数学文-第二讲形结合思想方法
高三数学专题二 数形结合的思想方法课件
程不可解,不能独立求解每一个方程,把两个方程联系起
来,思考解题方法. [解析] 两个方程都可以变形:lgx=3-x, 10x=3-x, 设f(x)=10x,则f -1(x)=lgx,y=3-x, 且 x1,x2分别为两函数f(x)=10x, y= 3-x的图象交点的横坐标, 返回目录 f
-1(x)=lgx的图象与
种意识和能力.
[答案] D
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模拟训练
4. 已知 f(x) 是定义在 ( - 3,3) 上的奇函数 , 当 0<x<3 时 , f(x) 的图象如图所示,那么不等式 f(x)cosx<0 的解 集是
(
)
π π A.( 3, ) (0,1) ( ,3) 2 2 π π B.( ,1) (0,1) ( ,3) 2 2 C.( 3,1) (0,1) (1,3) π D.( 3, ) (0,1) (1,3) 2
坐标、等式或不等式等;“形”是数学研究中的图形形式,泛
指表示量与之对应的图形、几何意义等 . 数形结合,是把同一 数学问题在数量关系和空间形式这两个方面结合起来思考问题, 由形思数,由数思形,互相联想,达到互相转化并使问题得以 解决的数学思想. “数”和“形”是数学的两个最基本的研究对象,但在数 学早期发展史上,人们对数与形的研究是相对独立和隔离的, 从中发展出相对独立的代数学和几何学,直到解析几何学的建 立,通过坐标系才使数与形这两个对象完到直线①的距离为d, 则d
|1 4 t | 5 5 , 即5-t=±5.
∴tmin=0,tmax=10.
∴x-2y的最大值为10,故选D. [点评] 令t=f(x,y),从而构造出t的几何意义,这是解
决某些代数式问题的常用方法 .有许多的数学问题,从叙述过
思想方法 第2讲 数形结合思想
规 律
几何图形有关的最值问题,通常是利用函数的观点,建立函数解析
方 法
式求解,但一味地强调函数观点,有时使思维陷入僵局,此时若能
合理利用圆锥曲线的定义,以形助数,会使问题变得特别简单.
由题意可作出函数y=|f(x)|的图象和函数y=ax的 图象,如图所示. 由图象可知,函数y=ax的图象是过原点的直线, 直线l是f(x)在原点处的切线, 当直线y=ax介于l与x轴之间时符合题意, 在原点且此时函数y=|f(x)|在第二象限的部分的解析式为y=x2-2x, 求其导数可得y′=2x-2, 当x=0时,y′=-2, 故直线l的斜率为-2, 故只需直线y=ax的斜率a∈[-2,0].
√A.0<a<1 √B.x1x2=1
C.x1+x2+x3+x4 的取值范围是10,221
√D.2x1+x2 的取值范围是[2 2,3)
思路分析 方程f(x)=a的根→函数f(x)与y=a图象交点的横坐标→作出函 数f(x)的图象→结合图象可得x1,x2,x3,x4的关系.
函数f(x)的图象如图所示,方程f(x)=a的根可以转化 为函数f(x)与y=a图象交点的横坐标,由图可知0<a<1, 故A正确; 由题意可知-log2x1=log2x2,即log2x1x2=0,解得x1x2 =1,故B正确;
例3 (2023·山东联考)已知椭圆C:x42+y32=1的左、右焦点分别为F1,F2, M为椭圆C上任意一点,N为圆E:(x-4)2+(y-3)2=1上任意一点,则 |MN|-|MF1|的最小值为__3___2_-__5__.
思路分析 根据椭圆的定义将|MN|-|MF1|的最小值转化为|MN|+|MF2|- 4→利用三角形性质|MN|≥|ME|-1及|ME|+|MF2|≥|EF2|求得|MN|-|MF1| 的最小值.
数学思想方法 数形结合
数学思想方法数形结合
数形结合是一种数学思想方法,它通过将数学问题与几何形状的图形相结合来解决问题。
这种方法可以帮助我们更好地理解和推导出数学关系和性质。
数形结合通常适用于与几何形状相关的数学问题,例如计算面积、体积、周长等。
通过将几何形状的图形分解、组合或变形,我们可以利用图形的性质和特点来发现数学规律和解决问题。
在使用数形结合方法时,我们可以通过画图、绘制图表、使用模型等方式将数学问题可视化,从而更直观地理解问题。
通过观察和分析图形的形状、位置、数量等方面的信息,我们可以得出一些推论和结论,进而解决问题。
数形结合方法可以激发学生的观察能力和逻辑思维能力,帮助他们建立数学问题与几何图形之间的联系,培养数学思维能力和解决问题的能力。
这种方法也有助于提高学生对数学的兴趣和学习动力。
高一数形结合的思想方法
f(x)=t2>0
O
个实根, 有7个实根 则t 2 +bt + c= 0有 个实根 有 两个实根,一零和一正根 两个实根 一零和一正根: t1 =0, 一零和一正根 t2>0, ∴c=0, -b = t1+ t2 >0, ∴b < 0.
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1
2 x f(x)=t1=0
y = lg|x| y = lgx y = lg|x-1|
2. 若x∈(1,2)时,不等式 -1)2<logax恒成 ∈ , 时 不等式(x- 恒成 的取值范围为( 立,则a的取值范围为( 的取值范围为 ) A. (0,1) B. (1,2) , ) , ) C. (1,2] , ] D. [1,2] , ]
若0<a<1,两函数图象如下图所示,显然当 ∈(1,2) < < ,两函数图象如下图所示,显然当x∈ , 不等式(x- 恒不成立. 时,不等式 -1)2<logax恒不成立 恒不成立
| lg | x − 1 || (x ≠ 1) 5、设定义在 上函数 f (x)= , 则关 、设定义在R上 (x=1) 0
的方程f 个实根, 于x的方程 2(x)+b f (x) +c= 0有7个实根,则( C ) 的方程 有 个实根 A. b<0且c>0 B.b>0且c<0 且 且 2005年上海题 2005年上海题 C.b<0且c=0 D.b≥0且c=0. 且 且
第二讲 数形结合思想
第二讲数形结合思想1.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.2.数形结合思想的实质、关键及运用时应注意的问题:其实质是将抽象的数学语言与直观的图象结合起来,关键是代数问题与图形之间的相互转化,它可以使代数问题几何化,几何问题代数化,在运用数形结合思想分析和解决问题时,要注意三点:第一要彻底明白一些概念和运算的几何意义以及曲线的代数特征,对数学题目中的条件和结论既分析其几何意义又分析其代数意义;第二是恰当设参,合理用参,建立关系,由数思形,以形思数,做好数形转化;第三是正确确定参数的取值范围.3.实现数形结合,常与以下内容有关:(1)实数与数轴上的点的对应关系;(2)函数与图象的对应关系;(3)以几何元素和几何条件为背景,建立起来的概念,如复数、三角函数等;(4)所给的等式或代数式的结构含有明显的几何意义.如等式(x-2)2+(y-1)2=4,表示坐标平面内以(2,1)为圆心,以2为半径的圆.1. (2013·重庆)已知圆C1:(x-2)2+(y-3)2=1,圆C2:(x-3)2+(y-4)2=9,M,N分别是圆C1,C2上的动点,P为x轴上的动点,则|PM|+|PN|的最小值为() A.52-4 B.17-1C.6-2 2 D.17答案 A解析设P(x,0),设C1(2,3)关于x轴的对称点为C1′(2,-3),那么|PC1|+|PC2|=|PC1′|+|PC2|≥|C1′C2|=(2-3)2+(-3-4)2=5 2.而|PM|=|PC1|-1,|PN|=|PC2|-3,∴|PM|+|PN|=|PC1|+|PC2|-4≥52-4.2.(2011·大纲全国)已知a、b是平面内两个互相垂直的单位向量,若向量c满足(a-c)·(b-c)=0,则|c|的最大值是()A.1 B.2 C. 2 D.2 2答案 C解析 如图,设OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,则CA →=a -c ,CB →= b -c .由题意知CA →⊥CB →,∴O 、A 、C 、B 四点共圆.∴当OC 为圆的直径时,|c |最大,此时,|OC →|= 2.3.(2013·山东)在平面直角坐标系xOy 中,M 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2≥0,x +2y -1≥0,3x +y -8≤0所表示的区域上一动点,则直线OM 斜率的最小值为( )A .2B .1C .-13D .-12答案 C解析 如图,由⎩⎪⎨⎪⎧x +2y -1=0,3x +y -8=0得A (3,-1).此时直线OM 的斜率最小,且为-13.4.(2013·课标全国Ⅰ)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x , x ≤0,ln (x +1), x >0.若|f (x )|≥ax ,则a 的取值范围是( )A .(-∞,0]B .(-∞,1]C .[-2,1]D .[-2,0]答案 D解析 函数y =|f (x )|的图象如图. ①当a =0时,|f (x )|≥ax 显然成立. ②当a >0时,只需在x >0时, ln(x +1)≥ax 成立.比较对数函数与一次函数y =ax 的增长速度. 显然不存在a >0使ln(x +1)≥ax 在x >0上恒成立. ③当a <0时,只需在x <0时,x 2-2x ≥ax 成立. 即a ≥x -2成立,∴a ≥-2.综上所述:-2≤a ≤0.故选D.5.(2012·天津)已知函数y =|x 2-1|x -1的图象与函数y =kx -2的图象恰有两个交点,则实数k的取值范围是________. 答案 (0,1)∪(1,4)解析 根据绝对值的意义, y =|x 2-1|x -1=⎩⎪⎨⎪⎧x +1(x >1或x <-1),-x -1(-1≤x <1). 在直角坐标系中作出该函数的图象,如图中实线所示. 根据图象可知,当0<k <1或1<k <4时有两个交点.题型一 数形结合解决方程的根的个数问题例1 (2012·福建)对于实数a 和b ,定义运算“*”:a *b =⎩⎪⎨⎪⎧a 2-ab ,a ≤b ,b 2-ab ,a >b .设f (x )=(2x-1)*(x -1),且关于x 的方程f (x )=m (m ∈R )恰有三个互不相等的实数根x 1,x 2,x 3,则x 1x 2x 3的取值范围是________.审题破题 本题以新定义为背景,要先写出f (x )的解析式,然后将方程f (x )=m 根的个数转化为函数y =f (x )的图象和直线y =m 的交点个数.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-316,0 解析 由定义可知,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(2x -1)x ,x ≤0,-(x -1)x ,x >0.作出函数f (x )的图象,如图所示.由图可知,当0<m <14时,f (x )=m (m ∈R )恰有三个互不相等 的实数根x 1,x 2,x 3. 不妨设x 1<x 2<x 3, 易知x 2>0,且x 2+x 3=2×12=1,∴x 2x 3<14.令⎩⎪⎨⎪⎧(2x -1)x =14,x <0,解得x =1-34.∴1-34<x 1<0,∴1-316<x 1x 2x 3<0.反思归纳 研究方程的根的个数、根的范围等问题时,经常采用数形结合的方法.一般 地,方程f (x )=0的根,就是函数f (x )的零点,方程f (x )=g (x )的根,就是函数f (x )和g (x )的图象的交点的横坐标.变式训练1 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 )=x 2,则方程f (x )=lg x 解的个数是( )A .5B .7C .9D .10答案 C解析 由题意可知,f (x )是以2为周期,值域为[0,1]的函数.又f (x )=lg x ,则x ∈(0,10],画出两函数图象,则交点个数即为解的个数.由图象可知共9个交点.题型二 数形结合解不等式问题例2 设有函数f (x )=a +-x 2-4x 和g (x )=43x +1,已知x ∈[-4,0]时恒有f (x )≤g (x ),求实数a 的取值范围.审题破题 x ∈[-4,0]时恒有f (x )≤g (x ),可以转化为x ∈[-4,0]时,函数f (x )的图象都在函数g (x )的图象下方或者两图象有交点. 解 f (x )≤g (x ),即a +-x 2-4x ≤43x +1,变形得-x 2-4x ≤43x +1-a ,令y =-x 2-4x , ① y =43x +1-a .②①变形得(x +2)2+y 2=4(y ≥0),即表示以(-2,0)为圆心,2为半径的圆的上半圆;②表示斜率为43,纵截距为1-a 的平行直线系.设与圆相切的直线为AT ,AT 的直线方程为: y =43x +b (b >0), 则圆心(-2,0)到AT 的距离为d =|-8+3b |5,由|-8+3b |5=2得,b =6或-23(舍去).∴当1-a ≥6即a ≤-5时,f (x )≤g (x ).反思归纳 解决含参数的不等式和不等式恒成立问题,可以将题目中的某些条件用图象表现出来,利用图象间的关系以形助数,求方程的解集或其中参数的范围.变式训练2 已知不等式x 2+ax -2a 2<0的解集为P ,不等式|x +1|<3的解集为Q ,若P ⊆Q ,求实数a 的取值范围.解 x 2+ax -2a 2=(x +2a )(x -a )<0. |x +1|<3⇒Q ={x |-4<x <2}.当-2a <a ,即a >0时,P ={x |-2a <x <a }.∵P ⊆Q ,∴⎩⎪⎨⎪⎧-2a ≥-4,a ≤2,a >0. 解得0<a ≤2.当-2a =a ,即a =0时,P =∅,P ⊆Q . 当-2a >a ,即a <0时,P ={x |a <x <-2a },∵P ⊆Q ,∴⎩⎪⎨⎪⎧a ≥-4,-2a ≤2,a <0, 解得-1≤a <0,综上可得-1≤a ≤2.题型三 数形结合解决有明显几何意义的式子(概念)问题例3 已知函数f (x )=ax 2+bx -1(a ,b ∈R 且a >0)有两个零点,其中一个零点在区间(1,2)内,则ba +1的取值范围为( )A .(-∞,1)B .(-∞,1]C .(-2,1]D .(-2,1)审题破题 先根据图象确定a ,b 满足的条件,然后利用ba +1的几何意义——两点(a ,b ),(-1,0)连线斜率求范围. 答案 D解析 因为a >0,所以二次函数f (x )的图象开口向上.