立,则a 的取值集合为__________. 答案 {-1,3}解析 关于x 的不等式x +4x -1-a 2+2a >0在(2,+∞)上恰成立⇔函数f (x )=x +4x 在(2,+∞)上的值域为(a 2-2a +1,+∞). 由f (x )=x +4x,x ∈(2,+∞),可得f ′(x )=1-4x 2=x 2-4x2>0,所以f (x )=x +4x在(2,+∞)上为单调递增函数,所以f (x )>f (2)=4.又关于x 的不等式x +4x >a 2-2a +1在(2,+∞)上恰成立,所以a 2-2a +1=4,解得a =-1或a =3.方法四 函数与方程思想在解析几何中的应用解析几何中求斜率、截距、半径、点的坐标、离心率等几何量经常要用到方程(组)的思想;直线与圆锥曲线的位置关系问题,可以通过转化为一元二次方程,利用判别式进行解决;求变量的取值范围和最值问题常转化为求函数的值域、最值,用函数的思想分析解答. 例4.以抛物线C 的顶点为圆心的圆交C 于A ,B 两点,交C 的准线于D ,E 两点.已知|AB |=42,|DE |=25,则C 的焦点到准线的距离为( ) A.2 B.4 C.6 D.8 答案 B解析 不妨设抛物线C :y 2=2px (p >0),圆的方程设为x 2+y 2=r 2(r >0),如图,又可设A (x 0,22),D ⎝⎛⎭⎫-p2,5, 点A (x 0,22)在抛物线y 2=2px 上,∴8=2px 0,①点A (x 0,22)在圆x 2+y 2=r 2上,∴x 20+8=r 2,②点D ⎝⎛⎭⎫-p 2,5在圆x 2+y 2=r 2上,∴5+⎝⎛⎭⎫p22=r 2,③ 联立①②③,解得p =4(负值舍去),即C 的焦点到准线的距离为p =4,故选B.【变式探究】如图,已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的右顶点为A ,O 为坐标原点,以A 为圆心的圆与双曲线C 的一条渐近线交于P ,Q 两点,若∠P AQ =60°,且OQ →=3OP →,则双曲线C 的离心率为( )A.233B.72C.396D. 3答案 B解析 因为∠P AQ =60°,|AP |=|AQ |, 所以|AP |=|AQ |=|PQ |,设|AQ |=2R , 又OQ →=3OP →,则|OP |=12|PQ |=R .双曲线C 的渐近线方程是y =ba x ,A (a ,0),所以点A 到直线y =bax 的距离d =⎪⎪⎪⎪b a ·a -0⎝⎛⎭⎫b a 2+(-1)2=aba 2+b 2, 所以⎝⎛⎭⎪⎫ab a 2+b 22=(2R )2-R 2=3R 2,即a 2b 2=3R 2(a 2+b 2), 在△OQA 中,由余弦定理得,|OA |2=|OQ |2+|QA |2-2|OQ ||QA |cos 60°=(3R )2+(2R )2-2×3R ×2R ×12=7R 2=a 2.由⎩⎪⎨⎪⎧a 2b 2=3R 2(a 2+b 2),a 2=7R 2,得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=7R 2,b 2=214R 2, 所以双曲线C 的离心率为e =c a =c 2a 2=a 2+b2a 2=1+b 2a2=1+214R 27R 2=72.【变式探究】设椭圆中心在坐标原点,A (2,0),B (0,1)是它的两个顶点,直线y =kx (k >0)与AB 相交于点D ,与椭圆相交于E ,F 两点.若ED →=6DF →,则k 的值为________.若两个根y 1,y 2∉[-2,2],设φ(y )=-54y 2+2y +10-r 2,其图象的对称轴方程为y =45∈[-2,2].则⎩⎪⎨⎪⎧φ(2)=9-r 2>0,φ(-2)=1-r 2>0,又r >0,解得0<r <1. 因此,两条曲线没有公共点的r 的取值范围是 (0,1)∪⎝⎛⎭⎫3305,+∞.方法五 函数与方程思想在数列中的应用数列的通项与前n 项和是自变量为正整数的函数,可用函数的观点去处理数列问题,常涉及最值问题或参数范围问题,一般利用二次函数;等差数列或等比数列的基本量的计算一般化归为方程(组)来解决.例5. 已知{a n }是等差数列,a 10=10,其前10项和S 10=70,则其公差d 等于( ) A.-23 B.-13 C.13 D.23答案 D解析 设等差数列的首项为a 1,公差为d ,则⎩⎪⎨⎪⎧a 10=a 1+9d =10,S 10=10a 1+10×92d =70,即⎩⎪⎨⎪⎧a 1+9d =10,2a 1+9d =14,解得d =23.【变式探究】已知在数列{a n }中,前n 项和为S n ,且S n =n +23a n ,则a na n -1的最大值为( ) A.-3 B.-1 C.3 D.1 答案 C解析 当n ≥2时,S n =n +23a n ,S n -1=n +13a n -1,两式作差可得a n =n +23a n -n +13a n -1,即a n a n -1=n +1n -1=1+2n -1. 由函数y =1+2x -1在(1,+∞)上是减函数,可得a na n -1在n =2时取得最大值3. 【变式探究】在等差数列{a n }中,若a 1<0,S n 为其前n 项和,且S 7=S 17,则S n 取最小值时n 的值为____. 答案 12解析 由已知得, 等差数列{a n }的公差d >0, 设S n =f (n ),则f (n )为二次函数,又由f (7)=f (17)知,f (n )的图象开口向上,关于直线n =12对称, 故S n 取最小值时n 的值为12.【变式探究】设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 4=-2,S 6=3,则nS n 的最小值为________. 答案 -9解析 由⎩⎪⎨⎪⎧4a 1+6d =-2,6a 1+15d =3解得a 1=-2,d =1,所以S n =n 2-5n2 ,故nS n =n 3-5n 22.令f (x )=x 3-5x 22,则f ′(x )=32x 2-5x ,令f ′(x )=0,得x =0或x =103, ∴ f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,103上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫103,+∞上单调递增.又∵n 是正整数,故当n =3时,nS n 取得最小值-9. 【命题热点突破二】数形结合思想数形结合思想通过“以形助数,以数辅形”,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,能够变抽象思维为形象思维,有助于把握数学问题的本质,它是数学的规律性与灵活性的有机结合。

