高中数学第2轮总复习 专题5 第2课时 函数的综合应用 文
2015届高考数学(理)二轮专题配套练习:专题5_第2讲_空间中的平行与垂直(含答案)
第2讲 空间中的平行与垂直考情解读 1.以选择、填空题的形式考查,主要利用平面的基本性质及线线、线面和面面的判定与性质定理对命题的真假进行判断,属基础题.2.以解答题的形式考查,主要是对线线、线面与面面平行和垂直关系交汇综合命题,且多以棱柱、棱锥、棱台或其简单组合体为载体进行考查,难度中等.1.线面平行与垂直的判定定理、性质定理2提醒 3.平行关系及垂直关系的转化热点一 空间线面位置关系的判定例1 (1)设a ,b 表示直线,α,β,γ表示不同的平面,则下列命题中正确的是()A .若a ⊥α且a ⊥b ,则b ∥αB .若γ⊥α且γ⊥β,则α∥βC .若a ∥α且a ∥β,则α∥βD .若γ∥α且γ∥β,则α∥β(2)平面α∥平面β的一个充分条件是( )A .存在一条直线a ,a ∥α,a ∥βB .存在一条直线a ,a ⊂α,a ∥βC .存在两条平行直线a ,b ,a ⊂α,b ⊂β,a ∥β,b ∥αD .存在两条异面直线a ,b ,a ⊂α,b ⊂β,a ∥β,b ∥α思维启迪 判断空间线面关系的基本思路:利用定理或结论;借助实物模型作出肯定或否定.思维升华 解决空间点、线、面位置关系的组合判断题,主要是根据平面的基本性质、空间位置关系的各种情况,以及空间线面垂直、平行关系的判定定理和性质定理进行判断,必要时可以利用正方体、长方体、棱锥等几何模型辅助判断,同时要注意平面几何中的结论不能完全引用到立体几何中.设m 、n 是不同的直线,α、β是不同的平面,有以下四个命题:①若α⊥β,m ∥α,则m ⊥β ②若m ⊥α,n ⊥α,则m ∥n③若m ⊥α,m ⊥n ,则n ∥α ④若n ⊥α,n ⊥β,则β∥α 其中真命题的序号为( )A .①③B .②③C .①④D .②④热点二 平行、垂直关系的证明例2 如图,在四棱锥P -ABCD 中,AB ∥CD ,AB ⊥AD ,CD =2AB ,平面P AD ⊥底面ABCD ,P A ⊥AD ,E 和F 分别是CD 和PC 的中点,求证: (1)P A ⊥底面ABCD ; (2)BE ∥平面P AD ; (3)平面BEF ⊥平面PCD .思维启迪 (1)利用平面P AD ⊥底面ABCD 的性质,得线面垂直;(2)BE ∥AD 易证;(3)EF 是△CPD 的中位线. 思维升华 垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型. (1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行. (2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直. (3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.(4)证明面面垂直,需转化为证明线面垂直,进而转化为证明线线垂直.如图所示,已知AB ⊥平面ACD ,DE ⊥平面ACD ,△ACD 为等边三角形,AD =DE =2AB ,F 为CD 的中点. 求证:(1)AF ∥平面BCE ; (2)平面BCE ⊥平面CDE .热点三 图形的折叠问题例3 如图(1),在Rt △ABC 中,∠C =90°,D ,E 分别为AC ,AB 的中点,点F 为线段CD 上的一点,将△ADE 沿DE 折起到△A 1DE 的位置,使A 1F ⊥CD ,如图(2).(1)求证:DE ∥平面A 1CB ; (2)求证:A 1F ⊥BE ;(3)线段A 1B 上是否存在点Q ,使A 1C ⊥平面DEQ ?请说明理由.思维启迪 折叠问题要注意在折叠过程中,哪些量变化了,哪些量没有变化.第(1)问证明线面平行,可以证明DE ∥BC ;第(2)问证明线线垂直转化为证明线面垂直,即证明A 1F ⊥平面BCDE ;第(3)问取A 1B 的中点Q ,再证明A 1C ⊥平面DEQ .思维升华 (1)解决与折叠有关的问题的关键是搞清折叠前后的变化量和不变量.一般情况下,折线同一侧线段的长度是不变量,而位置关系往往会发生变化,抓住不变量是解决问题的突破口.(2)在解决问题时,要综合考虑折叠前后的图形,既要分析折叠后的图形,也要分析折叠前的图形.如图(1),已知梯形ABCD 中,AD ∥BC ,∠BAD =π2,AB =BC =2AD =4,E ,F 分别是AB ,CD上的点,EF ∥BC ,AE =x .沿EF 将梯形ABCD 翻折,使平面AEFD ⊥平面EBCF (如图(2)所示),G 是BC 的中点.(1)当x =2时,求证:BD ⊥EG ;(2)当x 变化时,求三棱锥D -BCF 的体积f (x )的函数式.1.证明线线平行的常用方法(1)利用平行公理,即证明两直线同时和第三条直线平行; (2)利用平行四边形进行转换; (3)利用三角形中位线定理证明;(4)利用线面平行、面面平行的性质定理证明. 2.证明线面平行的常用方法(1)利用线面平行的判定定理,把证明线面平行转化为证线线平行; (2)利用面面平行的性质定理,把证明线面平行转化为证面面平行. 3.证明面面平行的方法证明面面平行,依据判定定理,只要找到一个面内两条相交直线与另一个平面平行即可,从而将证面面平行转化为证线面平行,再转化为证线线平行. 4.证明线线垂直的常用方法(1)利用特殊平面图形的性质,如利用直角三角形、矩形、菱形、等腰三角形等得到线线垂直; (2)利用勾股定理逆定理;(3)利用线面垂直的性质,即要证线线垂直,只需证明一线垂直于另一线所在平面即可. 5.证明线面垂直的常用方法(1)利用线面垂直的判定定理,把线面垂直的判定转化为证明线线垂直; (2)利用面面垂直的性质定理,把证明线面垂直转化为证面面垂直;(3)利用常见结论,如两条平行线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面. 6.证明面面垂直的方法证明面面垂直常用面面垂直的判定定理,即证明一个面过另一个面的一条垂线,将证明面面垂直转化为证明线面垂直,一般先从现有直线中寻找,若图中不存在这样的直线,则借助中点、高线或添加辅助线解决.真题感悟1.(2014·辽宁)已知m ,n 表示两条不同直线,α表示平面.下列说法正确的是( ) A .若m ∥α,n ∥α,则m ∥n B .若m ⊥α,n ⊂α,则m ⊥n C .若m ⊥α,m ⊥n ,则n ∥α D .若m ∥α,m ⊥n ,则n ⊥α2.(2014·辽宁)如图,△ABC 和△BCD 所在平面互相垂直,且AB =BC =BD =2,∠ABC =∠DBC =120°,E ,F ,G 分别为AC ,DC ,AD 的中点. (1)求证:EF ⊥平面BCG ; (2)求三棱锥D -BCG 的体积.附:锥体的体积公式V =13Sh ,其中S 为底面面积,h 为高.押题精练1.如图,AB 为圆O 的直径,点C 在圆周上(异于点A ,B ),直线P A 垂直于圆O 所在的平面,点M 为线段PB 的中点.有以下四个命题: ①P A ∥平面MOB ;②MO ∥平面P AC ; ③OC ⊥平面P AC ;④平面P AC ⊥平面PBC .其中正确的命题是________(填上所有正确命题的序号).2.如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 是棱DD 1的中点. (1)证明:平面ADC 1B 1⊥平面A 1BE ;(2)在棱C 1D 1上是否存在一点F ,使B 1F ∥平面A 1BE ?并证明你的结论.(推荐时间:60分钟)一、选择题1.(2014·广东)若空间中四条两两不同的直线l 1,l 2,l 3,l 4,满足l 1⊥l 2,l 2⊥l 3,l 3⊥l 4,则下列结论一定正确的是( )A .l 1⊥l 4B .l 1∥l 4C .l 1与l 4既不垂直也不平行D .l 1与l 4的位置关系不确定2.已知m 和n 是两条不同的直线,α和β是两个不重合的平面,那么下面给出的条件中一定能推出m ⊥β的是( )A .α⊥β,且m ⊂αB .m ∥n ,且n ⊥βC .α⊥β,且m ∥αD .m ⊥n ,且n ∥β3.ABCD -A 1B 1C 1D 1为正方体,下列结论错误的是( ) A .BD ∥平面CB 1D 1B .A 1C ⊥BD C .AC 1⊥平面CB 1D 1 D .AC 1⊥BD 14.如图,四边形ABCD 中,AD ∥BC ,AD =AB ,∠BCD =45°,∠BAD =90°,将△ADB 沿BD折起,使平面ABD ⊥平面BCD ,构成三棱锥A -BCD .则在三棱锥A -BCD 中,下列命题正确的是( )A .平面ABD ⊥平面ABCB .平面ADC ⊥平面BDC C .平面ABC ⊥平面BDCD .平面ADC ⊥平面ABC 5.直线m ,n 均不在平面α,β内,给出下列命题:①若m ∥n ,n ∥α,则m ∥α;②若m ∥β,α∥β,则m ∥α;③若m ⊥n ,n ⊥α,则m ∥α; ④若m ⊥β,α⊥β,则m ∥α.其中正确命题的个数是( ) A .1 B .2 C .3 D .46.在正三棱锥S -ABC 中,M ,N 分别是SC ,BC 的中点,且MN ⊥AM ,若侧棱SA =23,则正三棱锥S -ABC 外接球的表面积是( ) A .12π B .32π C .36π D .48π 二、填空题7.已知两条不同的直线m ,n 和两个不同的平面α,β,给出下列四个命题:①若m ∥α,n ∥β,且α∥β,则m ∥n ;②若m ∥α,n ⊥β,且α⊥β,则m ∥n ;③若m ⊥α,n ∥β,且α∥β,则m ⊥n ;④若m ⊥α,n ⊥β,且α⊥β,则m ⊥n .其中正确的个数为_________________.8.下列四个正方体图形中,A ,B 为正方体的两个顶点,M ,N ,P 分别为其所在棱的中点,能得出AB ∥平面MNP 的图形的序号是________(写出所有符合要求的图形序号).9.如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧棱AA 1⊥底面ABC ,底面是以∠ABC 为直角的等腰直角三角形,AC =2a ,BB 1=3a ,D 是A 1C 1的中点,点F 在线段AA 1上,当AF =________时,CF ⊥平面B 1DF .10.如图,在长方形ABCD 中,AB =2,BC =1,E 为DC 的中点,F 为线段EC (不含端点)上一动点.现将△AFD 沿AF 折起,使平面ABD ⊥平面ABC .在平面ABD 内过点D 作DK ⊥AB ,K 为垂足.设AK =t ,则t 的取值范围是________.三、解答题11.如图所示,在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AC =3,BC =4,AB =5,AA 1=4,点D 是AB 的中点, (1)求证:AC ⊥BC 1; (2)求证:AC 1∥平面CDB 1.12.如图所示,三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AA 1⊥平面ABC ,D ,E 分别为A 1B 1,AA 1的中点,点F 在棱AB 上,且AF =14AB .(1)求证:EF ∥平面BC 1D ;(2)在棱AC 上是否存在一个点G ,使得平面EFG 将三棱柱分割成的两部分体积之比为1∶15,若存在,指出点G 的位置;若不存在,请说明理由.13.如图,在平行四边形ABCD 中,AB =2BC =4,∠ABC =120°,E ,M 分别为AB ,DE 的中点,将△ADE 沿直线DE 翻折成△A ′DE ,F 为A ′C 的中点,A ′C =4. (1)求证:平面A ′DE ⊥平面BCD ; (2)求证:FB ∥平面A ′DE .例1 (1)D (2)D 变式训练 D 答案 B 答案 ②④DBDDDC 7.2 8.①③ 9.a 或2a 10.⎝⎛⎭⎫12,111.证明 (1)直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,底面三边长AC =3,BC =4,AB =5, ∴AB 2=AC 2+BC 2, ∴AC ⊥BC .CC 1⊥平面ABC , AC ⊂平面ABC ,∴AC ⊥CC 1,又BC ∩CC 1=C , ∴AC ⊥平面BCC 1B 1, BC 1⊂平面BCC 1B 1, ∴AC ⊥BC 1.(2)设CB 1与C 1B 的交点为E ,连接DE , ∵D 是AB 的中点,E 是C 1B 的中点, ∴DE ∥AC 1,∵DE ⊂平面CDB 1,AC 1⊄平面CDB 1, ∴AC 1∥平面CDB 1.12.(1)证明 取AB 的中点M ,连接A 1M . 因为AF =14AB ,所以F 为AM 的中点.又E 为AA 1的中点,所以EF ∥A 1M .在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D ,M 分别是A 1B 1,AB 的中点, 所以A 1D ∥BM ,A 1D =BM ,所以四边形A 1DBM 为平行四边形,所以A 1M ∥BD . 所以EF ∥BD .因为BD ⊂平面BC 1D ,EF ⊄平面BC 1D , 所以EF ∥平面BC 1D .(2)解 设AC 上存在一点G ,使得平面EFG 将三棱柱分割成两部分的体积之比为1∶15,如图所示.则V E -AFG ∶VABC -A 1B 1C 1=1∶16, 所以V E -AFGVABC -A 1B 1C 1=13×12AF ·AG sin ∠GAF ·AE 12×AB ·AC sin ∠CAB ·AA 1=13×14×12×AG AC =124×AG AC , 由题意,124×AG AC =116,解得AG AC =2416=32.所以AG =32AC >AC ,所以符合要求的点G 不存在.13.证明 (1)由题意,得△A ′DE 是△ADE 沿DE 翻折而成的, ∴△A ′DE ≌△ADE .∵∠ABC =120°,四边形ABCD 是平行四边形, ∴∠A =60°. 又∵AD =AE =2,∴△A ′DE 和△ADE 都是等边三角形. 如图,连接A ′M ,MC , ∵M 是DE 的中点, ∴A ′M ⊥DE ,A ′M = 3.在△DMC 中,MC 2=DC 2+DM 2-2DC ·DM cos 60° =42+12-2×4×1×cos 60°, ∴MC =13.在△A ′MC 中,A ′M 2+MC 2=(3)2+(13)2=42=A ′C 2. ∴△A ′MC 是直角三角形,∴A ′M ⊥MC . 又∵A ′M ⊥DE ,MC ∩DE =M , ∴A ′M ⊥平面BCD . 又∵A ′M ⊂平面A ′DE , ∴平面A ′DE ⊥平面BCD . (2)取DC 的中点N ,连接FN ,NB .∵A ′C =DC =4,F ,N 分别是A ′C ,DC 的中点, ∴FN ∥A ′D .又∵N ,E 分别是平行四边形ABCD 的边DC , AB 的中点, ∴BN ∥DE .又∵A ′D ∩DE =D ,FN ∩NB =N , ∴平面A ′DE ∥平面FNB . ∵FB ⊂平面FNB , ∴FB ∥平面A ′DE .。
冲刺2024高考数学二轮复习核心考点特色突破专题05函数与导数的综合应用含解析