又f (0)=-1,所以要使函数f (x )的一个零点在区间(1,2)内,则有⎩⎪⎨⎪⎧a >0,f (1)<0,f (2)>0,即⎩⎪⎨⎪⎧a >0,a +b -1<0,4a +2b -1>0.如图所示的阴影部分是上述不等式组所确定的平面区域,式子b a +1表示平面区域内的点 P (a ,b )与点Q (-1,0)连线的 斜率.而直线QA 的斜率k =1-00-(-1)=1,直线4a +2b -1=0的斜率为-2,显然不等式组所表示的平面区域不包括边界,所以 P ,Q 连线的斜率的取值范围为(-2,1).故选D.反思归纳 如果等式、代数式的结构蕴含着明显的几何特征,就要考虑用数形结合的思想方法来解题,即所谓的几何法求解,比较常见的对应有: (1)b -n a -m ↔(a ,b )、(m ,n )连线的斜率; (2)(a -m )2+(b -n )2↔(a ,b )、(m ,n )之间的距离;(3)a 2+b 2=c 2↔a 、b 、c 为直角三角形的三边;(4)f (a -x )=f (b +x )↔f (x )图象的对称轴为x =a +b2.只要具有一定的观察能力,再掌握常见的数与形的对应类型,就一定能得心应手地运用数形结合的思想方法.变式训练3 已知点P (x ,y )的坐标x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0,|x |-y -1≤0,则x 2+y 2-6x +9的取值范围是 ( )A .[2,4]B .[2,16]C .[4,10]D .[4,16]答案 B解析 画出可行域如图,所求的x 2+y 2-6x +9=(x -3)2+y 2是点 Q (3,0)到可行域上的点的距离的平方,由图形知最小值为Q 到射 线x -y -1=0(x ≥0)的距离d 的平方,最大值为|QA |2=16.∵d 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫|3-0-1|12+(-1)22=(2)2=2.∴取值范围是[2,16]. 题型四 数形结合解几何问题例4 已知点P 在抛物线y 2=4x 上,那么点P 到点Q (2,-1)的距离与点P 到抛物线焦点距离之和取得最小值时,点P 的坐标为( )A .(14,-1)B .(14,1)C .(1,2)D .(1,-2)审题破题 本题可以结合图形将抛物线上的点P 到焦点的距离转化为到准线的距离,再探求最值. 答案 A解析 定点Q (2,-1)在抛物线内部,由抛物线的定义知,动点P到抛物线焦点的距离等于它到准线的距离,问题转化为当点P 到点Q 的距离和点P 到抛物线的准线距离之和最小时,求点P 的坐标,显然点P 是直线y =-1和抛物线y 2=4x 的交点时,两距离之和取最小值,解得这个点的坐标是(14,-1).反思归纳 在几何中的一些最值问题中,可以根据图形的性质结合图形上点的条件进行转换,快速求得最值.变式训练4 已知P 是直线l :3x +4y +8=0上的动点,P A 、PB 是圆x 2+y 2-2x -2y +1=0的两条切线,A 、B 是切点,C 是圆心,求四边形P ACB 面积的最小值. 解 从运动的观点看问题,当动点P 沿直线3x +4y +8=0向左上方或右下方无穷远处运动时,直角三角形P AC 的面积S Rt △P AC=12|P A |·|AC |=12|P A |越来越大,从而S 四边形P ACB 也越来越大;当点P 从左上、右下两个方向向中间运动时,S 四边形P ACB 变小,显然,当点P 到达一个最特殊的位置,即CP 垂直直线l 时,S 四边形P ACB应有唯一的最小值,此时|PC |=|3×1+4×1+8|32+42=3,从而|P A |=|PC |2-|AC |2=2 2.∴(S 四边形P ACB )min =2×12×|P A |×|AC |=2 2.典例 (14分)已知函数f (x )=x 3-3ax -1,a ≠0.(1)求f (x )的单调区间;(2)若f (x )在x =-1处取得极值,直线y =m 与y =f (x )的图象有三个不同的交点,求m 的取值范围. 规范解答解 (1)f ′(x )=3x 2-3a =3(x 2-a ), 当a <0时,对x ∈R ,有f ′(x )>0,∴当a <0时,f (x )的单调增区间为(-∞,+∞); 当a >0时,由f ′(x )>0,解得x <-a 或x >a , 由f ′(x )<0,解得-a <x <a ,∴当a >0时,f (x )的单调增区间为(-∞,-a ),(a ,+∞); 单调减区间为(-a ,a ).[6分](2)∵f (x )在x =-1处取得极值,∴f ′(-1)=3×(-1)2-3a =0,∴a =1.[8分]∴f (x )=x 3-3x -1,f ′(x )=3x 2-3, 由f ′(x )=0, 解得x 1=-1,x 2=1.由(1)中f (x )的单调性可知,f (x )在x =-1处取得极大值f (-1)=1,在x =1处取得极小值f (1)=-3.因为直线y =m 与函数y =f (x )的图象有三个不同的交点, 结合如图所示f (x )的图象可知: m 的取值范围是(-3,1).[14分]评分细则 (1)求出f ′(x )给1分,不写出单调区间扣1分;(2)只画图象没有说明极值扣2分;(3)没有结论扣1分,结论中范围写成不等式形式不扣分.阅卷老师提醒 (1)解答本题的关键是数形结合,根据函数的性质勾画函数的大致图象; (2)解答中一定要将函数图象的特点交待清楚,单调性和极值是勾画函数的前提,然后结合图象找出实数m 的取值范围.1.设函数f (x )定义在实数集上,f (2-x )=f (x ),且当x ≥1时,f (x )=ln x ,则有 ( )A .f (13)<f (2)<f (12)B .f (12)<f (2)<f (13)C .f (12)<f (13)<f (2)D .f (2)<f (12)<f (13)答案 C解析 由f (2-x )=f (x )知f (x )的图象关于直线x =2-x +x2=1对称,又当x ≥1时,f (x )=ln x ,所以离对称轴x =1距离大的x 的函数值大,∵|2-1|>|13-1|>|12-1|,∴f (12)<f (13)<f (2).2.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+bx +c ,x ≤0,2, x >0.若f (-4)=f (0),f (-2)=-2,则函数y =g (x )=f (x )-x的零点个数为 ( )A .1B .2C .3D .4答案 C解析 由f (-4)=f (0)得16-4b +c =c .由f (-2)=-2,得4-2b +c =-2. 联立两方程解得:b =4,c =2.于是,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+4x +2, x ≤0,2, x >0.在同一直角坐标系内,作出函数y =f (x )与函数y =x 的图象,知它们有3个交点,进而函数亦有3个零点.3.若方程x +k =1-x 2有且只有一个解,则k 的取值范围是( )A .[-1,1)B .k =±2C .[-1,1]D .k =2或k ∈[-1,1)答案 D解析 令y =x +k ,令y =1-x 2,则x 2+y 2=1(y ≥0). 作出图象如图:而y =x +k 中,k 是直线的纵截距,由图知:方程有一个解⇔直线与 上述半圆只有一个公共点⇔k =2或-1≤k <1.4.设a ,b ,c 是单位向量,且a·b =0,则(a -c )·(b -c )的最小值为( )A .-2 B.2-2 C .-1D .1- 2答案 D解析 由于(a -c )·(b -c )=-(a +b )·c +1,因此等价于求(a +b )·c 的最大值,这个最大值只有当向量a +b 与向量c 同向共线时取得.由于a ·b =0,故a ⊥b ,如图所示,|a +b |=2,|c |=1,当θ=0时,(a +b )·c 取最大值2,故所求的最小值为1- 2. 5.当0<x ≤12时,4x <log a x ,则a 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫0,22B.⎝⎛⎭⎫22,1C .(1,2)D .(2,2)答案 B解析 由0<x ≤12,且log a x >4x >0,可得0<a <1,由4 =log a 12可得a =22.令f (x )=4x ,g (x )=log a x , 若4x <log a x ,则说明当0<x ≤12时,f (x )的图象恒在g (x )图象的下方(如图所示),此时需a >22.12综上可得a 的取值范围是⎝⎛⎭⎫22,1.6.已知P 为抛物线y =14x 2上的动点,点P 在x 轴上的射影为M ,点A 的坐标是(2,0),则|P A |+|PM |的最小值是________. 答案5-1解析 如图,抛物线y =14x 2,即x 2=4y 的焦点F (0,1),记点P 在抛物线的准线l :y =-1上的射影为P ′,根据抛物线的定义知, |PP ′|=|PF |,则|PP ′|+|PA |=|PF |+|P A |≥|AF |=22+12= 5. 所以(|P A |+|PM |)min =(|P A |+|PP ′|-1)min =5-1.专题限时规范训练一、选择题1. 已知f (x )是定义在(-3,3)上的奇函数,当0<x <3时,f (x )的图象如图所示,那么不等式f (x )·cos x <0的解集是( )A.⎝⎛⎭⎫-3,-π2∪(0,1)∪⎝⎛⎭⎫π2,3 B.⎝⎛⎭⎫-π2,-1∪(0,1)∪⎝⎛⎭⎫π2,3 C .(-3,-1)∪(0,1)∪(1,3)D.⎝⎛⎭⎫-3,-π2∪(0,1)∪(1,3) 答案 B解析 根据对称性画出f (x )在(-3,0)上的图象如图,结合y =cos x 在(-3,0),(0,3)上函数值的正负,易知不等式f (x )cos x <0的解集是⎝⎛⎭⎫-π2,-1∪(0,1)∪⎝⎛⎭⎫π2,3. 2.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|lg x |,0<x ≤10,-12x +6,x >10,若a 、b 、c 互不相等,且f (a )=f (b )=f (c ),则abc 的取值范围是( )A .(1,10)B .(5,6)C .(10,12)D .(20,24)答案 C解析 a ,b ,c 互不相等,不妨设a <b <c , ∵f (a )=f (b )=f (c ),由图象可知,0<a <1,1<b <10,10<c <12.∵f (a )=f (b ),∴|lg a |=|lg b |,即lg a =lg 1b ,a =1b .则ab =1,所以abc =c ∈(10,12).3.用min{a ,b ,c }表示a ,b ,c 三个数中的最小值.设f (x )=min{2x ,x +2,10-x } (x ≥0),则f (x )的最大值为( )A .4B .5C .6D .7答案 C解析 画出y =2x ,y =x +2,y =10-x 的图象,如图所示,观察图象,可知当0≤x ≤2,f (x )=2x ,当2<x ≤4时,f (x )=x +2,当x >4时,f (x )=10-x ,f (x )的最大值在x =4时取得,为6.4.函数f (x )=(12)x -sin x 在区间[0,2π]上的零点个数为( ) A .1 B .2 C .3D .4答案 B解析 函数f (x )=(12)x -sin x 在区间[0,2π]上的零点个数即为方程(12)x -sin x =0在区间[0,2π]上解的个数.因此可以转化为两函数y =(12)x 与y =sin x 交点的个数.根据图象可得交点个数为2,即零点个数为2.5.已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1 (a >0,b >0)的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为60°的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是( )A .(1,2]B .(1,2)C .[2,+∞)D .(2,+∞)答案 C解析 ∵渐近线y =bax 与过焦点F 的直线l 平行,或渐近线从该位置绕原点按逆时针旋转时,直线l 与双曲线的右支有一个交点,∴ba ≥3,即c 2=a 2+b 2≥4a 2,∴e ≥2.6.设a =sin5π7,b =cos 2π7,c =tan 2π7,则 ( )A .a <b <cB .a <c <bC .b <c <aD .b <a <c答案 D解析 a =sin5π7=sin ⎝⎛⎭⎫π-2π7 =sin 2π7,又π4<2π7<π2,可通过单位圆中的三角函数线进行比较:如图所示,cos 2π7=OA ,sin 2π7=AB ,tan 2π7=MN ,∴cos 2π7<sin 2π7<tan 2π7,即b <a <c .7.不等式x 2-log a x <0在x ∈(0,12)时恒成立,则a 的取值范围是( )A .0<a <1 B.116≤a <1C .a >1D .0<a ≤116答案 B解析 不等式x 2-loga x <0转化为x 2<log a x ,由图形知0<a <1且 (12)2≤log a 12, ∴a ≥116,故a 的取值范围为⎣⎡⎭⎫116,1. 8.函数y =11-x的图象与函数y =2sin πx (-2≤x ≤4)的图象所有交点的横坐标之和等于( )A .2B .4C .6D .8 答案 D解析 令1-x =t ,则x =1-t .由-2≤x ≤4,知-2≤1-t ≤4,所以-3≤t ≤3. 又y =2sin πx =2sin π(1-t )=2sin πt .在同一坐标系下作出y =1t 和y =2sin πt 的图象.由图可知两函数图象在[-3,3]上共有8个交点,且这8个交点两两关于原点对称.因此这8个交点的横坐标的和为0,即t 1+t 2+…+t 8 =0.也就是1-x 1+1-x 2+…+1-x 8=0, 因此x 1+x 2+…+x 8=8.二、填空题9.若实数x 、y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≤0,x >0,y ≤2,则yx的最小值是________. 答案 2解析 可行域如图所示.又yx 的几何意义是可行域内的点与坐标原点连线的斜率k . 由图知,过点A 的直线OA 的斜率最小.联立⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1=0,y =2,得A (1,2),∴k OA =2-01-0=2.∴yx 的最小值为2.10.