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2025年新人教版高考数学一轮复习讲义 第一章 §1.1 集 合

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义  第一章 §1.1 集 合

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义第一章§1.1 集 合1.了解集合的含义,了解全集、空集的含义.2.理解元素与集合的属于关系,理解集合间的包含和相等关系.3.会求两个集合的并集、交集与补集.4.能用自然语言、图形语言、集合语言描述不同的具体问题,能使用Venn图表示集合间的基本关系和基本运算.第一部分 落实主干知识第二部分 探究核心题型课时精练第一部分落实主干知识1.集合与元素(1)集合中元素的三个特性: 、 、 .(2)元素与集合的关系是 或 ,用符号 或 表示.(3)集合的表示法: 、 、 .确定性互异性无序性属于不属于∈∉列举法描述法图示法(4)常见数集的记法集合非负整数集(或自然数集)正整数集整数集有理数集实数集符号___ N *(或N +)___ ______ NZQ R2.集合的基本关系(1)子集:一般地,对于两个集合A ,B ,如果集合A 中 都是集合B 中的元素,就称集合A 为集合B 的子集,记作 (或B ⊇A ).(2)真子集:如果集合A ⊆B ,但存在元素x ∈B ,且 ,就称集合A 是集合B 的真子集,记作 (或B A ).(3)相等:若A ⊆B ,且 ,则A =B .(4)空集:不含任何元素的集合叫做空集,记为∅.空集是 的子集,是 的真子集.任意一个元素A ⊆B x ∉A A B B ⊆A 任何集合任何非空集合3.集合的基本运算表示运算集合语言图形语言记法并集________________ ______ 交集______________________ 补集____________________{x |x ∈A ,或x ∈B }A ∪B {x |x ∈A ,且x ∈B }A ∩B {x |x ∈U ,且x ∉A }∁U A常用结论1.若集合A有n(n≥1)个元素,则集合A有2n个子集,2n-1个真子集.2.空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.3.A∩B=A⇔A⊆B,A∪B=A⇔B⊆A.4.∁U(A∩B)=(∁U A)∪(∁U B),∁U(A∪B)=(∁U A)∩(∁U B).1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)(1)集合{x ∈N |x 3=x },用列举法表示为{-1,0,1}.( )(2){x |y =x 2+1}={y |y =x 2+1}={(x ,y )|y =x 2+1}.( )(3)若1∈{x 2,x },则x =-1或x =1.( )(4)对任意集合A ,B ,都有(A ∩B )⊆(A ∪B ).( )√×××2.(必修第一册P14T4改编)设集合A={x|3≤x<7},B={x|2<x<10},则(∁R A)∩B等于A.{x|2<x≤3}B.{x|7<x<10}√C.{x|2<x<3或7≤x<10}D.{x|2<x≤3或7<x<10}因为∁R A={x|x<3或x≥7},B={x|2<x<10},所以(∁R A)∩B={x|2<x<3或7≤x<10}.3.(必修第一册P35T9改编)已知集合A={1,3,a2},B={1,a+2},若2A∪B=A,则实数a=________.因为A∪B=A,所以B⊆A,所以a+2∈A.当a+2=3,即a=1时,A={1,3,1},不满足集合中元素的互异性,不符合题意;当a+2=a2时,a=-1(舍去)或a=2,此时A={1,3,4},B={1,4},符合题意.综上,实数a=2.4.(必修第一册P9T5改编)已知集合A={x|0<x<a},B={x|0<x<2},若B⊆A,[2,+∞)则实数a的取值范围为___________.因为B⊆A,所以利用数轴分析法(如图),可知a≥2.返回第二部分探究核心题型例1 (1)(2023·长春模拟)已知集合A ={(x ,y )|x 2+y 2=4},B ={(x ,y )|x +y =0},则A ∩B 的子集个数为A.1B.2C.3D.4√题型一 集合的含义与表示集合A={(x,y)|x2+y2=4}表示以(0,0)为圆心,2为半径的圆上的所有点,集合B={(x,y)|x+y=0}表示直线x+y=0上的所有点,因为直线x+y=0经过圆心(0,0),所以直线与圆相交,所以A∩B的元素个数为2,则A∩B的子集个数为4.(2)已知集合A={0,m,m2-3m+2},且2∈A,则实数m的值为√A.2B.3C.0D.-2因为集合A={0,m,m2-3m+2},且2∈A,则m=2或m2-3m+2=2,解得m∈{0,2,3}.当m=0时,集合A中的元素不满足互异性;当m=2时,m2-3m+2=0,集合A中的元素不满足互异性;当m=3时,A={0,3,2},符合题意.综上所述,m=3.思维升华解决集合含义问题的关键点(1)一是确定构成集合的元素.(2)确定元素的限制条件.(3)根据元素的特征(满足的条件)构造关系式解决相应问题.跟踪训练1 (1)(2023·苏州模拟)设集合A={1,2,3},B={4,5},C={x+y |x∈A,y∈B},则C中元素的个数为√A.3B.4C.5D.6因为集合A={1,2,3},B={4,5},C={x+y|x∈A,y∈B},所以C={5,6,7,8}.即C中元素的个数为4.(2)若含有3个实数的集合既可表示成 ,又可表示成{a2,a+b,0},1则a2 024+b2 024=________.此时两集合分别是{a,1,0},{a,a2,0},则a2=1,解得a=1或a=-1.当a=1时,不满足互异性,故舍去;当a=-1时,满足题意.所以a2 024+b2 024=(-1)2 024+02 024=1.例2 (1)(2023·海口质检)已知集合A ={x |x >5},B ={x |1-log 2x <0},则A.A ⊆BB.B ⊆AC.A ∩B =∅D.A ∪B =R因为集合A ={x |x >5},集合B ={x |1-log 2x <0}={x |x >2},所以A ⊆B .√题型二 集合间的基本关系(2)已知集合A={x|x<-1或x≥3},B={x|ax+1≤0},若B⊆A,则实数a的取值范围是√∵B⊆A,∴①若B=∅,即ax+1≤0无解,此时a=0,满足题意.②若B≠∅,即ax+1≤0有解,思维升华(1)空集是任何集合的子集,在涉及集合关系问题时,必须考虑空集的情况,否则易造成漏解.(2)已知两个集合间的关系求参数时,关键是将条件转化为元素或区间端点间的关系,进而转化为参数所满足的关系,常用数轴、Venn图等来直观解决这类问题.跟踪训练2 (1)已知集合M={x|y = ,x∈R},N={x|x=m2,m∈M},则集合M,N的关系是√A.M NB.N MC.M⊆∁R ND.N⊆∁R M因为M={x|y= ,x∈R}={x|-1≤x≤1},N={x|x=m2,m∈M}={x|0≤x≤1},所以N M.(2)设集合A ={x |-1≤x +1≤6},B ={x |m -1<x <2m +1},当x ∈Z 时,集合A 的非空真子集的个数为________;当B ⊆A 时,实数m 的取值范围是________________________.254{m |m ≤-2或-1≤m ≤2}易得A={x|-2≤x≤5}.若x∈Z,则A={-2,-1,0,1,2,3,4,5},即A中含有8个元素,∴A的非空真子集的个数为28-2=254.①当m-1≥2m+1,即m≤-2时,B=∅,B⊆A;②当m>-2时,B={x|m-1<x<2m+1}≠∅,综上所述,m的取值范围是{m|m≤-2或-1≤m≤2}.题型三 集合的基本运算命题点1 集合的运算例3 (1)(2022·新高考全国Ⅰ)若集合M={x | <4},N={x|3x≥1},则M∩N 等于√所以M={x|0≤x<16};因为N={x|3x≥1},(2)(多选)已知M ,N 均为实数集R 的子集,且N ∩(∁R M )=∅,则下列结论中正确的是A.M ∩(∁R N )=∅B.M ∪(∁R N )=RC.(∁R M )∪(∁R N )=∁R MD.(∁R M )∩(∁R N )=∁R M√√∵N∩(∁R M)=∅,∴N⊆M,如图,若N是M的真子集,则M∩(∁R N)≠∅,故A错误;由N⊆M可得M∪(∁R N)=R,故B正确;由N⊆M可得∁R N⊇∁R M,故C错误,D正确.命题点2 利用集合的运算求参数的值(范围)例4 (1)(多选)已知A={x|x2+x-6=0},B={x|mx+1=0},且A∪B=A,则m的值可能为√√√由题意知A={x|x2+x-6=0},由x2+x-6=0,解得x=2或x=-3,所以A={2,-3},因为A∪B=A,所以B⊆A,当B=∅时,m=0,满足题意;(2)(2024·本溪模拟)设集合A={x|x<a2},B={x|x>a},若A∩(∁R B)=A,则实数a的取值范围为√A.[0,1]B.[0,1)C.(0,1)D.(-∞,0]∪[1,+∞)因为B={x|x>a},所以∁R B={x|x≤a},又A∩(∁R B)=A,所以A⊆∁R B,又A={x|x<a2},所以a2≤a,解得0≤a≤1,即实数a的取值范围为[0,1].思维升华对于集合的交、并、补运算,如果集合中的元素是离散的,可用Venn图表示;如果集合中的元素是连续的,可用数轴表示,此时要注意端点的情况.跟踪训练3 (1)(多选)已知集合A ={x |x 2-2x >0},B ={x |1<x <3},则A.(∁R A )∪B ={x |0≤x <3}B.(∁R A )∩B ={x |1<x <2}C.A ∩B ={x |2<x <3}D.A ∩B 是{x |2<x <5}的真子集√√√由x2-2x>0,得x<0或x>2,所以A={x|x<0或x>2},所以∁R A={x|0≤x≤2},对于A,因为B={x|1<x<3},所以(∁R A)∪B={x|0≤x<3},所以A正确;对于B,因为B={x|1<x<3},所以(∁R A)∩B={x|1<x≤2},所以B错误;对于C,因为A={x|x<0或x>2},B={x|1<x<3},所以A∩B={x|2<x<3},所以C正确;对于D,因为A∩B={x|2<x<3},所以A∩B是{x|2<x<5}的真子集,所(2)已知集合A,B满足A={x|x>1},B={x|x<a-1},若A∩B=∅,则实数a的取值范围为√A.(-∞,1]B.(-∞,2]C.[1,+∞)D.[2,+∞)因为集合A,B满足A={x|x>1},B={x|x<a-1},且A∩B=∅,则a-1≤1,解得a≤2.题型四 集合的新定义问题例5 (多选)群论是代数学的分支学科,在抽象代数中具有重要地位,且群论的研究方法也对抽象代数的其他分支有重要影响,例如一元五次及以上的方程没有根式解就可以用群论知识证明.群的概念则是群论中最基本的概念之一,其定义如下:设G是一个非空集合,“·”是G上的一个代数运算,即对所有的a,b∈G,有a·b∈G,如果G的运算还满足:①∀a,b,c∈G,有(a·b)·c=a·(b·c);②∃e∈G,使得∀a∈G,有e·a=a·e=a;③∀a∈G,∃b∈G,使a·b=b·a=e,则称G关于“·”构成一个群.则下列说法正确的有A.G={-1,0,1}关于数的乘法构成群√√对于A,若G={-1,0,1},则对所有的a,b∈G,有a·b∈{1,0,-1}=G,满足乘法结合律,即①成立,满足②的e为1,但当a=0时,不存在b∈G,使得a·b=b·a=e=1,即③不成立,故A 错误;对于C,若G=R,则对所有的a,b∈R,有a+b∈R,满足加法结合律,即①成立,满足②的e为0,思维升华集合新定义问题的“三定”(1)定元素:确定已知集合中所含的元素,利用列举法写出所有元素.(2)定运算:根据要求及新定义运算,将所求解集合的运算问题转化为集合的交集、并集或补集的基本运算问题,或转化为数的有关运算问题.(3)定结果:根据定义的运算进行求解,利用列举法或描述法写出所求集合中的所有元素.跟踪训练4 (多选)设A 为非空实数集,若对任意x ,y ∈A ,都有x +y ∈A ,x -y ∈A ,且xy ∈A ,则称A 为封闭集.下列叙述中,正确的为A.集合A ={-2,-1,0,1,2}为封闭集B.集合A ={n |n =2k ,k ∈Z }为封闭集C.封闭集一定是无限集D.若A 为封闭集,则一定有0∈A √√对于A,在集合A={-2,-1,0,1,2}中,-2-2=-4不在集合A中,∴集合A不是封闭集,故A错误;对于B,集合A={n|n=2k,k∈Z},设x,y∈A,则x=2k1,y=2k2,k1,k2∈Z,∴x+y=2(k1+k2)∈A,x-y=2(k1-k2)∈A,xy=4k1k2∈A,∴集合A={n|n=2k,k∈Z}为封闭集,故B正确;对于C,封闭集不一定是无限集,如:{0}为封闭集,故C错误;对于D,若A为封闭集,则取x=y,得x-y=0∈A,故D正确.知识过关一、单项选择题1.(2022·全国乙卷)设全集U={1,2,3,4,5},集合M满足∁U M={1,3},则√A.2∈MB.3∈MC.4∉MD.5∉M由题意知M={2,4,5}.2.(2023·新高考全国Ⅰ)已知集合M={-2,-1,0,1,2},N={x|x2-x-6≥0},则M∩N等于A.{-2,-1,0,1}B.{0,1,2}√C.{-2}D.{2}方法一 因为N={x|x2-x-6≥0}=(-∞,-2]∪[3,+∞),而M={-2,-1,0,1,2},所以M∩N={-2}.方法二 因为M={-2,-1,0,1,2},将-2,-1,0,1,2代入不等式x2-x-6≥0,只有-2使不等式成立,所以M∩N={-2}.。

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义 第二章 §2.2 函数的单调性与最值

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义  第二章 §2.2 函数的单调性与最值

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义第二章§2.2 函数的单调性与最值1.借助函数图象,会用数学符号语言表达函数的单调性、最值,理解实际意义.2.掌握函数单调性的简单应用.第一部分 落实主干知识第二部分 探究核心题型课时精练第一部分落实主干知识1.函数的单调性(1)单调函数的定义增函数减函数定义一般地,设函数f(x)的定义域为D,区间I⊆D,如果∀x1,x2∈I当x1<x2时,都有 ,那么就称函数f(x)在区间I上单调递增,特别地,当函数f(x)在它的定义域上单调递增时,我们就称它是增函数当x1<x2时,都有 ,那么就称函数f(x)在区间I上单调递减,特别地,当函数f(x)在它的定义域上单调递减时,我们就称它是减函数f(x1)<f(x2)f(x1)>f(x2)增函数减函数图象描述自左向右看图象是上升的自左向右看图象是下降的(2)单调区间的定义单调递增单调递减如果函数y=f(x)在区间I上 或 ,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间I叫做y=f(x)的单调区间.2.函数的最值前提一般地,设函数y =f (x )的定义域为D ,如果存在实数M 满足条件(1)∀x ∈D ,都有 ;(2)∃x 0∈D ,使得_________(1)∀x ∈D ,都有 ;(2)∃x 0∈D ,使得_________结论M 是函数y =f (x )的最大值M 是函数y =f (x )的最小值f (x )≤M f (x 0)=M f (x )≥M f (x 0)=M常用结论1.∀x1,x2∈I且x1≠x2,有 >0(<0)或(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0(<0)⇔f(x)在区间I上单调递增(减).2.在公共定义域内,增函数+增函数=增函数,减函数+减函数=减函数.3.函数y=f(x)(f(x)>0或f(x)<0)在公共定义域内与y=-f(x),y= 的单调性相反.4.复合函数的单调性:同增异减.自主诊断1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)(1)若函数f (x )满足f (-3)<f (2),则f (x )在[-3,2]上单调递增.( )(2)若函数f (x )在(-2,3)上单调递增,则函数f (x )的单调递增区间为(-2,3).( )(3)若函数f (x )在区间[a ,b ]上连续,则f (x )在区间[a ,b ]上一定有最值.( )(4)函数y = 的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).( )×××√2.下列函数中,在其定义域上是减函数的是√A.y=-2x+1B.y=x2+1C.y=D.y=2xy=-2x+1在R上是减函数,故A正确;y=x2+1在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故B错误;y= 在[0,+∞)上是增函数,故C错误;y=2x在R上是增函数,故D错误.√4.函数f(x)是定义在[0,+∞)上的减函数,则满足f(2x-1)> 的x的取值范围是________.∵f(x)的定义域是[0,+∞),又∵f(x)是定义在[0,+∞)上的减函数,返回第二部分探究核心题型题型一 确定函数的单调性命题点1 函数单调性的判断例1 (多选)下列函数在(0,+∞)上单调递增的是√√√由y=|x2-2x|的图象(图略)知,B不正确;∵y′=2-2sin x≥0,∴y=2x+2cos x是R上的增函数,故C正确;函数y=lg(x+1)是定义域(-1,+∞)上的增函数,故D正确.命题点2 利用定义证明函数的单调性方法一 定义法设-1<x1<x2<1,由于-1<x1<x2<1,所以x2-x1>0,x1-1<0,x2-1<0,故当a>0时,f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),函数f(x)在(-1,1)上单调递减;当a<0时,f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),函数f(x)在(-1,1)上单调递增.方法二 导数法故当a>0时,f′(x)<0,函数f(x)在(-1,1)上单调递减;当a<0时,f′(x)>0,函数f(x)在(-1,1)上单调递增.思维升华确定函数单调性的四种方法(1)定义法.(2)导数法.(3)图象法.(4)性质法.跟踪训练1 (1)函数g(x)=x·|x-1|+1的单调递减区间为√g(x)=x·|x-1|+1画出函数图象,如图所示,(2)(2024·唐山模拟)函数f (x )=的单调递增区间为____________.212log (232)x x --令t=2x2-3x-2>0,log t由f(t)= 在(0,+∞)上单调递减,12根据复合函数的单调性:同增异减,函数t=2x2-3x-2的单调递减区间,即为f(x)的单调递增区间,题型二 函数单调性的应用命题点1 比较函数值的大小√所以f(x)在(-∞,0]上单调递减,又f(x)为偶函数,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,则f(2)<f(3)<f(4),又f(-2)=f(2),所以f(-2)<f(3)<f(4).命题点2 求函数的最值√微拓展求函数的值域(最值)的常用方法(1)配方法:主要用于和一元二次函数有关的函数求值域问题.(2)单调性法:利用函数的单调性,再根据所给定义域来确定函数的值域.(3)数形结合法.(4)换元法:引进一个(几个)新的量来代替原来的量,实行这种“变量代换”.(5)分离常数法:分子、分母同次的分式形式采用配凑分子的方法,把函数分离成一个常数和一个分式和的形式.典例 (多选)下列函数中,值域正确的是√A.当x∈[0,3)时,函数y=x2-2x+3的值域为[2,6)√√由x∈[0,3),再结合函数的图象(如图①所示),可得函数的值域为[2,6).故函数的值域为(-∞,2)∪(2,+∞).对于D,函数的定义域为[1,+∞),命题点3 解函数不等式例5 函数y =f (x)是定义在[-2,2]上的减函数,且f (a +1)<f (2a ),则实数a的取值范围是________.所以实数a 的取值范围是[-1,1).[-1,1)命题点4 求参数的取值范围√思维升华(1)比较函数值的大小时,先转化到同一个单调区间内,然后利用函数的单调性解决.(2)求解函数不等式时,由条件脱去“f”,转化为自变量间的大小关系,应注意函数的定义域.(3)利用单调性求参数的取值(范围).根据其单调性直接构建参数满足的方程(组)(不等式(组))或先得到其图象的升降,再结合图象求解.对于分段函数,要注意衔接点的取值.A.(-2,1)B.(0,1)C.(-∞,-2)∪(1,+∞)D.(1,+∞)√则不等式f(x+2)<f(x2+2x)等价于x+2<x2+2x,即x2+x-2>0,解得x>1或x<-2,则原不等式的解集为(-∞,-2)∪(1,+∞).∵f (x )在(a ,+∞)上单调递增,[1,2)知识过关一、单项选择题1.(2023·菏泽检测)下列函数中,在区间(0,1)上单调递增的是√y=-x2+1在区间(0,1)上单调递减,故A不符合题意;y=3-x在区间(0,1)上单调递减,故D不符合题意.2.函数f(x)=-|x-2|的单调递减区间为√A.(-∞,2]B.[2,+∞)C.[0,2]D.[0,+∞)∴函数y=|x-2|的单调递减区间是(-∞,2],单调递增区间为[2,+∞),∴f(x)=-|x-2|的单调递减区间是[2,+∞).3.(2024·邵阳统考)已知f(x)是偶函数,f(x)在[1,3]上单调递增,则f(1),f(-2),f(-3)的大小关系为A.f(1)>f(-2)>f(-3)B.f(-2)>f(-3)>f(1)√C.f(-3)>f(1)>f(-2)D.f(-3)>f(-2)>f(1)因为f(x)是偶函数,所以f(-2)=f(2),f(-3)=f(3).因为f(x)在[1,3]上单调递增,所以f(3)>f(2)>f(1),所以f(-3)>f(-2)>f(1).√∴f(x)max=f(2)=4.5.(2023·杭州模拟)已知函数f(x)=x+ln x-1,则不等式f(x)<0的解集为A.(e,+∞)B.(1,+∞)√C.(0,1)D.(0,+∞)函数f(x)=x+ln x-1的定义域为(0,+∞).因为y=x-1在(0,+∞)上单调递增,y=ln x在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)=x+ln x-1在(0,+∞)上单调递增,又f(1)=1+ln 1-1=0,所以不等式f(x)<0的解集为(0,1).6.已知函数y=f(x)的定义域为R,对任意x1,x2且x1≠x2,都有>-1,则下列说法正确的是A.y=f(x)+x是增函数B.y=f(x)+x是减函数C.y=f(x)是增函数D.y=f(x)是减函数不妨令x1<x2,∴x1-x2<0,√令g(x)=f(x)+x,∴g(x1)<g(x2),又x1<x2,∴g(x)=f(x)+x是增函数.。

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义 第七章 §7.10 立体几何中的动态、轨迹问题

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义  第七章 §7.10 立体几何中的动态、轨迹问题
设 AB=a,BC=b,则 a2+b2+22= 5,可得 a2+b2=1,
所以 V=2ab≤a2+b2=1,当且仅当 a=b= 22时,等号成立.
如图,设AC,BD相交于点O,
因为BO⊥AC,BO⊥AA1,AC∩AA1=A,AC,AA1⊂平面A1ACC1, 所以 BO⊥平面 A1ACC1,因为直线 BP 与平面 A1ACC1
2π 则在此过程中动点M形成的轨迹长度为___8___.
如 图 , 设 AC 的 中 点 为 M0 , △ADE 沿 DE 翻 折 90°,此时平面A′DE⊥平面ABCD,取CD中 点P,CE中点Q,PQ中点N, 连接PQ,MP,MQ,MN,M0P,M0Q,M0N. MP=M0P=12AD=12,MQ=M0Q=12AE=12,PQ=12DE= 22,△MPQ 和△M0PQ 是等腰直角三角形,
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
知BP⊥平面ACN,CN⊂平面ACN,所以BP⊥CN, 所以动点Q的轨迹为线段CN, 在Rt△ABN,Rt△RAB中,∠BAN=∠ARB, 所以Rt△ABN∽Rt△RAB,
则BANB=ARBA,得 BN=12, 易得 CN= BN2+BC2=
212+12=
5 2.
题型一 平行、垂直中的动态轨迹问题
例1 如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1 中,E,F,G,H,N分别是CC1,C1D1,DD1,CD, BC的中点,M在四边形EFGH边上及其内部运动,
若MN∥平面A1BD,则点M轨迹的长度是
A. 3a
B. 2a
3a C. 2
√D.
2a 2
连接HN,GN(图略), ∵在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H,N分别是 CC1,C1D1,DD1,CD,BC的中点,则GH∥BA1,HN∥BD, 又GH⊄平面A1BD,BA1⊂平面A1BD, ∴GH∥平面A1BD, 同理可证得NH∥平面A1BD, 又GH∩HN=H,GH,HN⊂平面GHN,

高考数学复习讲义共十一章

高考数学复习讲义共十一章

高考数学复习讲义共十一章SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-高考复习数学讲义(共十一章)一、集合与简易逻辑1.集合的元素具有无序性和互异性.2.对集合A B 、,A B =∅时,你是否注意到“极端”情况:A =∅或B =∅;求集合的子集时是否注意到∅是任何集合的子集、∅是任何非空集合的真子集.✍3.对于含有n 个元素的有限集合M ,其子集、真子集、非空子集、非空真子集的个数依次为,n 2,12-n .22-n ,12-n4.“交的补等于补的并,即()U U U C AB C A C B =”;“并的补等于补的交,即()U U U C A B C A C B =”. 5.判断命题的真假 关键是“抓住关联字词”;注意:“不‘或’即‘且’,不‘且’即‘或’”.6.“或命题”的真假特点是“一真即真,要假全假”;“且命题”的真假特点是“一假即假,要真全真”;“非命题”的真假特点是“一真一假”.7.四种命题中“‘逆’者‘交换’也”、“‘否’者‘否定’也”.原命题等价于逆否命题,但原命题与逆命题、否命题都不等价.反证法分为三步:假设、推矛、得果.注意:命题的否定是“命题的非命题,也就是‘条件不变,仅否定结论’所得命题”,但否命题是“既否定原命题的条件作为条件,又否定原命题的结论作为结论的所得命题” ✍.8.充要条件二、函 数1. 指数式、对数式,mn a =1mn m na a -=,log a N a N =log (0,1,0)b a a N N b a a N =⇔=>≠>,.01a =,log 10a =,log 1a a =,lg 2lg51+=,log ln e x x =,log log log c a c b b a=,.log log m n a a n b b m =. 2.(1)映射是“‘全部射出’加‘一箭一雕’”;映射中第一个集合A 中的元素必有像,但第二个集合B 中的元素不一定有原像(A 中元素的像有且仅有下一个,但B 中元素的原像可能没有,也可任意个);函数是“非空数集上的映射”,其中“值域是映射中像集B 的子集”.(2)函数图像与x 轴垂线至多一个公共点,但与y 轴垂线的公共点可能没有,也可任意个.(3)函数图像一定是坐标系中的曲线,但坐标系中的曲线不一定能成为函数图像.(4)原函数与反函数有两个“交叉关系”:自变量与因变量、定义域与值域.求一个函数的反函数,分三步:逆解、交换、定域(确定原函数的值域,并作为反函数的定义域).注意:①1()()f a b f b a -=⇔=,1[()]f f x x -=,1[()]f f x x -=,但11[()][()]f f x f f x --≠. ② 函数(1)y f x =+的反函数是1()1y f x -=-,而不是1(1)y f x -=+.3.单调性和奇偶性(1)奇函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性完全相同.偶函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性恰恰相反.单调函数的反函数和原函数有相同的性;如果奇函数有反函数,那么其反函数一定还是奇函数.注意:(1)确定函数的奇偶性,务必先判定函数定义域是否关于原点对称 .确定函数奇偶性的常用方法有:定义法、图像法等等. 对于偶函数而言有:()()(||)f x f x f x -==.(2)若奇函数定义域中有0,则必有(0)0f =.即0()f x ∈的定义域时,(0)0f =是()f x 为奇函数的必要非充分条件.(3)确定函数的单调性或单调区间,在解答题中常用:定义法(取值、作差、鉴定)、导数法;在选择、填空题中还有:数形结合法(图像法)、特殊值法等等.(4)函数单调是函数有反函数的一个充分非必要条件.(5)定义在关于原点对称区间上的任意一个函数,都可表示成“一个奇函数与一个偶函数的和(或差)”.(6)函数单调是函数有反函数的充分非必要条件,奇函数可能反函数,但偶函数只有()0({0})f x x =∈有反函数;既奇又偶函数有无穷多个(()0f x =,定义域是关于原点对称的任意一个数集).(7)复合函数的单调性特点是:“同性得增,增必同性;异性得减,减必异性”.复合函数的奇偶性特点是:“内偶则偶,内奇同外”.复合函数要考虑定义域的变化。

新高考 数学高考总复习完整培训讲义含解析 (1)

新高考 数学高考总复习完整培训讲义含解析 (1)

第1课时集合的概念及运算【考点导读】1.了解集合的含义,体会元素与集合的属于关系;能选择自然语言,图形语言,集合语言描述不同的具体问题,感受集合语言的意义和作用.2.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集;了解全集与空集的含义.3.理解两个集合的交集与并集的含义,会求两个集合的交集与并集;理解在给定集合中一个子集补集的含义,会求给定子集的补集;能使用文氏图表达集合的关系及运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用.4.集合问题常与函数,方程,不等式有关,其中字母系数的函数,方程,不等式要复杂一些,综合性较强,往往渗透数形思想和分类讨论思想.【基础练习】1.集合用列举法表示.2.设集合,,则.3.已知集合,,则集合_______.4.设全集,集合,,则实数a 的值为____.【范例解析】例.已知为实数集,集合.若,或,求集合B.【反馈演练】1.设集合,,,则=_________.2.设P,Q为两个非空实数集合,定义集合P+Q=,则P+Q中元素的个数是____个.3.设集合,.(1)若,求实数a的取值范围;(2)若,求实数a的取值范围;(3)若,求实数a的值.第3 课时充分条件和必要条件【考点导读】1.理解充分条件,必要条件和充要条件的意义;会判断充分条件,必要条件和充要条件.2.从集合的观点理解充要条件,有以下一些结论:若集合,则是的充分条件;若集合,则是的必要条件;若集合,则是的充要条件.3. 会证明简单的充要条件的命题,进一步增强逻辑思维能力.【基础练习】1.若则是的充分条件.若,则是的必要条件.若,则是的充要条件.2.用“充分不必要条件,必要不充分条件,充要条件和既不充分也不必要条件”填空.(1)已知,,那么是的____ ___条件.(2)已知两直线平行,内错角相等,那么是的__ _____条件.(3)已知四边形的四条边相等,四边形是正方形,那么是的___ __条件.3.若,则的一个必要不充分条件是.【范例解析】例.用“充分不必要条件,必要不充分条件,充要条件和既不充分也不必要条件”填空.(1)是的___________________条件;(2)是的___________________条件;(3)是的___________________条件;(4)是或的___________________条件.分析:从集合观点“小范围大范围”进行理解判断,注意特殊值的使用. 【反馈演练】1.设集合,,则“”是“”的 _ 条件.2.已知p:1<x<2,q:x(x-3)<0,则p是q的条件.3.已知条件,条件.若是的充分不必要条件,求实数a 的取值范围.高中数学复习讲义第二章函数A【知识导读】【方法点拨】函数是中学数学中最重要,最基础的内容之一,是学习高等数学的基础.高中函数以具体的幂函数,指数函数,对数函数和三角函数的概念,性质和图像为主要研究对象,适当研究分段函数,含绝对值的函数和抽象函数;同时要对初中所学二次函数作深入理解.1.活用“定义法”解题.定义是一切法则与性质的基础,是解题的基本出发点.利用定义,可直接判断所给的对应是否满足函数的条件,证明或判断函数的单调性和奇偶性等.2.重视“数形结合思想”渗透.“数缺形时少直观,形缺数时难入微”.当你所研究的问题较为抽象时,当你的思维陷入困境时,当你对杂乱无章的条件感到头绪混乱时,一个很好的建议:画个图像!利用图形的直观性,可迅速地破解问题,乃至最终解决问题.3.强化“分类讨论思想”应用.分类讨论是一种逻辑方法,是一种重要的数学思想,同时也是一种重要的解题策略,它体现了化整为零、积零为整的思想与归类整理的方法.进行分类讨论时,我们要遵循的原则是:分类的对象是确定的,标准是统一的,不遗漏、不重复,科学地划分,分清主次,不越级讨论。

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义 第八章 §8.11 圆锥曲线中求值与证明问题

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义  第八章 §8.11 圆锥曲线中求值与证明问题

(2)记C的左、右顶点分别为A1,A2,过点(-4,0)的直线与C的左支交于M, N两点,M在第二象限,直线MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.
由(1)可得A1(-2,0),A2(2,0), 设M(x1,y1),N(x2,y2), 显然直线MN的斜率不为0, 设直线 MN 的方程为 x=my-4,且-12<m<12, 与x42-1y62 =1 联立可得(4m2-1)y2-32my+48=0,
a=2,
⇒b=1, c= 3,
∴椭圆 C 的方程为y42+x2=1.
(2)若点P为椭圆C上的动点,且在第一象限运动,直线AP的斜率为k,
且与y轴交于点M,过点M与AP垂直的直线交x轴于点N,若直线PN的 斜率为-25k ,求k值.
由题意知A(-1,0),kAP=k,
则直线lAP:y=k(x+1),∴M(0,k),
1234
若以AB为直径的圆经过坐标原点, 则O→A·O→B=0,即 xAxB+yAyB=1-3-2 a2=0, 所以a=±1,满足要求.
1234
2.(2023·宁德模拟)若
A-1,-
22,B1,
22,C(0,1),D
23,21四点中
恰有三点在椭圆 T:ax22+by22=1(a>b>0)上.
(1)求椭圆T的方程;
1234
由于
A-1,-
22,B1,
22两点关于原点对称,必在椭圆上,
则a12+21b2=1,且43a2+41b2<1,
∴C(0,1)必在椭圆上,
即有b12=1,则 b=1,a2=2, ∴椭圆 T 的方程为x22+y2=1.
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(2)动直线y=
2 2x