冲刺2024高考数学二轮复习核心考点特色突破专题05函数与导数的综合应用含解析函数与导数的综合应用是高考数学二轮复习中的一个重点考点,也是数学应用题中常见的类型。
在这一考点中,考查学生对函数与导数的基本概念、性质以及应用解题能力。
下面将分析函数与导数的综合应用题的特色,并给出应对策略。
函数与导数的综合应用题的特色主要有以下几个方面:1.综合运用:这类题目往往会将函数与导数的知识与其他数学知识点结合起来,要求学生综合运用所学知识解决实际问题。
例如,可以与几何问题、最值问题、优化问题等相结合。
2.推理证明:有些题目会要求学生根据函数与导数的性质来进行推理证明,例如证明函数的单调性、极值点等。
这类题目需要学生对函数与导数的定义和性质有深刻的理解,能够运用它们进行推理和证明。
3.实际问题:函数与导数的综合应用题通常涉及到实际问题,从生活和实际背景中抽象出数学模型,并通过函数与导数的分析解决问题。
这类题目考察学生的实际问题解决能力,要求学生能够将数学知识应用到实际生活中去。
对于函数与导数的综合应用题,学生可以采取以下策略进行复习备考:1.熟悉函数与导数的基本概念与性质:复习时要重点掌握函数的定义、导数的定义与求法以及导数的性质。
掌握函数与导数的基本概念与性质是解决应用题的基础。
2.多做综合应用题:通过做大量的综合应用题,熟悉各种不同类型的题目,并掌握解题的思路和方法。
可以从历年高考真题和模拟题中选择一些经典的函数与导数的综合应用题进行练习。
3.掌握分析建模的能力:函数与导数的综合应用题往往需要将实际问题抽象成数学模型,然后通过函数与导数的分析得出解答。
因此,学生在解题过程中需要具备良好的分析建模能力,学会如何将问题抽象成数学模型,然后运用函数与导数的知识进行求解。
4.注重理解与推理证明:在复习过程中,要注重提高对函数与导数的理解程度,掌握其定义和性质,并能够运用它们进行推理和证明。
这有助于解决一些推理证明题,同时也有助于提高解决实际问题的能力。
2021年高考数学二轮复习 专题5 第2讲 圆锥曲线素能训练(文、理)
2021年高考数学二轮复习 专题5 第2讲 圆锥曲线素能训练(文、理)一、选择题1.已知方程x 22-k +y 22k -1=1表示焦点在y 轴上的椭圆,则实数k 的取值范围是( )A .(12,2)B .(1,+∞)C .(1,2)D .(12,1)[答案] C[解析] 由题意可得,2k -1>2-k >0, 即⎩⎨⎧2k -1>2-k ,2-k >0,解得1<k <2,故选C.2.(文)(xx·合肥市第一次质检)过双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的一个焦点作实轴的垂线,交双曲线于A 、B 两点,若线段AB 的长度恰等于焦距,则双曲线的离心率为( )A.5+12 B.102 C.17+14D.224[答案] A[解析] 依题意得2b 2a =2c ,c 2-ac -a 2=0,即e 2-e -1=0,(e -12)2=54,又e >1,因此e -12=52,e =5+12,故选A.(理)(xx·新课标Ⅰ理,4)已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为52,则C的渐近线方程为( )A .y =±14xB .y =±13xC .y =±12xD .y =±x[答案] C[解析] e =c a =52 ∴c 2a 2=54∴b 2=54a 2-a 2=a 24∴b a =12,即渐近线方程为y =±12x . 3.(文)(xx·湛江测试)从抛物线y 2=8x 上一点P 引抛物线准线的垂线,垂足为M ,且|PM |=5,设抛物线的焦点为F ,则△PFM 的面积为( )A .5 6B .6 5C .10 2D .5 2[答案] A[解析] 抛物线的焦点F (2,0),准线方程为x =-2.设P (m ,n ),则|PM |=m +2=5,解得m =3.代入抛物线方程得n 2=24,故|n |=26,则S △PFM =12|PM |·|n |=12×5×26=5 6.(理)(xx·德州模拟)设F 1、F 2分别是椭圆E :x 2+y 2b2=1(0<b <1)的左、右焦点,过F 1的直线l 与椭圆相交于A 、B 两点,且|AF 2|,|AB |,|BF 2|成等差数列,则|AB |的长为( )A.23 B .1 C.43 D.53[答案] C[解析] 由条件知,|AF 2|+|BF 2|=2|AB |, |AF 1|+|AF 2|=|BF 1|+|BF 2|=2,∴|AB |+|AF 2|+|BF 2|=4,∴|AB |=43.4.(xx·河北名师名校俱乐部模拟)设抛物线x 2=8y 的焦点为F ,准线为l ,P 为抛物线上一点,PA ⊥l ,A 为垂足,如果直线AF 的倾斜角等于60°,那么|PF |等于( )A .2 3B .4 3 C.83 D .4[答案] C[解析] 在△APF 中,|PA |=|PF |,|AF |sin60°=4,∴|AF |=833,又∠PAF =∠PFA=30°,过P 作PB ⊥AF 于B ,则|PF |=|BF |cos30°=2|AF |cos30°=83.5.(文)(xx·广东理,7)已知中心在原点的双曲线C 的右焦点为F (3,0),离心率等于32,则C 的方程是( )A.x 24-y 25=1 B.x 24-y 25=1 C.x 22-y 25=1 D.x 22-y 25=1 [答案] B[解析] e =32,c =3,∴a =2,∴b 2=c 2-a 2=5即双曲线的标准方程为x 24-y 25=1.(理)(xx·保定市二模)已知点F 1、F 2分别为双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,P 为双曲线左支上的任意一点,若|PF 2|2|PF 1|的最小值为9a ,则双曲线的离心率为( )A .2B .5C .3D .2或5[答案] B[解析] 由双曲线定义得|PF 2|=2a +|PF 1|, ∴|PF 2|2|PF 1|=2a +|PF 1|2|PF 1|=|PF 1|+4a2|PF 1|+4a ,其中|PF 1|≥c -a .当c -a ≤2a 时,y =x+4a 2x 在[c -a ,+∞)上为减函数,没有最小值,故c -a >2a ,即c >3a ⇒e >3,y =x +4a 2x在[c -a ,+∞)上为增函数,故f (x )min =f (c -a )=c -a +4a 2c -a+4a =9a ,化简得10a 2-7ac+c 2=0,两边同除以a 2可得e 2-7a +10=0,解得e =5或e =2(舍去).6.(xx·新乡、许昌、平顶山二调)若双曲线x 2a -y 2b =1(a >0,b >0)和椭圆x 2m +y 2n=1(m >n >0)有共同的焦点F 1、F 2,P 是两条曲线的一个交点,则|PF 1|·|PF 2| ( )A .m 2-a 2B.m -aC.12(m -a ) D. (m -a )[答案] D[解析] 不妨设F 1、F 2分别为左、右焦点,P 在双曲线的右支上,由题意得|PF 1|+|PF 2|=2m ,|PF 1|-|PF 2|=2a ,∴|PF 1|=m +a ,|PF 2|=m -a ,故|PF 1|·|PF 2|=m -a .二、填空题7.(xx·安徽理,13)已知直线y =a 交抛物线y =x 2于A 、B 两点,若该抛物线上存在点C ,使得∠ACB 为直角,则a 的取值范围为________.[答案] a ≥1[解析] 显然a >0,不妨设A (a ,a ),B (-a ,a ),C (x 0,x 20),则CB →=(-a -x 0,a -x 20),CA →=(a -x 0,a -x 20),∵∠ACB =90°.∴CA →·CB →=(a -x 0,a -x 20)·(-a -x 0,a -x 20)=0. ∴x 20-a +(a -x 20)2=0,则x 20-a ≠0. ∴(a -x 20)(a -x 20-1)=0,∴a -x 20-1=0. ∴x 20=a -1,又x 20≥0. ∴a ≥1.8.(xx·长沙市模拟)设点P 是双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)与圆x 2+y 2=a 2+b 2在第一象限的交点,其中F 1、F 2分别是双曲线的左、右焦点,且|PF 1|=2|PF 2|,则双曲线的离心率为________.[答案]5[解析] 设|PF 2|=m ,则|PF 1|=2m ,|F 1F 2|=|PF 1|2|PF 2|2=5m ,因此双曲线的离心率为|F 1F 2||PF 2|-|PF 1|= 5.9.(xx·湖南理,15)如图,正方形ABCD 和正方形DEFG 的边长分别为a 、b (a <b ),原点O 为AD 的中点,抛物线y 2=2px (p >0)经过C 、F 两点,则b a=________.[答案]2+1[解析] 由题可得C (a 2,-a ),F (a2+b ,b ),∵C 、F 在抛物线y 2=2px 上,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 2=pa ,b 2=2p a2+b ,∴ab=2+1,故填2+1. 三、解答题10.(文)(xx·厦门质检)已知双曲线的方程是16x 2-9y 2=144. (1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程;(2)设F 1和F 2是双曲线的左、右焦点,点P 在双曲线上,且|PF 1|·|PF 2|=32,求∠F 1PF 2的大小.[解析] (1)由16x 2-9y 2=144得x 29-y 216=1,∴a =3,b =4,c =5,∴焦点坐标F 1(-5,0),F 2(5,0),离心率e =53,渐近线方程为y =±43x .(2)由(1)知||PF 1|-|PF 2||=6, cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1||PF 2|=|PF 1|-|PF 2|2+2|PF 1||PF 2|-|F 1F 2|22|PF 1||PF 2|=36+64-10064=0,∵∠F 1PF 2∈(0,180°),∴∠F 1PF 2=90°.(理)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,并且直线y =x +b 是抛物线y 2=4x的一条切线.(1)求椭圆的方程;(2)过点S (0,-13)的动直线l 交椭圆C 于A 、B 两点,试问:在坐标平面上是否存在一个定点T ,使得以AB 为直径的圆恒过点T ?若存在,求出点T 的坐标;若不存在,请说明理由.[解析] (1)由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +b ,y 2=4x消去y 得x 2+(2b -4)x +b 2=0,因为直线y =x +b 与抛物线y 2=4x 相切, 所以Δ=(2b -4)2-4b 2=0,解得b =1.因为e =c a =22,∴c 2a 2=a 2-1a 2=12,∴a 2=2.故所求椭圆方程为x 22+y 2=1.(2)当l 与x 轴平行时,以AB 为直径的圆的方程为x 2+(y +13)2=(43)2.当l 与y 轴平行时,以AB 为直径的圆的方程为x 2+y 2=1. 由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y +132=432,x 2+y 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1.即两圆相切于点(0,1),因此,所求的点T 如果存在,只能是(0,1). 事实上,点T (0,1)就是所求的点,证明如下:当直线l 垂直于x 轴时,以AB 为直径的圆过点T (0,1). 若直线l 不垂直于x 轴,可设直线l 的方程为y =kx -13,由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx -13,x 22+y 2=1消去y 得(18k 2+9)x 2-12kx -16=0.设点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=12k18k 2+9,x 1x 2=-1618k 2+9.又因为TA →=(x 1,y 1-1),TB →=(x 2,y 2-1),所以TA →·TB →=x 1x 2+(y 1-1)(y 2-1) =x 1x 2+(kx 1-43)(kx 2-43)=(1+k 2)x 1x 2-43k (x 1+x 2)+169=(1+k 2)·-1618k 2+9-43k ·12k 18k 2+9+169=0, 所以TA ⊥TB ,即以AB 为直径的圆恒过点T (0,1), 所以在坐标平面上存在一个定点T (0,1)满足条件.一、选择题11.(文)(xx·唐山市一模)双曲线x 2-y 2=4左支上一点P (a ,b )到直线y =x 的距离为2, 则a +b = ( ) A .-2 B .2 C .-4 D .4[答案] A[解析] 解法1:如图,双曲线x 24-y 24=1的左顶点(-2,0)到直线y =x 的距离为2,又∵点(a ,b )为双曲线左支上的点,∴a =-2,b =0,∴a +b =-2.解法2:由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a -b =-2,a 2-b 2=4.∴a +b =-2.(理)已知点F 是双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左焦点,点E 是该双曲线的右顶点,过点F 且垂直于x 轴的直线与双曲线交于A 、B 两点,△ABE 是直角三角形,则该双曲线的离心率是( )A .3B .2 C. 2 D. 3[答案] B[解析] 因为AB ⊥x 轴,又已知△ABE 是直角三角形,且显然AE =BE ,所以△ABE 是等腰直角三角形.所以∠AEB =90°.所以∠AEF =45°.所以AF =EF .易知A (-c ,b 2a)(不妨设点A 在x 轴上方),故b 2a=a +c .即b 2=a (a +c ).得c 2-ax -2a 2=0, 即e 2-e -2=0,解得e =2,或e =-1(舍去).故选B.12.直线l 经过抛物线y 2=4x 的焦点,且与抛物线交于A ,B 两点,若AB 的中点横坐标为3,则线段AB 的长为( )A .5B .6C .7D .8[答案] D[解析] 焦点F (1,0),设l :x =my +1,代入y 2=4x 中得,y 2-4my -4=0,∴y 1+y 2=4m ,∵AB 中点横坐标为3,∴x 1+x 2=m (y 1+y 2)+2=4m 2+2=6,∴m =±1,当m =1时,l :y =x -1,代入y 2=4x 中得x 2-6x +1=0,∴x 1=3-22,x 2=3+22,∴|AB |=2|x 1-x 2|=8,由对称性知m =-1时,结论相同.13.(文)已知有公共焦点的椭圆与双曲线的中心为原点,焦点在x 轴上,左、右焦点分别为F 1、F 2,且它们在第一象限的交点为P ,△PF 1F 2是以PF 1为底边的等腰三角形.若|PF 1|=10,双曲线的离心率的取值范围为(1,2).