高中数形结合问题总结(2020年10月整理).pdf
高中数学二轮专题复习——数形结合思想总结(K12教育文档)
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思想方法专题数形结合思想【思想方法诠释】一、数形结合的思想所谓的数形结合,就是根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,既分析其代数含义,又揭示其几何意义,使数量关系和空间形式巧妙、和谐地结合起来,并充分利用这种“结合”,寻找解题思路,使问题得到解决,数形结合是根据数量与图形之间的对应关系,通过数与形的相互转化来解决数学问题的一种重要思想方法。
数形结合思想通过“以形助数,以数解形”,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从形的直观和数的严谨两方面思考问题,拓宽了解题思路,是数学的规律性与灵活性的有机结合.数形结合的实质是将抽象的数学语言与直观的图象结合起来,关键是代数问题与图形之间的相互转化,它可以使代数问题几何化,几何问题代数化.二、数形结合思想解决的问题常有以下几种:1.构建函数模型并结合其图象求参数的取值范围;2.构建函数模型并结合其图象研究方程根的范围;3.构建函数模型并结合其图象研究量与量之间的大小关系;4.构建函数模型并结合其几何意义研究函数的最值问题和证明不等式;5.构建立体几何模型研究代数问题;6.构建解析几何中的斜率、截距、距离等模型研究最值问题;7.构建方程模型,求根的个数;8.研究图形的形状、位置关系、性质等。
三、数形结合思想是解答高考数学试题的一种常见方法与技巧,特别是在解选择题、填空题时发挥奇特功效,具体操作时,应注意以下几点:1.准确画出函数图象,注意函数的定义域;2.用图象法讨论方程(特别是含参数的方程)的解的个数是一种行之有效的方法,值得注意的是首先把方程两边的代数式看作是两个函数的表达式(有时可能先作适当调整,以便于作图)然后作出两个函数的图象,由图求解。
(完整版)数形结合思想例题分析(最新整理)
数形结合思想例题分析
一、构造几何图形解决代数与三角问题: 1、证明恒等式:
例 1 已知 x 、 y 、 z 、 r 均为正数,且 x2 y2 z2 , z
求证: rz xy.
C
x2 r2 x2
y A
r
x
B z
分析:由 x2 y2 z2 , 自然联想到勾股定理。由 z x2 r 2 x2. 可以联想到
则 G、E、D 三点共线时,GE+ED=DG 最短。作出图形,延长 DB 至 F,使 BF//AG 且
BF=AG,连接 GF.
2
则在 Rt△DGF 中,DF=1+2=3,GF=AB=2
D
1 a Eb B
2
DG DF 2 GF 2 32 22 13
G
2
F
CE+DE 的最小值是 13.
即 a2 4 b2 1 的最小值是 13.
AB CF > AC BE
当A 90时 , AB CF = AC BE .
3 /5
数形结合思想例题分析
综上: AB CF AC BE.
小结:以上两种证明方法,分别采用了三角法与代数法,较之纯几何证法来,易于想到。
例 7 如图,在正△ABC 的三边 AB、BC、CA 上分别有点 D、E、F.若 DE BC,EF AC,FD AB 同时成立,
射影定理。从而可以作出符合题设条件的图形(如图)。对照图形,由直角三角形面积的两种 算法,结论的正确性一目了然。
证明:(略) 小结:涉及到与平方有关的恒等式证明问题,可构造出与之对应的直角三角形或圆,然 后利用图形的几何性质去解决恒等式的证明问题。
2、证明不等式:
例 2 已知:0< a <1,0< b <1. 求证
[荐]高中数学:数形结合全总结[全]
【下载后获高清完整版-优质文档】高中数学:数形结合全总结一、数形结合的三个原则一、等价性原则在数形结合时,代数性质和几何性质的转换必须是等价的,否则解题将会出现漏洞.首先,由代数式、方程、不等式构造函数时一要注意变量(包括自变量和因变量)的取值范围。
二、双向性原则既要进行几何直观分析,又要进行相应的代数抽象探求,直观的几何说明不能代替严谨的代数推理.另一方面,仅用直观分析,有时反倒使问题变得复杂,比如在二次曲线中的最值问题,有时使用三角换元,反倒简单轻松.三、简单性原则不要为了“数形结合”而数形结合.具体运用时,一要考虑是否可行和是否有利;二要选择好突破口,确定好主元;三要挖掘隐含条件,准确界定参变量的取值范围,特别是运用函数图象时应设法选择动直线(直线中含有参数)与定二次曲线.二、数形结合的应用一、利用数轴、韦恩图求集合利用数形结合的思想解决集合问题,常用的方法有数轴法、韦恩图法等。
当所给问题的数量关系比较复杂,不好找线索时,用韦恩图法能达到事半功倍的效果。
二、数形结合在解析几何中的应用解析几何问题往往综合许多知识点,在知识网络的交汇处命题,备受出题者的青睐,求解中常常通过数形结合的思想从动态的角度把抽象的数学语言与直观的几何图形结合起来,达到研究、解决问题的目的.构建解析几何中的斜率、截距、距离等模型研究最值问题;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方法来解题,即所谓的几何法求解,比较常见的对应有:(一)与斜率有关的问题三、数形结合在函数中的应用(一)利用数形结合解决与方程的根有关的问题【点拨】数形结合可用于解决方程的根的问题,准确合理地作出满足题意的图象是解决这类问题的前提.(二)利用数形结合解决函数的单调性问题(三)利用数形结合解决比较数值大小的问题(四)函数的最值问题(五)利用数形结合解决抽象函数问题四、运用数形结合思想解不等式(一)解不等式(二)求参数的取值范围五、运用数形结合思想解决三角函数问题纵观近三年的高考试题,巧妙地运用数形结合的思想方法来解决一些问题,可以简化计算,节省时间,提高考试效率,起到事半功倍的效果.六、借助向量的图象解决几何问题利用向量可以解决线段相等,直线垂直,立体几何中空间角(异面直线的角、线面角、二面角)和空间距离(点线距、线线距、线面距、面面距),利用空间向量解决立体几何问题,将抽象的逻辑论证转化为代数计算,以数助形,大大降低了空间想象能力,是数形结合的深化。
专题复习数形结合(含答案)
专题复习三数形结合I、专题精讲:数学家华罗庚说得好:“数形结合百般好,隔离分家万事休,几何代数统一体,永远联系莫分离".几何图形的形象直观,便于理解,代数方法的一般性,解题过程的机械化,可操作性强,便于把握,因此数形结合思想是数学中重要的思想方法.所谓数形结合就是根据数学问题的题设和结论之间的在联系,既分析其数量关系,又揭示其几何意义使数量关系和几何图形巧妙地结合起来,并充分地利用这种结合,探求解决问题的思路,使问题得以解决的思考方法.II、典型例题剖析例1.某公司推销一种产品,设X(件)是推销产品的数量,y (元)是推销费,图3—3—1巳表示了公司每月付给推销员推销费的两种方案,看图解答下列问题:(1)求Y1与Y2的函数解析式;(2)解释图中表示的两种方案是如何付推销费的?(3)如果你是推销员,应如何选择付费方案?Y<兀)Y1 Y2-。
2。