第2节 基本不等式--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第2节  基本不等式--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第二节基本不等式1.基本不等式:ab ≤a +b 2.(1)基本不等式成立的条件:01a >0,b >0.(2)等号成立的条件:当且仅当02a =b 时,等号成立.(3)其中03a +b2叫做正数a ,b 的算术平均数,04ab 叫做正数a ,b 的几何平均数.2.几个重要的不等式(1)a 2+b 205≥2ab (a ,b ∈R ).(2)b a +ab 06≥2(a ,b同号).(3)(a ,b ∈R ).(a ,b ∈R ).以上不等式等号成立的条件均为09a =b .3.利用基本不等式求最值(1)已知x ,y 都是正数,如果积xy 等于定值P ,那么当10x =y 时,和x +y 有最小值112P .(简记:积定和最小)(2)已知x ,y 都是正数,如果和x +y 等于定值S ,那么当12x =y 时,积xy 有最大值1314S 2.(简记:和定积最大)注意:(1)利用基本不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”,其中“一正”指正数,“二定”指求最值时和或积为定值,“三相等”指满足等号成立的条件.(2)形如y =x +ax (a >0)的函数求最值时,首先考虑用基本不等式,若等号取不到,再利用该函数的单调性求解.1.连续使用基本不等式求最值要求每次等号成立的条件要一致.2.若a >0,b >0,则21a +1b ≤ab ≤a +b2≤a 2+b 22,当且仅当a =b 时,等号成立.3.常见求最值的模型模型一:mx +nx≥2mn (m >0,n >0,x >0),当且仅当x =nm时,等号成立;模型二:mx +n x -a =m (x -a )+nx -a +ma ≥2mn +ma (m >0,n >0,x >a ),当且仅当x -a =n m时,等号成立;模型三:xax 2+bx +c =1ax +b +c x ≤12ac +b(a >0,c >0,x >0),当且仅当x =ca时,等号成立;模型四:x (n -mx )=mx (n -mx )m ≤1m ·>0,n >0,0<x 当且仅当x =n 2m时,等号成立.4.三个正数的均值不等式:若a ,b ,c >0,则a +b +c 3≥3abc ,当且仅当a =b =c 时,等号成立.1.概念辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)y =x +1x 的最小值是2.()(2)|b a +a b |≥2.()(3)已知0<x <12,则x (1-2x )的最大值为18.()(4)函数f (x )=sin x +4sin x 的最小值为4.()答案(1)×(2)√(3)√(4)×2.小题热身(1)设a >0,则9a +1a 的最小值为()A .4B .5C .6D .7答案C 解析9a +1a≥29a ·1a =6,当且仅当9a =1a ,即a =13时,等号成立.(2)矩形两边长分别为a ,b ,且a +2b =6,则矩形面积的最大值是()A .4 B.92C.322D .2答案B解析依题意,可得a >0,b >0,则6=a +2b ≥2a ·2b =22·ab ,当且仅当a =2b 时取等号,所以ab ≤628=92,即矩形面积的最大值为92.故选B.(3)(2024·河南郑州高三模拟)已知实数a >0,b >0,a +b =2,则1a +ab 的最小值为________.答案12+2解析1a +a b =12×a +b a +a b =12+b 2a +a b ≥12+2b 2a ·a b =12+2,当且仅当b 2a =ab,即a =22-2,b =4-22时,等号成立.(4)(人教A 必修第一册习题2.2T1(2)改编)函数y =x (3-2x )(0≤x ≤1)的最大值是________.答案98解析因为0≤x ≤1,所以3-2x >0,所以y =12·2x ·(3-2x )≤122x +(3-2x )22=98,当且仅当2x =3-2x ,即x =34时取等号.(5)(人教A 必修第一册复习参考题2T5改编)已知a ,b >0,且ab =a +b +3,则ab 的取值范围为________.答案[9,+∞)解析因为a,b>0,所以ab-3=a+b≥2ab,于是ab-2ab-3≥0,解得ab≤-1(舍去)或ab≥3,所以ab≥9,当且仅当a=b=3时,等号成立,所以ab的取值范围是[9,+∞).考点探究——提素养考点一利用基本不等式求最值(多考向探究)考向1配凑法求最值例1(1)(2024·福建福州四校高三期中联考)已知0<x<2,则y=x4-x2的最大值为() A.2B.4C.5D.6答案A解析因为0<x<2,所以y=x4-x2=x2(4-x2)≤x2+(4-x2)2=2,当且仅当x2=4-x2,即x=2时,等号成立,即y=x4-x2的最大值为2.故选A.(2)函数y=x2+3x+3x+1(x<-1)的最大值为()A.3B.2C.1D.-1答案D解析y=x2+3x+3x+1=(x+1)2+(x+1)+1x+1=--(x+1)+1-(x+1)+1≤-1=-1,当且仅当x+1=1x+1=-1,即x=-2时,等号成立.故选D.【通性通法】配凑法求最值的关键点【巩固迁移】1.函数y =3x ()A .8B .7C .6D .5答案D解析因为x >13,所以3x -1>0,所以y =3x +43x -1=(3x -1)+43x -1+1≥2(3x -1)·43x -1+1=5,当且仅当3x -1=43x -1,即x =1时,等号成立,故函数y =3x 值为5.故选D.2.(2023·浙江杭州高三教学质量检测)已知a >1,b >1,且log 2a =log b 4,则ab 的最小值为()A .4B .8C .16D .32答案C解析∵log 2a =log b 4,∴12log 2a =log b 4,即log 2a =2log 24log 2b ,∴log 2a ·log 2b =4.∵a >1,b >1,∴log 2a >0,log 2b >0,∴log 2(ab )=log 2a +log 2b ≥2log 2a ·log 2b =4,当且仅当log 2a =log 2b =2,即a =b =4时取等号,所以ab ≥24=16,当且仅当a =b =4时取等号,故ab 的最小值为16.故选C.考向2常数代换法求最值例2(1)已知0<x <1,则9x +161-x 的最小值为()A .50B .49C .25D .7答案B解析因为0<x <1,所以9x +161-x =(x +1-x )25+9(1-x )x+16x 1-x ≥25+29(1-x )x ·16x 1-x =49,当且仅当9(1-x )x=16x 1-x ,即x =37时,等号成立,所以9x +161-x 的最小值为49.故选B.(2)已知a >0,b >0,a +2b =3,则1a +1b 的最小值为()A.223B.233C .1+223D .1+233答案C解析因为a +2b =3,所以13a +23b =1,+23b =13+23+a 3b +2b 3a≥1+2a 3b ·2b3a=1+223,当且仅当a 3b =2b3a ,即a =3(2-1),b =3(2-2)2时,等号成立.故选C.【通性通法】常数代换法求最值的基本步骤【巩固迁移】3.若正实数x ,y 满足2x +y =9,则-1x -4y 的最大值是()A.6+429B .-6+429C .6+42D .-6-42答案B解析因为1x +4y =19x +y )+y x +8x y+6+429,当且仅当y x =8xy ,即x =9(2-1)2,y =9(2-2)时,等号成立,所以-1x -4y ≤-6+429.故选B.4.(2024·湖北荆门三校高三联考)已知实数a ,b 满足lg a +lg b =lg (a +2b ),则2a +b 的最小值是()A .5B .9C .13D .18答案B解析由lg a +lg b =lg (a +2b ),可得lg (ab )=lg (a +2b ),所以ab =a +2b ,即2a +1b =1,且a >0,b >0,则2a +b =(2a +b 5+2b a +2ab ≥5+22b a ·2a b =9,当且仅当2b a =2ab,即a =b =3时,等号成立,所以2a +b 的最小值为9.故选B.考向3消元法、换元法求最值例3(1)已知5x 2y 2+y 4=1(x ,y ∈R ),则x 2+y 2的最小值是()A.14B.45C.255D .2答案B解析因为5x 2y 2+y 4=1,所以x 2=1-y 45y 2,又x 2≥0,所以y 2∈(0,1],所以x 2+y 2=y 2+1-y 45y2=4y 4+15y 2=y 2≥15×24y 2·1y 2=45,当且仅当4y 2=1y 2,即y 2=12,x 2=310时取等号,所以x 2+y 2的最小值是45.故选B.(2)(2024·浙江嘉兴第一中学高三期中)若x >0,y >0,且1x +1+1x +2y=1,则2x +y 的最小值为()A .2B .23C.12+3D .4+23答案C解析设x +1=a ,x +2y =b ,则x =a -1,y =b -a +12,且a >0,b >0,则1a +1b =1,2x +y=2(a -1)+b -a +12=3a +b 2-32,而3a +b =(3a +b 4+3a b +ba ≥4+23a b ·ba=4+23,当且仅当3a b =ba ,即a =3+33,b =3+1时,等号成立,则2x +y ≥4+232-32=12+ 3.故选C.【通性通法】当所求最值的代数式中变量比较多时,通常考虑利用已知条件消去部分变量后,凑出“和为常数”或“积为常数”的形式,最后利用基本不等式求最值.【巩固迁移】5.(2023·江苏南京高三调研)设a ≥0,b ≥0,且2a +b =1,则ab 的最小值为__________.答案解析因为2a +b =1,所以a =(b -1)24,所以a b =(b -1)24b=b 4+14b -12≥2b 4·14b-12=0,当且仅当a =0,b =1时取等号.6.(2024·湖北襄阳五中高三质量检测)若正数a ,b 满足2a +b =1,则a 2-2a +b2-b的最小值是________.答案223-12解析设u =2-2a ,v =2-b ,则a =2-u 2,b =2-v ,则u +v =3(u >0,v >0),所以a 2-2a +b2-b=1-12u u+2-v v =1u +2v -32=13(u +v 32+v u +-32+321+223-32=223-12,当且仅当v =6-32,u =32-3时,等号成立,所以a 2-2a +b 2-b 的最小值为223-12.考向4“和”“积”互化求最值例4(多选)设a >1,b >1,且ab -(a +b )=1,那么()A .a +b 有最小值22+2B .a +b 有最大值22-2C .ab 有最大值3-22D .ab 有最小值3+22答案AD解析∵a >1,b >1,∴ab -1=a +b ≥2ab ,当a =b 时取等号,即ab -2ab -1≥0,解得ab ≥2+1,∴ab ≥(2+1)2=3+22,∴ab 有最小值3+2 2.又ab ,当a =b 时取等号,∴1=ab -(a +b )-(a +b ),即(a +b )2-4(a +b )≥4,则[(a +b )-2]2≥8,解得a +b -2≥22,即a +b ≥22+2,∴a +b 有最小值22+2.故选AD.【通性通法】“和”“积”互化求最值的方法(1)基本不等式具有将“和式”转化为“积式”和将“积式”转化为“和式”的放缩功能,因此可以用在一些不等式的证明中,还可以用于求代数式的最值.(2)如果条件中含有两个变量的和与积的形式,可以直接利用基本不等式对两个正数的和与积进行转化,然后通过解不等式进行求解,或者通过构造一元二次方程,利用根的分布解决问题.【巩固迁移】7.正实数x ,y 满足4x 2+y 2+xy =1,则xy 的最大值为________,2x +y 的最大值为________.答案152105解析∵1-xy =4x 2+y 2≥4xy ,∴5xy ≤1,∴xy ≤15,当且仅当y =2x ,即x =1010,y =105时取等号.∵4x 2+y 2+xy =1,∴(2x +y )2-3xy =1,∴(2x +y )2-1=3xy =32·2x ·y,即(2x +y )2-1≤38(2x +y )2,∴(2x +y )2≤85,∴2x +y ≤2105,当且仅当2x =y ,即x =1010,y=105时取等号.考点二基本不等式的综合应用例5(2024·河南濮阳外国语学校模拟)若对任意正数x ,不等式2x 2+4≤2a +1x恒成立,则实数a 的取值范围为()A .[0,+∞) B.-14,+∞C.14,+∞ D.12,+∞答案B解析依题意得,当x >0时,2a +1≥2x x 2+4=2x +4x恒成立,又x +4x ≥4,当且仅当x =2时取等号,所以2x +4x 的最大值为12,所以2a +1≥12,解得实数a 的取值范围为-14,+故选B.【通性通法】1.利用基本不等式求参数的值或范围时,要观察题目的特点,先确定是恒成立问题还是有解问题,再利用基本不等式确定等号成立的条件,最后通过解不等式(组)得到参数的值或范围.2.当基本不等式与其他知识相结合时,往往是为其他知识提供一个应用基本不等式的条件,然后利用常数代换法求最值.【巩固迁移】8.在等腰三角形ABC 中,AB =AC ,若AC 边上的中线BD 的长为3,则△ABC 面积的最大值是()A .6B .12C .18D .24答案A解析设AB =AC =2m ,BC =2n ,因为∠ADB =π-∠CDB ,所以m 2+9-4m 26m =-m 2+9-4n 26m,整理得m 2=9-2n 2.设△ABC 的面积为S ,则S =12BC =12×2n ×4m 2-n 2=3n 4-n 2=3n 2(4-n 2)≤3×n 2+4-n 22=6,当且仅当n =2时,等号成立.故选A.考点三基本不等式的实际应用例6网店和实体店各有利弊,两者的结合将在未来一段时期内成为商业的一个主要发展方向.某品牌行车记录仪支架销售公司从2022年10月起开展网络销售与实体店体验安装结合的销售模式.根据几个月运营发现,产品的月销量x (万件)与投入实体店体验安装的费用t (万元)之间满足函数关系式x =3-2t +1.已知网店每月固定的各种费用支出为3万元,产品每1万件进货价格为32万元,若每件产品的售价定为“进货价的150%”与“平均每件产品的实体店体验安装费用的一半”之和,则该公司最大月利润是________万元.答案37.5解析由题意知t =23-x-1(1<x <3),设该公司的月利润为y 万元,则y -32x -3-t =16x -t 2-3=16x -13-x +12-3=45.5-16(3-x )+13-x ≤45.5-216=37.5,当且仅当x =114时取等号,即最大月利润为37.5万元.【通性通法】利用基本不等式解决实际应用问题的技巧【巩固迁移】9.一家商店使用一架两臂不等长的天平称黄金.一位顾客到店里购买10g 黄金,售货员先将5g 的砝码放在天平左盘中,取出一些黄金放在天平右盘中使天平平衡;再将5g 的砝码放在天平右盘中,再取出一些黄金放在天平左盘中使天平平衡;最后将两次称得的黄金交给顾客.若顾客实际购得的黄金为m g ,则()A .m >10B .m =10C .m <10D .以上都有可能答案A解析由于天平两臂不等长,可设天平左臂长为a ,右臂长为b ,则a ≠b ,设先称得黄金为xg ,后称得黄金为y g ,则bx =5a ,ay =5b ,∴x =5a b ,y =5b a ,∴x +y =5a b +5ba=5×2a b ·b a =10,当且仅当a b =ba,即a =b 时,等号成立,但a ≠b ,等号不成立,即x +y >10.因此顾客实际购得的黄金克数m >10.故选A.课时作业一、单项选择题1.当x <0时,函数y =x +4x ()A .有最大值-4B .有最小值-4C .有最大值4D .有最小值4答案A解析y =x +4x=-(-x )-4,当且仅当x =-2时,等号成立.故选A.2.(2023·陕西咸阳高三模拟)已知x >0,y >0,若2x +y =8xy ,则xy 的最小值是()A.18B.14C.24D.22答案A解析因为2x +y ≥22xy ,所以8xy ≥22xy ,解得xy ≥18,当且仅当2x =y ,即x =14,y =12时,等号成立.故选A.3.已知F 1,F 2是椭圆C :x 29+y 24=1的两个焦点,点M 在C 上,则|MF 1|·|MF 2|的最大值为()A .13B .12C .9D .6答案C解析由椭圆的定义可知,|MF 1|+|MF 2|=2a =6.由基本不等式可得|MF 1|·|MF 2|=9,当且仅当|MF 1|=|MF 2|=3时,等号成立.故选C.4.(2024·浙江绍兴第一中学高三期中)已知直线ax +by -1=0(ab >0)过圆(x -1)2+(y -2)2=2024的圆心,则1a +1b 的最小值为()A .3+22B .3-22C .6D .9答案A解析由圆的方程知,圆心为(1,2).∵直线ax +by -1=0(ab >0)过圆的圆心,∴a +2b =1(ab >0),∴1a +1b =(a +2b )=3+a b +2ba≥3+2a b ·2b a=3+当且仅当a b =2ba,即a =2b ,∴1a +1b的最小值为3+2 2.故选A.5.(2023·湖南五市十校联考)原油作为“工业血液”“黑色黄金”,其价格的波动牵动着整个化工产业甚至世界经济.小李在某段时间内共加油两次,这段时间燃油价格有升有降,现小李有两种加油方案:第一种方案是每次加油40升,第二种方案是每次加油200元,则下列说法正确的是()A .第一种方案更划算B .第二种方案更划算C .两种方案一样D .无法确定答案B解析设小李这两次加油的油价分别为x 元/升、y 元/升(x ≠y ),则第一种方案:两次加油的平均价格为40x +40y 80=x +y 2>xy ,第二种方案:两次加油的平均价格为400200x +200y =2xyx +y <xy ,故无论油价如何起伏,第二种方案都比第一种方案更划算.故选B.6.(2023·浙江杭州调研)对任意m ,n ∈(0,+∞),都有m 2-amn +2n 2≥0,则实数a 的最大值为()A .4 B.92C.2D .22答案D 解析由m 2-amn +2n 2≥0得m 2+2n 2≥amn ,即a ≤m 2+2n 2mn=m n +2n m 恒成立,因为m n +2nm≥2m n ·2n m =22,当且仅当m n =2nm,即m =2n 时取等号,所以a ≤22,故实数a 的最大值为2 2.故选D.7.(2024·浙江名校协作体高三模拟)设x ,y 为正实数,若2x +y +2xy =54,则2x +y 的最小值是()A .4B .3C .2D .1答案D解析因为x ,y 为正实数,且54=2x +y +2xy =(2x +1)(y +1)-1,令m =2x +1,n =y +1,则mn =94,所以2x +y =m +n -2≥2mn -2=1,当且仅当m =n ,即y =12,x =14时取等号.故选D.8.(2024·湖北襄阳第四中学高三适应性考试)若a ,b ,c 均为正数,且满足a 2+2ab +3ac +6bc =1,则2a +2b +3c 的最小值是()A .2B .1C.2D .22答案A解析因为a 2+2ab +3ac +6bc =1,所以a (a +2b )+3c (a +2b )=(a +2b )(a +3c )=1,又a ,b ,c 均为正数,(a +2b )(a +3c )=(2a +2b +3c )24,当且仅当a +2b =a +3c =1时取等号,所以(2a+2b+3c)24≥1,即2a+2b+3c≥2.故选A.二、多项选择题9.下列四个函数中,最小值为2的是()A.y=sin xxB.y=ln x+1ln x(x>0,x≠1)C.y=x2+6 x2+5D.y=4x+4-x 答案AD解析对于A,因为0<x≤π2,所以0<sin x≤1,则y=sin x+1sin x≥2,当且仅当sin x=1sin x,即sin x=1时取等号,故y=sin x x2,符合题意;对于B,当0<x<1时,ln x<0,此时y=ln x+1ln x为负值,无最小值,不符合题意;对于C,y=x2+6x2+5=x2+5+1x2+5,设t=x2+5,则t≥5,则y≥5+15=655,其最小值不是2,不符合题意;对于D,y=4x+4-x=4x+14x≥24x·14x=2,当且仅当x=0时取等号,故y=4x+4-x的最小值为2,符合题意.故选AD.10.(2024·湖北部分名校高三适应性考试)已知正实数a,b满足ab+a+b=8,下列说法正确的是()A.ab的最大值为2B.a+b的最小值为4C.a+2b的最小值为62-3D.1a(b+1)+1b的最小值为12答案BCD解析对于A,因为ab+a+b=8≥ab+2ab,即(ab)2+2ab-8≤0,解得0<ab≤2,则ab≤4,当且仅当a=b=2时取等号,故A错误;对于B,ab+a+b=8≤(a+b)24+(a+b),即(a+b)2+4(a+b)-32≥0,解得a+b≤-8(舍去),a+b≥4,当且仅当a=b=2时取等号,故B正确;对于C,由题意可得b(a+1)=8-a,所以b=8-aa+1>0,解得0<a<8,a+2b=a+2·8-a a +1=a +18a +1-2=a +1+18a +1-3≥2(a +1)·18a +1-3=62-3,当且仅当a +1=18a +1,即a =32-1时取等号,故C 正确;对于D ,因为1a (b +1)+1b =181a (b +1)+1b [a (b +1)+b ]=182+b a (b +1)+a (b +1)b ≥18+2)=12,当且仅当b a (b +1)=a (b +1)b ,即b =4,a =45时取等号,故D 正确,故选BCD.11.已知a >0,b >0,且a +b =1,则()A .a 2+b 2≥12B .2a -b >12C .log 2a +log 2b ≥-2D.a +b ≤2答案ABD解析对于A ,a 2+b 2=a 2+(1-a )2=2a 2-2a +1=+12≥12,当且仅当a =b =12时,等号成立,故A 正确;对于B ,a -b =2a -1>-1,所以2a -b >2-1=12,故B 正确;对于C ,log 2a +log 2b =log 2ab ≤log=log 214=-2,当且仅当a =b =12时,等号成立,故C 不正确;对于D ,因为(a +b )2=1+2ab ≤1+a +b =2,所以a +b ≤2,当且仅当a =b =12时,等号成立,故D 正确.故选ABD.三、填空题12.(2023·山东滨州三校联考)若函数f (x )=x +1x -2(x >2)在x =a 处取最小值,则a =________.答案3解析当x >2时,x -2>0,f (x )=(x -2)+1x -2+2≥2(x -2)·1x -2+2=4,当且仅当x -2=1x -2(x >2),即x =3时取等号,即当f (x )取得最小值时,x =3,即a =3.13.(2024·河北衡水中学高三第三次综合素养评价)已知实数a >b >1,满足a +1a -1≥b +1b -1,则a +4b 的最小值是________.答案9解析由已知条件,得a -b ≥1b -1-1a -1=(a -1)-(b -1)(b -1)(a -1)=a -b (b -1)(a -1),∵a -b >0,∴1≥1(b -1)(a -1),又a -1>0,b -1>0,∴(b -1)(a -1)≥1,∴a +4b =(a -1)+4(b -1)+5≥2(a -1)·4(b -1)+5=9,-1=4(b -1),-1)(a -1)=1,=3,=32时,等号成立.14.(2023·湖北荆宜三校高三模拟)已知正数a ,b 满足a +3b +3a +4b =18,则a +3b 的最大值是________.答案9+36解析设t =a +3b ,则3a +4b =18-t ,所以t (18-t )=(a +3b 15+9b a +4ab≥15+29b a ·4ab=27,当且仅当2a =3b 时取等号.所以t 2-18t +27≤0,解得9-36≤t ≤9+36,即a +3b 的最大值是9+36,当且仅当2a =3b ,即a =3+6,b =2+263时取等号.15.(2024·浙江名校联盟高三上学期第一次联考)已知正实数x ,y 满足1x +4y +4=x +y ,则x+y 的最小值为()A.13-2B .2C .2+13D .2+14答案C解析因为正实数x ,y 满足1x +4y+4=x +y ,等式两边同乘以x +y ,可得(x +y )2=4(x +y )+5+y x +4xy≥4(x +y )+5+2y x ·4xy =4(x +y )+9,所以(x +y )2-4(x +y )-9≥0,因为x +y >0,所以x +y ≥2+13,当且仅当y =2x 时,等号成立.因此x +y 的最小值为2+13.故选C.16.已知点E 是△ABC 的中线BD 上的一点(不包括端点),若AE →=xAB →+yAC →,则2x +1y 的最小值为()A .4B .6C .8D .9答案C解析设BE →=λBD →(0<λ<1),∵AE →=AB →+BE →=AB →+λBD →=AB →+λ(AD →-AB →)=(1-λ)AB →+λ2AC →,∴x =1-λ,y =λ2(x >0,y >0),∴2x +1y =21-λ+2λ=-λ)+λ]=4+2λ1-λ+2(1-λ)λ≥4+22λ1-λ·2(1-λ)λ=8,当且仅当2λ1-λ=2(1-λ)λ,即λ=12时取等号,故2x +1y 的最小值为8.故选C.17.(多选)(2022·新高考Ⅱ卷)若x ,y 满足x 2+y 2-xy =1,则()A .x +y ≤1B .x +y ≥-2C .x 2+y 2≤2D .x 2+y 2≥1答案BC解析由x 2+y 2-xy =1得(x +y )2-1=3xy ≤,解得-2≤x +y ≤2,当且仅当x =y =-1时,x +y =-2,当且仅当x =y =1时,x +y =2,所以A 错误,B 正确;由x 2+y 2-xy =1得x 2+y 2-1=xy ,又x 2+y 2≥2x 2·y2=2|xy |,所以|x 2+y 2-1|≤x2+y 22即-x 2+y 22≤x 2+y 2-1≤x 2+y 22,所以23≤x 2+y 2≤2,当且仅当x =y =±1时,x 2+y 2=2,当x =33,y =-33或x =-33,y =33时,x 2+y 2=23,所以C 正确,D 错误.故选BC.18.(多选)(2024·湖北襄阳第五中学高三月考)若a >b >0,且a +b =1,则()A .2a +2b ≥22B .2a +ab ≥2+22C .(a 2+1)(b 2+1)<32D .a 2a +2+b 2b +1≥14答案BD解析因为a >b >0,且a +b =1,所以0<b <12,12<a <1.对于A ,因为2a +2b ≥22a ·2b =22a +b=22,当且仅当a =b =12时取等号,但a >b >0,所以等号取不到,故A 错误;对于B ,因为b a >0,a b >0,由基本不等式,得2a +a b =2a +2b a +a b =2+2b a +a b ≥2+22b a ·ab=2+22,当且仅当2b a =a b ,即a =2-2,b =2-1时,等号成立,所以2a +ab≥2+22,故B 正确;对于C ,因为a +b =1,所以(a 2+1)(b 2+1)=a 2b 2+a 2+b 2+1=a 2b 2+(a +b )2-2ab +1=a 2b 2-2ab +2=(ab -1)2+1,其中ab ≤(a +b )24=14,当且仅当a =b 时取等号,但a >b >0,所以等号取不到,所以0<ab <14,(a 2+1)(b 2+1)=(ab -1)2+1故C 错误;对于D ,a 2a +2+b 2b +1=[(a +2)-2]2a +2+[(b +1)-1]2b +1=(a +2)+4a +2-4+(b +1)+1b +1-2=4a +2+1b +1-2,因为a +b=1,所以a +2+b +1=4,故a +24+b +14=1,所以4a +2+1b +1==1+14+b +1a +2+a +24(b +1)≥54+2b +1a +2·a +24(b +1)=94,当且仅当b +1a +2=a +24(b +1),即a =23,b =13时,等号成立,所以a 2a +2+b 2b +1=4a +2+1b +1-2≥94-2=14,故D 正确.故选BD.19.(2024·湖北百校高三联考)已知正数x ,y 满足3x +4y =4,则y是________.答案1解析因为x ,y 是正数,所以=y xy +3+y 2xy +1=1x +3y +12x +1y,且x +3y +2x +1y =3x +4y =4,所以y=14+3y +2x·=+2x +1y x +3y +≥14×(2+2)=1,当且仅当2x +1y x +3y =x +3y 2x +1y,即x =45,y =52,等号成立,所以y 1.20.(2023·广东深圳高三二模)足球是一项很受欢迎的体育运动.如图,某标准足球场的底线宽AB =72码,球门宽EF =8码,球门位于底线的正中位置.在比赛过程中,攻方球员带球运动时,往往需要找到一点P ,使得∠EPF 最大,这时候点P 就是最佳射门位置.当攻方球员甲位于边线上的点O 处(OA =AB ,OA ⊥AB )时,根据场上形势判断,有OA →,OB →两条进攻线路可供选择.若选择线路OA →,则甲带球________码时,到达最佳射门位置;若选择线路OB →,则甲带球________码时,到达最佳射门位置.答案72-165722-165解析若选择线路OA →,设AP =t ,其中0<t ≤72,AE =32,AF =32+8=40,则tan ∠APE =AEAP=32t ,tan ∠APF =AF AP =40t ,所以tan ∠EPF =tan(∠APF -∠APE )=tan ∠APF -tan ∠APE 1+tan ∠APF tan ∠APE=40t -32t 1+1280t 2=8t 1+1280t2=8t +1280t ≤82t ·1280t =520,当且仅当t =1280t ,即t =165时,等号成立,此时OP =OA -AP =72-165,所以若选择线路OA →,则甲带球72-165码时,到达最佳射门位置;若选择线路OB →,以线段EF 的中点N 为坐标原点,BA →,AO →的方向分别为x ,y 轴正方向建立如图所示的空间直角坐标系,则B (-36,0),O (36,72),F (-4,0),E (4,0),k OB =7236+36=1,直线OB 的方程为y =x +36,设点P (x ,x +36),其中-36<x ≤36,tan ∠AFP =k PF =x +36x +4,tan ∠AEP =k PE =x +36x -4,所以tan ∠EPF =tan(∠AEP -∠AFP )=tan ∠AEP -tan ∠AFP1+tan ∠AEP tan ∠AFP=x +36x -4-x +36x +41+x +36x -4·x +36x +4=8(x +36)x 2-161+(x +36)2x 2-16=8(x +36)+x 2-16x +36,令m =x +36∈(0,72],则x =m -36,所以x +36+x 2-16x +36=m +(m -36)2-16m =2m +1280m -72≥22m ·1280m72=3210-72,当且仅当2m =1280m,即m =810,即x =810-36时,等号成立,所以tan ∠EPF =82m+1280m-72≤83210-72=1410-9,当且仅当x=810-36时,等号成立,此时|OP|=2·|36-(810-36)|=722-165,所以若选择线路OB→,则甲带球722-165码时,到达最佳射门位置.。

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义含答案解析 第七章§7.3 空间点、直线、平面之间的位置关系

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义含答案解析  第七章§7.3 空间点、直线、平面之间的位置关系

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义含答案解析§7.3空间点、直线、平面之间的位置关系课标要求1.借助长方体,在直观认识空间点、直线、平面的位置关系的基础上,抽象出空间点、直线、平面的位置关系的定义.2.了解四个基本事实和一个定理,并能应用定理解决问题.知识梳理1.基本事实1:过不在一条直线上的三个点,有且只有一个平面.基本事实2:如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内.基本事实3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.基本事实4:平行于同一条直线的两条直线平行.2.“三个”推论推论1:经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.3.空间中直线与直线的位置关系异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点.4.空间中直线与平面、平面与平面的位置关系图形语言符号语言公共点直线与平面相交a ∩α=A 1个平行a ∥α0个在平面内a ⊂α无数个平面与平面平行α∥β0个相交α∩β=l 无数个5.等角定理如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.6.异面直线所成的角(1)定义:已知两条异面直线a ,b ,经过空间任一点O 分别作直线a ′∥a ,b ′∥b ,我们把直线a ′与b ′所成的角叫做异面直线a 与b 所成的角(或夹角).(2),π2.常用结论1.过平面外一点和平面内一点的直线,与平面内不过该点的直线是异面直线.2.分别在两个平行平面内的直线平行或异面.自主诊断1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)(1)没有公共点的两条直线是异面直线.(×)(2)直线与平面的位置关系有平行、垂直两种.(×)(3)如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合.(×)(4)两两相交的三条直线共面.(×)2.(必修第二册P147例1改编)已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1,直线BD 1与直线AA 1所成角的余弦值是()A.12B.13C.63D.33答案D解析连接BD (图略),由于AA 1∥DD 1,所以∠DD 1B 即为直线BD 1与直线AA 1所成的角,不妨设正方体的棱长为a ,则BD =2a ,BD 1=D 1D 2+BD 2=3a ,所以cos ∠DD 1B =DD 1D 1B =13=33.3.(多选)给出以下四个命题,其中错误的是()A .不共面的四点中,其中任意三点不共线B .若点A ,B ,C ,D 共面,点A ,B ,C ,E 共面,则点A ,B ,C ,D ,E 共面C .若直线a ,b 共面,直线a ,c 共面,则直线b ,c 共面D .依次首尾相接的四条线段必共面答案BCD解析反证法:如果四个点中,有3个点共线,第4个点不在这条直线上,根据基本事实2的推论可知,这四个点共面,这与已知矛盾,故A 正确;如图1,A ,B ,C ,D 共面,A ,B ,C ,E 共面,但A ,B ,C ,D ,E 不共面,故B 错误;如图2,a ,b 共面,a ,c 共面,但b ,c 异面,故C 错误;如图3,a ,b ,c ,d 四条线段首尾相接,但a ,b ,c ,d 不共面,故D 错误.图1图2图34.如图,在三棱锥A -BCD 中,E ,F ,G ,H 分别是棱AB ,BC ,CD ,DA 的中点,则:(1)当AC ,BD 满足条件________时,四边形EFGH 为菱形;(2)当AC ,BD 满足条件________时,四边形EFGH 为正方形.答案(1)AC =BD(2)AC =BD 且AC ⊥BD解析(1)由题意知,EF ∥AC ,EH ∥BD ,且EF =12AC ,EH =12BD ,∵四边形EFGH 为菱形,∴EF =EH ,∴AC =BD .(2)∵四边形EFGH 为正方形,∴EF =EH 且EF ⊥EH ,∴AC =BD 且AC ⊥BD .题型一基本事实的应用例1已知在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别为D 1C 1,C 1B 1的中点,AC ∩BD =P ,A1C1∩EF=Q.求证:(1)D,B,F,E四点共面;(2)若A1C交平面DBFE于点R,则P,Q,R三点共线;(3)DE,BF,CC1三线交于一点.证明(1)如图所示,连接B1D1.因为EF是△C1D1B1的中位线,所以EF∥B1D1.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,B1D1∥BD,所以EF∥BD,所以EF,BD确定一个平面,即D,B,F,E四点共面.(2)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,连接A1C,设A1,C,C1确定的平面为α,又设平面BDEF为β.因为Q∈A1C1,所以Q∈α.又Q∈EF,所以Q∈β,所以Q是α与β的公共点,同理,P是α与β的公共点.所以α∩β=PQ.又A1C∩β=R,所以R∈A1C,R∈α,且R∈β.则R∈PQ,故P,Q,R三点共线.(3)因为EF∥BD且EF<BD,所以DE与BF相交,设交点为M,则由M∈DE,DE⊂平面D1DCC1,得M∈平面D1DCC1,同理,M∈平面B1BCC1.又平面D1DCC1∩平面B1BCC1=CC1,所以M∈CC1.所以DE,BF,CC1三线交于一点.思维升华共面、共线、共点问题的证明(1)共面:先确定一个平面,然后再证其余的线(或点)在这个平面内.(2)共线:先由两点确定一条直线,再证其他各点都在这条直线上.(3)共点:先证其中两条直线交于一点,再证其他直线经过该点.跟踪训练1在如图所示的空间几何体中,四边形ABEF 与ABCD 都是梯形,BC ∥AD 且BC =12AD ,BE ∥AF 且BE =12AF ,G ,H 分别为AF ,FD 的中点.(1)证明:四边形BCHG 是平行四边形;(2)C ,D ,F ,E 四点是否共面?为什么?(1)证明由题设知,因为G ,H 分别为AF ,FD 的中点,所以GH ∥AD 且GH =12AD ,又BC ∥AD 且BC =12AD ,故GH ∥BC 且GH =BC ,所以四边形BCHG 是平行四边形.(2)解C ,D ,F ,E 四点共面.理由如下:由BE ∥AF 且BE =12AF ,G 是AF 的中点知BE ∥GF 且BE =GF ,所以四边形EFGB 是平行四边形,所以EF ∥BG .由(1)知BG ∥CH ,所以EF ∥CH .故EC ,FH 共面.又点D 在直线FH 上,所以C ,D ,F ,E 四点共面.题型二空间位置关系的判断例2(1)(多选)下列推断中,正确的是()A .M ∈α,M ∈β,α∩β=l ⇒M ∈lB .A ∈α,A ∈β,B ∈α,B ∈β⇒α∩β=ABC .l ⊄α,A ∈l ⇒A ∉αD .A ,B ,C ∈α,A ,B ,C ∈β,且A ,B ,C 不共线⇒α,β重合答案ABD解析对于A ,因为M ∈α,M ∈β,α∩β=l ,由基本事实3可知M ∈l ,故A 正确;对于B,A∈α,A∈β,B∈α,B∈β,故直线AB⊂α,AB⊂β,即α∩β=AB,故B正确;对于C,若l∩α=A,则有l⊄α,A∈l,但A∈α,故C错误;对于D,有三个不共线的点在平面α,β中,α,β重合,故D正确.(2)(2023·龙岩模拟)若a和b是异面直线,b和c是异面直线,则a和c的位置关系是() A.异面或平行B.异面或相交C.异面D.相交、平行或异面答案D解析如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,①若直线AA1记为直线a,直线BC记为直线b,直线B1A1记为直线c,此时a和c相交;②若直线AA1记为直线a,直线BC记为直线b,直线DD1记为直线c,此时a和c平行;③若直线AA1记为直线a,直线BC记为直线b,直线C1D1记为直线c,此时a和c异面.思维升华判断空间直线的位置关系一般有两种方法:一是构造几何体(如长方体、空间四边形等)模型来判断.二是排除法.特别地,对于异面直线的判定常用到结论:“平面外一点A与平面内一点B的连线和平面内不经过点B的直线是异面直线.”跟踪训练2(1)空间中有三条线段AB,BC,CD,且∠ABC=∠BCD,那么直线AB与CD 的位置关系是()A.平行B.异面C.相交或平行D.平行或异面或相交均有可能答案D解析根据条件作出示意图,容易得到以下三种情况,由图可知AB与CD有相交、平行、异面三种情况.(2)(多选)如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别为棱C1D1,C1C的中点,以下四个选项正确的是()A .直线AM 与CC 1是相交直线B .直线AM 与BN 是平行直线C .直线BN 与MB 1是异面直线D .直线AM 与DD 1是异面直线答案CD解析因为点A 在平面CDD 1C 1外,点M 在平面CDD 1C 1内,直线CC 1在平面CDD 1C 1内,CC 1不过点M ,所以直线AM 与CC 1是异面直线,故A 错误;取DD 1的中点E ,连接AE (图略),则BN ∥AE ,但AE 与AM 相交,所以AM 与BN 不平行,故B 错误;因为点B 1与直线BN 都在平面BCC 1B 1内,点M 在平面BCC 1B 1外,BN 不过点B 1,所以BN 与MB 1是异面直线,故C 正确;同理D 正确.题型三异面直线所成的角例3(1)如图,圆柱的轴截面ABCD 为正方形,E 为弧BC 的中点,则异面直线AE 与BC 所成角的余弦值为()A.33B.55C.306D.66答案D解析如图,过点E 作圆柱的母线交下底面于点F ,连接AF ,易知F 为 AD 的中点,设四边形ABCD 的边长为2,则EF =2,AF =2,所以AE =22+(2)2= 6.连接ED ,则ED = 6.因为BC ∥AD ,所以异面直线AE 与BC 所成的角即为∠EAD (或其补角).在△EAD 中,cos ∠EAD =6+4-62×2×6=66.所以异面直线AE 与BC 所成角的余弦值为66.(2)四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是边长为2的正方形,PA ⊥底面ABCD ,异面直线AC 与PD 所成角的余弦值为105,则四棱锥外接球的表面积为()A .48πB .12πC .36πD .9π答案D解析如图,将其补成长方体.设PA =x ,x >0,连接AB 1,B 1C ,则异面直线AC 与PD 所成的角就是∠ACB 1或其补角.则cos ∠ACB 1=105=8+x 2+4-x 2-42×22×x 2+22,解得x =1(舍去负值),所以外接球的半径为12×12+22+22=32,所以该四棱锥外接球的表面积为4π=9π.思维升华异面直线所成角的求法方法解读平移法将异面直线中的某一条平移,使其与另一条相交,一般采用图中已有的平行线或者作平行线,形成三角形求解补形法在该几何体的某侧补接上一个几何体,在这两个几何体中找异面直线相应的位置,形成三角形求解跟踪训练3(1)(2023·莆田模拟)若正六棱柱ABCDEF -A 1B 1C 1D 1E 1F 1的底面边长为1,高为6,则直线AE 1和EF 所成角的大小为()A.π6B.π4C.π3D.π2答案C解析如图所示,EF ∥E 1F 1,则∠AE 1F 1即为所求.∵AF =EF =1,EE 1=6,且∠AFE =2π3,∴AE =AF 2+EF 2-2AF ·EF ·cos2π3=3,∴AE 1=AE 2+EE 21=3,AF 1=AF 2+FF 21=7,∴cos ∠AE 1F 1=AE 21+E 1F 21-AF 212AE 1·E 1F 1=9+1-72×3×1=12,∴∠AE 1F 1=π3,即直线AE 1和EF 所成角的大小为π3.(2)平面α过正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点A ,α∥平面CB 1D 1,α∩平面ABCD =m ,α∩平面ABB 1A 1=n ,则m ,n 所成角的正弦值为()A.32B.22C.33D.13答案A解析如图所示,过点A 补作一个与正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1相同棱长的正方体,易知平面α为平面AF 1E ,则m ,n 所成的角为∠EAF 1.∵△AF 1E 为正三角形,∴sin ∠EAF 1=sin 60°=32.课时精练一、单项选择题1.若直线上有两个点在平面外,则()A .直线上至少有一个点在平面内B .直线上有无穷多个点在平面内C .直线上所有点都在平面外D .直线上至多有一个点在平面内答案D解析根据题意,两点确定一条直线,那么由于直线上有两个点在平面外,则直线在平面外,只能是直线与平面相交,或者直线与平面平行,那么可知直线上至多有一个点在平面内.2.已知空间中不过同一点的三条直线l ,m ,n .“l ,m ,n 共面”是“l ,m ,n 两两相交”的()A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案B解析由m ,n ,l 在同一平面内,可能有m ,n ,l 两两平行,所以m ,n ,l 可能没有公共点,所以不能推出m ,n ,l 两两相交.由m ,n ,l 两两相交且m ,n ,l 不经过同一点,可设l ∩m =A ,l ∩n =B ,m ∩n =C ,且A ∉n ,所以点A 和直线n 确定平面α,而B ,C ∈n ,所以B ,C ∈α,所以l ,m ⊂α,所以m ,n ,l 在同一平面内.3.已知平面α∩平面β=l ,点A ,C ∈α,点B ∈β,且B ∉l ,又AC ∩l =M ,过A ,B ,C 三点确定的平面为γ,则β∩γ是()A .直线CMB .直线BMC .直线ABD .直线BC答案B解析已知过A ,B ,C 三点确定的平面为γ,则AC ⊂γ.又AC ∩l =M ,则M ∈γ,又平面α∩平面β=l ,则l ⊂α,l ⊂β,又因为AC ∩l =M ,所以M ∈β,因为B ∈β,B ∈γ,所以β∩γ=BM .4.如图,已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的所有棱长都相等,M 为A 1C 1的中点,则AM 与BC 1所成角的余弦值为()A.153B.155C.64D.104答案D 解析如图,取AC 的中点D ,连接DC 1,BD ,易知AM ∥DC 1,所以异面直线AM 与BC 1所成角就是直线DC 1与直线BC 1所成的角,即∠BC 1D ,因为直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的所有棱长都相等,可设三棱柱的棱长都为2,则DC 1=5,BD =3,BC 1=22,则在△BDC 1中,由余弦定理可得cos ∠BC 1D =(5)2+(22)2-(3)22×5×22=104,即异面直线AM 与BC 1所成角的余弦值为104.5.四边形ABCD 是矩形,AB =3AD ,点E ,F 分别是AB ,CD 的中点,将四边形AEFD 绕EF 旋转至与四边形BEFC 重合,则直线ED ,BF 所成角α在旋转过程中()A .逐步变大B .逐步变小C .先变小后变大D .先变大后变小答案D 解析由题可知初始时刻ED 与BF 所成的角为0,如图1,故B ,C 错误;图1在四边形AEFD 绕EF 旋转过程中,EF ⊥DF ,EF ⊥FC ,DF ∩FC =F ,DF ,FC ⊂平面DFC ,所以EF ⊥平面DFC ,EF ⊂平面EFCB ,所以平面DFC ⊥平面EFCB ,故D 在平面BCFE 内的投影P 一直落在直线CF 上,如图2,图2所以一定存在某一时刻EP ⊥BF ,而DP ⊥平面EFCB ,DP ⊥BF ,又DP ∩PE =P ,DP ,PE ⊂平面DPE ,所以BF ⊥平面DPE ,此时DE 与BF 所成的角为π2,然后α开始变小,故直线ED ,BF 所成角α在旋转过程中先变大后变小,故A 错误,D 正确.6.在正四棱锥P -ABCD 中,AB =2,E ,F ,G 分别为AB ,PC ,AD 的中点,直线BF 与EG 所成角的余弦值为63,则三棱锥P -EFG 的体积为()A.5212 B.24 C.23 D.26答案B解析连接BD ,DF ,AC ,CG ,CE ,如图,设BF =DF =x ,由BD ∥EG ,得∠FBD 即为BF 与EG 所成的角,在△FBD 中,易知BD =22,cos ∠FBD =x 2+8-x 242x=63,解得x = 3.设PB =PC =y ,在△PFB +3-23·y 2cos ∠PFB =y 2,①因为∠PFB +∠BFC =180°,故cos ∠BFC =cos(180°-∠PFB )=-cos ∠PFB ,则在△BCF +3-23·y 2cos ∠BFC =4,即+3+23·y 2cos ∠PFB =4,②①+②得y 22+6=y 2+4,因为y >0,解得y =2.因为F 为PC 的中点,故V 三棱锥P -EFG =V 三棱锥C -EFG =V 三棱锥F -ECG ,因为PA 2+PC 2=AC 2,PA =PC ,所以△PAC 为等腰直角三角形,则在等腰直角三角形PAC 中,易求得点P 到AC 的距离即点P 到底面的距离为2×222=2,故点F 到平面CEG 的距离为22,S △ECG =S ▱ABCD -S △AEG -S △CDG -S △CEB =2×2-12×1×1-12×2×1-12×1×2=4-12-1-1=3 2,故所求三棱锥的体积为13×32×22=24.二、多项选择题7.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,O是DB的中点,直线A1C交平面C1BD于点M,则下列结论正确的是()A.C1,M,O三点共线B.C1,M,O,C四点共面C.C1,O,B1,B四点共面D.D1,D,O,M四点共面答案AB解析∵O∈AC,AC⊂平面ACC1A1,∴O∈平面ACC1A1.∵O∈BD,BD⊂平面C1BD,∴O∈平面C1BD,∴O是平面ACC1A1和平面C1BD的公共点,同理可得,点M和点C1都是平面ACC1A1和平面C1BD的公共点,∴点C1,M,O在平面C1BD与平面ACC1A1的交线上,即C1,M,O 三点共线,故A,B正确;根据异面直线的判定定理可得BB1与C1O为异面直线,故C1,O,B1,B四点不共面,故C不正确;根据异面直线的判定定理可得DD1与MO为异面直线,故D1,D,O,M四点不共面,故D不正确.8.(2024·朝阳模拟)在三棱锥A-BCD中,AB=CD=2,AD=BC=AC=BD=5,则() A.AB⊥CDB.三棱锥A-BCD的体积为23C.三棱锥A-BCD外接球的半径为6D.异面直线AD与BC所成角的余弦值为35答案ABD解析将三棱锥补形为长方体,如图所示.其中BE =BN =1,BF =2,所以AB =CD =2,AD =BC =AC =BD =5,连接MF ,则AM ∥BF ,AM =BF ,所以四边形AMFB 为平行四边形,所以AB ∥MF ,又四边形MCFD 为正方形,所以MF ⊥CD ,所以AB ⊥CD ,故A 正确;长方体的体积V 1=1×1×2=2,三棱锥E -ABC 的体积V 2=V 三棱锥A -BEC =13×12×1×2×1=13,同理,三棱锥N -ABD ,三棱锥F -BCD ,三棱锥M -ACD 的体积也为13,所以三棱锥A -BCD 的体积V =2-4×13=23,故B 正确;长方体的外接球的直径为12+12+22=6,所以长方体的外接球的半径为62,长方体的外接球也是三棱锥A -BCD 的外接球,所以三棱锥A -BCD 外接球的半径为62,故C 错误;连接MN ,交AD 于点O ,因为MN ∥BC ,所以∠AOM (或其补角)为异面直线AD 与BC 所成的角,由已知OA =12AD =52,OM =12MN =52,AM =2,所以cos ∠AOM =54+54-42×52×52=-35,所以异面直线AD 与BC 所成角的余弦值为35,故D 正确.9.已知α,β是不同的平面,l ,m ,n 是不同的直线,P 为空间中一点.若α∩β=l ,m ⊂α,n ⊂β,m ∩n =P ,则点P 与直线l 的位置关系用符号表示为________.答案P ∈l 解析∵m ⊂α,n ⊂β,m ∩n =P ,∴P ∈α且P ∈β,又α∩β=l ,∴点P 在直线l 上,即P ∈l .10.如图为正方体表面的一种展开图,则图中的AB ,CD ,EF ,GH 在原正方体中互为异面直线的有________对.答案3解析画出该正方体的直观图如图所示,易知异面直线有(AB ,GH ),(AB ,CD ),(GH ,EF ).故共有3对.11.(2023·南阳模拟)如图,AB 和CD 是异面直线,AB =CD =3,E ,F 分别为线段AD ,BC上的点,且AE ED =BF FC =12,EF =7,则AB 与CD 所成角的大小为________.答案60°解析在平面ABD 中,过E 作EG ∥AB ,交DB 于点G ,连接GF ,如图,∵AE ED =12,∴BG GD =12,又BF FC =12,∴BG GD =BF FC,∴∠EGF (或其补角)即为AB 与CD 所成的角,在△EGF 中,EG =23AB =2,GF =13CD =1,EF =7,∴cos ∠EGF =22+12-(7)22×2×1=-12,∴∠EGF =120°,∴AB 与CD 所成角的大小为60°.12.(2023·长春模拟)如图,在底面为正方形的棱台ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F ,G ,H 分别为棱CC 1,BB 1,CF ,AF 的中点,对空间任意两点M ,N ,若线段MN 与线段AE ,BD 1都不相交,则称点M 与点N 可视,下列与点D 不可视的为________.(填序号)①B 1;②F ;③H ;④G .答案①②③解析如图所示,连接B 1D 1,BD ,DB 1,EF ,DE ,DH ,DF ,DG ,因为E ,F 分别为棱CC 1,BB 1的中点,所以EF ∥BC ,又底面ABCD 为正方形,所以BC ∥AD ,所以EF ∥AD ,所以四边形EFAD 为梯形,所以DH 与AE 相交,DF 与AE 相交,故②③不可视;因为B 1D 1∥DB ,所以四边形B 1D 1DB 是梯形,所以B 1D 与BD 1相交,故①不可视;因为EFAD 为梯形,G 为CF 的中点,即G ∉EF ,则D ,E ,G ,A 四点不共面,所以DG 与AE 不相交,若DG 与BD 1相交,则D ,B ,G ,D 1四点共面,显然D ,B ,B 1,D 1四点共面,G ∉平面DBB 1D 1,所以D ,B ,G ,D 1四点不共面,即假设不成立,所以DG 与BD 1不相交,即点G 与点D 可视,故④可视.四、解答题13.已知ABCD 是空间四边形,如图所示(M ,N ,E ,F 分别是AB ,AD ,BC ,CD 上的点).(1)若直线MN 与直线EF 相交于点O ,证明:B ,D ,O 三点共线;(2)若E ,N 为BC ,AD 的中点,AB =6,DC =4,NE =2,求异面直线AB 与DC 所成角的余弦值.(1)证明因为M ∈AB ,N ∈AD ,AB ⊂平面ABD ,AD ⊂平面ABD ,所以MN ⊂平面ABD ,因为E ∈CB ,F ∈CD ,CB ⊂平面CBD ,CD ⊂平面CBD ,所以EF ⊂平面CBD ,由于直线MN 与直线EF 相交于点O ,即O ∈MN ,O ∈平面ABD ,O ∈EF ,O ∈平面CBD ,又平面ABD ∩平面CBD =BD ,则O ∈BD ,所以B ,D ,O 三点共线.(2)解连接BD ,作BD 的中点G ,并连接GN ,GE ,如图所示,在△ABD 中,点N ,G 分别是AD 和BD 的中点,且AB =6,所以GN ∥AB ,且GN =12AB =3,在△CBD 中,点E ,G 分别是BC 和BD 的中点,且DC =4,所以GE ∥CD ,且GE =12DC =2,则异面直线AB 与DC 所成的角等于直线GE 与GN 所成的角,即∠EGN 或∠EGN 的补角,又NE =2,由余弦定理得cos ∠EGN =GE 2+GN 2-NE 22GE ·GN =22+32-222×2×3=34>0,故异面直线AB 与DC 所成角的余弦值为34.14.如图,在四棱锥P -ABCD 中,PC ⊥底面ABCD ,四边形ABCD 是直角梯形,AD ⊥DC ,AB ∥DC ,AB =2AD =2CD =2,点E 是PB 的中点.(1)线段PA 上是否存在一点G ,使得点D ,C ,E ,G 共面?若存在,请证明,若不存在,请说明理由;(2)若PC =2,求三棱锥P -ACE 的体积.解(1)存在.当G 为PA 的中点时满足条件.如图,连接GE ,GD ,则GE 是△PAB 的中位线,所以GE ∥AB .又AB ∥DC ,所以GE ∥DC ,所以G ,E ,C ,D 四点共面.(2)因为E 是PB 的中点,所以V 三棱锥P -ACE =V 三棱锥B -ACE =12V 三棱锥P -ACB .又S △ABC =12AB ·AD =12×2×1=1,V 三棱锥P -ACB =13PC ·S △ABC =23,所以V 三棱锥P -ACE =13.15.(多选)如图,在棱长为a 的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,点P 在线段BC 1上运动,则下列判断中正确的是()A .DP ∥平面AB 1D 1B .三棱锥C -AD 1P 的体积为定值C .平面PB 1D ⊥平面ACD 1D .异面直线DP 与AD 1所成角的范围是π4,π2答案ABC 解析对于A ,连接DB ,C 1D ,AB 1,D 1B 1,因为BC 1∥AD 1,BC 1⊄平面AB 1D 1,AD 1⊂平面AB 1D 1,所以BC 1∥平面AB 1D 1,因为DB ∥D 1B 1,DB ⊄平面AB 1D 1,D 1B 1⊂平面AB 1D 1,所以DB ∥平面AB 1D 1,又DB ∩BC 1=B ,DB ,BC 1⊂平面BDC 1,所以平面AB 1D 1∥平面BDC 1,又DP ⊂平面BDC 1,所以DP ∥平面AB 1D 1,故A 正确;对于B ,由点P 在线段BC 1上运动知平面AD 1P 即平面AD 1C 1B ,故点C 到平面AD 1P 的距离不变,且△AD 1P 的面积不变,所以三棱锥C -AD 1P 的体积不变,故B 正确;对于C ,因为四边形DCC 1D 1为正方形,则CD 1⊥C 1D ,而AD ⊥平面DCC 1D 1,CD 1⊂平面DCC 1D 1,所以CD 1⊥AD ,又AD ∩C 1D =D ,AD ,C 1D ⊂平面AB 1C 1D ,则CD 1⊥平面AB 1C 1D ,而DB 1⊂平面AB 1C 1D ,因此DB 1⊥CD 1,同理DB 1⊥CA ,又CD 1∩CA =C ,CD 1,CA ⊂平面ACD 1,所以DB 1⊥平面ACD 1,又DB 1⊂平面PB 1D ,则平面PB 1D ⊥平面ACD 1,故C 正确;对于D ,由AD 1∥BC 1,异面直线DP 与AD 1所成角即为DP 与BC 1所成角,又△DBC 1为等边三角形,当P 与线段BC 1的两端点重合时,DP 与AD 1所成角取最小值π3,当P 与线段BC 1的中点重合时,DP 与AD 1所成角取最大值π2,故DP 与AD 1所成角的范围为π3,π2,故D 错误.16.(2023·孝感模拟)已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的所有顶点均在体积为43π的球O 上,则该正方体的棱长为________,若动点P 在四边形A 1B 1C 1D 1内运动,且满足直线CC 1与直线AP 所成角的正弦值为13,则OP 的最小值为________.答案262解析设正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为a ,球O 的半径为R ,则由正方体体对角线L =3a =2R 得R =3a 2,所以V 球O =43πR 3=43π3a 23=43π,故a =2,因为CC 1∥AA 1,所以AA 1与AP 所成角的正弦值也是13,即sin ∠A 1AP =13,又因为AA 1⊥平面A 1B 1C 1D 1,A 1P ⊂平面A 1B 1C 1D 1,所以AA 1⊥A 1P ,故sin ∠A 1AP =A 1P AP =A 1P A 1P 2+AA 21,即A 1P A 1P 2+4=13,解得A 1P =22,所以点P 的轨迹是以A 1为圆心,22为半径的圆与四边形A 1B 1C 1D 1内的一段弧,如图所示,设正方形A 1B 1C 1D 1的中心为O 1,连接O 1P ,OO 1,因为O 1A 1=12A 1C 1=12×22+22=2,所以(O 1P )min =O 1A 1-A 1P =22,所以(OP )min =OO 21+(O 1P )2min =1+12=62,即(OP )min =62.。