则该椭圆的离心率的取值范围是( )A .(13,12)B .(25,12)C .(13,25)D .(12,1)[答案] C[解析] 设椭圆的半焦距为c ,长半轴长为a ,由椭圆的定义及题意知,|PF 1|=2a -|PF 2|=2a -2c =10,得到a -c -5=0,因为双曲线的离心率的取值范围为(1,2),所以1<c5-c<2,∴52<c <103,∵椭圆的离心率e =c a =c c +5=1-5c +5,且13<1-5c +5<25,∴该椭圆的离心率的取值范围是(13,25).(理)已知P 是椭圆x 225+y 2b 2=1,(0<b <5)上除顶点外的一点,F 1是椭圆的左焦点,若|OP →+OF 1→|=8,则点P 到该椭圆左焦点的距离为( )A .6B .4C .2 D.52[解析] 如图,H 为PF 1的中点,F 2为右焦点,由|OF 1→+OP →|=8知,OH =4,∴PF 2=8, ∴PF 1=10-PF 2=2,故选C.14.(文)(xx·乌鲁木齐诊断)已知直线y =k (x +2)(k >0)与抛物线C :y 2=8x 相交于A 、B 两点,F 为C 的焦点,若|FA |=2|FB |,则k 的值为( )A.13B.23 C.23 D.223[答案] D[解析] 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1>0,x 2>0, ∴|FA |=x 1+2,|FB |=x 2+2,∴x 1+2=2x 2+4, ∴x 1=2x 2+2.由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=8x y =k x +2,得k 2x 2+(4k 2-8)x +4k 2=0,∴x 1x 2=4,x 1+x 2=8-4k2k2=8k2-4.由⎩⎪⎨⎪⎧x 1=2x 2+2x 1x 2=4,得x 22+x 2-2=0,∴x 2=1,∴x 1=4,∴8k 2-4=5,∴k 2=89,k =233. (理)(xx·唐山市二模)已知椭圆C 1:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与圆C 2:x 2+y 2=b 2,若在椭圆C 1上存在点P ,使得由点P 所作的圆C 2的两条切线互相垂直,则椭圆C 1的离心率的取值范围是( )A .[12,1)B .[22,32]C .[22,1) D .[32,1)[解析] 如图,设切点为A、B,则OA⊥PA,OB⊥PB,∵∠APB=90°,连结OP,则∠APO=45°,∴AO=PA=b,OP=2b,∴a≥2b,∴a2≤2c2,∴c2a2≥12,∴e≥22,又∵e<1,∴22≤e<1.二、填空题15.(xx·安徽理,14)若F1、F2分别是椭圆E:x2+y2b2=1(0<b<1)的左、右焦点,过点F1的直线交椭圆E于A、B两点.若|AF1|=3|F1B|,AF2⊥x轴,则椭圆E的方程为________.[答案] x2+32y2=1[解析] 如图,由题意,A点横坐标为c,∴c2+y2b2=1,又b2+c2=1,∴y2=b4,∴|AF2|=b2,又∵|AF1|=3|BF1|,∴B点坐标为(-53c,-13b2),代入椭圆方程得,⎩⎪⎨⎪⎧-53c2+-13b22b2=1,b2=1-c2,∴⎩⎪⎨⎪⎧c 2=13,b 2=23方程为x 2+32y 2= 1.三、解答题16.(xx·银川一中检测)抛物线y 2=4px (p >0)的准线与x 轴交于点M ,过点M 作直线l 交抛物线于A 、B 两点.(1)若线段AB 的垂直平分线交x 轴于N (x 0,0),求证:x 0>3p ;(2)若直线l 的斜率分别为p ,p 2,p 3,…时,相应线段AB 的垂直平分线与x 轴的交点依次为N 1,N 2,N 3,…,当0<p <1时,求1|N 1N 2|+1|N 2N 3|+…+1|N 10N 11|的值. [解析] (1)设直线l 的方程为y =k (x +p ),代入y 2=4px 中消去y 得,k 2x 2+(2k 2p -4p )x +k 2p 2=0,Δ=4(k 2p -2p )2-4k 2·k 2p 2>0,得0<k 2<1. 令A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2),则x 1+x 2=-2k 2p -4pk 2,y 1+y 2=k (x 1+x 2+2p )=4pk2,AB 的中点坐标为(2p -k 2p k 2,2p k ),AB 的垂直平分线方程为y -2p k =-1k (x -2p -k 2pk2), 令y =0,得x 0=k 2p +2p k 2=p +2p k2, 由上可知0<k 2<1,∴x 0>p +2p =3p ,∴x 0>3p .(2)∵l 的斜率分别为p ,p 2,p 3,…时,对应线段AB 的中垂线与x 轴交点依次为N 1,N 2,N 3,…(0<p <1),∴点N n 的坐标为(p +2p2n -1,0), 那么|N n N n +1|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪p +2p2n -1-p +2p2n +1=21-p2p 2n +1,则1|N n N n +1|=p 2n +121-p2, ∴1|N 1N 2|+1|N 2N 3|+…+1|N 10N 11|=121-p2(p 3+p 5+…+p 21)=121-p2·p 3[1-p 210]1-p2=p 31-p 2021-p22. 17.(文)如图,椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的上、下顶点分别为A 、B ,已知点B 在直线l :y =-1上,且椭圆的离心率e =32.(1)求椭圆的标准方程;(2)设P 是椭圆上异于A 、B 的任意一点,PQ ⊥y 轴,Q 为垂足,M 为线段PQ 的中点,直线AM 交直线l 于点C ,N 为线段BC 的中点,求证:OM ⊥MN .[解析] (1)依题意,得b =1. ∵e =c a =32,a 2-c 2=b 2=1,∴a 2=4. ∴椭圆的标准方程为x 24+y 2=1.(2)证明:设P (x 0,y 0),x 0≠0,则Q (0,y 0),且x 204+y 20=1.∵M 为线段PQ 中点,∴M (x 02,y 0).又A (0,1),∴直线AM 的方程为y =2y 0-1x 0x +1.∵x 0≠0,∴y 0≠1,令y =-1,得C (x 01-y 0,-1).又B (0,-1),N 为线段BC 的中点, ∴N (x 021-y 0,-1).∴NM →=(x 02-x 021-y 0,y 0+1).∴OM →·NM →=x 02(x 02-x 021-y 0)+y 0·(y 0+1)=x 204-x 2041-y 0+y 20+y 0=(x 204+y 2)-x 2041-y 0+y 0=1-(1+y 0)+y 0=0,∴OM ⊥MN .(理)已知椭圆C :x 2a2+y 2=1(a >1)的上顶点为A ,右焦点为F ,直线AF 与圆M :(x -3)2+(y -1)2=3相切.(1)求椭圆C 的方程;(2)若不过点A 的动直线l 与椭圆C 交于P 、Q 两点,且AP →·AQ →=0.求证:直线l 过定点,并求出该定点的坐标.[解析] (1)A (0,1),F (a 2-1,0), 直线AF :xa 2-1+y =1, 即x +y a 2-1-a 2-1=0,∵AF 与⊙M 相切,圆心M (3,1),半径r =3, ∴3a 2=3,∴a =3,∴椭圆的方程为x 23+y 2=1.(2)由AP →·AQ →=0知AP ⊥AQ ,从而直线AP 与坐标轴不垂直,故可设直线AP 的方程为y =kx +1,直线AQ 的方程为y =-1kx +1,将y =kx +1代入椭圆C 的方程, 整理得(1+3k 2)x 2+6kx =0, 解得x =0或x =-6k1+3k2,故点P 的坐标为(-6k 1+3k 2,1-3k21+3k 2).同理,点Q 的坐标为(6k k 2+3,k 2-3k 2+3).所以直线l 的斜率为k 2-3k 2+3-1-3k 21+3k 26k k 2+3--6k 1+3k 2=k 2-14k.则直线l 的方程为y =k 2-14k (x -6k k 2+3)+k 2-3k 2+3,即y =k 2-14k x -12.所以直线l 过定点(0,-12).W 726156 662C 昬y21160 52A8 动32491 7EEB 绫38127 94EF 铯tc22499 57E3 埣29197 720D 爍32322 7E42 繂395519A7F 驿€。
2025年高考数学一轮复习(新高考版) 第2章 §2.5 函数性质的综合应用
函数f(x)的定义域为R,且f(0)=-2,则f(x)不可能是奇函数,故A错误; 定义在 R 上的函数 f(x)满足 f(x-1)=-f x+12,变形可得 f(x)= -f x-32, 而 f x-34为奇函数, 则 f -x-34=-f x-34,
f(4)=f(4-2×2)=f(0), f 121=f 121-2×3=f -12, 所以 f 12>f(0)>f -12, 即 f -125>f(4)>f 121.
题型三 函数的奇偶性与对称性
例3 (2023·长沙模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数,则下列函数的图
象一定关于点(-1,0)成中心对称的是
解得 x>1 或 x<-2,
所以不等式的解集为(-∞,-2)∪(1,+∞).
思维升华
(1)解抽象函数不等式,先把不等式转化为f(g(x))>f(h(x)),利用单调性把 不等式的函数符号“f”脱掉,得到具体的不等式(组). (2)比较大小,利用奇偶性把不在同一单调区间上的两个或多个自变量的 函数值转化到同一单调区间上,进而利用其单调性比较大小.
第二章
§2.5 函数性质的综合应用
重点解读
函数性质的综合应用是历年高考的一个热点内容,经常以客观 题出现,通过分析函数的性质特点,结合图象研究函数的性质, 往往多种性质结合在一起进行考查.
题型一 函数的奇偶性与单调性
例1 (2023·长春模拟)已知函数f(x)=lg(|x|-1)+2x+2-x,则不等式f(x+ 1)<f(2x)的解集为 A.(-∞,-1)∪(1,+∞) B.(-2,-1)
f(4),f 121的大小关系为
2020年北京市高三数学第二轮复习:第5讲 函数性质的综合应用
第5讲 函数性质的综合应用一、高考要求函数的综合应用在高考中的分值大约为20分左右,题型的设置有小题也有大题,其中大题有简单的函数应用题、函数与其它知识综合题,也有复杂的代数推理题,可以说函数性质的综合应用是高考考查的主要着力点之一.二、两点解读重点:①函数的奇偶性、单调性和周期性;②函数与不等式结合;③函数与方程的综合;④函数与数列综合;⑤函数与向量的综合;⑥利用导数来刻画函数.难点:①新定义的函数问题;②代数推理问题,常作为高考压轴题.三、课前训练1.已知a ∈R ,函数a x x f -=sin )(,x ∈R 为奇函数,则=a( B ) (A )-1 (B )0 (C )1 (D )1±2. “1=a ”是“函数||)(a x x f -=在区间),1[+∞上为增函数”的( A )(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3.若函数42212+-=x x y 的定义域、值域都是闭区间]2,2[b ,则b 的值为 2 4.已知)(46)(R k x kx x f ∈-+=,0)2(lg =f ,则=)21(lg f -8 . 四、典型例题例1 设函数)(x f 是定义在R 上的以3为周期的奇函数,若1)1(>f ,143)2(+-=a a f ,则a 的取值范围是 ( ) (A )43<a (B )43<a 且1-≠a (C )43>a 或1-<a (D )431<<-a 解:∵)(x f 以3为周期,所以)1()2(-=f f ,又)(x f 是R 上的奇函数,∴)1()1(f f -=-,则)1()1()2(f f f -=-=,再由1)1(>f ,可得1)2(-<f ,即1143-<+-a a ,解之得431<<-a ,故选D 例2 设)(1x f -是函数1()() (1)2x x f x a a a -=->的反函数,则使 1)(1>-x f成立的x 的取值范围为 ( ) (A )),21(2+∞-a a (B ) )21,(2aa --∞ (C ) ),21(2a a a - (D ) ),[+∞a解:∵)(x f 是R 上的增函数,∴1()1f x ->,即x > f (1). 又a a a a f 21)(21)1(21-=-=-,∴aa x 212->,故选A . 例3 已知函数xbx x f 32)(-=,若方程x x f 2)(-=有两个相等的实根,则函数 f (x )的解析式为 . 解:∵x bx x f 32)(-=,∴方程x x f 2)(-=即为x xbx 232-=-, 则0)4(62=+-x b x .因为方程有两个相等的实数根,所以b = - 4时x =0,符合题意.∴234)(-=x x x f 例4 对a ,b ∈R ,记{,,max{,},.a ab a b b a b =<≥函数()max{1,3}f x x x =+-(x ∈R ) 的最小值是 .解:⎩⎨⎧-<+--≥++=-+=.31,3,31,1}3,1max{)(x x x x x x x x x f 化简得:⎩⎨⎧<-≥+=.1,3,1,1)(x x x x x f 在坐标系中作出)(x f 的图象,可知:当1≥x ,时)(x f 为增函数,2)1()(min ==f x f ;当1<x ,时)(x f 为减函数。
2021届高考二轮数学人教版课件:第2部分 专题5 第2讲 椭圆、双曲线、抛物线
D.x32-y2=1
第二部分 专题五 解析几何
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【解析】
由题意可得菱形的一个内角为60°,ab=
3 3
,一条对角线
的长为c,另一条对角线的长为 33c,
所以12c·33c=2 3 3,c=2,而a2+b2=c2=4,
解得:a2=3,b2=1, 双曲线C的方程为x32-y2=1,
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2.(2020·运城三模)已知双曲线C:
x2 a2
-
y2 b2
=1(a>0,b>0)的两条渐近
线与曲线x+ 3|y|=c(c= a2+b2)围成一个面积为233的菱形,则双曲线
C的方程为
( D)
A.x62-y22=1
B.x22-y62=1
C.x2-y32=1
的面积除以圆周率等于椭圆的长半轴长与短半轴长的乘积.若椭圆C的
中心为原点,焦点F1,F2均在x轴上,C的面积为2 3 π,过点F1的直线交
C于点A,B,且△ABF2的周长为8,则C的标准方程为
(C )
A.x42+y2=1
B.x32+y42=1
C.x42+y32=1
D.1x62 +43y2=1
(4)(2020·北京昌平区期末)抛物线y2=2px上一点M到焦点F(1,0)的距 离等于4,则p=__2__;点M的坐标为__(_3_,__±_2__3_)__.
