高考数学 数学思想方法经典精讲(上)讲义 理
数学思想方法选讲 高三数学复习课件 (共29张PPT)
2题目若出现多种成立的情形，则不成立的情形相对很 少，从后面考虑较简单，因此，间接法多用于含有“至多” “至少”及否定性命题情形的问题中.
练习：由命题“存在 x0∈R，使 e|x0－1|－m≤0”是假命题，得 m
四、转化与化归思想——求解数学问题最普遍的方法
转化与化归思想的含义 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， 进而解决问题的一种方法．一般总是将复杂的问题通 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.
＝－a－1； ②当 1<a2<e，即 2<a<2e 时，g(x)在1，a2上为减函数，
在a2，e上为增函数， h(a)＝ga2＝alna2－14a2－a；
③当a2≥e，即 a≥2e 时，g(x)在[1，e]上为减函数， h(a)＝g(e)＝(1－e)a＋e2－2e.
－a－1，a≤2， 综上，h(a)＝alna2－14a2－a，2<a<2e，
转化与化归思想在解题中的应用
在三角函数中，涉及到三角式的变形，一般通过转化与化归将复
1
杂的三角问题转化为已知或易解的三角问题，以起到化暗为明的 作用，主要的方法有公式的“三用”(顺用、逆用、变形用)、角
度的转化、函数的转化等.
2
在函数，不等式等问题中常将一个复杂的或陌生的函数、方程、 不等式转化为简单的或熟悉的函数、方程、不等式等.
则①g′(x)≥0 在(1,3)上恒成立，或②g′(x)≤0 在(1,3)上恒成立．(正反转化)
由①得 3x2＋(m＋4)x－2≥0，即 m＋4≥2x－3x，当 x∈(1,3)时恒成立， ∴由m②＋得4≥3x2x2－＋3(mx ＋恒4成)x立－，2≤则0，m＋即4m≥＋－4≤1，2x－即3mx，≥－5；
高考数学复习思想方法精析第1讲函数思想与方程思想市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件
a 1
－
所以 2 < a－1
2，即a－1<12，解得12<a<32.
9/34
• 『规律总结』 • 函数与方程思想在不等式问题中应用关键点 • (1)在处理不等式恒成立问题时，一个最主要思想方法就是
结构适当函数，然后利用函数最值处理问题． • (2)要注意在一个含多个变量数学问题中，需要确定适当变
所求目标参数和判别式不等式中参数一个等量关系，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， 即可求出目标参数取值范围．
30/34
若点 O 和点 F(－2,0)分别为双曲线ax22－y2＝1(a>0)的中心和左焦点，点 P 为双曲
线右支上的任意一点，则O→P·F→P的取值范围为( B )
A．π6
B．π4
C．π3 [解析]
D．π2 ∵O→A＝(1,0)，O→P＝(cosθ，sinθ)，∴O→A·O→P＋S＝cosθ＋sinθ＝ 2sin(θ
＋π4)，故O→A·O→P＋S 的最大值为 2，此时 θ＝π4.故选 B．
25/34
命题方向4 函数与方程思想在解析几何中应用 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A→P＝3P→B. (1)求椭圆 C 的方程； (2)求 m 的取值范围．
4/34
三、函数思想与方程思想联系 函数思想与方程思想是密切相关的，如函数问题可以转化为方程问题来解决， 方程问题也可以转化为函数问题加以解决，如解方程 f(x)＝0，就是求函数 y＝f(x) 的零点，解不等式 f(x)>0(或 f(x)<0)，就是求函数 y＝f(x)的正(或负)区间，再如方程 f(x)＝g(x)的解的问题可以转化为函数 y＝f(x)与 y＝g(x)的交点问题，也可以转化为函 数 y＝f(x)－g(x)与 x 轴的交点问题，方程 f(x)＝a 有解，当且仅当 a 属于函数 f(x)的 值域，函数与方程的这种相互转化关系十分重要．
高考数学讲座：数学思想方法的应用
e
实数x0,使得对于任意的x∈R,都有f(x0)≥f(x),故实数a的
自
测
题
取值范围是
1
−∞,
e
.
若存在不相等的x1,x2,x3,满足f(x1)=f(x2)=f(x3),则存在
B.a<-1,b>0
D.a>-1,b>0
真题示例
解法关键
[2021·新高考全国Ⅰ卷] 若过点(a,b)可以作
x
曲线y=e 的两条切线,则(
A.eb<a
B.ea<b
b
C.0<a<e
a
D.0<b<e
)
画出函数的图像,判断点(a,b)
与函数的图像的位置关系,即可
得到选项.答案:D.
真题示例
解法关键
[2020·浙江卷] 已知点O(0,0),A(-2,0),B(2,0).
的最大值是
.
真题示例
解法关键
[2021·北京卷] 《中国共产党党旗党徽制作和使用的
若干规定》指出,中国共产党党旗为旗面缀有金黄色党
根据条件求出
徽图案的红旗,通用规格有五种.这五种规格党旗的长
(1≤k≤5)的值,然后得
a1,a2,a3,a4,a5(单位:cm)成等差数列,对应的宽为b1,b2,b3,
3 3
3
3
3
3
2y
2x
若存在两个不相等的正实数x,y,使得m(y-x)+e -e =0成立,则实数m的取值范
5.
自
测
题
(-∞,-2)
围是
.
[解析]
e2 −e2
2x
2y
高考数学思想方法汇总(80页)
高考数学思想方法前言 (2)第一章高中数学解题基本方法 (3)一、配方法………………………………… (3)二、换元法………………………………… (7)三、待定系数法…………………………………14四、定义法………………………………… (19)五、数学归纳法…………………………………23六、参数法………………………………… (28)七、反证法………………………………… (32)八、消去法………………………………………九、分析与综合法………………………………十、特殊与一般法………………………………十一、类比与归纳法…………………………十二、观察与实验法…………………………第二章高中数学常用的数学思想 (35)一、数形结合思想…………………………… (35)二、分类讨论思想…………………………… (41)三、函数与方程思想……………………………47四、转化（化归）思想 (54)第三章高考热点问题和解题策略 (59)一、应用问题…………………………… (59)二、探索性问题…………………………… (65)三、选择题解答策略……………………………71四、填空题解答策略……………………………77附录………………………………………………………一、高考数学试卷分析…………………………二、两套高考模拟试卷…………………………三、参考答案……………………………………前言美国著名数学教育家波利亚说过,掌握数学就意味着要善于解题.而当我们解题时遇到一个新问题,总想用熟悉的题型去“套”,这只是满足于解出来,只有对数学思想、数学方法理解透彻及融会贯通时,才能提出新看法、巧解法.高考试题十分重视对于数学思想方法的考查,特别是突出考查能力的试题,其解答过程都蕴含着重要的数学思想方法.我们要有意识地应用数学思想方法去分析问题解决问题,形成能力,提高数学素质,使自己具有数学头脑和眼光.高考试题主要从以下几个方面对数学思想方法进行考查：①常用数学方法：配方法、换元法、待定系数法、数学归纳法、参数法、消去法等；②数学逻辑方法：分析法、综合法、反证法、归纳法、演绎法等；③数学思维方法：观察与分析、概括与抽象、分析与综合、特殊与一般、类比、归纳和演绎等；④常用数学思想：函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想、转化（化归）思想等.数学思想方法与数学基础知识相比较,它有较高的地位和层次.数学知识是数学内容,可以用文字和符号来记录和描述,随着时间的推移,记忆力的减退,将来可能忘记.而数学思想方法则是一种数学意识,只能够领会和运用,属于思维的范畴,用以对数学问题的认识、处理和解决,掌握数学思想方法,不是受用一阵子,而是受用一辈子,即使数学知识忘记了,数学思想方法也还是对你起作用.数学思想方法中,数学基本方法是数学思想的体现,是数学的行为,具有模式化与可操作性的特征,可以选用作为解题的具体手段.数学思想是数学的灵魂,它与数学基本方法常常在学习、掌握数学知识的同时获得.可以说,“知识”是基础,“方法”是手段,“思想”是深化,提高数学素质的核心就是提高学生对数学思想方法的认识和运用,数学素质的综合体现就是“能力”.为了帮助学生掌握解题的金钥匙,掌握解题的思想方法,本书先是介绍高考中常用的数学基本方法：配方法、换元法、待定系数法、数学归纳法、参数法、消去法、反证法、分析与综合法、特殊与一般法、类比与归纳法、观察与实验法,再介绍高考中常用的数学思想：函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想、转化（化归）思想.最后谈谈解题中的有关策略和高考中的几个热点问题,并在附录部分提供了近几年的高考试卷.在每节的内容中,先是对方法或者问题进行综合性的叙述,再以三种题组的形式出现.再现性题组是一组简单的选择填空题进行方法的再现,示范性题组进行详细的解答和分析,对方法和问题进行示范.巩固性题组旨在检查学习的效果,起到巩固的作用.每个题组中习题的选取,又尽量综合到代数、三角、几何几个部分重要章节的数学知识.第一章高中数学解题基本方法一、配方法配方法是对数学式子进行一种定向变形（配成“完全平方”）的技巧,通过配方找到已知和未知的联系,从而化繁为简.何时配方,需要我们适当预测,并且合理运用“裂项”与“添项”、“配”与“凑”的技巧,从而完成配方.有时也将其称为“凑配法”.最常见的配方是进行恒等变形,使数学式子出现完全平方.它主要适用于：已知或者未知中含有二次方程、二次不等式、二次函数、二次代数式的讨论与求解,或者缺xy项的二次曲线的平移变换等问题.配方法使用的最基本的配方依据是二项完全平方公式(a＋b)2＝a2＋2ab＋b2,将这个公式灵活运用,可得到各种基本配方形式,如：a2＋b2＝(a＋b)2－2ab＝(a－b)2＋2ab；a2＋ab＋b2＝(a＋b)2－ab＝(a－b)2＋3ab＝(a＋b2)2＋（32b）2；a2＋b2＋c2＋ab＋bc＋ca＝12[(a＋b)2＋(b ＋c)2＋(c＋a)2]a2＋b2＋c2＝(a＋b＋c)2－2(ab＋bc＋ca)＝(a＋b－c)2－2(ab－bc－ca)＝…结合其它数学知识和性质,相应有另外的一些配方形式,如：1＋sin2α＝1＋2sinαcosα＝（sinα＋cosα）2；x2＋12x ＝(x＋1x)2－2＝(x－1x)2＋2 ；……等等.Ⅰ、再现性题组：1. 在正项等比数列{an}中,a1a5+2a3a5+a3a7=25,则 a3＋a5＝_______.2. 方程x2＋y2－4kx－2y＋5k＝0表示圆的充要条件是_____.A. 14<k<1 B. k<14或k>1C. k∈RD. k＝14或k＝13. 已知sin4α＋cos4α＝1,则sinα＋cosα的值为______.A. 1B. －1C. 1或－1D. 04. 函数y＝log12(－2x2＋5x＋3)的单调递增区间是_____.A. （－∞, 54] B. [54,+∞)C. (－12,54] D. [54,3)5. 已知方程x2+(a-2)x+a-1=0的两根x1、x2,则点P(x1,x2)在圆x2+y2=4上,则实数a＝_____.【简解】1小题：利用等比数列性质am p-am p+＝am2,将已知等式左边后配方（a3＋a5）2易求.答案是：5.2小题：配方成圆的标准方程形式(x－a)2＋(y－b)2＝r2,解r2>0即可,选B.3小题：已知等式经配方成(sin2α＋cos2α)2－2sin2αcos2α＝1,求出sinαcosα,然后求出所求式的平方值,再开方求解.选C.4小题：配方后得到对称轴,结合定义域和对数函数及复合函数的单调性求解.选D.5小题：答案3－11.Ⅱ、示范性题组：例1.已知长方体的全面积为11,其12条棱的长度之和为24,则这个长方体的一条对角线长为_____. A. 23 B. 14 C. 5 D. 6【分析】先转换为数学表达式：设长方体长宽高分别为x,y,z,则211424()()xy yz xz x y z ++=++=⎧⎨⎩,而欲求对角线长x y z 222++,将其配凑成两已知式的组合形式可得.【解】设长方体长宽高分别为x,y,z,由已知“长方体的全面积为11,其12条棱的长度之和为24”而得：211424()()xy yz xz x y z ++=++=⎧⎨⎩. 长方体所求对角线长为：x y z 222++＝()()x y z xy yz xz ++-++22＝6112-＝5所以选B.【注】本题解答关键是在于将两个已知和一个未知转换为三个数学表示式,观察和分析三个数学式,容易发现使用配方法将三个数学式进行联系,即联系了已知和未知,从而求解.这也是我们使用配方法的一种解题模式. 例2. 设方程x 2＋kx ＋2=0的两实根为p 、q,若(p q )2+(q p)2≤7成立,求实数k 的取值范围.【解】方程x 2＋kx ＋2=0的两实根为p 、q,由韦达定理得：p ＋q ＝－k,pq ＝2 , (pq )2+(qp )2＝p q pq 442+()＝()()p q p q pq 2222222+-＝[()]()p q pq p q pq +--2222222＝()k 22484--≤7,解得k ≤－10或k ≥10.又∵p 、q 为方程x 2＋kx ＋2=0的两实根,∴△＝k 2－8≥0即k ≥22或k ≤－22 综合起来,k 的取值范围是：－10≤k ≤－22或者22≤k ≤10.【注】关于实系数一元二次方程问题,总是先考虑根的判别式“Δ”；已知方程有两根时,可以恰当运用韦达定理.本题由韦达定理得到p ＋q 、pq 后,观察已知不等式,从其结构特征联想到先通分后配方,表示成p ＋q 与pq 的组合式.假如本题不对“△”讨论,结果将出错,即使有些题目可能结果相同,去掉对“△”的讨论,但解答是不严密、不完整的,这一点我们要尤为注意和重视.例3.设非零复数a 、b 满足a 2＋ab ＋b 2=0,求(a ab +)1998＋(b a b +)1998. 【分析】 对已知式可以联想：变形为(ab )2＋(a b )＋1＝0,则a b ＝ω （ω为1的立方虚根）；或配方为(a ＋b)2＝ab .则代入所求式即得.【解】由a 2＋ab ＋b 2=0变形得：(a b)2＋(a b )＋1＝0 , 设ω＝a b ,则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 +)1998＋(b a b+)1998＝(a ab 2)999＋(b ab 2)999＝(a b )999＋(b a )999＝ω999＋ω999＝2 . 【注】 本题通过配方,简化了所求的表达式；巧用1的立方虚根,活用ω的性质,计算表达式中的高次幂.一系列的变换过程,有较大的灵活性,要求我们善于联想和展开.【另解】由a 2＋ab ＋b 2＝0变形得：(a b)2＋(a b )＋1＝0 ,解出b a ＝-±132i 后,化成三角形式,代入所求表达式的变形式(a b )999＋(b a )999后,完成后面的运算.此方法用于只是未-±132i联想到ω时进行解题.假如本题没有想到以上一系列变换过程时,还可由a 2＋ab ＋b 2＝0解出：a ＝-±132ib,直接代入所求表达式,进行分式化简后,化成复数的三角形式,利用棣莫佛定理完成最后的计算. Ⅲ、巩固性题组：1.函数y＝(x－a)2＋(x－b)2（a、b为常数）的最小值为_____.A. 8B. ()a b-22C.a b222+D.最小值不存在2.α、β是方程x2－2ax＋a＋6＝0的两实根,则(α-1)2 +(β-1)2的最小值是_____.A. －494B. 8C. 18D.不存在3.已知x、y∈R+,且满足x＋3y－1＝0,则函数t＝2x＋8y有_____.A.最大值22B.最大值22C.最小值22 B.最小值224.椭圆x2－2ax＋3y2＋a2－6＝0的一个焦点在直线x＋y＋4＝0上,则a＝_____.A. 2B. －6C. －2或－6 D. 2或65.化简：218-sin＋228+cos的结果是_____.A. 2sin4B. 2sin4－4cos4C. －2sin4D. 4cos4－2sin46. 设F1和F2为双曲线x24－y2＝1的两个焦点,点P在双曲线上且满足∠F1PF2＝90°,则△F1PF2的面积是_________.7. 若x>－1,则f(x)＝x2＋2x＋11x+的最小值为___________.8. 已知2〈β<α〈34π,cos(α-β)＝12 13,sin(α+β)＝－35,求sin2α的值.(92年高考题)9. 设二次函数f(x)＝Ax2＋Bx＋C,给定m、n（m<n）,且满足A2[(m+n)2+m2n2]＋2A[B(m+n)－Cmn]＋B2＋C2＝0 .①解不等式f(x)>0；②是否存在一个实数t,使当t∈(m+t,n-t)时,f(x)<0 ？若不存在,说出理由；若存在,指出t的取值范围.10. 设s>1,t>1,m∈R,x＝logs t＋logts,y＝logs 4t＋logt4s＋m(logs2t＋logt2s),①将y表示为x的函数y＝f(x),并求出f(x)的定义域；②若关于x的方程f(x)＝0有且仅有一个实根,求m的取值范围.二、换元法解数学题时,把某个式子看成一个整体,用一个变量去代替它,从而使问题得到简化,这叫换元法.换元的实质是转化,关键是构造元和设元,理论依据是等量代换,目的是变换研究对象,将问题移至新对象的知识背景中去研究,从而使非标准型问题标准化、复杂问题简单化,变得容易处理.换元法又称辅助元素法、变量代换法.