」600500400300200100解:(1) y1=20x,y2=10x+300. 图3-3-1(2) Y1是不推销产品没有推销费,每推销10件产品得推销费200元,Y2是保底工资300元,每推销10件产品再提成100元.(3)若业务能力强,平均每月保证推销多于30件时,就选择Yi的付费方案;否则,选择Y2的付费方案.点拨:图象在上方的说明它的函数值较大,反之较小,当然,两图象相交时,说明在交点处的函数值是相等的.例2.某农场种植一种蔬菜,销售员平根据往年的销售t每于克销售价(元)情况,对今年这种蔬菜的销售价格进行了预测,预测 5情况如图3—3—2,图中的抛物线(部分)表示这种蔬菜销售价与月份之间的关系,观察图象,你能得到关于这种蔬菜销售情况的哪些信息?答题要求:(1)请提供四条信息;(2)不必求函数的解析.解:(1) 2月份每千克销售价是3.5元;7对月份每千克销售价是0.5元;(3) 1月到7月的销售价逐月下降;(4) 7月到12月的销售价逐月上升;4321o I 1 2 3 4 5 6 7 s 9 10 11 12月份图3-3-2(5) 2月与7月的销售差价是每千克3元;(6) 7月份销售价最低,1月份销售价最高;(7) 6月与8月、5月与9月、4月与10月、3月与11月,2月与12月的销售价分别相同.点拨:可以运用二次函数的性质:增减性、对称性.最大(小)值等,得出多个结论.例3.某报社为了解读者对本社一种报纸四个版面的喜欢情况,对读者作了一次问卷调查,要求读者选出自己最喜欢的一个版面,将所得数据整理后绘制成了如图3—3—3所示的条形统计图:个单位:人2000(1)请写出从条形统计图中获得的一条信息;(2)请根据条形统计图中的数据补全如图3—3—4所示的扇形统计图(要求:第二版与第三版相邻,并说明这两福统计图各有什么特点?图3-3-3(3)请你根据上述数据,对该报社提出一条合理的建议。
高三数学数形结合的解题方法与技巧分析
高三数学数形结合的解题方法与技巧分析【摘要】数要求及字数统计。
文章摘要如下:数形结合在高三数学学习中扮演着重要角色,既能帮助学生更好地理解代数和几何题目,也能提升他们的解题能力。
本文从数形结合在代数和几何题目中的应用入手,介绍了解题方法及技巧,以及如何利用数形结合解决实际问题。
也探讨了学生在使用数形结合时常见的误区及解决方法,以及训练方法和策略。
结论部分总结了数形结合在高三数学学习中的作用,强调了解题方法与技巧的重要性,并展望了未来数形结合在数学学习中的发展方向。
通过本文的学习,读者可以更好地掌握高三数学数形结合的解题方法与技巧,提高数学学习的效率和水平。
【关键词】高三数学、数形结合、解题方法、技巧、代数、几何、实际问题、误区、训练方法、策略、作用、发展方向、重要性、意义1. 引言1.1 高三数学数形结合的重要性高三数学数形结合的重要性体现在数学学习的深度和广度方面。
数形结合是将代数与几何知识相结合,通过数学符号和图形之间的关联,加强学生对数学概念的理解和应用能力。
在高三数学学习中,数形结合不仅能够帮助学生更全面地掌握数学知识,还能够培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
通过数形结合,学生可以更好地理解抽象的代数概念。
通过将代数式与几何图形相对应,学生可以直观地看出代数式的意义和性质,从而更深入地理解数学知识。
数形结合还可以帮助学生更灵活地运用代数和几何知识解决复杂问题。
通过将代数与几何相结合,学生可以更快速地找到解题的方法,提高解题效率。
1.2 学习高三数学数形结合的意义学习高三数学数形结合的意义在于帮助学生更好地理解和掌握高等数学知识。
数学和几何是密不可分的,通过数形结合的学习,可以帮助学生将抽象的代数概念与具体的几何形状相结合,从而更深入地理解数学规律和定理。
数形结合也可以提高学生的思维能力和解题技巧,培养他们的逻辑思维和空间想象能力。
通过数形结合的学习,学生可以更好地应用数学知识解决现实生活中的问题,提高解决问题的能力和应变能力。
高中数学数形结合思想涉及的26种考法全梳理
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,如应用曲线方程来精确地阐明曲线几何性质.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.在数形结合时,代数性质和几何性质的转换必须是等价的,否则解题将会出现漏洞.有时,由于图形的局限性,不能完整的表现数的一般性,这时图形的性质只能是一种直观而浅显的说明,要注意其带来的负面效应.(2)双方性原则.既进行几何直观分析,又要进行相应的代数抽象探求,仅对代数问题进行几何分析容易出错.(3)简单性原则.不要为了“数形结合”而数形结合.具体运用时,一要考虑是否可行和是否有利;二要选择好突破口,恰当设参、用参、建立关系、做好转化;三要挖掘隐含条件,准确界定参变量的取值范围,特别是运用函数图象时应设法选择动直线与定二次曲线.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.数形结合思想在高考试题中主要有以下六个常考点(1)集合的运算及Ve nn图;(2)函数及其图象;(3)数列通项及求和公式的函数特征及函数图象;(4)方程(多指二元方程)及方程的曲线;(5)对于研究距离、角或面积的问题,可直接从几何图形入手进行求解即可;(6)对于研究函数、方程或不等式(最值)的问题,可通过函数的图象求解(函数的零点、顶点是关键点),做好知识的迁移与综合运用.5.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;(3)在解答题中数形结合思想是探究解题的思路时使用的,不可使用形的直观代替相关的计算和推理论证专题一 在集合方面的应用例题1 有48名学生,每人至少参加一个活动小组,参加数、理、化 小组的人数分别为28,25,15,同时参加数、理 小组的8人,同时参加数、化 小组的6人,同时参加理、化 小组的7人,问:同时参加数、理、化 小组的有多少人?【解析】我们可用圆A 、B 、C 分别表示参加数理化小组的人数(如图),则三圆的公共部分正好表示同时参加数理化小组的人数,用n 表示集合的元素,则有48)()()()()()()(=+---++C B A n C B n C A n B A n C n B n A n 即:48)(768152528=+---++C B A n∴1)(=C B A n ,即同时参加数理化小组的有1人.例题2 已知集合{}{})(,3|,31|R a a x a x B x x A ∈<<=<<-=(1)B A ⊆,求a 的范围. ⑵若A B ⊆,求a 的范围.【解析】先在数轴上表示出集合A 的范围,要使B A ⊆,由包含于的关系可知集合B 应该覆盖集合A ,从而有:⎩⎨⎧≥-≤331a a ,这时a 值不可能存在(图①)要使A B ⊆,当a >0时集合A 应该覆盖集合B ,应有成立1330a a a ≥-⎧⎪≤⎨⎪>⎩,01a <≤即。
高考数学“数形结合”解题思想方法、知识点及题型整理
高考数学总复习第三讲:数形结合一、专题概述 ---什么是数形结合的思想数形结合的思想,就是把问题的数量关系和空间形式结合起来加以考察的思想.恩格斯说:“纯数学的对象是现实世界的空间形式和数量关系.”“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,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.数形结合包括:函数与图象、方程与曲线、复数与几何的结合;几何语言叙述与几何图形的结合等.二、例题分析1.善于观察图形,以揭示图形中蕴含的数量关系.观察是人们认识客观事物的开始,直观是图形的基本特征,观察图形的形状、大小和相互位置关系,并在此基础上揭示图形中蕴含的数量关系,是认识、掌握数形结合的重要进程.例1.函数的图象的一条对称轴方程是:(A)(B)(C)(D)分析:通过画出函数的图象,然后分别画出上述四条直线,逐一观察,可以找出正确的答案,如果对函数的图象做深入的观察,就可知,凡直线x=a通过这一曲线的一个最高点或一个最低点,必为曲线的一条对称轴,因此,解这个问题可以分别将代入函数的解析式,算得对应的函数值分别是:,其中只有–1是这一函数的最小值,由此可知,应选(A)2.正确绘制图形,以反映图形中相应的数量关系.