设A ={(x ,y )|x 2+(y -1)2=1},B ={(x ,y )|x +y +m ≥0},则使A ⊆B 成立的实数m 的取值范围是__________. 答案 m ≥2-1解析 集合A 是一个圆x 2+(y -1)2=1上的点的集合,集合B 是一个不等式x +y +m ≥0表示的平面区域内的点的集合,要使A ⊆B ,则应使圆被平面区域所包含(如图),即直线x +y +m =0应与圆相切或相离(在圆的下方),而当直线与圆相切时有|m +1|2=1,又m >0,∴m =2-1,故m 的取值范围是m ≥2-1.11.若函数f (x )=a x -x -a (a >0且a ≠1)有两个零点,则实数a 的取值范围是________.答案 a >1解析 设函数y =a x (a >0且a ≠1)和函数y =x +a .则函数f (x )=a x -x -a (a >0且a ≠1)有两个零点,就是函数y =a x (a >0且a ≠1)的图象与函数y =x +a 的图象有两个交点.由图象可知,当0<a <1时,两函数只有一个交点,不符合;当a >1时,因为函数y =a x (a >1)的图象过点(0,1),而直线y =x +a 的图象与y 轴的交点一定在点(0,1)的上方,所以一定有两个交点.所以实数a 的取值范围是a >1.12.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧e x ,x ≥0-2x ,x <0,则关于x 的方程f [f (x )]+k =0,给出下列四个命题:①存在实数k ,使得方程恰有1个实根; ②存在实数k ,使得方程恰有2个不相等的实根; ③存在实数k ,使得方程恰有3个不相等的实根; ④存在实数k ,使得方程恰有4个不相等的实根.其中正确命题的序号是________.(把所有满足要求的命题序号都填上)答案 ①②解析 依题意知函数f (x )>0,又f [f (x )]=依据y =f [f (x )]的大致图象(如图)知,存在实数k ,使得方程f [f (x )]+k =0恰有1个实根;存在实数k ,使得方程f [f (x )]+k =0恰有2个不相等的实根;不存在实数k ,使得方程恰有3个不相等的实根;不存在实数k ,使得方程恰有4个不相等的实根.综上所述,其中正确命题的序号是①②. 三、解答题13.已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx .(1)若函数y =f (x )在x =2处有极值-6,求y =f (x )的单调递减区间;(2)若y =f (x )的导数f ′(x )对x ∈[-1,1]都有f ′(x )≤2,求ba -1的范围.解 (1)f ′(x )=3x 2+2ax +b ,依题意有⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(2)=0,f (2)=-6.即⎩⎪⎨⎪⎧12+4a +b =0,8+4a +2b =-6, 解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-52,b =-2.∴f ′(x )=3x 2-5x -2.由f ′(x )<0,得-13<x <2.∴y =f (x )的单调递减区间是⎝⎛⎭⎫-13,2. (2)由⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(-1)=3-2a +b ≤2,f ′(1)=3+2a +b ≤2,得⎩⎪⎨⎪⎧2a -b -1≥0,2a +b +1≤0.不等式组确定的平面区域如图阴影部分所示: 由⎩⎪⎨⎪⎧ 2a -b -1=0,2a +b +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =-1. ∴Q 点的坐标为(0,-1).设z =ba -1,则z 表示平面区域内的点(a ,b )与点P (1,0)连线的斜率.∵k PQ =1,由图可知z ≥1或z <-2,即b a -1∈(-∞,-2)∪[1,+∞). 14.设关于θ的方程3cos θ+sin θ+a =0在区间(0,2π)内有相异的两个实根α、β.(1)求实数a 的取值范围; (2)求α+β的值.解方法一(1)设x=cos θ,y=sin θ,则由题设知,直线l:3x+y+a=0与圆x2+y2=1有两个不同的交点A(cos α,sin α)和B(cos β,sin β).所以原点O到直线l的距离小于半径1,即d=||0+0+a(3)2+12=|a|2<1,∴-2<a<2.又∵α、β∈(0,2π),且α≠β.∴直线l不过点(1,0),即3+a≠0.∴a≠-3,即a∈(-2,-3)∪(-3,2).(2)如图,不妨设∠xOA =α,∠xOB =-β,作OH ⊥AB ,垂足为H ,则∠BOH =α-β2.∵OH ⊥AB ,∴k AB ·k OH =-1.∴tan α+β2=33.又∵α+β2∈(0,2π),∴α+β=π3或α+β=7π3.方法二 (1)原方程可化为sin (θ+π3)=-a 2,作出函数y =sin (x +π3)(x ∈(0,2π))的图象.由图知,方程在(0,2π)内有相异实根α,β的充要条件是⎩⎨⎧-1<-a2<1-a 2≠32,即-2<a <-3或-3<a <2.(2)由图知:当-3<a <2,即-a 2∈⎝⎛⎭⎫-1,32时,直线y =-a 2与三角函数y =sin(x +π3)的图象交于C 、D 两点,它们中点的横坐标为7π6,∴α+β2=7π6,∴α+β=7π3.当-2<a <-3,即-a 2∈⎝⎛⎭⎫32,1时,直线y =-a 2与三角函数y =sin(x +π3)的图象有两交点A 、B ,由对称性知,α+β2=π6,∴α+β=π3,综上所述,α+β=π3或α+β=7π3.。
数形结合的思想方法二
专题概览
来,并促使数学科学迅速发展成近代的数学.著名数学家拉格 朗日指出:“只要代数与几何分道扬镳,它们的进展就缓慢,
它们的应用就狭窄,但是当这两门学科结合成伴侣时,它们互
相吸取新鲜的活力,从此以后,就以快速的步伐走向完善.” 一般意义下,将数与形结合在一起的背景是坐标系,就是 对于某些数学问题,通过引进坐标系,把问题的条件和结论, 用点的坐标表示为某些数量的关系式,然后用代数知识解决的 方法,这种方法称为坐标法,也叫解析法.解析几何学的内容 本身是坐标方法和数形结合思想的载体,数形结合思想和坐标 法相辅相成. 数形结合思想在高考中占有非常重要的地位,近几年的高 返回目录
程看,属于代数问题,如果能把内容赋予几何意义,作出相 关的解释,“以形助数”,就可从形的角度进行思考,这种
意识需要在解题时有目的地训练.
[答案] D 返回目录
模拟训练
2.已知x1 是方程x+lgx=3的一个根,x2 是方程x+10x=3的 一个根,那么x1+x2= [分析] .
通过等号连接的代数式与超越式构成的方
所以,应选B. [点评] f(x)在y轴左边的图象可由奇函数图象关于原 点对称画出,也用了对称的思想方法. [答案] B 返回目录
模拟训练
5.两个实数x,y满足关系式 x 36 y 2 0,求: (Ⅰ) y 12 的取值范围;
x6
(Ⅱ) 2x+y的取值范围; (Ⅲ) (x-4)2+(y+3)2的取值范围. [解析] 由 x 36 y 2 0得 36 y 2 2+y2=36(x≤0), ,平方得x x
3.数形结合思想常可以构造的几何模型有:①构造单位
圆、韦恩图、利用数轴等解题;②构造坐标平面,利用椭圆、 双曲线、抛物线的定义解题;③构造向量模型;④构造三 返回目录
第2讲 数形结合思想
第2讲 数形结合思想1. 数形结合的数学思想: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阐明数之间的联系,即以形作为手段,数作为目的,比如应用函数的图象来直观地说明函数的性质;二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. 2. 运用数形结合思想分析解决问题时,要遵循三个原则:(1)等价性原则. (2)双方性原则. (3)简单性原则.3. 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.4. 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.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,值得注意的是首先要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.类型一 利用数形结合思想讨论方程的根、函数的零点例1 设函数f (x )(x ∈R )满足f (-x )=f (x ),f (x )=f (2-x ),且当x ∈[0,1]时,f (x )=x 3.又函数g (x )=|x cos(πx )|,则函数h (x )=g (x )-f (x )在⎣⎡⎦⎤-12,32上的零点个数为__________.变式训练 设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+bx +c ,x ≤02, x >0,若f (-4)=f (0),f (-2)=-2,则关于x 的方程f (x )=x的解的个数为__________.类型二 利用数形结合思想解不等式或求参数范围例2 (1)对于实数a 和b ,定义运算“*”:a *b =⎩⎪⎨⎪⎧a 2-ab ,a ≤b ,b 2-ab ,a >b .设f (x )=(2x -1)*(x -1),且关于x 的方程f (x )=m (m ∈R )恰有三个互不相等的实数根x 1,x 2,x 3,则x 1x 2x 3的取值范围是________.(2)已知奇函数f (x )的定义域是{x |x ≠0,x ∈R },且在(0,+∞)上单调递增,若f (1)=0,则满足x ·f (x )<0的x 的取值范围是________.变式训练 (1)使log 2(-x )<x +1成立的x 的取值范围是________.(2)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|lg x |, 0<x ≤10,-12x +6,x >10,若a ,b ,c 互不相等,且f (a )=f (b )=f (c ),则abc 的取值范围是__________.类型三 利用数形结合思想求最值例3 若a ,b ,c 均为单位向量,且a·b =0,(a -c )·(b -c )≤0,则|a +b -c |的最大值为( )变式训练 若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≤0,x >0,y ≤2,则yx的最小值是________.练习:1.不等式x 2-log a x <0,在x ∈⎝⎛⎭⎫0,12时恒成立,则a 的取值范围是__________.2.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +3,x ≤1,-x 2+2x +3,x >1,则函数g (x )=f (x )-e x 的零点个数为__________.3.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0,log 2x ,x >0,则函数y =f (f (x ))+1的零点个数是__________.5.以椭圆的右焦点F 2为圆心作一个圆,使此圆过椭圆的中心,交椭圆于M ,N 两点,若直线MF 1(F 1为椭圆的左焦点)是圆F 2的切线,则椭圆的离心率为_________.6.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|lg x |,0<x ≤10,-12x +6,x >10,若a ,b ,c 互不相等,且f (a )=f (b )=f (c ),则abc 的取值范围是___________.7.如果函数y =1+4-x 2(|x |≤2)的图像与函数y =k (x -2)+4的图像有两个交点,那么实数k 的取值范围是________.8.已知1a +2b =1(a >0,b >0),当ab 取最小值时,方程2-2x =b -bax |x |的实数解的个数是________.9.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧e -x -2,x ≤0,2ax -1,x >0(a 是常数且a >0).对于下列命题:①函数f (x )的最小值是-1;②函数f (x )在R 上是单调函数;③若f (x )>0在⎣⎡⎭⎫12,+∞上恒成立,则a 的取值范围是a >1;④对任意的x 1<0,x 2<0且x 1≠x 2,恒有f ⎝⎛⎭⎫x 1+x 22<f (x 1)+f (x 2)2. 其中正确命题的序号是________.10.设有函数f (x )=a +-x 2-4x 和g (x )=43x +1,已知x ∈[-4,0]时恒有f (x )≤g (x ),求实数a 的取值范围.11.已知a >0,函数f (x )=x |x -a |+1(x ∈R ). (1)当a =1时,求所有使f (x )=x 成立的x 的值;(2)当a ∈(0,3)时,求函数y =f (x )在闭区间[1,2]上的最小值.12.设函数F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧f (x ),x ≤0,g (x ),x >0,其中f (x )=ax 3-3ax ,g (x )=12x 2-ln x ,方程F (x )=a 2有且仅有四个解,求实数a 的取值范围.。
高考数学思想方法专题_第二讲数形结合思想
高考数学思想方法专题:第二讲数形结合思想【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围;2.构建函数模型并结合其图象研究方程根的围;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。
2019高考数学(文)思想技法攻略精讲 :第二讲数形结合思想
[对点训练] 5.已知 f(x)是定义在 R 上的奇函数,当 x≥0 时,f(x)=x2+2x, 若 f(2-a2)>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] 因为 f(x)是奇函数,所以当 x<0 时,-x>0,∴f(-x) =(-x)2+2(-x)=x2-2x=-f(x),∴f(x)=-x2+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-a2)>f(a),得 2-a2>a,解得-2<a<1,故选 C.