2024年高考数学复习拓展考点精讲精练讲义 26 立体几何中的轨迹问题含详解

2024年高考数学复习拓展考点精讲精练讲义  26 立体几何中的轨迹问题含详解

【一轮复习讲义】2024年高考数学高频考点题型归纳与方法总结(新高考通用)素养拓展26立体几何中的轨迹问题(精讲+精练)一、立体几何中的轨迹问题立体几何轨迹问题是以空间图形为素材,去探究符合一定条件的点的运动轨迹,处于解析几何和立体几何的交汇处,要求学生有较强的空间想象能力、数学转化和化归能力,以及对解析几何和立体几何知识的全面掌握.常见的轨迹类型有直线、圆雉曲线、球面、椭球面.二、常用的解决策略(1)定义法:借助圆雉曲线的定义判断.(2)坐标法:建立合适的坐标系,用方程来表示所求点的轨迹,借助方程来判断轨迹形状.(3)交轨法:运动的点同时在两个空间几何体上,如平面与圆雉、圆柱、球相交,球与球相交,等等.(4)平面化:把空间几何关系转化到同一平面内,进而探究平面内的轨迹问题,使问题更易解决.空间问题平面化也是解决立体几何题目的一般性思路.三、轨迹是圆锥曲线的原理剖析令平面与轴线的夹角为θ0<θ<90°,圆雉的母线与轴的夹角为()090<<αα,如图②.(1)当<αθ时,截口曲线为椭圆;(2)当=αθ时,截口曲线为抛物线;(3)当>αθ时,截口曲线为双曲线.图②我们再从几何角度来证明.(1)如图③,在圆锥内放两个大小不同的球,使它们分别与截面切于点12,F F .在截口曲线上任取一点P ,过点P 作圆雉的母线,分别与两球切于点12,Q Q .由球的性质可知2112,PQ PF PQ PF ==,于是121212PF PF PQ PQ Q Q +=+=为定值,这样截口曲线上的任一点P 到两个定点12,Q Q 的距离之和为常数,由椭圆的定义知,截口曲线是椭圆.一、知识点梳理(2)如图④,在互相倒置的两个圆雉内放两个大小不同的球,使它们分别与圆雉的侧面、截面相切,两个球分别与截面切于点12,F F .在截口曲线上任取一点P ,过点P 作圆雉的母线,分别与两球切于点12,Q Q .由球的性质可知1122,PQ PF PQ PF ==,于是121212PF PF PQ PQ Q Q -=-=为定值,这样截口曲线上的任一点P 到两个定点12,Q Q 的距离之差的绝对值为常数,由双曲线的定义知,截口曲线是双曲线.(3)如图⑤,用平行于母线OM 且垂直于轴截面OMN 的平面β去截圆雉.在圆雉内放一个球,使它和圆雉的侧面与截面β相切,球与截面切于点F .设α为球与圆雉相切时切点构成的圆所在的平面,记l ⋂=αβ.在截口曲线上任取一点P ,作直线与球相切于点T ,连结PT ,有PF PT =.在母线OM 上取点,A B (B 为OM 与球的切点),使得AB PT =.过点P 作//PQ AB ,有点Q 在l 上,且FQ AB PF ==.另一方面,因为平面OMN 与α垂直,那么l ⊥平面OMN ,有l AB ⊥,所以l PQ ⊥.于是截口曲线是以点F 为焦点,l 为准线的抛物线.1.平行、垂直有关的的轨迹问题①平行有关的轨迹问题的解题策略二、题型精讲精练1.线面平行转化为面面平行得轨迹;2.平行时可利用法向量垂直关系求轨迹.②垂直有关的轨迹问题的解题策略1.可利用线线线面垂直,转化为面面垂直,得交线求轨迹;2.利用空间坐标运算求轨迹;3.利用垂直关系转化为平行关系求轨迹.【典例1】如图,在边长为a 的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 、F 、G 、H 、N 分别是CC 1、C 1D 1、DD 1、CD 、BC的中点,M 在四边形EFGH 边上及其内部运动,若MN ∥面A 1BD ,则点M 轨迹的长度是()A Ba C .2D .2【典例2】在正方体1111ABCD A B C D -中,Q 是正方形11B BCC 内的动点,11A Q BC ⊥,则Q 点的轨迹是()A .点1B B .线段1B CC .线段11B C D .平面11B BCC 【答案】B【分析】如图,连接1AC ,证明1BC ⊥1B Q ,又1BC ⊥1B C ,即得解.【详解】如图,连接1AC ,因为111111111111,,,,BC AQ BC A B AQ A B A AQ A B ⊥⊥=⊂ 平面11A B Q ,所以1BC ⊥平面11A B Q ,又1B Q ⊂平面11A B Q ,所以1BC ⊥1B Q ,又1BC ⊥1B C .所以点Q 在线段1B C 上.故选:B2.距离、角度有关的的轨迹问题①距离有关的轨迹问题的解题策略1.距离,可转化为在一个平面内的距离关系,借助于圆锥曲线定义或者球和圆的定义等知识求解轨迹;2.利用空间坐标计算求轨迹.②角度有关的轨迹问题的解题策略1.直线与面成定角,可能是圆锥侧面;2.直线与定直线成等角,可能是圆锥侧面;3.利用空间坐标系计算求轨迹.【典例3】已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,P 为底面ABCD 内一点,若P 到棱CD ,A 1D 1距离相等的点,则点P 的轨迹是()如图示,过P 作PE ⊥以D 为坐标原点建立空间直角坐标系2211x y -=+,平方得:【典例4】正方体1111ABCD A B C D -中,M ,N 分别为AB ,11A B 的中点,P 是边11C D 上的一个点(包括端点),Q 是平面1PMB 上一动点,满足直线MN 与直线AN 夹角与直线MN 与直线NQ 的夹角相等,则点Q 所在轨迹为()A .椭圆B .双曲线C .抛物线D .抛物线或双曲线【答案】D【分析】根据题设分析可知:Q 点轨迹为以AN 为母线,MN 为轴,AB 为底面直径的圆锥体,及其关于11A B 反向对称的锥体与平面1PMB 的交线,应用数形结合,结合平面与双锥面相交所成曲线的性质判断Q 所在轨迹的形状.【详解】由题设,Q 点轨迹为以AN 为母线,MN 为轴,AB 为底面直径的圆锥体,及其关于11A B 反向对称的锥体与平面1PMB 的交线,如下图示:当P 是边11C D 上移动过程中,只与下方锥体有相交,Q 点轨迹为抛物线;当P 是边11C D 上移动过程中,与上方锥体也有相交,Q 点轨迹为双曲线;故选:D3.翻折有关的的轨迹问题①翻折有关的轨迹问题的解题策略1.翻折过程中寻找不变的垂直的关系求轨迹2.翻折过程中寻找不变的长度关系求轨迹3.可以利用空间坐标运算求轨迹【典例5】1822年,比利时数学家Dandelin 利用圆锥曲线的两个内切球,证明了用一个平面去截圆锥,可以得到椭圆(其中两球与截面的切点即为椭圆的焦点),实现了椭圆截线定义与轨迹定义的统一性.在生活中,有一个常见的现象:用手电筒斜照地面上的篮球,留下的影子会形成椭圆.这是由于光线形成的圆锥被地面所截产生了椭圆的截面.如图,在地面的某个占1A 正上方有一个点光源,将小球放置在地面,使得1AA 与小球相切.若15A A =,小球半径为2,则小球在地面的影子形成的椭圆的离心率为()A .23B .45C .13D .25【答案】A【分析】设21A F x =,从而可得15AA =,122A A x =+,23AA x =+,利用勾股定理可得10x =,再由离心率的定义即可求解.【详解】在21Rt AA A 中,设21A F x =,2DA x∴=15AA =,122A A x =+,23AA x =+,2225(2)(3)x x ∴++=+,10x ∴=,∴长轴长12212A A a ==,6a =,624c =-=则离心率23c e a ==.故选:A 【题型训练2-刷模拟】1.平行、垂直有关的的轨迹问题一、单选题1.(2023·全国·高三专题练习)正四棱锥S ABCD -的底面边长为2,高为2,E 是边BC 的中点,动点P 在表面上运动,并且总保持PE AC ⊥,则动点P 的轨迹的周长为()A .62+B .62-C .4D .51+2.(2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测)在正四棱柱1111ABCD A B C D -中,1AB =,14AA =,E 为1DD 中点,P 为正四棱柱表面上一点,且11C P B E ⊥,则点P 的轨迹的长为()A .52+B .222+C .252+D .132+3.(2023·江西赣州·统考二模)在棱长为4的正方体1111ABCD A B C D -中,点P 满足14AA AP =,E ,F 分别为棱BC ,CD 的中点,点Q 在正方体1111ABCD A B C D -的表面上运动,满足1//AQ 面EFP ,则点Q 的轨迹所构成的周长为()A .5373B .237C .7373D .83734.(2023·全国·高三专题练习)如图所示,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2,E ,F 分别为1AA ,AB 的中点,点P 是正方体表面上的动点,若1//C P 平面1CD EF ,则P 点在正方体表面上运动所形成的轨迹长度为()A .25+B .225+C .225+D .2225+BBA.点P可以是棱1C.点P的轨迹是正方形6.(2023·全国·高三专题练习)已知棱长为MP平面ABD表面上,且//二、填空题8.(2023·河南·校联考模拟预测)已知正方体则点P的轨迹长度为9.(2023春·四川绵阳内切球O的球面上的动点,2.距离、角度有关的的轨迹问题一、单选题二、填空题3.翻折有关的的轨迹问题一、单选题A .523πB .453π2.如图,正方形ABCD 的边长为2,E 为BC 的中点,将①四棱锥P AECD -的体积最大值为255AB=,上一动点,现将AED ....【一轮复习讲义】2024年高考数学高频考点题型归纳与方法总结(新高考通用)素养拓展26立体几何中的轨迹问题(精讲+精练)一、立体几何中的轨迹问题立体几何轨迹问题是以空间图形为素材,去探究符合一定条件的点的运动轨迹,处于解析几何和立体几何的交汇处,要求学生有较强的空间想象能力、数学转化和化归能力,以及对解析几何和立体几何知识的全面掌握.常见的轨迹类型有直线、圆雉曲线、球面、椭球面.二、常用的解决策略(1)定义法:借助圆雉曲线的定义判断.(2)坐标法:建立合适的坐标系,用方程来表示所求点的轨迹,借助方程来判断轨迹形状.(3)交轨法:运动的点同时在两个空间几何体上,如平面与圆雉、圆柱、球相交,球与球相交,等等.(4)平面化:把空间几何关系转化到同一平面内,进而探究平面内的轨迹问题,使问题更易解决.空间问题平面化也是解决立体几何题目的一般性思路.三、轨迹是圆锥曲线的原理剖析令平面与轴线的夹角为θ0<θ<90°,圆雉的母线与轴的夹角为()090<<αα,如图②.(2)当<αθ时,截口曲线为椭圆;(2)当=αθ时,截口曲线为抛物线;(3)当>αθ时,截口曲线为双曲线.图②我们再从几何角度来证明.(1)如图③,在圆锥内放两个大小不同的球,使它们分别与截面切于点12,F F .在截口曲线上任取一点P ,过点P 作圆雉的母线,分别与两球切于点12,Q Q .由球的性质可知2112,PQ PF PQ PF ==,于是121212PF PF PQ PQ Q Q +=+=为定值,这样截口曲线上的任一点P 到两个定点12,Q Q 的距离之和为常数,由椭圆的定义知,截口曲线是椭圆.一、知识点梳理(2)如图④,在互相倒置的两个圆雉内放两个大小不同的球,使它们分别与圆雉的侧面、截面相切,两个球分别与截面切于点12,F F .在截口曲线上任取一点P ,过点P 作圆雉的母线,分别与两球切于点12,Q Q .由球的性质可知1122,PQ PF PQ PF ==,于是121212PF PF PQ PQ Q Q -=-=为定值,这样截口曲线上的任一点P 到两个定点12,Q Q 的距离之差的绝对值为常数,由双曲线的定义知,截口曲线是双曲线.(3)如图⑤,用平行于母线OM 且垂直于轴截面OMN 的平面β去截圆雉.在圆雉内放一个球,使它和圆雉的侧面与截面β相切,球与截面切于点F .设α为球与圆雉相切时切点构成的圆所在的平面,记l ⋂=αβ.在截口曲线上任取一点P ,作直线与球相切于点T ,连结PT ,有PF PT =.在母线OM 上取点,A B (B 为OM 与球的切点),使得AB PT =.过点P 作//PQ AB ,有点Q 在l 上,且FQ AB PF ==.另一方面,因为平面OMN 与α垂直,那么l ⊥平面OMN ,有l AB ⊥,所以l PQ ⊥.于是截口曲线是以点F 为焦点,l 为准线的抛物线.1.平行、垂直有关的的轨迹问题①平行有关的轨迹问题的解题策略二、题型精讲精练1.线面平行转化为面面平行得轨迹;2.平行时可利用法向量垂直关系求轨迹.②垂直有关的轨迹问题的解题策略1.可利用线线线面垂直,转化为面面垂直,得交线求轨迹;2.利用空间坐标运算求轨迹;3.利用垂直关系转化为平行关系求轨迹.【典例1】如图,在边长为a 的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 、F 、G 、H 、N 分别是CC 1、C 1D 1、DD 1、CD 、BC的中点,M 在四边形EFGH 边上及其内部运动,若MN ∥面A 1BD ,则点M 轨迹的长度是()A Ba C .2D .2【典例2】在正方体1111ABCD A B C D -中,Q 是正方形11B BCC 内的动点,11A Q BC ⊥,则Q 点的轨迹是()A .点1B B .线段1B CC .线段11B C D .平面11B BCC 【答案】B【分析】如图,连接1AC ,证明1BC ⊥1B Q ,又1BC ⊥1B C ,即得解.【详解】如图,连接1AC ,因为111111111111,,,,BC AQ BC A B AQ A B A AQ A B ⊥⊥=⊂ 平面11A B Q ,所以1BC ⊥平面11A B Q ,又1B Q ⊂平面11A B Q ,所以1BC ⊥1B Q ,又1BC ⊥1B C .所以点Q 在线段1B C 上.故选:B2.距离、角度有关的的轨迹问题①距离有关的轨迹问题的解题策略1.距离,可转化为在一个平面内的距离关系,借助于圆锥曲线定义或者球和圆的定义等知识求解轨迹;2.利用空间坐标计算求轨迹.②角度有关的轨迹问题的解题策略1.直线与面成定角,可能是圆锥侧面;2.直线与定直线成等角,可能是圆锥侧面;3.利用空间坐标系计算求轨迹.【典例3】已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,P 为底面ABCD 内一点,若P 到棱CD ,A 1D 1距离相等的点,则点P 的轨迹是()如图示,过P 作PE ⊥以D 为坐标原点建立空间直角坐标系2211x y -=+,平方得:【典例4】正方体1111ABCD A B C D -中,M ,N 分别为AB ,11A B 的中点,P 是边11C D 上的一个点(包括端点),Q 是平面1PMB 上一动点,满足直线MN 与直线AN 夹角与直线MN 与直线NQ 的夹角相等,则点Q 所在轨迹为()A .椭圆B .双曲线C .抛物线D .抛物线或双曲线【答案】D【分析】根据题设分析可知:Q 点轨迹为以AN 为母线,MN 为轴,AB 为底面直径的圆锥体,及其关于11A B 反向对称的锥体与平面1PMB 的交线,应用数形结合,结合平面与双锥面相交所成曲线的性质判断Q 所在轨迹的形状.【详解】由题设,Q 点轨迹为以AN 为母线,MN 为轴,AB 为底面直径的圆锥体,及其关于11A B 反向对称的锥体与平面1PMB 的交线,如下图示:当P 是边11C D 上移动过程中,只与下方锥体有相交,Q 点轨迹为抛物线;当P 是边11C D 上移动过程中,与上方锥体也有相交,Q 点轨迹为双曲线;故选:D3.翻折有关的的轨迹问题①翻折有关的轨迹问题的解题策略1.翻折过程中寻找不变的垂直的关系求轨迹2.翻折过程中寻找不变的长度关系求轨迹3.可以利用空间坐标运算求轨迹【典例5】1822年,比利时数学家Dandelin 利用圆锥曲线的两个内切球,证明了用一个平面去截圆锥,可以得到椭圆(其中两球与截面的切点即为椭圆的焦点),实现了椭圆截线定义与轨迹定义的统一性.在生活中,有一个常见的现象:用手电筒斜照地面上的篮球,留下的影子会形成椭圆.这是由于光线形成的圆锥被地面所截产生了椭圆的截面.如图,在地面的某个占1A 正上方有一个点光源,将小球放置在地面,使得1AA 与小球相切.若15A A =,小球半径为2,则小球在地面的影子形成的椭圆的离心率为()A .23B .45C .13D .25【答案】A【分析】设21A F x =,从而可得15AA =,122A A x =+,23AA x =+,利用勾股定理可得10x =,再由离心率的定义即可求解.【详解】在21Rt AA A 中,设21A F x =,2DA x∴=15AA =,122A A x =+,23AA x =+,2225(2)(3)x x ∴++=+,10x ∴=,∴长轴长12212A A a ==,6a =,624c =-=则离心率23c e a ==.故选:A 【题型训练2-刷模拟】1.平行、垂直有关的的轨迹问题一、单选题1.(2023·全国·高三专题练习)正四棱锥S ABCD -的底面边长为2,高为2,E 是边BC 的中点,动点P 在表面上运动,并且总保持PE AC ⊥,则动点P 的轨迹的周长为()A .62+B .62-C .4D .51+【答案】A【分析】由题意,动点P 的轨迹为过E 且垂直AC 的平面与正四棱锥S ABCD -的交线,再根据线面垂直的性质求解即可.【详解】如图,设,AC BD 交于O ,连接SO ,由正四棱锥的性质可得,SO ⊥平面ABCD ,因为AC ⊂平面ABCD ,故SO AC ⊥.又BD AC ⊥,SO BD O ⋂=,SO BD ⊂,平面SBD ,故AC ⊥平面SBD .由题意,PE AC ⊥则动点P 的轨迹为过E 且垂直AC 的平面与正四棱锥S ABCD -的交线,即如图EFG ,则AC ⊥平面EFG .由线面垂直的性质可得平面//SBD 平面EFG ,又由面面平行的性质可得//EG SB ,//GF SD ,//EF BD ,又E 是边BC 的中点,故,,EG GF EF 分别为,,SBC SDC BCD 的中位线.由题意222,226BD SB SD ===+=,故()16622622EG EF GF ++=++=+.即动点P 的轨迹的周长为62+.故选:A2.(2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测)在正四棱柱点,P 为正四棱柱表面上一点,且A .52+B .2因为11AC ⊂平面1B A 1111ED B D D ⋂=,则取1CC 中点F ,连接而11D C ⊥平面1BCC 又1,B F FE ⊂平面1B故选:D4.(2023·全国·高三专题练习)如图所示,正方体P 是正方体表面上的动点,若1C P A .25+B .2【答案】B【分析】要满足1//C P 平面CD 中点G ,11A B 的中点H ,连结迹为三角形1C HG ,求出周长即可【详解】取1BB 的中点G ,A 正方体1111ABCD A B C D -的棱长为因为,F H 为分别为11,AB A B 的中点,BB的中点A.点P可以是棱1C.点P的轨迹是正方形【答案】B【分析】如图,取棱BC的中点必过D点,进而取A D中点F【点睛】关键点点睛:本题解题的关键在于取棱的性质求解点P 轨迹即可求解6.(2023·全国·高三专题练习)已知棱长为表面上,且//MP 平面1ABD ,则动点A .22B .【详解】E 、F 、G 、M 分别是1AA 、11A D 、1B C 1AD ,//EM AB ,所以//EF 平面1ABD 1ABD //平面EFGM ,故点P 的轨迹为矩形12G =,所以22MG =,所以1EFGM S =⨯【点睛】本题考查面面平行的判定和面面平行的性质,以及正方体的截面问题,属综合中档题二、填空题【答案】10【分析】先推出BC ⊥,,EF CF AC ,推出BC 【详解】因为AB 是圆柱下底面圆又BC AD ⊥,AC AD 设过A 的母线与上底面的交点为因为⊥AE 平面ABC ,因为AE AC A = ,所以点D 在平面ACE 依题意得5AE =,OA 所以矩形AEFC 的面积为1DD ⊥平面ABCD ,AC ⊂平面ABCD ,则1DD AC ⊥11,,DD BD D DD BD =⊂∩平面1BDD ,于是AC ⊥平面则1AC BD ⊥,同理11⊥AB BD ,而1,,AC AB A AC AB = 令1BD 交平面1AB C 于点E ,由11B AB C B ABC V V --=,得13S 311【答案】3305π【分析】由题意画出图形,得BN ⊥平面DCP ,所以【详解】如图所示,在1BB 上取点P ,使得12BP PB =,连接112NC NB =Q ,CP BN∴⊥又DC ⊥平面11BCC B ,DC BN∴⊥又DC CP C Ç=Q ,DC ⊂平面DCP ,CP ⊂平面BN ∴⊥平面DCP又点M 是棱长为32的正方体1111ABCD A B C D -DCP 与球O 的截面圆周.2.距离、角度有关的的轨迹问题一、单选题故选:C2.(2023·河北·统考模拟预测)已知正四棱锥(底面为正方形,且顶点在底面的射影为正方形的中心的棱锥为正四棱锥)P -ABCD 的底面正方形边长为则动点Q 形成轨迹的周长为(A .2π11根据等体积法得(143ABCD PAB S S +△∴11344423263PE ⎛⎫+⨯⨯⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭【详解】,取AD 的中点H ,连接EH ,则1//EH AA .1111ABCD A B C D -中,1AA ⊥底面ABCD ,所以EH ⊥底面ABCD.EFH 为EF 与底面ABCD 所成的角,则60EFH ∠=︒.设正方体的棱长为a ,因为该正方体外接球的表面积为12π,22233π12π2a a ⎛⎫==⎪ ⎪⎝⎭,解得2a =,12AA a ===,从而23HF =,的轨迹为以H 为圆心,23为半径的圆在正方形ABCD 区域内的部分,如图中,23HG HM ==,3AH AHG πAHG ∠=,【点睛】本题考查了平面截圆锥面所得轨迹问题,考查了转化化归思想,属于难题7.(2022秋·河南·高三期末)棱长为1的正方体11ABCD A B C -则下面结论正确的有()①若点E 满足1AE B C ⊥,则动点E 的轨迹是线段;②若点E 满足130EA C ∠=,则动点E 的轨迹是椭圆的一部分;若130EA C ∠= ,则E 在以1AC 为轴,母线所在直线为平面1BC 与圆锥的轴1AC 因为11//,A B CD 所以1A E 与CD 所成的角等于当E 为1BC 中点时,1B E tan EA B ∠二、填空题8.(2023春·湖南长沙·高三校联考阶段练习)则正方体表面到P 点距离为5的点的轨迹总长度为【答案】35π2⎛⎫+ ⎪⎝⎭【分析】根据以P 为球心,5为半径的球与正方体表面的交线长度来求得轨迹总长度【详解】以P 为球心,5为半径的球与正方体表面的交线长度即为所求,在平面11ABB A 和平面11ADD A 上轨迹是以圆心角为π2的两段弧,弧长为在平面1111D C B A 上的轨迹是以A 在平面ABCD 上的轨迹是以A 为圆心,因此,轨迹的总长度为352⎛+ ⎝故答案为:35π2⎛⎫+ ⎪⎝⎭9.(2023·全国·高三专题练习)已知三棱锥到底面ABC 的距离为4,且三棱锥【答案】43π【分析】设ABC 直角边的边长为得出球心O 到底面ABC 的距离连接,,OD OG OH ,则有OG OH =2GH a =,5GD a =且GH GD ⊥设O 到平面DCHG 的距离为:d 则在三棱锥O DGH -中,有O GDH V -所以11113232GH GD d OG ⨯⨯⨯⨯=⨯⨯3.翻折有关的的轨迹问题一、单选题A .523πB .453π【答案】D设三棱锥S ABC -外接球的球心为,,O SAC BAC 的中心分别为易知1OO ⊥平面2,SAC OO ⊥平面BAC ,且12,,,O O O①四棱锥P AECD -的体积最大值为255③,EP CD 与平面PAD 所成角的正弦值之比为④三棱锥P AED -的外接球半径有最小值A .①③B .②③【答案】C取PA中点为G,则,GF EC平行且相等,四边形所以,点F的轨迹与点G的轨迹完全相同,过,H G的轨迹是H以为圆心,55HG=中点F的轨迹长度为55π.②错误;由四边形ECFG是平行四边形知//ECAB=,上一动点,现将AED....。

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义含答案解析 第三章 §3.2 导数与函数的单调性

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义含答案解析  第三章 §3.2 导数与函数的单调性

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义含答案解析§3.2导数与函数的单调性课标要求1.结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系.2.能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次).3.会利用函数的单调性判断大小,求参数的取值范围等简单应用.知识梳理1.函数的单调性与导数的关系条件恒有结论函数y =f (x )在区间(a ,b )上可导f ′(x )>0f (x )在区间(a ,b )上单调递增f ′(x )<0f (x )在区间(a ,b )上单调递减f ′(x )=0f (x )在区间(a ,b )上是常数函数2.利用导数判断函数单调性的步骤第1步,确定函数f (x )的定义域;第2步,求出导数f ′(x )的零点;第3步,用f ′(x )的零点将f (x )的定义域划分为若干个区间,列表给出f ′(x )在各区间上的正负,由此得出函数y =f (x )在定义域内的单调性.常用结论1.若函数f (x )在(a ,b )上单调递增,则当x ∈(a ,b )时,f ′(x )≥0恒成立;若函数f (x )在(a ,b )上单调递减,则当x ∈(a ,b )时,f ′(x )≤0恒成立.2.若函数f (x )在(a ,b )上存在单调递增区间,则当x ∈(a ,b )时,f ′(x )>0有解;若函数f (x )在(a ,b )上存在单调递减区间,则当x ∈(a ,b )时,f ′(x )<0有解.自主诊断1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)(1)如果函数f (x )在某个区间内恒有f ′(x )=0,则f (x )在此区间内没有单调性.(√)(2)在(a ,b )内f ′(x )≤0且f ′(x )=0的根有有限个,则f (x )在(a ,b )内单调递减.(√)(3)若函数f (x )在定义域上都有f ′(x )>0,则f (x )在定义域上一定单调递增.(×)(4)函数f (x )=x -sin x 在R 上是增函数.(√)2.(选择性必修第二册P86例2改编)(多选)如图是函数y =f (x )的导函数y =f ′(x )的图象,则下列判断正确的是()A .在区间(-2,1)上f (x )单调递增B .在区间(2,3)上f (x )单调递减C .在区间(4,5)上f (x )单调递增D .在区间(3,5)上f (x )单调递减答案BC解析在区间(-2,1)上,当x 2f ′(x )<0,当x -32,f ′(x )>0,故f (x )2-32,A 错误;在区间(3,5)上,当x ∈(3,4)时,f ′(x )<0,当x ∈(4,5)时,f ′(x )>0,故f (x )在区间(3,4)上单调递减,在区间(4,5)上单调递增,C 正确,D 错误;在区间(2,3)上,f ′(x )<0,所以f (x )单调递减,B 正确.3.(选择性必修第二册P97习题5.3T2(4)改编)已知f (x )=x 3+x 2-x 的单调递增区间为________.答案(-∞,-1)解析令f ′(x )=3x 2+2x -1>0,解得x >13或x <-1,所以f (x )=x 3+x 2-x 的单调递增区间为(-∞,-1)4.已知f (x )=2x 2-ax +ln x 在区间(1,+∞)上单调递增,则实数a 的取值范围是________.答案(-∞,5]解析f ′(x )=4x -a +1x =4x 2-ax +1x,x ∈(1,+∞),故只需4x 2-ax +1≥0在x ∈(1,+∞)上恒成立,则a ≤4x +1x 在x ∈(1,+∞)上恒成立,令y =4x +1x,因为y ′=4-1x 2=4x 2-1x 2>0在x ∈(1,+∞)上恒成立,所以y =4x +1x 在(1,+∞)上单调递增,故4x +1x>5,所以a ≤5.题型一不含参函数的单调性例1(1)函数f(x)=x ln x-3x+2的单调递减区间为________.答案(0,e2)解析f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=ln x-2,当x∈(0,e2)时,f′(x)<0,当x∈(e2,+∞)时,f′(x)>0,∴f(x)的单调递减区间为(0,e2).(2)若函数f(x)=ln x+1e x,则函数f(x)的单调递增区间为________.答案(0,1)解析f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1x-ln x-1e x,令φ(x)=1x-ln x-1(x>0),φ′(x)=-1x2-1x<0,φ(x)在(0,+∞)上单调递减,且φ(1)=0,∴当x∈(0,1)时,φ(x)>0,即f′(x)>0,当x∈(1,+∞)时,φ(x)<0,即f′(x)<0,∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.∴函数f(x)的单调递增区间为(0,1).思维升华确定不含参数的函数的单调性,按照判断函数单调性的步骤即可,但应注意两点,一是不能漏掉求函数的定义域,二是函数的单调区间不能用并集,要用“逗号”或“和”隔开.跟踪训练1已知函数f(x)=x sin x+cos x,x∈[0,2π],则f(x)的单调递减区间为()A.0,π2 B.π2,3π2C.(π,2π) D.3π2,2π答案B解析由题意f(x)=x sin x+cos x,x∈[0,2π],则f ′(x )=x cos x ,当x f ′(x )>0,当x f ′(x )<0,故f (x )题型二含参数的函数的单调性例2已知函数g (x )=(x -a -1)e x -(x -a )2,讨论函数g (x )的单调性.解g (x )的定义域为R ,g ′(x )=(x -a )e x -2(x -a )=(x -a )(e x -2),令g ′(x )=0,得x =a 或x =ln 2,①若a >ln 2,则当x ∈(-∞,ln 2)∪(a ,+∞)时,g ′(x )>0,当x ∈(ln 2,a )时,g ′(x )<0,∴g (x )在(-∞,ln 2),(a ,+∞)上单调递增,在(ln 2,a )上单调递减;②若a =ln 2,则g ′(x )≥0恒成立,∴g (x )在R 上单调递增;③若a <ln 2,则当x ∈(-∞,a )∪(ln 2,+∞)时,g ′(x )>0,当x ∈(a ,ln 2)时,g ′(x )<0,∴g (x )在(-∞,a ),(ln 2,+∞)上单调递增,在(a ,ln 2)上单调递减.综上,当a >ln 2时,g (x )在(-∞,ln 2),(a ,+∞)上单调递增,在(ln 2,a )上单调递减;当a =ln 2时,g (x )在R 上单调递增;当a <ln 2时,g (x )在(-∞,a ),(ln 2,+∞)上单调递增,在(a ,ln 2)上单调递减.思维升华(1)研究含参数的函数的单调性,要依据参数对不等式解集的影响进行分类讨论.(2)划分函数的单调区间时,要在函数定义域内讨论,还要确定导数为零的点和函数的间断点.跟踪训练2(2023·北京模拟)已知函数f (x )=2x -a(x +1)2.(1)当a =0时,求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程;(2)求函数f (x )的单调区间.解(1)当a =0时,f (x )=2x(x +1)2(x ≠-1),则f (0)=0,因为f ′(x )=-2x +2(x +1)3,所以f ′(0)=2.所以曲线y =f (x )在(0,0)处的切线方程为y =2x .(2)函数的定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞).f ′(x )=(-2x +2a +2)(x +1)(x +1)4=-2(x -a -1)(x +1)3,令f ′(x )=0,解得x =a +1.①当a +1=-1,即a =-2时,f ′(x )=-2x -2(x +1)3=-2(x +1)(x +1)3=-2(x +1)2<0,所以函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1)和(-1,+∞),无单调递增区间;②当a +1<-1,即a <-2时,令f ′(x )<0,则x ∈(-∞,a +1)∪(-1,+∞),令f ′(x )>0,则x ∈(a +1,-1),函数f (x )的单调递减区间为(-∞,a +1)和(-1,+∞),单调递增区间为(a +1,-1);③当a +1>-1,即a >-2时,令f ′(x )<0,则x ∈(-∞,-1)∪(a +1,+∞),令f ′(x )>0,则x ∈(-1,a +1),函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1)和(a +1,+∞),单调递增区间为(-1,a +1).综上所述,当a =-2时,函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1)和(-1,+∞),无单调递增区间;当a <-2时,函数f (x )的单调递减区间为(-∞,a +1)和(-1,+∞),单调递增区间为(a +1,-1);当a >-2时,函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1)和(a +1,+∞),单调递增区间为(-1,a +1).题型三函数单调性的应用命题点1比较大小或解不等式例3(1)(多选)(2024·深圳模拟)若0<x 1<x 2<1,则()A .21e e x x ->ln x 2+1x 1+1B .21e e x x -<ln x 2+1x 1+1C .1221e e xx x x >D .1221e e x x x x <答案AC解析令f (x )=e x -ln(x +1)且x ∈(0,1),则f ′(x )=e x -1x +1>0,故f (x )在区间(0,1)上单调递增,因为0<x 1<x 2<1,所以f (x 1)<f (x 2),即1e x -ln(x 1+1)<2e x -ln(x 2+1),故21e e x x ->lnx 2+1x 1+1,所以A 正确,B 错误;令f (x )=e xx 且x ∈(0,1),则f ′(x )=e x (x -1)x 2<0,故f (x )在区间(0,1)上单调递减,因为0<x 1<x 2<1,所以f (x 1)>f (x 2),即1212e e >x x x x ,故1221e e x xx x >,所以C 正确,D错误.常见组合函数的图象在导数的应用中常用到以下函数,记住以下的函数图象对解题有事半功倍的效果.典例(多选)如果函数f (x )对定义域内的任意两实数x 1,x 2(x 1≠x 2)都有x 1f (x 1)-x 2f (x 2)x 1-x 2>0,则称函数y =f (x )为“F 函数”.下列函数不是“F 函数”的是()A .f (x )=e xB .f (x )=x 2C .f (x )=ln xD .f (x )=sin x答案ACD解析依题意,函数g (x )=xf (x )为定义域上的增函数.对于A ,g (x )=x e x ,g ′(x )=(x +1)e x ,当x ∈(-∞,-1)时,g ′(x )<0,∴g (x )在(-∞,-1)上单调递减,故A 中函数不是“F 函数”;对于B ,g (x )=x 3在R 上为增函数,故B 中函数为“F 函数”;对于C ,g (x )=x ln x ,g ′(x )=1+ln x ,x >0,当x g ′(x )<0,∴g (x )故C 中函数不是“F 函数”;对于D ,g (x )=x sin x ,g ′(x )=sin x +x cos x ,当x -π2,g ′(x )<0,∴g (x )-π2,故D 中函数不是“F 函数”.(2)(2023·成都模拟)已知函数f (x )=e x -e -x-2x +1,则不等式f (2x -3)+f (x )>2的解集为________.答案(1,+∞)解析令g (x )=f (x )-1=e x -e -x -2x ,定义域为R ,且g (-x )=e -x -e x +2x =-g (x ),所以g (x )=f (x )-1=e x -e -x -2x 为奇函数,f (2x -3)+f (x )>2变形为f (2x -3)-1>1-f (x ),即g (2x -3)>-g (x )=g (-x ),g ′(x )=e x +e -x -2≥2e x ·e -x -2=0,当且仅当e x =e -x ,即x =0时,等号成立,所以g (x )=f (x )-1=e x -e -x -2x 在R 上单调递增,所以2x -3>-x ,解得x >1,所以所求不等式的解集为(1,+∞).命题点2根据函数的单调性求参数例4已知函数f (x )=ln x -12ax 2-2x (a ≠0).(1)若f (x )在[1,4]上单调递减,求实数a 的取值范围;(2)若f (x )在[1,4]上存在单调递减区间,求实数a 的取值范围.解(1)因为f (x )在[1,4]上单调递减,所以当x ∈[1,4]时,f ′(x )=1x -ax -2≤0恒成立,即a ≥1x2-2x 恒成立.设G (x )=1x 2-2x ,x ∈[1,4],所以a ≥G (x )max ,而G (x )-1,因为x ∈[1,4],所以1x ∈14,1,所以G (x )max =-716(此时x =4),所以a ≥-716,又因为a ≠0,所以实数a 的取值范围是-716,(0,+∞).(2)因为f (x )在[1,4]上存在单调递减区间,则f ′(x )<0在[1,4]上有解,所以当x ∈[1,4]时,a >1x 2-2x 有解,又当x ∈[1,4]=-1(此时x =1),所以a >-1,又因为a ≠0,所以实数a 的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞).思维升华由函数的单调性求参数的取值范围的方法(1)函数在区间(a ,b )上单调,实际上就是在该区间上f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)恒成立.(2)函数在区间(a ,b )上存在单调区间,实际上就是f ′(x )>0(或f ′(x )<0)在该区间上存在解集.跟踪训练3(1)(2024·郑州模拟)函数f (x )的图象如图所示,设f (x )的导函数为f ′(x ),则f (x )·f ′(x )>0的解集为()A .(1,6)B .(1,4)C .(-∞,1)∪(6,+∞)D .(1,4)∪(6,+∞)答案D解析由图象可得,当x <4时,f ′(x )>0,当x >4时,f ′(x )<0.结合图象可得,当1<x <4时,f ′(x )>0,f (x )>0,即f (x )·f ′(x )>0;当x >6时,f ′(x )<0,f (x )<0,即f (x )·f ′(x )>0,所以f (x )·f ′(x )>0的解集为(1,4)∪(6,+∞).(2)已知函数f (x )=(1-x )ln x +ax 在(1,+∞)上不单调,则a 的取值范围是()A .(0,+∞)B .(1,+∞)C .[0,+∞)D .[1,+∞)答案A解析依题意f ′(x )=-ln x +1x+a -1,故f ′(x )在(1,+∞)上有零点,令g (x )=-ln x +1x +a -1,令g (x )=0,得a =ln x -1x +1,令z (x )=ln x -1x +1,则z ′(x )=1x +1x2,由x >1,得z ′(x )>0,z (x )在(1,+∞)上单调递增,又由z(1)=0,得z(x)>0,故a=z(x)>0,所以a的取值范围是(0,+∞).课时精练一、单项选择题1.函数f(x)=(x-3)e x的单调递减区间是()A.(-∞,2)B.(0,3)C.(1,4)D.(2,+∞)答案A解析由已知得,f′(x)=e x+(x-3)e x=(x-2)e x,当x<2时,f′(x)<0,当x>2时,f′(x)>0,所以f(x)的单调递减区间是(-∞,2),单调递增区间是(2,+∞).2.已知f′(x)是函数y=f(x)的导函数,且y=f′(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)的图象可能是()答案D解析根据导函数的图象可得,当x<0时,f′(x)<0,f(x)在(-∞,0)上单调递减;当0<x<2时,f′(x)>0,f(x)在(0,2)上单调递增;当x>2时,f′(x)<0,f(x)在(2,+∞)上单调递减,所以只有D选项符合.3.(2023·重庆模拟)已知函数f(x)=13ax3+x2+x+4,则“a≥0”是“f(x)在R上单调递增”的()A.充要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件答案C解析由题意知,f′(x)=ax2+2x+1,若f(x)在R上单调递增,则f′(x)≥0恒成立,>0,=4-4a≤0,解得a≥1,故“a≥0”是“f(x)在R上单调递增”的必要不充分条件.4.(2023·新高考全国Ⅱ)已知函数f(x)=a e x-ln x在区间(1,2)上单调递增,则a的最小值为()A.e2B.e C.e-1D.e-2答案C解析依题可知,f′(x)=a e x-1x≥0在(1,2)上恒成立,显然a>0,所以x e x≥1a在(1,2)上恒成立,设g(x)=x e x,x∈(1,2),所以g′(x)=(x+1)e x>0,所以g(x)在(1,2)上单调递增,g(x)>g(1)=e,故e≥1a,即a≥1e=e-1,即a的最小值为e-1.5.(2024·苏州模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=e x+sin x,则不等式f(2x-1)<eπ的解集是()答案D解析当x≥0时,f′(x)=e x+cos x,因为e x≥1,cos x∈[-1,1],所以f′(x)=e x+cos x≥0在[0,+∞)上恒成立,所以f(x)在[0,+∞)上单调递增,又因为f(x)是定义在R上的偶函数,所以f(x)在(-∞,0]上单调递减,所以f(-π)=f(π)=eπ,所以由f(2x-1)<eπ可得-π<2x-1<π,解得x6.(2023·信阳模拟)已知a=1100,b=99100e-,c=ln101100,则a,b,c的大小关系为()A.a>b>c B.b>a>c C.c>a>b D.b>c>a 答案B解析设函数f(x)=e x-x-1,x∈R,则f′(x)=e x-1,当x<0时,f′(x)<0,f(x)在(-∞,0)上单调递减;当x>0时,f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增,故f(x)≥f(0)=0,即e x≥1+x,当且仅当x=0时取等号,∵e x≥1+x,∴99100e->1-99100=1100,∴b>a,由以上分析可知当x>0时,有e x-1≥x成立,当x=1时取等号,即ln x≤x-1,当且仅当x=1时取等号,∴ln 101100<101100-1=1100,∴a>c,故b>a>c.二、多项选择题7.(2023·临汾模拟)若函数f (x )=12x 2-9ln x 在区间[m -1,m +1]上单调,则实数m 的值可以是()A .1B .2C .3D .4答案BD解析f ′(x )=x -9x =x 2-9x (x >0),令f ′(x )>0,得x >3,令f ′(x )<0,得0<x <3,所以函数f (x )的单调递增区间为(3,+∞),单调递减区间为(0,3),因为函数f (x )在区间[m -1,m +1]上单调,-1>0,+1≤3或m -1≥3,解得1<m ≤2或m ≥4.8.(2024·邯郸模拟)已知函数f (x )x ,且a =f b =f c =12(e )f ,则()A .a >bB .b >aC .c >bD .c >a答案ACD解析由f (x )x ,得f ′(x )x 当x ∈(0,1)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减,因为c =f 0<1e <23<45<1,所以f f f c >a >b .三、填空题9.函数f (x )=e -x cos x (x ∈(0,π))的单调递增区间为________.答案解析f ′(x )=-e -x cos x -e -x sin x =-e -x (cos x +sin x )=-2e -x当x e -x >0,,则f ′(x )<0;当x e -x >0,,则f ′(x )>0,∴f (x )在(0,π)10.若函数f (x )=x 3+bx 2+x 恰有三个单调区间,则实数b 的取值范围为________.答案(-∞,-3)∪(3,+∞)解析由题意得f ′(x )=3x 2+2bx +1,函数f (x )=x 3+bx 2+x 恰有三个单调区间,则函数f (x )=x 3+bx 2+x 有两个极值点,即f ′(x )=3x 2+2bx +1的图象与x 轴有两个交点,则判别式Δ=4b 2-12>0,解得b >3或b <- 3.所以实数b 的取值范围为(-∞,-3)∪(3,+∞).11.(2024·上海模拟)已知定义在(-3,3)上的奇函数y =f (x )的导函数是f ′(x ),当x ≥0时,y =f (x )的图象如图所示,则关于x 的不等式f ′(x )x>0的解集为________.答案(-3,-1)∪(0,1)解析依题意f (x )是奇函数,图象关于原点对称,由图象可知,f (x )在区间(-3,-1),(1,3)上单调递减,f ′(x )<0;f (x )在区间(-1,1)上单调递增,f ′(x )>0.所以f ′(x )x>0的解集为(-3,-1)∪(0,1).12.已知函数f (x )=3x a-2x 2+ln x (a >0),若函数f (x )在[1,2]上不单调,则实数a 的取值范围是________.答案解析f ′(x )=3a -4x +1x,若函数f (x )在[1,2]上单调,即f ′(x )=3a -4x +1x ≥0或f ′(x )=3a -4x +1x≤0在[1,2]上恒成立,即3a ≥4x -1x 或3a ≤4x -1x在[1,2]上恒成立.令h (x )=4x -1x,则h (x )在[1,2]上单调递增,所以3a ≥h (2)或3a≤h (1),即3a ≥152或3a≤3,又a >0,所以0<a ≤25或a ≥1.因为f (x )在[1,2]上不单调,所以25<a <1.四、解答题13.(2024·毕节模拟)已知函数f (x )=(a -x )ln x .(1)求曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程;(2)若函数f (x )在(0,+∞)上单调递减,求实数a 的取值范围.解(1)根据题意,函数f (x )的定义域为(0,+∞),f (1)=0,f ′(x )=-ln x +a -x x,∴f ′(1)=a -1,∴曲线f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y =(a -1)(x -1).(2)f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=-ln x +a -x x =-x ln x -x +a x,令g (x )=-x ln x -x +a ,则g ′(x )=-ln x -2,令g ′(x )=0,则x =1e2,令g ′(x )>0,则0<x <1e2,令g ′(x )<0,则x >1e2,∴g (x )g (x )max ==1e 2+a ,∵f (x )在(0,+∞)上单调递减,∴f ′(x )≤0在(0,+∞)上恒成立,即1e2+a ≤0,∴a ≤-1e2.14.(2023·郑州模拟)已知函数f (x )=ln x +1.(1)若f (x )≤x +c ,求c 的取值范围;(2)设a >0,讨论函数g (x )=f (x )-f (a )x -a的单调性.解(1)f (x )≤x +c 等价于ln x -x ≤c -1.令h (x )=ln x -x ,x >0,则h ′(x )=1x -1=1-x x.当0<x <1时,h ′(x )>0,所以h (x )在(0,1)上单调递增;当x >1时,h ′(x )<0,所以h (x )在(1,+∞)上单调递减.故h (x )max =h (1)=-1,所以c -1≥-1,即c ≥0,所以c 的取值范围是[0,+∞).(2)g (x )=ln x +1-(ln a +1)x -a =ln x -ln a x -a(x >0且x ≠a ),因此g ′(x )=x -a -x ln x +x ln a x (x -a )2,令m (x )=x -a -x ln x +x ln a ,则m ′(x )=ln a -ln x ,当x >a 时,ln x >ln a ,所以m ′(x )<0,m (x )在(a ,+∞)上单调递减,当0<x <a 时,ln x <ln a ,所以m ′(x )>0,m (x )在(0,a )上单调递增,因此有m (x )<m (a )=0,即g ′(x )<0在x >0且x ≠a 上恒成立,所以函数g (x )在区间(0,a )和(a ,+∞)上单调递减.15.已知函数f (x )=e x x -ax ,当0<x 1<x 2时,不等式f (x 1)x 2-f (x 2)x 1<0恒成立,则实数a 的取值范围为()A .(-∞,e)B .(-∞,e]-∞,e 2答案D解析因为当0<x 1<x 2时,不等式f (x 1)x 2-f (x 2)x 1<0恒成立,所以f (x 1)x 2<f (x 2)x 1,即x 1f (x 1)<x 2f (x 2),令g (x )=xf (x )=e x -ax 2,则g (x 1)<g (x 2),又因为0<x 1<x 2,所以g (x )在(0,+∞)上单调递增,所以g ′(x )=e x -2ax ≥0在(0,+∞)上恒成立,分离参数得2a ≤e x x恒成立,令h (x )=e x x(x >0),则只需2a ≤h (x )min ,而h ′(x )=e x ·x -1x2,令h ′(x )>0,得x >1,令h ′(x )<0,得0<x <1,所以h (x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以h (x )≥h (1)=e ,故2a ≤e ,即a ≤e 2.16.已知偶函数f (x )在R 上存在导函数f ′(x ),当x >0时,f (x )x>-f ′(x ),且f (2)=1,则不等式(x 2-x )f (x 2-x )>2的解集为()A .(-∞,-2)∪(1,+∞)B .(2,+∞)C .(-∞,-1)∪(2,+∞)D .(-1,2)答案C 解析令g (x )=xf (x ),由于f (x )为偶函数,则g (x )为奇函数,所以g ′(x )=f (x )+xf ′(x ).因为当x >0时,f (x )x >-f ′(x ),即f (x )+xf ′(x )x>0,所以f(x)+xf′(x)>0,即g′(x)>0.所以当x>0时,g(x)在(0,+∞)上单调递增.因为g(x)在R上为奇函数且在R上存在导函数,所以g(x)在R上为增函数.因为f(2)=1,所以g(2)=2f(2)=2,又(x2-x)f(x2-x)>2等价于g(x2-x)>g(2),所以x2-x>2,解得x<-1或x>2.综上所述,x的取值范围为(-∞,-1)∪(2,+∞).。