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(文科) 年份 卷别
Ⅰ卷
Ⅱ卷 2020
Ⅲ卷
题号 11 9
7、14
考查角度
高考数学二轮复习课时讲义:专题一函数第5讲函数的综合应用含解析
第5讲 函数的综合应用1. 函数是高中数学的主线,历年高考中,占的比分比较大,常常和导数知识结合进行综合考查,所以需要熟练掌握常见的函数模型.如二次函数、三次函数、指数和对数函数、简单的分式函数等.2. 函数中的单调性问题、最值问题、恒成立问题、存在性问题、零点问题等是常见的题目题型,其中数形结合、分类讨论思想会在其中充分展现.1. (2018·如东中学)函数y = (13)x 2的值域是________.答案:(0,1]解析:因为x 2≥0,所以 ⎝⎛⎭⎫13x 2≤1,即值域是(0,1].2. (2018·通大附中)已知(0.71.3)m <(1.30.7)m ,则实数m 的取值范围是________. 答案:(0,+∞)解析:因为0.71.3<0.70=1=1.30<1.30.7,所以0.71.3<1.30.7,所以m >0. 3. (2018·苏州暑假测试)已知函数f(x)=x 2+abx +a +2b.若f(0)=4,则f(1)的最大值是________.答案:7解析:由f(0)=4得a +2b =4,即a =4-2b.而f(1)=1+ab +4=5+ab =5+2b(2-b)≤7(当且仅当b =1,a =2时取等号).4. (2018·宝鸡模拟)在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积最大的内接矩形花园(阴影部分),则其边长x 为________m.答案:20解析:设内接矩形另一边长为y ,则由相似三角形性质可得x 40=40-y40,解得y =40-x ,所以矩形面积S =x (40-x )=-x 2+40x =-(x -20)2+400(0<x <40),当x =20时,S max =400., 一) 函数性质的综合应用, 1) 已知函数f(x)=4x -2x ,实数s ,t 满足f(s)+f(t)=0,设a =2s +2t ,b=2s +t .(1) 当函数f(x)的定义域为[-1,1]时,求f(x)的值域; (2) 求函数关系式b =g(a),并求函数g(a)的定义域; (3) 求8s +8t 的取值范围.解:(1) 若x ∈[-1,1],令m =2x ∈[12,2],f(x)=l(m)=m 2-m =(m -12)2-14在[12,2]上为增函数,f(x)min =l (m )min =l (12)=-14,f (x )max =l (m )max =l (2)=2,所以f (x )的值域为[-14,2].(2) 实数s ,t 满足f (s )+f (t )=0,则4s -2s +4t -2t =0,则(2s +2t )2-2×2s +t -(2s +2t )=0,而a =2s +2t ,b =2s +t ,所以a 2-2b -a =0,b =g (a )=12(a 2-a ).由题意得b >0,a >0,则12(a 2-a )>0,所以a >1.又2s +2t≥2×(2s +2t 2)2,即a ≥a 22,所以a ≤2,当且仅当s =t 时取得等号. 综上所述,g (a )的定义域为(1,2].(3) 8s +8t =(2s +2t )(4s -2s ×2t +4t )=a (a 2-3b )=a (a 2-32a 2+32a )=-12a 3+32a 2,a ∈(1,2].令h (a )=-12a 3+32a 2,a ∈(1,2],h ′(a )=-3a 22+3a =-32a (a -2)≥0在(1,2]上恒成立,所以h (a )在(1,2]上单调递增,h (a )∈(1,2], 所以8s +8t ∈(1,2].(2018·苏州暑假测试)设f (x )是定义在R 上的偶函数,且当x ≥0时,f (x )=2x ,若对任意的x ∈[a ,a +2],不等式f (x +a )≥f 2(x )恒成立,则实数a 的取值范围是________.答案:⎝⎛⎦⎤-∞,-32 解析:(解法1:利用解析式) 当x ≥0时,定义在R 上的偶函数f (x )=2x ,易得f (x )=2|x |,x ∈R .由f (x +a )≥f 2(x ),得2|x +a |≥(2|x |)2,即|x +a |≥|2x |对于x ∈[a ,a +2]恒成立,即(3x +a )(x-a )≤0对于x ∈[a ,a +2]恒成立,即⎩⎪⎨⎪⎧(3a +a )(a -a )≤0,[3(a +2)+a ](a +2-a )≤0,解得a ≤-32.(解法2:偶函数的性质) 当x ≥0时,定义在R 上的偶函数f (x )=2x ,易得f (x )=2|x |,x∈R ,易证f 2(x )=f (2x ),x ∈R .由f (x +a )≥f 2(x )得|x +a |≥|2x |对于x ∈[a ,a +2]恒成立,下同解法1., 二) 函数的实际应用, 2) (2017·常州期末)某辆汽车以x km/h 的速度在高速公路上匀速行驶(考虑到高速公路行车安全,要求60≤x ≤120)时,每小时的油耗(所需要的汽油量)为15(x -k +4 500x)L ,其中k 为常数,且60≤k ≤100. (1) 若汽车以120 km/h 的速度行驶时,每小时的油耗为11.5 L ,欲使每小时的油耗不超过9 L ,求x 的取值范围;(2) 求该汽车行驶100 km 的油耗的最小值. 解:(1) 由题意,当x =120时, 15(x -k +4 500x )=11.5,所以k =100. 由15(x -100+4 500x )≤9,得x 2-145x +4 500≤0, 所以45≤x ≤100.因为60≤x ≤120,所以x 的取值范围是[60,100]. (2) 设该汽车行驶100 km 的油耗为y L ,则y =100x ·15(x -k +4 500x )=20-20k x +90 000x 2(60≤x ≤120).令t =1x ,则t ∈[1120,160],所以y =90 000t 2-20kt +20=90 000(t -k 9 000)2+20-k 2900,对称轴为直线t =k 9 000.因为60≤k ≤100,所以k 9 000∈[1150,190].① 若1120≤k 9 000≤190,即75≤k ≤100,则当t =k 9 000,即x =9 000k 时,y min =20-k 2900;② 若1150≤k 9 000<1120,即60≤k <75,则当t =1120,即x =120时,y min =1054-k6.答:当75≤k ≤100时,该汽车行驶100 km 的油耗的最小值为(20-k 2900)L ;当60≤k <75时,该汽车行驶100 km 的油耗的最小值为(1054-k6)L.点评:解函数应用题的步骤:(1) 正确地将实际问题转化为函数模型(建模);(2) 用相关的函数知识进行合理的设计,确定最佳的解题方案,进行计算与推理(解模);(3) 把计算或推理得到的结果代回到实际问题中去解释实际问题,即对实际问题进行总结作答(检验、作答).(2018·苏州调研)如图所示的自动通风设施.该设施的下部ABCD 是等腰梯形,其中AB为2米,梯形的高为1米,CD 为3米,上部 CmD ︵是个半圆,固定点E 为CD 的中点.MN 是由电脑控制可以上下滑动的伸缩横杆(横杆面积可忽略不计),且滑动过程中始终保持和CD 平行.当MN 位于CD 下方和上方时,通风窗的形状均为矩形MNGH (阴影部分均不通风).(1) 设MN 与AB 之间的距离为x (0≤x <52且x ≠1)米,试将通风窗的通风面积S (平方米)表示成关于x 的函数y =S (x );(2) 当MN 与AB 之间的距离为多少米时,通风窗的通风面积S 取得最大值?解:(1) 当0≤x <1时,过A 作AK ⊥CD 于K (如图),则AK =1,DK =CD -AB 2=12,HM =1-x ,由AK DK =MH DH =2,得DH =HM 2=1-x 2, 所以HG =3-2DH =2+x , 所以S (x )=HM ·HG =(1-x )(2+x )=-x 2-x +2.当1<x <52时,过E 作ET ⊥MN 于T ,连结EN (如图),则ET =x -1,TN =MN 2=⎝⎛⎭⎫322-(x -1)2=94-(x -1)2, 所以MN =294-(x -1)2,所以S (x )=MN ·ET =294-(x -1)2·(x -1),综上,S (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2-x +2,0≤x <1,2(x -1)94-(x -1)2,1<x <52.(2) 当0≤x <1时,S (x )=-x 2-x +2=-⎝⎛⎭⎫x +122+94在[0,1)上递减,所以S (x )max =S (0)=2;当1<x <52时,S (x )=2(x -1)94-(x -1)2≤2·(x -1)2+94-(x -1)22=94,当且仅当x -1=94-(x -1)2,即x =324+1∈(1,52)时取“=”,所以S (x )max =94,此时S (x )max =94>2,所以S (x )的最大值为94,答:当MN 与AB 之间的距离为(324+1)米时,通风窗的通风面积S 取得最大值., 三) 新定义函数问题, 3) 定义新运算:当a ≥b 时,a b =a ;当a <b 时,a b =b 2,则函数f(x)=(1x)x -(2x),x ∈[-2,2]的最大值为________.答案:6解析:由已知得当-2≤x ≤1时,f(x)=x -2,当1<x ≤2时,f(x)=x 3-2. 因为f(x)=x -2,f(x)=x 3-2在定义域内都为增函数, 所以f(x)的最大值为f(2)=23-2=6.点评:新定义和新概念型创新题的特点:给出一个新的定义、新的关系、新的性质、新的定理等创新情景知识,然后在这个新情景下,综合所学知识并利用新知识作解题工具使问题得到解决.特别对于图表信息型创新题要从题目所给出的图表中读出命题信息,掌握主要数据,研究它的相关性质和结论.设f(x)与g(x)是定义在同一区间[a ,b]上的两个函数,若函数y =f(x)-g(x)在x ∈[a ,b]上有两个不同的零点,则称f(x)和g(x)在[a ,b]上是“关联函数”,区间[a ,b]称为“关联区间”.若f(x)=x 2-3x +4与g(x)=2x +m 在[0,3]上是“关联函数”,则m 的取值范围是________.答案:(-94,-2]解析:由题意知,y =f(x)-g(x)=x 2-5x +4-m 在[0,3]上有两个不同的零点.在同一平面直角坐标系下作出函数y =m 与y =x 2-5x +4(x ∈[0,3])的图象如图所示,结合图象可知,当x ∈[2,3]时,y =x 2-5x +4∈[-94,-2],故当m ∈(-94,-2]时,函数y =m 与y =x 2-5x +4(x ∈[0,3])的图象有两个交点., 四) 利用函数解决不等式问题, 4) (2017·南通海安中学模考)已知a ∈R ,函数f (x )=12x -a.(1) 当a =0时,解不等式f (x )>1;(2) 若a >0,求函数y =2f (x )-f (2x )的零点个数; (3) 设a <0,若对于t ∈R ,函数f (x )在区间[t ,t +1]上的最大值与最小值之差都不超过1,求实数a 的取值范围.解:(1) 当a =0时,不等式f (x )>1即12x >1,解得x <0.(2) 2f (x )-f (2x )=22x -a -122x -a =2×22x -2x -a (2x -a )(22x -a ).考查关于x 的方程2×22x -2x -a =0解的情况: 令2x =t (t >0,t ≠a 且t ≠a ),方程为2t 2-t -a =0,则Δ=1+8>0. 当a =1时,2t 2-t -1=0,解得t =1或t =-12,方程无解,即函数无零点;当a >0且a ≠1时函数有2个零点.因此,当a =1时,函数y =2f (x )-f (2x )的零点个数为0; 当a >0,且a ≠1时,零点个数为2.(3) 因为函数y =2x 在R 上是单调增函数, 所以当x 1<x 2时,2x 1<2x 2.又a <0,所以0<2x 1-a <2x 2-a .而函数y =1x在(0,+∞)上是单调减函数,所以12x 1-a >12x 2-a,即f (x 1)>f (x 2).故函数f (x )=12x -a(a <0)在R 上是单调减函数.于是函数f (x )在区间[t ,t +1]上的最大值与最小值分别为f (t )和f (t +1).由题设知对于t ∈R ,f (t )-f (t +1)≤1恒成立,即12t -a -12t +1-a≤1,变形并整理得2×22t -(3a +1)2t +a 2≥0 (*)恒成立.① 若3a +1≤0,即a ≤-13,则(*)恒成立;② 若3a +1>0,即a >-13,则(*)变形为2(2t-3a +14)2+a 2-(3a +1)28≥0,由(*)恒成立得a 2-(3a +1)28≥0,解得-13<a ≤22-3.综上,实数a 的取值范围是(-∞,22-3].已知f (x )=log a x ,g (x )=2log a (2x +t -2)(a >0,a ≠1,t ∈R ).(1) 当t =4,x ∈[1,2],且F (x )=g (x )-f (x )有最小值2时,求a 的值; (2) 当0<a <1,x ∈[1,2]时,有f (x )≥g (x )恒成立,求实数t 的取值范围.