2.设点 M(x0,1),若在圆 O:x2+y2=1 上存在点 N,使得∠OMN =45°,则 x0 的取值范围是________.
[解析] 如图所示,由题意可知 M 在直线 y=1 上运动,设直线 y=1 与圆 x2+y2=1 相切于点 P(0,1).当 x0=0 即点 M 与点 P 重合时, 显然圆上存在点 N(±1,0)符合要求;当 x0≠0 时,过 M 作圆的切线, 切点之一为点 P,此时对于圆上任意一点 N,都有∠OMN≤∠OMP,故 要存在∠OMN=45°,只需∠OMP≥45°.特别地,当∠OMP=45°时, 有 x0=±1.结合图形可知,符合条件的 x0 的取值范围为[-1,1].
y0),因为 f ′(x0)=-x0+1 22,则有
y0=-ax0,
y0=x0+1 2, x0+1 22=a,
第二讲数形结合思想
|x2-1| x-1
的图像与函数y=kx的图
像恰有两个交点,则实数k的取值范围是________.
1
[思路点拨] (1)将函数的零点转化为两个函数y1=x 2 与y2=
12x图像的交点问题求解.
(2)在同一坐标内画出两个函数的图像,利用数形结合求解.
[解析] (1)在同一平面直角坐标系内作
出y1=x
(2)若讨论x≥2a或x<2a解比较麻烦,可作出函数y1=|x-2a|
与y2=12x+a-1的大致图像,利用数形结合思想求解.
[解析] (1)在同一坐标系中,分别作出y=log2(-x), y=x+1的图像,由图可知,x的取值范围是(-1,0).
(2)作出y=|x-2a|和y=
1 2
x+a-1的简图,依题意知应有
利用数形结合解不等式或求参数问题
[例2] (1)使log2(-x)<x+1成立的x的取值范围是________.
(2)若不等式|x-2a|≥
1 2
x+a-1对x∈R恒成立,a的取值范围
是________.
[思路点拨] (1)无法直接求解该不等式,可作出函数y1=
log2(-x)和y2=x+1的图像,采用数形结合思想求解.
5.已知函数f(x)=log2(x+1),且a>b>c>0,则f(aa),f(bb),f(cc)的 大小关系是________. 解析:作出函数f(x)=log2(x+1)的图象,如图,而f(xx)的几 何意义是图象上的点与坐标原点连线的斜率,由图象可知 f(a) f(b) f(c) a<b<c. 答案:f(aa)<f(bb)<f(cc)
1 2
与y2=12x的图像如图1所示,易知,
数形结合的思想方法
数形结合的思想方法知识点导读在解决数学问题时,根据问题的背景,使数的问题可以借助形去观察;而形的问题也可以借助数去思考,这种“数形结合”来解决问题的策略,称之为“数形结合的思想方法”.数形结合是中学数学最重要思想方法之一,著名数学家华罗庚先生说:“数与形,本是相倚依,焉能分作两边飞;数无形时少直觉,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休;切莫忘,几何代数流一体,永远联系莫分离.”所谓数形结合,就是由数学问题所呈现的条件和结论,通过数式问题的几何意义或者几何问题的代数意义,设法沟通数学问题在数量关系和空间形式的内在联系,使隐含条件明朗化,复杂问题简单化,抽象问题具体化,以便最终找到解决问题的带有数形信息转换特征的方法.数形结合的应用广泛,我们所学知识的数形结合主要集中在以下几个方面:1.研究函数的性质(单调性,奇偶性,对称性,值域及周期性等)可以从函数图象的直观性得到鲜明启示.(如指、对函数,三角函数,一次函数,二次函数等)2.利用数轴及直角坐标系,使数与点对应,使函数与图象、方程与曲线沟通,使代数与几何结合.3.三角函数与单位圆、曲线的沟通. 范例分类与解题分析一、 借助数轴,直观简捷在研究有关集合或实数绝对值的一些问题中,常常必须探讨数集之间的关系,此时可以用数轴建立几何模型,使问题直观、简单.【例1】 (1)解不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -12+2x +13>x +1611+3x <5x +1; (2)求满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧3x +4>x -1-13x ≤23-x 的整数解.【解】 (1)原不等式组通过去分母、去括号等恒等变形,可得⎩⎪⎨⎪⎧ 3(x -1)+2(2x +1)>6x +12x >10,⎩⎪⎨⎪⎧3x -3+4x +2>6x +1x >5,图(1)解得⎩⎪⎨⎪⎧x >2x >5,在数轴上的表示如图(1),即原不等式组的解为x >5.(2)原不等式组通过移项,合并同类项,得图(2)⎩⎪⎨⎪⎧ 2x >-523x ≤23,解得⎩⎪⎨⎪⎧x >-52x ≤1. 在数轴上表示如图(2),即原不等式组的解为-52<x ≤1.在此范围内的整数为-2,-1,0,1.这就是原不等式组的整数解.【点评】 由两个或两个以上不等式组成的不等式组,其解集的求法是:(ⅰ)分别求出各不等式的解集;(ⅱ)求各不等式的解集的交集,这交集即为不等式组的解集.用数轴表示不等式组的解集非常直观,尤其是对多个不等式组成的不等式组,这种解法更为简捷明了.【例2】 设命题甲:0<x <5;命题乙:|x -2|<3,则甲是乙的__________条件. 【答案】 充分而不必要【解】 命题乙:|x -2|<3等价于-1<x <5,从数轴上(如图)可以看出,甲命题是乙命题的真子集,当甲命题成立时,乙命题也成立;反之,当乙命题成立时,甲命题未必成立.即有甲⇒乙,但甲⇐/ 乙.∴ 甲命题是乙命题的充分条件,但不是必要条件.【点评】 本题利用数轴表示甲、乙两个命题中不等式的解集,可以更加简捷明了的看出甲命题与乙命题之间的充分、必要条件.二、 借助曲线方程图象,化抽象为形象我们知道“曲线与方程”的概念,当建立平面直角坐标系以后,平面上的点M 与实数对(x ,y )建立了一一对应关系,点的运动形成了曲线C ,与之对应的实数对的变化,就形成方程F (x ,y )=0,利用这个关系我们可以使数与形之间得到转化.【例3】 设点P 是椭圆x 2+4y 2=4上的点,且到直线y -2=0的距离为1.求点P 的坐标.【解】 将椭圆方程化为标准方程:x 24+y21=1,焦点在x 轴上,a =2,b =1 如图所示:由图易知:点P 的坐标为(0,1).【点评】 抓住图形特征利用数形结合,易得问题答案,快捷准确,值得推广应用. 【举一反三】 已知2x -y +3=0,求x 2+y 2的最小值.【分析】 因方程2x -y +3=0在直角坐标系中表示一条直线,所以,从图上分析可知原点到直线2x -y +3=0的距离为x 2+y 2的最小值.【解】 在直角坐标系中作直线2x -y +3=0如图所示.∵x 2+y 2表示直线2x -y +3=0上的点到原点的距离,而直线2x -y +3=0上的点到原点的距离的最小值是原点到直线2x -y +3=0的距离.∴d =|2×0-0+3|22+(-1)2=35=355,∴x 2+y 2的最小值为95.【点评】 把数量关系用几何形式表示,可将代数问题转化为几何问题.借助于图形的几何性质有时会给问题的解决带来很大方便.【例4】 设集合P ={(x ,y)|y =x +1},Q ={(x ,y)|x 2+y 2=1},则集合P ∩Q 中元素的个数为( )A .1B .2C .3D .4【答案】 B【解】 由题意,集合P 表示在直线y =x +1上的点,集合Q 表示在圆x 2+y 2=1上的点,则画出图象可得由图象易得y =x +1与x 2+y 2=1有2个交点,即集合P ∩Q 中元素的个数为2,故选B .【点评】 本题通过图象可以直观地看出直线y =x +1与圆x 2+y 2=1的交点个数,即为两集合交集中元素的个数.三、 借助函数的图象性质,直观易懂【例5】 已知奇函数f(x)(x ∈R 且x ≠0)在(0,+∞)上是增函数,且f (3)=0,则不等式f (x )<0的解集为( )A .{x |0<x <3}B .{x |-3<x <0}C .{x |x <-3}D .{x |x <-3或0<x <3} 【答案】 D【解】 此题主要考查奇函数、增函数的图象特征,画出满足条件的函数f (x )的图象如图所示. 由图易知,f (x )<0的解集应为{x |x <-3或0<x <3},即选D.【点评】 利用函数图象来研究函数的性质,这是解题中常用的方法,更是做选择题的一种重要方法.【例6】 求函数y =|sin x |(x ∈R )的最小正周期. 【分析】 |f (x )|的图象可以从函数f (x )的图象得到:即f (x )的图象位于x 轴上方部分不变,将位于x 轴下方的部分翻折180°,使其位于x 轴上方.【解】 作y =sin x 的图象,将其图象位于x 轴下方的部分翻折180°到x 轴上方,如图所示,显然y =|sin x |的周期为π.【点评】 y =|sin x |(x ∈R )从表面上看,其周期与y =sin x (x ∈R )相同,很容易得出周期为2π的错误判断,若用数形结合的解题方法,从图象中不难看出正确的周期.【例7】 方程sin x =x3解的个数为( )A .1B .2C .3D .4 【答案】 C【解】 方程sin x =x 3解的个数,即为求函数y =sin x 与y =x3交点个数.如图,画出图象.则由图象易知y =sin x 与y =x 3的交点有3个,即方程sin x =x3解的个数为3.【点评】 本题解题关键是将求方程解转化为求两函数的交点,再利用函数图象进一步求解,可简单明了地得到答案.【例8】 不等式x 2+bx +14≤0的解集为∅,则( )A .b <1B .b >-1或b >1C .-1<b <1D .b >1或b <-1 【答案】 C【分析】 令y =x 2+bx +14,则函数y =x 2+bx +14的图象在x 轴上方,因此图象开口向上且与x 轴无交点.【解】 令y =x 2+bx +14,∵不等式x 2+bx +14≤0的解集为∅,∴函数y =x 2+bx +14的图象在x 轴上方,∴Δ=b 2-4×14<0,∴b 2<1.∴-1<b <1. 故选C .【点评】 由不等式的解集与函数图象的对应关系,借助于函数图象的特征列式求解.【例9】 对于任意实数x ,设f(x)是y =2-x 2和y =x 两个函数值中的较小者,求 f(x)的最大值.【分析】 在同一个直角坐标系中,作出函数的图象,通过观察,分析求得f(x)的表达式,再利用函数的性质,求出f(x)的最大值.【解】 在同一坐标系中作出函数y =2-x 2和y =x 的图象.由方程组⎩⎪⎨⎪⎧ y =2-x 2y =x 解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=-2y 1=-2或⎩⎪⎨⎪⎧x 2=1y 2=1 ∴ 两图象的交点是A(-2,-2),B(1,1),如图所示,观察图象比较两函数的函数值的大小,可得f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x x ∈[-2,1]2-x 2x ∈(-∞,-2)∪(1,+∞). 由图象可知x =1时,函数f(x)取得最大值为1.【例10】 奇函数y =f(x)(x ≠0),当x >0时的图象是顶点为(0,-1)且过点(1,0)的抛物线的一支,如图(1)所示.(1)试画出函数y =f(x),x <0时的图象; (2)求函数y =f(x)的解析式.