观察图形,既要定性也要定量,借助图形来完成某些题时,仅画图示“意”是不够的,还必须反映出图形中的数量关系.例2.问:圆上到直线的距离为的点共有几个?分析由平面几何知:到定直线L:的距离为的点的轨迹是平行L的两条直线.因此问题就转化为判定这两条直线与已知圆的交点个数.将圆方程变形为:,知其圆心是C(-1,-2),半径,而圆心到定直线L的距离为,由此判定平行于直线L且距离为的两条直线中,一条通过圆心C,另一条与圆C相切,所以这两条直线与圆C共有3个公共点(如图1)启示:正确绘制图形,一定要注意把图形与计算结合起来,以求既定性,又定量,才能充分发挥图形的判定作用.3.切实把握“数”与“形”的对应关系,以图识性以性识图.数形结合的核心是“数”与“形”的对应关系,熟知这些对应关系,沟通两者的联系,才能把握住每一个研究对象在数量关系上的性质与相应的图形的特征之间的关联,以求相辅相成,相互转化.例3.判定下列图中,哪个是表示函数图象.分析由=,可知函数是偶函数,其图象应关于y轴对称,因而否定(B)、(C),又,的图象应当是上凸的,(在第Ⅰ象限,函数y单调增,但变化趋势比较平缓),因而(A)应是函数图象.例4.如图,液体从一圆锥形漏斗注入一圆柱形桶中,开始时,漏斗盛满液体,经过3分钟注完.已知圆柱中液面上升的速度是一个常量,H是圆锥形漏斗中液面下落的距离,则H与下落时间t(分)的函数关系用图象表示只可能是().分析由于圆柱中液面上升的速度是一个常量,所以H与t的关系不是(B),下落时间t越大,液面下落的距离H应越大,这种变化趋势应是越来越快,图象应当是下凸的,所以只可能是(D).例5.若复数z满足,且,则在复平面上对应点的图形面积是多少?分析满足的复数z对应点的图形是:以C(1,1)为圆心,为半径的圆面,该圆面与图形的公共部分为图中所示阴影部分(要注意到∠AOC=45°)因此所求图形的面积为:4.灵活应用“数”与“形”的转化,提高思维的灵活性和创造性.在中学数学中,数形结合的思想和方法体现最充分的是解析几何,此外,函数与图象之间,复数与几何之间的相互转化也充分体现了数形结合的思想和方法.通过联想找到数与形之间的对应关系是实现转化的先决条件,而强化这种转化的训练则是提高思维的灵活性和创造性的重要手段.例6.已知C<0,试比较的大小.分析这是比较数值大小问题,用比较法会在计算中遇到一定困难,在同一坐标系中,画出三个函数:的图象位于y轴左侧的部分,(如图)很快就可以从三个图象的上、下位置关系得出正确的结论:例7 解不等式解法一(用代数方法求解),此不等式等价于:解得故原不等式的解集是解法二 (采用图象法) 设即对应的曲线是以为顶点,开口向右的抛物线的上半支.而函数y=x+1的图象是一直线.(如图) 解方程可求出抛物线上半支与直线交点的横坐标为2,取抛物线位于直线上方的部分,故得原不等式的解集是.借助于函数的图象或方程的曲线,引入解不等式(或方程)的图象法,可以有效地审清题意,简化求解过程,并检验所得的结果.例8 讨论方程的实数解的个数.分析:作出函数的图象,保留其位于x 轴上方的部分,将位于x 轴下方的部分沿x 轴翻折到x 轴上方,便可得到函数的图象.(如图)再讨论它与直线y=a 的交点个数即可. ∴当a <0时,解的个数是0;当a=0时或a >4时,解的个数是2;当0<a <4时,解的个数是4;当a=4时,解的个数是3.9.已知直线和双曲线有且仅有一个公共点,则k 的不同取值有()(A )1个(B )2个(C )3个 (D )4个分析:作出双曲线的图象,并注意到直线是过定点()的直线系,双曲线的渐近线方程为∴过()点且和渐近线平行的直线与双曲线有且仅有一个公共点,此时k取两个不同值,此外,过()点且和双曲线相切的直线与双曲线有且仅有一个公共点,此时k取两个不同的值,故正确答案为(D)例9.已知直线和双曲线有且仅有一个公共点,则k的不同取值有()(A)1个(B)2个(C)3个(D)4个分析:作出双曲线的图象,并注意到直线是过定点()的直线系,双曲线的渐近线方程为∴过()点且和渐近线平行的直线与双曲线有且仅有一个公共点,此时k取两个不同值,此外,过()点且和双曲线相切的直线与双曲线有且仅有一个公共点,此时k取两个不同的值,故正确答案为(D)例10.设点P(x,y)在曲线上移动,求的最大值和最小值.解曲线是中心在(3,3),长轴为,短轴为的椭圆.设,即y=kx为过原点的直线系,问题转化为:求过原点的直线与椭圆相切时的斜率.(如图所示)消去y得解得:故的最大值为,最小值为例11.求函数(其中a,b,c是正常数)的最小值.分析采用代数方法求解是十分困难的,剖析函数解析式的特征,两个根式均可视为平面上两点间的距离,故设法借助于几何图形求解.如图设A(0,a),B(b,-c)为两定点,P(x,0)为x轴上一动点,则其中的等号在P为线段AB与x轴的交点外,即时成立.故y的最小值为例12.P是椭圆上任意一点,以OP为一边作矩形O P Q R(O,P,Q,R依逆时针方向排列)使|OR|=2|OP|,求动点R的轨迹的普通方程.分析在矩形O P Q R中(如图),由∠POR=90°,|OR|=2|OP|可知,OR是OP逆时针旋转90°,并将长度扩大为原来的2倍得到的.这一图形变换恰是复数乘法的几何意义,因此,可转化为复数的运算,找到R和P的两点坐标之间的关系,以求得问题的解决.解,设R点对应的复数为:,P点对应的复数为则故即由点在椭圆上可知有:整理得:就是R点的轨迹方程,表示半长轴为2a,半短轴为2b,中心在原点,焦点在y轴上的椭圆.三解题训练1.求下列方程实根的个数:(1)(2)(3)2.无论m取任何实数值,方程的实根个数都是()(A)1个(B)2个(C)3个(D)不确定3.已知函数的图象如右图则()(A)b∈(-∞,0)(B)b∈(0,1)(C)b∈(1,2) (D)b∈(2,+ ∞)4.不等式的解集是()(A)(0,+∞)(B)(0,1)(C)(1,+∞)(D)(–∞,0)5.不等式一定有解,则a的取值范围是()(A)(1,+∞)(B)[1,+ ∞](C)(-∞,1)(D)(0,1]6.解下列不等式:(1)(2)7.复平面内点A、B分别对应复数2,2+i,向量绕点A逆时针方向旋转至向量,则点C对应的复数是_______.8.若复数z满足|z|<2,则arg(z-4)的最大值为___________9.若复数z满足10.函数的图象是平面上两定点距离之差的绝对值等于定长的点的轨迹,则这两定点的坐标是( )(A)(–,–)(,)(B)(–,)(,–)(C)(–2,2)(2,2)(D)(2,–2)(–2,2)11.曲线与直线的交点个数是().(A)0(B)1 (C)2(D)312.曲线与直线有两个交点,则实数k的取值是()(A)(B)(C)(D)13.已知集合,满足,求实数b的取值范围.14.函数的值域是()(A)(B)(C)(D)四、练习答案1.(1)2个(2)63个(3)2个提示:分别作出两个函数的图象,看交点的个数.2.B、提示:注意到方程右式,是过定点(,0)的直线系.3.A、提示:由图象知f(x)=0的三个实根是0,1,2这样,函数解析式可变形学习好资料欢迎下载f(x)=ax(x-1)(x-2),又从图象中可以看出当x∈(0,1)∪(2,+∞)时,f(x)>0.而当x>2时,x,(x-1),(x-2)均大于0,所以a>0,而可知b=-3a<0,故选(A)4.A5.A6.(可以利用图象法求解)(1)x≤-1或0<x≤3(2)x≤-17.18.210°9.10.A11.D 提示:在曲线方程中,分x≥0或x<0两种情形讨论,作出图形即可.12.C13.14.A 提示:f(x)可以视作:A(cosx,sinx),B(1,2),则f(x)=k AB,而A点为圆x2+y2=1上的动点。
(完整)高中数学的数形结合思想方法_全(讲解+例题+巩固+测试)
4. 与定义有关的问题 【例 4】求抛物线 y2=4x 上到焦点 F 的距离与到点 最小的点 P 的坐标,并求这个最小值 .