高三数形结合练习题

高三数形结合练习题

高三数形结合练习题一、函数与图形1. 已知函数$f(x) = x^2 4x + 3$,求函数图像的顶点坐标。

2. 画出函数$g(x) = |x 2|$的图像,并求出其与x轴的交点坐标。

3. 已知函数$h(x) = \frac{1}{x}$的图像,求出当$x$为何值时,$h(x)$取得最小值。

4. 判断函数$y = 2^x$与$y = \log_2x$的图像是否关于y轴对称。

5. 已知函数$y = ax^2 + bx + c$的图像开口向上,且顶点坐标为$(1, 2)$,求$a$、$b$、$c$的值。

二、方程与图形1. 求解方程$x^2 5x + 6 = 0$,并在坐标系中画出其对应的函数图像。

2. 画出方程$|x| + |y| = 1$表示的图形。

3. 已知方程$y = x^3 3x$,求其图像与x轴的交点坐标。

4. 判断方程$y = x^2$与$y = x^2$的图像是否关于x轴对称。

5. 求解方程组$\begin{cases} x + y = 3 \\ x^2 + y^2 = 5\end{cases}$,并在坐标系中画出其解对应的点。

三、不等式与图形1. 画出不等式$y > x^2 4x + 3$表示的平面区域。

2. 已知不等式$|x| + |y| \leq 1$,求其表示的平面区域的面积。

3. 求解不等式组$\begin{cases} x y \geq 1 \\ 2x + y \leq4 \end{cases}$,并在坐标系中画出其解对应的区域。

4. 判断不等式$x^2 + y^2 \leq 1$表示的图形是否为圆形。

5. 已知不等式$y \geq x$,求其与直线$y = x + 2$围成的三角形面积。

四、数列与图形1. 已知数列$\{a_n\}$的通项公式为$a_n = n^2$,求出数列的前5项,并在坐标系中画出其对应的点。

2. 画出数列$\{b_n\}$的前5项,其中$b_n = 2^n$。

函数中的数形结合思想

函数中的数形结合思想

函数中的数形结合思想“数少形时缺直观,形少数时难入微”,它准确地告诉我们:数形结合,相得益彰;利用数、式进行深入细致的分析;利用图形直观又可以看出数、式的内在关系;数形结合思想是重要的数学思想,它是分析问题的思路基础. 因此,每年高考一定会重点考查,本文主要谈一下函数中的数形结合思想.一、函数中的由数到形由数到形是函数中数形结合的第一步,面对一个函数可以思考到其图形的特征,并能抓住这个特征进行深入分析,只有如此,才可能在函数中应用到数形结合思想.例1.设a<b,函数y=(x-a)2(x-b)的图像可能是()解析:看看函数式,可以发现x→+∞时,y→+∞,再看图形特征,立即排除A、B;再看a<x<b时,y<0,再看图形,排除D,于是选C.点评:本题将函数式的特征与图形特征对照分析,很快排除了干扰支,产生正确结论.例2.函数y=的图像大致为()解析:首先由函数的定义域可得ex≠e-x?圯x≠-x?圯x ≠0,看看图形,立即排除C、D.再由y′==-<0,即函数递减,选A.点评:本题若是想先作出图形,再对照选项选出结论的话,可能永远无法达到目的,由数到形,为我们求解此类问题开辟新的通道.二、初等函数图形的应用初等函数是我们接触到最为基础的函数,也是最为重要的函数,高考对其考查也相当频繁,因此,掌握初等函数的图形应用是在函数中应用数形结合思想的重要基础.例3.当a>1时,函数y=ax与函数y=logax的图像的交点个数()A.可能是0个、1个或2个B.只可能是2个C.只可能是0个D.可以是3个解析:假定y=ax与y=x相切于(x0,y0),则切线方程为y-a=a(lna)&#8226;(x-x0),因为过原点,得x0=,而x0=y0=a,所以=a,从而a=e,那么:(1)若a>e时,y=ax与y=x没有交点,故函数y=ax与函数y=logax的图像的交点个数为0;(2)若a=e时,y=ax与y=x相切,故函数y=ax与函数y=logax的图像的交点个数为1;(3)若1于是,正确的答案为A.点评:本题凭主观易错选答案C,当我们对图形能够深入的分析以后会发现真正的正确答案却是A.例4.设函数f(x)定义在实数集上,它的图像关于直线x=1对称,且当x≥1时,f(x)=3x-1,则有()A.f()< f()< f()B.f()< f()< f()C.f()< f()< f()D.f()< f()< f()解析:建立在x≥1时,f(x)=3x-1,且f(x)的图像关于直线x=1对称的基础上可得f(x)的图像如右.欲比较f(),f(),f()大小,主要看,,与对称轴的距离,易得f()< f()< f(),选B.点评:本题借助图像会很轻松地产生结论,倘若没有图像,可能要在“黑暗”中摸索更长一段时间.三、抽象函数图形的应用只有函数符号而没有具体函数式的函数,我们称为抽象函数.对于抽象函数,我们要根据所给出的条件对其图形进行分析、判断,可以发现图形的特征,并利用这些特征.例5.设f ′(x)是函数f(x)的导函数,将y=f(x)和y=f ′(x)的图像画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是()解析:由于y=f(x)的单调性决定了f ′(x)是否大小零,可以看出A有可能正确,其中直线是y=f ′(x)的图像;B、C都有可能正确,x轴上方的是y=f ′(x)的图像;D不可能正确,故选D.点评:本题要将函数与其对应的图像性质紧密结合在一起,通过函数与导函数图像之间的关系产生结论.例6.若函数f(x)的反函数为f-1(x),则函数f (x-1)与f -1 (x-1)的图像可能是()解析:由于f(x)与f -1(x)的图像关于y=x对称,而f (x-1)与f -1 (x-1)的图像是分别将f(x)与f -1(x)的图像向右平移一个单位而得到,显然,对称性不改变,观察选项知正确答案为C.点评:“数”与“形”的关系是十分微妙的,本题如果你追求先作出图形再产生结论的话,此题你将永远无法完成.通过“数”的关系,产生“形”的关系,再利用“形”的关系产生结论,“数”与“形”的转化非常完美.四、函数图形性质的应用函数的图像性质主要指单调性、奇偶性、对称性及图形的平移换等.这些性质是函数的重要性质也是各类考试经常命题考查的性质,因此,我们必须能够将这些性质灵活应用.例7.已知函数f(x)=x2+4x,x≥04x-x2,xf(a),则实数a的取值范围是()A.(-∞,-1)∪(2,+∞)B.(-1,2)C.(-2,1)D.(-∞,-2)∪(1,+∞)解析:作出f(x)=x2+4x,x≥04x-x2,x<0的图像,如下图:由图像可知f(x)在定义域内是增函数于是,由f(2-a2)>f(a),得2-a2>a?圯-2点评:本题通过图形,立即发现函数是增函数,从而将函数值的不等关系转化为二次不等式,方便、快捷地产生了结论.例8.把函数f(x)=x3-3x的图像C1向右平移u个单位长度,再向下平移v个单位长度后得到图像C2.