第2节 等差数列--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第2节  等差数列--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第二节等差数列课标解读考向预测1.理解等差数列的概念.2.掌握等差数列的通项公式与前n 项和公式.3.能在具体的问题情境中识别数列的等差关系,并能用等差数列的有关知识解决相应的问题.4.了解等差数列与一次函数的关系.预计2025年高考将会从以下两个角度来考查:(1)等差数列及其前n 项和的基本运算与性质;(2)等差数列的综合应用,可能与等比数列、函数、方程、不等式相结合考查,难度中档.必备知识——强基础1.等差数列的有关概念(1)定义:一般地,如果一个数列从第012项起,每一项与它的前一项的差都等于02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,公差通常用字母03d 表示,定义表达式为a n -a n -1=d (常数)(n ≥2,n ∈N *).(2)等差中项:若三个数a ,A ,b 成等差数列,则A 叫做a 与b 的等差中项,且有2A =04a +b .提醒:在等差数列{a n }中,从第2项起,每一项都是它前后两项的等差中项,即{a n }成等差数列⇔a n +1+a n -1=2a n (n ≥2).2.等差数列的有关公式(1)通项公式:a n =05a 1+(n -1)d .(2)前n 项和公式:S n =n (a 1+a n )2或S n =06na 1+n (n -1)2d .3.等差数列的常用性质(1)通项公式的推广:a n =a m +07(n -m )d (n ,m ∈N *).(2)若已知等差数列{a n },公差为d ,前n 项和为S n ,则①等间距抽取a p ,a p +t ,a p +2t ,…,a p +(n -1)t ,…为等差数列,公差为td ;②等长度截取S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…为等差数列,公差为m 2d ;③算术平均值S 11,S 22,S 33,…为等差数列,公差为d2.(3)若项数为偶数2n ,则S 2n =n (a 1+a 2n )=n (a n +a n +1),S 偶-S 奇=nd ,S 奇S 偶=a na n +1;若项数为奇数2n -1,则S 2n -1=(2n -1)a n ,S 奇-S 偶=a n ,S 奇S 偶=nn -1.(4)若{a n },{b n }是等差数列,则{pa n +qb n }(其中p ,q 为常数)也是等差数列.1.已知数列{a n }的通项公式是a n =pn +q (其中p ,q 为常数),则数列{a n }一定是等差数列,且公差为p .2.在等差数列{a n }中,a 1>0,d <0,则S n 存在最大值;若a 1<0,d >0,则S n 存在最小值.3.等差数列{a n }的单调性:当d >0时,{a n }是递增数列;当d <0时,{a n }是递减数列;当d =0时,{a n }是常数列.4.数列{a n }是等差数列⇔S n =An 2+Bn (A ,B 为常数).5.若{a n }与{b n }为等差数列,且前n 项和分别为S n 与T n ,则a m b m =S 2m -1T 2m -1.1.概念辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)等差数列的前n 项和S n 是项数为n 的二次函数.()(2)数列{a n }为等差数列的充要条件是对任意n ∈N *,都有2a n +1=a n +a n +2.()(3)等差数列{a n }的前n 项和S n =n (a m +a n +1-m )2.()(4)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,则S n 与a n 不可能相等.()答案(1)×(2)√(3)√(4)×2.小题热身(1)(2023·福建福州质检)在等差数列{a n }中,若a 1+a 2=5,a 3+a 4=15,则a 5+a 6=()A .10B .20C .25D .30答案C解析等差数列{a n }中,每相邻2项的和仍然构成等差数列,设其公差为d ,若a 1+a 2=5,a 3+a 4=15,则d =15-5=10,因此a 5+a 6=(a 3+a 4)+d =15+10=25.故选C.(2)(北师大版选择性必修第二册2.2练习3(2)改编)设数列{a n }是等差数列,其前n 项和为S n ,若a6=2且S5=30,则S8=() A.31B.32 C.33D.34答案B解析解法一:由S5=5a3=30,得a3=6,又a6=2,∴S8=8(a1+a8)2=8(a3+a6)2=8×(6+2)2=32.故选B.解法二:设等差数列{a n}的公差为d,1+5d=2,a1+5×42d=30,1=263,=-43,∴S8=8a1+8×72d=8×263-28×43=32.故选B.(3)(2022·全国乙卷)记S n为等差数列{a n}的前n项和.若2S3=3S2+6,则公差d=________.答案2解析由2S3=3S2+6可得2(a1+a2+a3)=3(a1+a2)+6,化简得2a3=a1+a2+6,即2(a1+2d)=2a1+d+6,解得d=2.(4)(人教A选择性必修第二册4.2.2例8改编)某剧场有20排座位,后一排比前一排多2个座位,最后一排有60个座位,则剧场总共的座位数为________.答案820解析设第n排的座位数为a n(n∈N*),数列{a n}为等差数列,其公差d=2,则a n=a1+(n-1)d=a1+2(n-1).由已知a20=60,得60=a1+2×(20-1),解得a1=22,则剧场总共的座位数为20(a1+a20)2=20×(22+60)2=820.(5)已知数列{a n}为等差数列,a2+a8=8,则a1+a5+a9=________.答案12解析a1+a9=a2+a8=2a5=8,则a5=4,所以a1+a5+a9=3a5=12.考点探究——提素养考点一等差数列基本量的运算例1(1)已知{a n}为等差数列,其前n项和为S n,若a1=1,a3=5,S n=64,则n=() A.6B.7C.8D.9答案C解析公差d=a3-a12=5-12=2,又S n=64,所以S n=na1+n(n-1)2d=n+n(n-1)=n2=64,解得n=8(负值舍去).故选C.(2)(2024·皖南八校开学考试)已知等差数列{a n}的前n项和为S n,且a3+a5=-10,S6=-42,则S10=()A.6B.10C.12D.20答案B解析设等差数列{a n}的公差为d,因为a3+a5=2a1+6d=-10,S6=6a1+15d=-42,解得a1=-17,d=4,所以S10=10a1+45d=-170+45×4=10.故选B.(3)已知等差数列{a n}中,S n为其前n项和,S4=24,S9=99,则a7=()A.13B.14C.15D.16答案C解析设等差数列{a n}的公差为d,因为S4=24,S9=99,所以a1+4×32d=24,a1+9×82d=99,即a1+3d=12,1+4d=11,1=3,=2,所以a7=a1+6d=3+12=15.故选C.【通性通法】等差数列基本量运算的思想方法方程思想等差数列中包含a1,d,n,a n,S n五个量,可通过方程组达到“知三求二”整体思想当所给条件只有一个时,可将已知和所求都用a1,d表示,寻求两者间的联系,整体代换即可求解等价转化思想运用等差数列性质可以化繁为简,优化解题过程【巩固迁移】1.(2023·陕西部分名校高三下仿真模拟)在等差数列{a n}中,a3+a7=a8=16,则{a n}的公差d =()A.83B.3C .103D .4答案A解析因为a 3+a 7=a 8=2a 5=16,所以a 8-a 5=3d =8,则d =83.故选A.2.(2023·湖南名校联考)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且2a 7-a 11=4,则S 5=()A .15B .20C .25D .30答案B解析设等差数列{a n }的公差为d ,则2(a 1+6d )-(a 1+10d )=a 1+2d =4,所以S 5=5a 1+5×42d =5(a 1+2d )=5×4=20.故选B.考点二等差数列的性质及其应用(多考向探究)考向1等差数列项的性质例2(1)(2024·九省联考)记等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 3+a 7=6,a 12=17,则S 16=()A .120B .140C .160D .180答案C解析因为a 3+a 7=2a 5=6,所以a 5=3,所以a 5+a 12=3+17=20,所以S 16=(a 1+a 16)×162=8(a 5+a 12)=160.故选C.(2)设公差不为0的等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 9=3(a 3+a 5+a m ),则m =()A .9B .8C .7D .6答案C解析因为S 9=9a 5,所以9a 5=3(a 3+a 5+a m ),所以a 3+a 5+a m =3a 5,即a 3+a m =2a 5,所以m =7.故选C.【通性通法】等差数列项的性质的关注点关注点一项的性质:在等差数列{a n }中,若m +n =p +q (m ,n ,p ,q ∈N *),则a m +a n=a p +a q关注点二等差数列题目中,只要出现项的和问题,一般先考虑应用项的性质关注点三项的性质常与等差数列的前n 项和公式S n =n (a 1+a n )2相结合【巩固迁移】3.(2024·河南杞县模拟)已知项数为n 的等差数列{a n }的前6项和为10,最后6项和为110,所有项和为360,则n =()A .48B .36C .30D .26答案B解析由题意知a 1+a 2+…+a 6=10,a n +a n -1+…+a n -5=110,两式相加得6(a 1+a n )=120,所以a 1+a n =20,又n (a 1+a n )2=360,所以n =36.故选B.4.(多选)(2023·山东淄博调研)已知等差数列{a n }的公差为d ,前n 项和为S n ,当首项a 1和d 变化时,a 2+a 8+a 11是一个定值,则下列各项为定值的是()A .a 7B .a 8C .S 13D .S 15答案AC解析由题意知a 2+a 8+a 11=a 1+d +a 1+7d +a 1+10d =3a 1+18d =3(a 1+6d )=3a 7,∴a 7是定值,∴S 13=13(a 1+a 13)2=13a 7,是定值.故选AC.考向2等差数列前n 项和的性质例3(1)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n .若S 5=7,S 10=21,则S 15=()A .35B .42C .49D .63答案B解析解法一:由题意知,S 5,S 10-S 5,S 15-S 10成等差数列,即7,14,S 15-21成等差数列,∴S 15-21+7=28,∴S 15=42.故选B.解法二:∵{a n }为等差数列,∴2S 1010=S 55+S1515,∴S 15=42.故选B.(2)已知等差数列{a n }的项数为奇数,其中所有奇数项之和为319,所有偶数项之和为290,则该数列的中间项为()A .28B .29C .30D .31答案B解析设等差数列{a n }共有2n +1项,则S 奇=a 1+a 3+a 5+…+a 2n +1,S 偶=a 2+a 4+a 6+…+a 2n ,该数列的中间项为a n +1,又S 奇-S 偶=a 1+(a 3-a 2)+(a 5-a 4)+…+(a 2n +1-a 2n )=a 1+d +d +…+d =a 1+nd =a n +1,所以a n +1=S 奇-S 偶=319-290=29.【通性通法】熟练掌握等差数列前n 项和的性质是解决此类试题的关键,解题时注意化归与转化思想的合理运用.【巩固迁移】5.(2024·安徽蚌埠二中阶段考试)已知S n 是等差数列{a n }的前n 项和,若a 1=-2018,S20202020-S 20142014=6,则S 2023=________.答案8092解析,设其公差为d ,则S 20202020-S 20142014=6d =6,所以d =1,所以S 20232023=S 11+2022d =-2018+2022=4,所以S 2023=8092.6.(2023·广东湛江模拟)有两个等差数列{a n },{b n },其前n 项和分别为S n ,T n .若a n b n =2n -13n +1,则S 11T 11=________;若S n T n =2n -13n +1,则a 5b 4=________.答案11191722解析若a n b n =2n -13n +1,则S 11T 11=11a 611b 6=2×6-13×6+1=1119.若S n T n =2n -13n +1=2n 2-n 3n 2+n,则可设S n =(2n 2-n )k ,T n =(3n 2+n )k ,所以a 5=S 5-S 4=45k -28k =17k ,b 4=T 4-T 3=52k -30k =22k ,所以a 5b 4=1722.考向3等差数列前n 项和的最值问题例4在等差数列{a n }中,已知a 1=20,前n 项和为S n ,且S 10=S 15.求当n 取何值时,S n 取得最大值,并求出它的最大值.解解法一(函数法):因为a 1=20,S 10=S 15,所以10×20+10×92d =15×20+15×142d ,所以d =-53,S n =20n +n (n -1)2·=-56n 2+1256n +312524.因为n ∈N *,所以当n =12或13时,S n 有最大值,且最大值为S 12=S 13=130.解法二(邻项变号法——利用单调性):因为a 1=20,S 10=S 15,所以10×20+10×92d =15×20+15×142d ,所以d =-53,a n =20+(n -=-53n +653.因为a 1=20>0,d =-53<0,所以数列{a n }是递减数列.由a n =-53n +653≤0,得n ≥13,即a 13=0.当n ≤12时,a n >0;当n ≥14时,a n <0.所以当n =12或13时,S n 取得最大值,且最大值为S 12=S 13=12×20+12×112×130.解法三:(邻项变号法——利用性质):由S 10=S 15得S 15-S 10=a 11+a 12+a 13+a 14+a 15=0,所以5a 13=0,即a 13=0.又d =a 13-a 113-1=-53,所以当n =12或13时,S n 有最大值,且最大值为S 12=S 13=12×20+12×112×130.【通性通法】求等差数列前n 项和S n 最值的两种方法【巩固迁移】7.(多选)(2023·济宁模拟)设等差数列{a n }的公差为d ,前n 项和是S n ,已知S 14>0,S 15<0,则下列说法正确的是()A .a 1>0,d <0B .a 7+a 8>0C .S 6与S 7均为S n 的最大值D .a 8<0答案ABD解析因为S 14>0,S 15<0,所以S 14=14×(a 1+a 14)2=7(a 1+a 14)=7(a 7+a 8)>0,即a 7+a 8>0,因为S 15=15×(a 1+a 15)2=15a 8<0,所以a 8<0,所以a 7>0,所以等差数列{a n }的前7项为正数,从第8项开始为负数,则a 1>0,d <0,S 7为S n 的最大值.故选ABD.8.(2024·陕西省洛南中学高三月考)已知S n 为等差数列{a n }的前n 项和,且S 2=35,a 2+a 3+a 4=39,则当S n 取得最大值时,n 的值为________.答案7解析解法一:设数列{a n }的公差为d ,a 1+d =35,2+a 3+a 4=3a 3=3(a 1+2d )=39,解1=19,=-3,则S n =19n +n (n -1)2×(-3)=-32n 2+412n +168124.又n ∈N *,∴当n =7时,S n 取得最大值.解法二:设等差数列{a n }的公差为d .∵a 2+a 3+a 4=3a 3=39,∴a 3=13,∴2a 3-S 2=(a 3-a 2)+(a 3-a 1)=3d =-9,解得d =-3,则a n =a 3+(n -3)d =22-3n ,-3n ≥0,-3(n +1)≤0,解得193≤n ≤223,又n ∈N *,∴n =7,即数列{a n }的前7项为正数,从第8项起各项均为负数,故当S n 取得最大值时,n =7.考点三等差数列的判定与证明例5(2021·全国甲卷)已知数列{a n}的各项均为正数,记S n为{a n}的前n项和,从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.①数列{a n}是等差数列;②数列{S n}是等差数列;③a2=3a1.注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.解选择条件①③⇒②.已知数列{a n}是等差数列,a2=3a1,设数列{a n}的公差为d,则a2=3a1=a1+d,所以d=2a1.因为S n=na1+n(n-1)2d=n2a1,所以S n=n a1(a1>0),所以S n+1-S n=(n+1)a1-n a1=a1(常数).所以数列{S n}是等差数列.选择条件①②⇒③.已知数列{a n}是等差数列,数列{S n}是等差数列,设数列{a n}的公差为d,则S1=a1,S2=2a1+d,S3=3a1+3d,因为数列{S n}是等差数列,所以S1+S3=2S2,即a1+3a1+3d=22a1+d,化简整理得d=2a1.所以a2=a1+d=3a1.选择条件②③⇒①.已知数列{S n}是等差数列,a2=3a1,设数列{S n}的公差为d,所以S2-S1=d,即4a1-a1=d.所以a1=d2,S n=S1+(n-1)d=nd,所以S n=n2d2.所以a n=S n-S n-1=2d2n-d2(n≥2).又a1=d2也适合该通项公式,所以a n=2d2n-d2(n∈N*).a n+1-a n=2d2(n+1)-d2-(2d2n-d2)=2d2(常数),所以数列{a n}是等差数列.【通性通法】等差数列的判定与证明的常用方法判定方法定义法对任意n∈N*,a n+1-a n是同一常数等差中项法对任意n≥2,n∈N*,满足2a n=a n+1+a n-1通项公式法对任意n∈N*,都满足a n=pn+q(p,q为常数)前n项和公式法对任意n∈N*,都满足S n=An2+Bn(A,B为常数)证明方法定义法对任意n∈N*,a n+1-a n是同一常数等差中项法对任意n≥2,n∈N*,满足2a n=a n+1+a n-1【巩固迁移】9.已知公差大于零的等差数列{a n}的前n项和为S n,且满足a2a4=65,a1+a5=18.(1)求数列{a n}的通项公式;(2)是否存在常数k,使得数列{S n+kn}为等差数列?若存在,求出常数k;若不存在,请说明理由.解(1)设{a n}的公差为d.∵{a n}为等差数列,∴a1+a5=a2+a4=18,又a2a4=65,∴a2,a4是方程x2-18x+65=0的两个根,又公差d>0,∴a2<a4,∴a2=5,a4=13.1+d=5,1+3d=13,1=1,=4,∴a n=4n-3.(2)由(1)知,S n=n+n(n-1)2×4=2n2-n,假设存在常数k,使得数列{S n+kn}为等差数列.由S1+k+S3+3k=2S2+2k,得1+k+15+3k=26+2k,解得k=1.∴S n+kn=2n2=2n,当n≥2时,2n-2(n-1)=2,为常数,∴数列{S n+kn}为等差数列.故存在常数k=1,使得数列{S n+kn}为等差数列.课时作业一、单项选择题1.已知数列{a n},{b n}为等差数列,且公差分别为d1=2,d2=1,则数列{2a n-3b n}的公差为()A .7B .5C .3D .1答案D解析∵{a n },{b n }为等差数列,∴{2a n -3b n }为等差数列,设其公差为d ,则d =2a n +1-3b n+1-2a n +3b n =2(a n +1-a n )-3(b n +1-b n )=2d 1-3d 2=1.故选D.2.(2024·辽宁六校期初考试)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 6+a 7+a 8+a 9+a 10=20,则S 15=()A .150B .120C .75D .60答案D解析由等差数列的性质可知a 6+a 7+a 8+a 9+a 10=5a 8=20,所以a 8=4,S 15=15(a 1+a 15)2=2a 8×152=15a 8=60.故选D.3.(2023·陕西宝鸡模拟)已知首项为2的等差数列{a n }的前30项中奇数项的和为A ,偶数项的和为B ,且B -A =45,则a n =()A .3n -2B .3n -1C .3n +1D .3n +2答案B解析由题意,n ∈N *,在等差数列{a n }中,首项a 1=2,设公差为d ,前30项中奇数项的和为A ,偶数项的和为B ,且B -A =45,∴-a 1+a 2+…-a 29+a 30=15d =45,解得d =3,∴a n =a 1+(n -1)d =2+3(n -1),即a n =3n -1(n ∈N *).故选B.4.(2023·重庆一诊)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 4S 8=13,则S8S 16=()A .18B .19C .13D .310答案D解析解法一:设等差数列{a n }的公差为d ,由题设,S 4S 8=4a 1+6d 8a 1+28d =13,可得a 1=52d ,所以S8S 16=8a 1+28d 16a 1+120d =310.故选D.解法二:由题意知S 8=3S 4,又S 4,S 8-S 4,S 12-S 8,S 16-S 12成等差数列,且S 8-S 4=2S 4,故S 12-S 8=3S 4,故S 12=6S 4,S 16-S 12=4S 4,得S 16=10S 4,所以S 8S 16=310.故选D.5.数列{a n }和{b n }是两个等差数列,其中ak b k (1≤k ≤5)为常值,若a 1=288,a 5=96,b 1=192,则b 3=()A .64B .128C .256D .512答案B解析由已知条件可得a 1b 1=a 5b 5,则b 5=a 5b 1a 1=96×192288=64,因此b 3=b 1+b 52=192+642=128.故选B.6.(2024·漳州检测)已知S n 是数列{a n }的前n 项和,a 1=1,a 2=2,a 3=3,记b n =a n +a n +1+a n +2且b n +1-b n =2,则S 31=()A .171B .278C .351D .395答案C解析由b n +1-b n =a n +1+a n +2+a n +3-(a n +a n +1+a n +2)=a n +3-a n =2,得a 1,a 4,a 7,…是首项为1,公差为2的等差数列,a 2,a 5,a 8,…是首项为2,公差为2的等差数列,a 3,a 6,a 9,…是首项为3,公差为2的等差数列,所以S 31=(a 1+a 4+…+a 31)+(a 2+a 5+…+a 29)+(a 3+a 6+…+a 30)=1×11+11×10×22+2×10+10×9×22+3×10+10×9×22=351.故选C.7.在等差数列{a n }中,a 1=-9,a 5=-1.记T n =a 1a 2…a n (n =1,2,…),则数列{T n }()A .有最大项和最小项B .有最大项,无最小项C .无最大项,有最小项D .无最大项和最小项答案B解析设等差数列{a n }的公差为d ,∵a 1=-9,a 5=-1,∴a 5=-9+4d =-1,则d =2.∴a n =-9+2(n -1)=2n -11.令a n =2n -11≤0,得n ≤5.5.∴当n ≤5时,a n <0;当n ≥6时,a n ≥1>0.∵T n =a 1a 2…a n (n =1,2,…),∴T 1=-9,T 2=63,T 3=-315,T 4=945,T 5=-945.当n ≥6时,a n ≥1,∴T n <0,且T n +1<T n <0.∴数列{T n }有最大项T 4,无最小项.故选B.8.已知S n 是等差数列{a n }的前n 项和,若对任意的n ∈N *,均有S 6≤S n 成立,则a 17a 9的最小值为()A .2B .52C .3D .113答案D解析由题意知,S 6是等差数列{a n }的前n 项和中的最小值,必有a 1<0,公差d >0,当a 6=0时,有S 5=S 6,S 5,S 6是等差数列{a n }的前n 项和中的最小值,此时a 6=a 1+5d =0,即a 1=-5d ,则a 17a 9=a 1+16d a 1+8d =11d 3d =113.当a 6<0,a 7≥0,此时a 6=a 1+5d <0,a 7=a 1+6d ≥0,即-6≤a 1d <-5,则a 17a 9=a 1+16d a 1+8d =a 1d +16a 1d +8=1+8a 1d +8,又-6≤a 1d <-5,所以2≤a1d +8<3,即13<1a 1d +8≤12,则83<8a 1d +8≤4,所以113<1+8a 1d +8≤5,所以a 17a 9的最小值为113.故选D.二、多项选择题9.(2024·湖南长郡中学月考)已知数列{a n }的通项公式a n3n +b ,1≤n ≤8,2n -3,n ≥9,b ∈Z ,则下列说法正确的是()A .当{a n }递减时,b 的最小值为3B .当{a n }递减时,b 的最小值为4C .当b =20时,{a n }的前n 项和的最大值为57D .当b{|a n |}为递增数列答案BCD解析a 8=-3×8+b >a 9=-2×9-3⇒b >3,∵b ∈Z ,∴b 的最小值为4,∴A 错误,B 正确;当b =20时,数列{a n }的前6项为正,第7项开始往后为负,∴前6项和最大,S 6=6×(17+2)2=57,∴C 正确;当n ≥9时,a n <0,|a n |=2n +3,数列{|a n |}递增,当1≤n ≤8时,易知数列{a n }递减,当b,a 1>0,a 2<0,且数列{|a n |}1|<|a 2|,8|<|a 9|,∴数列{|a n |}递增,∴D 正确.故选BCD.10.(2023·河北邯郸模拟)已知{a n }为等差数列,S n 为其前n 项和,则下列说法正确的是()A .若a 1=a 5,则a 1=a 2=…=a nB .若a 5>a 3,则S 1<S 2<…<S nC.若a3=2,则a21+a25≥8D.若a4=8,a8=4,则S12=66答案ACD解析设等差数列{a n}的公差为d,因为a1=a5,所以a1=a1+4d,所以d=0,则a1=a2=…=a n,故A正确;因为a5>a3,所以a1+4d>a1+2d,所以d>0,{a n}为递增数列,但S1<S2<…<S n 不一定成立,如a1=-2,a2=-1,a3=0,S1=-2,S2=-3,S3=-3,故B不正确;因为a21+a25≥=2a23=8,当且仅当a1=a5=2时取等号,故C正确;4=a1+3d=8,8=a1+7d=4,=-1,1=11,则a12=a4+8d=8-8=0,得S12=a1+a122×12=66,故D正确.故选ACD.三、填空题11.(2023·上海奉贤统考一模)已知等差数列{a n}中,a7+a9=15,a4=1,则a12=________.答案14解析∵{a n}为等差数列,∴设首项为a1,公差为d,又a7+a9=15,a4=1,a1+14d=15,1+3d=1 1=-318,=138,∴a12=a1+11d=-318+11×138=14.12.将数列{2n-1}与{3n-2}的公共项从小到大排列得到数列{a n},则{a n}的前n项和为________.答案3n2-2n解析数列{2n-1}的各项为1,3,5,7,9,11,13,…,数列{3n-2}的各项为1,4,7,10,13,….观察归纳可知,两个数列的公共项为1,7,13,…,是首项为1,公差为6的等差数列,则a n=1+6(n-1)=6n-5.故其前n项和S n=n(a1+a n)2=n(1+6n-5)2=3n2-2n.13.(2024·浙江余姚中学质检)设等差数列{a n}的前n项和为S n,若S6>S7>S5,则满足S n S n+1<0的正整数n的值为________.答案12解析由S6>S7>S5,得S7=S6+a7<S6,S7=S5+a6+a7>S5,所以a7<0,a6+a7>0,所以S13=13(a1+a13)2=13a7<0,S12=12(a1+a12)2=6(a6+a7)>0,所以S12S13<0,即满足S n S n+1<0的正整数n的值为12.14.(2023·昆明诊断)已知数列{a n }满足a 1=2,a 2=4,a n +2-a n =(-1)n +3,则数列{a n }的前10项和为________.答案90解析由题意,当n 为奇数时,a n +2-a n =-1+3=2,所以数列{a 2n -1}是首项为2,公差为2的等差数列,所以a 2n -1=2+2(n -1)=2n ;当n 为偶数时,a n +2-a n =1+3=4,所以数列{a 2n }是首项为4,公差为4的等差数列,所以a 2n =4+4(n -1)=4n .设数列{a n }的前10项和为S 10,则S 10=a 1+a 2+…+a 10=(a 1+a 3+…+a 9)+(a 2+a 4+…+a 10)=5×(2+10)2+5×(4+20)2=90.四、解答题15.(2022·全国甲卷)记S n 为数列{a n }的前n 项和.已知2S nn+n =2a n +1.(1)证明:{a n }是等差数列;(2)若a 4,a 7,a 9成等比数列,求S n 的最小值.解(1)证明:因为2S nn+n =2a n +1,即2S n +n 2=2na n +n ,①当n ≥2时,2S n -1+(n -1)2=2(n -1)a n -1+(n -1),②①-②得,2S n +n 2-2S n -1-(n -1)2=2na n +n -2(n -1)a n -1-(n -1),即2a n +2n -1=2na n -2(n -1)a n -1+1,即2(n -1)a n -2(n -1)a n -1=2(n -1),所以a n -a n -1=1,n ≥2且n ∈N *,所以{a n }是以1为公差的等差数列.(2)由(1)可得a 4=a 1+3,a 7=a 1+6,a 9=a 1+8,又a 4,a 7,a 9成等比数列,所以a 27=a 4a 9,即(a 1+6)2=(a 1+3)(a 1+8),解得a 1=-12,所以a n =n -13,所以S n =-12n +n (n -1)2=12n 2-252n -6258,所以,当n =12或n =13时,(S n )min =-78.16.(2023·全国乙卷)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和,已知a 2=11,S 10=40.(1)求{a n }的通项公式;(2)求数列{|a n |}的前n 项和T n .解(1)设等差数列的公差为d ,2=a 1+d =11,10=10a 1+10×92d =40,1+d =11,a 1+9d =8,1=13,=-2,所以a n =13-2(n -1)=15-2n .(2)因为S n =n (13+15-2n )2=14n -n 2,令a n =15-2n >0,解得n <152,且n ∈N *,当n ≤7时,则a n >0,可得T n =|a 1|+|a 2|+…+|a n |=a 1+a 2+…+a n =S n =14n -n 2;当n ≥8时,则a n <0,可得T n =|a 1|+|a 2|+…+|a n |=(a 1+a 2+…+a 7)-(a 8+…+a n )=S 7-(S n -S 7)=2S 7-S n =2×(14×7-72)-(14n -n 2)=n 2-14n +98.综上所述,T n n -n 2,n ≤7,2-14n +98,n ≥8.17.(2023·江西九所重点中学高三下第二次联考)已知函数y =f (x )对任意自变量x 都有f (x )=f (4-x ),且函数f (x )在[2,+∞)上单调.若数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 6)=f (a 2018),则{a n }的前2023项和是()A .8092B .4046C .2023D .0答案B解析因为函数y =f (x )对任意自变量x 都有f (x )=f (4-x ),于是函数y =f (x )的图象关于直线x=2对称,数列{a n }是公差不为0的等差数列,则数列{a n }是单调数列,又函数f (x )在[2,+∞)上单调,由f (a 6)=f (a 2018)得a 6+a 2018=4,所以{a n }的前2023项和是a 1+a 20232×2023=a 6+a 20182×2023=4046.故选B.18.(2023·海口诊断)在等差数列{a n }中,a 2=-5,a 6与a 8互为相反数,S n 为{|a n |}的前n 项和,T n =nS n ,则T n 的最小值是________.答案6解析设等差数列{a n }的公差为d ,∵a 6+a 8=0,a 2=-5,a 1+12d =0,1+d =-5,1=-6,=1,∴a n=-6+(n-1)×1=n-7.由a n≥0得n≥7,由a n≤0得1≤n≤7,∴当1≤n≤7时,S n=-(a1+a2+…+a n)=-n(-6+n-7)2=-n(n-13)2;当n≥8时,S n=|a1|+|a2|+…+|a n|=-(a1+a2+…+a7)+(a8+a9+…+a n)=2S7+(a1+a2+…+a n)=42+n(n-13)2,∴当1≤n≤7时,T n=nS n=-n2(n-13)2.对于函数y=-x3-13x22,y′=-3x2-26x2,当1≤x≤7时,y′>0,∴y=-x3-13x22在[1,7]上单调递增,∴当1≤n≤7时,T1=6为最小值;当n≥8时,T n=nS n=42n+n2(n-13)2,对于函数y=42x+x3-13x22,y′=42+3x2-26x2,当x≥8时,y′>0,∴函数y=42x+x3-13x22在[8,+∞)上单调递增,∴当n=8时,T8=176为最小值.综上所述,T n的最小值是6.19.(2023·新课标Ⅰ卷)设等差数列{a n}的公差为d,且d>1.令b n=n2+na n,记S n,T n分别为数列{a n},{b n}的前n项和.(1)若3a2=3a1+a3,S3+T3=21,求{a n}的通项公式;(2)若{b n}为等差数列,且S99-T99=99,求d.解(1)∵3a2=3a1+a3,∴3d=a1+2d,解得a1=d,∴S3=3a2=3(a1+d)=6d,又T3=b1+b2+b3=2d+62d+123d=9d,∴S3+T3=6d+9d=21,即2d2-7d+3=0,解得d=3或d=12(舍去),∴a n=a1+(n-1)d=3n.(2)∵{b n}为等差数列,∴2b2=b1+b3,即12a2=2a1+12a3,∴=6da2a3=6d(a1+d)(a1+2d)=1a1,即a21-3a1d+2d2=0,解得a1=d或a1=2d,∵d>1,∴a n>0,又S99-T99=99,由等差数列的性质知,99a 50-99b 50=99,即a 50-b 50=1,∴a 50-2550a 50=1,即a 250-a 50-2550=0,解得a 50=51或a 50=-50(舍去).当a 1=2d 时,a 50=a 1+49d =51d =51,解得d =1,与d >1矛盾,无解;当a 1=d 时,a 50=a 1+49d =50d =51,解得d =5150.综上,d =5150.。