A ( 3, 2)的距离之和为
【分析】要求 PA+PF 的最小值,可利用抛物线的定义,把 PF 转化为点 P 到
准线的距离,化曲为直从而借助数形结合解决相关问题
.
2
高中数学的数形结合思想方法
形转化;第三是正确确定参数的取值范围。
二、 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。
解: P′是抛物线 y 2=4x 上的任意一点,过 P′作抛物线的准线 l 的垂线,垂足为 D,连 P′(FF 为抛物 线的焦点),由抛物线的定义可知:
.
过 A 作准线 l 的垂线,交抛物线于 P,垂足为 Q,显然,直线 AQ 之长小于折线 AP′D之长,因而 所求的点 P 即为 AQ 与抛物线交点 .
.
2. 解不等式 【例 11】已知 f( x)是R上的偶函数,且在[0,+
∞)上是减函数, f( a)=0( a>0),那么不
等式 xf ( x) <0 的解集是( ) .
A . { x|0<x<a }
B . {x|-a<x<0 或 x>a}
C . { x|-a<x<a }
D . { x|x<-a 或 0<x<a }
中.
【例 6】确定函数 y=
高考专题复习思想方法:数形结合(精华版)
数形结合思想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数学思想方法.利用数形结合思想,“以形助数,以数解形”,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而找到解题思路,使问题得到解决.以形助数常用的有:借助于数轴、函数图像、单位圆、数式的结构特征、解析几何方法,以数解形常用的有:借助于几何轨迹所遵循的数量关系、运算结果与几何定理的结合.【以形助数】例1、(集合中的数形结合)已知集合{}{}0103,22<--=+<<=xxxBaxaxA,当∅≠⋂BA,求实数a的取值范围.参考解答:画数轴分析可得45a-<<.例2、(函数中的数形结合)设()222f x x ax=-+,当[)1,x∈-+∞时,()f x a>恒成立,求a参考解答:解法一:由()f x a>,在[)1,-+∞上恒成立2x⇔考查函数()222g x x ax a=-+-的图像在[1,-不等式的成立条件是:1)()()244202,1a a a∆=--<⇒∈-;2)()(]13,210a ag∆≥⎧⎪<-⇒∈--⎨⎪->⎩;综上所述()3,1a∈-解法二:由()()2221f x a x a x>⇔+>+,令),l m对应的a的值分别为3,1-,故直线l对应的a∈例3、(方程中的数形结合)若方程()()2lg3lg3x x m x-+-=-在x∈内有唯一解,求实数参考解答:原方程变形为23033xx x m x->⎧⎨-+-=-⎩,即()3021xx m2->⎧⎪⎨-=-⎪⎩,作出曲线()212y x=-,()0,3x∈和直线21y m=-的图象,由图可知:①当10m-=时,有唯一解1m=;②当114m ≤-<时,即30m -<≤时,方程有唯一解. 综上可知,1m =或30m -<≤时,方程有唯一解.例4、(不等式中数形结合)不等式0222>++-a a ax x 在()2,0∈x 时恒成立,求a 的取值范围.参考解答:(][),10,-∞-⋃+∞例5、(解析几何中的数形结合)已知,x y 满足2211625x y +=,求3y x -的最大值与最小值. 参考解答:对于二元函数3y x -在限定条件2211625x y +=下求最值问题,常采用构造直线截距的方法 来求之.令3y x b -=,则3y x b =+,原问题转化为:在椭圆2211625x y +=上求一点, 使过该点的直线斜率为3,且在y 轴上截距最大或最小,由图可知,当直线3y x b =+与椭圆2211625x y +=相切时,有最大截距与最小截距.由可得0∆=,得13b =±,故3y x -的最大值为13,最小值为13-.例6、设0b >,二次函数2y ax =②(A ()B例7、线段AB 的两个端点为(1,1A 点,求a 的取值范围.参考解答:不论a 取何值,直线l 恒过定点(P需要l 由直线PA 的位置(绕P l 的倾斜角先逐渐增大到2π(从而l 依然逐渐增大,因此其正切值(l 故(][)2,42,a ∈-∞-⋃+∞,即例8、已知()1,1A为椭圆22195x y+=内一点,1F为椭圆左焦点,P为椭圆上一动点,求1PF PA+的最大值和最小值.参考解答:由椭圆的定义知121266PF PF PF PF+=⇒=-,122266,6PF PA PF PA AF AF+=-+∈⎡-+⎤⎣⎦即()1min6PF PA+=,()1max6PF PA+=【配套练习】1、方程1sin44x xπ⎛⎫-=⎪⎝⎭的解的个数为(C)()A1()B2()C3()D4 2、如果实数,x y满足()2223x y-+=,则yx的最大值为(D)()A12()B()C()D参考解答:等式()2223x y-+=有几何意义,它表示坐标平面上的一个圆,圆心为()2,0,半径3r=如图,y yx x-=-表示圆上的点(),x y与坐标原点()0,0的连线的斜率. 如此以来,该问题可转化为如下几何问题:动点A在以()2,0为圆心,以r=OA的斜率的最大值,由图可见,当A∠在第一象限,且与圆相切时,OA的斜率最大,经简单计算得最大值为tan60︒=3、已知函数()()2log1f x x=+,若0a b c<<<,则()()(),,f a f b f ca b c的大小关系为()()()f c f b f ac b a<<.4、设函数()2020x bx c xf xx⎧++≤=⎨>⎩,若()()40f f-=,()2f-=则关于x的方程()f x x=的解的个数为(C)()A1()B2()C35、函数y=D)()A2()B1+()C6、已知函数aaxxy-++=22在区间(]3,∞-内递减,则实数a参考解答:如图所示,可知对称轴362ax a=-≥⇒≤-7、设α、β分别是方程2log40240xx x x+-=+-=和的根,则αβ+=4.8、如果关于x 的方程0232=-++a ax x 有两个实数根21,x x ,并且()()2,0,1,21∈-∞-∈x x ,求实数a 的取值范围.参考解答:令()232f x x ax a =++-,由题()()()1043030032022070f a f a a f ⎧-<-<⎧⎪⎪<⇒-<⇒>⎨⎨⎪⎪>>⎩⎩.9、求函数2cos 2sin -+=x x y 的值域.参考解答:2cos 2sin -+=x x y 的形式类似于斜率公式2121y y k x x -=-,表示过两点()02,2P -,()cos ,sin P x x 的直线的斜率,由于点P 在单位圆122=+y x 上,显然B P A P k y k 00≤≤,设过0P 的圆的切线方程为)2(2-=+x ky ,则有11|22|2=++k k ,解得374±-=k ,即0P Ak =,0P Bk =,所以374374+-≤≤--y ,所以函数值域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---374374,. 10、已知集合(){}()(){}22,1,,,,1,,P x y x y x R y R Q x y x a y x R y R=+≤∈∈=-+≤∈∈,求满足下列条件时实数a 的取值范围.⑴∅≠⋂QP ;⑵P Q ;参考解答:画区域分析问题,⑴[]2,2a ∈-,⑵0a =【高考真题】1、若集合⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧<<⎩⎨⎧===)0(s i n 3c o s 3)(πθθθy x y x M ,,集合}|){(b x y y x N +==,,且∅≠N M ,则实数b 的取值范围为(-.