通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来.或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化.它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用.换元的方法有：局部换元、三角换元、均值换元等.局部换元又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现.例如解不等式：4x＋2x－2≥0,先变形为设2x＝t（t>0）,而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题.三角换元,应用于去根号,或者变换为三角形式易求时,主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元.如求函数y＝x＋1-x的值域时,易发现x∈[0,1],设x＝sin2],问题变成了熟悉的求三角函数α,α∈[0,π2值域.为什么会想到如此设,其中主要应该是发现值域的联系,又有去根号的需要.如变量x、y适合条件x2＋y2＝r2（r>0）时,则可作三角代换x＝rcosθ、y＝rsinθ化为三角问题.均值换元,如遇到x＋y＝S形式时,设x＝S2－t等等.＋t,y＝S2我们使用换元法时,要遵循有利于运算、有利于标准化的原则,换元后要注重新变量范围的选取,一定要使新变量范围对应于原变量的取值范围,不能缩小也不能扩大.如上几例中的t>0和α∈[0,π2].Ⅰ、再现性题组：1.y ＝sinx ·cosx ＋sinx+cosx 的最大值是_________.2.设f(x 2＋1)＝log a (4－x 4) （a>1）,则f(x)的值域是_______________.3.已知数列{a n }中,a 1＝－1,a n +1·a n ＝a n +1－a n ,则数列通项a n ＝___________.4.设实数x 、y 满足x 2＋2xy －1＝0,则x ＋y 的取值范围是___________.5.方程1313++-xx＝3的解是_______________.6.不等式log 2(2x －1) ·log 2(2x +1－2)〈2的解集是_______________.【简解】1小题：设sinx+cosx ＝t ∈[－2,2],则y ＝t 22＋t －12,对称轴t ＝－1,当t ＝2,y max ＝12＋2；2小题：设x 2＋1＝t (t ≥1),则f(t)＝log a [-(t-1)2＋4],所以值域为(－∞,log a 4]；3小题：已知变形为11a n +－1a n＝－1,设b n＝1a n,则b 1＝－1,b n ＝－1＋(n －1)(-1)＝－n,所以a n ＝－1n；4小题：设x ＋y ＝k,则x 2－2kx ＋1＝0, △＝4k 2－4≥0,所以k ≥1或k ≤－1；5小题：设3x ＝y,则3y 2＋2y －1＝0,解得y ＝13,所以x ＝－1；6小题：设log 2(2x －1)＝y,则y(y ＋1)<2,解得－2<y<1,所以x ∈(log 254,log 23).Ⅱ、示范性题组：例 1. 实数x 、y 满足4x 2－5xy ＋4y 2＝5 （ ①式） ,设S ＝x 2＋y 2,求1S max＋1S min的值.（93年全国高中数学联赛题）【分析】 由S ＝x 2＋y 2联想到cos 2α＋sin2α＝1,于是进行三角换元,设x S y S ==⎧⎨⎪⎩⎪cos sin αα代入①式求S max 和S min 的值.【解】设x S y S ==⎧⎨⎪⎩⎪cos sin αα代入①式得： 4S －5S ·sin αcos α＝5解得 S ＝10852-sin α；∵ -1≤sin2α≤1 ∴ 3≤8－5sin2α≤13 ∴1013≤1085-sin α≤103 ∴1S max ＋1S min ＝310＋1310＝1610＝85此种解法后面求S 最大值和最小值,还可由sin2α＝810S S-的有界性而求,即解不等式：|810S S|≤1.这种方法是求函数值域时经常用到的“有界法”.【另解】 由S ＝x 2＋y 2,设x 2＝S 2＋t,y 2＝S 2－t,t ∈[－S 2,S 2], 则xy ＝±S t 224－代入①式得：4S ±5S t 224－=5,移项平方整理得 100t 2+39S 2－160S ＋100＝0 .∴ 39S 2－160S ＋100≤0 解得：1013≤S ≤103∴1S max＋1S min＝310＋1310＝1610＝85【注】 此题第一种解法属于“三角换元法”,主要是利用已知条件S ＝x 2＋y 2与三角公式cos 2α＋sin 2α＝1的联系而联想和发现用三角换元,将代数问题转化为三角函数值域问题.第二种解法属于“均值换元法”,主要是由等式S ＝x 2＋y 2而按照均值换元的思路,设x 2＝S 2＋t 、y 2＝S 2－t,减少了元的个数,问题且容易求解.另外,还用到了求值域的几种方法：有界法、不等式性质法、分离参数法.和“均值换元法”类似,我们还有一种换元法,即在题中有两个变量x 、y 时,可以设x ＝a ＋b,y ＝a －b,这称为“和差换元法”,换元后有可能简化代数式.本题设x ＝a ＋b,y ＝a －b,代入①式整理得3a 2＋13b 2＝5 ,求得a 2∈[0,53],所以S ＝(a －b)2＋(a ＋b)2＝2(a 2＋b 2)＝1013＋2013a 2∈[1013,103],再求1S max ＋1S min的值.例2． △ABC 的三个内角A 、B 、C 满足：A ＋C ＝2B,1cos A ＋1cos C＝－2cos B ,求cosA C-2的值.（96年全国理）【分析】 由已知“A ＋C ＝2B ”和“三角形内角和等于180°”的性质,可得A CB +=⎧⎨⎩12060°＝°；由“A ＋C ＝120°”进行均值换元,则设A C ＝°α＝°－α6060+⎧⎨⎩,再代入可求cos α即cos A C -2.【解】由△ABC 中已知A ＋C ＝2B,可得A CB +=⎧⎨⎩12060°＝°, 由A ＋C ＝120°,设A C ＝°α＝°－α6060+⎧⎨⎩,代入已知等式得：1cos A ＋1cos C＝160cos()︒+α＋160cos()︒-α＝11232cos sin αα-＋11232cos sin αα+＝cos cos sin ααα143422-＝cos cos αα234-＝－22,解得：cos α＝22, 即：cosA C -2＝22. 【另解】由A ＋C ＝2B,得A ＋C ＝120°,B ＝60°.所以1cos A ＋1cos C＝－2cos B＝－22,设1cos A ＝－2＋m,1cos C ＝－2－m , 所以cosA ＝12-+m ,cosC ＝12--m,两式分别相加、相减得： cosA ＋cosC ＝2cosA C +2cosA C -2＝cosA C -2＝2222m -,cosA －cosC ＝－2sinA C +2sinA C -2＝－3sinA C -2＝222mm -, 即：sin A C-2＝－2322m m ()-,＝－2222m -,代入sin 2A C -2＋cos 2A C -2＝1整理得：3m 4－16m－12＝0,解出m 2＝6,代入cos A C -2＝2222m -＝22. 【注】 本题两种解法由“A ＋C ＝120°”、“1cos A ＋1cos C＝－22”分别进行均值换元,随后结合三角形角的关系与三角公式进行运算,除由已知想到均值换元外,还要求对三角公式的运用相当熟练.假如未想到进行均值换元,也可由三角运算直接解出：由A ＋C ＝2B,得A ＋C ＝120°,B ＝60°.所以1cos A＋1cos C＝－2cos B ＝－22,即cosA ＋cosC ＝－22cosAcosC,和积互化得：2cos A C +2cos A C -2＝－2[cos(A+C)＋cos(A-C),即cos A C-2＝22－2cos(A-C)＝22－2(2cos 2A C -2－1),整理得：42cos 2A C-2＋2cos A C -2－32＝0,解得：cos A C-2＝22例3. 设a>0,求f(x)＝2a(sinx ＋cosx)－sinx ·cosx －2a 2的最大值和最小值. 【解】 设sinx ＋cosx ＝t,则t ∈[-2,2],由(sinx ＋cosx)2＝1＋2sinx ·cosx 得：sinx ·cosx ＝t 212-∴ f(x)＝g(t)＝－12(t －2a)2＋12（a>0）,t ∈[-2,2]t ＝-2时,取最小值：－2a 2－22a －12当2a ≥2时,t ＝2,取最大值：－2a 2＋22a －12；当0<2a ≤2时,t ＝2a,取最大值：12.∴ f(x)的最小值为－2a2－22a－12,最大值为122222212222()()<<-+-≥⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪aa a a.【注】此题属于局部换元法,设sinx＋cosx＝t后,抓住sinx＋cosx与sinx·cosx 的内在联系,将三角函数的值域问题转化为二次函数在闭区间上的值域问题,使得容易求解.换元过程中一定要注意新的参数的范围（t∈[-2,2]）与sinx＋cosx对应,否则将会出错.本题解法中还包含了含参问题时分类讨论的数学思想方法,即由对称轴与闭区间的位置关系而确定参数分两种情况进行讨论.一般地,在遇到题目已知和未知中含有sinx 与cosx的和、差、积等而求三角式的最大值和最小值的题型时,即函数为f(sinx±cosx,sinxcsox),经常用到这样设元的换元法,转化为在闭区间上的二次函数或一次函数的研究.例 4. 设对所于有实数x,不等式x2log241()aa+＋2x log221aa+＋log2()aa+1422>0恒成立,求a的取值范围.（87年全国理）【分析】不等式中log241 ()aa+、log221aa+、log2()aa+1422三项有何联系？进行对数式的有关变形后不难发现,再实施换元法.【解】 设log 221a a +＝t,则log 241()a a +＝log 2812()a a +＝3＋log 2a a +12＝3－log 221a a +＝3－t,log 2()a a +1422＝2log 2a a +12＝－2t, 代入后原不等式简化为（3－t ）x 2＋2tx －2t>0,它对一切实数x 恒成立,所以：3048302->=+-<⎧⎨⎩t t t t ∆(),解得t t t <<>⎧⎨⎩306或∴ t<0即log 221a a +<0 0<21a a +<1,解得0<a<1. 【注】应用局部换元法,起到了化繁为简、化难为易的作用.为什么会想到换元及如何设元,关键是发现已知不等式中log 241()a a +、 log 221a a +、log 2()a a +1422三项之间的联系.在解决不等式恒成立问题时,使用了“判别式法”.另外,本题还要求对数运算十分熟练.一般地,解指数与对数的不等式、方程,有可能使用局部换元法,换元时也可能要对所给的已知条件进行适当变形,发现它们的联系而实施换元,这是我们思考解法时要注意的一点.例 5. 已知sin θx ＝cos θy ,且cos 22θx ＋sin 22θy ＝10322()x y + (②式),求x y 的值.【解】 设sin θx ＝cos θy ＝k,则sin θ＝kx,cos θ＝ky,且sin 2θ＋cos 2θ＝k 2(x 2+y 2)＝1,代入②式得： k y x 222＋k x y 222＝10322()x y +＝1032k 即：y x 22＋x y 22＝103设x y 22＝t,则t ＋1t ＝103 , 解得：t ＝3或13∴x y ＝±3或±33 【另解】 由x y ＝sin cos θθ＝tg θ,将等式②两边同时除以cos 22θx ,再表示成含tg θ的式子：1＋tg 4θ＝()()11031122+⨯+tg tg θθ＝103tg 2θ,设tg 2θ＝t,则3t 2—10t ＋3＝0,∴t ＝3或13, 解得x y ＝±3或±33. 【注】 第一种解法由sin θx ＝cos θy 而进行等量代换,进行换元,减少了变量的个数.第二种解法将已知变形为xy ＝sin cos θθ,不难发现进行结果为tg θ,再进行换元和变形.两种解法要求代数变形比较熟练.在解高次方程时,都使用了换元法使方程次数降低.例6. 实数x 、y 满足()x -192＋()y +1162＝1,若x ＋y －k>0恒成立,求k 的范围.【分析】由已知条件()x -192＋()y +1162＝1,可以发现它与a 2＋b 2＝1有相似之处,于是实施三角换元. 【解】由()x -192＋()y +1162＝1,设x -13＝cos θ,y +14＝sin θ, 即：x y =+=-+⎧⎨⎩1314cos sin θθ 代入不等式x ＋y －k>0得：3cos θ＋4sin θ－k>0,即k<3cos θ＋4sin θ＝5sin(θ+ψ)所以k<-5时不等式恒成立.【注】本题进行三角换元,将代数问题（或者是解析几何问题）化为了含参三角不等式恒成立的问题,再运用“分离参数法”转化为三角函数的值域问题,从而求出参数范围.一般地,在遇到与圆、椭圆、双曲线的方程相似的代数式时,或者在解决圆、椭圆、双曲线等有关问题时,经常使用“三角换元法”.本题另一种解题思路是使用数形结合法的思想方法：在平面直角坐标系,不等式ax ＋by ＋c>0 (a>0)所表示的区域为直线ax ＋by ＋c ＝0所分平面成两部分中含x 轴正方向的一部分.此题不等式恒成立问题化为图形问题：椭圆上的点始终位于平面上x ＋y －k>0的区域.即当直线x ＋y －k ＝0在与椭圆下部相切的切线之下时.当直线与椭＋圆相切时,方程组16191144022()()x y x y k -++=+-=⎧⎨⎩有相等的一组实数解,消元后由△＝0可求得k ＝－3,所以k<-3时原不等式恒成立.Ⅲ、巩固性题组：1. 已知f(x 3)＝lgx (x>0),则f(4)的值为_____.A. 2lg2B. 13lg2 C. 23lg2 D. 23lg4 2. 函数y ＝(x ＋1)4＋2的单调增区间是______.A. [-2,+∞)B. [-1,+∞) D. (-∞,+∞)C. (-∞,-1]3. 设等差数列{a n }的公差d ＝12,且S 100＝145,则a 1＋a 3＋a 5＋……＋a 99的值为_____.A. 85B. 72.5C. 60D. 52.54. 已知x 2＋4y 2＝4x,则x ＋y 的范围是_________________.5. 已知a ≥0,b ≥0,a ＋b ＝1,则a +12＋b +12的范围是____________.6. 不等式x >ax ＋32的解集是(4,b),则a ＝________,b ＝_______.7. 函数y ＝2x ＋x +1的值域是________________.8. 在等比数列{a n}中,a 1＋a 2＋…＋a 10＝2,a 11＋a 12＋…＋a 30＝12,求a 31＋a 32＋…＋a 60.9. 实数m 在什么范围内取值,对任意实数x,不等式sin 2x ＋2mcosx ＋4m －1<0恒成立. 10. 已知矩形ABCD,顶点C(4,4),A 点在曲线x 2＋y 2＝2 (x>0,y>0)上移动,且AB 、AD 始终平行x 轴、y 轴,的最小面积.三、待定系数法要确定变量间的函数关系,设出某些未知系数,然后根据所给条件来确定这些未知系数的方法叫待定系数法,其理论依据是多项式恒等,也就是利用了多项式f(x)≡g(x)的充要条件是：对于一个任意的a 值,都有f(a)≡g(a)；或者两个多项式各同类项的系数对应相等. 待定系数法解题的关键是依据已知,正确列出等式或方程.使用待定系数法,就是把具有某种确定形式的数学问题,通过引入一些待定的系数,转化为方程组来解决,要判断一个问题是否用待定系数法求解,主要是看所求解的数学问题是否具有某种确定的数学表达式,如果具有,就可以用待定系数法求解.例如分解因式、拆分分式、数列求和、求函数式、求复数、解析几何中求曲线方程等,这些问题都具有确定的数学表达形式,所以都可以用待定系数法求解. y D C A B O x使用待定系数法,它解题的基本步骤是：第一步,确定所求问题含有待定系数的解析式；第二步,根据恒等的条件,列出一组含待定系数的方程；第三步,解方程组或者消去待定系数,从而使问题得到解决.如何列出一组含待定系数的方程,主要从以下几方面着手分析：①利用对应系数相等列方程；②由恒等的概念用数值代入法列方程；③利用定义本身的属性列方程；④利用几何条件列方程.比如在求圆锥曲线的方程时,我们可以用待定系数法求方程：首先设所求方程的形式,其中含有待定的系数；再把几何条件转化为含所求方程未知系数的方程或方程组；最后解所得的方程或方程组求出未知的系数,并把求出的系数代入已经明确的方程形式,得到所求圆锥曲线的方程.Ⅰ、再现性题组：1.设f(x)＝x2＋m,f(x)的反函数f 1(x)＝nx－5,那么m、n的值依次为_____.A. 52 , －2 B. －52, 2 C.5 2 , 2 D. －52,－22.二次不等式ax2＋bx＋2>0的解集是(－1 2,13),则a＋b的值是_____.A. 10B. －10C. 14D. －143. 在(1－x 3)（1＋x ）10的展开式中,x 5的系数是_____.A. －297B.－252C. 297D. 2074. 函数y ＝a －bcos3x (b<0)的最大值为32,最小值为－12,则y ＝－4asin3bx 的最小正周期是_____.5. 与直线L ：2x ＋3y ＋5＝0平行且过点A(1,-4)的直线L ’的方程是_______________.6. 