2023年高考数学一轮复习讲义(新高考)第1章-1.4-基本不等式

2023年高考数学一轮复习讲义(新高考)第1章-1.4-基本不等式

§1.4基本不等式考试要求1.了解基本不等式的推导过程.2.会用基本不等式解决简单的最值问题.3.理解基本不等式在实际问题中的应用.知识梳理1.基本不等式:ab ≤a +b2(1)基本不等式成立的条件:a >0,b >0.(2)等号成立的条件:当且仅当a =b 时,等号成立.(3)其中a +b2叫做正数a ,b 的算术平均数,ab 叫做正数a ,b 的几何平均数.2.几个重要的不等式(1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ).(2)b a +ab ≥2(a ,b 同号).(3)ab (a ,b ∈R ).(4)a 2+b 22≥(a ,b ∈R ).以上不等式等号成立的条件均为a =b .3.利用基本不等式求最值(1)已知x ,y 都是正数,如果积xy 等于定值P ,那么当x =y 时,和x +y 有最小值2P .(2)已知x ,y 都是正数,如果和x +y 等于定值S ,那么当x =y 时,积xy 有最大值14S 2.注意:利用不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”.思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)不等式ab 与ab ≤a +b2等号成立的条件是相同的.(×)(2)y =x +1x的最小值是2.(×)(3)若x >0,y >0且x +y =xy ,则xy 的最小值为4.(√)(4)函数y =sin x +4sin x ,x 4.(×)教材改编题1.已知x >2,则x +1x -2的最小值是()A .1B .2C .22D .4答案D 解析∵x >2,∴x +1x -2=x -2+1x -2+2≥2(x -2)1x -2+2=4,当且仅当x -2=1x -2,即x =3时,等号成立.2.(多选)若a ,b ∈R ,则下列不等式成立的是()A.b a +a b ≥2B .ab ≤a 2+b 22 C.a 2+b 22≥D.2aba +b≤ab 答案BC解析当ba<0时,A 不成立;当ab <0时,D 不成立.3.若把总长为20m 的篱笆围成一个矩形场地,则矩形场地的最大面积是________m 2.答案25解析设矩形的一边为x m ,面积为y m 2,则另一边为12×(20-2x )=(10-x )m ,其中0<x <10,∴y =x (10-x )≤x +(10-x )22=25,当且仅当x =10-x ,即x =5时,等号成立,∴y max =25,即矩形场地的最大面积是25m 2.题型一利用基本不等式求最值命题点1配凑法例1(1)(2022·长沙模拟)设0<x <32,则函数y =4x (3-2x )的最大值为()A.94B .4C.92D .9答案C解析y =4x (3-2x )=2·2x ·(3-2x )≤2·2x +3-2x22=92.当且仅当2x =3-2x ,即x =34时取等号,∴当x =34时,y max =92.(2)若x <23,则f (x )=3x +1+93x -2有()A .最大值0B .最小值9C .最大值-3D .最小值-3答案C解析∵x <23,∴3x -2<0,f (x )=3x -2+93x -2+3=-(2-3x )+92-3x +3≤-2(2-3x )·92-3x+3=-3.当且仅当2-3x =92-3x ,即x =-13时取“=”.(3)(2022·天津模拟)函数y =(x +5)(x +2)x +1(x >-1)的最小值为________.答案9解析因为x >-1,则x +1>0,所以y =[(x +1)+4][(x +1)+1]x +1=(x +1)2+5(x +1)+4x +1=(x +1)+4x +1+5≥2(x +1)·4x +1+5=9,当且仅当x +1=4x +1,即x =1时等号成立,所以函数的最小值为9.命题点2常数代换法例2(2022·重庆模拟)已知a >0,b >0,且a +b =2,则2a +12b的最小值是()A .1B .2C.94D.92答案C解析因为a >0,b >0,且a +b =2,所以a +b2=1,所以2a +12b=12(a +b+a 2b +≥12×=94,当且仅当a =43,b =23时,等号成立.命题点3消元法例3(2022·烟台模拟)已知x >0,y >0,x +3y +xy =9,则x +3y 的最小值为_____.答案6解析方法一(换元消元法)由已知得9-(x +3y )=13·x ·3y ≤13·,当且仅当x =3y ,即x =3,y =1时取等号.即(x +3y )2+12(x +3y )-108≥0,令x +3y =t ,则t >0且t 2+12t -108≥0,得t ≥6,即x +3y 的最小值为6.方法二(代入消元法)由x +3y +xy =9,得x =9-3y1+y ,所以x +3y =9-3y 1+y +3y =9-3y +3y (1+y )1+y =9+3y 21+y =3(1+y )2-6(1+y )+121+y =3(1+y )+121+y -6≥23(1+y )·121+y-6=12-6=6,当且仅当3(1+y )=121+y,即y =1,x =3时取等号,所以x +3y 的最小值为6.延伸探究本例条件不变,求xy 的最大值.解方法一9-xy =x +3y ≥23xy ,∴9-xy ≥23xy ,令xy =t ,∴t >0,∴9-t 2≥23t ,即t 2+23t -9≤0,解得0<t ≤3,∴xy ≤3,∴xy ≤3,当且仅当x =3y ,即x =3,y =1时取等号,∴xy 的最大值为3.方法二∵x =9-3y 1+y,∴x ·y =9-3y 1+y ·y =9y -3y 21+y =-3(y +1)2+15(y +1)-12y +1=-3(y +1)-12y +1+15≤-23(y +1)·12y +1+15=3.当且仅当3(y +1)=12y +1,即y =1,x =3时取等号.∴xy 的最大值为3.教师备选1.(2022·哈尔滨模拟)已知x >0,y >0,且2x +8y -xy =0,则当x +y 取得最小值时,y 等于()A.16B.6C.18D.12答案B解析因为x>0,y>0,2x+8y=xy,所以2y+8x=1,所以x+y=(x+y10+2xy+8yx≥10+22xy·8yx=10+2×4=18,=8yx,8y-xy=0,=12,=6时取等号,所以当x+y取得最小值时,y=6. 2.已知函数f(x)=-x2x+1(x<-1),则() A.f(x)有最小值4B.f(x)有最小值-4C.f(x)有最大值4D.f(x)有最大值-4答案A解析f(x)=-x2x+1=-x2-1+1x+1-1+1+1x+1-=-(x+1)+1-(x+1)+2.因为x<-1,所以x+1<0,-(x+1)>0,所以f(x)≥21+2=4,当且仅当-(x+1)=1-(x+1),即x=-2时,等号成立.故f(x)有最小值4.思维升华(1)前提:“一正”“二定”“三相等”.(2)要根据式子的特征灵活变形,配凑出积、和为常数的形式,然后再利用基本不等式.(3)条件最值的求解通常有三种方法:一是配凑法;二是将条件灵活变形,利用常数“1”代换的方法;三是消元法.跟踪训练1(1)已知函数f (x )=22x -1+x (2x >1),则f (x )的最小值为________.答案52解析∵2x >1,∴x -12>0,f (x )=22x -1+x =1x -12+x -12+12≥+12=2+12=52,当且仅当1x -12=x -12,即x =32时取“=”.∴f (x )的最小值为52.(2)(2022·襄阳模拟)若实数x >1,y >12且x +2y =3,则1x -1+12y -1的最小值为________.答案4解析令x -1=m ,2y -1=n ,则m >0,n >0且m +n =x -1+2y -1=1,∴1x -1+12y -1=1m +1nm +n )=2+n m +mn≥2+2=4,当且仅当n m =m n ,即m =n =12时取“=”.∴1x -1+12y -1的最小值为4.题型二基本不等式的常见变形应用例4(1)(2022·宁波模拟)《几何原本》卷2的几何代数法(以几何方法研究代数问题)成了后世西方数学家处理问题的重要依据,通过这一原理,很多的代数的公理或定理都能够通过图形实现证明,也称之为无字证明.现有如图所示图形,点F 在半圆O 上,点C 在直径AB 上,且OF ⊥AB ,设AC =a ,BC =b ,则该图形可以完成的无字证明为()A.a+b2≥ab(a>0,b>0) B.a2+b2≥2ab(a>0,b>0)C.2aba+b≤ab(a>0,b>0)D.a+b2≤a2+b22(a>0,b>0)答案D解析由图形可知,OF=12AB=12(a+b),OC=12(a+b)-b=12(a-b),在Rt△OCF中,由勾股定理可得,CF=a+b22+a-b22=12(a2+b2),∵CF≥OF,∴12(a2+b2)≥12(a+b)(a>0,b>0).(2)(2022·广州模拟)已知0<a<1,b>1,则下列不等式中成立的是() A.a+b<4aba+bB.ab<2aba+bC.2a2+2b2<2abD.a+b<2a2+2b2答案D解析对于选项A,因为0<a<1,b>1,所以(a+b)2=a2+2ab+b2>4ab,故选项A错误;对于选项B,ab>21a+1b=2aba+b,故选项B错误;对于选项C,2(a2+b2)>2×2ab=2ab,故选项C错误;对于选项D,2a2+2b2>a2+2ab+b2=(a+b)2,所以a +b <2a 2+2b 2,故选项D 正确.教师备选若a ,b ∈R ,且ab >0,则下列不等式中,恒成立的是()A .a 2+b 2>2abB .a +b ≥2ab C.1a +1b >2ab D.b a +a b ≥2答案D解析a 2+b 2≥2ab ,所以A 错误;ab >0,只能说明两实数同号,同为正数,或同为负数,所以当a <0,b <0时,B 错误;同时C 错误;a b 或ba 都是正数,根据基本不等式求最值,ab +b a ≥2a b ×ba=2,故D 正确.思维升华基本不等式的常见变形(1)ab ≤a 2+b 22.(2)21a +1b ≤ab ≤a +b2≤a 2+b 22(a >0,b >0).跟踪训练2(1)(2022·浙南名校联盟联考)已知命题p :a >b >0,命题q :a 2+b 22>,则p是q 成立的()A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案A解析∵a >b >0,则a 2+b 2>2ab ,∴2(a 2+b 2)>a 2+b 2+2ab ,∴2(a 2+b 2)>(a +b )2,∴a 2+b 22>,∴由p 可推出q ,当a <0,b <0时,命题q 成立,如a =-1,b =-3时,a 2+b 22==4,∴由q 推不出p ,∴p 是q 成立的充分不必要条件.(2)(2022·漳州质检)已知a ,b 为互不相等的正实数,则下列四个式子中最大的是()A.2a +bB.1a +1bC.2abD.2a 2+b 2答案B解析∵a ,b 为互不相等的正实数,∴1a +1b >2ab,2a +b <22ab =1ab <2ab ,2a 2+b 2<22ab =1ab <2ab,∴最大的是1a +1b .题型三基本不等式的实际应用例5小王于年初用50万元购买了一辆大货车,第一年因缴纳各种费用需支出6万元,从第二年起,每年都比上一年增加支出2万元,假定该车每年的运输收入均为25万元.小王在该车运输累计收入超过总支出后,考虑将大货车作为二手车出售,若该车在第x 年年底出售,其销售价格为(25-x )万元(国家规定大货车的报废年限为10年).(1)大货车运输到第几年年底,该车运输累计收入超过总支出?(2)在第几年年底将大货车出售,能使小王获得的年平均利润最大?(利润=累计收入+销售收入-总支出)解(1)设大货车运输到第x 年年底,该车运输累计收入与总支出的差为y 万元,则y =25x -[6x +x (x -1)]-50=-x 2+20x -50(0<x ≤10,x ∈N *),由-x 2+20x -50>0,可得10-52<x ≤10.因为2<10-52<3,所以大货车运输到第3年年底,该车运输累计收入超过总支出.(2)因为利润=累计收入+销售收入-总支出,所以二手车出售后,小王的年平均利润为y +(25-x )x=1919-225=9,当且仅当x =25x ,即x =5时,等号成立,所以小王应当在第5年年底将大货车出售,能使小王获得的年平均利润最大.教师备选某高级中学高二年级部为了更好的督促本年级学生养成节约用水、珍惜粮食、爱护公物的良好习惯,现要设计如图所示的一张矩形宣传海报,该海报含有大小相等的左中右三个矩形栏目,这三栏的面积之和为60000cm 2,四周空白的宽度为10cm ,栏与栏之间的中缝空白的宽度为5cm.怎样确定矩形栏目高与宽的尺寸,能使整个矩形海报面积最小,其最小值是________cm 2.答案72600解析设矩形栏目的高为a cm ,宽为b cm ,由题意可得3ab =60000,所以ab =20000,即b =20000a,所以该海报的高为(a +20)cm ,宽为(3b +10×2+5×2)cm ,即(3b +30)cm ,所以整个矩形海报面积S =(a +20)(3b +30)=3ab +30a +60b +600=30(a +2b )+60600=60600≥30×2a ·40000a +60600=30×400+60600=72600,当且仅当a =40000a,即a =200时等号成立,所以当广告栏目的高为200cm ,宽为100cm 时,能使整个矩形海报面积最小,其最小值是72600cm 2.思维升华利用基本不等式求解实际问题时,要根据实际问题,设出变量,注意变量应满足实际意义,抽象出目标函数的表达式,建立数学模型,再利用基本不等式求得函数的最值.跟踪训练3网店和实体店各有利弊,两者的结合将在未来一段时期内,成为商业的一个主要发展方向.某品牌行车记录仪支架销售公司从2021年10月起开展网络销售与实体店体验安装结合的销售模式.根据几个月运营发现,产品的月销量x 万件与投入实体店体验安装的费用t 万元之间满足函数关系式x =3-2t +1.已知网店每月固定的各种费用支出为3万元,产品每1万件进货价格为32万元,若每件产品的售价定为“进货价的150%”与“平均每件产品的实体店体验安装费用的一半”之和,则该公司最大月利润是______万元.答案37.5解析由题意知t =23-x-1(1<x <3),设该公司的月利润为y 万元,则y ×150%-32x -3-t =16x -t 2-3=16x -13-x +12-3=45.5-16(3-x )+13-x ≤45.5-216=37.5,当且仅当x =114时取等号,即最大月利润为37.5万元.柯西不等式是法国著名的数学家、物理学家、天文学家柯西(Cauchy,1789-1857)发现的,故命名为柯西不等式.柯西不等式是数学中一个非常重要的不等式,除了用柯西不等式来证明一些不等式成立外,柯西不等式还常用于选择、填空求最值的问题中,借助柯西不等式的技巧可以达到事半功倍的效果.1.(柯西不等式的代数形式)设a ,b ,c ,d 均为实数,则(a 2+b 2)(c 2+d 2)≥(ac +bd )2,当且仅当ad =bc 时,等号成立.推广一般情形:设a 1,a 2,…,a n ,b 1,b 2,…,b n ∈R ,则(a 21+a 22+…+a 2n )(b 21+b 22+…+b 2n )≥(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2(当且仅当b i =0(i =1,2,…,n )或存在一个实数k ,使得a i =kb i (i =1,2,…,n )时,等号成立).2.(柯西不等式的向量形式)设α,β为平面上的两个向量,则|α||β|≥|α·β|,当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使α=k β时,等号成立.3.(柯西不等式的三角不等式)设x 1,y 1,x 2,y 2,x 3,y 3为任意实数,则:(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2+(x 2-x 3)2+(y 2-y 3)2≥(x 1-x 3)2+(y 1-y 3)2.一、利用柯西不等式求最值例1已知x ,y 满足x +3y =4,则4x 2+y 2的最小值为________.答案6437解析(x +3y )2≤(4x 2+y 2所以4x 2+y 2≥16×437=6437,当且仅当y =12x 时,等号成立,所以4x 2+y 2的最小值为6437.例2已知正实数x ,y ,z 满足x 2+y 2+z 2=1,正实数a ,b ,c 满足a 2+b 2+c 2=9,则ax +by +cz 的最大值为________.答案3解析(ax +by +cz )2≤(a 2+b 2+c 2)·(x 2+y 2+z 2)=9,∴ax +by +cz ≤3,当且仅当a =3x ,b =3y ,c =3z 时取“=”,∴ax +by +cz 的最大值为3.例3函数y =5x -1+10-2x 的最大值为________.答案63解析y 2=(5x -1+10-2x )2=(5x -1+2·5-x )2≤(52+2)(x -1+5-x )=108,当且仅当x =12727时等号成立,∴y ≤6 3.二、利用柯西不等式证明不等式例4已知a 1,a 2,b 1,b 2为正实数,求证:(a 1b 1+a 2b 2(a 1+a 2)2.证明(a 1b 1+a 2b 2=[(a 1b 1)2+(a 2b 2)2·a 1b 1+a 2b 2=(a 1+a 2)2.当且仅当b 1=b 2时,等号成立.例5已知a 1,a 2,…,a n 都是实数,求证:1n(a 1+a 2+…+a n )2≤a 21+a 22+…+a 2n .证明根据柯西不等式,有222(111)n ++⋅⋅⋅+ 个(a 21+a 22+…+a 2n )≥(1×a 1+1×a 2+…+1×a n )2,所以1n(a 1+a 2+…+a n )2≤a 21+a 22+…+a 2n .课时精练1.下列函数中,最小值为2的是()A .y =x +2x B .y =x 2+3x 2+2C .y =e x +e -xD .y =log 3x +log x 3(0<x <1)答案C 解析当x <0时,y =x +2x <0,故A 错误;y =x 2+3x 2+2=x 2+2+1x 2+22,当且仅当x 2+2=1x 2+2,即x 2=-1时取等号,∵x 2≠-1,故B 错误;y =e x +e -x ≥2e x ·e -x =2,当且仅当e x =e -x ,即x =0时取等号,故C 正确;当x ∈(0,1)时,y =log 3x <0,故D 错误.2.(2021·新高考全国Ⅰ)已知F 1,F 2是椭圆C :x 29+y 24=1的两个焦点,点M 在C 上,则|MF 1|·|MF 2|的最大值为()A .13B .12C .9D .6答案C 解析由椭圆C :x 29+y 24=1,得|MF 1|+|MF 2|=2×3=6,则|MF 1|·|MF 2|=32=9,当且仅当|MF 1|=|MF 2|=3时等号成立.3.(2022·苏州模拟)若a ,b 是正常数,a ≠b ,x ,y ∈(0,+∞),则a 2x +b 2y ≥(a +b )2x +y,当且仅当a x =b y 时取等号.利用以上结论,函数f (x )=2x +91-2x,x x 的值为()A.15B.14C.24D.13答案A 解析f (x )=2x +91-2x =42x +91-2x≥(2+3)22x +1-2x=25,当且仅当22x =31-2x ,即x =15时等号成立.4.(2022·重庆模拟)已知x >2,y >1,(x -2)(y -1)=4,则x +y 的最小值是()A .1B .4C .7D .3+17答案C 解析∵x >2,y >1,(x -2)(y -1)=4,∴x +y =(x -2)+(y -1)+3≥2(x -2)(y -1)+3=7,=4,=3时等号成立.5.已知不等式(x +y 9对任意正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为()A .2B .4C .6D .8答案B解析已知不等式(x +y 9对任意正实数x ,y 恒成立,只要求(x +y 大于或等于9,∵(x +y 1+a +y x +ax y≥a +2a +1,当且仅当y =ax 时,等号成立,∴a +2a +1≥9,∴a ≥2或a ≤-4(舍去),∴a ≥4,即正实数a 的最小值为4.6.(2022·湖南五市十校联考)原油作为“工业血液”“黑色黄金”,其价格的波动牵动着整个化工产业甚至世界经济.小李在某段时间内共加油两次,这段时间燃油价格有升有降,现小李有两种加油方案:第一种方案是每次加油40升,第二种方案是每次加油200元,则下列说法正确的是()A .第一种方案更划算B .第二种方案更划算C .两种方案一样D .无法确定答案B 解析设小李这两次加油的油价分别为x 元/升、y 元/升(x ≠y ),则方案一:两次加油平均价格为40x +40y 80=x +y 2>xy ,方案二:两次加油平均价格为400200x +200y=2xy x +y <xy ,故无论油价如何起伏,方案二比方案一更划算.7.(多选)(2022·重庆渝中区模拟)已知正实数a ,b 满足a >0,b >0,且a +b =1,则下列不等式成立的有()A .2a +2b ≥22B .a 2+b 2<1C.1a +1b<4D .a +1a<2答案AB 解析∵2a +2b ≥22a ·2b =22a +b =22,当且仅当a =b 时取等号,∴A 正确;∵a 2+b 2<a 2+b 2+2ab =(a +b )2=1,∴B 正确;∵1a +1b =(a +b 2+b a +a b≥2+2b a ×a b=4,当且仅当a =b 时取等号,∴C 错误;∵a >0,b >0,a +b =1,∴0<a <1,∵a +1a ≥2a ·1a =2,当且仅当a =1时取等号,∴a +1a>2,D 错误.8.(多选)设a >0,b >0,则下列不等式中一定成立的是()A .a +b +1ab ≥22 B.2ab a +b >abC.a 2+b 2ab≥a +b D .(a +b 4答案ACD 解析因为a >0,b >0,所以a +b +1ab ≥2ab +1ab≥22,当且仅当a =b 且2ab =1ab ,即a =b =22时取等号,故A 正确;因为a +b ≥2ab >0,所以2ab a +b ≤2ab 2ab=ab ,当且仅当a =b 时取等号,故B 错误;因为2ab a +b ≤2ab 2ab =ab ,当且仅当a =b 时取等号,所以a 2+b 2a +b =(a +b )2-2ab a +b=a +b -2ab a +b ≥2ab -ab =ab ,当且仅当a =b 时取等号,所以a 2+b 2a +b ≥ab ,即a 2+b 2ab≥a +b ,故C 正确;因为(a +b 2+b a +a b ≥2+2b a ·a b=4,当且仅当a =b 时取等号,故D 正确.9.若0<x <2,则x 4-x 2的最大值为________.答案2解析∵0<x <2,∴x 4-x 2=x 2(4-x 2)≤x 2+4-x 22=2,当且仅当x 2=4-x 2,即x =2时取“=”.10.(2022·百师联盟联考)已知a >0,b >0,且a +2b =2ab ,则ab 的最小值为________,2a +b 的最小值为________.答案292解析∵a +2b =2ab ,∴2ab ≥22ab ,即ab ≥2,当且仅当a =2b ,即b =1,a =2时等号成立,故ab 的最小值为2.∵a +2b =2ab ,∴1b +2a=2,∵2a +b =(2a +b )·12·+2a b +≥12(5+24)=92,当且仅当2a b =2b a ,即a =b =32时等号成立,∴2a +b 的最小值为92.11.(2022·郴州模拟)习近平同志提出:乡村振兴,人才是关键,要积极培养本土人才,鼓励外出能人返乡创业.为鼓励返乡创业,某镇政府决定投入“创业资金”和开展“创业技术培训”帮扶返乡创业人员.预计该镇政府每年投入的“创业资金”构成一个等差数列{a n }(单位:万元,n ∈N *),每年开展“创业技术培训”投入的资金为第一年创业资金a 1的3倍,已知a 21+a 22=72.则预计该镇政府帮扶五年累计总投入资金的最大值为________万元.答案120解析由题意得,五年累计总投入资金为a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+5×3a 1=5a 3+15a 1=5(a 3+3a 1)=10(a 1+a 2),而10(a 1+a 2)=10a 21+2a 1a 2+a 22≤102(a 21+a 22)=120,当且仅当a 1=a 2时等号成立,∴预计该镇政府帮扶五年累计总投入资金的最大值为120万元.12.已知p :存在实数x ,使4x +2x ·m +1=0成立,若綈p 是假命题,则实数m 的取值范围是________.答案(-∞,-2]解析∵綈p 为假命题,∴p 为真命题,即关于x 的方程4x +2x ·m +1=0有解.由4x +2x ·m +1=0,得m =-2x -12x =-x ≤-22x ·12x =-2,当且仅当2x =12x ,即x =0时,取等号.∴m 的取值范围为(-∞,-2].13.(2022·合肥质检)若△ABC 的内角满足sin B +sin C =2sin A ,则()A .A 的最大值为π3B .A 的最大值为2π3C .A 的最小值为π3D .A 的最小值为π6答案A 解析∵sinB +sinC =2sin A .∴b +c =2a .由余弦定理知cos A =b 2+c 2-a 22bc =b 2+c 2-(b +c )242bc =3(b 2+c 2)-2bc 8bc ≥6bc -2bc 8bc=12,当且仅当b =c 时取等号.又A ∈(0,π),∴0<A ≤π3,即A 的最大值为π3.14.(2022·南京模拟)若实数x ,y 满足x 2+y 2+xy =1,则x +y 的取值范围是________.答案-233,233解析∵x 2+y 2+xy =1⇔xy =(x +y )2-1,又∵xy ,∴(x +y )2-1,令x +y =t ,则4t 2-4≤t 2,∴-233≤t ≤233,即-233≤x +y ≤233,当且仅当x =y 时,取等号,∴x+y的取值范围是-233,233.15.(2022·重庆沙坪坝区模拟)若x>0,y>0且x+y=xy,则xx-1+2yy-1的最小值为________.答案3+22解析因为x>0,y>0且x+y=xy,则xy=x+y>y,即有x>1,同理y>1,由x+y=xy得,(x-1)(y-1)=1,于是得xx-1+2yy-1=1+1x-1+2+2y-1=3≥3+21x-1·2y-1=3+22,当且仅当1x-1=2y-1,即x=1+22,y=1+2时取“=”,所以xx-1+2yy-1的最小值为3+2 2.16.设a>b>0,则a2+1ab+1a(a-b)的最小值是________.答案4解析∵a>b>0,∴a-b>0,∴a(a-b)>0,a2+1ab+1a(a-b)=a2+ab-ab+1ab+1a(a-b)=a2-ab+1a(a-b)+ab+1ab=a(a-b)+1a(a-b)+ab+1ab≥2+2=4,(a-b)=1a(a-b),=1ab,即a=2,b=22时等号成立.∴a2+1ab+1a(a-b)的最小值是4.。

2024年高考数学一轮复习课件(新高考版) 第3章 §3.1 导数的概念及其意义、导数的运算

2024年高考数学一轮复习课件(新高考版)  第3章 §3.1 导数的概念及其意义、导数的运算

2024年高考数学一轮复习课件(新高考版)第三章 一元函数的导数及其应用§3.1 导数的概念及其意义、导数的运算考试要求1.了解导数的概念、掌握基本初等函数的导数.2.通过函数图象,理解导数的几何意义.3.能够用导数公式和导数的运算法则求简单函数的导数,能求简单的复合函数 (形如f(ax+b))的导数.内容索引第一部分第二部分第三部分落实主干知识探究核心题型课时精练第一部分1.导数的概念f′(x0)y′| (1)函数y=f(x)在x=x0处的导数记作或 .0x x=(2)函数y=f(x)的导函数(简称导数)2.导数的几何意义函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义就是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))斜率y-f(x0)=f′(x0)(x-x0)处的切线的,相应的切线方程为 .3.基本初等函数的导数公式基本初等函数导函数f (x )=c (c 为常数)f ′(x )=__f (x )=x α(α∈R ,且α≠0)f ′(x )=______f (x )=sin xf ′(x )=_____f (x )=cos xf ′(x )=______f (x )=a x (a >0,且a ≠1)f ′(x )=______f (x )=e x f ′(x )=___0αx α-1cos x -sin x a x ln a e x知识梳理f(x)=log a x(a>0,且a≠1)f′(x)=_____ f(x)=ln x f′(x)=___4.导数的运算法则若f ′(x ),g ′(x )存在,则有[f (x )±g (x )]′= ;[f (x )g (x )]′= ;[cf (x )]′= .f ′(x )±g ′(x )f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x )cf ′(x )5.复合函数的定义及其导数复合函数y=f(g(x))的导数与函数y=f(u),u=g(x)的导数间的关系为y u′·u x′y x′=,即y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积.常用结论1.区分在点处的切线与过点处的切线(1)在点处的切线,该点一定是切点,切线有且仅有一条.(2)过点处的切线,该点不一定是切点,切线至少有一条.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)f ′(x 0)是函数y =f (x )在x =x 0附近的平均变化率.( )(2)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( )(3)f ′(x 0)=[f (x 0)]′.( )(4)(cos 2x ) ′=-2sin 2x .( )×××√1.若函数f(x)=3x+sin 2x,则√因为函数f(x)=3x+sin 2x,所以f′(x)=3x ln 3+2cos 2x.y=(e-1)x+2又∵f(1)=e+1,∴切点为(1,e+1),切线斜率k=f′(1)=e-1,即切线方程为y-(e+1)=(e-1)(x-1),即y=(e-1)x+2.3.已知函数f(x)=x ln x+ax2+2,若f′(e)=0,则a= .由题意得f′(x)=1+ln x+2ax,第二部分√√√对于A,[(3x+5)3]′=3(3x+5)2(3x+5)′=9(3x+5)2,故A正确;对于B,(x3ln x)′=(x3)′ln x+x3(ln x)′=3x2ln x+x2,故B正确;对于D,(2x+cos x)′=(2x)′+(cos x)′=2x ln 2-sin x,故D正确.(2)已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=x3+x2f′(1)+2x-1,则f′(2)等于√A.1B.-9C.-6D.4因为f(x)=x3+x2f′(1)+2x-1,所以f′(x)=3x2+2xf′(1)+2,把x=1代入f′(x),得f′(1)=3×12+2f′(1)+2,解得f′(1)=-5,所以f′(x)=3x2-10x+2,所以f′(2)=-6.思维升华(1)求函数的导数要准确地把函数拆分成基本初等函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导.(2)抽象函数求导,恰当赋值是关键,然后活用方程思想求解.(3)复合函数求导,应由外到内逐层求导,必要时要进行换元.√√√f(x)=sin(2x+3),f′(x)=cos(2x+3)·(2x+3)′=2cos(2x+3),故A 正确;f(x)=e-2x+1,则f′(x)=-2e-2x+1,故B错误;f(x)=x ln x,f′(x)=(x)′ln x+x(ln x)′=ln x+1,故D正确.命题点1 求切线方程例2 (1)(2023·大同模拟)已知函数f(x)=2e2ln x+x2,则曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为√A.4e x-y+e2=0B.4e x-y-e2=0C.4e x+y+e2=0D.4e x+y-e2=0所以f(e)=2e2ln e+e2=3e2,f′(e)=4e,所以曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为y-3e2=4e(x-e),即4e x-y-e2=0.(2)(2022·新高考全国Ⅱ)曲线y=ln|x|过坐标原点的两条切线的方程为_______,_________.先求当x>0时,曲线y=ln x过原点的切线方程,设切点为(x0,y0),解得y0=1,代入y=ln x,得x0=e,命题点2 求参数的值(范围)例3 (1)(2022·重庆模拟)已知a为非零实数,直线y=x+1与曲线y=ea ln(x+1)相切,则a=_____.(2)(2022·新高考全国Ⅰ)若曲线y=(x+a)e x有两条过坐标原点的切线,(-∞,-4)∪(0,+∞)则a的取值范围是 .因为y =(x +a )e x ,所以y ′=(x +a +1)e x .设切点为A (x 0,(x 0+a ) ),O 为坐标原点,0e x 0e x 0x x =000()ex x a x 因为曲线y =(x +a )e x 有两条过坐标原点的切线,所以Δ=a 2+4a >0,解得a <-4或a >0,所以a 的取值范围是(-∞,-4)∪(0,+∞).思维升华(1)处理与切线有关的问题,关键是根据曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程:①切点处的导数是切线的斜率;②切点在切线上;③切点在曲线上.(2)注意区分“在点P处的切线”与“过点P的切线”.跟踪训练2 (1)曲线f(x)=在(0,f(0))处的切线方程为√A.y=3x-2B.y=3x+2C.y=-3x-2D.y=-3x+2所以f′(0)=3,f(0)=-2,所以曲线f(x)在(0,f(0))处的切线方程为y-(-2)=3(x-0),即y=3x-2.√例4 (1)若直线l:y=kx+b(k>1)为曲线f(x)=e x-1与曲线g(x)=eln x的公切线,则l的纵截距b等于A.0B.1√C.eD.-e设l 与f (x )的切点为(x 1,y 1),则由f ′(x )=e x -1,得l :y = +(1-x 1) .同理,设l 与g (x )的切点为(x 2,y 2),11e x x -11e x -11e x -11e x -因为k >1,所以l :y =x 不成立,故b =-e.(2)(2023·晋中模拟)若两曲线y=ln x-1与y=ax2存在公切线,则正实数a 的取值范围是√设公切线与曲线y=ln x-1和y=ax2的切点分别为(x1,ln x1-1),(x2,ax),其中x1>0,令g (x )=2x 2-x 2ln x ,则g ′(x )=3x -2x ln x =x (3-2ln x ),令g ′(x )=0,得x = ,32e 当x ∈(0, )时,g ′(x )>0,g (x )单调递增;32e当x ∈(,+∞)时,g ′(x )<0,g (x )单调递减,32e 32e思维升华公切线问题,应根据两个函数在切点处的斜率相等,且切点既在切线上又在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组求解.或者分别求出两函数的切线,利用两切线重合列方程组求解.跟踪训练3 (1)已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)=x2-m,h(x)=6ln x -4x,设两曲线y=f(x)与y=h(x)在公共点处的切线相同,则m等于A.-3 B.1√C.3D.5依题意,设曲线y=f(x)与y=h(x)在公共点(x0,y0)处的切线相同.∵f(x)=x2-m,h(x)=6ln x-4x,∵x0>0,∴x0=1,m=5.(2)已知f(x)=e x-1,g(x)=ln x+1,则f(x)与g(x)的公切线有A.0条B.1条√C.2条D.3条根据题意,设直线l与f(x)=e x-1相切于点(m,e m-1) ,与g(x)相切于点(n,ln n+1)(n>0),对于f(x)=e x-1,f′(x)=e x,则k1=e m,则直线l的方程为y+1-e m=e m(x-m) ,即y=e m x+e m(1-m)-1,可得(1-m)(e m-1)=0,即m=0或m=1,则切线方程为y=e x-1 或y=x,故f(x)与g(x)的公切线有两条.第三部分1.(2023·广州模拟)曲线y=x3+1在点(-1,a)处的切线方程为√A.y=3x+3B.y=3x+1C.y=-3x-1D.y=-3x-3因为f′(x)=3x2,所以f′(-1)=3,又当x=-1时,a=(-1)3+1=0,所以y=x3+1在点(-1,a)处的切线方程为y=3(x+1),即y=3x+3.2.记函数f(x)的导函数为f′(x).若f(x)=e x sin 2x,则f′(0)等于√A.2B.1C.0D.-1因为f(x)=e x sin 2x,则f′(x)=e x(sin 2x+2cos 2x),所以f′(0)=e0(sin 0+2cos 0)=2.3.(2022·广西三市联考)设函数f(x)在R上存在导函数f′(x),f(x)的图象在点M(1,f(1))处的切线方程为y=+2,那么f(1)+f′(1)等于√A.1B.2C.3D.44.已知函数f(x)=x ln x,若直线l过点(0,-e),且与曲线y=f(x)相切,则直线l的斜率为√A.-2B.2C.-eD.e设切点坐标为(t,t ln t),∵f(x)=x ln x,∴f′(x)=ln x+1,直线l的斜率为f′(t)=ln t+1,∴直线l的方程为y-t ln t=(ln t+1)(x-t),将点(0,-e)的坐标代入直线l的方程得-e-t ln t=-t(ln t+1),解得t=e,∴直线l的斜率为f′(e)=2.。