参考解答: 集合}109|){(22≤<=+=y y x y x M,,,显然,M 表示以()0,0为圆心,以3为半径的圆在x 轴上方的部分,(如图),而N 则表示一条直线,其斜率1k =,纵截距为b ,由图形易知,欲使M N ⋂≠∅,即直线y x b =+与半圆有公共点,显然b 的最小逼近值为3-,最大值为233≤<-b .2、已知()()2f x x a x b =---(其中a b <),且,αβ是方程()0f x =的两根(αβ<), 则实数(),a αβ∈,且b ∈(),αβ.3、点M 是椭圆1162522=+y x 上一点,它到其中一个焦点1F 的距离为2,N 为1MF 的中点,O 表示原点,则ON =(C ) ()A 32()B 2()C 4()D 8参考解答:设椭圆另一焦点为2F ,(如下图),则122MF MF a +=,而5a =,因为12MF =,所以28MF =,又注意到,N O 各为112,MF F F 的中点,所以ON 是12MF F ∆的中位线,因此4||21||2==MF ON .4、关于x 的方程()ax k x =-22在(]()*21,21x k k k N ∈-+∈上有两个不相等的实数解,求实数a 的取值范围.()1 ()2 ()3 ()4()A ()()()(),2,3,4c a b d ----1 ()B ()()()(),2,3,4a b c d ----1 ()C ()()()(),2,3,4b d a c ----1 ()D ()()()(),2,3,4b c d a ----18、已知函数()32f x ax bx cx d =+++的图像如图所示,则(A )()()A ,0b ∈-∞ ()()0,1B b ∈()()1,2C b ∈()()2,D b ∈+∞参考解答:本题可将图形转化为具体数值,由图像过3个特殊点及与x ⑴()00f =,即0d =;⑵()10f =,即0a b c ++=; ⑶()20f =,即8420a b c ++=;⑷()()()12f x ax x x =⋅-⋅-;⑸当()(),01,2x ∈-∞⋃时,()0f x <,由()10f -<得0a b c -+-<,⑹当()()0,12,x ∈⋃+∞时,()0f x >,()30f >,可推得0a >.巧妙合理地利用以上各式,就可以得到多种简捷的解法: 方法一:⑵⑶得3b a =-,再由⑹推得0b <,选A ;方法二:⑵⑸推得0b <;方法三:由⑷比较同次项系数得3b a =-,再由⑹得3b a =-.数学思想方法:数形结合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数学思想方法.利用数形结合思想,“以形助数,以数解形”,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而找到解题思路,使问题得到解决.以形助数常用的有:借助于数轴、函数图像、单位圆、数式的结构特征、解析几何方法,以数解形常用的有:借助于几何轨迹所遵循的数量关系、运算结果与几何定理的结合.【以形助数】 例1、(集合中的数形结合)已知集合{}{}0103,22<--=+<<=x x x B a x a x A ,当∅≠⋂B A ,求实数a 的取值范围.例2、(函数中的数形结合)设()222f x x ax =-+,当[)1,x ∈-+∞时,()f x a >恒成立,求a 的取值范围.例3、(方程中的数形结合)若方程()()2lg3lg 3xx m x -+-=-在()0,3x ∈内有唯一解,求实数m 的取值范围.例4、(不等式中数形结合)不等式0222>++-a a ax x在()2,0∈x 时恒成立,求a 的取值范围.例5、(解析几何中的数形结合)已知,x y 满足2211625x y +=,求3y x -的最大值与最小值.例6、设0b >,二次函数2y ax =②(A ()B 例7、线段AB 的两个端点为()()1,1,1,3A B -,直线:21l y ax =-,已知直线l 与线段AB 有公共点,求a 的取值范围.例8、已知()1,1A 为椭圆22195x y +=内一点,1F 为椭圆左焦点,P 为椭圆上一动点, 求1PF PA +的最大值和最小值.【配套练习】 1、方程1sin 44x x π⎛⎫-= ⎪⎝⎭的解的个数为( ) ()A 1()B 2()C 3()D 42、如果实数,x y 满足()2223x y -+=,则y x的最大值为( )()A 12()B()C()D 3、已知函数()()2l o g 1f x x=+,若0a b c <<<,则()()(),,f a f b f c a b c的大小关系为 .4、设函数()2020x bx c x f x x ⎧++≤=⎨>⎩,若()()40f f -=,()22f -=-,则关于x 的方程()f x x =的解的个数为( )()A 1()B 2()C 3()D 35、函数y = )()A 2()B 1+()C()D 6、已知函数aax x y -++=22在区间(]3,∞-内递减,则实数a的取值范围为 . 7、设α、β分别是方程2log 40240x x x x +-=+-=和的根,则αβ+= .8、如果关于x 的方程0232=-++a ax x 有两个实数根21,x x ,并且()()2,0,1,21∈-∞-∈x x ,求实数a 的取值范围.9、求函数2cos 2sin -+=x x y 的值域.10、已知集合(){}()(){}22,1,,,,1,,P x y x y x R y R Q x y x a y x R y R=+≤∈∈=-+≤∈∈,求满足下列条件时实数a 的取值范围.⑴∅≠⋂Q P ;⑵P Q .【高考真题】1、若集合⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧<<⎩⎨⎧===)0(s i n 3c o s 3)(πθθθy x y x M ,,集合}|){(b x y y x N +==,,且∅≠N M ,则实数b 的取值范围为 .2、已知()()()2f x x a x b =---(其中a b <),且,αβ是方程()0f x =的两根(αβ<), 则实数(),a αβ∈,且b (),αβ.3、点M 是椭圆1162522=+y x 上一点,它到其中一个焦点1F 的距离为2,N 为1MF 的中点,O 表示原点,则ON =( )()A 32()B 2 ()C 4 ()D 8 4、关于x 的方程()ax k x =-22在(]()*21,21x k k k N ∈-+∈上有两个不相等的实数解,求实数a 的取值范围.5678、已知函数f x ax bx cx d =+++的图像如图所示,则( )()()A ,0b ∈-∞ ()()0,1B b ∈ ()()1,2C b ∈ ()()2,D b ∈+∞。
2020 年高中数学方法数形结合技巧
高中数学思想运用-数形结合----联想为媒实现数形结合,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曲线与方程的对应关系;④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;⑤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 y -+-=21422数形结合的思想方法应用广泛,常见的如在解方程和解不等式问题中,在求函数的值域,最值问题中,在求复数和三角函数问题中,运用数形结合思想,不仅直观易发现解题途径,而且能避免复杂的计算与推理,大大简化了解题过程。