与双曲线x 2－y 24＝1有共同的渐近线,且过点(2,2)的双曲线的方程是____________.【简解】1小题：由f(x)＝x 2＋m 求出f 1(x)＝2x －2m,比较系数易求,选C ； 2小题：由不等式解集(－12,13),可知－12、13是方程ax 2＋bx ＋2＝0的两根,代入两根,列出关于系数a 、b 的方程组,易求得a ＋b,选D ；3小题：分析x 5的系数由C 105与(－1)C 102两项组成,相加后得x 5的系数,选D ；4小题：由已知最大值和最小值列出a 、b 的方程组求出a 、b 的值,再代入求得答案23π；5小题：设直线L ’方程2x ＋3y ＋c ＝0,点A(1,-4)代入求得C ＝10,即得2x ＋3y ＋10＝0；6小题：设双曲线方程x 2－y 24＝λ,点(2,2)代入求得λ＝3,即得方程x 23－y 212＝1.Ⅱ、示范性题组： 例1. 已知函数y ＝mx x n x 22431+++的最大值为7,最小值为－1,求此函数式.【分析】求函数的表达式,实际上就是确定系数m 、n 的值；已知最大值、最小值实际是就是已知函数的值域,对分子或分母为二次函数的分式函数的值域易联想到“判别式法”.【解】 函数式变形为： (y －m)x 2－43x ＋(y －n)＝0, x ∈R, 由已知得y －m ≠0 ∴△＝(－43)2－4(y －m)(y －n)≥0 即： y 2－(m ＋n)y ＋(mn －12)≤0 ① 不等式①的解集为(-1,7),则－1、7是方程y 2－(m ＋n)y ＋(mn －12)＝0的两根, 代入两根得：1120497120+++-=-++-=⎧⎨⎩()()m n mn m n mn 解得：m n ==⎧⎨⎩51或m n ==⎧⎨⎩15 ∴ y ＝5431122x x x +++或者y ＝x x x 224351+++此题也可由解集(-1,7)而设(y ＋1)(y －7)≤0,即y 2－6y －7≤0,然后与不等式①比较系数而得：m n mn +=-=-⎧⎨⎩6127,解出m 、n 而求得函数式y.【注】 在所求函数式中有两个系数m 、n 需要确定,首先用“判别式法”处理函数值域问题,得到了含参数m 、n 的关于y 的一元二次不等式,且知道了它的解集,求参数m 、n.两种方法可以求解,一是视为方程两根,代入后列出m 、n 的方程求解；二是由已知解集写出不等式,比较含参数的不等式而列出m 、n 的方程组求解.本题要求对一元二次不等式的解集概念理解透彻,也要求理解求函数值域的“判别式法”：将y 视为参数,函数式化成含参数y 的关于x 的一元二次方程,可知其有解,利用△≥0,建立了关于参数y 的不等式,解出y 的范围就是值域,使用“判别式法”的关键是否可以将函数化成一个一元二次方程.例 2. 设椭圆中心在(2,-1),它的一个焦点与短轴两端连线互相垂直,且此焦点与长轴较近的端点距离是10－5,求椭圆的方程.【分析】求椭圆方程,根据所给条件,确定几何数据a 、b 、c 之值,问题就全部解决了.设a 、b 、c 后,由已知垂直关系而联想到勾股定理建立一个方程,再将焦点与长轴较近端点的距离转化为a －c 的值后列出第二个方程. 【解】 设椭圆长轴2a 、短轴2b 、焦距2c,则|BF ’|＝a ∴a b c a a b a c 2222222105=++=-=-⎧⎨⎪⎩⎪()解得：a b ==⎧⎨⎪⎩⎪105∴ 所求椭圆方程是：x 210＋y 25＝1 也可有垂直关系推证出等腰Rt △BB ’F ’后,由其性质推证出等腰Rt △B ’O ’F ’,再进行如下列式： b c a c a b c =-=-=+⎧⎨⎪⎩⎪105222,更容易求出a 、b的值.【注】 圆锥曲线中,参数（a 、b 、c 、e 、p ）的确定,是待定系数法的生动体现；如何确定,要抓住已知条件,将其转换成表达式.在曲线的平移中,几何数据（a 、b 、c 、e ）不变,本题就利用了这一特征,列出关于a －c 的等式. 一般地,解析几何中求曲线方程的问题,大部分用待定系数法,基本步骤是：设方程（或几何数据）→几何条件转换成方程→求解→已知系数代入.y B’B例 3. 是否存在常数a 、b 、c,使得等式1·22＋2·32＋…＋n(n ＋1)2＝n n ()+112(an 2＋bn ＋c)对一切自然数n 都成立？并证明你的结论. （89年全国高考题）【分析】是否存在,不妨假设存在.由已知等式对一切自然数n 都成立,取特殊值n ＝1、2、3列出关于a 、b 、c 的方程组,解方程组求出a 、b 、c 的值,再用数学归纳法证明等式对所有自然数n 都成立.【解】假设存在a 、b 、c 使得等式成立,令：n ＝1,得4＝16(a ＋b ＋c)；n ＝2,得22＝12(4a ＋2b ＋c)；n ＝3,得70＝9a ＋3b ＋c.整理得：a b c a b c a b C ++=++=++=⎧⎨⎪⎩⎪2442449370,解得a b c ===⎧⎨⎪⎩⎪31110,于是对n ＝1、2、3,等式1·22＋2·32＋…＋n(n ＋1)2＝n n ()+112(3n 2＋11n ＋10)成立,下面用数学归纳法证明对任意自然数n,该等式都成立：假设对n ＝k 时等式成立,即1·22＋2·32＋…＋k(k ＋1)2＝k k ()+112(3k 2＋11k ＋10)； 当n ＝k ＋1时,1·22＋2·32＋…＋k(k ＋1)2＋(k ＋1)(k ＋2)2＝k k ()+112(3k 2＋11k ＋10) ＋(k ＋1)(k ＋2)2＝k k ()+112(k ＋2)（3k ＋5）＋(k ＋1)(k ＋2)2＝()()k k ++1212（3k 2＋5k ＋12k ＋24）＝()()k k ++1212[3(k ＋1)2＋11(k ＋1)＋10],也就是说,等式对n ＝k ＋1也成立.综上所述,当a ＝8、b ＝11、c ＝10时,题设的等式对一切自然数n 都成立.【注】建立关于待定系数的方程组,在于由几个特殊值代入而得到.此种解法中,也体现了方程思想和特殊值法.对于是否存在性问题待定系数时,可以按照先试值、再猜想、最后归纳证明的步骤进行.本题如果记得两个特殊数列13＋23＋…＋n 3、12＋22＋…＋n 2求和的公式,也可以抓住通项的拆开,运用数列求和公式而直接求解：由n(n ＋1)2＝n 3＋2n 2＋n 得S n ＝1·22＋2·32＋…＋n(n ＋1)2＝(13＋23＋…＋n 3)＋2(12＋22＋…＋n 2)＋(1＋2＋…＋n)＝n n 2214()+＋2×n n n ()()++1216＋n n ()+12＝n n ()+112(3n 2＋11n ＋10),综上所述,当a ＝8、b ＝11、c ＝10时,题设的等式对一切自然数n 都成立.例 4. 有矩形的铁皮,其长为30cm,宽为14cm,要从四角上剪掉边长为xcm 的四个小正方形,将剩余部分折成一个无盖的矩形盒子,问x 为何值时,矩形盒子容积最大,最大容积是多少？【分析】实际问题中,最大值、最小值的研究,先由已知条件选取合适的变量建立目标函数,将实际问题转化为函数最大值和最小值的研究.【解】 依题意,矩形盒子底边边长为(30－2x)cm,底边宽为(14－2x)cm,高为xcm.∴ 盒子容积 V ＝(30－2x)(14－2x)x ＝4(15－x)(7－x)x ,显然:15－x>0,7－x>0,x>0.设V ＝4ab (15a －ax)(7b －bx)x(a>0,b>0）要使用均值不等式,则--+=-=-=⎧⎨⎩a b a ax b bx x 10157 解得：a ＝14, b ＝34, x ＝3 .从而V ＝643(154－x4)(214－34x)x ≤643(1542143+)3＝643×27＝576. 所以当x ＝3时,矩形盒子的容积最大,最大容积是576cm 3.【注】均值不等式应用时要注意等号成立的条件,当条件不满足时要凑配系数,可以用“待定系数法”求.本题解答中也可以令V ＝4ab (15a －ax)(7－x)bx 或 4ab (15－x)(7a －ax)bx,再由使用均值不等式的最佳条件而列出方程组,求出三项该进行凑配的系数,本题也体现了“凑配法”和“函数思想”.Ⅲ、巩固性题组：1.函数y＝log a x的x∈[2,+∞)上恒有|y|>1,则a的取值范围是_____.A. 2>a>12且a≠1 B. 0<a<12或1<a<2C. 1<a<2D. a>2或0<a<122.方程x2＋px＋q＝0与x2＋qx＋p＝0只有一个公共根,则其余两个不同根之和为_____.A. 1B. －1C. p＋qD. 无法确定3.如果函数y＝sin2x＋a·cos2x的图像关于直线x＝－π8对称,那么a＝_____.A. 2B. －2C. 1D. －14.满足C n0＋1·C n1＋2·C n2＋…＋n·Cnn<500的最大正整数是_____.A. 4B. 5C. 6D.75.无穷等比数列{a n}的前n项和为S n＝a－12n, 则所有项的和等于_____.A. －12 B. 1 C. 12D.与a有关6.(1＋kx)9＝b0＋b1x＋b2x2＋…＋b9x9,若b0＋b1＋b2＋…＋b9＝－1,则k＝______.7.经过两直线11x－3y－9＝0与12x＋y－19＝0的交点,且过点(3,-2)的直线方程为_____________.。
高考数学思想04 运用转化与化归的思想方法解题(精讲精练)(解析版)
思想04运用转化与化归的思想方法解题【命题规律】高考命题中，以知识为载体，以能力立意、思想方法为灵魂，以核心素养为统领，兼顾试题的基础性、综合性、应用性和创新性，展现数学的科学价值和人文价值．高考试题一是着眼于知识点新颖巧妙的组合，二是着眼于对数学思想方法、数学能力的考查．如果说数学知识是数学的内容，可用文字和符号来记录和描述，那么数学思想方法则是数学的意识，重在领会、运用，属于思维的范畴，用于对数学问题的认识、处理和解决．高考中常用到的数学思想主要有分类讨论思想、数形结合思想、函数与方程思想、转化与化归思想等．【核心考点目录】核心考点一：运用“熟悉化原则”转化化归问题核心考点二：运用“简单化原则”转化化归问题核心考点三：运用“直观化原则”转化化归问题核心考点四：运用“正难则反原则”转化化归问题【真题回归】1．（2022·全国·统考高考真题）已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>，C 的上顶点为A ，两个焦点为1F ，2F ，离心率为12．过1F 且垂直于2AF 的直线与C 交于D ，E 两点，||6DE =，则ADE V 的周长是________________．【答案】13【解析】∵椭圆的离心率为12c e a =，∴2a c =，∴22223b a c c =-=，∴椭圆的方程为222222213412043x y x y c c c+=+-=，即，不妨设左焦点为1F ，右焦点为2F ，如图所示，∵222AF a OF c a c ===，，，∴23AF O π∠=，∴12AF F △为正三角形，∵过1F 且垂直于2AF 的直线与C 交于D ，E 两点，DE 为线段2AF 的垂直平分线，∴直线DE 直线DE 的方程：x c -，代入椭圆方程22234120x y c +-=，整理化简得到：221390y c --=，判别式()22224139616c c ∆=+⨯⨯=⨯⨯，∴122264613c DE y =-=⨯⨯⨯⨯=，∴138c =，得1324a c ==，∵DE 为线段2AF 的垂直平分线，根据对称性，22AD DF AE EF ==，，∴ADE V 的周长等于2F DE △的周长，利用椭圆的定义得到2F DE △周长为222211*********DF EF DE DF EF DF EF DF DF EF EF a a a ++=+++=+++=+==.故答案为：13.2．（2020·全国·统考高考真题）设复数1z ，2z 满足12||=||=2z z ，12i z z +=，则12||z z -=__________.【答案】【解析】方法一：设1,(,)z a bi a R b R =+∈∈，2,(,)z c di c R d R =+∈∈，12()z z a c b d i i ∴+=+++=，1a cb d ⎧+=⎪∴⎨+=⎪⎩12||=||=2z z ，所以224a b +=，224cd +=，222222()()2()4a cb d ac bd ac bd ∴+++=+++++=2ac bd ∴+=-12()()z z a c b d i ∴-=-+-===故答案为：方法二：如图所示，设复数12z ,z 所对应的点为12Z ,Z ,12OP OZ OZ =+ ,由已知122OZ OZ OP ==== ,∴平行四边形12OZ PZ 为菱形，且12,OPZ OPZ 都是正三角形，∴12Z 120OZ ∠=︒，222221212121||||||2||||cos12022222()122Z Z OZ OZ OZ OZ =+-︒=+-⋅⋅⋅-=∴1212z z Z Z -==3．（2020·天津·统考高考真题）已知甲、乙两球落入盒子的概率分别为12和13．假定两球是否落入盒子互不影响，则甲、乙两球都落入盒子的概率为_________；甲、乙两球至少有一个落入盒子的概率为_________．【答案】1623【解析】甲、乙两球落入盒子的概率分别为11,23，且两球是否落入盒子互不影响，所以甲、乙都落入盒子的概率为111236⨯=，甲、乙两球都不落入盒子的概率为111(1)(1)233-⨯-=，所以甲、乙两球至少有一个落入盒子的概率为23.故答案为：16；23.4．（2022·全国·统考高考真题）如图，四面体ABCD 中，,,AD CD AD CD ADB BDC ⊥=∠=∠，E 为AC 的中点．(1)证明：平面BED ⊥平面ACD ；(2)设2,60AB BD ACB ==∠=︒，点F 在BD 上，当AFC △的面积最小时，求三棱锥F ABC -的体积．【解析】（1）由于AD CD =，E 是AC 的中点，所以AC DE ⊥.由于AD CD BD BD ADB CDB =⎧⎪=⎨⎪∠=∠⎩，所以ADB CDB ≅△△，所以AB CB =，故AC BD ⊥，由于DE BD D ⋂=，,DE BD Ì平面BED ，所以AC ⊥平面BED ，由于AC ⊂平面ACD ，所以平面BED ⊥平面ACD .（2）[方法一]：判别几何关系依题意2AB BD BC ===，60ACB ∠=︒，三角形ABC 是等边三角形，所以2,1,3AC AE CE BE ====，由于,AD CD AD CD =⊥，所以三角形ACD 是等腰直角三角形，所以1DE =.222DE BE BD +=，所以DE BE ⊥，由于AC BE E ⋂=，,AC BE ⊂平面ABC ，所以DE ⊥平面ABC .由于ADB CDB ≅△△，所以FBA FBC ∠=∠，由于BF BF FBA FBC AB CB =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，所以FBA FBC ≅ ，所以AF CF =，所以EF AC ⊥，由于12AFC S AC EF =⋅⋅ ，所以当EF 最短时，三角形AFC 的面积最小过E 作EF BD ⊥，垂足为F ，在Rt BED △中，1122BE DE BD EF ⋅⋅=⋅⋅，解得32EF =，所以223131,2222DF BF DF ⎛⎫=-==-= ⎪ ⎪⎝⎭，所以34BF BD =过F 作FH BE ⊥，垂足为H ，则//FH DE ，所以FH ⊥平面ABC ，且34FH BF DE BD ==，所以34FH =，所以111332333244F ABC ABC V S FH -=⋅⋅=⨯⨯=[方法二]：等体积转换AB BC = ，60ACB ∠=︒，2AB =ABC ∴∆是边长为2的等边三角形，BE ∴=连接EFADB CDB AF CFEF ACBED EF BD ∆≅∆∴=∴⊥∴∆⊥∆ 在中，当时，AFC面积最小222,,2,,BED EF AD CD AD CD AC E AC DE BE BD BE EDBE DE EF BD BD ⊥==∴+=∴⊥⋅⊥∆== 为中点DE=1若在中，32113222BEF BF S BF EF ∆==∴=⋅=⋅11233F ABC A BEF C BEF BEF V V V S AC ---∆∴=+=⋅=⋅【方法技巧与总结】将问题进行化归与转化时，一般应遵循以下几种原则：1、熟悉化原则：许多数学问题的解决过程就是将陌生的问题转化为熟悉的问题，以利于我们运用已有知识、方法以及解题经验来解决．在具体的解题过程中，通常借助构造、换元、引入参数、建系等方法将条件与问题联系起来，使原问题转化为可利用熟悉的背景知识和模型求解的问题．2、简单化原则：根据问题的特点转化命题，使原问题转化为与之相关、易于解决的新问题．借助特殊化、等价转化、不等转化等方法常常能获得直接、清晰、简洁的解法，从而实现通过对简单问题的解答，达到解决复杂问题的目的．3、直观化原则：将较抽象的问题转化为比较直观的问题，数学问题的特点之一便是它具有抽象性，有些抽象的问题，直接分析解决难度较大，需要借助数形结合法、图象法等手段把它转化为具体的、更为直观的问题来解决．4、正难则反原则：问题直接求解困难时，可考虑运用反证法或补集法或用逆否命题间接地解决问题．一般地，在含有“至多”、“至少”及否定词的问题中，若出现多种成立的情形，则不成立的情形相对很少，此时从反面考虑较简单．【核心考点】核心考点一：运用“熟悉化原则”转化化归问题【典型例题】例1．（2023春·云南昆明·高三昆明市第三中学阶段练习）如图所示，在△ABC中，点D为BC边上一点，且BD=1，E为AC的中点，AE=32，cos B，∠ADB=23π．(1)求AD的长；(2)求△ADE的面积．【解析】（1）在△ABD中，∵cos B=(0,)Bπ∈，∴sin7B===，∴1sin sin()()7214 BAD B ADB∠=+∠⋅-=，由正弦定理sin sinAD BDB BAD=∠，知1·sin72sin14BD BADBAD==∠．