【解】 (1)由于奇函数图象关于原点成中心对称,故可以根据作中心对称图形的基本方法作出其左支,如图(2)所示.图(1)图(2)(2)解法一:由题意,当x >0时,可设函数解析式为y =ax 2-1.因为(1,0)在函数图象上,所以a -1=0,a =1,即当x >0时,函数的解析式为y =x 2-1.当x <0时,由于y =f(x)是奇函数,所以其图象是以(0,1)为顶点,过点(-1,0)的抛物线的一支,如图(2)所示,所以可设函数解析式为y =ax 2+1.则有 a(-1)2+1=0,a =-1,即当x <0时,函数解析式为y =-x 2+1.所以f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+1,当x <0时;x 2-1,当x >0时.解法二:当x >0时解法如方法一,得y =x 2-1.当x <0时,-x >0.所以f(-x)=(-x)2-1=x 2-1.因为y =f(x)是奇函数,得-f(x)=x 2-1,f(x)=-x 2+1.所以f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+1,当x <0时x 2-1,当x >0时.四、用图示法解题,为“意会”解难在解决有关“数”的问题时,我们还常常利用示意图来理解题意,往往会起到事半功倍的作用.这也可算是数形结合的一种类型.【例11】 命题甲是命题乙的充分而不必要条件,命题丙是命题甲的充要条件,则命题乙是命题丙的__________条件. 丙⇔甲⇒乙 即丙⇒乙 ⇐/ ⇐/【答案】 必要而不充分【解】 若仅从字面上由概念去理解,很难理清乙与丙的关系.我们画一个示意图,就可以把原本只是“口传”而难以意会的关系变得非常清晰.由右图易知丙是乙的充分而不必要条件,因而命题乙是丙的必要而不充分条件.【点评】 本题借助图象来解答,会显得更加清晰明了,不易出错.【例12】 用1、2、3、4、5这五个数字组成无重复数字的四位数字,其中偶数共有的个数为( )A .24B .48C .12D .64 【答案】 B【解】 画出示意图 末位×××2或4据偶数的要求:若末位先放2,前三位可在除2以外的四个数中任选三个进行排列,有A 34=24个;同理,当末位放4也有24个,故共有48个偶数.故选B.【举一反三】 用1、2、3、4、5五个数字组成四位数,其中大于2000且小于5000的无重复数字的偶数共有__________个.【答案】 24【解】 作出示意图,首位 末位3或4××2 或 首位 末位2或3××4当末位放2时,首位可放3与4中的任一个(不能放1或5),中间两位只能在取剩下来的三个数中任取两个数排列,故共有2×A 23=12个;当末位放4时,首位可放2与3中的任一个(同样不能放1或5),中间两位同理,故也有12个,∴ 共有满足条件的四位偶数24个.综合训练1.已知a >0且a ≠1,则在同一坐标系中,函数y =a -x 和y =log a (-x )的图象只可能是( D )【分析】 因a >0且a ≠1可分两类a >1或0<a <1.当0<a <1,都不符合.只有当a >1时,函数y =a -x 和y =log a (-x )的图象在同一坐标系中D 选项的表示的为正确的,故选D.2.函数y =5+2x -x 2,x ∈[0,3]时的最小值为( ) A .5 B .6 C .2 D .不存在【分析】 y =5+2x -x 2=-(x -1)2+63.如果f(x)=x 2+bx +c 对于任意t 都有f(2+t)=f(2-t),那么( ) A .f(2)<f(1)<f(4) B .f(1)<f(2)<f(4) C .f(2)<f(4)<f(1) D .f(4)<f(2)<f(1)∴ x =2是抛物线y =f (x )的对称轴,且f (2) 是最小值,大致图象如图所示. 由图象看出: f (4) >f (1) >f (2) .4.已知圆x 2+y 2+2mx =0的半径为1,且圆心在y 轴的左侧,则实数m 的值为( ) A .-1 B .1 C .-2 D .2【分析】 x 2+y 2+2mx =0,(x +m )2+y 2=m 2.∵圆心在y 轴左侧且半径为1,∴m =1.二、填空题5.已知全集I =R ,A ={x |x ≤3},B ={x |x >5},则∁I (A ∪B )=_{x |3<x ≤5}_______. 【分析】 易得A ∪B ={x |x ≤3或x >5},则∁I (A ∪B )={x |3<x ≤5}. 6.如果函数y =|x |+3为增函数,则x 的取值范围是_[0, +∞)_______.【分析】 由题得:y =⎩⎪⎨⎪⎧x +3,x ≥0-x +3,x <0,画出图象,如图:第6题图则由图象可得原函数的单调增区间为[0,+∞).7.以点A (4,7)为圆心,并且和直线3x -4y +1=0相切的圆的方程是_(x -4)2+(y -7)2=9_______.【分析】 设圆的方程为(x -4)2+(y -7)2=r 2且圆心(4,7)到直线3x -4y +1=0的距离为圆的半径,则r =|3×4-4×7+1|32+42=3.8.已知实数x ,y 满足x +y =4,则x 2+y 2的最小值是_8_________.【分析】 对于关于“数”的条件x +y =4,我们容易联想到“形”:直线的方程;对于x 2+y 2容易联想到平面上点P (x, y )到原点的距离.故本题可转化为: “求直线x +y =4上的点到原点距离平方的最小值.”显然直线x +y =4的倾斜角是135°,交两坐标轴于A 、B . 作OP ⊥AB ,则∠POA =45°,又|OA |=4,∴ |OP |=22为直线上点到原点的最小值,∴ (x 2+y 2)最小值=(22)2=8.第8题图9.若f (x )为奇函数,当x <0时,f (x )单调递减且f (-2)=0,当x >2时,f (x )的值_____<___0.(填“>”、“<”或“=”)【分析】 由题意知当x <-2时,f (x )>0,又∵f (x )为奇函数,∴当x >2时,f (x )<0. 三、解答题10.若集合A ={x |x 2+x -6≥0},B ={x |ax -a 2>0},B A ,求a 所能取的值.【解】 A ={x |x 2+x -6≥0}={x |x ≥2或x ≤-3} B ={x |ax -a 2>0}当a >0时,B ={x |x >a },则a ≥2 当a =0时,B =∅,符合要求当a <0时,B ={x |x <a },则a ≤-3综上所述:a 的取值为{a |a ≤-3或a =0或a ≥2}.11.某二次函数的部分图象如图所示,求该二次函数的解析式.第11题图11.【解】 由二次函数图象的对称轴为x =35,可设解析式为y =a (x -35)2+c 因为点(0,1.5),(35,3)在函数图象上,所以⎩⎪⎨⎪⎧c =3352a +c =1.5解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-32450c =3故该二次函数的解析式为y =-32450(x -35)2+3.12.已知直线y =1与曲线y =x 2-|x |+a 有四个交点,求a 的取值范围.12.【解】 由题意得y =x 2-|x |+a =⎩⎪⎨⎪⎧x 2-x +a ,x ≥0,x 2+x +a ,x <0.即y =⎩⎨⎧⎝⎛⎭⎫x -122+a -14,x ≥0,⎝⎛⎭⎫x +122+a -14,x <0.如图,要有四个交点必须a -14<1<a ⇒1<a <54.第12题图。
数形结合的思想方法
数形结合的思想方法每一个几何图形中都蕴藏着一定的数量关系,而数量关系又常常可以通过图形的直观性作出形象的描述。
因此,在解决数学问题时,常常根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,将数的问题利用形来观察,提示其几何意义;而形的问题也常借助数去思考,分析其代数含义,如此将数量关系和空间形式巧妙地结合起来,并充分利用这种“结合”,寻找解题思路,使问题得到解决的方法,简言之,就是把数学问题中的数量关系和空间形式相结合起来加以考察的处理数学问题的方法,称之为数形结合的思想方法。
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。
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。
一、解题方法指导1.转换数与形的三条途径:①通过坐标系的建立,引入数量化静为动,以动求解。
②转化,通过分析数与式的结构特点,把问题转化到另一个角度来考虑,如将转化为勾股定理或平面上两点间的距离等。
③构造,比如构造一个几何图形,构造一个函数,构造一个图表等。
2.运用数形结合思想解题的三种类型及思维方法:①“由形化数”:就是借助所给的图形,仔细观察研究,提示出图形中蕴含的数量关系,反映几何图形内在的属性。
②“由数化形”:就是根据题设条件正确绘制相应的图形,使图形能充分反映出它们相应的数量关系,提示出数与式的本质特征。
最新高考文科数学复习 数学思想方法 第2课时 数形结合的思想 PPT课件
解析:由f x 1 f x 1, 得f x f x 2 ,知函数 是周期为2的函数,因此根 据偶函数的性质首先作出f x 在 1,1 上的图象, 然后根据周期性作出f x 在1,3 上的图象,再作 1 x 出y ( ) 的图象. 10 1 x 由图象易知,函数f x 与y ( ) 的图象在 0,3内 10 1 x 有4个交点,因此方程f x ( ) 在x 0,3 上解 10 的个数是4,故选D.
数形结合的实质就是将抽象的数学语言与直 观的图形结合起来,使抽象思维和形象思维 结合起来,在解决代数问题时,想到它的图 形,从而启发思维,找到解题之路;或者在 研究图形时,利用代数的性质,解决几何的 问题.实现抽象概念与具体形象的联系和转 化,化难为易,化抽象为直观.这种处理数 学问题的方法,称之为数形结合的思想方法.
数形结合,不仅是一种重要的解题方法,而 且也是一种重要的思维方法,因此,它在中 学数学中占有重要的地位.在高考中,充分 利用选择题、填空题的题型特点(这两类题型 只须写出结果而无需写出解答过程),为考查 数形结合的思想提供了方便,能突出考查学 生将复杂的数量关系问题转化为直观的几何 图形问题来解决的意识,解答题中对数形结 合思想的考查则以由“形”到“数”的转化为主.
专题一
数 学 思 想 方 法
“数”和“形”是数学中两个最古老、最基 本的问题,是数学大厦的两块基石,数学的 所有问题都是围绕数和形的提炼、演变、发 展而展开的“数”和“形”是数学中两个最 基本的概念,它们既是对立的,又是统一的, 每一个几何图形中都蕴含着与它们的形状、 大小、位置密切相关的数量关系;反之,数 量关系又常常可以通过几何图形做出直观地 反映和描述.
变式题:若曲线C:y 2 x 1与直线l: y kx b没有公共点,则k、b分别应满足的 条件是 .
高考数学第 2 讲 数形结合思想
{x|-1<x≤1} ________________.
解析 令g(x)=y=log2(x+1),作出函数g(x)的图象如图.
x+y=2, 由 y=log2x+1, x=1, 得 y=1.
∴结合图象知不等式f(x)≥log2(x+1)的解集为 {x|-1<x≤1}.
解析答案
程来精确地阐明曲线的几何性质.