第4节 数列求和--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第4节  数列求和--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第四节数列求和课标解读考向预测1.熟练掌握等差、等比数列的前n 项和公式.2.掌握数列求和的几种常见方法.数列求和是高考考查的重点知识,预计2025年高考会考查等差、等比数列的前n 项和公式以及其他求和公式,可能与通项公式相结合,也有可能与函数、方程、不等式等相结合,综合命题,难度适中.必备知识——强基础数列求和的几种常用方法1.公式法(1)等差数列的前n 项和公式①已知等差数列的第1项和第n 项求前n 项和S n =n (a 1+a n )2;②已知等差数列的第1项和公差求前n 项和S n =na 1+n (n -1)2d .(2)等比数列的前n 项和公式当q =1时,S n =na 1;当q ≠1时,①已知等比数列的第1项和第n 项求前n 项和S n =a 1-a n q1-q ;②已知等比数列的第1项和公比求前n 项和S n =a 1(1-q n )1-q .2.分组求和法与并项求和法(1)若一个数列是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组求和法,分别求和后相加减.(2)形如a n =(-1)n ·f (n )类型,常采用两项合并求解.3.裂项相消法把数列的通项拆成两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求得其和.4.错位相减法如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么这个数列的前n 项和即可用此法来求,如等比数列的前n 项和公式就是用此法推导的.5.倒序相加法如果一个数列{a n }的前n 项中与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前n 项和即可用倒序相加法求解,如等差数列的前n 项和公式即是用此法推导的.1.1+2+3+4+…+n =n (n +1)2.2.12+22+…+n 2=n (n +1)(2n +1)6.3.裂项求和常用的变形(1)分式型:1n (n +k )=1(2n -1)(2n +1)=1n (n +1)(n +2)=121n (n +1)-1(n +1)(n +2)等.(2)指数型:2n (2n +1-1)(2n -1)=12n -1-12n +1-1,n +2n (n +1)·2n =1n ·2n -1-1(n +1)·2n 等.(3)根式型:1n +n +k =1k(n +k -n )等.(4)对数型:log m a n +1a n=log m a n +1-log m a n ,a n >0,m >0且m ≠1.1.概念辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)设数列{a n }的前n 项和为S n ,若a n =1n +1+n,则S 9=2.()(2)1n 2<1(n -1)n =1n -1-1n.()(3)求S n =a +2a 2+3a 3+…+na n 时只要把上式等号两边同时乘以a 即可根据错位相减法求和.()(4)若数列a 1,a 2-a 1,…,a n -a n -1是首项为1,公比为3的等比数列,则数列{a n }的通项公式是a n=3n-12.()答案(1)×(2)×(3)×(4)√2.小题热身(1)(人教A选择性必修第二册4.4练习T2改编)数列{a n}的前n项和为S n,若a n=1n(n+1),则S5=()A.1B.56C.16D.130答案B解析∵a n=1n(n+1)=1n-1n+1,∴S5=a1+a2+…+a5=1-12+12-13+…+15-16=56.故选B.(2)(人教A选择性必修第二册4.4练习T1改编)数列{a n}的通项公式a n=(-1)n(2n-1),则该数列的前100项和为()A.-200B.-100C.200D.100答案D解析S100=(-1+3)+(-5+7)+…+(-197+199)=2×50=100.故选D.(3)(人教A选择性必修第二册习题4.3T3改编)若数列{a n}的通项公式a n=2n+2n-1,则数列{a n}的前n项和为()A.2n+n2-1B.2n+1+n2-1C.2n+1+n2-2D.2n+n-2答案C解析S n=a1+a2+a3+…+a n=(21+2×1-1)+(22+2×2-1)+(23+2×3-1)+…+(2n+2n-1)=(2+22+…+2n)+2(1+2+3+…+n)-n=2(1-2n)1-2+2×n(n+1)2-n=2(2n-1)+n2+n-n=2n+1+n2-2.故选C.(4)在数列{a n}中,a1=1,a n a n+1=-2,则S100=________.答案-50解析根据题意,由a1=1,a1a2=-2,得a2=-2,又a2a3=-2,得a3=1,a3a4=-2,得a4=-2,…,所以{a n}中所有的奇数项均为1,所有的偶数项均为-2,所以S100=a1+a2+…+a 99+a 100=1-2+…+1-2=50×(-1)=-50.考点探究——提素养考点一拆项分组法求和例1(2023·湖南岳阳统考三模)已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,其公比q ≠-1,a 4+a 5a 7+a 8=127,且S 4=a 3+93.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)已知b n log 13a n ,n 为奇数,n ,n 为偶数,求数列{b n }的前n 项和T n .解(1)因为{a n }是等比数列,公比q ≠-1,则a 4=a 1q 3,a 5=a 1q 4,a 7=a 1q 6,a 8=a 1q 7,所以a 4+a 5a 7+a 8=a 1q 3+a 1q 4a 1q 6+a 1q 7=1q 3=127,解得q =3,由S 4=a 3+93,可得a 1(1-34)1-3=9a 1+93,解得a 1=3,所以数列{a n }的通项公式为a n =3n .(2)由(1)得b nn ,n 为奇数,n ,n 为偶数.当n 为偶数时,T n =b 1+b 2+…+b n =(b 1+b 3+…+b n -1)+(b 2+b 4+…+b n )=-(1+3+…+n -1)+(32+34+…+3n )=-n2·[1+(n -1)]2+9(1-9n2)1-9=98(3n -1)-n 24;当n 为奇数时,T n =T n +1-b n +1=98(3n +1-1)-(n +1)24-3n +1=18·3n +1-98-(n +1)24.综上所述,T nn +1-98-(n +1)24,n 为奇数,3n -1)-n 24,n 为偶数.【通性通法】拆项分组法求和的常见类型【巩固迁移】1.数列112,314,518,7116,…,(2n -1)+12n ,…的前n 项和S n 的值为________.答案n 2+1-12n解析由题意可得,通项公式为a n =(2n -1)+12n,则S n =[1+3+5+…+(2n -1)]++122+123+…=n [1+(2n -1)]2+21-12=n 2+1-12n .考点二并项转化法求和例2在等差数列{a n }中,已知a 6=12,a 18=36.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =(-1)n ·a n ,求数列{b n }的前n 项和S n .解(1)由题意,设等差数列{a n }的公差为d,1+5d =12,1+17d =36,1=2,=2,∴a n =2+(n -1)×2=2n .(2)由(1),得b n =(-1)n ·a n =(-1)n ·2n ,∴S n =b 1+b 2+…+b n =-2+4-6+8-…+(-1)n ·2n ,(ⅰ)当n 为偶数时,S n =b 1+b 2+…+b n =-2+4-6+8-…+(-1)n ·2n =(-2+4)+(-6+8)+…+[-2(n -1)+2n ]=2+2+…+2=n2×2=n ;(ⅱ)当n 为奇数时,n -1为偶数,S n =b 1+b 2+…+b n =S n -1+b n =n -1-2n =-n -1.∴Sn ,n 为偶数,n -1,n 为奇数.【通性通法】并项转化法求和【巩固迁移】2.(2024·浙江台州中学质检)已知数列{a n }满足a 1+2a 2+…+na n =2n ,数列{b n }满足对任意正整数m ≥2均有b m -1+b m +b m +1=1a m 成立.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)求数列{b n }的前99项和.解(1)因为a 1+2a 2+…+na n =2n ,所以当n ≥2时,a 1+2a 2+…+(n -1)a n -1=2(n -1).两式相减,得na n =2,所以a n =2n (n ≥2).又当n =1时,a 1=2,也符合上式,所以a n =2n .(2)由(1)知1a n =n2.因为对任意的正整数m ≥2,均有b m -1+b m +b m +1=1a m =m2,故数列{b n }的前99项和b 1+b 2+b 3+b 4+b 5+b 6+…+b 97+b 98+b 99=(b 1+b 2+b 3)+(b 4+b 5+b 6)+…+(b 97+b 98+b 99)=1a 2+1a 5+…+1a 98=22+52+…+982=825.考点三裂项相消法求和例3(2023·承德模拟)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a n +1S n=2n .(1)证明:数列{a n }是等差数列;(2)若a 2+1,a 3+1,a 5成等比数列.从下面三个条件中选择一个,求数列{b n }的前n 项和T n .①b n =na 2n a 2n +1;②b n =1a n +a n +1;③b n =2n +3a n a n +12n +1.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.解(1)证明:因为a n +1S n=2n ,即n (a n +1)=2S n ,当n =1时,a 1+1=2S 1,解得a 1=1,当n ≥2时,(n -1)(a n -1+1)=2S n -1,所以n (a n +1)-(n -1)(a n -1+1)=2S n -2S n -1,即n (a n +1)-(n -1)(a n -1+1)=2a n ,所以(n -2)a n -(n -1)a n -1+1=0,当n =2时,上述式子恒成立,当n >2时,两边同除以(n -2)(n -1)可得a n n -1-a n -1n -2=-1(n -1)(n -2)=1n -1-1n -2,即a n n -1-1n -1=a n -1n -2-1n -2,,即a n -1n -1=a 2-1,所以a n -1=(n -1)(a 2-1),即a n =(n -1)(a 2-1)+1,当n =1时,也适合上式,所以a n +1-a n =n (a 2-1)+1-(n -1)(a 2-1)-1=a 2-1,所以数列{a n }是以1为首项,a 2-1为公差的等差数列.(2)设{a n }的公差为d ,因为a 2+1,a 3+1,a 5成等比数列,所以(a 3+1)2=a 5(a 2+1),即(2+2d )2=(1+4d )(2+d ),解得d =2,所以a n =2n -1.若选①b n =na 2n a 2n +1,则b n =n (2n -1)2(2n +1)2=181(2n -1)2-1(2n +1)2,所以T n =18112-132+132-152+…+1(2n -1)2-1(2n +1)2=181-1(2n +1)2.若选②b n =1a n +a n +1,则b n =12n -1+2n +1=2n +1-2n -1(2n -1+2n +1)(2n +1-2n -1)=12(2n +1-2n -1),所以T n =12(3-1+5-3+…+2n +1-2n -1)=12(2n +1-1).若选③b n =2n +3a n a n +12n +1,则b n =2n +3(2n -1)(2n +1)2n +1=1(2n -1)×2n -1(2n +1)×2n +1,所以T n =11×21-13×22+13×22-15×23+…+1(2n -1)×2n -1(2n +1)×2n +1=12-1(2n +1)×2n +1.【通性通法】利用裂项相消法求和的注意事项(1)抵消后并不一定只剩下第一项和最后一项,也有可能前面剩两项,后面也剩两项;或者前面剩几项,后面也剩几项.(2)将通项裂项后,有时需要调整前面的系数,使裂开的两项之差和系数之积与原通项相等.如:若{a n }是等差数列,则1a n a n +1=,1a n a n +2=【巩固迁移】3.数列{a n }的通项公式为a n =1n +n +1,若{a n }的前n 项和为24,则n =()A .25B .576C .624D .625答案C解析a n =n +1-n ,所以S n =(2-1)+(3-2)+…+(n +1-n )=n +1-1,令S n =24,得n =624.故选C.4.(2022·新高考Ⅰ卷)记S n 为数列{a n }的前n 项和,已知a 1=1是公差为13的等差数列.(1)求{a n }的通项公式;(2)证明:1a 1+1a 2+…+1a n <2.解(1)1,公差为13的等差数列,所以S n a n =1+13(n -1)=n +23,故S n =n +23a n .①当n ≥2时,S n -1=n +13a n -1.②由①-②可知a n =n +23a n -n +13a n -1,所以(n -1)a n =(n +1)a n -1,即a n a n -1=n +1n -1.所以a 2a 1×a3a 2×…×a n -1a n -2×a n a n -1=31×42×53×…×n n -2×n +1n -1=n (n +1)2(n ≥2),所以a n =n (n +1)2(n ≥2),又a 1=1也满足上式,所以a n =n (n +1)2(n ∈N *).(2)证明:因为1a n =2n (n +1)=2n -2n +1所以1a 1+1a 2+…+1a n =21-22+22-23+…+2n -2n +1=2-2n +1<2.考点四错位相减法求和例4(2023·全国甲卷)已知数列{a n }中,a 2=1,设S n 为{a n }的前n 项和,2S n =na n .(1)求{a n }的通项公式;(2)n 项和T n .解(1)因为2S n =na n ,当n =1时,2a 1=a 1,即a 1=0;当n =3时,2(1+a 3)=3a 3,即a 3=2,当n ≥2时,2S n -1=(n -1)a n -1,所以2(S n-S n-1)=na n-(n-1)a n-1,即2a n=na n-(n-1)a n-1,化简得(n-2)a n=(n-1)a n-1,当n≥3时,a nn-1=a n-1n-2=…=a32=1,即a n=n-1,当n=1,2时都满足上式,所以a n=n-1(n∈N*).(2)因为a n+12n=n2n,所以T n=+++…+n,1 2T n=++…+(n-+n+1,两式相减得12T n+…-n+1=12×11-12-n+1=1-,即T n=2-(2+n,n∈N*.【通性通法】1.错位相减法求和的适用条件若{a n}是公差为d(d≠0)的等差数列,{b n}是公比为q(q≠1)的等比数列,求数列{an b n}的前n项和S n.2.错位相减法求和的步骤3.错位相减法求和的注意事项注意在写出S n与qS n的表达式时,应特别注意将两式“错位对齐”,以便下一步准确写出点一S n -qS n ,特别是等比数列公比为负数的情形注意点二等式右边由第一项、中间n -1项的和式、最后一项三部分组成注意点三经常把b 2+b 3+…+b n 这n -1项和看成n 项和,把-a n b n +1写成+a n b n +1导致错误【巩固迁移】5.(2023·河北示范性高中调研)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 2=6,a n +1=2(S n +1).(1)证明{a n }为等比数列,并求{a n }的通项公式;(2)求数列{na n }的前n 项和T n .解(1)因为a n +1=2(S n +1),所以a n =2(S n -1+1)(n ≥2),故a n +1-a n =2(S n -S n -1)=2a n ,即a n +1a n=3(n ≥2),又a 2=2(S 1+1)=2a 1+2,故a 1=2,即a2a 1=3,因此a n +1a n=3(n ∈N *).故{a n }是以2为首项,3为公比的等比数列.因此a n =2×3n -1(n ∈N *).(2)因为T n =2×1+2×2×3+2×3×32+…+2n ×3n -1,①故3T n =2×1×3+2×2×32+…+2(n -1)×3n -1+2n ×3n ,②①-②,得-2T n =2+(2×3+2×32+…+2×3n -1)-2n ×3n=2+2×3(3n -1-1)3-1-2n ×3n =-1+(1-2n )×3n ,即T n =(2n -1)×3n +12.考点五倒序相加法求和例5已知数列{a n },{b n }满足a 1=118,2a n +1-a n =16a n +1a n ,b n =1a n-16.(1)证明{b n }为等比数列,并求{b n }的通项公式;(2)求a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3+…+a 7b 7.解(1)由2a n +1-a n =16a n +1a n ,可得1a n +1=2a n-16,于是1a n +1-16=即b n +1=2b n ,而b 1=1a 1-16=2,所以{b n }是首项为2,公比为2的等比数列.所以b n =2×2n -1=2n .(2)由(1)知a n =12n +16,所以a n b n =2n2n +16.因为a k b k +a 8-k b 8-k =2k 2k +16+28-k 28-k +16=2k -42k -4+1+11+2k -4=1,所以2(a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3+…+a 7b 7)=(a 1b 1+a 7b 7)+(a 2b 2+a 6b 6)+…+(a 7b 7+a 1b 1)=7,因此a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3+…+a 7b 7=72.【通性通法】倒序相加法的使用策略策略一将一个数列倒过来排列,当它与原数列相加时,若有规律可循,并且容易求和,则这样的数列求和时可用倒序相加法(等差数列前n 项和公式的推导即用此方法)策略二和对称性有关求和时可用倒序相加,比如函数关于点对称的性质,组合数中C k n =C n -kn 的性质【巩固迁移】6.已知函数f (x )对任意的x ∈R ,都有f (x )+f (1-x )=1,数列{a n }满足a n =f (0)+…+f (1),则数列{a n }的通项公式为________.答案a n =n +12解析∵f (x )+f (1-x )=1,∴1,又a n =f (0)+…+f (1)①,∴a n =f (1)+…+f (0)②,①+②,得2a n =n +1,∴a n =n +12.∴数列{a n }的通项公式为a n =n +12.课时作业一、单项选择题1.(2024·黑龙江牡丹江第二次阶段测试)已知等差数列{a n },a 2=3,a 5=6前8项和为()A .15B .25C .35D .45答案B解析由a 2=3,a 5=6可得公差d =a 5-a 23=1,所以a n =a 2+(n -2)d =n +1,因此1a n a n +1=1(n +1)(n +2)=1n +1-1n +2,8…=12-110=25.故选B.2.在数列{a n }中,a n =(-1)n -1(4n -3),前n 项和为S n ,则S 22-S 11为()A .-85B .85C .-65D .65答案C解析∵S 22=a 1+a 2+a 3+…+a 21+a 22=(1-5)+(9-13)+…+(81-85)=(-4)×11=-44,S 11=a 1+a 2+a 3+…+a 10+a 11=(1-5)+(9-13)+…+(33-37)+41=(-4)×5+41=21,∴S 22-S 11=-44-21=-65.3.(2023·青岛调研)已知数列{a n }的前n 项和是S n ,且满足a 1=3,a 2k =8a 2k -1,a 2k +1=12a 2k ,k ∈N *,则S 2023=()A .42023-1B .3×22023-3C .3×41012-9D .5×41011-2答案C解析∵a 2k =8a 2k -1,a 2k +1=12a 2k ,∴a 2k +1=4a 2k -1.又a 1=3,∴数列{a 2k -1}是首项为3,公比为4的等比数列.∵a 2=8a 1=24,a 2k +2a 2k =a 2k +2a 2k +1·a 2k +1a 2k=4,∴数列{a 2k }是首项为24,公比为4的等比数列.∴S 2023=(a 1+a 3+…+a 2023)+(a 2+a 4+…+a 2022)=3(1-41012)1-4+24(1-41011)1-4=3×41012-9.4.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n +a n +1+a n +2=cosn π3,a 1=1,则S 2023=()A .0B .12C .1D .32答案C解析S 2023=a 1+(a 2+a 3+a 4)+(a 5+a 6+a 7)+…+(a 2021+a 2022+a 2023)=1+cos2π3+cos 5π3+…+cos 2018π3+cos 2021π3=1+cos 2π3+1.故选C.5.数列{a n }的前n 项和S n =2n +2,数列{log 2a n }的前n 项和为T n ,则T 20=()A .190B .192C .180D .182答案B解析当n =1时,a 1=S 1=21+2=4,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n +2-(2n -1+2)=2n -2n -1=2n -1,经检验a 1=4不满足上式,所以a n,n =1,n -1,n ≥2.设b n =log 2a n ,则b n,n =1,-1,n ≥2,所以T 20=b 1+b 2+b 3+b 4+…+b 20=2+1+2+3+…+19=192.故选B.6.(2024·湖北黄冈调研)已知数列{a n }满足a n ·(-1)n +a n +2=2n -1,S 20=650,则a 23=()A .231B .234C .279D .276答案B解析由a n ·(-1)n +a n +2=2n -1,S 20=650可知,当n 为偶数时,a n +a n +2=2n -1,当n 为奇数时,a n +2=a n +2n -1,所以S 20=(a 1+a 3+…+a 19)+(a 2+a 4)+(a 6+a 8)+(a 10+a 12)+(a 14+a 16)+(a 18+a 20)=650,即a 1+(a 1+1)+(a 1+6)+(a 1+15)+(a 1+28)+(a 1+45)+(a 1+66)+(a 1+91)+(a 1+120)+(a 1+153)+3+11+19+27+35=650,由此解得a 1=3,所以a 23=a 1+231=234.故选B.7.(2024·江苏常州高三阶段考试)已知正项数列{a n }是公差不为0的等差数列,且a 1,a 2,a 4成等比数列.若∑24k =11a k +a k +1=3,则a 1=()A .169B .916C .43D .34答案A解析设正项等差数列{a n }的公差为d ,且d ≠0,∵a 1,a 2,a 4成等比数列,∴a 22=a 1a 4,即(a 1+d )2=a 1(a 1+3d ),整理得,d 2=a 1d ,∵d ≠0,∴d =a 1,∵∑24k =11a k +a k +1=∑24k =1a k +1-a k(a k +1+a k )(a k +1-a k )=∑24k =1a k +1-a k a k +1-a k =∑24k =11d(a k +1-a k )=1d (a 2-a 1+a 3-a 2+…+a 25-a24)=1d (a25-a 1)=1d (a 1+24d -a 1)=3,即1a 1(5a 1-a 1)=3,即4a 1=3a 1,∵a 1>0,∴a1=169.故选A.8.已知函数fg(x )=f (x )+1,若an ={a n }的前2022项和为()A.2023B .2022C .2021D .2020答案B 解析由于函数f,则x 即0,所以f (x )+f (1-x )=0,所以g (x )+g (1-x )=[f (x )+1]+[f (1-x )+1]=2,所以2(a 1+a 2+…+a 2022)=2g…+=g+g +…+g2×2022,因此数列{a n }的前2022项和为a 1+a 2+…+a 2022=2022.故选B.二、多项选择题9.(2024·广东梅州市大埔县高三质检)已知数列{a n }的首项为4,且满足2(n +1)a n -na n +1=0(n ∈N *),则()A B .{a n }为递增数列C .{a n }的前n 项和S n =(n -1)·2n +1+4D n 项和T n =n 2+n 2答案BD解析由2(n +1)a n -na n +1=0得a n +1n +1=2·a n n ,是以a11=a 1=4为首项,2为公比的等比数列,故A 错误;因为an n =4·2n -1=2n +1,所以a n =n ·2n +1,显然递增,故B 正确;因为S n=1×22+2×23+…+n ×2n +1,2S n =1×23+2×24+…+n ×2n +2,所以-S n =1×22+23+…+2n +1-n ×2n +2=22(1-2n )1-2-n ·2n +2,故S n =(n -1)·2n +2+4,故C 错误;因为a n 2n +1=n ·2n +12n +1=n ,所n 项和T n =n (1+n )2=n 2+n 2,故D 正确.故选BD.10.设数列{a n }的前n 项和为S n ,若a n =1+1n 2+1(n +1)2,则下列结论中正确的是()A .a n =n 2+n +1n (n +1)B .S n =n 2+n -1n +1C .a n ≤32D .满足S n ≤2024的n 的最大值为2023答案ACD 解析a n =1+1n 2+1(n +1)2=[n (n +1)+1]2n 2(n +1)2=n 2+n +1n (n +1),故A 正确;因为a n =1+1n (n +1)=1+1n -1n +1,所以S n =n …n +1-1n +1=n 2+2n n +1,故B 错误;因为1+1n (n +1)>1+1(n +1)(n +2),所以a n >a n +1,所以{a n }是递减数列,所以a n ≤a 1=32,故C正确;因为a n =1+1n -1n +1>0,所以S n 递增,且S 2023<2024,S 2024>2024,所以满足S n ≤2024的n 的最大值为2023,故D 正确.故选ACD.三、填空题11.12!+23!+34!+…+n (n +1)!=________.答案1-1(n +1)!解析∵k (k +1)!=k +1-1(k +1)!=1k !-1(k +1)!,∴12!+23!+34!+…+n(n +1)!=1-12!+12!-13!+13!-14!+…+1(n -1)!-1n !+1n !-1(n +1)!=1-1(n +1)!.12.已知数列{a n }满足a n +2n +2,n 为奇数,a n ,n 为偶数,且a 1=2,a 2=1,则此数列的前20项和为________.答案1133解析当n 为奇数时,由a n +2=a n +2可知,{a n }的奇数项成等差数列,且公差为2,首项为a 1=2;当n 为偶数时,由a n +2=2a n 可知,{a n }的偶数项成等比数列,且公比为2,首项为a 2=1,故前20项和为a 1+a 2+a 3+…+a 19+a 20=(a 1+a 3+a 5+…+a 19)+(a 2+a 4+a 6+…+a 20)+10×92×2+1-2101-2=110+1023=1133.13.(2024·云南曲靖高三月考)已知正项数列{a n }满足a 1=2且a 2n +1-2a 2n -a n a n +1=0,令b n =(n +2)a n -257,则数列{b n }的前7项和为________.答案2021解析由a 2n +1-2a 2n -a n a n +1=0可得(a n +1+a n )(a n +1-2a n )=0,因为a n +1+a n >0,所以a n +1=2a n ,即a n +1a n=2,所以数列{a n }是以a 1=2为首项,2为公比的等比数列,所以a n =2×2n -1=2n ,所以b n =2n (n +2)-257,令c n =2n (n +2),{c n }的前n 项和为T n ,则T 7=3×21+4×22+5×23+…+9×27,2T 7=3×22+4×23+5×24+…+9×28,两式相减可得,-T 7=3×21+22+23+…+27-9×28=6+4×(1-26)1-2-9×28=6+4×63-9×256=-2046,所以T 7=2046,所以数列{b n }的前7项和为T 7-257×7=2046-25=2021.14.(2023·湖北重点中学模拟)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且2a n -S n =2,记数列n 项和为T n .若对于任意n ∈N *,不等式k >T n 恒成立,则实数k 的取值范围为________.答案13,+解析依题意2a n -S n =2,当n =1时,a 1=2,由2a n -1-S n -1=2,n ≥2,两式相减并化简得a n =2a n -1,所以数列{a n }是首项为2,公比为2的等比数列,即a n =2n ,所以a n(a n +1)(a n +1+1)=2n(2n +1)(2n +1+1)=12n +1-12n +1+1,所以T n …+=13-12n +1+1<13,所以实数k 的取值范围是13,+四、解答题15.(2024·湖北恩施模拟)已知等差数列{a n }的公差为2,前n 项和为S n ,且S 1,S 2,S 4成等比数列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)令b n =(-1)n -1·4na n a n +1,求数列{b n }的前n 项和T n .解(1)因为S 1=a 1,S 2=2a 1+2×12×2=2a 1+2,S 4=4a 1+4×32×2=4a 1+12.由题意得(2a 1+2)2=a 1(4a 1+12),解得a 1=1,所以a n =2n -1.(2)b n =(-1)n -1·4na n a n +1=(-1)n -1·4n(2n -1)(2n +1)=(-1)n -1当n 为偶数时,T n…1-12n +1=2n2n +1;当n 为奇数时,T n…1+12n +1=2n +22n +1.所以T nn为奇数n 为偶数T n16.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=1,a n =-2S n -1S n (n ≥2).(1)求a n ;(2)设b n =2nS n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解(1)∵a n =-2S n -1S n ,∴S n -S n -1=-2S n -1S n ,∴S n -1-S n =2S n S n -1,∴1S n -1S n -1=2,∴,且1S n =1S 1+2(n -1)=1+2n -2=2n -1,∴S n =12n -1(n ∈N *),∴当n ≥2时,a n =-2(2n -1)(2n -3),又a 1=1不满足上式,∴a nn ≥2.(2)由(1)可得b n =(2n -1)2n ,则T n =1×21+3×22+…+(2n -3)2n -1+(2n -1)2n ,2T n =1×22+3×23+…+(2n -3)2n +(2n -1)2n +1,两式相减得-T n =2+23+24+…+2n +1-(2n -1)2n +1=2+23(1-2n -1)1-2-(2n -1)2n +1=2-8+2n +2-(2n -1)2n +1=-6-(2n -3)2n +1,∴T n =(2n -3)2n +1+6.17.(2024·江西临川一中阶段考试)函数f (x )=ln x ,其中f (x )+f (y )=2,记S n =ln x n +ln (x n -1y )+…+ln (xy n -1)+ln y n(n ∈N *),则∑2024i =11S i =()A .20242025B .20252024C .20254048D .40482025答案A解析∵f (x )=ln x ,f (x )+f (y )=2,∴f (x )+f (y )=ln x +ln y =ln (xy )=2.S n =ln x n +ln (x n -1y )+…+ln (xy n -1)+ln y n ,即S n =ln y n +ln (xy n -1)+…+ln (x n -1y )+ln x n ,两式相加得,2S n =(n +1)ln(x n y n )=n (n +1)ln (xy )=2n (n +1),∴S n =n (n +1),∑2024i =11S i =∑2024i =11i (i +1)=∑2024i =11-12025=20242025.故选A.18.(2023·广西玉林统考三模)已知函数f (x )=e -x -e x ,若函数h (x )=f (x -4)+x ,数列{a n }为等差数列,a 1+a 2+a 3+…+a 11=44,则h (a 1)+h (a 2)+…+h (a 11)=________.答案44解析由题意,可得h (x )=f (x -4)+x =e -(x -4)-e x -4+x ,设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,公差为d ,则S 11=11a 1+11×102d =11(a 1+5d )=11a 6=44,解得a 6=4,则h (a 6)=h (4)=e -(4-4)-e 4-4+a 6=a 6=4,根据等差中项的性质,可得a 1+a 11=2a 6=8,则h (a 1)+h (a 11)=e-(a 1-4)-e a 1-4+a 1+e-(a11-4)-e a 11-4+a 11=1e a 1-4+1e a 11-4-(e a 1-4+e a 11-4)+a 1+a 11=e a 1-4+e a 11-4e a 1+a 11-8-(e a 1-4+e a 11-4)+a 1+a 11=a 1+a 11=8,同理可得,h (a 2)+h (a 10)=8,h (a 3)+h (a 9)=8,h (a 4)+h (a 8)=8,h (a 5)+h (a 7)=8,所以h (a 1)+h (a 2)+…+h (a 11)=5×8+4=44.19.(2023·山西太原二模)已知等比数列{a n }的前n 项和为S n (S n ≠0),满足S 1,S 2,-S 3成等差数列,且a 1a 2=a 3.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =-3a n(a n +1)(a n +1+1),求数列{b n }的前n 项和T n .解(1)设数列{a n }的公比为q ,依题意得S 1+(-S 3)=2S 2,所以-(a 2+a 3)=2(a 1+a 2),即-a 1(q +q 2)=2a 1(1+q ),因为a 1≠0,所以q 2+3q +2=0,解得q =-1或q =-2,因为S n ≠0,所以q =-2,又因为a 1a 2=a 3,所以a 21q =a 1q 2,即a 1=q =-2,所以a n =(-2)n .(2)由题意可得,b n =-3(-2)n[(-2)n +1][(-2)n +1+1]=(-2)n +1-(-2)n[(-2)n +1][(-2)n +1+1]=1(-2)n +1-1(-2)n +1+1,则T n =1(-2)1+1-1(-2)2+1+1(-2)2+1-1(-2)3+1+…+1(-2)n +1-1(-2)n +1+1=-1-1(-2)n +1+1.20.(2024·新疆阿克苏地区质检)已知正整数数列{a n },a 1=1,a 2=2,当n ≥2时,a 2n -1a n +1<a n -2025年高考数学复习讲义及练习解析211<a 2n +1a n +1恒成立.(1)证明数列{a n }是等比数列并求出其通项公式;(2)定义:|x |表示不大于xn 项和为S n ,求|S 1|+|S 2|+|S 3|+…+|S 2024|的值.解(1)由a 2n -1a n +1<a n -1<a 2n +1a n +1,得a 2n -1<a n -1a n +1<a 2n +1.因为{a n }是正整数数列,所以a n -1a n +1=a 2n (n ≥2,n ∈N *),于是{a n }是等比数列.又a 1=1,a 2=2,所以a n =2n -1,n ∈N *.(2)因为2n -1a n =2n -12n -1,S n =120+321+522+…+2n -12n -1,12S n =121+322+523+…+2n -12n ,两式相减得,12S n =1++122+123+…-2n -12n =3-2n +32n,所以S n =6-2n +32n -1<6,又S n +1-S n =2n +12n >0,即{S n }为递增数列,S 1=1,2<S 2=52<3,3<S 3=154<4,4<S 4=378<5,S 5=8316>5,所以|S 1|=1,|S 2|=2,|S 3|=3,|S 4|=4,|S n |=5(n ≥5),所以|S 1|+|S 2|+|S 3|+…+|S 2024|=1+2+3+4+=10110.。

高考数学函数复习全套讲义45页

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、解:① 和 ;② (此时 )或 (此时 )。
●★【题12】、集合 满足 =A,则称( )为集合A的一种分拆,并规定:当且仅当 时,( )与( )为集合A的同一种分拆,则集合A={ }的不同分拆种数为多少?
解:当 = 时, =A,此时只有1种分拆;
当 为单元素集时, = 或A,此时 有三种情况,故拆法为6种;
C.甲是乙的充要条件D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
●7、(2007年北京文科·15题·12分)记关于 的不等式 的解集为 ,不等式 的解集为 .( )若 ,求 ;( )若 ,求正数 的取值范围.
解:( )由 ,得 .
( ) .
由 ,得 ,,又 ,所以 ,即 的取值范围是 .
五、课后提高练习:
二、典例剖析:
★【题1】、(2006年·辽宁·T1·5分)设集合A={1,2},则满足A∪B={1,2,3}的集合B的个数为( C ) A 1 B3 C4 D 8
★【题2】、(2006年·辽宁·T5·5分)设⊕是R上的一个运算,A是R上的非空子集,若对任意的a、b∈A,有a⊕b∈A,则称A对运算⊕封闭,下列数集对加法、减法、乘法和除法(除数不等于0)四则运算都封闭的是(C)
★【题7】、已知集合P={x|x2-5x+4≤0},Q={x|x2-(b+2)x+2b≤0}且有PQ,求实数b的取值范围。(答案:{b|1≤b≤4})
★【题8】、若全集I=R,(x),g(x)均为x的二次函数,且P={x|(x)<0},Q={x| g(x)≥0,}则不等式组 的解集可用P、Q表示为___( P∩CRQ)
问:(Ⅰ)用列举法表示上述各集合;(Ⅱ)对集合 , , ,如果使k Z,那么 , , 所表示的集合分别是什么?并说明 与 的关系。

2024年高考数学复习培优讲义专题3-原函数与导函数混合还原问题(含解析)

2024年高考数学复习培优讲义专题3-原函数与导函数混合还原问题(含解析)