（2）由（1）知AD=2，依题意得AC=2AE=3，在△ACD中，由余弦定理得AC2=AD2+DC2-2AD•CDcos∠ADC，即29422cos3DC CDπ=+-⨯⨯，∴DC2-2DC-5=0，解得1DC=．∴11sin2(12222 ADCS AD DC ADC=⋅∠=⨯⨯⨯=，从而12ADE ADC S S == 例2．（2023·吉林·高三校联考竞赛）已知三棱锥P -ABC 的四个顶点在球O 的球面上，PA =PB =PC ，△ABC 是边长为2的正三角形，E ､F 分别是AC ､BC 的中点，60EPF ︒∠=，则球O 的表面积为____________.【答案】6π【解析】由于P -ABC 为正三棱锥，故EP FP =，从而△EPF 为等边三角形，且边长EF =1.由此可知侧面PAC 的高PE =1，故棱长PA =.的正方体可知，P -ABC，从而表面积为6π.故答案为：6π．例3．（2023春·山东潍坊·高三校考阶段练习）已知正实数a ，b 满足ab a b =+，则2a b +的最小值为____________．【答案】3+【解析】0,0a b >>，ab a b =+，则111a b+=，1122(2)()333a ba b a ba b b a +=++=++≥+=+当且仅当2a b b a =，即1a =1b =时等号成立，所以2a b +最小值是3+故答案为：3+例4．（2023春·江苏南京·高三南京市第一中学校考阶段练习）如图，在四边形ABCD 中，∠B =60°，AB =3，BC =6，且16AD BC = ，若M ，N 是线段BC 上的动点，且1MN ＝，则·DM DN 的最小值为___________【答案】132【解析】16AD BC = ，则1AD = ，如图，建立平面直角坐标系，32A ⎛ ⎝⎭，52D ⎛ ⎝⎭，(),0M x ，()1,0N x +，5,22DM x ⎛=-- ⎝⎭，3,22DN x ⎛=-- ⎝⎭，[]0,5x ∈，22531527422244DM DN x x x x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅=--+=-++ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭()22132x =-+，当且仅当2x =时，取得最小值132，所以DM DN ⋅ 的最小值为132.故答案为：132例5．（2023春·广西桂林·高三校考阶段练习）已知三棱锥-P ABC 的四个顶点在球O 的球面上，PA PB PC ==，ABC 是边长为2的正三角形，E F ，分别是PA ，AB 的中点，90CEF ∠=︒，则球O 的体积为（）AB ．6πC ．24πD．【答案】A【解析】设2PA PB PC x ===，E ，F 分别为PA ，AB 中点，EF PB ∴∥，且12EF PB x ==，ABC 为边长为2的等边三角形，CF =，又90CEF ∠=︒，CE ∴=12AE PA x ==，在AEC △中，由余弦定理()2243cos 22x x EAC x +--∠=⨯⨯，作PD AC ⊥于D ，PA PC = ，∴D 为AC中点，又1cos 2AD EAC PA x ∠==，2243142x x x x +-+∴=，解得x =，PA PB PC ∴===又===2AB BC AC ，PA ∴，PB ，PC 两两垂直，即三棱锥-P ABC 是以PA ，PB ，PC 为棱的正方体的一部分；所以球O的直径2R ==R =，则球O的体积344338V R =π=π⨯，故选：D.核心考点二：运用“简单化原则”转化化归问题【典型例题】例6．（2023春·陕西渭南·高三渭南市瑞泉中学校考阶段练习）平面四边形ABCD 中，75A B C ∠=∠=∠= ，AB =2，则AD 长度的取值范围________.【答案】(0【解析】如图所示，延长AD ，BC 交于E ，平行移动CD ，当C 与D 重合于E 点时，AD 最长，在ABE 中，75A B ∠=∠= ，30E ∠= ，AB =2，由正弦定理可得sin sin AB AE E B =∠∠，即o o 2sin 30sin 75AE =，()o o o o o o o sin 75sin 4530sin 45cos30cos 45sin 30=+=+解得AE 平行移动CD ，到图中AF 位置，即当A 与D 重合时，AD 最短，为0.综上可得，AD长度的取值范围为(0+故答案为：(0+.例7．（2023春·北京·高三北京市第一六一中学校考）三棱锥-P ABC 中，,E D 分别为,PB PC 的中点，记三棱锥D ABE -的体积为1V ，-P ABC 的体积为2V ，则12V V =____________【答案】14【解析】由已知1.2EAB PAB S S ∆∆=设点C 到平面PAB 距离为h ，则点D 到平面PAB 距离为12h ，所以，1211132.143EAB PAB S h V V S h ∆∆⋅==例8．（2023秋·山东聊城·高三山东聊城一中校考阶段练习）已知∠ACB=90°，P 为平面ABC 外一点，PC =4，点P 到∠ACB 两边AC ，BC 的距离均为23，那么点P 到平面ABC 的距离为___________.【答案】22【解析】设P 在平面ABC 内的射影为O ，则OP ⊥平面ABC ，由于,,AC BC OC ⊂平面ABC ，所以,,OP AC OP BC OP OC ⊥⊥⊥，过O 作,OE AC OF BC ⊥⊥，垂足分别为,E F ，由于90ACB ∠=︒，所以四边形OECF 是矩形.由于,,OE OP O OE OP ⋂=⊂平面POE ，所以CE ⊥平面POE ，PE ⊂平面POE ，所以CE PE ⊥；同理可证得CF PF ⊥.所以()224232CE CF ==-=，222222OC =+=，()2242222OP =-=，即P 到平面ABC 的距离是22.故答案为：22例9．（2023春·湖南衡阳·高三校考）设m ，n ，t 为正数，且345m n t ==，则（）A ．m n t <<B ．n m t <<C ．n t m <<D ．t n m <<【答案】D【解析】令345m n t k ===，则1k >，3log m k =，4log n k =，5log t k =，在平面直角坐标系中画出3log y x =，4log y x =，5log y x =的图象及直线x k =，结合图象知t n m <<．方法二令345m n t k ===，则1k >，易得31log log 3k m k ==，41log log 4k n k ==，51log log 5k t k ==，又当1k >时，函数()log k f x x =在()0,+∞上单调递增，且1345<<<，∴0log 3log 4log 5k k k <<<，∴111log 3log 4log 5k k k >>，即t n m <<．故选：D.核心考点三：运用“直观化原则”转化化归问题【典型例题】例10．（2023春·北京·高三校考）已知函数()f x 是定义在()(),00,∞-+∞U 上的奇函数，当()0,∞+时，()f x 的图象如图所示，那么满足不等式35()44f x x ≥+的x 的取值范围是（）A ．(](],20,1-∞-⋃B ．[)(]2,00,1-⋃C ．(](],30,1-∞-D ．[)(]3,00,1- 【答案】C【解析】因为函数()f x 是定义在()(),00,∞-+∞U 上的奇函数，所以()f x 的图像关于原点对称，由此画出函数()f x 在()(),00,∞-+∞U 上的图象，在同一坐标系内画出()3544g x x =+的图象，因为()12f =，()31f =，所以()()331f f -=-=-，又()3511244g =⨯+=，()()3533144g -=⨯-+=-，所以()f x 的图象与()g x 的图象交于()1,2和()3,1--两点，如图，所以结合图像可知，35()44f x x ≥+的解集为(](],30,1-∞- .故选：C.例11．（2023·全国·高三专题练习）已知a 、b 、e 是平面向量，e 是单位向量．若非零向量a 与e 的夹角为3π，向量b 满足2430b e b -⋅+=，则a b - 的最小值是A 1B1C ．2D ．2【答案】A【解析】设()()(),,1,0,,a x y e b m n ===r r r，则由π,3a e =r r 得πcos ,3a e e x y a ⋅=⋅=∴=r r r r ，由2430b e b -⋅+=r r r 得()2222430,21,m n m m n +-+=-+=因此，a b -r r 的最小值为圆心()2,0到直线y =1 1.选A.例12．（2023秋·福建莆田·高三莆田二中校考）设函数()e x f x x ax a =-+，其中1a >，若存在唯一的整数0x ，使得()00f x <，则a 的取值范围是（）A ．(21,2e ⎤⎦B ．33e 1,2⎛⎤⎥⎝⎦C ．343e 4e ,23⎛⎤⎥⎝⎦D ．323e 2e ,2⎛⎤⎥⎝⎦【答案】D【解析】令()e ,()x g x x h x ax a ==-，1a >，显然直线()h x ax a =-恒过点(1,0)A ，则“存在唯一的整数0x ，使得()00f x <”等价于“存在唯一的整数0x 使得点00(,())x g x 在直线()h x ax a =-下方”，(1())e x x g x +'=，当1x <-时，()0g x '<，当1x >-时，()0g x '>，即()g x 在(,1)-∞-上递减，在(1,)-+∞上递增，则当=1x -时，min 1()(1)e g x g =-=-，当0x ≤时，1()[,0]eg x ∈-，而()(0)1h x h a ≤=-<-，即当0x ≤时，不存在整数0x 使得点00(,())x g x 在直线()h x ax a =-下方，当0x >时，过点(1,0)A 作函数()e x g x x =图象的切线，设切点为(,e ),0t P t t t >，则切线方程为：e (1)e ()t t y t t x t -=+-，而切线过点(1,0)A ，即有e (1)e (1)t t t t t -=+-，整理得：210t t --=，而0t >，解得(1,2)t =∈，因(1)e 0(1)g h =>=，又存在唯一整数0x 使得点00(,())x g x 在直线()h x ax a =-下方，则此整数必为2，即存在唯一整数2使得点(2,(2))g 在直线()h x ax a =-下方，因此有23(2)(2)2e (3)(3)3e 2g h a g h a <⎧<⎧⇔⎨⎨≥≥⎩⎩，解得323e 2e 2a <≤，所以a 的取值范围是323e(2e ,]2.故选：D核心考点四：运用“正难则反原则”转化化归问题【典型例题】例13．（2023·全国·高三专题练习）已知矩形ABCD ,1AB =,2BC =,将ABD △沿矩形的对角线BD 所在的直线进行翻折,在翻折的过程中A ．存在某个位置,使得直线AB 和直线CD 垂直B ．存在某个位置,使得直线AC 和直线BD 垂直C ．存在某个位置,使得直线AD 和直线BC 垂直D ．无论翻折到什么位置,以上三组直线均不垂直【答案】A【解析】如图所示：作CF BD ⊥于F ，AE BD ⊥于E翻折前AC =AC =222AC AB BC AC AB +=∴⊥，AB AD ⊥，AB ∴⊥平面ACD ，⊆CD 平面ACD AB CD ∴⊥，故A 正确D 错误；若AC 和BD 垂直，BD CF BD ⊥∴⊥ 平面ACF ，AF ⊆平面ACF BD AF ∴⊥，不成立，故B 错误；若AD 和BC 垂直，BC CD ⊥故BC ⊥平面ACD ，AC ⊆平面ACD ，AC BC ∴⊥，因为AB BC <，故AC BC⊥不成立，故C 错误；故选：A例14．（2023春·湖南·高三校联考开学考试）在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的方程为228150x y x +-+=，若直线2y kx =-上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C 有公共点，则k 的最大值为__________．【答案】43【解析】∵圆C 的方程为x 2+y 2-8x+15=0，整理得：（x-4）2+y 2=1，即圆C 是以（4，0）为圆心，1为半径的圆；又直线y=kx-2上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C 有公共点，∴只需圆C ′：（x-4）2+y 2=4与直线y=kx-2有公共点即可．设圆心C （4，0）到直线y=kx-2的距离为d ，2d =≤即3k 2≤4k ，∴0≤k≤43，故可知参数k 的最大值为43.例15．（2023秋·陕西宝鸡·高三陕西省宝鸡市长岭中学校考阶段练习）如图，用K ，1A ，2A 三类不同的元件连接成一个系统.当K 正常工作且1A ，2A 至少有一个正常工作时，系统正常工作.已知K ，1A ，2A 正常工作的概率依次为0.8，0.7，0.7，则系统正常工作的概率为___________.【答案】0.728【解析】因为1A ，2A 同时不能正常工作的概率为(10.7)(10.7)0.09--=，所以1A ，2A 至少有一个正常工作的概率为10.090.91-=，所以系统正常工作的概率为0.80.910.728⨯=，故答案为：0.728例16．（2023·全国·高三专题练习）如图，用A 、B 、C 三类不同的元件连接成两个系统1N ，2N ．当元件A 、B 、C 都正常工作时，系统N 1正常工作；当元件A 正常工作且元件B 、C 至少有一个正常工作时，系统N 2正常工作．已知元件A 、B 、C 正常工作的概率依次为0.80、0.90、0.90．则系统N 1正常工作的概率为___________，系统2N 正常工作的概率为___________．【答案】0.6480.792【解析】分别记元件A 、B 、C 正常工作为事件A 、B 、C ，由已知条件()080P A =．，()0.90P B =，()0.90P C =．因为事件A 、B 、C 是相互独立的，系统N 1正常工作的概率为()()()0.800.900.900.6)48(P A B C P A P B P C ⋅⋅==⨯⨯=⋅⋅．系统2N 正常工作的概率()1(()1()()P A P B C P A P B P C ⎡⎤⎡⎤⋅-⋅=⋅-⋅⎣⎦⎣⎦08010.100.100.800.990.7[92]=⨯-⨯=⨯=．．故答案为：0.648；0.792.【新题速递】一、单选题1．（2023春·江苏盐城·高三盐城中学校考）已知,x y R ∈满足()()()()3312021113202131x x y y ⎧-+-=⎪⎨-+-=-⎪⎩，若存在实数0t >，使得不等式kt x y t-≤+成立，则实数k 的最小值为（）A ．-4B ．-1C ．1D ．4【答案】A【解析】构造函数()32021f x x x =+，()f x 为奇函数，且在R 上单调增，由已知可知()()()1133f x f y f y -==--=-+，13x y -=-+，即4x y +=，所以，存在实数0t >，使得不等式4kt t-≤成立，24,k t t ≥-又244t t -≥-，4k ∴-≥.故选：A.2．（2023春·陕西榆林·高三绥德中学校考）已知1F ，2F 是椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的左、右焦点，G 是椭圆C 的左顶点，点M 在过G12MF F △为等腰三角形，12150F F M ∠=︒，则椭圆C 的离心率为（）A ．12B ．13C．111+D【答案】D【解析】由题知(),0G a -，所以直线GM的方程为()9y x a =+，因为12150F F M ∠=，所以直线2MF 的倾斜角为30 ，所以直线2MF的方程为)3y x c =-．联立))y x a y x c ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩，解得32a c x +=，)6a c y +=．),.623a c a c M ⎛⎫++∴ ⎪ ⎪⎝⎭因为12MF F △为等腰三角形，12150F F M ∠=，所以2212MF F F c ==，即)2223426a c a c c c ⎤++⎛⎫-+=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦，整理得：1)a c =．所以椭圆C的离心率为c e a ==故选：D.3．（2023春·安徽淮北·高三淮北一中校考阶段练习）已知函数||1||22()21x x x f x +++=+的最大值为M ，最小值为m ，则M m +等于（）A ．0B ．2C ．4D ．8【答案】C【解析】依题意()||||1||||||22122()2212121x x x x x x x f x x +++++===++++，故令||()()221x xg x f x =-=+，所以||||()()2121x x x x g x g x ----===-++，所以函数()g x 为奇函数，所以max min ()()0g x g x +=，故max min ()2()20f x f x -+-=，所以max min ()()4f x f x +=.故选：C.4．（2023春·广东广州·高三校考）已知数列{}n a 是公比不等于1±的等比数列，若数列{}n a ，{(1)}n n a -，2{}n a 的前2023项的和分别为m ，6m -，9，则实数m 的值（）A ．