解:(1) 当t =4时,F (x )=g (x )-f (x )=log a (2x +2)2x,x ∈[1,2],令h (x )=(2x +2)2x =4(x +1x+2),x ∈[1,2],则h ′(x )=4(1-1x 2)=4(x +1)(x -1)x 2>0,所以h (x )在[1,2]上是单调增函数, 所以h (x )min =16,h (x )max =18.当0<a <1时,有F (x )min =log a 18,令log a 18=2,求得a =32>1(舍去); 当a >1时,有F (x )min =log a 16,令log a 16=2,求得a =4>1.所以a =4. (2) 当0<a <1,x ∈[1,2]时,有f (x )≥g (x )恒成立,即当0<a <1,x ∈[1,2]时,log a x ≥2log a (2x +t -2)恒成立, 由log a x ≥2log a (2x +t -2)可得log a x ≥log a (2x +t -2), 所以x ≤2x +t -2,所以t ≥-2x +x +2.设u (x )=-2x +x +2=-2(x )2+x +2=-2(x -14)2+178,因为x ∈[1,2],所以x ∈[1,2].所以u (x )max =u (1)=1. 所以实数t 的取值范围是[1,+∞).1. (2018·全国卷Ⅲ)已知函数f(x)=ln(1+x 2-x )+1,f (a )=4,则f (-a )=________. 答案:-2 2. (2017·全国卷Ⅰ)设x ,y ,z 为正数,且2x =3y =5z ,则2x ,3y ,5z 三者的大小关系为____________.答案:3y<2x<5z解析:设2x =3y =5z =t(t >1),则x =log 2t ,y =log 3t ,z =log 5t ,所以2x =2log 2t =log 2t ,3y =3log 3t =log 33t ,5z =5log 5t =log 55t .又t >1,所以上述三个值中底数大的反而小,故只需比较2,33,55的大小即可.因为(2)6=8<9=(33)6,所以2<33.因为(33)15=35=243>125=(55)15,所以55<33.因为(2)10=32>25=(55)10,所以55<2,所以55<2<33,所以3y <2x <5z .3. (2017·全国卷Ⅲ)设函数f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0,2x ,x>0,则满足f(x)+f(x -12)>1的x 的取值范围是 ________.答案:(-14,+∞)解析:f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0,2x ,x>0,f(x)+f(x -12)>1,即f(x -12)>1-f(x),由图象变换可画出y=f(x -12)与y =1-f(x)的大致图象如图所示,易得两图象的交点为(-14,14),则由图可知,满足f(x -12)>1-f(x)的x 的取值范围是(-14,+∞).4. (2017·浙江卷)已知a ∈R ,函数f (x )=⎪⎪⎪⎪x +4x -a +a 在区间[1,4]上的最大值是5,则a 的取值范围是________.答案:(-∞,92]解析:(解法1)令t =x +4x ,x ∈[1,4],则t ∈[4,5],f (x )=g (t )=|t -a |+a .当a ≤92时,f (x )max=g (5)=|5-a |+a =5恒成立;当a >92时,f (x )max =g (4)=|4-a |+a =a -4+a =5⇒a =92(舍去).综上,a ≤92.(解法2)⎪⎪⎪⎪x +4x -a 表示曲线y =x +4x 与直线y =a 的纵向距离.画出y =x +4x在区间[1,4]上的图象,如图所示,其中点A (2,4),B (1,5),C (4,5),画出直线y =a .按a >92和a ≤92进行分类讨论:当a >92时,f (x )=⎪⎪⎪⎪x +4x -a +a ≤(a -4)+a =2a -4=5,解得a =92,所以a 无解;当a ≤92时,f (x )=⎪⎪⎪⎪x +4x -a +a ≤(5-a )+a =5恒成立.综上所述,a 的取值范围是(-∞,92].5. 已知a ∈R ,函数f (x )=log 2(1x+a ).(1) 当a =1时,解不等式f (x )>1;(2) 若关于x 的方程f (x )+log 2(x 2)=0的解集中恰有一个元素,求a 的值;(3) 设a >0,若对任意t ∈[12,1],函数f (x )在区间[t ,t +1]上的最大值与最小值的差不超过1,求a 的取值范围.解:(1) 由log 2(1x +1)>1,得1x+1>2,解得x ∈(0,1).(2) log 2(1x +a )+log 2(x 2)=0有且仅有一解,等价于(1x+a )x 2=1有且仅有一解,等价于ax 2+x -1=0有且仅有一解.当a =0时,x =1,符合题意;当a ≠0时,Δ=1+4a =0,得a =-14.综上,a =0或-14.(3) 当0<x 1<x 2时,1x 1+a>1x 2+a ,则log 2(1x 1+a )>log 2(1x 2+a ),所以f (x )在(0,+∞)上单调递减,则函数f (x )在区间[t ,t +1]上的最大值与最小值分别为f (t ),f (t +1).f (t )-f (t +1)=log 2(1t +a )-log 2(1t +1+a )≤1,即at 2+(a +1)t -1≥0,对任意t ∈[12,1]恒成立.因为a >0,所以函数y =at 2+(a +1)t -1在区间[12,1]上单调递增,当t =12时,y 有最小值为34a -12,由34a -12≥0,得a ≥23.故a 的取值范围是[23,+∞).(本题模拟高考评分标准,满分14分)某经销商计划销售一新款节能灯泡,经市场调研发现以下规律:当每只灯泡的利润为x (单位:元)时,销售量t (x )(单位:万只)与x 的关系满足:若x 不超过4,则t (x )=120x +1;若x 大于或等于16,则销售量为零;当4≤x ≤16时,t (x )=a -bx (a ,b 为实常数).(1) 求函数t (x )的表达式;(2) 设总利润为y (单位:万元),当x 为多少时,y 取得最大值?并求出该最大值.解:(1) 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a -4b =24,a -16b =0,(4分)解得a =32,b =2.所以t (x )=⎩⎪⎨⎪⎧120x +1,0<x ≤4,32-2x ,4<x <16,0,x ≥16.(6分)(2) 由(1)知,y =x ·t (x )=⎩⎪⎨⎪⎧120xx +1,0<x ≤4,32x -2x 2,4<x <16,0,x ≥16.(8分)① 当0<x ≤4时,y =120(x +1)-120x +1=120-120x +1,所以函数在(0,4]上为增函数,所以y max =120×44+1=96.(10分)② 当4<x <16时,y =32x -2x 2=-2(x -8)2+128, 所以当x =8时,y max =128.(12分) ③ 当x ≥16时,y =0.综上所述,当x =8时,y max =128.(13分)答:当每只灯泡的利润为8元时,总利润y 取得最大值,且最大总利润为128万元.(14分)1. (2018·泰州中学月考)若函数f(x)=a |2x -4|(a >0,a ≠1)满足f(1)=19,则f(x)的单调递减区间是________.答案: [2,+∞)解析:由f(1)=19,得a 2=19,所以a =13⎝⎛⎭⎫a =-13舍去,即f(x)= ⎝⎛⎭⎫13|2x -4|.由于y =|2x -4|在(-∞,2)上递减,在[2,+∞)上递增,所以f(x)在(-∞,2)上递增,在[2,+∞)上递减.2. 已知函数f(x)=ax 2+2bx +c(x ∈R ,a ≠0).(1) 若a =-1,c =0,且y =f (x )在[-1,3]上的最大值为g (b ),求g (b );(2) 若a >0,函数f (x )在[-8,-2]上不单调,且它的图象与x 轴相切,求f (1)b -2a的最小值.解:(1) a =-1,c =0时,f (x )=-x 2+2bx =-(x -b )2+b 2,∴ 对称轴是直线x =b . ① 当b <-1时,f (x )max =f (-1)=-1-2b ; ② 当-1≤b ≤3时,f (x )max =f (b )=b 2; ③ 当b >3时,f (x )max =f (3)=-9+6b .综上所述,g (b )=⎩⎪⎨⎪⎧-1-2b (b <-1),b 2(-1≤b ≤3),-9+6b (b >3).(2) ∵ 函数f (x )的图象与x 轴相切,∴ Δ=4b 2-4ac =0⇒c a =(ba)2.∵ f (x )在[-8,-2]上不单调,∴ 对称轴x =-2b 2a =-ba∈(-8,-2),∴ ba∈(2,8). f (1)b -2a =a +2b +cb -2a=1+2b a +c a b a -2=1+2b a +(b a )2b a-2,设ba=t ∈(2,8)⇒t -2∈(0,6), ∴ f (1)b -2a =1+2b a +(b a )2b a -2=1+2t +t 2t -2=(t -2)+9t -2+6≥2(t -2)·9t -2+6=12,∴ (f (1)b -2a )min =12,此时t -2=3∈(0,6)⇒t =5.3. (2018·无锡检测)某公司生产一种产品,每年需投入固定成本0.5万元,此外每生产1百件这样的产品,还需增加投入0.25万元,经市场调查知这种产品年需求量为5百件,产品销售数量为t(百件)时,销售所得的收入为⎝⎛⎭⎫5t -12t 2万元. (1) 该公司这种产品的年生产量为x 百件,生产并销售这种产品得到的利润为当年产量x 的函数f(x),求f(x);(2) 当该公司的年产量为多大时当年所获得的利润最大?解:(1) 当0<x ≤5时,f(x)=5x -12x 2-(0.25x +0.5)=-12x 2+194x -12;当x>5时,f(x)=5×5-12×52-(0.25x +0.5)=12-14x.所以f(x)=⎩⎨⎧-x 22+194x -12,0<x ≤5,12-14x ,x>5.(2)当0<x ≤5时,f(x)=-x 22+194x -12=-12⎝⎛⎭⎫x -1942+34532,故当x =194百件=475件时,f(x)max =34532万元;当x >5时,f (x )=12-14x <12-54<34532.故当该公司的年产量为475件时,当年获得的利润最大.。
高考文科数学复习 函数与导数 第2课时 函数的综合应用 PPT课件
【思维启迪】本题解答时注意两点:1根据奇 偶性判断函数f x在区间[0, )上的单调性; 2 因为a的范围不确定,因此须注意参数a的
分类讨论.另外可考虑利用偶函数的特性
f x f x f | x |进行转化,可减少繁
杂的讨论过程.
变式题:若f x是偶函数,其定义域为(, ),
且在[0, )上是减函数,则f ( 3)与f (a2 2a 5)
变式题:关于x的方程 x2 4x 3 a 0有三 个不相等的实数根,则实数a的值是 ______.
解析:令y x2 4x 3 与y a, 则在同一坐标平面作出函数 y x2 4x 3 与y a的图象, 如右图.由图象知直线y 1与y x2 4x 3 的图象有三个交点,即方程 x2 4x 3 1, 也就是方程 x2 4x 3 1 0有三个不相等 的实数根,因此a 1.
2
44
根据反函数与原函数的对称关系
知点C是AB的中点,故xA
xB
3 2
,即t1
t2
3, 2
所以x1
1
x2
1
3 2
,即x1
x2
7 ,故选C. 2
【思维启迪】本题实际是求解方程根的 问题.解答此类题型时要充分抓住反函 数与原函数的互换性与图象的对称性等 知识,沟通两个函数之间的联系,进而 使问题得解.如果所给两个方程在结构 上的类似不明显,常常须进行变形.
解析 : 令t x 1,则x t 1,且t>1,
所以t1满足2t
t
3 2
,t2满足log2t
t
பைடு நூலகம்
3. 2
设函数y
3 2
t的图象与y
log 2t,
y 2t的图象的交点依次是A、B,如图所示.
函数的综合应用年高考数学专题复习课件 新课标 人教
令y=-x,得f (0)=f (x)+f (-x),
即f (-x)=-f (x)
∴f (x)是奇函数
§1.3 函数的综合应用 例1.设函数f(x)的定义域为R,对任意实数x、y都有 f (x+y)=f (x)+f (y),当x>0时f (x)<0且f(3)=-4. (1)求证:f (x)为奇函数; (2)在区间[-9,9]上,求f (x)的最值.
错解分析:不会利用f(x1+x2)=f(x1)·f(x2)进行合理变形.
技巧与方法:由f(x1+x2)=f(x1)·f(x2)变形为:
f(x)f(xx)f(x)f(x) 22 2 2
是解决问题的关键.
§1.3 函数的综合应用
●锦囊妙计 在解决函数综合问题时,要认真分析、处理好
各种关系,把握问题的主线,运用相关的知识和方法 逐步化归为基本问题来解决,尤其是注意等价转化、 分类讨论、数形结合等思想的综合运用.综合问题的 求解往往需要应用多种知识和技能.因此,必须全面 掌握有关的函数知识,并且严谨审题,弄清题目的已 知条件,尤其要挖掘题目中的隐含条件.
§1.3 函数的综合应用 三、怎样学好函数 (二)揭示并认识函数与其他数学知识的内在联系.
所谓函数观点,实质是将问题放到动态背景上 去加以考虑.高考试题涉及5个方面:
(1)原始意义上的函数问题; (2)方程、不等式作为函数性质解决; (3)数列作为特殊的函数成为高考热点; (4)辅助函数法; (5)集合与映射,作为基本语言和工具出现在试题中.