专题1-3 原函数与导函数混合还原问题常见函数的构造模型1.对于)()(x g x f '>',构造)()()(x g x f x h −=模型2.对于不等式()k x f >'()0≠k ,构造函数()()b kx x f x g +−=. 模型3.对于不等式()()0'>+x f x f ,构造函数())(x f e x g x = 拓展:对于不等式()()0'>+x kf x f ,构造函数())(x f e x g kx=模型4.对于不等式()()0'>−x f x f ,构造函数()x e)(x f x g =模型5.对于不等式()()0'>+x f x xf ,构造函数()()x xf x g = 拓展:对于不等式()()0'>+x nf x xf ,构造函数())(x f x x g n = 模型6.对于不等式()()0'>−x f x xf ,构造函数()()x x f x g =()0≠x 拓展:对于不等式()()0'>−x nf x xf ,构造函数()n xx f x g )(=模型7.对于0)()(>'x f x f ,分类讨论:(1)若0)(>x f ,则构造);(ln )(x f x h =(2)若0)(<x f ,则构造)](ln[)(x f x h −=模型8.对于()ln ()0(0)f x af x '+><,构造()()x h x a f x =. 模型9.对于()()ln 0(0)f x f x x x'+><,构造()()ln h x f x x =. 模型10.(1)对于()()tan (()()tan )f x f x x f x f x x ''><或,即()cos ()sin 0(0)f x x f x x '−><, 构造()()cos h x f x x =.对于()cos ()sin 0(0)f x x f x x '+><,构造()()cos f x h x x=. 模型11.(1)()sin ()cos [()sin ]f x x f x x f x x ''+= (2)2()sin ()cos ()[]sin sin f x x f x x f x x x'−'= 解题思路利用函数的奇偶性与单调性求解抽象函数不等式,要设法将隐性划归为显性的不等式来求解,方法是: (1)把不等式转化为()()f g x f h x >⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦;(2)判断函数()f x 的单调性,再根据函数的单调性把不等式的函数符号“f ”脱掉,得到具体的不等式(组),但要注意函数奇偶性的区别题型一 由导函数不等式构造函数解不等式2024届·重庆市第八中学高三上学期入学测试T81.若函数()f x 为定义在R 上的偶函数,当(),0x ∈−∞时,()2'>f x x ,则不等式 ()()()()3123331f x f x x −−>−+的解集为( )A .1,3⎛⎫−∞− ⎪⎝⎭B .()()1,1,3−∞−⋃+∞C .()1,+∞D .1,13⎛⎫− ⎪⎝⎭2023·南京二模T82.已知函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()f x '.若对任意x ∈R 有()1f x '>,()()110f x f x ++−=,且()02f =−,则不等式()11f x x −>−的解集为( )A .()0,∞+B .()1,+∞C .()2,+∞D .()3,+∞3.已知定义在()0,∞+上的函数()f x 的导函数为()f x ',若()2f x '<,且()45f =,则不等式()222log log 3f x x >−的解集是 .4.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,其导函数为(),f x '且当0x >时,()()ln 0f x f x x x'⋅+>,则不等式()()210xf x −<的解集为( )A .()1,1-B .(),1()0,1∞⋃--C .,11,()()∞⋃∞--+D .1,0),()(1⋃∞-+5.已知函数()f x 的定义域为(),0∞−,其导函数()'f x 满足()()'20xf x f x −>,则不等式()()()22023202310f x x f +−+−<的解集为( )A .(2024,2023)−−B .(2024,0)−C .(,2023)−∞−D .(,2024)−∞−重点题型·归类精讲2023·广州2023届综合能力测试(一)T156.已知函数()f x 的定义域为(0,)+∞,其导函数为()f x ',若()10xf x '−<.(e)2f =,则关于x 的不等式1)(e x f x <+的解集为__________.2023届广州大学附属中学高三上学期第一次月考T87.设()f x '是函数()f x 的导函数,且()()()3R f x f x x '>∈,1e 3f ⎛⎫= ⎪⎝⎭(e 为自然对数的底数),则不等式()3ln f x x <的解集为( )A .e 0,3⎛⎫⎪⎝⎭B .1e ,e 3⎛⎫ ⎪⎝⎭C .()30,eD .3e ,e 3⎛⎫ ⎪⎝⎭2023届长郡中学月考(六)·118.设函数()f x 在R 上存在导函数()f x ',对任意的x ∈R 有2()()f x f x x +−=,且在[0,)+∞上()f x x '>,若(2)2()2f a a f a −+>+,则实数a 的可能取值为( ) A. 1− B. 0C. 1D. 2广州华南师大附中高三第一次月考·79.设函数()f x '是奇函数()()f x x R ∈的导函数,()10f −=,当0x >时,()()0xf x f x '−>则使得()0f x >成立的x 的取值范围是().(,1)(1,0)A −∞−⋃−B.(0,1)∪(1,+∞) ().,1(0,1)C −∞−⋃D.(-1,0)∪(1,+∞)2022武汉高二下期中·710.定义在R 上的函数()f x 满足()()1f x f x '>−,()f x '是()f x 的导函数,且()06f =,则不等式()e 51x f x >+(其中e 为自然对数的底数)的解集为( ).A. ()(),01,−∞⋃+∞B. ()(),03,−∞+∞C. ()0,∞+D. ()3,+∞11.已知函数()f x 的导函数为()f x ',且满足()()0f x f x +'>在R 上恒成立,则不等式()2e 21xf x +>()2e 3x f x −−的解集是 .12.已知函数()f x 的定义域是(-5,5),其导函数为()f x ',且()()2f x xf x '+>,则不等式()()()()23231124x f x x f x x −−−−−>−的解集是 .安徽省蚌埠市2023届高三上学期第一次质检13.已知函数()f x 的定义域是11,22f ⎛⎫= ⎪⎝⎭R ,若对于任意的x ∈R 都有()40f x x '+<,则当[]0,2απ∈时,不等式()sin cos20f αα−<的解集为( )A .5,66ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭B .5,33ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭C .50,,266πππ⎛⎫⎛⎫⋃ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ D .50,,233πππ⎛⎫⎛⎫⋃ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭14.已知函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()f x '.若()05f =,且()()2f x f x '−>,则使不等式()3e 2xf x ≤+成立的x 的值可能为( )A .-2B .-1C .12−D .2题型二 由导函数不等式构造函数比大小广东省四校2024届高三上学期10月联考(二)数学试题15.已知函数()f x 满足()()ln 0xf x x f x '+>(其中()f x '是()f x 的导数),若12e a f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,()e b f =,()2e c f =,则下列选项中正确的是( ) A .42c b a << B .24b c a <<C .24a b c <<D .42a c b <<江苏南通市部分学校3月模拟·T816.已知()f x 是可导的函数,且()()2f x f x '≤,对于x R ∈恒成立,则下列不等关系正确的是( )A .()()()()2404001,12021e f f e f f >> B .()()()()2404001,12021e f f e f f <>C .()()()()2404001,12021e f f e f f >< D .()()()()2404001,12021e f f e f f <<2024届湖南师范大学附属中学月考(一)·T717.已知函数()f x 的定义域为R ,设()f x 的导数是()f x ',且()()sin 0f x f x x '⋅+>恒成立,则( )A .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫<− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭B .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭C .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫<− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭18.已知偶函数()f x 的定义域为R ,导函数为()f x ',若对任意[0,)x ∞∈+,都有()()20f x x xf '+>恒成立,则下列结论正确的是( ) A .()00f < B .()()931f f −< C .()42(1f f >−) D .()()12f f <19.设定义在[)0,∞+上的函数()0f x ≠恒成立,其导函数为()f x ',若()()()()1ln 10f x x f x x '−++<,则( )A .()()2130f f >>B .()()2130f f <<C .()()2310f f >>D .()()2310f f <<20.设()f x 是定义在R 上的函数,其导函数为()f x ',满足()()0f x xf x '−>,若()41a f =,()22b f =,()4c f =,则( )A .a b c >>B .c a b >>C .b c a >>D .c b a >>2023届菏泽市二模T821.已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为()f x ',满足()()0,01f x f >=,且()()222e x f x f x ++=−,当1x >时,()()f x f x '>,则( )A .()11e f −−<B .e 11e e f ⎛⎫> ⎪⎝⎭C .()22e f > D .()ee ef >河南省洛阳市六校高三上10月联考·1022.设定义在[)0,∞+上的函数()0f x ≠恒成立,其导函数为()f x ',若()()()()1ln 10f x x f x x '−++<,则( ) A .()()2130f f >> B .()()2130f f << C .()()2310f f >> D .()()2310f f <<23.定义在(0,)2π上的函数()f x ,()f x '是它的导函数,且恒有()()tan f x f x x '<⋅成立,则( ).A 3()2()43ππ>B .(1)2()sin16f f π<⋅C 2()()64f ππ>D 3()()63f ππ<2022湖北六校高二下期中·1124.(多选)已知函数f (x )的定义域是(0,+∞),其导函数是f '(x ),且满足1ln '( >)()0x f x f x x⋅+⋅,则下列说法正确的是( ) A .10f e ⎛⎫> ⎪⎝⎭B .10f e ⎛⎫< ⎪⎝⎭C .f (e )>0D .f (e )<025.已知定义在R 上的函数()(),f x g x 的导函数都存在,若()()()()10f x g x f x g x x <'+',且()()()()2211f g f g −为整数,则()()()()2211f g f g −的可能取值的最大值为 .题型三 由导函数不等式构造函数结合奇偶性解不等式经典例题26.设函数'f x ()是奇函数()()f x x ∈R 的导函数(1)0f −=,当x >0时,xf '(x )﹣f (x )<0,则使得f (x )<0成立的x 的取值范围为 .深圳第二高级中学高二下期中T1527.已知()f x 为定义在R 上的奇函数,且f (2)0=,当0x >时,()()0xf x f x '+>恒成立,不等式()0f x <的解集为_______________.28.已知函数()f x 是R 上的奇函数,()20f =,对()0,x ∀∈+∞,()()0f x xf x '+>成立,则()()10x f x −≥的解集为 .2023届广东佛山高三上学期期末T1629.已知()f x 是定义在(,0)(0,)−∞+∞上的奇函数,()f x '是()f x 的导函数,当0x >时,()2()0xf x f x '+>,若(2)0f =,则不等式2()0x f x >的解集是________.2023·湖北省·一模T1630.已知函数()f x 及其导函数()f x '的定义域均为R ,且满足()()2,0f x f x x x =−−>时,()10f x '+>.若不等式()()ln ln f x a f x a +>−在[)2,−+∞上恒成立,则a 的取值范围是__________,2023淄博市二模T831.已知定义在()3,3−上的函数()f x 满足42()e ()0,(1)e ,()x f x f x f f x '+−==为()f x 的导函数,当[0,3)x ∈时,()2()f x f x '>,则不等式24e (2)e x f x −<的解集为( )A .(2,1)−B .(1,5)C .(1,)+∞D .(0,1)广东省梅州市2022-2023学年高二下学期期末32.已知()f x 是定义在R 上的偶函数,当0x >时,有()2()0xf x f x '+<恒成立,则( ) A .14(1)2f f ⎛⎫> ⎪⎝⎭B .(2)(3)94f f < C .119423f f⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D .19(1)3f f ⎛⎫−<− ⎪⎝⎭2023届第七次百校大联考T833.已知定义在R 上的偶函数()y f x =的导函数为()y f x =',当0x >时,()()0xf x f x x'+>,且(2)1f =,则不等式2(21)21f x x −<−的解集为 ( ) A .13,,22⎛⎫⎛⎫−∞⋃+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭B .3,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭C .13,22⎛⎫⎪⎝⎭D .1113,,2222⎛⎫⎛⎫−⋃ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2023届梅州二模T834.设函数()f x 在R 上存在导数()f x ',对任意的x ∈R ,有()()22f x f x x −+=,且在()0,∞+上()2f x x '<.若(3)()96f a f a a −−≥−,则实数a 的取值范围为( )A. 3,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭B. 3,2⎛⎤−∞ ⎥⎝⎦C. 3,32⎡⎤⎢⎥⎣⎦D. [)3,+∞2023届湖南湘考王3月模拟T835.设定义在R 上的函数()f x 满足2()()f x f x x −+=,且当0x ≤时,'()f x x <,其中'()f x 为函数()f x 的导数,则不等式1()(1)2f x f x x −−≥−的解集是( )A .(1]−∞,B .[1)+∞,C .1[)2+∞,D .1(]2−∞,2023届邵阳三模T836.定义在R 上的可导函数f (x )满足()()()e e x xf x f x x −−−=+,且在()0,∞+上有()10e xx f x −'+<若实数a 满足()()222222e e2e 0a a a f a f a a a −−−−−−+−++≥,则a 的取值范围为( ) A .2,23⎡⎤−⎢⎥⎣⎦B .[)2,+∞C .[)2,2,3⎛⎤−∞−⋃+∞ ⎥⎝⎦D .(],2−∞2023届广东佛山·华南师大附中南海实验强化考(三)T837.设函数()f x 在R 上存在导函数()f x ',对任意的实数x 都有()()24f x x f x =−−,当(),0x ∈−∞时,()142f x x '+<.若()()142f m f m m +≤−++,则实数m 的取值范围是( ) A .1,2⎡⎫−+∞⎪⎢⎣⎭B .3,2⎡⎫−+∞⎪⎢⎣⎭C .[)1,−+∞D .[)2,−+∞,0)(0,)+∞上的奇函数,()0x f x ⋅>的解集为 .辽宁省名校联盟2023届高考模拟调研卷数学(三)T839.已知函数f (x )为定义在R 上的偶函数,当()0,x ∈+∞时,()2'>f x x ,()24f =,则不等式()2312xf x x x x −+>+的解集为( )A .()()103−⋃+∞,, B .()()1,13,−+∞C .()(),10,3−∞−D .()1,3−40.已知定义在R 上的连续偶函数()y f x =的导函数为()y f x '=,当0x >时,()()0f x f x x'+<,且(2)3f =−,则不等式6(21)21f x x −−<−的解集为( ) A .13,,22⎛⎫⎛⎫−∞+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭B .13,22⎛⎫ ⎪⎝⎭C .3,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭D .1113,,2222⎛⎫⎛⎫−⋃ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭题型四 由等式构造函数2024届山西大学附属中学10月月考T1141.(多选)已知函数()f x 的定义域为ππ,22⎛⎫− ⎪⎝⎭,其导函数为()f x '.若()()sin cos x f x x f x x '⎡⎤+=⎣⎦,且()00f =,则( )A .()f x 是增函数B .()f x 是减函数C .()f x 有最大值D .()f x 没有极值河北省石家庄市部分学校2023届高三联考(二)42.设函数()f x 在R 上存在导数()f x ',对任意的x ∈R ,有()()2sin f x f x x −−=,且在[)0,∞+上()cos f x x '>.若()πcos sin 2f f t t t t ⎛⎫− ⎝−⎭−>⎪.则实数t 的取值范围为( )A .π,4⎛⎫−∞ ⎪⎝⎭ B .π,4⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭ C .ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭ D .π,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭山东省德州市2022-2023学年高二下学期期末43.(多选)R 上的函数()f x 满足()()e xf x f x ='+,且()01f =,则下列说法正确的是( )A .()f x 在2x =−处取得极小值B .()f x 有两个零点C .若0x ∀>,()f x k >恒成立,则1k <D .若1x ∃,2R x ∈,12x x ≠,()()12f x f x =,则124x x +<−44.(多选)已知()f x '为函数()f x 的导函数,若()()2ln x f x xf x x '+=,()112f =,则下列结论错误的是 A .()xf x 在()0,∞+上单调递增 B .()xf x 在()0,∞+上单调递减 C .()xf x 在()0,∞+上有极大值12D .()xf x 在()0,∞+上有极小值12专题1-3 原函数与导函数混合还原问题常见函数的构造模型1.对于)()(x g x f '>',构造)()()(x g x f x h −=模型2.对于不等式()k x f >'()0≠k ,构造函数()()b kx x f x g +−=. 模型3.对于不等式()()0'>+x f x f ,构造函数())(x f e x g x = 拓展:对于不等式()()0'>+x kf x f ,构造函数())(x f e x g kx = 模型4.对于不等式()()0'>−x f x f ,构造函数()xe )(x f x g =模型5.对于不等式()()0'>+x f x xf ,构造函数()()x xf x g =拓展:对于不等式()()0'>+x nf x xf ,构造函数())(x f x x g n=模型6.对于不等式()()0'>−x f x xf ,构造函数()()x x f x g =()0≠x 拓展:对于不等式()()0'>−x nf x xf ,构造函数()nx x f x g )(=模型7.对于0)()(>'x f x f ,分类讨论:(1)若0)(>x f ,则构造);(ln )(x f x h =(2)若0)(<x f ,则构造)](ln[)(x f x h −=模型8.对于()ln ()0(0)f x af x '+><,构造()()x h x a f x =. 模型9.对于()()ln 0(0)f x f x x x'+><,构造()()ln h x f x x =. 模型10.(1)对于()()tan (()()tan )f x f x x f x f x x ''><或,即()cos ()sin 0(0)f x x f x x '−><, 构造()()cos h x f x x =.对于()cos ()sin 0(0)f x x f x x '+><,构造()()cos f x h x x=. 模型11.(1)()sin ()cos [()sin ]f x x f x x f x x ''+= (2)2()sin ()cos ()[]sin sin f x x f x x f x x x'−'= 解题思路利用函数的奇偶性与单调性求解抽象函数不等式,要设法将隐性划归为显性的不等式来求解,方法是: (1)把不等式转化为()()f g x f h x >⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦;(2)判断函数()f x 的单调性,再根据函数的单调性把不等式的函数符号“f ”脱掉,得到具体的不等式(组),但要注意函数奇偶性的区别题型一 由导函数不等式构造函数解不等式2024届·重庆市第八中学高三上学期入学测试T81.若函数()f x 为定义在R 上的偶函数,当(),0x ∈−∞时,()2'>f x x ,则不等式 ()()()()3123331f x f x x −−>−+的解集为( )A .1,3⎛⎫−∞− ⎪⎝⎭B .()()1,1,3−∞−⋃+∞C .()1,+∞D .1,13⎛⎫− ⎪⎝⎭【答案】D重点题型·归类精讲【分析】根据不等式的结构,构造函数()()2g x f x x =−,判断其奇偶性及单调性,解不等式即可. 【详解】令()()2g x f x x =−,因为()f x 为偶函数,即()()f x f x −=,故()()g x g x −=,()g x 为偶函数,当(),0x ∈−∞时,()2'>f x x ,则()()()20,g x f x x g x =−>''在(),0∞−上单调递增,因为()()()()3123331f x f x x −−>−+,即()()2231(31)22f x x f −−−>−,所以()()312g x g −>,故312x −<,解113−<<x ,所以不等式的解集为1,13⎛⎫− ⎪⎝⎭.2023·南京二模T82.已知函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()f x '.若对任意x ∈R 有()1f x '>,()()110f x f x ++−=,且()02f =−,则不等式()11f x x −>−的解集为( )A .()0,∞+B .()1,+∞C .()2,+∞D .()3,+∞【答案】D【分析】构造()()g x f x x =−,确定函数单调递增,计算()22f =,()20g =,转化得到()()12g x g −>,根据单调性得到答案.【详解】设()()g x f x x =−,则()()10g x f x ''=−>恒成立,故函数在R 上单调递增.()()110f x f x ++−=,则()()200f f +=,即()22f =,故()()2220=−=g f .()11f x x −>−,即()10g x −>,即()()12g x g −>,故12x −>,解得3x >.3.已知定义在()0,∞+上的函数()f x 的导函数为()f x ',若()2f x '<,且()45f =,则不等式()222log log 3f x x >−的解集是 .【答案】()1,16【分析】构造函数()()23g x f x x =−+,由导数确定其单调性,题设不等式化为2(log )(4)g x g >,再利用单调性变形求解.【详解】令()()23g x f x x =−+,则()()20g x f x ''=−<, ∴()g x 在(0,)+∞上是减函数, (4)(4)830g f =−+=,不等式()222log log 3f x x >−化为22(log )2log 3f x x >−,即22(log )2log 30f x x −+>,也即为2(log )(4)g x g >, 所以20log 4x <<,116x <<. 故答案为:(1,16),4.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,其导函数为(),f x '且当0x >时,()()ln 0f x f x x x'⋅+>,则不等式()()210xf x −<的解集为( )A .()1,1-B .(),1()0,1∞⋃--C .,11,()()∞⋃∞--+D .1,0),()(1⋃∞-+【答案】B【分析】构造新函数()()ln g x f x x =,利用导数确定()g x 的单调性,从而可得0x >时()f x 的正负,利用奇函数性质得出0x <时()f x 的正负,然后分类讨论解不等式. 【详解】设()()ln g x f x x =,则()()()ln 0f x g x f x x x''=+>,所以()g x 在(0,)+∞上递增, 又(1)0g =,所以1x >时,()()ln (1)0g x f x x g =>=,此时ln 0x >,所以()0f x >,01x <<时,()()ln (1)0g x f x x g =<=,此时,ln 0x <,所以()0f x >,所以(0,1)(1,)x ∈+∞时,()0f x >,因为()f x 是奇函数,所以(,1)(1,0)x ∈−∞−−时,()0f x <,由2(1)()0x f x −<得210()0x f x ⎧−>⎨<⎩或210()0x f x ⎧−<⎨>⎩,所以1x <−或01x <<.关键点点睛:本题考查用导数解不等式,关键是构造新函数()()ln g x f x x =,利用导数确定单调性后,得出()0f x >的解.5.已知函数()f x 的定义域为(),0∞−,其导函数()'f x 满足()()'20xf x f x −>,则不等式()()()22023202310f x x f +−+−<的解集为( )A .(2024,2023)−−B .(2024,0)−C .(,2023)−∞−D .(,2024)−∞−【答案】A【分析】由题可得当(),0x ∈−∞时,()()20xf x f x −>,构造函数2()()f x g x x =,可判断()g x 在(,0)−∞上的单调性,进而可将不等式转化为(2023)(1)g x g +<−,利用()g x 的单调性,可求出不等式的解集. 【详解】由题意知,当(,0)x ∈−∞时,'()2()0xf x f x −>, 设2()()f x g x x =, 则2'''43()2()()2()()0x f x xf x xf x f x g x x x −−==<,所以()g x 在(,0)−∞上单调递减,不等式2(2023)(2023)(1)0f x x f +−+−<等价于()22(2023)(1)(2023)1f x f x +−<+−,即为(2023)(1)g x g +<−,所以2023120230x x +>−⎧⎨+<⎩,解得20242023x −<<−. 故选:A.2023·广州2023届综合能力测试(一)T156.已知函数()f x 的定义域为(0,)+∞,其导函数为()f x ',若()10xf x '−<.(e)2f =,则关于x 的不等式1)(e x f x <+的解集为__________.【答案】(1,)+∞【解析】令函数()()ln ,0g x f x x x =−>,则1()1()()0xf x g x f x x x'−''=−=<,因此函数()g x 在(0,)+∞上单调递减,(e)(e)ln e 1g f =−=,因此1))))(e 1(e (e (e x x x f x g f x g −<+<⇔<⇔,即e e x >,解得1x >,所以不等式1)(e x f x <+的解集为(1,)+∞.2023届广州大学附属中学高三上学期第一次月考T87.设()f x '是函数()f x 的导函数,且()()()3R f x f x x '>∈,1e 3f ⎛⎫= ⎪⎝⎭(e 为自然对数的底数),则不等式()3ln f x x <的解集为( )A .e 0,3⎛⎫ ⎪⎝⎭B .1e ,e 3⎛⎫ ⎪⎝⎭C .()30,eD .3e ,e 3⎛⎫ ⎪⎝⎭【分析】构造函数()()3exf xg x =,由已知可得函数()g x 在R 上为增函数,不等式()3ln f x x <即为()1ln 3g x g ⎛⎫< ⎪⎝⎭,根据函数的单调性即可得解.【详解】解:令()()3e xf xg x =,则()()()33exf x f xg x '−'=, 因为()()()3R f x f x x '>∈, 所以()()()330e xf x f xg x '−'=>,所以函数()g x 在R 上为增函数,不等式()3ln f x x <即不等式()3ln <1>0f x x x ⎧⎪⎨⎪⎩,又()()()3ln 3ln ln ln e x f x f x g x x ==,11313e f g ⎛⎫ ⎪⎛⎫⎝⎭== ⎪⎝⎭,所以不等式()3ln f x x <即为()1ln 3g x g ⎛⎫< ⎪⎝⎭,即1ln 3x <,解得30e x <<, 所以不等式()3ln f x x <的解集为(3e .2023届长郡中学月考(六)·118.设函数()f x 在R 上存在导函数()f x ',对任意的x ∈R 有2()()f x f x x +−=,且在[0,)+∞上()f x x '>,若(2)2()2f a a f a −+>+,则实数a 的可能取值为( ) A. 1− B. 0C. 1D. 2【答案】AB 【解析】【分析】构建2()()2x g x f x =−,根据题意分析可得:()g x 为奇函数,在R 上单调递增,利用单调性解不等式即可得结果.【详解】222()()()()()022x x f x f x x f x f x −+−=⇔−+−−=令2()()2x g x f x =−,即()()0g x g x +−=,则()g x 为奇函数,当0x ≥时,()()0g x f x x ''=−>,则()g x 在区间[0,)+∞上单调递增, 故()g x 在区间(],0−∞上单调递增,则()g x 在R 上单调递增,∵(2)2()2f a a f a −+>+⇔22(2)(2)()22a af a f a −−−>−,即()(2)g a g a −>,∴2a a −>,解得1a <, 故A 、B 正确,C 、D 错误.广州华南师大附中高三第一次月考·79.设函数()f x '是奇函数()()f x x R ∈的导函数,()10f −=,当0x >时,()()0xf x f x '−>则使得()0f x >成立的x 的取值范围是().(,1)(1,0)A −∞−⋃−B.(0,1)∪(1,+∞) ().,1(0,1)C −∞−⋃D.(-1,0)∪(1,+∞)【答案】 D2022武汉高二下期中·710.定义在R 上的函数()f x 满足()()1f x f x '>−,()f x '是()f x 的导函数,且()06f =,则不等式()e 51x f x >+(其中e 为自然对数的底数)的解集为( ).A. ()(),01,−∞⋃+∞B. ()(),03,−∞+∞C. ()0,∞+D. ()3,+∞【答案】C 【解析】【分析】构造函数()1()exf xg x −=,(R)x ∈,研究()g x 的单调性,结合原函数的性质和函数值,即可求解. 【详解】设()1()exf xg x −=,(R)x ∈,则2e ()e ()(()11()e [)]e x x x xf x f x f x f xg x −''−−+'==, ()()1f x f x '>−, ()()10f x f x '∴−+>,()0g x '∴>,()y g x ∴=在定义域R 上单调递增,()5e 1x f x >+,()06f =,即()1(0)15e e x f x f −−>=, ()(0)g x g ∴>,0x ∴>,∴不等式的解集为(0,)+∞11.已知函数()f x 的导函数为()f x ',且满足()()0f x f x +'>在R 上恒成立,则不等式()2e 21xf x +>()2e 3x f x −−的解集是 .【答案】2,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【分析】构造函数()()e x g x f x =,再将()2e 21x f x +>()2e 3xf x −−转化为()()213g x g x +>−,进而根据()g x 的单调性求解即可.【详解】令()()e x g x f x =,则()()()e 0x g x f x f x ''+>⎡⎤⎣⎦=,所以()g x 在R 上单调递增, 由()2e 21x f x +>()2e 3x f x −−,得()()213e 21e 3x xf x f x +−+>−,即()()213g x g x +>−,所以213x x +>−,解得23x >. 所以不等式()2e 21x f x +>()2e 3xf x −−的解集是2,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.12.已知函数()f x 的定义域是(-5,5),其导函数为()f x ',且()()2f x xf x '+>,则不等式()()()()23231124x f x x f x x −−−−−>−的解集是 .【答案】()2,4【分析】设()()2g x xf x x =−,根据()()2f x xf x '+>,得到()0g x '>,从而()g x 是()5,5−上的增函数,将不等式()()()()23231124x f x x f x x −−−−−>−转化为()()()()()()23232231121x f x x x f x x −−−−>−−−−,即()()231g x g x −>−求解.【详解】解:设()()2g x xf x x =−, 则()()()2g x f x xf x =+'−'. 因为()()2f x xf x '+>, 所以()0g x '>,则()g x 是()5,5−上的增函数.不等式()()()()23231124x f x x f x x −−−−−>−等价于,()()()()()()23232231121x f x x x f x x −−−−>−−−−,即()()231g x g x −>−,则5235,515,231,x x x x −<−<⎧⎪−<−<⎨⎪−>−⎩解得24x <<. 故答案为:()2,4安徽省蚌埠市2023届高三上学期第一次质检13.已知函数()f x 的定义域是11,22f ⎛⎫= ⎪⎝⎭R ,若对于任意的x ∈R 都有()40f x x '+<,则当[]0,2απ∈时,不等式()sin cos20f αα−<的解集为( )A .5,66ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭B .5,33ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭C .50,,266πππ⎛⎫⎛⎫⋃ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭D .50,,233πππ⎛⎫⎛⎫⋃ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭【分析】构造函数()()221g x f x x =+−,求导得()g x 在R 上是减函数,由题知()1sin 2g g α⎛⎫< ⎪⎝⎭,所以1sin 2α>,计算得解.【详解】令()()221g x f x x =+−,则()()()40,g x f x x g x =+<''在R 上是减函数.2111210222g f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+⨯−= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 所以()()()2sin sin 2sin 1sin cos20g f f ααααα=+−=−<得1sin 2α>,又[]0,2απ∈,所以5,66αππ⎛⎫⎪⎝⎭∈. 14.已知函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()f x '.若()05f =,且()()2f x f x '−>,则使不等式()3e 2xf x ≤+成立的x 的值可能为( )A .-2B .-1C .12−D .2【分析】根据已知条件构造函数()()2exf x F x −=,要求解的不等式可化为()()0F x F ≤,判断F (x )单调性即可求解.【详解】设()()2e xf x F x −=,则()()()2exf x f x F x '−+'=, ∵()()2f x f x '−>,∴()()20f x f x '−+<, ∴()0F x '<,即()F x 在定义域R 上单调递减. ∵()05f =,∴()03F =,∴不等式()3e 2xf x ≤+等价于()23exf x −≤,即()()0F x F ≤,解得0x ≥,结合选项可知,只有D 符合题意.题型二 由导函数不等式构造函数比大小广东省四校2024届高三上学期10月联考(二)数学试题15.已知函数()f x 满足()()ln 0xf x x f x '+>(其中()f x '是()f x 的导数),若12e a f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,()e b f =,()2e c f =,则下列选项中正确的是( ) A .42c b a << B .24b c a << C .24a b c << D .42a c b <<【答案】C【分析】构造函数()()ln (0)g x f x x x =>,由题意可得(0,)∀∈+∞x ,()0g x '>,所以()g x 在(0,)+∞上递增,然后由1220e e e <<<可得答案.【详解】因为()()ln 0xf x x f x '+>(0x >), 所以()()1ln 0f x x f x x'+>,所以[()ln ]0f x x '>, 令()()ln (0)g x f x x x =>,则(0,)∀∈+∞x ,()0g x '>, 所以()g x 在(0,)+∞上递增,因为1220e e e <<<, 所以122(e )(e)(e )g g g <<,所以112222(e )ln e (e)ln e (e )ln e f f f <<,所以1221(e )(e)2(e )2f f f <<,所以122a b c <<,所以24a b c <<江苏南通市部分学校3月模拟·T816.已知()f x 是可导的函数,且()()2f x f x '≤,对于x R ∈恒成立,则下列不等关系正确的是( )A .()()()()2404001,12021e f f e f f >>B .()()()()2404001,12021e f f e f f <>C .()()()()2404001,12021e f f e f f >< D .()()()()2404001,12021e f f e f f <<【答案】A 【解析】令()()2xf xg x e =,则()()()()()()2222222x x xxf x e e f x f x f xg x e e ''⋅−⋅−'==,()()2f x f x '≤,20x e >,()0g x '∴≤,()g x ∴在R 上单调递减, ()()01g g ∴>,()()12021g g >,即()()0201f f e e >,()()2404212021f f e e >,()()201e f f ∴>,()()404012021e f f >.17.已知函数()f x 的定义域为R ,设()f x 的导数是()f x ',且()()sin 0f x f x x '⋅+>恒成立,则( )A .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫<− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭B .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭C .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫<− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D .ππ22f f ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭【分析】设()()22cos g x f x x =−,得到()0g x '>,得到()g x 为增函数,得到22ππ22f f ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即可求解.【详解】设()()22cos g x f x x =−,则()()()22sin 0g x f x f x x ''=⋅+>,故()y g x =在定义域R 上是增函数,所以ππ22g g ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即22ππ22f f ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以22f f ππ⎛⎫⎛⎫>− ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.18.已知偶函数()f x 的定义域为R ,导函数为()f x ',若对任意[0,)x ∞∈+,都有()()20f x x xf '+>恒成立,则下列结论正确的是( ) A .()00f < B .()()931f f −<C .()42(1f f >−)D .()()12f f <【答案】C【详解】令0x =,则2(0)00,(0)0f f +>∴>,则A 错误; 令2()()g x x f x =,则2()2()()g x xf x x f x ''=+, 当0x >时,由()()20f x xf x '+>,22()()0xf x x f x '∴+>,则()g x 在(0,)+∞上单调递增, 又因为偶函数()f x 的定义域为R ,∴2()()g x x f x =为偶函数,()g x 在(0,)+∞上单调递增, ()(3)3(1)g g g ∴−=>,9(3)(1)f f −>,故B 错误;(2)(1)g g ∴>−,4(2)(1)f f >−,故C 正确;由题意,不妨假设()0f x c =>(c 为常数)符合题意,此时()()12f f c ==,故D 错误.19.设定义在[)0,∞+上的函数()0f x ≠恒成立,其导函数为()f x ',若()()()()1ln 10f x x f x x '−++<,则( )A .()()2130f f >>B .()()2130f f <<C .()()2310f f >>D .()()2310f f <<【答案】B【分析】构造函数ln(1)()()x g x f x +=,根据题意可得()0g x '<,从而根据单调性可得0(1)(3)g g >>,进而得出结果.【详解】由题意,在[)0,∞+上的函数()0f x ≠恒成立,构造函数ln(1)()()x g x f x +=,则()()2()ln(1)1()f x f x x xg x f x '−++'=,∵[)0,∞+上()()()()()1ln ()ln(1)0111f x x f x x f x f x x x x −+'−+'+=<++,即()0g x '<, ∴()g x 在[)0,∞+上单调递减,而(0)0g =,故0(1)(3)g g >> ∴ln 2ln 42ln 20(1)(3)(3)f f f >>=,可得2(1)(3)0f f <<.20.设()f x 是定义在R 上的函数,其导函数为()f x ',满足()()0f x xf x '−>,若()41a f =,()22b f =,()4c f =,则( )A .a b c >>B .c a b >>C .b c a >>D .c b a >>【答案】A【分析】依题意令()()f x g x x=,进而根据题意得()g x 在R 上单调递减,故()()()24124f f f >>,进而得答案.【详解】解:因为()f x 满足()()0f x xf x '−<,令()()f x g x x=,则()()()20xf x f x g x x'−'=<,所以()g x 在R 上单调递减,所以()()()124g g g >>,即()()()24124f f f >>,所以()()()41224f f f >>.所以c b a <<.2023届菏泽市二模T821.已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为()f x ',满足()()0,01f x f >=,且()()222e x f x f x ++=−,当1x >时,()()f x f x '>,则( )A .()11e f −−<B .e 11e e f ⎛⎫> ⎪⎝⎭C .()22e f > D .()ee ef >【答案】D【分析】设()()xf xg x =e ,由1x >时,()()f x f x '>可得()g x 在()1,+∞上单调递增,由()()222e x f x f x ++=−,可得()()2g x g x +=−.A 选项,比较()1g −与()2g 大小即可判断选项正误;B 选项,比较1e g ⎛⎫⎪⎝⎭与()2g 大小即可判断选项正误;C 选项,比较1与()2g 大小即可判断选项正误;D 选项,比较()e g 与()2g 大小即可判断选项正误;【详解】因()()f x f x '>,则()()()()()200e e e e e x x xxx f x f x f x f x f x '⎡⎤''−−>⇒=>⎢⎥⎢⎥⎣⎦, 则函数()()xf xg x =e 在()1,+∞上单调递增;因()()()()()()22222e 2e e x xx f x f x g x g x f x f x ++−+−⇒=⇒++=−−=,则()()()00201ef g g ===.A 选项,()()()()()111132111e e f g g g f −−−−=>=⇒>⇒−>,故A 错误;B 选项,注意到11221e e <<−<,则()11221e e g g g ⎛⎫⎛⎫=−<= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭11111e ee e e ef f ⎛⎫⎪⎛⎫⎝⎭⇒<⇒< ⎪⎝⎭,故B 错误; C 选项,()()()2222112e ef g f =⇒=⇒=,故C 错误; D 选项,()()()()211e ee e e e ef g g f >=⇒>⇒>,故D 正确.河南省洛阳市六校高三上10月联考·1022.设定义在[)0,∞+上的函数()0f x ≠恒成立,其导函数为()f x ',若()()()()1ln 10f x x f x x '−++<,则( ) A .()()2130f f >> B .()()2130f f << C .()()2310f f >> D .()()2310f f <<【答案】B【解析】由题意,在[)0,∞+上的函数()0f x ≠恒成立,构造函数ln(1)()()x g x f x +=,则()()2()ln(1)1()f x f x x xg x f x '−++'=,∵[)0,∞+上()()()()()1ln ()ln(1)0111f x x f x x f x f x x x x −+'−+'+=<++,即()0g x '<, ∴()g x 在[)0,∞+上单调递减,而(0)0g =,故0(1)(3)g g >> ∴ln 2ln 42ln 20(1)(3)(3)f f f >>=,可得2(1)(3)0f f <<. 23.定义在(0,)2π上的函数()f x ,()f x '是它的导函数,且恒有()()tan f x f x x '<⋅成立,则( ). A 3()2()43ππ>B .(1)2()sin16f f π<⋅C 2()()64f ππ>D 3()()63f ππ<【答案】D【分析】由已知条件构造函数()()sin f x g x x =,求导后结合已知可得()g x 在(0,)2π上为增函数,从而可比较出大小【详解】()cos ()sin f x x f x x '⋅<⋅,()cos ()sin 0f x x f x x '⋅−⋅<, 设()()sin f x g x x =,则2()sin ()cos ()0sin f x x f x x g x x'⋅−⋅'=>, 则()g x 在(0,)2π上为增函数,对于A ,因为0432πππ<<<,所以()()43g g ππ<,即()()34sin sin43f f ππππ<3()2()43ππ,所以A 错误,对于B 因为0162ππ<<<,所以()(1)6g g π<,即()(1)6sin1sin 6f f ππ<,得(1)2()sin16f f π>⋅,所以B 错误, 对于C ,因为0642πππ<<<,所以()()64g g ππ<,即()()64sin sin 64f f ππππ<2()()64f ππ<,所以C 错误, 对于D ,因为0632πππ<<<,所以()()63g g ππ<,即()()63sin sin 63f f ππππ<3()()63f ππ<,所以D 正确, 2022湖北六校高二下期中·1124.(多选)已知函数f (x )的定义域是(0,+∞),其导函数是f '(x ),且满足1ln '( >)()0x f x f x x⋅+⋅,则下列说法正确的是( ) A .10f e ⎛⎫> ⎪⎝⎭B .10f e ⎛⎫< ⎪⎝⎭C .f (e )>0D .f (e )<0【解答】解:令g (x )=f (x )lnx (x >0), 则g ′(x )=1ln ()()0x f x f x x'⋅+⋅>, ∴g (x )在区间(0,+∞)上单调递增,又g (1)=f (1)ln 1=0, ∴当0<x <1时,g (x )<0,当x >1时,g (x )>0, 而1e∈(0,1),e ∈(0,+∞),因此111()()ln0 <g f e e e=,g (e )=f (e )lne >0, ∴>1()0 f e,f (e )>0,故AC 正确,BD 错误;故选:AC .25.已知定义在R 上的函数()(),f x g x 的导函数都存在,若()()()()10f x g x f x g x x <'+',且()()()()2211f g f g −为整数,则()()()()2211f g f g −的可能取值的最大值为 .【答案】14【分析】构建()()()25h x f x g x x =−,根据题意利用导数可得()h x 在R 上单调递减,由()()12h h >,结合题意分析求解.【详解】因为()()()()10f x g x f x g x x <'+',设函数()()()25h x f x g x x =−,则()()()()()100h x f x g x f x g x x '=+''−<,所以()h x 在R 上单调递减,则()()12h h >,即()()()()2211512252f g f g −⨯>−⨯,整理得()()()()221115f g f g −<, 又因为()()()()2211f g f g −为整数,所以()()()()2211f g f g −的可能取值的最大值为14. 故答案为:14.题型三 由导函数不等式构造函数结合奇偶性解不等式经典例题26.设函数'f x ()是奇函数()()f x x ∈R 的导函数(1)0f −=,当x >0时,xf '(x )﹣f (x )<0,则使得f (x )<0成立的x 的取值范围为 .【解答】解:令g (x )=()f x x(x >0), 因为x >0时,xf '(x )﹣f (x )<0,所以g ′(x )=2()()f x x f x x '−<0,故g (x )在(0,+∞)上单调递减, 因为f (x )为奇函数,所以g (x )为偶函数,根据偶函数对称性可知,g (x )在(﹣∞,0)上单调递减, 由g (﹣1)=﹣f (﹣1)=0,g (1)=f (1)=﹣f (﹣1)=0, 因为f (x )<0, 所以xg (x )<0,可转化为0 >0()x g x ⎧⎨<⎩或,0 <0()x g x ⎧⎨>⎩ 解得x >1或﹣1<x <0,故答案为:(﹣1,0)∪(1,+∞)。

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义 第五章 培优点8 等和(高)线定理与奔驰定理

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义  第五章 培优点8 等和(高)线定理与奔驰定理

2025年新人教版高考数学一轮复习讲义第五章培优点8 等和(高)线定理与奔驰定理1.等和(高)线定理①当等和线恰为直线AB时,k=1;②当等和线在O点和直线AB之间时,k∈(0,1);③当直线AB在O点和等和线之间时,k∈(1,+∞);④当等和线过O点时,k=0;⑤若两等和线关于O点对称,则定值k1,k2互为相反数;⑥定值k的变化与等和线到O点的距离成正比.2.奔驰定理由于这个定理对应的图象和奔驰车的标志很相似,所以我们把它称为“奔驰定理”.这个定理对于利用平面向量解决平面几何问题,尤其是解决跟三角形的面积和“四心”相关的问题,有着决定性的基石作用.题型一 利用等和线求基底系数和的值√∵E为线段AO的中点,方法二 (等和线法)如图,AD为值是1的等和线,过点E作AD的平行线,设λ+μ=k,思维升华利用等和线求基底系数和的步骤(1)确定值为1的等和线;(2)平移该线,作出满足条件的等和线;(3)从长度比或点的位置两个角度,计算满足条件的等和线的值.由题意作图如图.方法二 (等和线法)设AF与BC的延长线交于点H,易知AF=FH,题型二 利用等和线求基底系数和的最值(范围)√相交于点E,与直线AC相交于点F,思维升华求解步骤:(1)确定值为1的等和线;(2)平移(旋转或伸缩)该线,结合动点允许存在的区域,分析何处取得最大值和最小值;(3)从长度比或点的位置两个角度,计算最大值和最小值.[1,3]作一系列与BD平行的直线与圆弧相交,当点C与点B重合时,3x+y取得最小值1;当点C与点A重合时,3x+y取得最大值3,故3x+y的取值范围是[1,3].题型三 奔驰定理√∴S△BOC∶S△AOC∶S△AOB=1∶2∶m.解得m=4.思维升华利用平面向量“奔驰定理”解题时,要严格按照定理的格式,注意定理中的点P为△ABC内一点;定理中等式左边三个向量的系数之比对应三个三角形的面积之比.√由奔驰定理可得S△ABC∶S△PBC=(4+6+9)∶4=19∶4.能力提升√√方法一 (常规方法)如图,连接AM并延长交BC于D,则D为BC的中点,方法二 (等和线法)BC是值为1的等和线,过M作BC的平行线,√方法一 (常规方法)方法二 (等和线法)如图,BC为值是1的等和线,过N作BC的平行线,设λ+μ=k,√A.2∶1B.3∶2C.3∶1D.5∶3根据奔驰定理得,S△P B C∶S△PA C∶S△PA B=1∶2∶3,所以S△ABC∶S△APC=3∶1.A.[0,1]B.[0,2]C.[0,3]D.[0,4]√如图,过点P作GH∥BC,分别交AC,AB的延长线于点G,H,∵△BCD与△ABC的面积之比为2∶1,∴AC′=3AC,AB′=3AB,综上,λ+μ的取值范围是[0,3].√方法一 (常规方法)设圆O的半径为1,由已知可设OB为x轴的正半轴,O为坐标原点,建立直角坐标系(图略),方法二 (等和线法)设λ+μ=k,如图,当C位于点A或点B时,A,B,C三点共线,所以k=λ+μ=1,所以λ+μ∈[1,2].如图,BC是值为1的等和线,过点O作BC的平行线,延长AO交BC于点M,由题设知O为△ABC的重心,1方法一 如图,设AC的中点为M,BC的中点为N.所以O为线段MN的中点,所以S△AOC=1.5根据奔驰定理可得S△OBC∶S△OAC∶S△OAB=1∶3∶5,[3,4]如图,直线BF为k=1的等和线,当P在△CDE内(包括边界)时,直线EC是最近的等和线,设正六边形的边长为2,则AN=3,AM=1,AD=4,故α+β∈[3,4].本课结束。

集合-2025年高考数学一轮复习讲义及高频考点归纳与方法总结(新高考通用)解析版

集合-2025年高考数学一轮复习讲义及高频考点归纳与方法总结(新高考通用)解析版

2025年高考数学一轮复习讲义及高频考点归纳与方法总结(新高考通用)第01练集合(精练)1.了解集合的含义,体会元素与集合的属于关系,能用自然语言、图形语言、集合语言列举法或描述法描述不同的具体问题.2.理解集合间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集.在具体情境中,了解全集与空集的含义.3.理解两个集合的并集、交集与补集的含义,会求两个简单集合的并集、交集与补集.能使用Venn 图表示集合间的基本关系及集合的基本运算.一、单选题1.(2023·全国·高考真题)设全集{}0,1,2,4,6,8U =,集合{}{}0,4,6,0,1,6M N ==,则U M N ⋃=ð()A .{}0,2,4,6,8B .{}0,1,4,6,8C .{}1,2,4,6,8D .U2.(2023·全国·高考真题)已知集合{}2,1,0,1,2M =--,260N x x x =--≥,则M N ⋂=()A .{}2,1,0,1--B .{}0,1,2C .{}2-D .{}2【答案】C【分析】方法一:由一元二次不等式的解法求出集合N ,即可根据交集的运算解出.方法二:将集合M 中的元素逐个代入不等式验证,即可解出.-3.(2023·全国·高考真题)设集合{}0,A a =-,{}1,2,22B a a =--,若A B ⊆,则=a ().A .2B .1C .23D .1-4.(2023·全国·高考真题)设全集Z U =,集合{31,},{32,}M xx k k Z N x x k k Z ==+∈==+∈∣∣,()U M N ⋃=ð()A .{|3,}x x k k =∈Z B .{31,}xx k k Z =-∈∣C .{32,}xx k k Z =-∈∣D .∅【答案】A【分析】根据整数集的分类,以及补集的运算即可解出.【详解】因为整数集{}{}{}|3,|31,|32,x x k k x x k k x x k k ==∈=+∈=+∈Z Z Z Z ,U Z =,所以,(){}|3,U M N x x k k ==∈Z ð.故选:A .5.(2023·全国·高考真题)已知等差数列{}n a 的公差为23π,集合{}*cos N n S a n =∈,若{},S a b =,则ab =()A .-1B .12-C .0D .126.(2022·全国·高考真题)设全集{1,2,3,4,5}U =,集合M 满足{1,3}U M =ð,则()A .2M ∈B .3M ∈C .4M ∉D .5M∉【答案】A【分析】先写出集合M ,然后逐项验证即可【详解】由题知{2,4,5}M =,对比选项知,A 正确,BCD 错误故选:A7.(2022·全国·高考真题)若集合{4},{31}M x N x x ==≥∣,则M N ⋂=()8.(2022·全国·高考真题)已知集合{}{}1,1,2,4,11A B x x =-=-≤,则A B = ()A .{1,2}-B .{1,2}C .{1,4}D .{1,4}-【A 级基础巩固练】一、单选题1.(2024·北京丰台·一模)已知集合{}220A x x x =-≤,{}10B x x =->,则A B ⋃=()A .{}0x x ≥B .{}01x x ≤<C .{}1x x >D .{}12x x <≤2.(2024·北京顺义·二模)设集合24U x x =∈≤Z ,{}1,2A =,则U A =ð()A .[]2,0-B .{}0C .{}2,1--D .{}2,1,0--【答案】DA .(]0,2B .31,2⎛⎤ ⎥C .()0,2D .30,2⎛⎤4.(23-24高三下·四川成都·阶段练习)已知集合{}{}1,2,2,3A B ==,则集合{},,C z z x y x A y B ==+∈∈的子集个数为()A .5B .6C .7D .85.(2024·陕西安康·模拟预测)已知集合{}{}3N 0log 2,21,Z A x x B x x k k =∈<<==+∈∣∣,则A B = ()A .{}1,3,5,7B .{}5,6,7C .{}3,5D .{}3,5,7【答案】D【分析】先求出集合A ,再根据交集的定义即可得解.【详解】{}{}{}3N0log 2N192,3,4,5,6,7,8A x x x x =∈<<=∈<<=∣∣,所以{}3,5,7A B = .故选:D.6.(23-24高三下·四川雅安·阶段练习)若集合{}2,1,4,8A =-,{}2,B x y x A y A =-∈∈∣,则B 中元素的最大值为()A .4B .5C .7D .10【答案】C【分析】根据B 中元素的特征,只需满足()2max minx y-即可得解.【详解】由题意,()()222max maxmin817x y x y -=-=-=.故选:C7.(2024·四川成都·三模)设全集{}1,2,3,4,5U =,若集合M 满足{}1,4U M ⊆ð,则()A .4M ÎB .1M ∉C .2M ∈D .3M∉8.(2024·河北沧州·模拟预测)已知集合{}4A x x =∈<N ,{}21,B x x n n A ==-∈,P A B =⋂,则集合P 的子集共有()A .2个B .3个C .4个D .8个9.(2024·全国·模拟预测)若集合{}()(){}28,158A x x B x x x =∈<=+->-Z ,则()A B ⋂=R ð()A .{}0,1,2B .{0x x ≤<C .{1x x ≤≤D .{}1,210.(2024·四川泸州·三模)已知集合2230A x x x =--<,{}0,B a =,若A B ⋂中有且仅有一个元素,则实数a 的取值范围为()A .()1,3-B .(][),13,-∞-+∞C .()3,1-D .(][),31,-∞-⋃+∞11.(2024·北京东城·一模)如图所示,U 是全集,,A B 是U 的子集,则阴影部分所表示的集合是()A .AB ⋂B .A B⋃C .()U A B ⋂ðD .()U A B ⋃ð【答案】D【分析】由给定的韦恩图分析出阴影部分所表示的集合中元素满足的条件,再根据集合运算的定义即可得解.【详解】由韦恩图可知阴影部分所表示的集合是()U A B ð.二、多选题12.(2024·甘肃定西·一模)设集合{}{}26,,A x x x B xy x A y A =-≤=∈∈∣∣,则()A .AB B= B .Z B ⋂的元素个数为16C .A B B⋃=D .A Z I 的子集个数为64取值可能是()A .3-B .1C .1-D .014.(2024·广西·二模)若集合M 和N 关系的Venn 图如图所示,则,M N 可能是()A .{}{}0,2,4,6,4M N ==B .{}21,{1}M xx N x x =<=>-∣∣C .{}{}lg ,e 5x M xy x N y y ====+∣∣D .(){}(){}22,,,M x y x y N x y y x ====∣∣三、填空题15.(2024高一上·全国·专题练习)已知集合{}22,4,10A a a a =-+,且3A -∈,则=a .【答案】3-【分析】根据题意,列出方程,求得a 的值,结合集合元素的互异性,即可求解.【详解】因为3A -∈,所以23a -=-或243a a +=-,解得1a =-或3a =-,当1a =-时,23a -=,243a a +=-,集合A 不满足元素的互异性,所以1a =-舍去;当3a =-时,经检验,符合题意,所以3a =-.故答案为:3-.16.(2024高三下·全国·专题练习)集合(){}22,2,,x y x y x y +<∈∈Z Z 的真子集的个数是.17.(23-24高一上·辽宁大连·期中)设{}50A x x =-=,{}10B x ax =-=,若A B B = ,则实数a 的值为.18.(2024·安徽合肥·一模)已知集合{}{}24,11A x x B x a x a =≤=-≤≤+∣∣,若A B ⋂=∅,则a 的取值范围是.【答案】()(),33,-∞-+∞ 【分析】利用一元二次不等式的解法及交集的定义即可求解.【详解】由24x ≤,得()()220x x -+≤,解得22x -≤≤,所以{}22A xx =-≤≤∣.因为A B ⋂=∅,所以12a +<-或12a ->,解得3a <-或3a >,所以a 的取值范围是()(),33,-∞-+∞ .故答案为:()(),33,-∞-+∞ .19.(2024高三·全国·专题练习)设集合(){}2|1A x x a =-<,且2A ∈,3A ∉,则实数a 的取值范围为.【答案】(]1,2【分析】首先解一元二次不等式求出集合A ,再根据2A ∈且3A ∉得到不等式组,解得即可.【详解】由()21x a -<,即11x a -<-<,解得11a x a -<<+,即(){}{}2|11|1A x x a x a x a =-<=-<<+,因为2A ∈且3A ∉,所以121213a a a -<⎧⎪+>⎨⎪+≤⎩,解得12a <≤,即实数a 的取值范围为(]1,2.故答案为:(]1,2四、解答题20.(23-24高一上·广东湛江·期末)已知集合()(){}230A x x x =-+≤,{}11B x a x a =-<<+,定义两个集合P ,Q 的差运算:{},P Q x x P x Q -=∈∉且.(1)当1a =时,求A B -与B A -;(2)若“x A ∈”是“x B ∈”的必要条件,求实数a 的取值范围.21.(2024高三·全国·专题练习)设M 是由直线0Ax By C ++=上所有点构成的集合,即{}(,)0M x y Ax By C =++=,在点集M 上定义运算“⊗”:对任意()11,,x y M ∈()22,,x y M ∈则()()11221212,,x y x y x x y y ⊗=+.(1)若M 是直线230x y -+=上所有点的集合,计算()()1,52,1⊗--的值.(2)对(1)中的点集M ,能否确定(3,)(,5)a b ⊗(其中,a b ∈R )的值?(3)对(1)中的点集M ,若(3,)(,)0a b c ⊗<,请你写出实数a ,b ,c 可能的值.【B 级能力提升练】一、单选题1.(2024·全国·模拟预测)已知集合{}{}2210,2log 10M x x P x x =->=-<,则M P ⋂=()A .12x x ⎧<<⎨⎩B .142x x ⎧⎫<<⎨⎬⎩⎭C .{}4x <<D .{}24x x <<2.(2024·宁夏银川·一模)设全集{0,1,2,3,4,5,6},{1,2,3,4,5},{Z 2}U A B x ===∈<,则集合{4,5}=()A .()U AB ⋂ðB .()U A B ⋂ðC .()U A B ∩ðD .()()U U A B ⋂痧所以{}{}Z |041,2,3B x x =∈<<=,所以{}0,4,5,6U B =ð,所以(){}4,5U A B Ç=ð,故ABD 错误,故C 正确;故选:C3.(23-24高三上·内蒙古赤峰·阶段练习)已知集合{}24xA x =>,集合{}B x x a =<∣,若A B ⋃=R ,则实数a 的取值范围为()A .(],2-∞B .[)2,+∞C .(),2-∞D .()2,+∞【答案】D【分析】先求出集合A ,然后根据A B ⋃=R ,即可求解.【详解】由24x >,得2x >,所以()2,A =+∞,因为(),B a =-∞,A B ⋃=R ,所以2a >,故D 正确.故选:D.4.(23-24高一上·全国·期末)已知m ∈R ,n ∈R ,若集合{}2,,1,,0n m m m n m ⎧⎫=+⎨⎬⎩⎭,则20232023m n +的值为()A .2-B .1-C .1D .25.(23-24高三下·湖南长沙·阶段练习)已知全集{}N |010U A B x x =⋃=∈≤≤,(){}1,3,5,7U A B ⋂=ð,则集合B 的元素个数为()A .6B .7C .8D .不确定【答案】B【分析】由已知求出全集,再由(){}U 1,3,5,7A B ⋂=ð可知A 中肯定有1,3,5,7,B 中肯定没有1,3,5,7,从而可求出B 中的元素.【详解】因为全集{}{}N |0100,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10U A B x x =⋃=∈≤≤=,(){}1,3,5,7U A B ⋂=ð,所以A 中肯定有1,3,5,7,B 中肯定没有1,3,5,7,A 和B 中都有可能有0,2,4,6,8,9,10,且除了1,3,5,7,A 中有的其他数字,B 中也一定会有,A 中没有的数字,B 中也一定会有,所以{}0,2,4,6,8,9,10B =,故选:B6.(23-24高三下·甘肃·阶段练习)如果集合U 存在一组两两不交(两个集合交集为空集时,称为不交)的非空子集()*122,,,,k A A A k k ≥∈N ,且满足12k A A A U =U U L U ,那么称子集组12,,,k A A A 构成集合U 的一个k 划分.若集合I 中含有4个元素,则集合I 的所有划分的个数为()A .7个B .9个C .10个D .14个二、多选题7.(2024·江苏泰州·模拟预测)对任意,A B ⊆R ,记{},A B x x A B x A B ⊕=∈⋃∉⋂,并称A B ⊕为集合,A B的对称差.例如:若{}{}1,2,3,2,3,4A B ==,则{}1,4A B ⊕=.下列命题中,为真命题的是()A .若,AB ⊆R 且A B B ⊕=,则A =∅B .若,A B ⊆R 且A B ⊕=∅,则A B =C .若,A B ⊆R 且A B A ⊕⊆,则A B ⊆D .存在,A B ⊆R ,使得A B A B⊕≠⊕R R痧三、填空题8.(2024·浙江绍兴·二模)已知集合{}20A x x mx =+≤,1,13B m ⎧⎫=--⎨⎬⎩⎭,且A B ⋂有4个子集,则实数m 的最小值是.9.(2024·湖南·二模)对于非空集合P ,定义函数()1,,P f x x P ⎧=⎨∈⎩已知集合{01},{2}A x x B x t x t=<<=<<∣∣,若存在x ∈R ,使得()()0A B f x f x +>,则实数t 的取值范围为.【C 级拓广探索练】一、单选题1.(2023·上海普陀·一模)设1A 、2A 、3A 、L 、7A 是均含有2个元素的集合,且17A A ⋂=∅,()11,2,3,,6i i A A i +⋂=∅= ,记1237B A A A A =⋃⋃⋃⋃ ,则B 中元素个数的最小值是()A .5B .6C .7D .8【答案】A【分析】设1x 、2x 、L 、()4n x n ≥是集合B 互不相同的元素,分析可知4n ≥,然后对n 的取值由小到大进行分析,验证题中的条件是否满足,即可得解.【详解】解:设1x 、2x 、L 、()4n x n ≥是集合B 互不相同的元素,若3n =,则12A A ⋂≠∅,不合乎题意.①假设集合B 中含有4个元素,可设{}112,A x x =,则{}24634,A A A x x ===,{}35712,A A A x x ===,这与17A A ⋂=∅矛盾;②假设集合B 中含有5个元素,可设{}1612,A A x x ==,{}2734,A A x x ==,{}351,A x x =,{}423,A x x =,{}545,A x x =,满足题意.综上所述,集合B 中元素个数最少为5.故选:A.【点睛】关键点点睛:本题考查集合元素个数的最值的求解,解题的关键在于对集合元素的个数由小到大进行分类,对集合中的元素进行分析,验证题中条件是否成立即可.二、多选题2.(2024·浙江宁波·二模)指示函数是一个重要的数学函数,通常用来表示某个条件的成立情况.已知U 为全集且元素个数有限,对于U 的任意一个子集S ,定义集合S 的指示函数()()U 1,1,10,S S x Sx x x S∈⎧=⎨∈⎩ð若,,A B C U ⊆,则()注:()x Mf x ∈∑表示M 中所有元素x 所对应的函数值()f x 之和(其中M 是()f x 定义域的子集).A .1()1()A A x Ax Ux x ∈∈<∑∑B .1()1()1()A B A A B x x x ⋂⋃≤≤C .()1()1()1()1()1()A B A B A B x Ux Ux x x x x ⋃∈∈=+-∑∑D .()()()11()11()11()1()1()A B C U A B C x Ux Ux Ux x x x x ⋃⋃∈∈∈---=-∑∑∑【答案】BCD【分析】根据()1S x 的定义()U 1,10,S x Sx x S ∈⎧=⎨∈⎩ð,即可结合选项逐一求解.【详解】对于A ,由于A U ⊆,所以1()1()1()1(),uA A A A x U x A x A x Ax x x x ∈∈∈∈=+=∑∑∑∑ð故1()1()A A x Ax Ux x ∈∈=∑∑,故A 错误,对于B ,若x A B ∈ ,则1()1,1()1,1()1A B A A B x x x ⋂⋃===,此时满足1()1()1()A B A A B x x x ⋂⋃≤≤,若x A ∈且x B ∉时,1()0,1()1,1()1A B A A B x x x ⋂⋃===,若x B ∈且x A ∉时,1()0,1()0,1()1A B A A B x x x ⋂⋃===,若x A ∉且x B ∉时,1()0,1()0,1()0A B A A B x x x ⋂⋃===,综上可得1()1()1()A B A A B x x x ⋂⋃≤≤,故B 正确,对于C ,()()()()()1()1()1()1()1()1()1()1()1()1()1()1()U UAB A B AB A B AB A B x Ux A B x B A x x x x x x x x x x x x ∈∈⋂∈⋂+-=+-++-∑∑∑痧()()()()1()1()1()1()1()1()1()1()U ABABABABx A B x A Bx x x x x x x x ∈⋂∈⋃++-++-∑∑ð()()()()()()()1()1()1()1()1()1()1()1()1()1()1()1()0U U U ABABABABABABx A B x A B x A B x B A x x x x x x x x x x x x ∈⋂∈⋃∈⋂∈⋂=+-++-++-+∑∑∑∑ð痧()()1()1()1()1()ABABx A B x x x x ∈⋃=+-∑而()1()1()1()1()U A B A BA B A Bx Ux A Bx A Bx A Bx x x x ⋃⋃⋃⋃∈∈⋃∈⋃∈⋃=+=∑∑∑∑ð,由于()()()U 1,10,A B x A Bx x A B ⋃∈⋃⎧=⎨∈⋃⎩ð,所以1()1()1()1()1()A B A B A B x x x x x ⋃+-=故()1()1()1()1()1()A B AB A B x U x Ux x x x x ⋃∈∈=+-∑∑,C 正确,()1()1()1()U UA B C U x Ux Ux A B C x x x ⋃⋃∈∈∈⋃⋃-=∑∑∑ð,当x A B C ∈⋃⋃时,此时()()()1,1,1A B C x x x 中至少一个为1,所以()()()11()11()11()0A B C x x x ---=,当()x A B C ∉⋃⋃时,此时()()()1,1,1A B C x x x 均为0,所以()()()11()11()11()1A B C x x x ---=,故()()()()()()()()11()11()11()11()11()11()1()UU A B C A B C A B C U x U x x A B C x x x x x x x ⋃⋃∈∈∈⋃⋃---=---=∑∑∑痧,故D 正确,故选:BCD【点睛】关键点点睛:充分利用()1S x 的定义()U 1,10,S x Sx x S ∈⎧=⎨∈⎩ð以及()x M f x ∈∑的定义,由此可得()x A B C ∉⋃⋃时,此时1(),1(),I ()A B C x x x 均为0,x A B C ∈⋃⋃时,此时1(),1(),I ()A B C x x x 中至少一个为1,结合()1S x 的定义化简求解.三、填空题3.(23-24高三上·江西·期末)定义:有限集合{}++,,N ,N i A x x a i n i n ==≤∈∈,12n S a a a =+++ 则称S 为集合A 的“元素和”,记为A .若集合(){}+12,,N ,N i P x x i i n i n +==+≤∈∈,集合P 的所有非空子集分别为1P ,2P ,…,k P ,则12k P P P +++=.四、解答题4.(2024·浙江台州·二模)设A ,B 是两个非空集合,如果对于集合A 中的任意一个元素x ,按照某种确定的对应关系f ,在集合B 中都有唯一确定的元素y 和它对应,并且不同的x 对应不同的y ;同时B 中的每一个元素y ,都有一个A 中的元素x 与它对应,则称f :A B →为从集合A 到集合B 的一一对应,并称集合A 与B 等势,记作A B =.若集合A 与B 之间不存在一一对应关系,则称A 与B 不等势,记作A B ≠.例如:对于集合*N A =,{}*2N B n n =∈,存在一一对应关系()2,y x x A y B =∈∈,因此A B =.(1)已知集合(){}22,1C x y x y =+=,()22,|143x y D x y ⎧⎫=+=⎨⎬⎩⎭,试判断C D =是否成立?请说明理由;(2)证明:①()()0,1,=-∞+∞;②{}**N N x x ≠⊆.【答案】(1)成立,理由见解析(2)①证明见解析;②证明见解析5.(2024·北京延庆·一模)已知数列{}n a ,记集合()(){}*1,,...,1,,N i i j T S i j S i j a a a i j i j +==+++≤<∈.(1)若数列{}n a 为1,2,3,写出集合T ;(2)若2n a n =,是否存在*,N i j ∈,使得(),512S i j =?若存在,求出一组符合条件的,i j ;若不存在,说明理由;(3)若n a n =,把集合T 中的元素从小到大排列,得到的新数列为12,,...,,...m b b b ,若2024m b ≤,求m 的最大值.若正整数()221t h k =+,其中*N,N t k ∈∈,则当1221t k +>+时,由等差数列的性质可得:()()()()()()()22122...2221...21221...212t t t t t t t t t t t h k k k k k =+=+++=-+-+++-++++++-++,此时结论成立,当1221t k +<+时,由等差数列的性质可得:()()()()()()()()2121...2121...112...2t t h k k k k k k k k k =++++++=-+++-++++++++,此时结论成立,对于数列n a n =,此问题等价于数列1,2,3,...n 其相应集合T 中满足2024m b ≤有多少项,由前面证明可知正整数1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024不是T 中的项,所以m 的最大值为2013.。