只有1个B ．只有2个C ．无法确定有几个D ．不存在【答案】A【解析】设{}n a 的公比为q ，由11(1)(1)n n nn a q a ++-=--，2212n na q a +=可得：{(1)}n n a -为等比数列，公比为q -，2{}n a 为等比数列，公比为2q ，则()2023111a q m q-=-①，()()202320231111611a q a q m qq⎡⎤----+⎣⎦==-++②，()2404612191a q q -=-③，①×②得：()24046122161a q m m q --=--④，由③④得：2690m m -+=，解得：3m =，故实数m 的值只有1个.故选：A5．（2023春·山西太原·高三统考）下列结论正确的个数是（）①已知点()()()4,00,00,3A B C ､､，则ABC 外接圆的方程为22325(2)24x y ⎛⎫-+-= ⎪⎝⎭；②已知点()()1,01,0A B -､，动点P 满足2PA PB =，则动点P 的轨迹方程为2210103x y x +-+=；③已知点M 在圆22:9O x y +=上，()9,0P ，且点N 满足12MN NP =，则点N 的轨迹方程为22(3)4x y -+=.A ．0B ．1C ．2D ．3【答案】D【解析】对于①，线段AB 的中垂线的直线方程为2x =，线段BC 的中垂线的直线方程为32y =，故圆心为32,2⎛⎫⎪⎝⎭52=，即圆的方程为()22325224x y ⎛⎫-+-= ⎪⎝⎭，故①正确；对于②，设(),P x y ，由2PAPB ==，整理可得2210103x y x +-+=，故②正确；对于③，设(),N x y ，()00,M x y ，则()9,NP x y =-- ，()00,MN x x y y =--，由12MN NP = ，则()()0019212x x x y y y ⎧-=-⎪⎪⎨⎪-=-⎪⎩，即00392232x x y y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩，M 在229x y +=上，223939222x y ⎛⎫⎛⎫∴-+= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭，整理可得()2234x y -+=，故③正确.故选：D.6．（2023春·广西·高三校联考阶段练习）已知椭圆和双曲线有共同的焦点1F ，2F ，P 是它们的一个交点，且12π3F PF ∠=，记椭圆和双曲线的离心率分别为1e ，2e ，则12e e ⋅的最小值为（）A．2B ．34CD ．3【答案】A【解析】如图，设椭圆的长半轴为1a ，双曲线的实半轴长为2a，则根据椭圆及双曲线的定义：1211222,2PF PF a PF PF a +=-=，所以112212,PF a a PF a a =+=-，设122F F c =，因为12π3F PF ∠=，则在12PF F △中，由余弦定理得：22212121212π4()()2()()cos3c a a a a a a a a =++--+-，化简得：2221234a a c +=，即2212134e e +=，从而有2212134e e =+≥整理得12e e ⋅≥（当且仅当122,2e e ==故选：A.7．（2023·全国·高三专题练习）在某次数学考试中，学生成绩X 服从正态分布()2100,δ.若X 在()85,115内的概率是0.5，则从参加这次考试的学生中任意选取3名学生，恰有2名学生的成绩不低于85的概率是（）A ．2764B ．964C ．34D ．916【答案】A【解析】因为学生成绩服从正态分布()2100,δ，且()851150.5P X <<=，所以()851000.25P X <<=，()850.25P X <=，()3850.754P X ≥==，所以从参加这次考试的学生中任意选取1名学生，其成绩不低于85的概率是34，则从参加这次考试的学生中任意选取3名学生，恰有2名学生的成绩不低于85的概率是2233127C 4464⎛⎫⨯= ⎪⎝⎭.故选：A.二、多选题8．（2023·全国·高三专题练习）已知M 为圆C ：()2212x y ++=上的动点，P 为直线l ：40x y -+=上的动点，则下列结论正确的是（）A ．直线l 与圆C 相切B ．直线l 与圆C 相离C ．|PM |D ．|PM |【答案】BD【解析】圆C ：()2212x y ++=得圆心()1,0C -,半径r =∵圆心()1,0C -到直线l ：40x y -+=得距离2d r ==>∴直线l 与圆C 相离A 不正确，B 正确；2PM PC r d r ≥-≥-=C 不正确，D 正确；故选：BD ．9．（2023春·江苏盐城·高三校联考阶段练习）函数()sin()f x A x ωϕ=+(0,0)ωϕπ><<，()f x 图像一个最高点是(,2)3A π，距离点A 最近的对称中心坐标为(,0)4π，则下列说法正确的有()A ．ω的值是6B ．(,1212x ππ∈-时，函数()f x 单调递增C ．1312x π=时函数()f x 图像的一条对称轴D ．()f x 的图像向左平移φ(0)φ>个单位后得到()g x 图像，若()g x 是偶函数，则φ的最小值是6π【答案】AD【解析】由题意可知，2A =±，134124T πππ-==，即3T π=，其中T 为()f x 的最小正周期，又因为2T πω=，所以6ω=，故A 正确；当2A =时，()2sin(6)233f ππϕ=⨯+=，由0ϕπ<<，可得2ϕπ=，此时()2sin(62cos 62f x x x π=+=，3(2cos 042f ππ==，满足题意；当2A =-时，()2sin(6)233f ππϕ=-⨯+=，由0ϕπ<<，则ϕ无解，综上所述，()2cos 6f x x =，从而()f x 是一个偶函数，故()f x 在(,1212ππ-上不单调，故B 错误；又因为1313(2cos(6021212f A ππ=⨯=≠=，所以1312x π=不是函数()f x 图像的一条对称轴，故C 错误；对于选项D:由题意可得，()2cos 6()2cos(66)g x x x φφ=+=+，若()g x 是偶函数，则6k φπ=，Z k ∈，即16k φπ=，Z k ∈，又因为0φ>，所以φ的最小值是6π，此时1k =，故D 正确.故选：AD.10．（2023秋·辽宁朝阳·高三统考开学考试）已知函数32()23f x x x x =-+-，若过点(1,)P m -（其中m 是整数）可作曲线()y f x =的三条切线，则m 的所有可能取值为（）A ．2B ．3C ．4D ．5【答案】ABCD【解析】由题知'2()343f x x x =-+-，设切点为00(,())x f x ，则切线方程为32200000023(343)()y x x x x x x x +-+=-+--，将=1x -，y m =代入得32000243m x x x =+-+；令32()243g x x x x =+-+，则'2()6242(1)(32)g x x x x x =+-=+-，23x ∴>或1x <-时，'()0g x >；213x -<<时，'()0g x <，()g x ∴的极大值为(1)6g -=，极小值为237(327g =，由题意知37627m <<，又m 为整数，2,3,4,5m ∴=.故选：ABCD.11．（2023秋·辽宁朝阳·高三统考开学考试）已知1F 、2F 分别是椭圆22:12516x y C +=的左、右焦点，点A 是椭圆C 上一点，则下列说法正确的是（）A ．1210AF AF +=B ．椭圆C 的离心率为45C ．存在点A 使得12AF AF ⊥D ．12AF F △面积的最大值为12【答案】AD【解析】由椭圆的标准方程，得5a =，4b =，3c =，且1(3,0)F -，2(3,0)F ；对于A ：由椭圆的定义，知12210AF AF a +==，即选项A 正确；对于B ：椭圆C 的离心率35c e a ==，即选项B 错误；对于C:设(,)A m n ，则2212516m n +=，若12AF AF ⊥，则210F A A F ⋅= ，则2(3)(3)0m m n -++=，即229m n +=，联立2222912516m n m n ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩，得21759m =-（舍）即该方程组无解，即不存在点A 使得12AF AF ⊥，即选项C 错误；对于D ：当点A 为上、下顶点时，12AF F △的面积取得最大值，即()12max 12122AF F S c b bc =⨯⨯==△，即选项D 正确.故选：AD.12．（2023春·江苏南通·高三校联考）已知定义在R 上函数()f x 的图象是连续不断的，且满足以下条件：①,()()x R f x f x ∀∈-=；②1x ∀，2(0,)x ∈+∞，当12x x ≠时，都有1212()()0f x f x x x -<-；③(1)0f -=，下列选项成立的是（）A ．(3)(4)>-f f B ．若(1)(3)f x f -<，则(4,)x ∈+∞C ．若()0xf x <，(1,0)(1,)x ∈-⋃+∞D ．,x R M R ∀∈∃∈，使得()f x M【答案】ACD 【解析】由①x ∀∈R ，()()f x f x -=，得()f x 为偶函数，②1x ∀，2(0,)x ∈+∞，当12x x ≠时，都有1212()()0f x f x x x -<-，得()f x 在(0,)+∞上单调递减，(4)(4)(3)f f f ∴-=<，故A 正确；(1)(3)f x f -<即13x ->或13x -<-，解得4x >或<2x -，故B 错误；由(1)0f -=，得(1)0f =，若()0xf x <，则()00f x x >⎧⎨<⎩或()00f x x <⎧⎨>⎩，解得(1,0)(1,)x ∈-⋃+∞，故C 正确；由()f x 为R 上的偶函数，在(0,)+∞单调递减，在(,0)-∞单调递增，又因为函数()f x 的图象是连续不断的，所以(0)f 为()f x 的最大值，所以x ∀∈R ，∃∈M R ，使得()f x M ，故D 正确.故选：ACD三、填空题13．（2023·高三课时练习）如图，在三棱锥A BCD -中，底面边长与侧棱长均为a ，点M ，N 分别是棱AB ，CD 上的点，且2=MB AM ，12CN ND =，则MN 的长为______．【答案】3a 【解析】 三棱锥A BCD -底面边长与侧棱长均为a ，∴三棱锥A BCD -各个面均为等边三角形，MN MB BC CN =++ ()()2133AB AC AB AD AC =+-+- 112333AB AD AC =-++ ，22112333MN AB AD AC ∴=-++⎛⎫ ⎪⎝⎭ 222124414999999AB AD AB AB AC AC AD AD AC =-⋅-⋅+⋅++ 222222112214999999a a a a a a =--+++259a =，3MN a ∴= ，即MN =．.14．（2023秋·广东佛山·高三统考期末）若函数πsin 3y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图像在[]0,m 上恰好有一个点的纵坐标为1，则实数m 的值可以是__________（写出一个满足题意m 的值即可）．【答案】6π（答案写1366m ππ≤<内任意的实数都正确）.【解析】因为函数πsin 3y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图像在[]0,m 上恰好有一个点的纵坐标为1，令3z x π=+，由0x m ≤≤，得，333x m πππ≤+≤+，即33z m ππ≤≤+，原命题等价于，函数sin y z =的图像在,33m ππ⎡⎤+⎢⎥⎣⎦上恰好有一个点的纵坐标为1，所以5,322m πππ⎡⎫+∈⎪⎢⎣⎭，即5232m πππ≤+<，解得1366m ππ≤<.故答案为：6π（答案写1366m ππ≤<内任意的实数都正确）.15．（2023春·河北石家庄·高三石家庄外国语学校校考）已知定义域为R 的函数()11221x f x =-++则关于t 的不等式()()222210f t t f t +<－－的解集为________.【答案】()1,1,3⎛⎫-∞-⋃+∞ ⎪⎝⎭.【解析】函数()11221x f x =-++的定义域为R.因为()1112221221x x x f x --=-+=-+++，所以()()1111110221221x x f x f x -⎛⎫⎛⎫-+=-++-+=-+= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭，所以()()f x f x -=-，即()f x 是奇函数.因为2x y =为增函数，所以121x y =+为减函数，所以()11221x f x =-++在R 上为减函数.所以()()222210f t t f t －＋－＜可化为()()()22222112f t t f t f t －＜－－＝－.所以22212t t t －＞－，解得：1t ＞或13t ＜－.故答案为：()1,1,3⎛⎫-∞-⋃+∞ ⎪⎝⎭.16．（2023春·湖南长沙·高三宁乡一中校考）过点()2,e P 可以作两条直线与曲线()e 0x y a a =>相切，则实数a 的取值范围是______．【答案】1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【解析】设切点坐标为(),e t t a ，e ,e x x y a y a '==，故斜率为e t a ，切线方程为()e e t t y a a x t -=-，代入()2,e P 得()e e e 2t t a a t -=-，整理得()e 3e t t a-=-，构造函数()()3e t f t t =-，()()2e t f t t '=-⋅，所以()f t 在区间()()(),2,0,f t f t '-∞<递减；在区间()()()2,,0,f t f t '+∞>递增.所以()f t 在2t =时取得极小值也即是最小值()22e f =-，当3t <时，()0f t <，当3t >时，()0f t >，要使过点()2,e P 可以作两条直线与曲线()e 0x y a a =>相切，则2e 1e 0,ea a --<<>，所以a 的取值范围是1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.故答案为：1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭17．（2023春·黑龙江绥化·高三校考）已知F 是椭圆22:143x y C +=的左焦点，P 为椭圆C 上任意一点，点Q 坐标为(2,1)，则||||PQ PF +的最大值为________．【答案】4【解析】由22:143x y C +=可知2a =，设椭圆右焦点(1,0)F '，则24PQ PF PQ a PF QF ''+=+-≤+44==当且仅当P ，Q ，F '共线时且当P 在QF '的延长线上时等号成立．||||PQ PF ∴+的最大值为4故答案为：4+。
高考数学(理)总复习讲义： 等差数列及其前n项和