§1.3 函数的综合应用 例3.设平面内两向量a与b互相垂直,且a=2, b=1,又
k与t是两个不同时为0的实数. (1)若x=a(t2 3)b与yka+tb垂直,求k关于
江苏省高考数学二轮复习 专题5 函数的综合应用
高考中,函数作为压轴题的考查层出不穷,是历年来高考的热点问题之一,很多时候都以函数为载体考查学生分析问题、解决问题的能力,考查学生的数学素养以及运用数学思想处理问题的能力,填空题中往往也在13、14题的位置作为把关题,结合函数的性质以及图象来考查学生的等价转化能力和数据处理能力.抓住函数的本质,掌握求函数性质的一般方法,特别是求函数值域的方法对我们解决中高档题目有着重要的意义.预测在2013年的高考题中:1仍然作为把关题出现在填空题和解答题的后半部分. 2结合导数一起考查,利用导数探究函数的性质.1.(2012·启东测试)若实数x 满足对任意正数a >0,均有a >x 2-1,则x 的取值范围是________.解析:由题意得x 2-1≤0,即-1≤x ≤1. 答案:[-1,1]2.函数f (x )=x 2-a x在[1,+∞)上的最小值是-4,则正实数a =________.解析:f ′(x )=2x +a x2>0,则f (x )在[1,+∞)上单调递增,f (x )min =f (1)=1-a =-4,a =5.答案:53.关于x 的不等式x 2+9+|x 2-3x |≥kx 在[1,5]上恒成立,则实数k 的范围为________. 解析: 两边同除以x ,则k ≤x +9x +|x -3|,x +9x≥6,|x -3|≥0,当且仅当x =3,两等式同时取得等号,所以x =3时,右边取最小值6.所以k ≤6.答案:(-∞,6]4.设定义在R 上的函数f (x )满足f (x )·f (x +2)=13,若f (1)=2,则f (99)=________. 解析:由f (x )·f (x +2)=13得f (x +2)·f (x +4)=13,即f (x +4)=f (x ),所以f (99)=f (3)=13f 1=132. 答案:1325.已知a >0且a ≠1,当x ∈(-1,1)时,不等式x 2-a x <12恒成立,则a 的取值范围________.解析:不等式x 2-a x <12可化为a x >x 2-12,画出y 1=a x ,y 2= x 2-12的图象.由图可看出12≤a <1或1<a ≤2.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1∪(1,2][典例1]函数f (x )=x 2+ax +3-a ,对于任意的x ∈[-2,2]总有f (x )≥0成立,求a 的取值范围. [解] 法一:设f (x )的最小值为g (a ),则只需要g (a )≥0.(1)当-a 2<-2,即a >4时,g (a )=f (-2)=7-3a ≥0,得a ≤73,又a >4,故不存在;(2)当-a2∈[-2,2],即-4≤a ≤4时,g (a )=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2=3-a -a 24≥0,得-6≤a ≤2,又-4≤a ≤4,故-4≤a ≤2;(3)当-a2>2,即a <-4,g (a )=f (2)=7+a ≥0, 得a ≥-7,又a <-4,故-7≤a <-4. 综上所述a 的取值范围为[-7,2].法二:原题可等价转化为x 2+3≥(1-x )a 对于任意的x ∈[-2,2]恒成立. (1)若1-x =0即x =1时,显然成立,此时a ∈R .(2)若1-x >0即-2≤x <1,不等式a ≤x 2+31-x 恒成立,设g (x )=x 2+31-x,利用求导的方法得到g (x )min =2,得到a ≤2,(3)若1-x <0即1<x ≤2,不等式a ≥x 2+31-x 恒成立,设g (x )=x 2+31-x ,利用求导的方法得到g (x )max =-7,得到a ≥-7.综上所述a 的取值范围为[-7,2].通过以上解法,我们认识到对于这一类问题,方法较多、思维较强,考察了等价转换的数学思想,对于这类问题我们只有归纳总结,多去研究、探讨才能掌握解题规律,灵活选择解题方法.[演练1](2012·南通、泰州、扬州调研)已知函数f (x )=-x 3+x 2,g (x )=a ln x ,a ∈R . (1)若对任意x ∈[1,e],都有g (x )≥-x 2+(a +2)x 恒成立,求a 的取值范围;(2)设F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧fx ,x <1,g x ,x ≥1.若P 是曲线y =F (x )上异于原点O 的任意一点,在曲线y=F (x )上总存在另一点Q ,使得∠POQ 为钝角,且PQ 的中点在y 轴上,求a 的取值范围.解:(1)由g (x )≥-x 2+(a +2)x ,得(x -ln x )a ≤x 2-2x . 由于x ∈[1,e],ln x ≤1≤x ,且等号不能同时取得, 所以ln x <x ,x -ln x >0.从而a ≤x 2-2x x -ln x 恒成立,a ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-2x x -ln x min . 设t (x )=x 2-2xx -ln x,x ∈[1,e].求导,得t ′(x )=x -1x +2-2ln xx -ln x 2.x ∈[1,e],x -1≥0,ln x ≤1,x +2-2ln x >0,从而t ′(x )≥0,t (x )在[1,e]上为增函数. 所以t (x )min =t (1)=-1,所以a ≤-1.(2)F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 3+x 2,x <1,a ln x ,x ≥1.设P (t ,F (t ))为曲线y =F (x )上的任意一点.假设曲线y =F (x )上存在一点Q (-t ,F (-t )),使∠POQ 为钝角,则OP ·OQ <0. ①若t ≤-1,P (t ,-t 3+t 2),Q (-t ,a ln(-t )),OP ·OQ =-t 2+a ln(-t )·(-t 3+t 2).由于OP ·OQ <0恒成立,a (1-t )ln(-t )<1. 当t =-1时,a (1-t )ln(-t )<1恒成立. 当t <-1时,a <11-t ln -t恒成立.由于11-t ln -t>0,所以a ≤0.②若-1<t <1,t ≠0,P (t ,-t 3+t 2),Q (-t ,t 3+t 2),则OP ·OQ =-t 2+(-t 3+t 2)(t 3+t 2)<0,t 4-t 2+1>0对-1<t <1,t ≠0恒成立.③当t ≥1时,同①可得a ≤0. 综上所述,a 的取值范围是(-∞,0]. [典例2](2012·苏北四市模拟)已知函数f (x )=(ax 2+x )e x,其中e 是自然数的底数,a ∈R . (1)当a <0时,解不等式f (x )>0;(2)若f (x )在[-1,1]上是单调增函数,求a 的取值范围;(3)当a =0时,求整数k 的所有值,使方程f (x )=x +2在[k ,k +1]上有解. [解] (1)因为e x>0,所以不等式f (x )>0, 即ax 2+x >0.又因为a <0,所以不等式可化为x ⎝⎛⎭⎪⎫x +1a <0.所以不等式f (x )>0的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-1a .(2)f ′(x )=(2ax +1)e x +(ax 2+x )e x=[ax 2+(2a +1)x +1]e x,①当a =0时,f ′(x )=(x +1)e x,f ′(x )≥0在[-1,1]上恒成立,当且仅当x =-1时取等号,故a =0符合要求;②当a ≠0时,令g (x )=ax 2+(2a +1)x +1, 因为Δ=(2a +1)2-4a =4a 2+1>0,所以g (x )=0有两个不相等的实数根x 1,x 2, 不妨设x 1>x 2,因此f (x )有极大值又有极小值.若a >0,因为g (-1)·g (0)=-a <0,所以f (x )在(-1,1)内有极值点,故f (x )在[-1,1]上不单调.若a <0,可知x 1>0>x 2.因为g (0)=1>0,且g (x )的图象开口向下,要使f (x )在[-1,1]上单调,则必须满足⎩⎪⎨⎪⎧g1≥0,g -1≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧3a +2≥0,-a ≥0.所以-23≤a <0.综上可知,a 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤-23,0. (3)当a =0时, 方程为x e x=x +2,由于e x>0,所以x =0不是方程的解. 所以原方程等价于e x -2x -1=0,令h (x )=e x-2x-1,因为h ′(x )=e x+2x2>0对于x ∈(-∞,0)∪(0,+∞)恒成立,所以h (x )在(-∞,0)和(0,+∞)内是单调增函数,又h (1)=e -3<0,h (2)=e 2-2>0,h (-3)=e -3-13<0,h (-2)=e -2>0,所以方程f (x )=x +2有且只有两个实数根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上. 所以整数k 的所有值为-3,1.第一问看似复杂,利用函数有界性不等式就转化成ax 2+x >0,解二次含参不等式即可;第二问等价转化成f ′(x )=(2ax +1)e x +(ax 2+x )e x =[ax 2+(2a +1)x +1]e x≥0恒成立问题处理,即转化成ax 2+(2a +1)·x +1≥0恒成立解决;第三问方程即转化成x e x=x +2的形式,结合函数零点的判断方法解决.[演练2](2012·盐城中学期中)已知函数f (x )=x 2-a ln x ,g (x )=bx -x +2,其中a ,b ∈R 且ab =2.函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1上是减函数,函数g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1上是增函数.(1)求函数f (x ),g (x )的表达式;(2)若不等式f (x )≥mg (x )对x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1恒成立,求实数m 的取值范围;(3)求函数h (x )=f (x )+g (x )-12x 的最小值,并证明当n ∈N *,n ≥2时f (n )+g (n )>3.解:(1)f ′(x )=2x -a x ≤0对任意的x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1恒成立,所以a ≥2x 2.所以a ≥2.同理可得b ≥1.∵ab =2,∴a =2,b =1.∴f (x )=x 2-2ln x ,g (x )=x -x +2.(2)∵f (1)=1>0,g ⎝ ⎛⎭⎪⎫14=74>0,且函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1上是减函数,函数g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1上是增函数.所以x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1时,f (x )>0,g (x )>0,∴m ≤f x g x .由条件得⎝ ⎛⎭⎪⎫f x g x min =f 1g 1=12-2ln 11-1+2=12,∴m ≤12. (3)h ′(x )=2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1x +12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x=(x -1)⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x +1x +1x+12x ,当x >0时,2x +1x +1x+12x>0, 则当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0,当x ∈(1,+∞)时,h ′(x )>0. 故h (x )在x ∈(0,1)递减,在x ∈(1,+∞)递增. 所以h (x )min =h (1)=52,即h (x )的最小值为52.当n ≥2时,h (n )≥h (2)=7-2ln 2-2=3+(2-ln 4)+(2-2)>3,即h (n )>3. 所以n ∈N *,n ≥2时f (n )+g (n )=h (n )+n 2>3+n2>3成立.[典例3](2012·泰州模拟)已知函数f (x )=x (x -a )2,g (x )=-x 2+(a -1)x +a (其中a 为常数). (1)如果函数y =f (x )和y =g (x )有相同的极值点,求a 的值;(2)设a >0,问是否存在x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,a 3,使得f (x 0)>g (x 0),若存在,请求出实数a 的取值范围;若不存在,请说明理由;(3)记函数H (x )=[f (x )-1]·[g (x )-1],若函数y =H (x )有5个不同的零点,求实数a 的取值范围.[解] (1)f (x )=x (x -a )2=x 3-2ax 2+a 2x , 则f ′(x )=3x 2-4ax +a 2=(3x -a )(x -a ),令f ′(x )=0,得x =a 或x =a 3,而g (x )在x =a -12处有极大值,所以a -12=a ⇒a =-1,或a -12=a3⇒a =3. 综上a =3或a =-1.(2)假设存在x ∈⎝⎛⎭⎪⎫-1,a 3,使得f (x )-g (x )=x (x -a )2-[-x 2+(a -1)x +a ]=x (x -a )2+(x -a )(x +1) =(x -a )[x 2+(1-a )x +1]>0,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,a 3时,又a >0,故x -a <0,则存在x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,a 3,使得x 2+(1-a )x +1<0,1°当a -12>a3,即a >3时,⎝ ⎛⎭⎪⎫a 32+(1-a )⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3+1<0,得a >3或a <-32,故a >3; 2°当-1≤a -12≤a 3,即0<a ≤3时,4-a -124<0,得a <-1或a >3,故a 无解;综上a 的取值范围为(3,+∞).(3)据题意有f (x )-1=0有3个不同的实根,g (x )-1=0有2个不同的实根,且这5个实根两两不相等.①g (x )-1=0有2个不同的实根,只需满足g ⎝ ⎛⎭⎪⎫a -12>1⇒a >1或a <-3;②f (x )-1=0有3个不同的实根,1°当a 3>a 即a <0时,f (x )在x =a 处取得极大值,而f (a )=0,不符合题意,舍去;2°当a 3=a 即a =0时,不符合题意,舍去;3°当a3<a 即a >0时,f (x )在x =a3处取得极大值,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3>1⇒a >3322,所以a >3322.因为①②要同时满足,故a >3322.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫注:a >334也对 下证:这5个实根两两不相等,即证:不存在x 0使得f (x 0)-1=0和g (x 0)-1=0同时成立. 假设存在x 0使得f (x 0)=g (x 0)=1, 由f (x 0)=g (x 0),即x 0(x 0-a )2=-x 20+(a -1)x 0+a , 得(x 0-a )(x 20-ax 0+x 0+1)=0.当x 0=a 时,f (x 0)=g (x 0)=0,不符合题意,舍去; 所以x 0≠a ,即x 20-ax 0+x 0+1=0.① 又g (x 0)=1,即-x 20+(a -1)x 0+a =1.②联立①②式,可得a =0,而当a =0时,不满足a >3322,故舍去,所以这5个实根两两不相等.综上,当a >3322时,函数y =H (x )有5个不同的零点.