数形结合就是根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,既分析其 代数意义,又揭示其几何直观,使数量关系的精确刻画与空间形式的 直观形象巧妙、和谐地结合在一起,充分利用这种结合,寻找解题思 路,使问题化难为易、化繁为简,从而得到解决.数形结合的思想,其 实质是将抽象的数学语言与直观的图象结合起来,关键是代数问题与
若关于 x 的方程 f(x)=k 有两个不
(0,1) 等的实根,则实数 k 的取值范围是________.
点评
解析
答案
变式训练2
(-1,+∞) ___________.
若 存 在 正 数 x 使 2x(x - a)<1 成 立 , 则 a 的 取 值 范 围 是
解析
1 -x 因为 2 >0,所以由 2 (x-a)<1 得 x-a<2x=2 ,
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.
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3
1.(2015· 北京改编)如图,函数f(x)的图象为折线ACB, 则 不 等 式 f(x)≥log2(x + 1) 的 解 集 是
数形结合的思想方法(2)---高考题选讲
数形结合的思想方法(2)---高考题选讲数形结合思想是一种很重要的数学思想,数与形是事物的两个方面,正是基于对数与形的抽象研究才产生了数学这门学科,才能使人们能够从不同侧面认识事物,华罗庚先生说过:“数与形本是两依倚,焉能分作两边飞.数缺形时少直观,形少数时难入微.”把数量关系的研究转化为图形性质的研究,或者把图形性质的研究转化为数量关系的研究,这种解决问题过程中“数”与“形”相互转化的研究策略,就是数形结合的思想.数形结合思想就是要使抽象的数学语言与直观的图形结合起来,使抽象思维与形象思维结合起来.在使用过程中,由“形”到“数”的转化,往往比较明显,而由“数”到“形”的转化却需要转化的意识,因此,数形结合思想的使用往往偏重于由“数”到“形”的转化.考试中心对考试大纲的说明中强调:“在高考中,充分利用选择题和填空题的题型特点,为考查数形结合的思想提供了方便,能突出考查考生将复杂的数量关系转化为直观的几何图形问题来解决的意识,而在解答题中,考虑到推理论证的严密性,对数量关系问题的研究仍突出代数的方法而不提倡使用几何的方法,解答题中对数形结合思想的考查以由…形‟到…数‟的转化为主.”1. 注重图形的内涵与拓展,突出对数字直觉能力的考查【例1】图1有面积关系则由图2有体积关系:_______.解:【点评】本题注重考查图形分析能力.思维方式上从平面向空间拓展,面积与体积类比,直观类比与猜想并举.体现了高考题以能力立意考查注重素质的命题原则.【例2】如图所示,已知椭圆=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆上,若F1,F2,P是一个直角三角形的三个顶点,则点P到x轴的距离为().解:以O为圆心以OF1为半径画圆,可知此圆与椭圆无交点,则△F1F2P中∠PF1F2(或∠PF2F1)为直角,如此求出P点坐标即得yp=±,故选D.【点评】本题以作图直观判断为突破口,直觉与逻辑推理互动,化解析几何问题为平面几何问题,化计算为判断,在理性的高度认识问题.【例3】某城市各类土地租价y(万元)与该地段和市中心的距离x(km)关系如图所示.其中l1表示商业用地,l2表示工业用地,l3表示居住用地.要使各类用地租金收入最高,应将工业用地划在().A. 与市中心距离分别为3km和5km的圆环型区域上B. 与市中心距离分别为1km和4km的圆环型区域上C. 与市中心距离为5km的区域外D. 与市中心距离为5km的区域内解:由函数y的实际意义知:在区间(1,4)上,即在与市中心距离分别为1km和4km的圆环型区域上,工业用地的租金大于商业用地的租金和居住用地的租金,为了获取最高的租金,因此这个区域应租用给工业,故选B.【点评】这道题考查的是阅读理解能力,提醒我们在日常的学习中,要注意训练直觉思维,养成整体观察、检索信息、把握问题实质的良好习惯.2. 注重绘图,突出对动手能力和探究性学习的考查【例4】设奇函数f(x)定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)图象如下图,则不等式f(x)<0的解集是____.解:由奇函数的图象关于原点对称,完成f(x)在定义域内的图象,再由f(x)<0找出使f(x)图象在x轴下方的区域,从而得到不等式f(x)<0的解集为(-2,0)∪(2,5]. 【点评】用数形结合的方法去分析解决问题除了能读图外,还要能画图.绘制图形既是数形结合方法的需要,也是培养我们动手能力的需要.【例5】设集合U={(x,y)x∈R,y∈R},A={(x,y)2x-y+m>0},B={(x,y)x+y-n≤0},那么点P(2,3)∈A∩(B)的充要条件是().A. m>-1,n<5B. m<-1,n<5C. m<-1,n>5D. m>-1,n>5解:先假定点P(2,3)在直线2x-y+m=0和直线x+y-n=0上,则m=-1,n=5.再确定两个不等式2x-y-1>0和x+y-5>0所共同确定的区域,平移两直线得到答案A.【点评】此题考查了集合、二元一次不等式表示的区域、充要条件等知识.以运动、变化、联系的观点考虑问题,变静态思维方式为动态思维方式,强调辨证思维能力.3. 注重对思维的灵活性和创造性的考查【例6】已知点P是椭圆上的动点,F1,F2分别是左、右焦点,O为原点,则的取值范围是().解:此题的一种解法是:在△PF1F2中,根据中线定理得:PF12+PF22=2OP2+2F1O2,再由椭圆定义,得到(PF1-PF2)2=OP2-16,由2≤OP≤2得答案D.另一种解法是数形结合,根据P点所处的位置对取值的影响来判断出结论.逐渐移动P点到长轴端点,OP值逐渐增大,逐渐接近,当移动P点到短轴端点时PF1=PF2,取最小值0.从而判断出答案为D.【点评】解法二是采用极端性原则变静态思维方式为动态思维方式,把数与形分别视为运动事物在某一瞬间的取值或某一瞬间的相对位置.运用动态思维方式处理、研究问题,揭示了问题的本质,体现了思维的灵活性.4. 注重方法的通用性、应用性,突出能力考查【例7】电信局为了满足客户的不同需求,制定了A,B两种话费计算方案.这两种方案应付话费(元)与通话时间(分钟)之间的关系如下图所示(MN∥CD).(1)若通话时间为2小时,按方案A,B各付话费多少元?(2)方案B从500钟以后,每分钟收费多少元?(3)通话时间在什么范围内方案B才会比方案A优惠?解:由M(60,98),C(500,168),N(500,230).∵MN∥CD.设这两方案的应付话费与通话时间的函数关系式分别为f A(x),f B(x),(1)通话两小时的费用分别是116元和168元.(2)由f B(n+1)-f B(n)=0.3(n>500)或由直线CD的斜率的实际意义知方案B从500分钟以后每分钟收费0.3元.(3)由图知:当0≤x≤60时f A(x)<f B(x);当x>500时f A(x)>f B(x);当60<x≤500时,令f A(x)>f B(x)得x>,即通话时间为(,+∞)时方案B较优惠.【评析】此题在实际问题中融入函数,直线等知识,考查了阅读理解能力,体现了在知识应用过程中对能力的考查.下面就高考中出现的一些相关题进行点评【例8】. 若方程lg(-x2+3x-m)=lg(3-x)在x∈(0,3)内有唯一解,求实数m的取值范围。
第二讲 数形结合思想
专题九思想方法专题第二讲数形结合思想数形结合的数学思想包含“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阐明数之间的联系,即以形作为手段,数作为目的,比如应用函数的图象来直观地说明函数的性质;二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.数形结合思想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.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;第二是恰当设参数,合理用参数,建立关系,由数思形,以形思数,做好数形转化;第三是正确确定参数的取值范围.数形结合思想应用广泛,高考试题对数形结合的考查主要涉及:1.集合及其运算问题(韦恩图与数轴).2.用函数图象解决有关问题(如方程、不等式、函数的有关性质等).3.运用向量解决有关问题. 4.三角函数的图象及其应用问题.5.解析几何、立体几何中的数形结合问题.判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”). (1)当x ∈(0,+∞)时,函数y =|f(x)|与y =f(|x|)的图象相同.(×) (2)函数y =af(x)与y =f(ax)(a>0且a ≠1)的图象相同.(×) (3)函数y =f(x)与y =-f(x)的图象关于原点对称.(×) (4)若函数y =f(x)满足f(1+x)=f(1-x),则函数f(x)的图象关于直线x =1对称.(√)(5)将函数y =f(-x)的图象向右平移1个单位得到函数y =f(-x -1)的图象.(×)1.(2015·沈阳三模)对实数a 与b ,定义新运算“⊗”:a ⊗b =⎩⎪⎨⎪⎧a ,a -b ≤1,b ,a -b >1.设函数f(x)=(x 2-2)⊗(x -x 2),x ∈R.若函数y =f(x)-c 的零点恰有两个,则实数c 的取值范围是(B )A.(]-∞,-2∪⎝⎛⎭⎪⎫-1,32B.(]-∞,-2∪⎝⎛⎭⎪⎫-1,-34C.⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,14∪⎝ ⎛⎭⎪⎫14,+∞ D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,-34∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫14,+∞ 解析:由题意得f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2,-1≤x ≤32,-x 2+x ,x <-1或x >32,由y =f(x)-c 的零点恰有两个,即方程f(x)=c 恰有两根,也就是函数y =f(x)的图象与函数y =c 的图象有两个交点,如图所示,满足条件的c 为(-∞,-2]∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,-34.2.方程sin ⎝⎛⎭⎪⎫x -π4=14x 的实数解的个数是(B )A .2B .3C .4D .以上均不对解析:在同一坐标系内作出y 1=sin ⎝⎛⎭⎪⎫x -π4与y 2=14x 的图象(如下图所示).3.(2015·新课标Ⅱ卷)如图,长方形ABCD的边AB=2,BC=1,O是AB的中点,点P沿着边BC,CD与DA运动,记∠BOP=x.将动点P到A,B两点距离之和表示为x的函数f(x),则y=f(x)的图象大致为(B)解析:当x ∈[0,π4]时,f(x)=tan x +4+tan x ,图象不会是直线段,从而排除A ,C.当x ∈[π4,3π4]时,f(π4)=f(3π4)=1+5,f(π2)=2 2.∵ 22<1+5,∴ f(π2)<f(π4)=f(3π4),从而排除D ,故选B.4.(2014·江苏卷)已知f(x)是定义在R 上且周期为3的函数,当x ∈[0,3)时,f(x)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 2-2x +12,若函数y =f(x)-a 在区间[-3,4]上有10个零点(互不相同),则实数a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12.解析:作出函数f(x)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 2-2x +12,x ∈[0,3)的图象,可见f(0)=12,当x =1时,f(x)极大=12,f(3)=72,方程f(x)-a =0在x ∈[-3,4]上有10个零点,即函数y =f(x)和图象与直线y =a 在[-3,4]上有10个交点,由于函数f(x)的周期为3,因此直线y =a 与函数f(x)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 2-2x +12,x ∈[0,3)的应该是4个交点,则有a ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,12.一、选择题1.已知0<a<1,则方程a|x|=|log a x|的实根个数为(B)A.1个B.2个C.3个D.1个或2个或3个解析:判断方程的根的个数就是判断图象y=a|x|与y=|log a x|的交点个数,画出两个函数图象(如图所示),易知两图象只有2个交点,故方程有2个实根.2.(2015·安徽卷)函数f(x)=ax3+bx2+cx+d的图象如图所示,则下列结论成立的是(C)A.a>0,b<0,c>0,d>0B.a>0,b<0,c<0,d>0C.a<0,b<0,c<0,d>0D.a>0,b>0,c>0,d<03.定义在R上的偶函数y=f(x)满足f(x+2)=f(x),当x∈[3,4]时,f(x)=x -2,则(C )A .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 12<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 12B .