第二节等差数列及其前n 项和1．等差数列的有关概念(1)定义：如果一个数列从第2项起，每一项与它的前一项的差都等于同一个常数，那么这个数列就叫做等差数列．这个常数叫做等差数列的公差，符号表示为a n ＋1－a n ＝d ❶(n ∈N *，d 为常数)．(2)等差中项：数列a ，A ，b 成等差数列的充要条件是A ＝a ＋b2，其中A 叫做a ，b 的等差中项．2．等差数列的有关公式 (1)通项公式：a n ＝a 1＋(n －1)d ❷.(2)通项公式的推广：a n ＝a m ＋(n －m )d (n ，m ∈N *)． (3)前n 项和公式：S n ＝na 1＋n (n －1)2d ＝n (a 1＋a n )2❸. ,d ＞0⇔{a n }为递增数列， d ＝0⇔{a n }为常数列， d ＜0⇔{a n }为递减数列．当d ≠0时，等差数列{an }的通项公式a n ＝dn ＋(a 1－d )是关于d 的一次函数． 当d ≠0时，等差数列{an }的前n 项和S n ＝d2n 2＋⎝⎛⎭⎫a 1－d 2n 是关于n 的二次函数． [熟记常用结论]1．若{a n }为等差数列，且k ＋l ＝m ＋n (k ，l ，m ，n ∈N *)，则a k ＋a l ＝a m ＋a n . 2．若{a n }是等差数列，公差为d ，则{a 2n }也是等差数列，公差为2d . 3．若{a n }，{b n }是等差数列，则{pa n ＋qb n }也是等差数列．4．若{a n }是等差数列，公差为d ，则a k ，a k ＋m ，a k ＋2m ，…(k ，m ∈N *)是公差为md 的等差数列．5．若{a n }是等差数列，则⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 也成等差数列，其首项与{a n }首项相同，公差是{a n }公差的12. 6．若{a n }是等差数列，S m ，S 2m ，S 3m 分别为{a n }的前m 项，前2m 项，前3m 项的和，则S m ，S 2m －S m ，S 3m －S 2m 也成等差数列．7．关于等差数列奇数项和与偶数项和的性质．(1)若项数为2n ，则S 偶－S 奇＝nd ，S 奇S 偶＝a na n ＋1. (2)若项数为2n －1，则S 偶＝(n －1)a n ，S 奇＝na n ，S 奇－S 偶＝a n ，S 奇S 偶＝nn －1.8．两个等差数列{a n }，{b n }的前n 项和S n ，T n 之间的关系为a n b n ＝S 2n －1T 2n －1.[小题查验基础]一、判断题(对的打“√”，错的打“×”)(1)若一个数列从第二项起每一项与它的前一项的差都是常数，则这个数列是等差数列．( )(2)等差数列{a n }的单调性是由公差d 决定的．( )(3)等差数列的前n 项和公式是常数项为0的二次函数．( ) (4)已知等差数列{a n }的通项公式a n ＝3－2n ，则它的公差为－2.( ) 答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√ 二、选填题1．在等差数列{}a n 中，若a 2＝4，a 4＝2，则a 6＝( ) A ．－1 B ．0 C ．1D ．6解析：选B ∵{}a n 为等差数列，∴2a 4＝a 2＋a 6，∴a 6＝2a 4－a 2＝2×2－4＝0.2．等差数列{a n }中，a 1＋a 5＝10，a 4＝7，则数列{a n }的公差为( ) A ．1 B ．2 C ．3D ．4 解析：选B 设公差为d .∵a 1＋a 5＝2a 3＝10，∴a 3＝5， 又∵a 4＝7，∴d ＝2.故选B.3．等差数列{a n }的前n 项和为S n ，且S 3＝6，a 1＝4，则公差d 等于( ) A ．1 B.53 C ．－2D ．3解析：选C ∵S 3＝6＝32(a 1＋a 3)，且a 3＝a 1＋2d ，a 1＝4，∴d ＝－2，故选C.4．已知等差数列－8，－3,2,7，…，则该数列的第100项为________． 解析：依题意得，该数列的首项为－8，公差为5，所以a 100＝－8＋99×5＝487. 答案：4875．在等差数列{a n }中，a 1＝0，公差d ≠0，若a m ＝a 1＋a 2＋…＋a 9，则m 的值为________．解析：∵a m ＝a 1＋a 2＋…＋a 9＝9a 1＋9×82d ＝36d ＝a 37， ∴m ＝37. 答案：37考点一等差数列基本量的运算[基础自学过关][题组练透]1．(2018·全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和，若3S 3＝S 2＋S 4，a 1＝2，则a 5＝( ) A ．－12 B ．－10 C ．10D ．12解析：选B 设等差数列{a n }的公差为d ，由3S 3＝S 2＋S 4，得3(3a 1＋3d )＝2a 1＋d ＋4a 1＋6d ，即3a 1＋2d ＝0.将a 1＝2代入上式，解得d ＝－3，故a 5＝a 1＋(5－1)d ＝2＋4×(－3)＝－10.2．(2017·全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和．若a 4＋a 5＝24，S 6＝48，则{a n }的公差为( )A ．1B ．2C ．4D ．8解析：选C 设等差数列{a n }的公差为d ，则由⎩⎪⎨⎪⎧a 4＋a 5＝24，S 6＝48，得⎩⎪⎨⎪⎧a 1＋3d ＋a 1＋4d ＝24，6a 1＋6×52d ＝48，即⎩⎪⎨⎪⎧2a 1＋7d ＝24，2a 1＋5d ＝16，解得d ＝4. 3．(2019·西安质检)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ，且a 3·a 5＝12，a 2＝0.若a 1＞0，则S 20＝( )A ．420B ．340C ．－420D ．－340解析：选D 设数列{a n }的公差为d ，则a 3＝a 2＋d ＝d ，a 5＝a 2＋3d ＝3d ，由a 3·a 5＝12，得d ＝±2，由a 1＞0，a 2＝0，可知d ＜0，所以d ＝－2，所以a 1＝2，故S 20＝20×2＋20×192×(－2)＝－340.4．(2019·西安八校联考)设数列{a n }是等差数列，且a 2＝－6，a 6＝6，S n 是数列{a n }的前n 项和，则( )A ．S 4＜S 3B ．S 4＝S 3C ．S 4＞S 1D ．S 4＝S 1解析：选B 设{a n }的公差为d ，由a 2＝－6，a 6＝6，得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1＋d ＝－6，a 1＋5d ＝6，解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝－9，d ＝3.于是，S 1＝－9，S 3＝3×(－9)＋3×22×3＝－18，S 4＝4×(－9)＋4×32×3＝－18，所以S 4＝S 3，S 4＜S 1，故选B.[名师微点]等差数列基本运算的常见类型及解题策略(1)求公差d 或项数n .在求解时，一般要运用方程思想． (2)求通项．a 1和d 是等差数列的两个基本元素．(3)求特定项．利用等差数列的通项公式或等差数列的性质求解．(4)求前n 项和．利用等差数列的前n 项和公式直接求解或利用等差中项间接求解． [提醒] 在求解数列基本量问题中主要使用的是方程思想，要注意使用公式时的准确性与合理性，更要注意运算的准确性．在遇到一些较复杂的方程组时，要注意运用整体代换思想，使运算更加便捷．考点二等差数列的判定与证明[师生共研过关][典例精析]若数列{a n }的前n 项和为S n ，且满足a n ＋2S n S n －1＝0(n ≥2)，a 1＝12.(1)求证：⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 成等差数列；(2)求数列{a n }的通项公式．[解] (1)证明：当n ≥2时，由a n ＋2S n S n －1＝0， 得S n －S n －1＝－2S n S n －1， 因为S n ≠0，所以1S n －1S n －1＝2，又1S 1＝1a 1＝2， 故⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是首项为2，公差为2的等差数列． (2)由(1)可得1S n ＝2n ，所以S n ＝12n .当n ≥2时， a n ＝S n －S n －1＝12n －12(n －1)＝n －1－n 2n (n －1)＝－12n (n －1). 当n ＝1时，a 1＝12不适合上式．故a n＝⎩⎨⎧12，n ＝1，－12n (n －1)，n ≥2.[变式发散]1．(变设问)本例条件不变，判断数列{a n }是否为等差数列，并说明理由． 解：因为a n ＝S n －S n －1(n ≥2)，a n ＋2S n S n －1＝0， 所以S n －S n －1＋2S n S n －1＝0(n ≥2)． 所以1S n －1S n －1＝2(n ≥2)．又1S 1＝1a 1＝2， 所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以2为首项，2为公差的等差数列．所以1S n ＝2＋(n －1)×2＝2n ，故S n ＝12n.所以当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝12n －12(n －1)＝－12n (n －1)，所以a n ＋1＝－12n (n ＋1).又a n ＋1－a n ＝－12n (n ＋1)－－12n (n －1)＝－12n ·⎝⎛⎭⎫1n ＋1－1n －1＝1n (n －1)(n ＋1)，所以当n ≥2时，a n ＋1－a n 的值不是一个与n 无关的常数，故数列{a n }不是一个等差数列．2．(变条件)将本例条件“a n ＋2S n S n －1＝0(n ≥2)，a 1＝12”变为“S n (S n －a n )＋2a n ＝0(n ≥2)，a 1＝2”，问题不变，试求解．解：(1)证明：当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1且S n (S n －a n )＋2a n ＝0， 所以S n [S n －(S n －S n －1)]＋2(S n －S n －1)＝0， 即S n S n －1＋2(S n －S n －1)＝0， 因为S n ≠0，所以1S n－1S n －1＝12.又1S 1＝1a 1＝12，故数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以首项为12，公差为12的等差数列． (2)由(1)知1S n ＝n 2，所以S n ＝2n ，当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝－2n (n －1).当n ＝1时，a 1＝2不适合上式，故a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧2，n ＝1，－2n (n －1)，n ≥2. [解题技法]等差数列的判定与证明方法[提醒] 如果要证明一个数列是等差数列，则必须用定义法或等差中项法．判断时易忽视定义中从第2项起，以后每项与前一项的差是同一常数，即易忽视验证a 2－a 1＝d 这一关键条件．[过关训练]1．已知数列{a n }满足：a 1＝2，a n ＋1＝3a n ＋3n ＋1－2n，设b n ＝a n －2n3n ，求证：数列{b n }为等差数列，并求{a n }的通项公式．证明：因为b n ＋1－b n ＝a n ＋1－2n ＋13n ＋1－a n －2n3n ＝3a n ＋3n ＋1－2n －2n ＋13n ＋1－3a n －3·2n 3n ＋1＝1， 所以{b n }为等差数列， 又b 1＝a 1－23＝0，所以b n ＝n －1， 所以a n ＝(n －1)·3n ＋2n .2．已知数列{a n }满足(a n ＋1－1)(a n －1)＝3(a n －a n ＋1)，a 1＝2，令b n ＝1a n －1. (1)求证：数列{b n }是等差数列； (2)求数列{a n }的通项公式．解：(1)证明：因为1a n ＋1－1－1a n －1＝a n －a n ＋1(a n ＋1－1)(a n －1)＝13，所以b n ＋1－b n ＝13，所以数列{b n }是等差数列． (2)由(1)及b 1＝1a 1－1＝12－1＝1， 知b n ＝13n ＋23，所以a n －1＝3n ＋2，所以a n ＝n ＋5n ＋2.考点三等差数列的性质与应用[师生共研过关][典例精析](1)(2018·咸阳二模)等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若a 4，a 10是方程x 2－8x ＋1＝0的两根，则S 13＝( )A ．58B ．54C ．56D ．52(2)已知等差数列{a n }的前10项和为30，它的前30项和为210，则前20项和为( ) A ．100 B ．120 C ．390D ．540(3)已知S n 是等差数列{a n }的前n 项和，若a 1＝－2 014，S 2 0142 014－S 2 0082 008＝6，则S 2 019＝________.[解析] (1)∵a 4，a 10是方程x 2－8x ＋1＝0的两根， ∴a 4＋a 10＝8，∴a 1＋a 13＝8， ∴S 13＝13×(a 1＋a 13)2＝13×82＝52.(2)设S n 为等差数列{a n }的前n 项和， 则S 10，S 20－S 10，S 30－S 20成等差数列， ∴2(S 20－S 10)＝S 10＋(S 30－S 20)，又等差数列{a n }的前10项和为30，前30项和为210， ∴2(S 20－30)＝30＋(210－S 20)，解得S 20＝100.(3)由等差数列的性质可得⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 也为等差数列．设其公差为d ，则S 2 0142 014－S 2 0082 008＝6d ＝6，∴d ＝1. 故S 2 0192 019＝S 11＋2 018d ＝－2 014＋2 018＝4， ∴S 2 019＝4×2 019＝8 076.[答案] (1)D (2)A (3)8 076[解题技法]一般地，运用等差数列性质可以优化解题过程，但要注意性质运用的条件，如m ＋n ＝p ＋q ，则a m ＋a n ＝a p ＋a q (m ，n ，p ，q ∈N *)；数列S m ，S 2m －S m ，S 3m －S 2m 也成等差数列；⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 也成等差数列．等差数列的性质是解题的重要工具． [过关训练]1．(2019·聊城模拟)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若S 13＝104，a 6＝5，则数列{a n }的公差为( )A ．2B ．3C ．4D ．5解析：选B 设等差数列{a n }的公差为d . 因为S 13＝104，所以13(a 1＋a 13)2＝104，所以13a 7＝104，解得a 7＝8.因为a 6＝5，所以d ＝a 7－a 6＝8－5＝3.2．(2018·宁德二检)已知等差数列{a n }满足a 3＋a 5＝14，a 2a 6＝33，则a 1a 7＝( ) A ．33 B ．16 C ．13D ．12解析：选C 设等差数列{a n }的公差为d ， 因为a 3＋a 5＝14，所以a 2＋a 6＝14，又a 2a 6＝33，所以⎩⎪⎨⎪⎧ a 2＝3，a 6＝11或⎩⎪⎨⎪⎧a 2＝11，a 6＝3.当⎩⎪⎨⎪⎧a 2＝3，a 6＝11时，d ＝11－36－2＝2，所以a 1a 7＝(a 2－d )(a 6＋d )＝13；当⎩⎪⎨⎪⎧a 2＝11，a 6＝3时，d ＝3－116－2＝－2，所以a 1a 7＝(a 2－d )(a 6＋d )＝13. 综上，a 1a 7＝13，故选C.3．已知等差数列{a n }，{b n }的前n 项和分别为S n ，T n ，若S n T n ＝2n 3n ＋1，则a 11b 11＝________.解析：由等差数列前n 项和的性质， 得a 11b 11＝S 21T 21＝2×213×21＋1＝2132.答案：2132考点四等差数列前n 项和的最值问题[师生共研过关][典例精析]在等差数列{a n }中，已知a 1＝13,3a 2＝11a 6，则数列{a n }的前n 项和S n 的最大值为________．[解析] 法一 通项法 设等差数列{a n }的公差为d .由3a 2＝11a 6，得3×(13＋d )＝11×(13＋5d )，解得d ＝－2，所以a n ＝13＋(n －1)×(－2)＝－2n ＋15.由⎩⎪⎨⎪⎧ a n ≥0，a n ＋1≤0，得⎩⎪⎨⎪⎧－2n ＋15≥0，－2(n ＋1)＋15≤0，解得132≤n ≤152.因为n ∈N *，所以当n ＝7时，数列{a n }的前n 项和S n 最大，最大值为S 7＝7×(13－2×7＋15)2＝49.法二 二次函数法 设等差数列{a n }的公差为d .由3a 2＝11a 6，得3×(13＋d )＝11×(13＋5d )，解得d ＝－2，所以a n ＝13＋(n －1)×(－2)＝－2n ＋15.所以S n ＝n (13＋15－2n )2＝－n 2＋14n ＝－(n －7)2＋49，所以当n ＝7时，数列{a n }的前n 项和S n 最大，最大值为S 7＝49. [答案] 49[解题技法]求数列前n 项和的最值的方法(1)通项法：①若a 1＞0，d ＜0，则S n 必有最大值，其n 的值可用不等式组⎩⎪⎨⎪⎧a n ≥0，a n ＋1≤0来确定；②若a 1＜0，d ＞0，则S n 必有最小值，其n 的值可用不等式组⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤0，a n ＋1≥0来确定．(2)二次函数法：等差数列{a n }中，由于S n ＝na 1＋n (n －1)2d ＝d 2n 2＋⎝⎛⎭⎫a 1－d2n ，可用求函数最值的方法来求前n 项和的最值，这里应由n ∈N *及二次函数图象的对称性来确定n 的值．(3)不等式组法：借助S n 最大时，有⎩⎪⎨⎪⎧S n ≥S n －1，S n ≥S n ＋1(n ≥2，n ∈N *)，解此不等式组确定n的范围，进而确定n 的值和对应S n 的值(即S n 的最值)．[过关训练]1．已知等差数列{a n }的前n 项和是S n ，若S 15＞0，S 16＜0，则S n 的最大值是( ) A ．S 1 B ．S 7 C ．S 8D ．S 15解析：选C 由等差数列的前n 项和公式可得S 15＝15a 8＞0，S 16＝8(a 8＋a 9)＜0，所以a 8＞0，a 9＜0，则d ＝a 9－a 8＜0，所以在数列{a n }中，当n ＜9时，a n ＞0，当n ≥9时，a n ＜0， 所以当n ＝8时，S n 最大，故选C.2．(2018·全国卷Ⅱ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和，已知a 1＝－7，S 3＝－15. (1)求{a n }的通项公式； (2)求S n ，并求S n 的最小值． 解：(1)设{a n }的公差为d ， 由题意得3a 1＋3d ＝－15. 又a 1＝－7，所以d ＝2.所以{a n }的通项公式为a n ＝2n －9. (2)由(1)得S n ＝n (a 1＋a n )2＝n 2－8n ＝(n －4)2－16， 所以当n ＝4时，S n 取得最小值，最小值为－16.[课时跟踪检测]一、题点全面练1．等差数列{a n }中，a 4＋a 8＝10，a 10＝6，则公差d ＝( ) A.14 B.12 C ．2D ．