这在解选择题、填空题中更显其优越,要注意培养这种思想意识,要争取胸中有图,见数想图,以开拓自己的思维视野。
一、联想图形的交点例1. 已知,则方程的实根个数为01<<=a ax x a |||log |()A. 1个B. 2个C. 3个D. 1个或2个或3个分析:判断方程的根的个数就是判断图象与的交点个数,画y a y x x a ==|||log | 出两个函数图象,易知两图象只有两个交点,故方程有2个实根,选(B )。
例2、设函数⎩⎨⎧>≤++=0 20 )(2x x c bx x x f ,若2)2(),0()4(-=-=-f f f 则关于x 的方程x x f =)(的解的个数为( )A. 1B. 2C. 3D. 4分析:判定方程有几个实根,直接求解难且繁!如能联想图形的交点进行数形结合,以数助形来解决,则简洁明了。
c bx x y f f ++=∴=-2),0()4(Θ的对称轴为2-=x即422=⇒-=-b b又222)2()2(2=⇒-=+--=-c c b f 从而作出x y x f y ==及)(的图象,可知方程有3个解。
例3. 解不等式x x +>2 解:法一、常规解法:原不等式等价于或()()I x x x x II x x ≥+≥+>⎧⎨⎪⎩⎪<+≥⎧⎨⎩02020202解,得;解,得()()I x II x 0220≤<-≤<综上可知,原不等式的解集为或{|}{|}x x x x x -≤<≤<=-≤<200222法二、数形结合解法:令,,则不等式的解,就是使的图象y x y x x x y x 121222=+=+>=+在的上方的那段对应的横坐标,y x 2=如下图,不等式的解集为{|}x x x x A B ≤<而可由,解得,,,x x x x x B B A +===-222故不等式的解集为。
数形结合(有答案)
1. 学会转化变形,化为可数形结合(1)方程123cos()2x x π=的实根的个数为(2)方程cos sin x x x =+的实根的个数为(3)已知x 01,log x a a a<<=方程的实根个数为 (4)方程0,ln 0x e x x x ππ+-=+-=的根分别为,,αβαβ+=则(5)方程220x x a -+-=有四个不同的实根,则a 的取值范围为 (6)已知函数21,0()1,0x f x x x <⎧=⎨+≥⎩,则满足不等式2(1)(2)f a f a ->的a 的取值范围为 (7)方程1(1)sin (24)2x x x π-=-≤≤的所有解之和为 。
(8)已知函数lg ,010()1-6,102x x f x x x ⎧<≤⎪=⎨+>⎪⎩,若a,b,c 互不相等,且()()()f a f b f c ==,则abc ∈( )A. (1,10)B. (5,6)C. (10,12)D. (20,24)(9)若直线y x b =+与曲线3y =有公共点,则b 的取值范围为( )A. [1-+B. [1C. [1,1-+D. [1-(10)用min{,}a b 表示a 、b 两数中的最小值,若函数()min{||,||}f x x x t =+的图像关于直线12x =-对称,则实数t=( )A.-2 B.2 C.-1 D.12. 高中各个章节板块相互结合 (1)函数2y x=+的最大值为 (2) 关于x 的二次方程2120x z x z m +++=中,12z z m 、、都是实数,且212-4=16+20i z z,设这个方程的两个根,-αβαβ满足max min m m +=答案:1).3 2).1 3).2 4).π5).94(2,)6).(-1) 7).8 8).C 9).B 10).C2).141 方程lg sin x x =的实根的个数为2. 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3. 设命题甲:03<<x ,命题乙:||x -<14,则甲是乙成立的4. 若x ∈()12,时,不等式()log x x a -<12恒成立,则a 的取值范围为5. 若不等式x a x a +≥>()0的解集为{|}||x m x n m n a ≤≤-=,且,2则a 的值为6. 已知复数z i z z z 121232=-=+,,则||||的最大值为7. 22(2)3y x y x y x-+=如果实数、满足,则的最大值为 8. 定义在R 上的函数y f x =-∞()()在,2上为增函数,且函数y f x =+()2的图象的对称轴为x =0,则)3(),1(f f -的大小关系9. 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___________。
“数形结合”方法归纳总结
“数形结合”方法归纳总结一、以数助形“数(代数)”与“形(几何)”是中学数学的两个主要研究对象,而这两个方面是紧密联系的.体现在数学解题中,包括“以数助形”和“以形助数”两个方面.“数"与“形"好比数学的“左右腿”.全面理解数与形的关系,就要从“以数助形”和“以形助数”这两个方面来体会.此外还应该注意体会“数”与“形"各自的优势与局限性,相互补充.“数缺形时少直觉,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事非.”华罗庚的这四句诗很好地总结了“数形结合、优势互补”的精要,“数形结合”是一种非常重要的数学方法,也是一种重要的数学思想,在以后的数学学习中有重要的地位.要在解题中有效地实现“数形结合”,最好能够明确“数”与“形"常见的结合点,,从“以数助形"角度来看,主要有以下两个结合点:(1)利用数轴、坐标系把几何问题代数化(在高中我们还将学到用“向量”把几何问题代数化);(2)利用面积、距离、角度等几何量来解决几何问题,例如:利用勾股定理证明直角、利用三角函数研究角的大小、利用线段比例证明相似等.二、以形助数几何图形具有直观易懂的特点,所以在谈到“数形结合”时,更多的老师和学生更偏好于“以形助数”,利用几何图形解决代数问题,常常会产生“出奇制胜"的效果,使人愉悦.几何直观运用于代数主要有以下几个方面:(1)利用几何图形帮助记忆代数公式,例如:正方形的分割图可以用来记忆完全平方公式;将两个全等的梯形拼成一个平行四边形可以用来记忆梯形面积公式;等等.(2)利用数轴或坐标系将一些代数表达式赋予几何意义,通过构造几何图形,依靠直观帮助解决代数问题,或者简化代数运算.比如:绝对值的几何意义就是数轴上两点之间的距离;数的大小关系就是数轴上点的左右关系,可以用数轴上的线段表示实数的取值范围;利用函数图像的特点把握函数的性质:一次函数的斜率(倾斜程度)、截距,二次函数的对称轴、开口、判别式、两根之间的距离,等等;一元二次方程的根的几何意义是二次函数图像与x轴的交点;函数解析式中常数项的几何意义是函数图像与y轴的交点(函数在x=0时有意义);锐角三角函数的意义就是直角三角形中的线段比例.。
(完整版)高中数形结合问题总结,推荐文档
(1) y | ln x |
(2) y ln | x |
【练习 4】作出下列函数的图象
(1) y | ln(x 1) |
(2) y ln | x 1|
【数形结合思想在高中数学中的应用 第 6 页 共 4 页】
①集合问题②函数问题③方程与不等式问题④三角函数问题⑤向量问题⑥数列问题⑦线 性规划问题⑧解析几何问题⑨立体几何问题⑩绝对值问题
三、数形结合思想应用举例
(一)在集合中的应用
【知识点】集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
文字表示 符号语言
A∪B {x|x∈A,或 x∈B}
A∩B {x|x∈A,且 x∈B}
因此当 x≤0 时,f(x)=ex+a=0 只有一个实根,
D.[-1,0)
∴a=-ex(x≤0),则-1≤a<0.