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin π3>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos π3C .f(sin 1)<f(cos 1)D .f ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 32>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 32 解析:由f(x)=f(x +2)知T =2为f(x)的一个周期,设x ∈[-1,0],知x +4∈[3,4],f(x)=f(x +4)=x +4-2=x +2,画出函数f(x)的图象,如图所示:A :sin 12<cos 12⇒f ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 12>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 12;B :sin π3>cos π3⇒f ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin π3<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos π3;C :sin 1>cos 1⇒f(sin 1)<f(cos 1);D :sin 32>cos 32⇒f ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 32<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 32.4.已知直线l 1:4x -3y +6=0和直线l 2:x =-1、抛物线y 2=4x 上一动点P 到直线l 1和直线l 2的距离之和的最小值是(A )A .2B .3 C.115 D.3716解析:记抛物线y 2=4x 的焦点为F ,是F(1,0),注意到直线l 2:x =-1是抛物线y 2=4x 的准线,于是抛物线y 2=4x 上的动点P 到直线l2的距离等于|PF|,问题即转化为求抛物线y2=4x上的动点P到直线l1:4x-3y+6=0的距离与它到焦点F(1,0)的距离之和的最小值,结合图形,可知,该最小值等于焦点F(1,0)到直线l1:4x-3y+6=0的距离,即等于|4×1-3×0+6|5=2.故选A.5.已知P为抛物线y2=4x上的一个动点,Q为圆x2+(y-4)2=1上一个动点,那么点P到点Q的距离与点P到抛物线的准线的距离之和最小值是(C)A.5 B.8C.17-1D.5+2解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),圆x2+(y-4)2=1的圆心为C(0,4),设点P到抛物线的准线的距离为d,由抛物线的定义有d=|PF|,所以|PQ|+d=|PQ|+|PF|≥(|PC|-1)+|PF|≥|CF|-1=17-1.6.函数f(x)=2x+x3-2在区间(0,1)内的零点个数是(B)A.0个B.1个C.2个D.3个解析:解法一因为f(0)=1+0-2=-1,f(1)=2+23-2=8,即f(0)·f(1)<0且函数f(x)在(0,1)内连续不断,故f(x)在(0,1)内的零点个数是1.解法二 设y 1=2x ,y 2=2-x 3,在同一坐标系中作出两函数的图象(如上图所示),可知B 正确.7.(2015·北京卷)如图,函数f(x)的图象为折线ACB ,则不等式f(x)≥log 2(x +1)的解集是(C )A .{x|-1<x ≤0}B .{x|-1≤x ≤1}C .{x|-1<x ≤1}D .{x|-1<x ≤2}解析:令g(x)=y =log 2(x +1),作出函数g(x)图象如图.由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,y =log 2(x +1),得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1. ∴ 结合图象知不等式f(x)≥log 2(x +1)的解集为{x|-1<x ≤1}.二、填空题8.当x ∈(1,2)时,(x -1)2<log a x 恒成立,则a 的取值范围为(1,2].解析: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(2,1),则log a 2=1,∴a =2.结合图形,若使x ∈(1,2)时,(x -1)2<log a x 恒成立,则1<a ≤2.三、解答题9.已知0<x <32π,方程sin 2x +2sin xcos x +3cos 2x +a =0有3个实数根,求a 的取值范围.解析:原方程可化为2+sin 2x +cos 2x +a =0, 即2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4=-a -2. 令f(x)=2sin(2x +π4)(0<x <3π2), 则原方程有3个实根等价于y =f(x)与y =-a -2有3个交点.由图象可得-1<-a -2≤1,∴a 的取值范围为[-3,-1).10.已知圆C 过椭圆x 22+y 2=1的右焦点,且圆心在x 的正半轴上,且直线l :y =x -1被圆C 截得的弦长为2 2.(1)求圆C 的标准方程;(2)从圆C 外一点P 向圆引一条切线,切点为M ,O 为原点,且有|PM|=|PO|,求使|PM|最小的P 点的坐标.解析:(1)在椭圆x 22+y 2=1中,c 2=a 2-b 2=1,所以c =1,于是右焦点为(1,0).设圆心为(t ,0)(t >0),圆心到直线的距离为d =|t -1|2.注意到弦长、半径、弦心距满足:⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22=r 2-d 2,即⎝ ⎛⎭⎪⎫|t -1|22+2=(t -1)2,解之得t =3或t =-1(舍去),半径r =3-1=2,所以圆C 的标准方程为(x -3)2+y 2=4.(2)如图,不妨设P(x ,y),由于|PM|2=|PC|2-|CM|2,且|PM|=|PO|,所以|PO|2=|PC|2-|CM|2,也即|PC|2-|PO|2=|CM|2=4,于是(x-3)2+y 2-(x 2+y 2)=4,即x =56,即点P 所在曲线方程为x =56.要使|PM|最小,由|PM|2=|PC|2-4,只需|PC|最小,也即圆心到直线x =56的距离最小,可知点P 在x 轴上时满足题意,即点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫56,0.。
高考数学二轮复习专题9思想方法专题第二讲数形结合思想文
高考数学二轮复习专题 9 思想方法专题第二讲数形联合思想文数形联合作为一种重要的数学思想方法,已经浸透到数学的每个模块中,在高考试题中,大多数问题都能够用到这类思想方法.不论是选择题、填空题仍是解答题,都能够用数形联合的思想去剖析、思虑,找寻解答门路.展望2016 年高考取,仍旧会沿用过去的命题思路,以各样函数的图象和方程的曲线为载体,考察数形联合的思想方法,在考题形式上,不只有小题,还会有解答题,在考察的数目上,会有多个小题考察数形联合的思想方法.以数辅形与以形助数数形联合的数学思想包括“以形助数”和“以数辅形”两个方面,其应用大概能够分为两种情况:一是借助形的生动性和直观性来说明数之间的联系,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;二是借助于数的精准性和规范严实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准地说明曲线的几何性质.代数问题几何化与几何问题代数化数形联合思想的本质是将抽象的数学语言与直观的图象联合起来,重点是代数问题与图形之间的互相转变.它能够使代数问题几何化,几何问题代数化.在运用数形联合思想剖析和解决问题时,要注意三点:第一要完全理解一些观点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剖析其几何意义又剖析其代数意义;第二是适合设参,合理用参,成立关系,由数思形,以形思数,做好数形转变;第三是正确确立参数的取值范围.数形联合解决宽泛的数学识题数形联合思想应用宽泛,高考试题对数形联合的考察主要波及:1.会合及其运算问题( 韦恩图与数轴 ) .2.用函数图象解决相关问题( 如方程、不等式、函数的相关性质等) .3.运用向量解决相关问题.4.三角函数的图象及其应用问题.5.分析几何、立体几何中的数形联合问题.判断下边结论能否正确( 请在括号中打“√”或“×” ) .(1) 当 x ∈(0 ,+∞ ) 时,函数 y = | f ( x )| 与 y = f (| x |) 的图象同样. ( × )(2) 函数 y = af ( x ) 与 y = f ( ax )( a >0 且 a ≠1) 的图象同样. ( × ) (3) 函数 y= ( ) 与y =- f ( x ) 的图象对于原点对称. ( × )f x(4) 若函数y = f ( x ) 知足 f (1 + x ) = f (1 - x ) ,则函数 f ( x ) 的图象对于直线x = 1 对称.(√)(5) 将函数 y = f ( - x ) 的图象向右平移 1 个单位获得函数 y = f ( - x - 1) 的图象. ( × )a , a -b ≤ 1, 1.(2015 ·沈阳三模 ) 对实数 a 与 b ,定义新运算“ ?”:a ?b =设函数 f ( x )b , a - b > 1.=( x 2- 2) ?( x - x 2) , x ∈ R. 若函数 y = f ( x ) - c 的零点恰有两个,则实数c 的取值范围是 ( B)3A. ( -∞,- 2] ∪ -1,23B. ( -∞,- 2] ∪ -1,- 411C. -∞, 4 ∪ 4,+∞31D. -1,- 4∪ 4,+∞x 2- 2,- 1≤ x ≤ 3 ,分析:由题得 f ( x ) =2由 y = f ( x ) - c 的零点恰有两个, 即方- x 2+x , x <- 1或 x >3,2程 f ( x ) = c 恰有两根,也就是函数 y = f ( x ) 的图象与函数 y = c 的图象有两个交点,如图所c 为( -∞,- 2] ∪ 3示,知足条件的-1,- 4 .2.方程sinπx-41= 4x的实数解的个数是( B)A.2 个C.4 个B .3个D .以上均不对分析:在同一坐标系内作出y1=sin x-π41与 y2=4x 的图象( 以下列图所示) .3. (2015 ·新课标Ⅱ卷 ) 如图,长方形ABCD的边AB=2,BC= 1,O是AB的中点,点P沿着边,与运动,记∠=. 将动点P 到,两点距离之和表示为x的函数f(x) ,BC CD DA BOP x A B 则 y= f ( x)的图象大概为( B)分析:当 x∈[0,πx+4+ tan x,图象不会是直线段,进而清除A,] 时,f ( x) = tan4C.π3π当 x∈[,44] 时,f (π3π) =f (44) =1+5,f (π2 )=2 2.∵2 2<1+ 5,ππ3π∴ f (2)< f (4)=f (4),进而清除D,应选 B.4.(2014 ·江苏卷 ) 已知f ( x) 是定义在 R 上且周期为 3 的函数,当x∈[0 , 3) 时,f ( x)= x2-2x+1 ,若函数y=f( x)- a 在区间[-3,4]上有10个零点(互不同样),则实数 a2的取值范围是 __________________________________________________________ .分析:作出函数 f ( x)=21, x∈[0,3)的图象,可见 f1x -2x+2(0) =,当x= 1 时,2f ( x)极大=1, f (3)=7,方程 f ( x)- a=0在 x∈[-3,4]上有10个零点,即函数 y= f ( x)和22图象与直线y= a 在[-3,4]上有10个交点,因为函数 f ( x)的周期为3,所以直线y=a与函数f(x ) =x2-2x+1,∈ [0 , 3) 的应当是 4 个交点,则有∈ 0,1 .2x a21答案:0,2。
高考数学文二轮复习讲义:第一编 数学思想方法 第二讲数形结合思想 含解析
第二讲 数形结合思想思想方法解读考点利用数形结合思想研究方程的根与函数的零点典例1 已知定义在R 上的奇函数f (x )满足当x ≥0时,f (x )=⎩⎨⎧log 12 (x +1),x ∈[0,1),1-|x -3|,x ∈[1,+∞),则关于x 的函数F (x )=f (x )-a (0<a <1)的所有零点之和为( )A .2a -1B .2-a -1C .1-2-aD .1-2a解析] 因为f (x )为R 上的奇函数,所以当x <0时,f (x )=-f (-x )=⎩⎪⎨⎪⎧-log 12 (-x +1),x ∈(-1,0),-1+|-x -3|,x ∈(-∞,-1],画出函数y =f (x )的图象和直线y =a (0<a <1),如图.由图可知,函数y =f (x )的图象与直线y =a (0<a <1)共有5个交点,设其横坐标从左到右分别为x 1,x 2,x 3,x 4,x 5,则x 1+x 22=-3,x 4+x 52=3,而由-log 12(-x 3+1)=a ,即log 2(1-x 3)=a ,可得x 3=1-2a ,所以x 1+x 2+x 3+x 4+x 5=1-2a ,故选D.答案] D利用数形结合研究方程的根(求函数零点)解决策略 (1)用函数的图象讨论方程(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的个数.(2)数形结合思想在解决函数性质有关问题时常有以下几种类型:①研究函数的单调性与奇偶性:画出函数的图象,从图象的变化趋势看函数的单调性,从图象的对称看函数的奇偶性.②研究函数的对称性:画出函数的图象,可从图象的分布情况看图象的对称性.③比较函数值的大小:对于比较没有解析式的函数值大小,可结合函数的性质,画出函数的草图,结合图象比较大小.【针对训练1】 2016·山东重点高中模拟]若实数a 满足a +lg a=4,实数b 满足b +10b=4,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+(a +b )x +2,x ≤0,2,x >0,则关于x 的方程f (x )=x 的根的个数是( )A .1B .2C .3D .4答案 C解析 在同一坐标系中作出y =10x ,y =lg x 以及y =4-x 的图象,其中y =10x ,y =lg x 的图象关于直线y =x 对称,直线y =x 与y =4-x 的交点为(2,2),所以a +b =4,f (x )=⎩⎨⎧x 2+4x +2,x ≤0,2,x >0,当x ≤0时,由x 2+4x +2=x 可得,x =-1或-2;当x >0时,易知x =2,所以方程f (x )=x 的根的个数是3.