若对任意的u>0,曲线C1与C2至多只有一个交点,则v的最小值为()A.2B.4C.6D.8解析:设曲线C2的解析式为y=(x-u)3-3(x-u)-v则方程(x-u)3-3(x-u)-v=x3-3x,即3ux2(u3-3u+v)≤0,即v≥-u3+3u对任意u>0恒成立,于是v≥-u3+3u的最大值,令g(u)=-u3+3u(u>0),则g(u)=-u2+3=-(u-2)(u+2). 由此知函数g(u)在(0,2)上为增函数,在(2,+∞)上为减函数,所以当u=2时,函数g(u)取最大值,即为4,于是v≥4.点评:本题通过函数的单调性,顺利产生函灵敏的最大值,结合最大值产生结论.函数性质的利用为求解辅平了道路.五、注重函数图形的变换函数图形的对称变换、平移变换等,是函数图形变换的常用技法.有些函数问题的求解,其重心就在于图形的这些变换,抓到了,可求.否则,望题兴叹.例9.若x1满足2x+2x=5,x2满足2x+2log2(x-1)=5,x1+x2=()A.B.3C.D. 4解析:由2x+2x=5?圯2x-1=-x,令y1=2x-1,y2=-x,则x1是两函数图像交点的横坐标.又由2x+2log2(x-1)=5?圯log2(x-1)=-x,再令y3=log2(x-1),则x2两函数y1,y3图像交点的横坐标.由于y1=2x-1与y3=log2(x-1)的图像关于y=x-1对称,结合图像,易知x1+x2=2x0,联立y=x-1与y=-x得2x0=,选C.点评:本题不仅要会画图,更重要的是善于分析图形的关系,若你能得到两个图像关于对称,结论也就基本产生了.例10.设函数f0(x)=x,f1(x)=f0(x)-1,f2(x)=f1(x)-2,则函数y=f2(x)的图像与x轴所围成的图形中的封闭部分的面积为.解析:若想一下子作出y=f2(x)的图像很不容易,当我们了解了y=f(x)及y=f(x)的图像之间的关系以后按照顺序f0(x)=x→y= f0(x)-1→f1(x)=f0(x)-1→f0(x)=x →y=f0(x)-1→f1(x)=f0(x)-1→y=f1(x)-2→f2(x)=f1(x)-2作图形变换,就容易作出y= f2(x)的图像.易得答案为7.点评:本题又是如何利用图形的呢?只须按要求一步一步地进行变换,很快就可以得到了图形,有了图形再产生结论,真是易如反掌.六、合理构造,巧妙应用图形不是说每一题的图形都是十分清楚的,很多时候是要根据题中的条件进行构造,当构造成功时,结论自然也就产生了.例11.若f(x)是奇函数,且在(-∞,0)上是增函数,又f(-2)=0,则满足(x+1)f(x-1)>0的x范围为.解析:注意到奇函数,同时注意到在(-∞,0)上是增函数,又f(-2)=0,于是,构造一个草图,结合草图转化不等式.由(x+1)f(x-1)>0?圯x+1>0,f(x-1)>0或x+1-1,-22或x2,即x的范围为{x|x2}.点评:本题的求解草图提供了很大帮助,草图是如何构造的呢?奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于轴对称,这是我们必须知道的.例12.函数f(x)=-的最大值为.解析:对已知函数进行变形,得f(x)=-可以构造为动点(x,x2)到两定点(3,2),(0,1)的距离之差,由于动点(x,x2)的轨迹为抛物线y=x2,如图易得连结(3,2),(0,1)并延长交抛物线于点A,此时,两点(3,2),(0,1)之间的距离,即为所求的最大值,其值为.点评:本题的构造构造难度较大、灵活性也较大,当完成这种构造之后,结论也就差不多产生了,当然,没有这种构造想产生结论真的相当难.七、数形结合的隐性应用数形结合的高级阶段是数形结合的隐性应用,整个求解过程并未看见图形在哪里?但结论的产生还真的离不开图形.例13.若x∈[0,1]时,22x-7解析:由22x-7设f(x)=x&#8226;lg+lg,由x∈[0,1]时,f(x)<0恒成立得:f(1)<0,f(0)<0?圯lg+lg<0,lg<0?圯lg<0,01,0点评:建立在f(x)<0恒成立的基础上,如何能产生f(1)<0,f(0)<0呢?是抓住了线段的特点,利用了线段的这一特点促使结论产生.例14.设f(x)是定义在[0,1]上的函数,若存在x*∈(0,1),使f(x)在[0,x*]上单调递增,在[x*,1]上单调递减,则称f(x)为[0,1]上的单峰函数,x*为峰点,包含峰点的区间为含峰区间.对任意[0,1]的上的单峰函数f(x),下面研究缩短其含峰区间长度的方法.(Ⅰ)证明:对任意的x1,x2∈(0,1),x1<x2,若f (x1)≥f(x2),则(0,x2)为含峰区间;若f(x1)≤f(x2),则(x1,1)为含峰区间;(Ⅱ)对给定的r(0<r<0.5),证明:存在x1,x2∈(0,1),满足x2-x1≥2r,使得由(Ⅰ)所确定的含峰区间的长度不大于0.5+r;(Ⅲ)选取x1,x2∈(0,1),x1<x2,由(Ⅰ)可确定含峰区间为(0,x2)或(x1,1),在所得的含峰区间内选取x3,由x3与x1或x3与x2类似地可确定一个新的含峰区间.在第一次确定的含峰区间为(0,x2)的情况下,试确定x1,x2,x3的值,满足两两之差的绝对值不小于0.02,且使得新的含峰区间的长度缩短到0.34(区间长度等于区间的右端点与左端点之差).解析:(I)当f(x1)≥f(x2)时,假设x*?埸(0,x2),则x1f(x1),这与f(x1)≥f(x2)矛盾,所以x*∈(0,x2),即(0,x2)是含峰区间.同理可证:当f(x1)≤f(x2)时,(x1,1)是含峰区间.(II)当f(x1)≥f(x2)时,含峰区间的长度为l1=x2;当f(x1)≤f(x2)时,含峰区间的长度为l2=1-x1;由题意得x2≤0.5+r,1-x1≤0.5+r,于是1+x2-x1≤1+2r,即x2-x1≤2r.又x2-x1≥2r,所以x2-x1=2r,那么x1=0.5-r,x2=0.5+r.显然,存在x1,x2使得所确定的含峰区间的长度不大于0.5+r.(III)对先选择的x1,x2,x1<x2,由(II)可知x1+x2=1.在第一次确定的含峰区间为(0,x2)的情况下,x3的取值应满足x3+x1=x2,x2=1-x1,x3=1-2x1,当x1>x3时,含峰区间的长度为x1;由条件x1-x3≥0.02,得x1≥0.34. 因此,为了将含峰区间的长度缩短到0.34,只要取x1=0.34,x2=0.66,x3=0.32.点评:本题设计的是一道研究性实验题,求解过程中始终将函数的图形联系在一起,为了缩短含峰区间的长度,始终要注意到“峰”的位置,必须注意函数图形的隐形应用.没有数形结合,就不可能产生本题中的三个结果.数形结合思想作为数学中的重要思想方法在函数中的体现远非就这么一点,这里只是起到“点睛”作用,更丰富、更精彩的应用还待同学们留心观察和总结.(作者单位:中山市第一中学)责任编校徐国坚“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”。