2025届高考数学一轮复习讲义函数之 幂函数、指数与指数函数

2025届高考数学一轮复习讲义函数之 幂函数、指数与指数函数

C. 当x>1时,f(x)>1
[解析]
D.
(1 )+(2 )
1 +2
当0<x1<x2时,
<f(
)
2
2
1
α
α
因为幂函数 f ( x )= x 的图象经过点(16,4),所以16 =4,α= ,所以 f ( x )
2
1
2
= = ,由其图象可知,A错误,B正确;当 x >1时, f ( x )> f (1)=1,故C正
(2)指数函数的图象和性质
函数
y=ax(a>1)
y=ax(0<a<1)
图象
函数的定义域为R;值域为⑲ (0,+∞) .
函数图象过定点⑳ (0,1) ,即当x=0时,y=1.
性质
当x>0时,0<y<1;当x<0时,
当x>0时,y>1;当x<0时,0<y<1.
y>1.
函数在R上单调递㉑ 增 .
函数在R上单调递㉒ 减 .
确;由 f ( x )=
(1 )+(2 )
1 +2
的图象可知
<f(
),故D正确.故选BCD.
2
2
)
3. 函数 f ( x )= ax -1+2( a >0,且 a ≠1)的图象恒过定点 (1,3) .

4. 已知函数 f ( x )= ax + b ( a >0,且 a ≠1)的定义域和值域都是[-1,0],则 a + b


=⑭
( a >0, m , n ∈N*,且 n >1).

1

( a >0, m , n ∈N*,且 n >1).
0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.
(3)有理数指数幂的运算性质

第1课时 两角和与差的正弦、余弦、正切公式及倍角公式--2025年高考数学复习讲义及练习解析

 第1课时  两角和与差的正弦、余弦、正切公式及倍角公式--2025年高考数学复习讲义及练习解析

第三节三角恒等变换1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式(1)公式C (α-β):cos(α-β)=01cos αcos β+sin αsin β.(2)公式C (α+β):cos(α+β)=02cos αcos β-sin αsin β.(3)公式S (α-β):sin(α-β)=03sin αcos β-cos αsin β.(4)公式S (α+β):sin(α+β)=04sin αcos β+cos αsin β.(5)公式T (α-β):tan(α-β)=05tan α-tan β1+tan αtan β.(6)公式T (α+β):tan(α+β)=06tan α+tan β1-tan αtan β.2.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)公式S 2α:sin2α=072sin αcos α.(2)公式C 2α:cos2α=08cos 2α-sin 2α=092cos 2α-1=101-2sin 2α.(3)公式T 2α:tan2α=112tan α1-tan 2α.3.辅助角公式a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ),其中sin φ=b a 2+b 2,cos φ=aa 2+b 2.1.两角和与差正切公式的变形:tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β),tan αtan β=1-tan α+tan βtan(α+β)=tan α-tan βtan(α-β)-1.2.降幂公式:sin αcos α=12sin2α,cos 2α=1+cos2α2,sin 2α=1-cos2α2,tan 2α=1-cos2α1+cos2α.3.升幂公式:1-cos α=2sin 2α2,1+cos α=2cos 2α2,1±sin αsin α2±cos .4.其他常用变形sin2α=2sin αcos αsin 2α+cos 2α=2tan α1+tan 2α,cos2α=cos 2α-sin 2αsin 2α+cos 2α=1-tan 2α1+tan 2α,tan α2=sin α1+cos α=1-cos αsin α.5.半角公式(1)sin α2=±1-cos α2;(2)cos α2=±1+cos α2;(3)tan α2=±1-cos α1+cos α=sin α1+cos α=1-cos αsin α.注:此公式不用死记硬背,可由二倍角公式推导而来.1.概念辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.()(2)当α是第一象限角时,sin α2=1-cos α2.()(3)存在实数α,使tan2α=2tan α.()答案(1)√(2)×(3)√2.小题热身(1)(多选)cos α-3sin α化简的结果可以是()A .12cos B .C .12sin D .答案BD解析cos α-3sin α=α-32sin αcos π3-sin α故选BD.(2)(人教A 必修第一册习题5.5T4改编)已知sin α=55,cos α=255,则tan α2=()A .2-5B .2+5C .5-2D .±(5-2)答案C 解析∵sin α=55,cos α=255,∴tan α2=sin α1+cos α=5-2.故选C.(3)(人教B 必修第三册习题8-2B T3改编)已知θsin θ=45,则sin θ2=________,cos θ2=________.答案-255-55解析∵θsin θ=45,∴cos θ=-35,θ2∈sin θ2=-1+352=-255,cos θ2=-1-352=-55.(4)(人教A 必修第一册复习参考题5T13改编)已知α为锐角,且(tan10°-3)sin α=-2cos40°,则α=________.答案80°解析因为(tan10°-3)sin α=-2cos40°,所以sin α=-2cos40°tan10°-3=-2cos40°cos10°sin10°-3cos10°==-2cos40°cos10°-2sin50°=cos10°=sin80°,又α是锐角,所以α=80°.第1课时两角和与差的正弦、余弦、正切公式及倍角公式考点探究——提素养考点一和、差、倍角公式的简单应用例1(1)(2024·海南海口模拟)若tan αtan β=2,则cos(α-β)cos(α+β)的值为()A .-3B .-13C .13D .3答案A解析由题意,得cos(α-β)cos(α+β)=cos αcos β+sin αsin βcos αcos β-sin αsin β=1+tan αtan β1-tan αtan β=1+21-2=-3.故选A.(2)(2024·九省联考)已知θtan2θ=-,则1+sin2θ2cos 2θ+sin2θ=()A .14B .34C .1D .32答案A解析由θtan2θ=-得2tan θ1-tan 2θ=-4(tan θ+1)1-tan θ,则-4(tan θ+1)2=2tan θ,则(2tan θ+1)(tan θ+2)=0,解得tan θ=-2或tan θ=-12,因为θ所以tan θ∈(-1,0),所以tan θ=-12,则1+sin2θ2cos 2θ+sin2θ=sin 2θ+cos 2θ+2sin θcos θ2cos 2θ+2sin θcos θ=tan 2θ+1+2tan θ2+2tan θ=14+1-12+(-1)=14.故选A.【通性通法】直接利用和、差、倍角公式化简求值的策略策略一记住公式的结构特征和符号变化规律.例如两角差的余弦公式可简记为:“同名相乘,符号反”策略二注意与同角三角函数基本关系、诱导公式的综合应用策略三注意配方法、因式分解、整体代换思想的应用【巩固迁移】1.(2024·安徽亳州模拟)已知sinα=35,α,若sin(α+β)cosβ=4,则tan(α+β)=()A.-167B.-78C.167D.23答案C解析因为sinα=35,α所以cosα=-1-sin2α=-45,tanα=sinαcosα=-34,因为sin(α+β) cosβ=sinαcosβ+cosαsinβcosβ=sinα+cosαtanβ=35-45tanβ=4,所以tanβ=-174,所以tan(α+β)=tanα+tanβ1-tanαtanβ=-34-1741=167.故选C.2.(2023·河北保定模拟)已知锐角θ满足2cos2θ=1+sin2θ,则tanθ=()A.13B.12C.2D.3答案A解析∵2cos2θ=1+sin2θ,∴2(cos2θ-sin2θ)=(sinθ+cosθ)2,即2(cosθ-sinθ)(sinθ+cosθ)=(sinθ+cosθ)2,又θ为锐角,∴sinθ+cosθ>0,∴2(cosθ-sinθ)=sinθ+cosθ,即cosθ=3sinθ,∴tanθ=13.故选A.考点二和、差、倍角公式的逆用与变形用例2(1)(2023·湖北武汉模拟)sin109°cos296°+cos71°sin64°=()A.12B.22C.32D.1答案B解析sin109°cos296°+cos71°sin64°=sin(180°-71°)cos(360°-64°)+cos71°sin64°=sin71°cos64°+cos71°sin64°=sin(71°+64°)=sin135°=22.故选B.(2)(2024·广西梧州模拟)1+tan7π121-tan7π12=()A .-33B .33C .-3D .3答案A解析因为1+tan7π121-tan 7π12=tan π4+tan7π121-tan π4tan7π12=tan 10π12=tan5π6=tan π6=-33.故选A.【通性通法】公式逆用与变形用的技巧(1)逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,创造条件逆用公式.(2)tan αtan β,tan α+tan β(或tan α-tan β),tan(α+β)(或tan(α-β))三者中可以知二求一,应注重公式的逆用和变形使用.提醒:(1)公式逆用时一定要注意公式成立的条件和角之间的关系.(2)注意可借助常数的拼凑法,将分子、分母转化为相同的代数式,从而达到约分的目的.【巩固迁移】3.(2024·福建永安三中模拟)cos(α-35°)cos(25°+α)+sin(α-35°)sin(25°+α)的值为()A .-12B .12C .-32D .32答案B解析由两角差的余弦公式,得cos(α-35°)·cos(25°+α)+sin(α-35°)sin(25°+α)=cos[(α-35°)-(25°+α)]=cos(-60°)=12.故选B.4.(2023·江苏常州二模)已知sin α-3cos α=1,则sin2________.答案12解析已知sin α-3cos α=1,则α-32cos1,所以=12,令β=α-π3,则α=β+π3,即sin β=12,所以22β2cos2β=1-2sin 2β=12.5.tan50°-tan20°-33tan50°tan20°=________.答案33解析tan50°-tan20°-33tan50°tan20°=tan(50°-20°)(1+tan50°tan20°)-33tan50°tan20°=tan30°(1+tan50°tan20°)-33tan50°tan20°=33+33tan50°tan20°-33tan50°tan20°=33.考点三角的变换例3(1)(2024·四川绵阳模拟)已知=23,则α()A .-59B .59C .-13D .13答案A解析απ+2αα2=-1-2sin-=-59.故选A.(2)已知α,βsin(α+β)=-35,=1213,则________.答案-5665解析因为α,β所以3π2<α+β<2π,π2<β-π4<3π4,因为sin(α+β)=-35,1213,所以cos(α+β)=45,513,所以cos α+βcos(α+βsin(α+β=45××1213=-5665.【通性通法】1.三角公式求值中变角的解题思路思路一当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式思路二当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,再应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”2.常用的拆角、配角技巧2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β=(α-β)+β,β=α+β2-α-β2=(α+2β)-(α+β),α=α+β2+α-β2,α-β2=α-β=(α-γ)+(γ-β),15°=45°-30°,π4+α=π2-.【巩固迁移】6.(2023·山东烟台模拟)已知tan(α+β)=12,tan(α-β)=13,则tan(π-2α)=()A .1B .-1C .2D .-2答案B解析∵2α=(α+β)+(α-β),∴tan2α=tan(α+β)+tan(α-β)1-tan(α+β)tan(α-β)=12+131-12×13=1.又tan(π-2α)=-tan2α,∴tan(π-2α)=-1.故选B.7.已知0<x <π4,=513,则cos2x________.答案2413解析cos2x =cos 2x -sin 2x 22(cos x -sin x )=2(cos x +sin x )=由0<x <π4得0<π4-x <π4,∴=1213,所以原式=2×1213=2413.课时作业一、单项选择题1.sin70°sin10°+cos10°cos70°=()A .12B .-12C .32D .-32答案A解析sin70°sin10°+cos10°cos70°=cos(70°-10°)=cos60°=12.故选A.2.在△ABC 中,若cos A =45,cos B =-35,则cos C 的值为()A.725B.1825C.2425D.-2425答案C解析在△ABC中,由cos A=45,得sin A=1-cos2A=35,由cos B=-35,得sin B=1-cos2B=45,∴cos C=cos[π-(A+B)]=-cos(A+B)=-cos A cos B+sin A sin B=-45×+35×45=2425.故选C.3.(2023·广东茂名模拟)tan70°tan10°+1tan70°-tan10°=()A.-33B.33C.-3D.3答案B解析tan70°tan10°+1tan70°-tan10°=1tan70°-tan10°1+tan70°tan10°=1tan60°=33.故选B.4.已知α为第三象限角,且sin2α-2=2cos2α,则sin α()A.-710B.710C.-7210D.7210答案D解析sin2α-2=2cos2α⇒sin2α-2=2(1-2sin2α)⇒sinα=±255,因为α为第三象限角,所以sinα=-255,cosα=-1-sin 2α=-55,所以sin2α=2sinαcosα=45,cos2α=1-2sin2α=-35,所以α=22(sin2α-cos2α)=7210.故选D.5.(2023·保定模拟)已知=223,则sin2θ的值为()A.79B.-79C.29D.-29答案B解析由=223,得sin θcos π4-cos θsin π4=22(sin θ-cos θ)=223,即sin θ-cos θ=43,等式两边同时平方,得1-sin2θ=169,所以sin2θ=-79.6.若sin(2α-β)=16,sin(2α+β)=12,则sin2αcos β=()A .23B .13C .16D .112答案B解析由sin(2α-β)=16,sin(2α+β)=12,得sin2αcos β-cos2αsin β=16①,sin2αcos β+cos2αsin β=12②,由①+②,得2sin2αcos β=23,所以sin2αcos β=13.7.已知α,β=45,=513,则sin(α-β)的值为()A .1665B .3365C .5665D .6365答案A解析由题意可得α+π6∈β-5π6∈-π2,所以=-35,=-1213,所以sin(α-β)=-=-45×513+=1665.8.(2023·重庆南开中学质检)已知α2,则sin αcos α+32cos2α的值为()A .15B .25C .35D .45答案D解析由α且2,得sin αcos α+32cos2α=12sin2α+32cos2α=α=sincostan 1=2×222+1=45,所以sinαcos α+32cos2α的值为45.故选D.二、多项选择题9.(2023·云南昆明模拟)已知α,β,γsin α+sin γ=sin β,cos β+cos γ=cos α,则下列说法正确的是()A .cos(β-α)=12B .cos(β-α)=13C .β-α=-π3D .β-α=π3答案AD解析由题意,知sin γ=sin β-sin α,cos γ=cos α-cos β,将两式分别平方后相加,得1=(sin β-sin α)2+(cos α-cos β)2=2-2(sinβsin α+cos βcos α),∴cos(β-α)=12,故A 正确,B 错误;∵α,β,γsin γ=sin β-sin α>0,∴β>α,∴0<β-α<π2,∴β-α=π3故C 错误,D正确.故选AD.10.设θ的终边在第二象限,则1-sin θcos θ2-sin θ2的值可能为()A .1B .-1C .-2D .2答案AB解析∵θ的终边在第二象限,∴2k π+π2<θ<2k π+π,k ∈Z ,∴k π+π4<θ2<k π+π2k ∈Z ,∴1-sin θcos θ2-sin θ2=sin 2θ2+cos 2θ2-2sin θ2cos θ2cos θ2-sin θ2cos θ2-sin θ2|sin θ2-cos θ2|cos θ2-sinθ2,故当2k π+π4<θ2<2k π+π2,k ∈Z 时,sin θ2-cos θ2>0,1-sin θcos θ2-sin θ2=sin θ2-cos θ2cos θ2-sin θ2=-1;当2k π+5π4<θ2<2k π+3π2,k ∈Z 时,sin θ2-cos θ2<0,1-sin θcos θ2-sin θ2=cos θ2-sin θ2cos θ2-sin θ2=1.故选AB.11.(2023·海南海口模拟)已知α∈(π,2π),sin α=tan α2=tan β2,则()A .tan α=3B .cos α=12C .tan β=43D .cos β=17答案BD解析因为sin α=tan αcos α=tan α2,所以cos α=12,又α∈(π,2π),所以sin α=-32,tan α=-3,故A 错误,B 正确;因为tan β2=sin α=-32,所以tan β=2tanβ21-tan 2β2=-43,cos β=cos 2β2-sin 2β2sin 2β2+cos 2β2=1-tan 2β21+tan 2β2=17,故C 错误,D 正确.故选BD.三、填空题12.(1+tan20°)(1+tan21°)(1+tan24°)(1+tan25°)=________.答案4解析(1+tan20°)(1+tan25°)=1+tan20°+tan25°+tan20°tan25°=1+tan(20°+25°)(1-tan20°tan25°)+tan20°tan25°=2,同理可得(1+tan21°)(1+tan24°)=2,所以原式=4.13.(2023·青岛模拟)已知tan2θ=-22,π4<θ<π2,则2cos 2θ2-sin θ-12sin=________.答案-3+22解析由tan2θ=-22,即2tan θ1-tan 2θ=-22,解得tan θ=2或tan θ=-22.因为π4<θ<π2,所以tan θ=2且cos θ≠0,则2cos 2θ2-sin θ-12sin=cos θ-sin θcos θ+sin θ=1-tan θ1+tan θ=1-21+2=-3+2 2.14.(2023·邢台模拟)已知α,β均为锐角,35,=513,则sin(α+β)=________,cos(2α-β)=________.答案3365204325解析因为=-35,=513,所以α+π3为第二象限角,β-π3为第一象限角,所以=45,=1213,所以sin(α+β)==3365,cos(2α-β)=-cos(2α-β+π)=-cos2=-cos 2sin 2=-1213cos 2513sin 2-12132cos 1-1013sin =204325.15.已知αβtan α=cos2β1-sin2β,则()A .α+β=π2B .α-β=π4C .α+β=π4D .α+2β=π2答案B解析tan α=cos2β1-sin2β=cos 2β-sin 2β(cos β-sin β)2=cos β+sin βcos β-sin β=1+tan β1-tan β=∵αβ∈α=π4+β,即α-β=π4.故选B.16.魏晋南北朝时期,祖冲之利用割圆术以正24576边形,求出圆周率π约等于355113,和真正的值相比,其误差小于八亿分之一,这个记录在一千年后才被打破.若已知π的近似值还可以表示成4sin52°,则1-2cos 27°π16-π2的值为()A .-18B .-8C .8D .18答案A解析将π=4sin52°代入1-2cos 27°π16-π2,可得1-2cos 27°π16-π2=-cos14°4sin52°16-16sin 252°=-cos14°16sin52°cos52°=-cos14°8sin104°=-cos14°8sin(90°+14°)=-cos14°8cos14°=-18.17.(多选)(2023·长沙模拟)若sin α2=33,α∈(0,π),则()A .cos α=13B .sin α=23C .=6+236D .=23-66答案AC解析∵sin α2=33,α∈(0,π),∴α2∈cos α2=1-sin 2α2=63,∴cos α=1-2sin 2α2=1-=13,故A 正确;sin α=2sin α2cos α2=2×33×63=223,故B 错误;sin α2cosπ4+cos α2sin π4=33×22+63×22=6+236,故C 正确;sin α2cos π4-cos α2sin π4=33×22-63×22=6-236,故D 错误.故选AC.18.如图,在平面直角坐标系xOy 中,顶点在坐标原点,以x 轴非负半轴为始边的锐角α、钝角β的终边与单位圆O 分别交于点A ,B ,x 轴的非负半轴与单位圆O 交于点M ,已知S △OAM =55,点B 的纵坐标是210.(1)求cos(α-β)的值;(2)求2α-β的值.解(1)由题意,知OA =OM =1,因为S △OAM =12OA ·OM sin α=55,所以sin α=255,又α为锐角,所以cos α=55.因为点B 是钝角β的终边与单位圆O 的交点,且点B 的纵坐标是210,所以sin β=210,cos β=-7210,所以cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=55×+255×210=-1010.(2)因为sin α=255,cos α=55,sin β=210,cos β=-7210,所以sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=255×-55×210=-31010,又cos(α-β)=-1010,所以sin(2α-β)=sin[α+(α-β)]=sin αcos(α-β)+cos αsin(α-β)=-22,因为α为锐角,sin α=255>22,所以α所以2α又β所以2α-β-π2,所以2α-β=-π4.。

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高考复习数学讲义(共十一章)一、集合与简易逻辑1.集合的元素具有无序性和互异性.2.对集合A B 、,A B =∅时,你是否注意到“极端”情况:A =∅或B =∅;求集合的子集时是否注意到∅是任何集合的子集、∅是任何非空集合的真子集.☹3.对于含有n 个元素的有限集合M ,其子集、真子集、非空子集、非空真子集的个数依次为,n 2,12-n .22-n ,12-n4.“交的补等于补的并,即()U U U C A B C A C B =”;“并的补等于补的交,即()U U U C A B C A C B =”.5.判断命题的真假 关键是“抓住关联字词”;注意:“不‘或’即‘且’,不‘且’即‘或’”.6.“或命题”的真假特点是“一真即真,要假全假”;“且命题”的真假特点是“一假即假,要真全真”;“非命题”的真假特点是“一真一假”.7.四种命题中“‘逆’者‘交换’也”、“‘否’者‘否定’也”.原命题等价于逆否命题,但原命题与逆命题、否命题都不等价.反证法分为三步:假设、推矛、得果.注意:命题的否定是“命题的非命题,也就是‘条件不变,仅否定结论’所得命题”,但否命题是“既否定原命题的条件作为条件,又否定原命题的结论作为结论的所得命题” ☹.8.充要条件二、函 数1. 指数式、对数式,mn a =,1m n m n a a -=,log a N a N =log (0,1,0)b a a N N b a a N =⇔=>≠>,. 01a =,log 10a =,log 1a a =,lg2lg51+=,log ln e x x =, log log log c a c b b a =,.log log m n a a n b b m =.2.(1)映射是“‘全部射出’加‘一箭一雕’”;映射中第一个集合A 中的元素必有像,但第二个集合B 中的元素不一定有原像(A 中元素的像有且仅有下一个,但B 中元素的原像可能没有,也可任意个);函数是“非空数集上的映射”,其中“值域是映射中像集B 的子集”.(2)函数图像与x 轴垂线至多一个公共点,但与y 轴垂线的公共点可能没有,也可任意个.(3)函数图像一定是坐标系中的曲线,但坐标系中的曲线不一定能成为函数图像.(4)原函数与反函数有两个“交叉关系”:自变量与因变量、定义域与值域.求一个函数的反函数,分三步:逆解、交换、定域(确定原函数的值域,并作为反函数的定义域).注意:①1()()f a b f b a -=⇔=,1[()]f f x x -=,1[()]f f x x -=,但11[()][()]f f x f f x --≠.②☹函数(1)y f x =+的反函数是1()1y f x -=-,而不是1(1)y f x -=+. 3.单调性和奇偶性(1)奇函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性完全相同.偶函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性恰恰相反.单调函数的反函数和原函数有相同的性;如果奇函数有反函数,那么其反函数一定还是奇函数.注意:(1)确定函数的奇偶性,务必先判定函数定义域是否关于原点对称☹.确定函数奇偶性的常用方法有:定义法、图像法等等. 对于偶函数而言有:()()(||)f x f x f x -==.(2)若奇函数定义域中有0,则必有(0)0f =.即0()f x ∈的定义域时,(0)0f =是()f x 为奇函数的必要非充分条件.(3)确定函数的单调性或单调区间,在解答题中常用:定义法(取值、作差、鉴定)、导数法;在选择、填空题中还有:数形结合法(图像法)、特殊值法等等.(4)函数单调是函数有反函数的一个充分非必要条件.(5)定义在关于原点对称区间上的任意一个函数,都可表示成“一个奇函数与一个偶函数的和(或差)”.(6)函数单调是函数有反函数的充分非必要条件,奇函数可能反函数,但偶函数只有()0({0})f x x =∈有反函数;既奇又偶函数有无穷多个(()0f x =,定义域是关于原点对称的任意一个数集).(7)复合函数的单调性特点是:“同性得增,增必同性;异性得减,减必异性”.复合函数的奇偶性特点是:“内偶则偶,内奇同外”.复合函数要考虑定义域的变化。

(即复合有意义)4.对称性与周期性(以下结论要消化吸收,不可强记)(1)函数()x f y =与函数()x f y -=的图像关于直线0=x (y 轴)对称.推广一:如果函数()x f y =对于一切x ∈R ,都有()()f a x f b x +=-成立,那么()x f y =的图像关于直线2a b x +=(由“x 和的一半()()2a x b x x ++-=确定”)对称.推广二:函数()x a f y +=,()y f b x =-的图像关于直线2b ax -=(由a x b x +=-确定)对称.(2)函数()x f y =与函数()x f y -=的图像关于直线0=y (x 轴)对称.推广:函数()x f y =与函数()y A f x =-的图像关于直线2A y =对称(由“y 和的一半[()][()]2f x A f x y +-=确定”).(3)函数()x f y =与函数()y f x =--的图像关于坐标原点中心对称.推广:函数()x f y =与函数()y m f n x =--的图像关于点(,)22n m 中心对称.(4)函数()x f y =与函数()1y f x -=的图像关于直线y x =对称.推广:曲线(,)0f x y =关于直线y x b =+的对称曲线是(,)0f y b x b -+=;曲线(,)0f x y =关于直线y x b =-+的对称曲线是(,)0f y b x b -+-+=.(5)类比“三角函数图像”得:若()y f x =图像有两条对称轴,()x a x b a b ==≠,则()y f x =必是周期函数,且一周期为2||T a b =-.若()y f x =图像有两个对称中心(,0),(,0)()A a B b a b ≠,则()y f x =是周期函数,且一周期为2||T a b =-.如果函数()y f x =的图像有下一个对称中心(,0)A a 和一条对称轴()x b a b =≠,则函数()y f x =必是周期函数,且一周期为4||T a b =-.如果()y f x =是R 上的周期函数,且一个周期为T ,那么()()()f x nT f x n ±=∈Z . 特别:若()()(0)f x a f x a +=-≠恒成立,则2T a =.若1()(0)()f x a a f x +=≠恒成立,则2T a =.若1()(0)()f x a a f x +=-≠恒成立,则2T a =.三、数 列1.数列的通项、数列项的项数,递推公式与递推数列,数列的通项与数列的前n 项和公式的关系:{11,(1),(2)n n n S n a S S n -==-≥(必要时请分类讨论). 注意:112211()()()n n n n n a a a a a a a a ---=-+-++-+;121121n n n n n a a a a a a a a ---=⋅⋅⋅⋅.2.等差数列{}n a 中: (1)等差数列公差的取值与等差数列的单调性.(2)1(1)n a a n d =+-()m a n m d =+-;p q m n p q m n a a a a +=+⇒+=+. (3)1(1){}n k m a +-、{}n ka 也成等差数列. (4)两等差数列对应项和(差)组成的新数列仍成等差数列.(5)1211,,m k k k m a a a a a a ++-++++++仍成等差数列.(6)1()2n n n a a S +=,1(1)2n n n S na d -=+,21()22n d d S n a n =+-, 2121n n S a n -=-,()(21)n n n n A a f n f n B b =⇒=-.(7),()0p q p q a q a p p q a +==≠⇒=;,()()p q p q S q S p p q S p q +==≠⇒=-+;m n m n S S S mnd +=++.(8)“首正”的递减等差数列中,前n 项和的最大值是所有非负项之和;“首负”的递增等差数列中,前n 项和的最小值是所有非正项之和;(9)有限等差数列中,奇数项和与偶数项和的存在必然联系,由数列的总项数是偶数还是奇数决定.若总项数为偶数,则“偶数项和”-“奇数项和”=总项数的一半与其公差的积;若总项数为奇数,则“奇数项和”-“偶数项和”=此数列的中项.(10)两数的等差中项惟一存在.在遇到三数或四数成等差数列时,常考虑选用“中项关系”转化求解.(11)判定数列是否是等差数列的主要方法有:定义法、中项法、通项法、和式法、图像法(也就是说数列是等差数列的充要条件主要有这五种形式).3.等比数列{}n a 中:(1)等比数列的符号特征(全正或全负或一正一负),等比数列的首项、公比与等比数列的单调性.(1)11n n a a q -=n m m a q -=; p q m n p q m n b b b b +=+⇒⋅=⋅.(3){||}n a 、1(1){}n k m a +-、{}n ka 成等比数列;{}{}n n a b 、成等比数列{}n n a b ⇒成等比数列. (4)两等比数列对应项积(商)组成的新数列仍成等比数列.(5)1211,,m k k k m a a a a a a ++-++++++成等比数列.(6)111111 (1) (1)(1) (1) (1)1111n n n n na q na q S a a a a q a q q q q q q q q ==⎧⎧⎪⎪==--⎨⎨-+≠=≠⎪⎪----⎩⎩. 特别:123221()()n n n n n n n a b a b a a b a b ab b ------=-+++++. (7)m n m n m n n m S S q S S q S +=+=+. (8)“首大于1”的正值递减等比数列中,前n 项积的最大值是所有大于或等于1的项的积;“首小于1”的正值递增等比数列中,前n 项积的最小值是所有小于或等于1的项的积;(9)有限等比数列中,奇数项和与偶数项和的存在必然联系,由数列的总项数是偶数还是奇数决定.若总项数为偶数,则“偶数项和”=“奇数项和”与“公比”的积;若总项数为奇数,则“奇数项和”=“首项”加上“公比”与“偶数项和”积的和.(10)并非任何两数总有等比中项. 仅当实数,a b 同号时,实数,a b 存在等比中项.对同号两实数,a b 的等比中项不仅存在,而且有一对G =也就是说,两实数要么没有等比中项(非同号时),如果有,必有一对(同号时).在遇到三数或四数成等差数列时,常优先考虑选用“中项关系”转化求解.(11)判定数列是否是等比数列的方法主要有:定义法、中项法、通项法、和式法(也就是说数列是等比数列的充要条件主要有这四种形式).4.等差数列与等比数列的联系(1)如果数列{}n a 成等差数列,那么数列{}n a A (n a A 总有意义)必成等比数列. (2)如果数列{}n a 成等比数列,那么数列{log ||}(0,1)a n a a a >≠必成等差数列. (3)如果数列{}n a 既成等差数列又成等比数列,那么数列{}n a 是非零常数数列;但数列{}n a 是常数数列仅是数列既成等差数列又成等比数列的必要非充分条件.(4)如果两等差数列有公共项,那么由他们的公共项顺次组成的新数列也是等差数列,且新等差数列的公差是原两等差数列公差的最小公倍数.如果一个等差数列与一个等比数列有公共项顺次组成新数列,那么常选用“由特殊到一般的方法”进行研讨,且以其等比数列的项为主,探求等比数列中那些项是他们的公共项,并构成新的数列.注意:(1)公共项仅是公共的项,其项数不一定相同,即研究n m a b =.但也有少数问题中研究n n a b =,这时既要求项相同,也要求项数相同.(2)三(四)个数成等差(比)的中项转化和通项转化法.5.数列求和的常用方法:(1)公式法:①等差数列求和公式(三种形式),②等比数列求和公式(三种形式), ③1123(1)2n n n ++++=+,22221123(1)(21)6n n n n ++++=++, 2135(21)n n ++++-=,2135(21)(1)n n +++++=+.(2)分组求和法:在直接运用公式法求和有困难时,常将“和式”中“同类项”先合并在一起,再运用公式法求和.(3)倒序相加法:在数列求和中,若和式中到首尾距离相等的两项和有其共性或数列的通项与组合数相关联,则常可考虑选用倒序相加法,发挥其共性的作用求和(这也是等差数列前n 和公式的推导方法).(4)错位相减法:如果数列的通项是由一个等差数列的通项与一个等比数列的通项相乘构成,那么常选用错位相减法,将其和转化为“一个新的的等比数列的和”求解(注意:一般错位相减后,其中“新等比数列的项数是原数列的项数减一的差”!)(这也是等比数列前n 和公式的推导方法之一).(5)裂项相消法:如果数列的通项可“分裂成两项差”的形式,且相邻项分裂后相关联,那么常选用裂项相消法求和.常用裂项形式有: ①111(1)1n n n n =-++, ②1111()()n n k k n n k =-++,③2211111()1211k k k k <=---+,211111111(1)(1)1k k k k k k k k k -=<<=-++--, ④1111[](1)(2)2(1)(1)(2)n n n n n n n =--++++ ,⑤11(1)!!(1)!n n n n =-++,⑥<<,⑦1(2)n n n a S S n -=-≥,⑧1111m m m m m m n n n n n n C C C C C C --+++=⇒=-.特别声明: 运用等比数列求和公式,务必检查其公比与1的关系,必要时分类讨论.(6)通项转换法。

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