－12解析：选A 由a 4＋a 8＝2a 6＝10，得a 6＝5，所以4d ＝a 10－a 6＝1，解得d ＝14.2．(2019·沈阳质量监测)在等差数列{a n }中，若S n 为{a n }的前n 项和，2a 7＝a 8＋5，则S 11的值是( )A ．55B ．11C ．50D ．60解析：选A 设等差数列{a n }的公差为d ，由题意可得2(a 1＋6d )＝a 1＋7d ＋5，得a 1＋5d ＝5，则S 11＝11a 1＋11×102d ＝11(a 1＋5d )＝11×5＝55，故选A. 3．(2018·泉州期末)等差数列{a n }中，a 1＋a 4＋a 7＝39，a 3＋a 6＋a 9＝27，则数列{a n }的前9项和S 9等于( )A ．99B ．66C ．144D ．297解析：选A 由等差数列的性质可得a 1＋a 7＝2a 4，a 3＋a 9＝2a 6，又∵a 1＋a 4＋a 7＝39，a 3＋a 6＋a 9＝27，∴3a 4＝39，3a 6＝27，解得a 4＝13，a 6＝9，∴a 4＋a 6＝22，∴数列{a n }的前9项和S 9＝9(a 1＋a 9)2＝9(a 4＋a 6)2＝9×222＝99. 4．(2019·广州五校联考)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若a m ＝4，S m ＝0，S m ＋2＝14(m ≥2，且m ∈N *)，则a 2 019的值为( )A ．2 020B ．4 032C ．5 041D ．3 019 解析：选B 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ a m ＝a 1＋(m －1)d ＝4，S m ＝ma 1＋m (m －1)2d ＝0，S m ＋2－S m ＝a m ＋1＋a m ＋2＝2a 1＋(m ＋m ＋1)d ＝14，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1＝－4，m ＝5，d ＝2，∴a n ＝－4＋(n －1)×2＝2n －6，∴a 2 019＝2×2 019－6＝4 032.故选B.5．(2019·长春质检)等差数列{a n }中，已知|a 6|＝|a 11|，且公差d ＞0，则其前n 项和取最小值时n 的值为( )A ．6B ．7C ．8D ．9解析：选C 由d ＞0可得等差数列{a n }是递增数列，又|a 6|＝|a 11|，所以－a 6＝a 11，即－a 1－5d ＝a 1＋10d ，所以a 1＝－15d 2，则a 8＝－d 2＜0，a 9＝d 2＞0，所以前8项和为前n 项和的最小值，故选C.6．设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若a 6＝2a 3，则S 11S 5＝______. 解析：S 11S 5＝112(a 1＋a 11)52(a 1＋a 5)＝11a 65a 3＝225. 答案：225 7．等差数列{a n }中，已知S n 是其前n 项和，a 1＝－9，S 99－S 77＝2，则S 10＝________.解析：设公差为d ，∵S 99－S 77＝2，∴9－12d －7－12d ＝2， ∴d ＝2，∵a 1＝－9，∴S 10＝10×(－9)＋10×92×2＝0. 答案：08．(2018·广元统考)若数列{a n }是正项数列，且a 1＋a 2＋…＋a n ＝n 2＋n ，则a 1＋a 22＋…＋a n n ＝________.解析：当n ＝1时，a 1＝2⇒a 1＝4， 又a 1＋a 2＋…＋a n ＝n 2＋n ，①所以当n ≥2时，a 1＋a 2＋…＋a n －1＝(n －1)2＋(n －1)＝n 2－n ，② ①－②得a n ＝2n ，即a n ＝4n 2，所以a n n ＝4n 2n ＝4n ， 则⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 构成以4为首项，4为公差的等差数列． 所以a 1＋a 22＋…＋a n n ＝(4＋4n )n 2＝2n 2＋2n . 答案：2n 2＋2n9．(2018·大连模拟)已知数列{a n }的各项均为正数，其前n 项和为S n ，且满足2S n ＝a 2n ＋n －4(n ∈N *)．(1)求证：数列{a n }为等差数列；(2)求数列{a n }的通项公式．解：(1)证明：当n ＝1时，有2a 1＝a 21＋1－4，即a 21－2a 1－3＝0，所以a 1＝3(a 1＝－1舍去)．当n ≥2时，有2S n －1＝a 2n －1＋n －5，又2S n ＝a 2n ＋n －4，所以两式相减得2a n ＝a 2n －a 2n －1＋1，即a 2n －2a n ＋1＝a 2n －1，即(a n －1)2＝a 2n －1，因此a n －1＝a n －1或a n －1＝－a n －1.若a n －1＝－a n －1，则a n ＋a n －1＝1.而a 1＝3，所以a 2＝－2，这与数列{a n }的各项均为正数矛盾，所以a n －1＝a n －1，即a n －a n －1＝1，因此数列{a n }为等差数列．(2)由(1)知a 1＝3，数列{a n }的公差d ＝1，所以数列{a n }的通项公式为a n ＝3＋(n －1)×1＝n ＋2.10．已知等差数列{a n }的公差d ＞0.设{a n }的前n 项和为S n ，a 1＝1，S 2·S 3＝36.(1)求d 及S n;(2)求m ，k (m ，k ∈N *)的值，使得a m ＋a m ＋1＋a m ＋2＋…＋a m ＋k ＝65.解：(1)由题意知(2a 1＋d )(3a 1＋3d )＝36，将a 1＝1代入上式，解得d ＝2或d ＝－5.因为d ＞0，所以d ＝2.从而a n ＝2n －1，S n ＝n 2(n ∈N *)．(2)由(1)得a m ＋a m ＋1＋a m ＋2＋…＋a m ＋k ＝(2m ＋k －1)(k ＋1)，所以(2m ＋k －1)(k ＋1)＝65. 由m ，k ∈N *知2m ＋k －1≥k ＋1＞1，故⎩⎪⎨⎪⎧ 2m ＋k －1＝13，k ＋1＝5，解得⎩⎪⎨⎪⎧m ＝5，k ＝4. 即所求m 的值为5，k 的值为4.二、专项培优练(一)易错专练——不丢怨枉分1．若{a n }是等差数列，首项a 1＞0，a 2 018＋a 2 019＞0，a 2 018·a 2 019＜0，则使前n 项和S n ＞0成立的最大正整数n 是( )A ．2 018B ．2 019C ．4 036D ．4 037解析：选C 因为a 1＞0，a 2 018＋a 2 019＞0，a 2 018·a 2 019＜0，所以d ＜0，a 2 018＞0，a 2 019＜0，所以S 4 036＝4 036(a 1＋a 4 036)2＝4 036(a 2 018＋a 2 019)2＞0，S 4 037＝4 037(a 1＋a 4 037)2＝4 037·a 2 019＜0，所以使前n 项和S n ＞0成立的最大正整数n 是4 036. 2．(2019·武汉模拟)设等差数列{a n }满足a 3＋a 7＝36，a 4a 6＝275，且a n a n ＋1有最小值，则这个最小值为( )A ．－10B ．－12C ．－9D ．－13解析：选B 设等差数列{a n }的公差为d ，∵a 3＋a 7＝36，∴a 4＋a 6＝36，又a 4a 6＝275，联立，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 4＝11，a 6＝25或⎩⎪⎨⎪⎧ a 4＝25，a 6＝11，当⎩⎪⎨⎪⎧ a 4＝11，a 6＝25时，可得⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝－10，d ＝7，此时a n ＝7n －17，a 2＝－3，a 3＝4，易知当n ≤2时，a n ＜0，当n ≥3时，a n ＞0，∴a 2a 3＝－12为a n a n ＋1的最小值；当⎩⎪⎨⎪⎧ a 4＝25，a 6＝11时，可得⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝46，d ＝－7，此时a n ＝－7n ＋53，a 7＝4，a 8＝－3，易知当n ≤7时，a n ＞0，当n ≥8时，a n ＜0，∴a 7a 8＝－12为a n a n ＋1的最小值．综上，a n a n ＋1的最小值为－12.3．设数列{a n }的通项公式为a n ＝2n －10(n ∈N *)，则|a 1|＋|a 2|＋…＋|a 15|＝________. 解析：由a n ＝2n －10(n ∈N *)知{a n }是以－8为首项，2为公差的等差数列，又由a n ＝2n－10≥0，得n ≥5，∴当n ≤5时，a n ≤0，当n ＞5时，a n ＞0，∴|a 1|＋|a 2|＋…＋|a 15|＝－(a 1＋a 2＋a 3＋a 4)＋(a 5＋a 6＋…＋a 15)＝20＋110＝130.答案：130(二)交汇专练——融会巧迁移4．[与方程交汇]若等差数列{a n }中的a 3，a 2 019是3x 2－12x ＋4＝0的两根，则log 14a 1 011＝________.解析：因为a 3和a 2 019是3x 2－12x ＋4＝0的两根，所以a 3＋a 2 019＝4.又a 3，a 1 011，a 2 019成等差数列，所以2a 1 011＝a 3＋a 2 019，即a 1 011＝2，所以log 14a 1 011＝－12. 答案：－125．[与不等式恒成立交汇]设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，且S 5＝a 5＋a 6＝25.(1)求{a n }的通项公式；(2)若不等式2S n ＋8n ＋27＞(－1)n k (a n ＋4)对所有的正整数n 都成立，求实数k 的取值范围．解：(1)设公差为d ，则5a 1＋5×42d ＝a 1＋4d ＋a 1＋5d ＝25， ∴a 1＝－1，d ＝3.∴{a n }的通项公式a n ＝3n －4.(2)由题意知S n ＝－n ＋3n (n －1)2，2S n ＋8n ＋27＝3n 2＋3n ＋27，a n ＋4＝3n ，则原不等式等价于(－1)n k ＜n ＋1＋9n对所有的正整数n 都成立． ∴当n 为奇数时，k ＞－⎝⎛⎭⎫n ＋1＋9n 恒成立； 当n 为偶数时，k ＜n ＋1＋9n恒成立． 又∵n ＋1＋9n ≥7，当且仅当n ＝3时取等号，∴当n 为奇数时，n ＋1＋9n在n ＝3上取最小值7， 当n 为偶数时，n ＋1＋9n 在n ＝4上取最小值294， ∴不等式对所有的正整数n 都成立时，实数k 的取值范围是⎝⎛⎭⎫－7，294.。
高考数学专题讲座 第4讲 解题思想方法之归纳思想探讨
第4讲：数学思想方法之归纳思想探讨数学思想是指人们对数学理论和内容的本质的认识，数学方法是数学思想的具体化形式，实际上两者的本质是相同的，差别只是站在不同的角度看问题。
通常混称为“数学思想方法”。
常见的数学思想有：建模思想、归纳思想，分类思想、化归思想、整体思想、数形结合思想等。
数学中的所谓归纳，是指从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论的思维方法。
归纳规律题是指在一定条件下，探索发现有关数学对象所具有的规律性或不变性的问题，它往往给出了一组变化了的数、式子、图形或条件，要求学生通过阅读、观察、分析、猜想来探索规律。
它体现了“特殊到一般（再到特殊）”的数学思想方法，考察了学生的分析、解决问题能力，观察、联想、归纳能力，以及探究能力和创新能力。
结合2012年全国各地高考的实例，我们从下面五方面探讨归纳规律性问题的解法：（1）根据数（式）的排列或运算规律归纳；（2）根据图形的排列或运算规律归纳；（3）根据寻找的循环规律归纳；（4）根据一、二阶递推规律归纳；（5）数学归纳法的应用。
一、根据数（式）的排列或运算规律归纳： 典型例题：例1. （2012年江西省理5分）观察下列各式：221,3,a b a b +=+=3344554,7,11,a b a b a b +=+=+=则1010a b +=【 】A ．28B ．76C ．123D ．199 【答案】C 。
【考点】归纳推理的思想方法。
【解析】观察各等式的右边,它们分别为1，3，4，7，11，…，发现从第3项开始，每一项就是它的前两项之和，故等式的右边依次为1，3，4，7，11，18，29，47，76，123,…，故1010123a b +=。
故选C 。
例2. （2012年陕西省理5分） 观察下列不等式213122+< 231151233++<，222111712344+++<……照此规律，第五个．．．不等式为 ▲ . 【答案】2222211111111234566+++++<。
高考数学二轮复习 第二篇 专题二 数学思想方法课件 理
热点训练
4:(1)(2017·河北保定市模拟)已知函数
f(x)=
|
x2
5x
4
|,
x
0,
c
4
又 e= c ,则 e2-4e+4=0,解得 e=2,所以双曲线 C 的离心率 e=2. a
答案:(2)2
二、数形结合思想
热点一 利用数形结合思想研究函数零点问题
【例 4】
已知函数
f(x)=
x2 2x
e
x
,
x
0,
1,
2
x 0, 若函数
g(x)=f(x)-ax+a 存在零点,
热点训练 1:(1)已知函数 f(x)=ln x-asin x 在区间[ π , π ]上是单调增函数,则实数 64
a 的取值范围为( )
(A)(-∞, 4 3 ] π
(B)(-∞, 4 2 ] π
(C)[ 4 2 , 4 3 ] (D)[ 4 2 ,+∞)
ππ
π
解析:(1)f′(x)= 1 -acos x, x
SP=
10 2
,所以
R
2
R
2
x2
x
1, 2
12
5, 2
解得 x= 3 ,R2= 11 , 24
所以该三棱锥外接球的表面积 S=4πR2=11π.故选 C.
答案:(1)C
(2)(2018·武汉市武昌区调研)在矩形 ABCD 中,AB=2,AD=1.边 DC 上的动点 P(包含点 D,C)与
ex
ex
即 g(x)在 R 上单调递减,g(1)= f 1 =1,f(x)<ex⇔ f x <1⇔g(x)<1=g(1),
高考数学考前必看系列材料之二思想方法
高考数学考前必看系列材料之二思想方法篇一、中学数学重要数学思想一、 函数方程思想函数方程思想就是用函数、方程的观点和方法处理变量或未知数之间的关系，从而解决问题的一种思维方式，是很重要的数学思想。
1.函数思想：把某变化过程中的一些相互制约的变量用函数关系表达出来，并研究这些量间的相互制约关系，最后解决问题，这就是函数思想；2.应用函数思想解题，确立变量之间的函数关系是一关键步骤，大体可分为下面两个步骤：（1）根据题意建立变量之间的函数关系式，把问题转化为相应的函数问题；（2）根据需要构造函数，利用函数的相关知识解决问题；（3）方程思想：在某变化过程中，往往需要根据一些要求，确定某些变量的值，这时常常列出这些变量的方程或（方程组），通过解方程（或方程组）求出它们，这就是方程思想；3.函数与方程是两个有着密切联系的数学概念，它们之间相互渗透，很多方程的问题需要用函数的知识和方法解决，很多函数的问题也需要用方程的方法的支援，函数与方程之间的辩证关系，形成了函数方程思想。
二、 数形结合思想数形结合是中学数学中四种重要思想方法之一，对于所研究的代数问题，有时可研究其对应几何的性质使问题得以解决（以形助数）；或者对于所研究的几何问题，可借助于对应图形的数量关系使问题得以解决（以数助形），这种解决问题的方法称之为数形结合。
1.数形结合与数形转化的目的是为了发挥形的生动性和直观性，发挥数的思路的规范性与严密性，两者相辅相成，扬长避短。
2.恩格斯是这样来定义数学的：“数学是研究现实世界的量的关系与空间形式的科学”。
这就是说：数形结合是数学的本质特征，宇宙间万事万物无不是数和形的和谐的统一。
因此，数学学习中突出数形结合思想正是充分把握住了数学的精髓和灵魂。
3.数形结合的本质是：几何图形的性质反映了数量关系，数量关系决定了几何图形的性质。
4.华罗庚先生曾指出：“数缺性时少直观，形少数时难入微；数形结合百般好，隔裂分家万事非。
高考数学解题思想秘籍指导数学解题的七个数学思想-PPT精选
第 1 次分类：在求x的最大值时,对于x的图像,按对称轴的不同位置进
行讨论,
第 2 次分类：在解决一次函数 gt mt m2 2 0 的恒成立时,对 m 0 和
m 0 分类进行了讨论. ⑤ 有限与无限思想:
在求三次函数 f x 4x ax2 2 x3 x R 在区间 1,1上是增函数的时候,
a 0, 2
1 1 a 2 0.
得 0 a 1.
综合以上得 1 a 1.即 A a 1 a 1.
如果对函数图象比较熟悉的话,可以知道,x 在1,1上的最大值只能在
区间的端点得到,因此只要解
1 1 a 2 0, 1 1 a 2 0.
指导数学解题的 七个数学思想
函数与方程的思想 分类与整合的思想 数与形结合的思想 化归与转化的思想 特殊与一般的思想 有限与无限的思想 或然与必然的思想
对于如何解题这样一个经常遇到又十分普通的问题,不同的人有不同的处理 方法.
有的人在解题时,只是就题论题,把解题的兴奋点集中在题型与方法的形式主 义的对号和单纯的演算上,因而他关心的是题目的模式和题型加方法的解题套路,
3 运用了导数的方法.
在解题的过程中，我们先后运用了几种数学思想才顺利完成，运用数学思想 解题，简单地说，就是一个想得到还是想不到的问题，解这一道题时，我们想到 了进行转化，想到了把代数式看作函数，把字母看作变量，想到了对不同情况的 分类讨论，想到了用函数图象帮助思考，才能一步一步地解决问题，相反，如果
g1 m2 m 2 0, g1 m2 m 2 0.