高中数学二轮专题复习——数形结合思想

高中数学二轮专题复习——数形结合思想

思想方法专题数形结合思想【思想方法诠释】一、数形结合的思想所谓的数形结合,就是根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,既分析其代数含义,又揭示其几何意义,使数量关系和空间形式巧妙、和谐地结合起来,并充分利用这种“结合”,寻找解题思路,使问题得到解决,数形结合是根据数量与图形之间的对应关系,通过数与形的相互转化来解决数学问题的一种重要思想方法。

数形结合思想通过“以形助数,以数解形”,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从形的直观和数的严谨两方面思考问题,拓宽了解题思路,是数学的规律性与灵活性的有机结合.数形结合的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.二、数形结合思想解决的问题常有以下几种:1.构建函数模型并结合其图象求参数的取值范围;2.构建函数模型并结合其图象研究方程根的范围;3.构建函数模型并结合其图象研究量与量之间的大小关系;4.构建函数模型并结合其几何意义研究函数的最值问题和证明不等式;5.构建立体几何模型研究代数问题;6.构建解析几何中的斜率、截距、距离等模型研究最值问题;7.构建方程模型,求根的个数;8.研究图形的形状、位置关系、性质等。

三、数形结合思想是解答高考数学试题的一种常见方法与技巧,特别是在解选择题、填空题时发挥奇特功效,具体操作时,应注意以下几点:1.准确画出函数图象,注意函数的定义域;2.用图象法讨论方程(特别是含参数的方程)的解的个数是一种行之有效的方法,值得注意的是首先把方程两边的代数式看作是两个函数的表达式(有时可能先作适当调整,以便于作图)然后作出两个函数的图象,由图求解。

四、在运用数形结合思想分析问题和解决问题时,需做到以下四点:1.要清楚一些概念和运算的几何意义以及曲线的代数特征;2.要恰当设参,合理用参,建立关系,做好转化;3.要正确确定参数的取值范围,以防重复和遗漏;4.精心联想“数”与“形”,使一些较难解决的代数问题几何化,几何问题代数化,以便于问题求解。