答案 D
| x |, x m
【跟踪训练
4】(2016·山东卷)已知函数
f
(x)
x
2
2mx
4m,
x
,其中 m
m>0.若存在实数
b,使得关于 x 的方程 f(x)=b 有三个不同的根,则 m 的取值范围是________.
二、什么类型的题可以用“数形结合思想”解决?
高中数学高考总复习----数形结合的思想知识讲解及巩固练习题(含答案解析)
4.函数的图象、方程的曲线、集合的文氏图或数轴表示等,是 “以形示数”,而解析几何的方程、斜 率、距离公式,向量的坐标表示则是“以数助形”,还有导数更是数形结合的产物,这些都为我们提供了 “数 形结合”的知识平台。
图① 综合①②③得
图②
图③
t2 5t 1
h(t
)
29 4
(t 5) 2
( 5 t 3)
2
2
t2 3t 5
(t 3) 2
。
【总结升华】通过二次函数的图象确定解题思路,直观、清晰,体现了数形结合的优越性。应特别注意, 对于二次函数在闭区间上的最值问题,应抓住对称轴与所给区间的相对位置关系进行讨论解决。首先确定 其对称轴与区间的位置关系,结合函数图象确定在闭区间上的增减情况,然后再确定在何处取最值。 举一反三:
A. {1, 2,3} B. {1,3,5}
C. {1, 4,5}
【答案】B;
【解析】画出韦恩图,可知 N {1,3,5}。
D. {2,3, 4}
2
【变式
2】设平面点集
A
(
x,
y)
(
y
x)(
y
1 x
) y) (x 1)2 ( y 1)2 1
,则 A
示的平面图形的面积为( )
【变式 1】已知函数 f (x) x2 2ax 1 a 在 0≤x≤1 时有最大值 2,求 a 的值。
【解析】∵ f (x) (x a)2 a2 a 1 ,
数形结合在高中数学教学应用总结
数形结合在高中数学教学应用总结小编语:数学可以分成两大类,一类叫纯粹数学,一类叫应用数学。
纯粹数学也叫基础数学,专门研究数学本身的内部规律。
以下是关于数形结合在高中数学教学应用总结,仅供参考!数形结合在高中数学教学应用总结(范文一)一、数学教学过程中数形结合的相关内涵数学教学过程中的数形结合教学思想具体指的是在进行数学学习的过程中,将数学的文字表征,例如数字、文字、数学结构等与数学的图形表征,例如图像、图形、数学符号等相互结合,研究学习的一个整体过程。
通过数形结合的思想,可以将数学中的代数与几何结合起来进行相关性学习,并通过这种数形结合的学习方式,使得那些复杂的数学问题变得相对简单且易于掌握。
二、数形结合思想在高中数学学习阶段的主要作用(一)数形结合的教学思想有助于帮助学生树立完整的数学概念。
高中数学教师在进行数学教学的过程中,充分有效地利用数形结合的教学思想有助于帮助学生树立完整科学的数学概念。
因为,任何一门学科的学习,概念都是这门学科的起点.对于数学而言,概念则是最为浓缩的知识点,是通过很多逻辑推理后得到的最终文字结论.这种数学概念产生的过程直接地决定了数学概念具有一定的抽象性,且不利于学生的理解。
因此,在教学的过程中,教形结合的能够有效地帮助学生掌握相关的数学概念,对数学的本质进行更加深刻的理解。
(二)数形结合的教学思想能够帮助学生掌握所学的知识.高中数学教师在进行数学教学的过程中有效利用数形结合的思想能够帮助学生进行记忆,并可将一些抽象的数学模型以比较立体的方式呈现出来,同时也能够使得学生更加深入得理解教师想要表达的数学信息.(三)数形结合的教学思想有助于学生数学思维能力的发展。
高中数学教师在进行高中数学教学的过程中使用数形结合思想能够有效地帮助学生数学思维能力的发展。
因为,当学生进入高中阶段后,数学内容的思维要求开始由直观思维变成抽象思维.因此在教学的过程中,想要平衡和发展这两种思维的话,就需要通过数形结合的思想将二者有效地结合起来,进而才能够促进学生对有关数学问题实质的认识,进而培养学生的思维形象,促进高中学生创造性思维的逐步形成和完善。
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数形结合思想在高中数学中的应用
灵宝实验高中 王少辉
一、什么是“数形结合思想”?
数形结合是一种数学思考方法;是数学研究和学习中的重要思想;也是解决数学问题的有效方法。
“以形助数”可以使复杂问题简单化、抽象问题具体化;能够把抽象的数学语言变为直观的图形语言、把抽象的数学思维变为直观的形象思维;“以数助形”有助于把握数学问题的本质。
二、什么类型的题可以用“数形结合思想”解决?