得 m 2
或m 2. 所以存在实数 m ,使不等式
分离常数参数法-高考理科数学解题方法讲义
（2）设，求使对任意恒成立的实数的取值范
围．
【答案】（1）；（2）.
【解析】
（1）因为，所以
所以当时，，
又，满足上式，
所以数列的通项公式
（2）
由对任意恒成立，即使对恒成立
设，则当或时，取得最小值为，所以.
2.2 求定点的坐标
例7.已知直线：，，求证：直线恒过定点.
【答案】.
【反思提升】综合上面的例题，我们可以看到，分离参（常）数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，其中一个范围已知，另一个范围未知，解决问题的关键是分离变量之后将问题转化为求函数的最值或值域的问题.分离变量后，对于不同问题我们有不同的理论依据需遵循.
（Ⅱ）由（Ⅰ）可得 ，
∴函数 在 上单调递增，
又 ，
∴ ，
∴ ．
∴函数 的值域为 ．
（Ⅲ）当 时， ．
由题意得 在 时恒成立，
∴ 在 时恒成立．
令 ，
则有 ，
∵范围为 ．
例2.一种作图工具如图1所示． 是滑槽 的中点，短杆 可绕 转动，长杆 通过 处铰链与 连接， 上的栓子 可沿滑槽AB滑动，且 ， ．当栓子 在滑槽AB内作往复运动时，带动 绕 转动一周（ 不动时， 也不动）， 处的笔尖画出的曲线记为 ．以 为原点， 所在的直线为 轴建立如图2所示的平面直角坐标系．
例1.已知函数 （ 且 ）是定义在 上的奇函数.
（Ⅰ）求 的值；
（Ⅱ）求函数 的值域；
（Ⅲ）当 时， 恒成立，求实数 的取值范围.
【答案】(Ⅰ) ；(Ⅱ) ；(Ⅲ) .
(数学)高三数学思想方法专题讲座【第1讲：函数与方程思想】
高三数学思想方法专题讲座【第1讲：函数与方程思想】【思想方法要点】1．在高中数学的各个部分，都有一些公式和定理，这些公式和定理本身就是一个方程，如等差数列的通项公式、余弦定理、解析几何的弦长公式等，当题目与这些问题有关时，就需要根据这些公式或者定理列方程或方程组，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，使题目获得解决．2．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，利用函数的性质如单调性、奇偶性、周期性、最大值和最小值、图象变换来探究问题的答案，例如对函数),(x f y =当0>y 时，就化为不等式,0)(>x f 借助于函数的图象和性质可解决有关问题．3．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．4．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.【典型例题分析】 1．若,5252x yyx--+≤+ 则有( )A ．0≥+y xB ．0≤+y xC ．0≤-y xD ．0≥-y x 2．长度都为2的向量OB OA ,的夹角为60°，点C 在以O 为圆心的圆弧AB （劣弧）上，,OB n OA m OC +=则n m +的最大值是_______.3．已知数列}{n a 是等差数列，,11=a .1441032=+++a a a (1)求数列}{n a 的通项n a ； (2)设数列}{n b 的通项11,n n n b a a +=记n S 是数列}{n b 的前n 项和，若3≥n 时，有m S n ≥ 恒成立，求m 的最大值．4．设1ln )(-+=x x x f ，证明：(1)当1>x 时，)1(23)(-<x x f ； (2)当31<<x 时，5)1(9)(+-<x x x f .5．已知椭圆的中心为坐标原点O ，焦点在x 轴上，离心率为,22坐标原点O 到过右焦点F且斜率为1的直线的距离为⋅22(1)求椭圆的方程；(2)设过右焦点F 且与坐标轴不垂直的直线l 交椭圆于P 、Q 两点，在线段OF 上是否存在点),0,(m M 使得以MQ MP 、为邻边的平行四边形是菱形？若存在，求出m 的取值范围. 若不存在，请说明理由．6．已知).)(1ln()()(23R a a x ax x x f ∈-+-=(1)若方程0)(=x f 有3个不同的根，求实数a 的取值范围；(2)在(1)的条件下，是否存在实数a ，使得)(x f 在)1,0(上恰有两个极值点,,21x x 且满足,212x x = 若存在，求实数a 的值，若不存在，请说明理由．参考答案1．解析：把不等式变形为,5252y y x x -≤---构造函数,52x x y --=其为R 上的增函数，所以有y x -≤，选B.2．解析：建立平面直角坐标系，设向量),0,2(=向量)3,1(=，设向量=),sin 2,cos 2(αα⋅≤≤30πα 由,OB n OA m OC +=得),3,2()sin 2,cos 2(n n m +=αα 即,3sin 2,2cos 2n n m =+=αα 解得,sin 31cos αα-=m .sin 32α=n 故332)3sin(332sin 31cos ≤+=+=+παααn m 3．解：(1)}{n a 是等差数列，,11=a ,1441032=+++a a a,14510=∴S ,2)(1010110a a S +=∴ ,2810=∴a∴公差.3=d *)(23N n n a n ∈-=∴. (2)由(1)知),131231(31)13)(23(111+--=+-==+n n n n a a b n n n ),1311(31S 21+-=+++=∴n b b b n n.13+=∴n n S n ,0)13)(43(1134311>++=+-++=-+n n n n n n S S n n ∴数列}{n S 是递增数列， 当3≥n 时，,103)(3min ==S S n 依题意，得,103≤m m ∴的最大值为⋅1034．证明：(1)方法一：记),1(231ln )(---+=x x x x g则当1>x 时，,023211)('<-+=x x x g 又,0)1(=g所以有,0)(<x g 即)1(23)(-<x x f 方法二：当1>x 时，,12+<x x 故212+<x x ① 令,1ln )(+-=x x x k 则,0)1(=k ,011)('<-=xx k 故,0)(<x k 即.1ln -<x x ②由①②得，当1>x 时，)1(23)(-<x x f . (2)方法一：记,5)1(9)()(+--=x x x f x h 由(1)得2)5(54211)('+-+=x x x x h 2322)5(4216)5()5(5445)5(5422+-+=+-+<+-+=x x xx x x x x x x 令,216)5()(3x x x G -+= 则当31<<x 时，,0216)5(3)('2<-+=x x G 因此)(x G 在)3,1(内是减函数．又由,0)1(=G 得,0)(<x G 所以.0)('<x h 因此)(x h 在)3,1(内是减函数． 又,0)1(=h 所以.0)(<x h 于是当31<<x 时，,5)1(9)(+-<x x x f 方法二：记),1(9)()5()(--+=x x f x x h 则当31<<x 时，由(1)得9)211)(5()1(239)(')5()()('-+++-<-++=xx x x x f x x f x h x 21=]18)2)(5()1(3[x x x x x -+++-]18)2122)(5()1(3[21x x x x x x -++++-< .0)25327(412<+-=x x x因此)(x h 在)3,1(内单调递减．又,0)1(=h 所以,0)(<x h 即,5)1(9)(+-<x x x f5．解：(1)由已知，椭圆方程可设为12222=+by a x )0(>>b a ，设),0,(c F直线,0:=--c y x l 由坐标原点O 到l 的距离为,22 得,22200=--c解得.1=c 又,22==ac e 故,1,2==b a ∴所求椭圆方程为1222=+y x (2)假设存在点)10)(0,(≤≤m m M 满足条件，使得以MQ MP ,为邻边的平行四边形是菱形，因为直线与x 轴不垂直， 所以设直线l 的方程为),0)(1(=/-=k x k y ),,(11y x P ),,(22y x Q由⎩⎨⎧-==+)1(2222x k y y x , 可得.0224)21(2222=-+-+k x k x k 显然0>∆恒成立，,2142221k k x x +=+∴⋅+-=22212122k k x x 设线段PQ 的中点为),,(00y x N 则,212222210kk x x x +=+=⋅+-=-=20021)1(k kx k y ∵以MQ MP 、为邻边的平行四边形是菱形，,PQ MN ⊥∴ .1-=⋅∴PQ MN k k即121221222-=⋅-++-k mk k k k，,12122222k k k m +=+=∴ ,02>k ⋅<<∴210m6．解：(1)由0)(=x f 得：03=-ax x 或0)1ln(2=-+a x可得0=x 或a x =2且,012>-+a x∵方程0)(=x f 有3个不同的根，∴方程a x =2有两个不同的根,0>∴a 又,012>-+a x 且要保证x 能取到0， 01>-∴a 即1<a .10<<∴a(2)ax a x x a x a x x f -+-+-+-=1)(2)1ln()3()('22222令,2t x = 设)('1)(2)1ln()3()(x f at a t t a t a t t g =-+-+-+-=0)1ln()0(>--=∴a a g ，,2)1(2)2ln()3()1(aa a a g --+--= ,10<<a ,12>-∴a0)1(>∴g ，,0)(=a g a a a a a a a a a a g ---=--⋅+-=2)21ln(221)2()21ln(2)2(2 ,10<<a ,12121<-<∴a ,02>-a 0)2(<∴ag∴存在),2,0(1a t ∈使得,0)(1=t g 另外有),1,2(aa ∈使得0)(=a g假设存在实数a ，使得)(x f 在)1,0(上恰有两个极值点,,21x x 且满足122x x = 则存在)2,0(1ax ∈使得,0)('1=x f 另外有,0)('=a f 即a x =2 ,21a x =∴,0)2('=∴a f 即0431)43(2)431ln(4=--⋅+--a a a a a 即023)431ln()431(=+--a a a （*）设,23)431ln()431()(a a a a h +--=43)431ln(43)('+--=∴a a h10<<a ，.0)431ln(<-∴a ,0)('>∴a h )1,0()(在a h ∴上是增函数，,0)0()(=>∴h a h ∴方程（*）无解，即不存在实数a ，使得)1,0()(在x f 上恰有两个极值点,,21x x 且满足122x x =。
高三数学课件 专题六 数学思想方法
考 点
－4×1×4＝0，解得
考 a＝1或a＝9(舍去)，
向 探
∴当y＝a|x|与y＝f(x)的
究 图像有4个交点时，有
1<a<2.
返回目录
第16讲 函数与方程思想、数形结合思想
[小结] 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)．
32＋42＋1，即 4≤m≤6.
考 点 考 向 探 究
返回目录
第16讲 函数与方程思想、数形结合思想
(2)在同一坐标系内分别作出y＝f(x)与y＝a|x|的图像，如
图所示，当y＝a|x|与y＝f(x)的图像相切时，联立
－ax＝－x2－5x－4， a>0，
整理得x2＋(5－a)x
＋4＝0，则Δ＝(5－a)2
图16-1
返回目录
第16讲 函数与方程思想、数形结合思想
核
心
知
识
[答案] {2，3，4}
聚
焦
[解析]问题等价于求直线y＝kx与函数y＝f(x)的图像的交
点个数，从图中可以看出交点个数可以为2，3，4，故n的
取值范围是{2，3，4}．
返回目录
第16讲 函数与方程思想、数形结合思想
体验高考
核
心
6．[2014·湖北卷]如图16-2所示，函数y＝f(x)的图像由
► 考点一 函数与方程思想
函数与方
程思想 —— 1.构建函数后利用函数的性质与方法求
解；2.利用方程求函数的零点；3.由方
考
程求解参数
点
考
向
题型：选择，填空，解答
分值：5～10分
探
难度：中等
人教A版高考数学(文)复习课件 专题 数学思想方法第1部分专题7第1讲
思想概述 ·应用点拨
热点聚焦 ·题型突破
归纳总结 ·思维升华
▪
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。2021/7/262021/7/26Monday, July 26, 2021
思想概述 ·应用点拨
热点聚焦 ·题型突破
归纳总结 ·思维升华
解 (1)由 e＝ 33，得 1－ba22＝13，即 b2＝23a2，① 将 x＝ 26，y＝1 代入方程ax22＋by22＝1 中， 得23a2＋b12＝1，② 由①②解得 a2＝3，b2＝2， ∴椭圆 C 的方程为x32＋y22＝1.
思想概述 ·应用点拨
热点聚焦 ·题型突破
归纳总结 ·思维升华
＝(a－1)＋a－4 1＋5≥9. 当且仅当 a－1＝a－4 1， 即 a＝3 时取等号． ∴ab 的取值范围是[9，＋∞)． 法二 若设 ab＝t，则 a＋b＝t－3， 所以 a，b 可看成方程 x2－(t－3)x＋t＝0 的两个正根．
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/7/262021/7/262021/7/262021/7/267/26/2021
▪ 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年7月26日星期一2021/7/262021/7/262021/7/26
▪ 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/7/262021/7/262021/7/267/26/2021 3:00:49 PM
高考数学解题思想方法 数形结合思想方法
第二章高中数学常用的数学思想一、数形结合思想方法中学数学的基本知识分三类：一类是纯粹数的知识，如实数、代数式、方程（组）、不等式（组）、函数等；一类是关于纯粹形的知识，如平面几何、立体几何等；一类是关于数形结合的知识，主要体现是解析几何。
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：或者是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，数为目的，比如应用函数的图像来直观地说明函数的性质；或者是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。
恩格斯曾说过：“数学是研究现实世界的量的关系与空间形式的科学。
”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，使数量关的精确刻划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”与“形”是一对矛盾，宇宙间万物无不是“数”和“形”的矛盾的统一。
华罗庚先生说过：数缺形时少直观，形少数时难入微，数形结合百般好，隔裂分家万事休。
数形结合的思想，其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来，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。
Ⅰ、再现性题组：1.设命题甲：0<x<5；命题乙：|x－2|<3，那么甲是乙的_____。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数学思想方法经典精讲（上）
开篇语
在高三第二轮复习中，我们尤其关注数学基本思想的理解。
解决一个问题，依靠的不仅仅是知识、阅历，更应该是对内在思想方法的把握。
本讲主要谈数形结合的思想方法。
开心自测
题一 题面：判断函数)2
1121(
)(+-=x x x f 的奇偶性，并证明你的结论.
题二 题面：已知函数32, 2,()(1), 2.x f x x x x ⎧⎪=⎨⎪-⎩≥＜ 若关于x 的方程()f x k =有两个不同的实根，则实
数k 的取值范围是 .
题三
题面：已知点(0,2)A ，(2,0)B . 若点C 在函数2y x =的图象上，则使得ABC △的面积为2的点C 的个数为（ ）
（A ）4 （B ）3 （C ）2
（D ）1
考点梳理
数形结合的思想：
数学研究的对象是数量关系和空间形式，即“数”与“形”两个方面。
“数”与“形”有着密切的联系。
对数量关系的研究可以转化为对图形性质的研究，反之，也可以使对图形性质的研究转化为对数量关系的研究。
这种解决数学问题过程中“数”与“形”相互转化的研究策略，即是数形结合的思想。
在一维空间，实数与数轴上的点建立了一一对应关系；在二维空间，实数对与坐标平面上的点建立了一一对应关系，进而可以使函数解析式与函数图象、方程与曲线建立起对应关系。
使代数问题有了几何背景，几何问题可以代数解决。
由 “形”到“数”易，由“数”到“形”却需要转化意识。
x 金题精讲
题一
题面：已知抛物线2
1y ax =-的焦点是坐标原点，则以抛物线与两坐标轴的三个交点为顶点的三角形面积为 ．
题二
题面：点（3，0）关于直线x+y-9=0的对称点是： ．
题三 题面：已知点P 为椭圆)0(1:22
22>>=+b a b
y a x C 上一点，且P 不在长轴上，21,F F 为其两个焦点，21PF F ∠能否为直角？
题四
题面：过椭圆C ：14
82
2=+y x 上一点),(00y x P 向圆O ：422=+y x 引两条切线PA 、PB ，（A ，B 为切点），若PB PA ⊥，则P 点的坐标是 ．
题五
题面：已知点P 到两定点)0,1(-M 、)0,1(N 距离的比为2，点N 到直线PM 的距离为1，求直线PN 的方程．
题六 题面：如图，已知圆O:922=+y x ，A(2,0)， B l 为线段AB 的垂直平分线，垂足为C ，OB 交l 于D 。
(1)点C 的轨迹方程是_______________________；
(2)点D 轨迹是：__________________．
讲义参考答案
开心自测
题一
答案：偶函数
题二
答案：(0,1)
题三
答案：A
金题精讲
题一
答案：2．
题二
答案：（9，6）．
题三
答案：存在点满足条件.
题四
答案：(±．
题五
答案：直线PN 的方程为1y x =-或1y x =-+． 题六
答案：（1）点C 的轨迹方程229
(1)4x y -+=；（2）椭圆．。