【高考第一轮复习数学】函数思想渗透

【高考第一轮复习数学】函数思想渗透

思想渗透1、数形结合思想典型例题:求函数y=│x+1│+│x-2│的值域.思路分析:要求函数y 的值域,关键是去掉绝对值符号,将含绝对值的解析式转化为不含绝对值的解析式,画出它的图像,根据图象求出值域..解析:将函数的解析式中的绝对值符号去掉,化成分段函数的形式:⎪⎩⎪⎨⎧>-≤<--≤+-=)2(12)21(3)1(12)(x x x x x x f该函数的图象如图所示,由图象可知,函数y 的值域是[)+∞,3点拨:结合函数图象,将抽象的问题形象化是求解复杂函数性质的一种重要方法,是数形结合思想在解题中应用的典范..2. 分类讨论思想典型例题:函数y=-(x-3)·|x| 的递增区间是________. 思路分析:本题|x|中x 的值不能确定,需要讨论. 解析:分类讨论,当X>0时,那么,等效于y= -(x-3)x ,这是一个开口向下的抛物线,对称轴=3/2,根据图像性质,[0,3/2]单调递增,当X<0时,那么等效于y= (x-3)x ,这是一个开口向上的抛物线,对称轴=3/2,根据图像性质,(负无穷,0)单调递减, 那么,递增区间是[0,3/2]点拨:含有绝对值的函数或方程问题,往往需要根据自变量的取值,对自变量进行分类讨论.3、函数与方程思想典型例题:(2004•广东)设函数f (x )=x-In (x+m ),其中常数m 为整数. (1)当m 为何值时,f (x )≥0;(2)定理:若函数g (x )在[a ,b]上连续,且g (a )与g (b )异号,则至少存在一点x 0∈(a ,b ),使g (x 0)=0.试用上述定理证明:当整数m >1时,方程f (x )=0,在[e -m -m ,e 2m-m]内有两个实根.典型例题:若函数f(x)的定义域为(-1,1)且在定义域内单调递减,又当a 、b ∈(-1,1),且a+b=0时,f(a)+f(b)=0,解不等式0)1()1(2>-+-m f m f .思路分析:利用单调性的定义,实现单调性与自变量和函数值之间的大小转化. 解:由题意知f(x)在(-1,1)上是减函数且为奇函数, ∴0)1()1(2>-+-mf m f ,即为)1()1(2->-m f m f。

高考数学:五大主要解题新思路

高考数学:五大主要解题新思路

高考数学:五大主要解题新思路高考数学:五大要紧解题新思路高考数学解题思想一:函数与方程思想函数思想是指运用运动变化的观点,分析和研究数学中的数量关系,通过建立函数关系(或构造函数)运用函数的图像和性质去分析问题、转化问题和解决问题;方程思想,是从问题的数量关系入手,运用数学语言将问题转化为方程(方程组)或不等式模型(方程、不等式等)去解决问题。

利用转化思想我们还可进行函数与方程间的相互转化。

高考数学解题思想二:数形结合思想中学数学研究的对象可分为两大部分,一部分是数,一部分是形,但数与形是有联系的,那个联系称之为数形结合或形数结合。

它既是查找问题解决切入点的“法宝”,又是优化解题途径的“良方”,因此我们在解答数学题时,能画图的尽量画出图形,以利于正确地明白得题意、快速地解决问题。

高考数学解题思想三:专门与一样的思想用这种思想解选择题有时专门有效,这是因为一个命题在普遍意义上成立时,在其专门情形下也必定成立,依照这一点,我们能够直截了当确定选择题中的正确选项。

不仅如此,用这种思想方法去探求主观题的求解策略,也同样杰出。

高考数学解题思想四:极限思想解题步骤极限思想解决问题的一样步骤为:(1)关于所求的未知量,先设法构思一个与它有关的变量;(2)确认这变量通过无限过程的结果确实是所求的未知量;(3)构造函数(数列)并利用极限运算法则得出结果或利用图形的极限位置直截了当运算结果。

高考数学解题思想五:分类讨论思想死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。

但随着素养教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力进展的教学方式,慢慢为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。

事实上,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素养并不矛盾。

相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。

观看内容的选择,我本着先静后动,由近及远的原则,有目的、有打算的先安排与幼儿生活接近的,能明白得的观看内容。

数学中数形结合思想、分类讨论的思想、函数与方程的思想

数学中数形结合思想、分类讨论的思想、函数与方程的思想

数学中数形结合思想、分类讨论的思想、函数与方程的思想初中数学中蕴含的数学思想方法很多,最基本最主要的有:数形结合的思想方法,分类讨论的思想方法,函数与方程的思想方法等。

1. 数形结合的思想和方法数形结合的思想方法是数学教学内容的主线之一,应用数形结合的思想,可以解决以下问题:(1)、解决集合问题:在集合运算中常常借助于数轴、Venn图来处理集合的交、并、补等运算,从而使问题得以简化,使运算快捷明了。

(2)、解决函数问题:借助于图象研究函数的性质是一种常用的方法。

函数图象的几何特征与数量特征紧密结合,体现了数形结合的特征与方法。

(3)、解决方程与不等式的问题:处理方程问题时,把方程的根的问题看作两个函数图象的交点问题;处理不等式时,从题目的条件与结论出发,联系相关函数,着重分析其几何意义,从图形上找出解题的思路。

(4)、解决三角函数问题:有关三角函数单调区间的确定或比较三角函数值的大小等问题,一般借助于单位圆或三角函数图象来处理,数形结合思想是处理三角函数问题的重要方法。