本题考查函数与导数的综合应用,利用导数研究函数的极值和最值,第一问是解方程;第二问将不等式有解问题,转化成最值问题处理,但需要讨论,并不简单;第三问思维要求比较高,除了分解方程的根之外,最终关键点是证明这5个根是不同的.[演练3](2012·盐城模拟)已知f (x )为R 上的偶函数,当x ≥0时,f (x )=ln(x +2).(1)当x <0时,求f (x )的解析式;(2)当m ∈R 时,试比较f (m -1)与f (3-m )的大小;(3)求最小的整数m (m ≥-2),使得存在实数t ,对任意的x ∈[m,10],都有f (x +t )≤2ln|x +3|.解:(1)当x <0时,f (x )=f (-x )=ln(-x +2).(2)当x ≥0时,f (x )=ln(x +2)单调递增,而f (x )是偶函数,所以f (x )在(-∞,0)上单调递减.所以f (m -1)>f (3-m )⇔|m -1|>|3-m | ⇔(m -1)2>(3-m )2⇔m >2.所以当m >2时,f (m -1)>f (3-m ) ; 当m =2时,f (m -1)=f (3-m ); 当m <2时,f (m -1)<f (3-m ).(3)当x ∈R 时,f (x )=ln(|x |+2),则由f (x +t )≤2ln|x +3|,得ln(|x +t |+2)≤ln(x +3)2,即|x +t |+2≤(x +3)2对x ∈[m,10]恒成立从而有⎩⎪⎨⎪⎧t ≤x 2+5x +7,t ≥-x 2-7x -7,对x ∈[m,10]恒成立,因为m ≥-2,所以⎩⎪⎨⎪⎧t ≤x 2+5x +7min=m 2+5m +7,t ≥-x 2-7x -7max =-m 2-7m -7.因为存在这样的t ,所以-m 2-7m -7≤m 2+5m +7, 即m 2+6m +7≥0.又m ≥-2,所以适合题意的最小整数m =-1. [专题技法归纳] (1)恒成立问题的处理方法:第一步,分清参数和自变量;第二步,确定是否要分离;第三步,构造新函数求最值;第四步,解不等式.(2)有双重量词出现的不等式恒成立问题,先把其中一个自变量当成已知的参数,解决一个量词,然后再解决另一个量词.(3)证明与函数有关的不等式主要是利函数的最值和单调性来判断.(4)方程的根的个数问题往往考查函数与方程思想和函数零点问题,需注意等价转化.1.对正整数n ,设曲线y =x n(1-x )在x =2处的切线与y 轴交点的纵坐标为a n ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫na n n +1的前n 项和的公式是________________________. 解析:y =x n -xn +1,k =y ′|x =2=n ·2n -1-(2n +2)·2n -1=-(n +2)2n -1,切点为(2,-2n),切线方程点斜式为y +2n=-(n +2)2n -1(x -2),令x =0得a n =(n +1)·2n,令b n =na nn +1,则b n =n ·2n,令S n =b 1+b 2+…+b n ,由错位相减法可得S n =2-(1-n )2n +1.答案:S n =2-(1-n )2n +12.不等式ax ≤x 在x ∈[0,3]内恒成立,则实数a 的取值范围________.解析:画出两个函数y =ax 和y =x 在x ∈[0,3]上的图象,由图知,当x =3时,3a ≤3,即当a ≤33,x ∈[0,3]时,总有ax ≤x ,所以a ≤33. 答案:⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,33 3.若f (x )=log a (2-ax )在[0,1]上是减函数,则a 的取值范围是________.解析:由于所给函数可分解为y =log a u ,u =2-ax ,其中u =2-ax 在a >0时为减函数,所以必须a >1;因为[0,1]必须是y =log a (2-ax )定义域的子集,所以x =1时,a <2.所以1<a <2.答案:(1,2)4.已知a 是实数,函数f (x )=2x 2+2x -3-a ,如果函数y =f (x )在区间(-1,1)上有零点,则实数a 的取值范围为________.解析:因为f (x )图象的对称轴为x =-12,所以①函数在区间(-1,1)上只有一个零点, 此时f (-1)f (1)<0或Δ=0, 即(-3-a )(1-a )<0或7+2a =0, 解得-3<a <1或a =-72.②函数在区间(-1,1)上有两个零点,此时⎩⎪⎨⎪⎧Δ>0,f -1>0,f 1>0,即⎩⎪⎨⎪⎧7+2a >0,-3-a >0,1-a >0.解得-72<a <-3.综上所述,实数a 的取值范围为⎣⎢⎡⎭⎪⎫-72,-3∪(-3,1).答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫-72,-3∪(-3,1) 5.将函数y =-x 2+2x +3-3(x ∈[0,2])的图象绕坐标原点逆时针旋转θ(θ为锐角),若所得曲线仍是一个函数的图象,则θ的最大值为________.解析:由y =-x 2+2x +3 -3,得(y +3)2=-x 2+2x +3=-(x -1)2+4, 即(x -1)2+(y +3)2=4.注意到-x 2+2x +3≥0,从而y ≥- 3.又x ∈[0,2],所以函数的图象是x ∈[0,2]的圆弧,如图1.由图可知,当切线从起始位置l 0逆时针转至y 轴时,如图2,都能保证曲线C 是一个函数的图象,所以θ的最大值是l 0的倾斜角的余角,其值是π6.图1 图2 答案:π66.已知函数f (x )的定义域为R ,f (2)=3,且f (x )在R 上的导函数满足f ′(x )-1<0,则不等式f (x 2)<x 2+1的解集为________.解析:构造函数g (x )=f (x )-x -1,则由条件知g ′(x )=f ′(x )-1<0,g (2)=0,函数g (x )=f (x )-x -1在定义域R 上单调递减,不等式f (x 2)<x 2+1化为g (x 2)<g (2),所以x 2>2,所以不等式的解集为(-∞,-2)∪(2,+∞).答案:(-∞,-2)∪(2,+∞)7.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0log 2x ,x >0,则函数y =f (f (x ))+1的零点个数是________.解析:令x +1=0,得x =-1;令log 2x =0,得x =1. 令F (x )=f [f (x )]+1, 则F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x +3,x ≤-1,log 2x +1+1,-1<x ≤0,log 2x +2,0<x ≤1,log 2log 2x +1,x >1.作出函数y =F (x )的图象如图所示,由图象可知函数y =f (f (x ))+1有4个零点. 答案:48.设函数f (x )的定义域为D ,若满足:①f (x )在D 内是单调函数;②存在[a ,b ]⊆D ,使f (x )在[a ,b ]上的值域为[-b ,-a ],那么y =f (x )叫做对称函数,现有f (x )=2-x -k 是对称函数,则k 的取值范围是________ 解析:由于f (x )=2-x -k 在(-∞,2]上是减函数,又f (x )是对称函数,所以在区间[a ,b ]([a ,b ]⊆(-∞,2])上有⎩⎨⎧ 2-a -k =-a ,2-b -k =-b ,因此关于x 的方程2-x -k =-x 在(-∞,2]上有两个不同的实根,通过换元并结合图象可得k ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫2,94. 答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫2,94 9.已知函数f (x )=log a |x +1|(a >0且a ≠1),当x ∈(0,1)时,恒有f (x )<0成立,则函数g (x )=log a ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32x 2+ax 的单调递减区间是________. 解析:当x ∈(0,1)时,|x +1|>1,但log a |x +1|<0,故由对数函数的图象知,0<a <1.由-32x 2+ax >0,解得0<x <23a ,即函数g (x )=log a ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32x 2+ax 的定义域为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,23a .因为二次函数t =-32x 2+ax 的单调递增区间为⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,a 3,结合函数g (x )的定义域知,函数g (x )的单调递减区间为⎝ ⎛⎦⎥⎤0,a 3. 答案:⎝ ⎛⎦⎥⎤0,a 3 10.设f (x )是定义在R 上的偶函数,对任意的x ∈R ,都有f (x +2)=f (x -2),且当x ∈[-2,0]时,f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -1,若在区间(-2,6]内关于x 的方程f (x )-log a (x +2)=0(a >1)有3个不同的实数根,则a 的取值范围为________.解析:依题意可得f (x +4)=f [(x +2)+2]=f [(x +2)-2]=f (x ),所以函数f (x )的周期为4,如图所示,先作出当x ∈[-2,0]时的图象,然后根据函数f (x )是定义在R 上的偶函数,作出其关于y 轴的对称图形,得到x ∈[0,2]时函数的图象.再根据函数的周期性,即可得到x ∈[2,6]时函数的图象,在此坐标系内,作出函数y =log a (x +2)(a >1)的图象.由题意知,函数y =log a (x +2)(a >1)的图象与函数f (x )在(-2,6]上的图象有3个交点,根据两个函数图象可知⎩⎪⎨⎪⎧ log a 4<3,log a 8>3,即⎩⎪⎨⎪⎧ a 3>4,a 3<8,解得34<a <2.故a 的取值范围为(34,2).答案:(34,2)11.(2012·苏北四市模拟)已知函数f (x )=x 2+2ax +1(a ∈R ),f ′(x )是f (x )的导函数.(1)若x ∈[-2,-1],不等式f (x )≤f ′(x )恒成立,求a 的取值范围;(2)解关于x 的方程f (x )=|f ′(x )|;(3)设函数g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ f ′x ,f x ≥f ′x f x ,f x <f ′x ,求g (x )在x ∈[2,4]时的最小值.解:(1)因为f (x )≤f ′(x ),所以x 2-2x +1≤2a (1-x ).又因为-2≤x ≤-1, 所以a ≥x 2-2x +121-x在x ∈[-2,-1]时恒成立. 因为x 2-2x +121-x =1-x 2≤32, 所以a ≥32. (2)因为f (x )=|f ′(x )|,所以x 2+2ax +1=2|x +a |,所以(x +a )2-2|x +a |+1-a 2=0,则|x +a |=1+a 或|x +a |=1-a .①当a <-1时,|x +a |=1-a ,所以x =-1或x =1-2a ;②当-1≤a ≤1时,|x +a |=1-a 或|x +a |=1+a ,所以x =±1或x =1-2a 或x =-(1+2a );③当a >1时,|x +a |=1+a ,所以x =1或x =-(1+2a ).(3)因为f (x )-f ′(x )=(x -1)[x -(1-2a )],g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ f ′x ,f x ≥f ′x ,f x ,f x <f ′x .①若a ≥-12,则x ∈[2,4]时,f (x )≥f ′(x ),所以g (x )=f ′(x )=2x +2a .从而g (x )的最小值为g (2)=2a +4;②若a <-32,则x ∈[2,4]时,f (x )<f ′(x ), 所以g (x )=f (x )=x 2+2ax +1,当-2≤a <-32时,g (x )的最小值为g (2)=4a +5; 当-4<a <-2时,g (x )的最小值为g (-a )=1-a 2;当a ≤-4时,g (x )的最小值为g (4)=8a +17.③若-32≤a <-12,则x ∈[2,4]时, g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+2ax +1,x ∈[2,1-2a ,2x +2a ,x ∈[1-2a ,4],当x ∈[2,1-2a )时,g (x )最小值为g (2)=4a +5;当x ∈[1-2a,4]时,g (x )最小值为g (1-2a )=2-2a .因为-32≤a <-12,(4a +5)-(2-2a )=6a +3<0, 所以g (x )最小值为4a +5.综上所述,[g (x )]min =⎩⎪⎨⎪⎧ 8a +17,a ≤-4,1-a 2,-4<a <-2,4a +5,-2≤a <-12,2a +4,a ≥-12. 12.已知函数f (x )=x 4+ax 3+bx 2+c ,在y 轴上的截距为-5,在区间[0,1]上单调递增,在[1,2]上单调递减,又当x =0,x =2时取得极小值.(1)求函数f (x )的解析式;(2)能否找到函数f (x )垂直于x 轴的对称轴,并证明你的结论;(3)设使关于x 的方程f (x )=λ2x 2-5恰有三个不同实根的实数λ的取值范围为集合A ,且两个非零实根为x 1,x 2.试问:是否存在实数m ,使得不等式m 2+tm +2≤|x 1-x 2|对任意t ∈[-3,3], λ∈A 恒成立?若存在,求m 的取值范围;若不存在,请说明理由.解:(1)∵函数f (x )=x 4+ax 3+bx 2+c ,在y 轴上的截距为-5, ∴c =-5.∵函数f (x )在区间[0,1]上单调递增,在[1,2]上单调递减,∴x =1时取得极大值.又当x =0,x =2时函数f (x )取得极小值,∴x =0,x =1, x =2为函数f (x )的三个极值点,即f ′(x )=0的三个根为0,1,2.∴f ′(x )=4x 3+3ax 2+2bx =4x (x -1)(x -2)=4x 3-12x 2+8x .∴a =-4,b =4.∴函数f (x )的解析式 f (x )=x 4-4x 3+4x 2-5.(2)若函数f (x )存在垂直于x 轴的对称轴,设对称轴方程为x =t ,则f (t +x )=f (t -x )对x ∈R 恒成立,即 (t +x )4-4(t +x )3+4(t +x )2-5=(t -x )4-4(t -x )3+4(t -x )2-5. 化简得(t -1)x 3+( t 2-3 t +2)x =0对x ∈R 恒成立.∴⎩⎪⎨⎪⎧t -1=0,t 2-3t +2=0,解得t =1. 即函数f (x )存在垂直于x 轴的对称轴x =1. (3)x 4-4x 3+4x 2-5=λ2x 2-5恰好有三个不同的根, 即x 4-4x 3+4x 2-λ2x 2=0恰好有三个不同的根, 即x 2(x 2-4x +4-λ2)=0.∵x =0是一个根,∴方程x 2-4x +4-λ2=0应有两个非零的不相等的实数根.∴Δ=16-4(4-λ2)=4λ2>0,且x 1x 2=4-λ2≠0.∴λ≠0,-2,2.假设存在实数m ,使得不等式m 2+tm +2≤|x 1-x 2|对任意t ∈[-3,3], λ∈A 恒成立. ∵|x 1-x 2|=x 1-x 22-4x 1x 2=2|λ|>0, 要使m 2+tm +2≤|x 1-x 2|对任意t ∈[-3,3], λ∈A 恒成立,只要m 2+tm +2≤0对任意t ∈[-3,3] 恒成立,令g (t )=tm +m 2+2 , 则g (t )是关于t 的线性函数.∴只要⎩⎪⎨⎪⎧ g -3≤0,g 3≤0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ 1≤m ≤2,-2≤m ≤-1. ∴不存在实数m ,使得不等式m 2+tm +2≤|x 1-x 2|对任意t ∈[-3,3], λ∈A 恒成立.。
2020版高考数学二轮复习第2部分专题5解析几何第2讲圆锥曲线的定义、方程及性质教案(文)