考点利用数形结合思想解不等式或求参数范围典例2 (1)2015·福建高考]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] 依题意,以点A 为坐标原点,建立如图所示的平面直角坐标系,所以点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1t ,0,C (0,t ),AP →=(1,0)+4(0,1)=(1,4)即P (1,4)且t >0.所以PB →·PC →=⎝⎛⎭⎪⎫1t -1,-4·(-1,t -4)=⎝⎛⎭⎪⎫1t-1×(-1)-4×(t -4)=17-1t -4t ≤17-21t ×4t =13(当且仅当1t =4t ,即t =12时取等号),所以PB →·PC →的最大值为13,故选A.答案] A(2)2014·全国卷Ⅱ]已知偶函数f (x )在0,+∞)上单调递减,f (2)=0.若f (x -1)>0,则x 的取值范围是________.解析]作出函数f(x)的大致图象如图所示,因为f(x-1)>0,所以-2<x-1<2,解得-1<x<3.则x的取值范围为(-1,3).答案](-1,3)数形结合思想解决不等式(或求参数范围)的解题思路求参数范围或解不等式问题时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、下位置关系转化成数量关系来解决问题,往往可以避免繁琐的运算,获得简捷的解答.【针对训练2】(1)使log2(-x)<x+1成立的x的取值范围是________.答案(-1,0)解析 在同一坐标系中,分别作出y =log 2(-x ),y =x +1的图象,由图可知,x 的取值范围是(-1,0).(2)若不等式|x -2a |≥12x +a -1对x ∈R 恒成立,则a 的取值范围是________.答案 ⎝⎛⎦⎥⎤-∞,12解析 作出y =|x -2a |和y =12x +a -1的简图,依题意知应有2a ≤2-2a ,故a ≤12.考点利用数形结合求最值典例3 (1)已知圆C :(x -a )2+(y -b )2=1,平面区域Ω:⎩⎪⎨⎪⎧x +y -7≤0,x -y +3≥0,y ≥0.若圆心C ∈Ω,且圆C 与x 轴相切,则a 2+b 2的最大值为( )A .5B .29C .37D .49解析] 由已知得平面区域Ω为△MNP 内部及边界.∵圆C 与x 轴相切,∴b =1.显然当圆心C 位于直线y =1与x +y -7=0的交点A (6,1)处时,a max =6.∴a 2+b 2的最大值为62+12=37.故选C.答案] C(2)已知P 是直线l :3x +4y +8=0上的动点,P A ,PB 是圆x 2+y 2-2x -2y +1=0的两条切线,A ,B 是切点,C 是圆心,则四边形P ACB 面积的最小值为________.解析] 从运动的观点看问题,当动点P 沿直线3x +4y +8=0向左上方或右下方无穷远处运动时,直角三角形P AC 的面积S Rt △P AC =12|P A |·|AC |=12|P A |越来越大,从而S四边形P ACB 也越来越大;当点P 从左上、右下两个方向向中间运动时,S 四边形P ACB 变小,显然,当点P 到达一个最特殊的位置,即CP 垂直于直线l 时,S 四边形P ACB 应有唯一的最小值,此时|PC |=|3×1+4×1+8|32+42=3,从而|P A |=|PC |2-|AC |2=2 2.所以(S 四边形P ACB )min =2×12×|P A |×|AC |=2 2. 答案] 2 2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.【针对训练3】 2016·潍坊模拟]已知函数f (x )=x 2-2(a +2)x +a 2,g (x )=-x 2+2(a -2)x -a 2+8,设H 1(x )=max{f (x ),g (x )},H 2(x )=min{f (x ),g (x )}(max{p ,q }表示p ,q 中的较大值,min{p ,q }表示p ,q 中的较小值),记H 1(x )的最小值为A ,H 2(x )的最大值为B ,则A-B =( )A .16B .-16C .a 2-2a -16D .a 2+2a -16答案 B 解析H 1(x )=max{f (x ),g (x )}=⎩⎨⎧f (x ),f (x )≥g (x ),g (x ),f (x )<g (x ).H 2(x )=min{f (x ),g (x )}=⎩⎨⎧f (x ),f (x )≤g (x ),g (x ),f (x )>g (x ).由f (x )=g (x )⇒x 2-2(a +2)x +a 2=-x 2+2(a -2)x -a 2+8,解得x 1=a -2,x 2=a +2.而函数f (x )=x 2-2(a +2)x +a 2,g (x )=-x 2+2(a -2)x -a 2+8的图象的对称轴恰好分别为x =a +2,x =a -2,可见二者图象的交点正好在它们的顶点处,如图1所示,因此H 1(x ),H 2(x )的图象分别如图2,图3所示(图中实线部分)可见,A =H 1(x )min =f (a +2)=-4a -4,B =H 2(x )max =g (a -2)=12-4a ,从而A -B =-16.考点数形结合思想在解析几何中的应用典例4 已知F 1、F 2分别是双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,过点F 2与双曲线的一条渐近线平行的直线交双曲线另一条渐近线于点M ,若点M 在以线段F 1F 2为直径的圆外,则双曲线离心率的取值范围是( )A .(1,2)B .(2,3)C .(3,2)D .(2,+∞)解析] 如图所示,过点F 2(c,0)且与渐近线y =ba x 平行的直线为y =b a (x -c ),与另一条渐近线y =-b a x 联立得⎩⎪⎨⎪⎧y =b a (x -c ),y =-ba x ,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =c 2,y =-bc 2a ,即点M ⎝⎛⎭⎪⎫c 2,-bc 2a . ∴|OM |= ⎝ ⎛⎭⎪⎫c 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫-bc 2a 2=c 2 1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2 ∵点M 在以线段F 1F 2为直径的圆外,∴|OM |>c ,即c 2 1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2>c ,得 1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2>2. ∴双曲线离心率e =c a =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2>2. 故双曲线离心率的取值范围是(2,+∞).故选D.答案] D数形结合在解析几何中的解题策略(1)数形结合思想中一个非常重要的方面是以数解形,通过方程等代数方法来研究几何问题,也就是解析法,解析法与几何法结合来解题,会有更大的功效.(2)此类题目的求解要结合该曲线的定义及几何性质,将条件信息和结论信息结合在一起,观察图形特征,转化为代数语言,即方程(组)或不等式(组),从而将问题解决.【针对训练4】 已知中心在原点的椭圆与双曲线有公共焦点,且左、右焦点分别为F 1、F 2,且两条曲线在第一象限的交点为P ,△PF 1F 2是以PF 1为底边的等腰三角形.若|PF 1|=10,椭圆与双曲线的离心率分别为e 1,e 2,则e 1e 2的取值范围是( )A .(0,+∞)B.⎝ ⎛⎭⎪⎫13,+∞C.⎝ ⎛⎭⎪⎫15,+∞D.⎝ ⎛⎭⎪⎫19,+∞ 答案 B解析 如图,由题意知r 1=10,r 2=2c ,且r 1>r 2.e 2=2c 2a 双=2c r 1-r 2=2c 10-2c =c 5-c ;e 1=2c 2a 椭=2c r 1+r 2=2c 10+2c =c 5+c.∵三角形两边之和大于第三边,∴2c +2c >10,∴c >52,∴e 1e 2=c 225-c 2=125c 2-1>13,因此选B.。
专题二数形结合的思想方法
考题剖析
[点评] 解法1根据偶函数与周期函数的特征作出在 [1,2]上的图象,再根据图象找出解析式;解法2,先由 图形确定在[0,1]上的解析式,再利用周期性和奇偶性将 [1,2]上的解析式化归到[0,1]上进行处理.两种解法都 恰当利用了“数”与“形”的有机结合.
数形结合的思想方法
考题剖析
7.函数y= sin x 的最大值为
线方程为y=± 3 x,所以有- 3 ≤k≤ 3.
3
3
3
[点评]本题还可以设直线方程为y=k(x-4),与双曲线方程联立,求
Δ=0,但不可忽略直线与双曲线左右支各交于一点的情况,利用韦达定理
确定k的值,基于本题是选择题,不提倡采用解析法.本题重点在于考查数形
结合的思想.
数形结合的思想方法
4.(2007·湖南三市七校试题)若不等式 x a≥x(a>0)的
[点评] 在解题的过程中,要注意一些式的几何意义,一般地
y1 x1
y2 x2
可联系到斜率,
a2 b2
可联系到距离公式.
数形结合的思想方法
考题剖析
3.已知双曲线的右焦点为F,若过点F的直线与双曲线的右支有且只有一个交
点,则此直线斜率的取值范围是( )
A.(- 3
3
, 3 ) B.(- 3 , 3 ) C.[- 3 ,
解法2:将两个命题用数轴表示,如图: 从上图可以看出,命题甲是命题乙的充分不必要条件.所以选A.
[点评] 对于处理集合的问题,可以用数形结合的方法,如果是 含字母参数的,可以画韦恩图;如果是具体的数集,则可以画数轴, 都可以使用集合间的关系直观化.
数形结合的思想方法
考题剖析
2.已知函数y=f(x)(0≤x≤1)的图象如右图,若0<x1<x2<1,则( )
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第二讲 数形结合思想方法
1、的取值范围之间,则和的两根都在的方程若关于k k kx x x 310322-=++______.
2、的最大值为,则满足、如果实数x
y
y x y x 3)2(22=+-___________. 3、的最大值与最小值,则满足,已知x y y x y x 3125
162
2-=+为_________. 4、若集合,,集合,M x y x y N x y y x b ===⎧⎨⎩<<⎧⎨⎪⎩⎪⎫⎬⎪⎭
⎪==+()cos sin (){()|}330θθθπ 的取值范围为,则≠且b N M ∅ _______________.
5、点是椭圆上一点,它到其中一个焦点的距离为,为M x y F N 22
12516
12+=MF 1的中点,O 表示原点,则|ON|=_____________.
6、的模的最大值、最小值,则满足已知复数z i z z 2|22|=
--分别为___________. 7、的值域函数2cos 2sin -+=
x x y 为_____________. 8、的最值为函数t t u -++=642_____________________.
9、函数y a x y x a ==+||与的图象恰有两个公共点,则实数a 的取值范围是____________.
10、已知复数z i z z z 121232=-=+,,则||||的最大值为_____________.
11、若x ∈()12,时,不等式()log x x a -<12恒成立,则a 的取值范围为____________.
12. 函数y x x x x =
-++-+2222613的最小值为___________. 13. 若直线y x m =-与曲线y x =-12有两个不同的交点,
则实数m 的取值范围是____. 14、若f x x bx c ()=++2对任意实数t ,都有f t f t ()()22+=-,则f f ()()13、-、f ()4
由小到大依次为_______________________.
15. 若不等式412x x a x ->-()的解集为A ,且A x x ⊆<<{|}02,则a 的取值范围为
16. 设a a >01且≠,关于x 方程log ()log ()a a x ak x a -=-222
有解时k 的取值范围为
17、设21()1x x f x x x ⎧⎪=⎨<⎪⎩,≥,,,()g x 是二次函数,若(())f g x 的值域是[)0+,∞,则()g x 的值
域是_____________.
18、平面直角坐标系中,若方程222(21)(23)m x y y x y +++=-+表示椭圆,则实数m 的取值范围是_________________.
19、抛物线x y 42=的焦点为F ,准线为l ,经过F 且斜率为3的直线与抛物线在x 轴上
方的部分相交于点A ,,l AK ⊥垂足为K ,且△AKF 的面积是__________________.
20、设A={x||x|=kx+1},若A∩R +=φ,A∩R -≠φ,则实数k 的取值范围为____________.
21、对R b a ∈,,记则{}⎩⎨
⎧≥=b a b b a a b a <,,,max 则函数(){}()max 1,2f x x x x R =+-∈的最小值为___________.
22、关于x 的方程(x 2-1)2-|x 2-1|+k=0,给出下列四个命题:
①存在实数k ,使得方程恰有2个不同的实根②存在实数k ,使得方程恰有4个不同的实根 ③存在实数k ,使得方程恰有5个不同的实根④存在实数k ,使得方程恰有8个不同的实根 其中假命题的个数是________.
23、设集合{}φ≠⋂+-≤=⎭
⎬⎫⎩⎨⎧
-≥=B A b x y y x B x y y x A ,|),(,221|,(.(1)b 的取值范围为___________;(2)若,),(B A y x ⋂∈且x+2y 的最大值为9,则b 的值为______.
24、已知函数2()8,()6ln .f x x x g x x m =-+=+
(I )求()f x 在区间[],1t t +上的最大值();h t
(II )是否存在实数,m 使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点?
若存在,求出m 的取值范围;若不存在,说明理由。