(5)、解决线性规划问题:线性规划问题是在约束条件下求目标函数的最值的问题。

从图形上找思路恰好就体现了数形结合思想的应用。

(6)、解决数列问题:数列是一种特殊的函数,数列的通项公式以及前n项和公式可以看作关于正整数n的函数。

用数形结合的思想研究数列问题是借助函数的图象进行直观分析,从而把数列的有关问题转化为函数的有关问题来解决。

(7)、解决解析几何问题:解析几何的基本思想就是数形结合,在解题中善于将数形结合的数学思想运用于对点、线、曲线的性质及其相互关系的研究中。

(8)、解决立体几何问题:立体几何中用坐标的方法将几何中的点、线、面的性质及其相互关系进行研究,可将抽象的几何问题转化纯粹的代数运算。

数形结合思想是指将数(量)与(图)形结合起来进行分析、研究、解决问题的一种思维策略。

著名数学家华罗庚先生说:“数与形本是相倚依,怎能分作两边飞,数缺形时少直觉,形少数时难入微,数形结合百般好,隔离分家万事休。

高考数学必考题型总结

高考数学必考题型总结

高考数学必考题型总结一、函数与方程的思想函数思想就是用运动变化的观点去分析和研究具体问题,建立函数关系,并运用函数的概念和性质及图象去解决问题。

方程思想就是从问题的数量关系入手,运用数学语言将问题中的条件转化为数学模型,然后通过解方程或不等式的方式来解决问题。

二、数形结合的思想中学数学研究的对象可分为两大部分,一部分是数,一部分是形,但数与形是有联系的,这个联系称之为数形结合或形数结合。

它既是寻找解题途径的一种思想方法,又是解题的具体方法,且可运用于整个高中数学。

三、分类讨论的思想在解答某些数学问题时,有时会遇到多种情况,需要对各种情况加以分类,并逐类求解,然后综合得解,这就是分类讨论思想。

分类讨论思想是对复杂问题的一种分解策略,通过分类可以分解为若干个或若干类已知或未知的问题,以便逐个分析解决。

四、转化与化归的思想转化与化归是解决数学问题常用的思想方法。

转化是将原问题转化为一个新的问题,而化归则是将新问题化归为更简单的或已经解决的问题。

实践证明,转化与化归的思想方法在解决许多数学问题时行之有效。

五、函数与方程的思想方法函数思想就是用运动变化的观点去分析和研究具体问题,建立函数关系,并运用函数的概念和性质及图象去解决问题。

方程思想就是从问题的数量关系入手,运用数学语言将问题中的条件转化为数学模型,然后通过解方程或不等式的方式来解决问题。

六、分类讨论的思想方法在解答某些数学问题时,有时会遇到多种情况,需要对各种情况加以分类,并逐类求解,然后综合得解,这就是分类讨论思想。

分类讨论思想是对复杂问题的一种分解策略,通过分类可以分解为若干个或若干类已知或未知的问题,以便逐个分析解决。

七、数形结合的思想方法中学数学研究的对象可分为两大部分,一部分是数,一部分是形,但数与形是有联系的,这个联系称之为数形结合或形数结合。

它既是寻找解题途径的一种思想方法,又是解题的具体方法,且可运用于整个高中数学。

高中数学总复习考点知识讲解课件23数形结合思想

高中数学总复习考点知识讲解课件23数形结合思想

(1)(2020·浙江)函数f(x)=xcos x+sin x在区间[-π,π]的图象大致为
【分析】 首先确定函数的奇偶性,然后结合函数在x=π处的函数值排除 错误选项即可确定函数的图象.
【解析】 因为在[-π,π]上f(x)=xcos x+sin x,f(-x)=-xcos x-sin x =-f(x),
【探究】 通过定义转化|PF|=|PQ|,利用三角形两边之和大于第三边,两 次放缩,图形间的关系是解题关键.
高中数学总复习考点知识讲解课件 第23讲 数形结合思想
1 .数形结合思想就是根据问题的需要,可以把数量关系的问题转化成 图形的性质问题去讨论,或者把图形的性质转化为数量关系来研究(偏重 数对形的转化). 2.数形结合思想是解答高考数学试题的一种常用方法与技巧,特别是在解选择 题、填空题时发挥着奇特功效,这就要求我们在平时学习中加强这方面的训练,以 提高解题能力和速度.
【分析】 平面内两点连线最短. 【解析】 沿直线A1B将△ABA1折起,使A,B,C,D1,A1五点共面,则 AP+PD1≥AD1,由余弦定理可求得|AD1|= 2+ 2.故选C.
【探究】 本题考查距离最短问题,考查翻折问题,属于中档题.
(3)已知抛物线的方程为x2=8y,点F是其焦点,点A(-2,4),在抛物线上求 一点P,使△APF的周长最小,求此时点P的坐标.
根, 则实数k的取值范围是( B )
A.0,12 C.(1,2)
B.12,1 D.(2,+∞)
【解析】 在同一平面直角坐标系中分别画出函数f(x),g(x)的图象如图所 示,方程f(x)=g(x)有两个不相等的实根等价于两个函数的图象有两个不同的交 点,结合图象可知,当直线y=kx的斜率大于坐标原点与点(2,1)连线的斜率且 小于直线y=x-1的斜率时符合题意,故12<k<1.

精选 1高考数学思想 函数与方程、数形结合

精选 1高考数学思想 函数与方程、数形结合

所以,动点的轨迹C的方程为2=4≥0和=0<0.
2如以下图,由题意知,直线1的斜率存在且不为0,设为,
那么1的方程为=-1.
由yy= 2=k4(x,x-1),得 k2x2-(2k2+4)x+k2=0. 设 A(x1,y1),B(x2,y2), 则 x1,x2 是上述方程的两个实根, 于是 x1+x2=2+k42,x1x2=1. 因为 l1⊥l2,所以 l2 的斜率为-1k. 设 D(x3,y3),E(x4,y4),则同理可得 x3+x4=2+4k2,x3x4=1.
故A→D·E→B=(A→F+F→D)·(E→F+F→B) =A→F·E→F+A→F·F→B+F→D·E→F+F→D·F→B
=|A→F|·|F→B|+|F→D|·|E→F| =(x1+1)(x2+1)+(x3+1)(x4+1) =x1x2+(x1+x2)+1+x3x4+(x3+x4)+1
=1+2+k42+1+1+(2+4k2)+1
[思想概述]
数形结合思想的实质是把抽象的数学语言与直观的图形语 言有机结合,到达抽象思维和形象思维的和谐统一.通过对标 准图形或示意图形的观察分析,化抽象为直观,化直观为精 确,从而使问题得到解决.
数形结合包含“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:一是借助形的生动性和直观性来 说明数形之间的联系,即以形作为手段,数作为目的,比方应 用函数的图象来直观地说明函数的性质;二是借助于数的精确 性和标准严密性来说明形的某些属性,即以数作为手段,形作 为目的,如应用曲线的方程来精确地说明曲线的几何性质.
=12 y12+p2. |O′H|=a-y1+2 p=12|2a-y1-p|. ∴|PH|2=|O′P|2-|O′H|2 =14(y21+p2)-14(2a-y1-p)2