“数”和“形”是数学研究的两个基本对象。
数,通俗地说一般是指文字语言、数学符号语言、代数式等;
形,通俗地说一般指图形语言、函数图象、代数式的几何意义等。
既能用“数”表示,又能用“形”表示的知识就可以用数形结合思想解决。
数形结合的思想方法是数学教学内容的主线之一,应用数形结合思想,可以解决以下问题: ①集合问题②函数问题③方程与不等式问题④三角函数问题⑤向量问题⑥数列问题⑦线性规划问题⑧解析几何问题⑨立体几何问题⑩绝对值问题
三、数形结合思想应用举例
(一)在集合中的应用
在这个知识点中集合的三种运算除了抽象的符号语言描述之外,还有直观的图形语言。
所以在解决某些集合的运算问题时,我们可以用数形结合思想。
【例1】
(1)已知B A B C A C B A C B C A N x x x U U U U U ,},10,1{},9,7,5{},6,4,2{},,10|{*求===∈≤=
(2)已知集合A ={x |-2≤x ≤7},B ={x |m +1<x <2m -1},若B ⊆A ,则实数m 的取值范围是_______.
【小结】
数形结合在集合中的应用,主要体现在集合的基本运算中:
(1)离散的集合用Venn 图表示
(2)连续的数集用数轴表示,注意端点
(二)在函数中的应用
1.二次函数区间求值问题
二次函数的图象我们都很熟悉,所以在解决二次函数的相关问题时,我们就可以借助图象来进行。
【例2】已知12)(2+−=ax x x f ,求f (x )在[1,2]上的最小值
【跟踪训练】已知12)(2+−=x x x f ,求f (x )在[t,t+2]上的最小值
2.函数性质综合应用
函数的性质在图象上都有直观的反应,所以在利用函数性质解决某些问题时,我们就可以借助图象来进行。
【例3】设函数⎩⎨⎧>≤+−=4
,log 4,4)(22x x x x x x f ,若函数y =f (x )在区间(a ,a +1)上单调递增,则实数a
的取值范围是________.
【例4】已知函数⎩⎨⎧<+−≥=0
,20,2)(x x x x f ,则满足不等式)2()3(2x f x f <−的x 的取值范围为 3.函数零点个数问题
函数零点、方程的根与函数图象的交点密切相关,所以在解决函数零点个数问题,方程根的个数问题时,常使用数形结合思想。
【例5】已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,当x ≥0时,f (x )=x 2-2x ,如果函数g (x )=f (x )-m (m ∈R )恰有4个零点,则m 的取值范围是________.
【例6】已知定义在R 上的偶函数f (x )满足f (x -4)=f (x ),且在区间[0,2]上f (x )=x ,若关于x 的方程f (x )=log a x 有三个不同的实根,求a 的取值范围.
【小结】
数形结合在函数中的应用,主要体现在函数图象的应用中
(1)二次函数求给定区间上的最值问题
①轴动区间定 ②轴定区间动
(2)函数性质(奇偶性、单调性、周期性)的综合应用
①求范围 ②解不等式
(3)函数零点个数、方程根的个数
转化为图象交点个数问题
【跟踪训练1】 函数f (x )=|x -2|-ln x 在定义域内的零点的个数为( )
A.0
B.1
C.2
D.3
解析 由题意可知f (x )的定义域为(0,+∞).在同一直角坐标系中
画出函数y 1=|x -2|(x >0),y 2=ln x (x >0)的图象,如图所示:
由图可知函数f (x )在定义域内的零点个数为2.
答案 C
【跟踪训练2】若关于x 的方程|x |=a -x 只有一个解,则实数a 的取值范围是________.
解析 在同一个坐标系中画出函数y =|x |与y =a -x 的图象,如图所示.
由图象知当a >0时,方程|x |=a -x 只有一个解.
答案 (0,+∞)
【跟踪训练3】已知函数⎩⎨⎧>−≤+=0
,130,)(x x x a e x f x (a ∈R ),若函数f (x )在R 上有两个零点,则a 的取
值范围是( )
A.(-∞,-1)
B.(-∞,0)
C.(-1,0)
D.[-1,0)
解析 当x >0时,f (x )=3x -1有一个零点x =13
. 因此当x ≤0时,f (x )=e x +a =0只有一个实根,
∴a =-e x (x ≤0),则-1≤a <0.
答案 D
【跟踪训练4】(2016·山东卷)已知函数⎩
⎨⎧>+−≤=m x m mx x m x x x f ,42|,|)(2,其中m >0.若存在实数b ,使得关于x 的方程f (x )=b 有三个不同的根,则m 的取值范围是________.
解析 在同一坐标系中,作y =f (x )与y =b 的图象.
当x >m 时,x 2-2mx +4m =(x -m )2+4m -m 2,
∴要使方程f (x )=b 有三个不同的根,则有4m -m 2<m ,
即m 2-3m >0.又m >0,解得m >3.
答案 (3,+∞)
四、作函数图象的常用方法
数形结合的关键在于准确作出函数的图象,那么如何作函数图象就是最关键的步骤,同学们一定要掌握。
下面介绍两种高中数学中最常用的方法。
1.利用描点法作函数的图象
步骤:(1)确定函数的定义域;(2)化简函数解析式;(3)讨论函数的性质(奇偶性、单调性、周期性、对称性等);(4)列表(尤其注意特殊点、零点、最大值点、最小值点、与坐标轴的交点等),描点,连线.
2.利用图象变换法作函数的图象
(1)平移变换
①y =f(x+a)(a>0)的图象把y =f(x)的图象向左平移a 个单位即可 ;
②y =f(x -a)(a>0)的图象把y =f(x)的图象向右平移a 个单位即可 ;
③y =f(x)+b (b>0)的图象把y =f(x)的图象向上平移b 个单位即可;
④y =f(x) -b (b>0)的图象把y =f(x)的图象向下平移b 个单位即可;
即我们通常所说的左加右减,上加下减。
【练习1】作出下列函数的图象
(1)2
1−=x y (2)2)1(+=x y (3)12−=x y (2)对称变换
①y =-f(x) 的图象把y =f(x)的图象关于 x 轴对称即可 ;
②y =f(-x) 的图象把y =f(x)的图象关于 y 轴对称即可 ;
③y =-f(-x) 的图象把y =f(x)的图象关于原点对称即可 ;
【练习2】作出下列函数的图象
(1)x y 2−= (2))ln(x y −= (3)x e y −−=
(3)伸缩变换
①y =f(ax)(a>0)的图象
把y =f(x)的图象纵坐标不变,各点的横坐标变为原来的1倍即可 ; 相当于以y 轴为中心,把图象往左右伸长或压缩;a<1时伸长,a>1时压缩.
②y =Af(x)(A>0)的图象
把y =f(x)的图象横坐标不变,各点的纵坐标变为原来的 A 倍即可 ;
相当于以x 轴为中心,把图象上下伸长或压缩;A>1时伸长,A<1时压缩.
(4)翻转变换
①y =|f(x)|的图象,把y =f(x)的图象位于x 轴下方的部分翻到x 轴上方即可;
函数值为负数的变为其相反数,函数值为正数的不变,图象全部在x 轴上方。
②y =f(|x|)的图象,把y =f(x)的图象位于y 轴左边的部分去掉,然后把右边的对称到左边即可. 自变量为负数时,与其相反数对应的函数值一样,所以是偶函数。
【练习3】作出下列函数的图象
(1)|ln |x y = (2)||ln x y =
【练习4】作出下列函数的图象
(1)|)1
ln+
=x
y
|
y(2)|1 ln(
|+
=x。