高考数学:数形结合在函数问题

高考数学:数形结合在函数问题

例 2 已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x<0时,f(x)=2 -|x+2|.若对任意的x∈[-1,2],f(x+a)>f(x)恒成立,则 实数a的取值范围是( D ) A.(0,2) B.(-∞,-6)∪(0,2) C.(-2,0) D.(-2,0)∪(6,+∞)
【解析】f(x)是定义在 R 上的奇函数,当 x<0 时,f(x)=2-|x+2|.根据奇函数的图像关于 原点对称,作出 f(x)的图像,如图所示.
g′(x)=(2a-1)e2x-2aex+1=(ex-1)·[(2a-1)ex-1],
①若 a>12,令 g′(x)=0,得极值点 x1=0,x2=ln 2a1-1.当 x2>x1=0,即12<a<1 时,在(x2, +∞)上有 g′(x)>0,此时 g(x)在区间(x2,+∞)上单调递增,并且在该区间上有 g(x)∈(g(x2), +∞),不合题意;
n-m
的最大值为3+2
10 .
分考点讲解
与不等式有关的问题
利用函数f(x)和g(x)图像的上下位置关系,可直观地得到不等 式f(x)>g(x)或f(x)<g(x)的解集.
当f(x)的图像在g(x)的图像的上方时,自变量x的范围是不等式 f(x)>g(x)的解集;当f(x)的图像在g(x)的图像的下方时,自变量x 的范围是不等式f(x)<g(x)的解集.
C.[1,+∞)
D.e12,1e
【解析】由 f(x)=xln2, (xx≤ +01, ),x>0,得 f(x)-1=xln2- (1x+,1x≤ )0-,1,x>0. 在平面直角坐标系中,画出函数 y=f(x)-1 与 y=a(x+1)的大致图像,如图所示.

高考数学专题复习(数形结合、分类讨论思想)

高考数学专题复习(数形结合、分类讨论思想)

1 3 1 时, 要使 P 点落在指定区域内, 即 P 点应落在 DE 上, CD= OB, CE= OB, 2 2 2
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∴ y 的取值范围是(
1 3 , )。 2 2
点评: 平面向量经常和平面图形结合到一块, 利用平面图形的几何意义以及具有几何性 质的平面向量基本定理处理实际问题。 y 满足条件 x y 1 (2) (福建省仙游一中 2008 届高三第二次高考模拟测试)当 x 、
1 谁大谁小的问题,因而又需作一次分类讨论。故而解 a
四.示范性题组
题型 1:利用数轴、韦恩图,图像解决集合与函数问题 例 1.(1)已知集合 A={x||x|≤2,x∈R},B={x|x≥a},且 A B,则实数 a 的取值范围 是_____. (2)如图所示,I 是全集,M、P、S 是 I 的 3 个子集,则阴影部分所表 示的集合是( ) B.(M∩P)∪S
(如图中 AB 位置)。因此 log a (uv ) 的最大值是 2 2 2 ,最小值是 1 3 。
点评:数形结合的思想方法,是研究数学问题的一个基本方法。深刻理解这一观点,有 利于提高我们发现问题、分析问题和解决问题的能力。 题型 3:代数式的几何意义应用 例 3.(1)(06 湖南卷)如图,OM∥AB,点 P 在由 P 射线 OM、线段 OB 及 AB 的延长线围成的阴影区域内(不含 B M 边 界 ) 运 动 , 且 OP xOA yOB , 则 x 的 取 值 范 围 是 是 ;当 x
1 时, y 的取值范围 2
O A
。 解析:如图, OM // AB , 点 P 在由射线 OM ,线段
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——教学资料参考参考范本——【高中教育】最新高考数学深化复习+命题热点提分专题23函数与方程思想数形结合思想理______年______月______日____________________部门1.直线x-y+m=0与圆x2+y2-2x-2=0相切,则实数m等于( )A.或-B.-或33C.-3或D.-3或33解析圆的方程(x-1)2+y2=3,圆心(1,0)到直线的距离等于半径⇒=⇒|+m|=2⇒m=或m=-3.答案C2.已知函数f(x)满足下面关系:①f(x+1)=f(x-1);②当x∈[-1,1]时,f(x)=x2,则方程f(x)=lg x解的个数是( )A.5B.7C.9D.10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.答案C3.函数f(x)的定义域为R,f(-1)=2,对任意x∈R,f′(x)>2,则f(x)>2x+4的解集为( )A.(-1,1)B.(-1,+∞)C.(-∞,-1)D.(-∞,+∞)4.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. B.2 C. D.2解析如图,设=a,=b,=c,则=a-c,=b-c.由题意知⊥,∴O,A,C,B四点共圆.∴当OC为圆的直径时,|c|最大,此时,||=.答案A5.当0<x≤时,4x<logax,则a的取值范围是( )A. B. C.(1,) D.(,2)6.《莱因德纸草书》是世界上最古老的数学著作之一.书中有一道这样的题:把100个面包分给5个人,使每个人的所得成等差数列,且使较大的三份之和的是较小的两份之和,则最小一份的面包个数为( )A. B. C. D.56【答案】C【解析】易得中间的那份为20个面包,设最小一份的面包个数为a1,公差为d,根据题意,有[20+(a1+3d)+(a1+4d)]×=a1+(a1+d),解得a1=.7.已知函数f(x)=|x+a|(a∈R)在[-1,1]上的最大值为M(a),则函数g(x)=M(x)-|x2-1|的零点的个数为( )A.1 B.2 C.3 D.4【答案】C\【解析】当x∈(-∞,-a)时,函数f(x)单调递减;当x∈(-a,+∞)时,函数f(x)单调递增.所以x=-a为f(x)的最小值点,所以,当a≥0时,M(a)=f(1)==1+a;当a<0时,M(a)=f(-1)==-(-1+a)=1-a.所以M(x)=在同一坐标系中画出y=M(x)和y=的图像,如图,由图可知两个函数图像有3个交点,所以函数g(x)有3个零点.8.已知函数f为奇函数,g(x)=f(x)+1,若an=g,则数列的前15项和为( )A.13 B.14 C.15 D.16【答案】C9.已知圆C经过A(5,2),B(-1,4)两点,圆心在x轴上,则圆C的方程是________________.【答案】(x-1)2+y2=20【解析】设圆心C的坐标为(a,0),则|AC|=|BC|,即=,解得a=1,所以半径r===2 ,所以圆C的方程是(x-1)2+y2=20.10.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若a2-b2=bc,sin C=2 sin B,则A=________.【答案】30°【解析】根据正弦定理得c=2 b,代入a2-b2=bc,得a=b,则cos A===,所以A=30°.11.设实数x,y满足则使不等式x2+≤λ有解的实数λ的最小值为________.【答案】【解析】令x2+=t(t>0),当椭圆x2+=t与线段x+y=1(0≤x≤1,0≤y≤1)相切时,t最小.联立消去y得3x2-2x+1-2t=0,由Δ=0,得t=.当t=时,易得切点坐标为,满足题意,故λ≥,所以实数λ的最小值为.12.已知a,b,c分别是△ABC的三个内角A,B,C的对边,asin A-bsin B=(a-c)sin C,M是BC的中点且AM=2 ,则BC+AB的最大值是________.【答案】413.函数f(x)=若方程f(x)=mx-恰有四个不相等的实数根,则实数m的取值范围是________________.【答案】【解析】方程f(x)=mx-恰有四个不相等的实数根可化为函数f(x)=与函数y=mx-的图像有四个不同的交点,作函数f(x)=的图像,如图所示.由题意,C,B(1,0),故kBC =.当x>1时,f(x)=ln x,f′(x)=,设切点A的坐标为(x1,ln x1),则=,解得x1=,故kAC =.结合图像可得,实数m的取值范围是.14.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,非常数等比数列{bn}的公比是q,且a1=2, b1=1,S2=3b2,a2=b3.(1)求an与bn;(2)设cn=2bn-λ·3,若数列{cn}是递减数列,求实数λ的取值范围.15.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,左、右焦点分别为F1,F2,点G在椭圆C上,且·=0,△GF1F2的面积为2.(1)求椭圆C的方程;(2)直线l :y =k(x -1)(k<0)与椭圆C 相交于A ,B 两点,点P(3,0),记直线PA ,PB 的斜率分别为k1,k2,当最大时,求直线l 的方程. 【解析】(1)由题知解得所以椭圆C 的方程为+=1.(2)联立⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -1)(k<0),x24+y22=1,得(1+2k2)x2-4k2x +2k2-4=0. 设A(x1,y1),B(x2,y2), 则x1+x2=,x1x2=, 所以===k×=k×=k×==≤,当且仅当k =-时,等号成立,即取得最大值,此时l :y =-(x -1).16.已知函数f(x)=2x -n2+n +2(n∈Z)满足f(8)-f(5)>0. (1)求f(x)的解析式.(2)试判断是否存在k>0,使h(x)=1-f(x)+(2k -1)x 在区间[-1,2]上的值域为-4,?若存在,求出k ;若不存在,请说明理由. 【解析】(1)由f(8)>f(5), 易知f(x)在第一象限为增函数, ∴-n2+n +2>0,得-1<n<2. 又n ∈Z ,∴n =0或n =1, ∴f(x)=2x2.(2)假设存在k>0满足条件,由已知,得h(x)=-kx2+(2k -1)x +1,-1≤x≤2的值域为.而h(2)=-4k+2(2k-1)+1=-1,∴两个最值点只能在端点(-1,h(-1))和顶点,处取得,而-h(-1)=-(2-3k)=≥0,∴h(x)max==且h(x)min=h(-1)=2-3k=-4,解得k=2.17.已知数列{an}是一个等差数列,且a2=1,a5=-5.(1)求{an}的通项an;(2)求{an}前n项和Sn的最大值.18.椭圆C的中心为坐标原点O,焦点在y轴上,短轴长为,离心率为,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=3.(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+=1(a>b>0),设c>0,c2=a2-b2,由题意,知2b=,=,所以a=1,b=c=.故椭圆C的方程为y2+=1.即y2+2x2=1.(2)当直线l的斜率不存在时,由题意求得m=±;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(x1,y1),B(x2,y2),由得(k2+2)x2+2kmx+m2-1=0,Δ=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0,(*)x1+x2=,x1x2=.因为=3 ,所以-x1=3x2.所以.))所以3(x1+x2)2+4x1x2=0.所以3·+4·=0.整理得4k2m2+2m2-k2-2=0,即k2(4m2-1)+(2m2-2)=0.当m2=时,上式不成立;当m2≠时,k2=,由(*)式,得k2>2m2-2,又k≠0,所以k2=>0.解得-1<m<-或<m<1.综上,所求m的取值范围为∪.19.设函数f(x)=ax3-3ax,g(x)=bx2-ln x(a,b∈R),已知它们在x=1处的切线互相平行.(1)求b的值;(2)若函数F(x)=且方程F(x)=a2有且仅有四个解,求实数a的取值范围.解函数g(x)=bx2-ln x的定义域为(0,+∞),(1)f′(x)=3ax2-3a⇒f′(1)=0,g′(x)=2bx-⇒g′(1)=2b-1,依题意得2b-1=0,所以b=.(2)x∈(0,1)时,g′(x)=x-<0,即g(x)在(0,1)上单调递减,x∈(1,+∞)时,g′(x)=x->0,即g(x)在(1,+∞)上单调递增,所以当x=1时,g(x)取得极小值g(1)=;当a=0时,方程F(x)=a2不可能有四个解;当a<0,x∈(-∞,-1)时,f′(x)<0,即f(x)在(-∞,-1)上单调递减,x∈(-1,0)时,f′(x)>0,即f(x)在(-1,0)上单调递增,所以当x=-1时,f(x)取得极小值f(-1)=2a,又f(0)=0,所以F(x)的图象如图(1)所示,从图象可以看出F(x)=a2不可能有四个解.当a>0,x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,即f(x)在(-∞,-1)上单调递增,x∈(-1,0)时,f′(x)<0,即f(x)在(-1,0)上单调递减,所以当x=-1时,f(x)取得极大值f(-1)=2a.又f(0)=0,所以F(x)的图象如图(2)所求,从图(2)看出,若方程F(x)=a2有四个解,则<a2<2a,得<a<2,所以,实数a的取值范围是.。

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