第2讲 圆锥曲线的定义、方程及性质[做小题——激活思维]1.椭圆C :x 225+y 216=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 2的直线交椭圆C 于A ,B 两点,则△F 1AB 的周长为( )A .12B .16C .20D .24 C [△F 1AB 的周长为 |F 1A |+|F 1B |+|AB |=|F 1A |+|F 2A |+|F 1B |+|F 2B | =2a +2a =4a .在椭圆x 225+y 216=1中,a 2=25,a =5,∴△F 1AB 的周长为4a =20,故选C.]2.已知点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0,直线l :x =-14,点B 是l 上的动点.若过点B 垂直于y 轴的直线与线段BF 的垂直平分线交于点M ,则点M 的轨迹是( )A .双曲线B .椭圆C .圆D .抛物线D [由已知得|MF |=|MB |,根据抛物线的定义知,点M 的轨迹是以点F 为焦点,直线l 为准线的抛物线.]3.设P 是双曲线x 216-y 220=1上一点,F 1,F 2分别是双曲线左、右两个焦点,若|PF 1|=9,则|PF 2|=________.17 [由题意知|PF 1|=9<a +c =10,所以P 点在双曲线的左支,则有|PF 2|-|PF 1|=2a =8,故|PF 2|=|PF 1|+8=17.]4.设e 是椭圆x 24+y 2k =1的离心率,且e =23,则实数k 的值是________.209或365[当k >4时,有e =1-4k =23,解得k =365;当0<k <4时,有e =1-k4=23,解得k =209.故实数k 的值为209或365.]5.双曲线x 2a 2-y 29=1(a >0)的一条渐近线方程为y =35x ,则a =________.5 [∵双曲线的标准方程为x 2a 2-y 29=1(a >0),∴双曲线的渐近线方程为y =±3ax .又双曲线的一条渐近线方程为y =35x ,∴a =5.]6.抛物线8x 2+y =0的焦点坐标为________.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-132 [由8x 2+y =0,得x 2=-18y . ∴2p =18,p =116,∴焦点为⎝⎛⎭⎪⎫0,-132.][扣要点——查缺补漏]1.圆锥曲线的定义及标准方程(1)应用圆锥曲线的定义解题时,一定不要忽视定义中的隐含条件,如T 3.(2)凡涉及椭圆或双曲线上的点到焦点的距离、抛物线上的点到焦点距离,一般可以利用定义进行转化.如T 1,T 2.(3)求解圆锥曲线的标准方程的方法是“先定型,后计算”. 2.圆锥曲线的几何性质(1)确定椭圆和双曲线的离心率的值及范围,就是确立一个关于a ,b ,c 的方程(组)或不等式(组),再根据a ,b ,c 的关系消掉b 得到a ,c 的关系式,如T 4.(2)要充分利用椭圆和双曲线的几何性质、点的坐标的范围等.圆锥曲线的定义与标准方程(5年4考)[高考解读] 高考对圆锥曲线的定义及标准方程的直接考查较少,多对于圆锥曲线的性质进行综合考查.1.(2019·全国卷Ⅰ)已知椭圆C 的焦点为F 1(-1,0),F 2(1,0),过F 2的直线与C 交于A ,B 两点.若|AF 2|=2|F 2B |,|AB |=|BF 1|,则C 的方程为( )A.x 22+y 2=1 B.x 23+y 22=1 C.x 24+y 23=1 D.x 25+y 24=1 切入点:|AF 2|=2|F 2B |,|AB |=|BF 1|.关键点:挖掘隐含条件,确定点A 的位置,求a ,b 的值.B [设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),由椭圆定义可得|AF 1|+|AB |+|BF 1|=4a .∵|AB |=|BF 1|, ∴|AF 1|+2|AB |=4a .又|AF 2|=2|F 2B |,∴|AB |=32|AF 2|,∴|AF 1|+3|AF 2|=4a .又∵|AF 1|+|AF 2|=2a ,∴|AF 2|=a ,∴A 为椭圆的短轴端点.如图,不妨设A (0,b ),又F 2(1,0),AF 2→=2F 2B →,∴B ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-b 2.将B 点坐标代入椭圆方程x 2a 2+y 2b 2=1,得94a 2+b 24b2=1,∴a 2=3,b 2=a 2-c 2=2.∴椭圆C 的方程为x 23+y 22=1.故选B.]2.(2015·全国卷Ⅰ)已知F 是双曲线C :x 2-y 28=1的右焦点,P 是C 的左支上一点,A (0,66).当△APF 周长最小时,该三角形的面积为________.切入点:△APF 的周长最小.关键点:根据双曲线的定义及△APF 周长最小,确定P 点坐标.126 [由双曲线方程x 2-y 28=1可知,a =1,c =3,故F (3,0),F 1(-3,0).当点P 在双曲线左支上运动时,由双曲线定义知|PF |-|PF 1|=2,所以|PF |=|PF 1|+2,从而△APF 的周长=|AP |+|PF |+|AF |=|AP |+|PF 1|+2+|AF |.因为|AF |=32+662=15为定值,所以当(|AP |+|PF 1|)最小时,△APF 的周长最小,由图象可知,此时点P 在线段AF 1与双曲线的交点处(如图所示).由题意可知直线AF 1的方程为y =26x +66,由⎩⎪⎨⎪⎧y =26x +66,x 2-y 28=1,得y 2+66y -96=0,解得y =26或y =-86(舍去), 所以S △APF =S △AF 1F -S △PF 1F=12×6×66-12×6×26=12 6.] [教师备选题]1.[一题多解](2015·全国卷Ⅱ)已知双曲线过点(4,3),且渐近线方程为y =±12x ,则该双曲线的标准方程为________.x 24-y 2=1 [法一:∵双曲线的渐近线方程为y =±12x , ∴可设双曲线的方程为x 2-4y 2=λ(λ≠0). ∵双曲线过点(4,3), ∴λ=16-4×(3)2=4, ∴双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.法二:∵渐近线y =12x 过点(4,2),而3<2,∴点(4,3)在渐近线y =12x 的下方,在y =-12x 的上方(如图).∴双曲线的焦点在x 轴上,故可设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0). 由已知条件可得⎩⎪⎨⎪⎧b a =12,16a 2-3b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1,∴双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.]2.(2018·天津高考)已知双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为2,过右焦点且垂直于x 轴的直线与双曲线交于A ,B 两点.设A ,B 到双曲线的同一条渐近线的距离分别为d 1和d 2,且d 1+d 2=6,则双曲线的方程为( )A.x 23-y 29=1B.x 29-y 23=1C.x 24-y 212=1 D.x 212-y 24=1 A [设双曲线的右焦点为F (c,0).将x =c 代入x 2a 2-y 2b 2=1,得c 2a 2-y 2b 2=1,∴ y =±b 2a.不妨设A ⎝ ⎛⎭⎪⎫c ,b 2a ,B ⎝⎛⎭⎪⎫c ,-b 2a . 双曲线的一条渐近线方程为y =bax ,即bx -ay =0,则d 1=⎪⎪⎪⎪⎪⎪b ·c -a ·b 2a b 2+-a2=|bc -b 2|c=bc(c -b ),d 2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪b ·c +a ·b 2a b 2+-a2=|bc +b 2|c=bc(c +b ),∴ d 1+d 2=bc·2c =2b =6,∴ b =3. ∵ c a=2,c 2=a 2+b 2,∴ a 2=3, ∴ 双曲线的方程为x 23-y 29=1.故选A.]1.圆锥曲线的定义(1)椭圆:|MF 1|+|MF 2|=2a (2a >|F 1F 2|); (2)双曲线:||MF 1|-|MF 2||=2a (2a <|F 1F 2|); (3)抛物线:|MF |=d (d 为M 点到准线的距离).易错提醒:应用圆锥曲线定义解题时,易忽视定义中隐含条件导致错误. 2.求解圆锥曲线标准方程的方法是“先定型,后计算”(1)定型:就是指定类型,也就是确定圆锥曲线的焦点位置,从而设出标准方程; (2)计算:即利用待定系数法求出方程中的a 2,b 2或p .另外,当焦点位置无法确定时,抛物线方程常设为y 2=2ax 或x 2=2ay (a ≠0),椭圆方程常设为mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,且m ≠n ),双曲线方程常设为mx 2-ny 2=1(mn >0).1.(椭圆的定义)设F 1,F 2为椭圆x 29+y 25=1的两个焦点,点P 在椭圆上,若线段PF 1的中点在y 轴上,则|PF 2||PF 1|的值为( )A.514 B.59 C.49 D.513D [如图,设线段PF 1的中点为M ,因为O 是F 1F 2的中点,所以OM ∥PF 2,可得PF 2⊥x 轴,|PF 2|=b 2a =53,|PF 1|=2a -|PF 2|=133,所以|PF 2||PF 1|=513.故选D.]2.(双曲线的标准方程)已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的焦距为45,渐近线方程为2x ±y =0,则双曲线的方程为( )A.x 24-y 216=1 B.x 216-y 24=1 C.x 216-y 264=1 D.x 264-y 216=1 A [易知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的焦点在x 轴上,所以由渐近线方程为2x ±y =0,得b a=2,因为双曲线的焦距为45,所以c =2 5.结合c 2=a 2+b 2,可得a =2,b =4,所以双曲线的方程为x 24-y 216=1.]3.(抛物线的定义)过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F 作直线交抛物线于A ,B 两点,若|AF |=2|BF |=6,则p =________.4 [设直线AB 的方程为x =my +p2,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),且x 1>x 2,将直线AB 的方程代入抛物线方程得y 2-2pmy -p 2=0,所以y 1y 2=-p 2,4x 1x 2=p 2.设抛物线的准线为l ,过A 作AC ⊥l ,垂足为C (图略),过B 作BD ⊥l ,垂足为D ,因为|AF |=2|BF |=6,根据抛物线的定义知,|AF |=|AC |=x 1+p 2=6,|BF |=|BD |=x 2+p2=3,所以x 1-x 2=3,x 1+x 2=9-p ,所以(x 1+x 2)2-(x 1-x 2)2=4x 1x 2=p 2,即18p -72=0,解得p =4.]圆锥曲线的性质(5年17考)[高考解读] 高考对圆锥曲线性质的考查主要涉及椭圆和双曲线的离心率、双曲线的渐近线,难度适中.1.(2019·全国卷Ⅱ)若抛物线y 2=2px (p >0)的焦点是椭圆x 23p +y 2p=1的一个焦点,则p=( )A .2B .3C .4D .8 切入点:抛物线的焦点是椭圆的焦点. 关键点:正确用p 表示抛物线和椭圆的焦点.D [抛物线y 2=2px (p >0)的焦点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫p2,0,椭圆x 23p +y 2p=1的焦点坐标为(±2p ,0).由题意得p2=2p ,∴p =0(舍去)或p =8.故选D.]2.(2019·全国卷Ⅱ)设F 为双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点,O 为坐标原点,以OF 为直径的圆与圆x 2+y 2=a 2交于P ,Q 两点.若|PQ |=|OF |,则C 的离心率为( )A. 2B. 3 C .2 D. 5切入点:以OF 为直径的圆与圆x 2+y 2=a 2相交且|PQ |=|OF |.关键点:正确确定以OF 为直径的圆的方程.A [令双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点F 的坐标为(c,0),则c =a 2+b 2.如图所示,由圆的对称性及条件|PQ |=|OF |可知,PQ 是以OF 为直径的圆的直径,且PQ ⊥OF .设垂足为M ,连接OP ,则|OP |=a ,|OM |=|MP |=c2,由|OM |2+|MP |2=|OP |2,得⎝ ⎛⎭⎪⎫c 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫c 22=a 2,∴c a =2,即离心率e = 2.故选A.]3.[一题多解](2017·全国卷Ⅰ)设A ,B 是椭圆C :x 23+y 2m=1长轴的两个端点.若C 上存在点M 满足∠AMB =120°,则m 的取值范围是( )A .(0,1]∪[9,+∞)B .(0,3]∪[9,+∞)C .(0,1]∪[4,+∞)D .(0,3]∪[4,+∞)切入点:C 上存在点M 满足∠AMB =120°.关键点:求椭圆上的点与椭圆两端点连线构成角的范围建立关于m 的不等式. A [法一:设焦点在x 轴上,点M (x ,y ). 过点M 作x 轴的垂线,交x 轴于点N , 则N (x,0).故tan∠AMB =tan(∠AMN +∠BMN ) =3+x |y |+3-x |y |1-3+x |y |·3-x |y |=23|y |x 2+y 2-3. 又tan∠AMB =tan 120°=-3,且由x 23+y 2m =1可得x 2=3-3y 2m,则23|y |3-3y 2m+y 2-3=23|y |⎝ ⎛⎭⎪⎫1-3m y2=- 3. 解得|y |=2m3-m. 又0<|y |≤m ,即0<2m3-m ≤m ,结合0<m <3解得0<m ≤1.对于焦点在y 轴上的情况,同理亦可得m ≥9. 则m 的取值范围是(0,1]∪[9,+∞).故选A.法二:当0<m <3时,焦点在x 轴上, 要使C 上存在点M 满足∠AMB =120°, 则a b≥tan 60°=3,即3m≥3,解得0<m ≤1.当m >3时,焦点在y 轴上,要使C 上存在点M 满足∠AMB =120°, 则a b≥tan 60°=3,即m3≥3,解得m ≥9.故m 的取值范围为(0,1]∪[9,+∞). 故选A.] [教师备选题]1.(2018·全国卷Ⅱ)双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的离心率为3,则其渐近线方程为( )A .y =±2xB .y =±3xC .y =±22x D .y =±32x A [因为双曲线的离心率为3,所以c a=3,即c =3a .又c 2=a 2+b 2,所以(3a )2=a 2+b 2,化简得2a 2=b 2,所以b a = 2.因为双曲线的渐近线方程为y =±bax ,所以y =±2x .故选A.]2.(2017·全国卷Ⅰ)已知F 是双曲线C :x 2-y 23=1的右焦点,P 是C 上一点,且PF 与x轴垂直,点A 的坐标是(1,3),则△APF 的面积为( )A.13B.12C.23D.32D [因为F 是双曲线C :x 2-y 23=1的右焦点,所以F (2,0).因为PF ⊥x 轴,所以可设P 的坐标为(2,y P ). 因为P 是C 上一点,所以4-y 2P3=1,解得y P =±3,所以P (2,±3),|PF |=3.又因为A (1,3),所以点A 到直线PF 的距离为1, 所以S △APF =12×|PF |×1=12×3×1=32.故选D.]3.(2017·全国卷Ⅲ)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右顶点分别为A 1,A 2,且以线段A 1A 2为直径的圆与直线bx -ay +2ab =0相切,则C 的离心率为( )A.63B.33C.23D.13A [由题意知以A 1A 2为直径的圆的圆心坐标为(0,0),半径为a . 又直线bx -ay +2ab =0与圆相切, ∴圆心到直线的距离d =2aba 2+b2=a ,解得a =3b ,∴b a=13,∴e =c a =a 2-b 2a=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫132=63. 故选A.]1.椭圆、双曲线的离心率(或范围)的求法求椭圆、双曲线的离心率或离心率的范围,关键是根据已知条件确定a ,b ,c 的等量关系或不等关系,然后把b 用a ,c 代换,求ca的值.2.双曲线的渐近线的求法及用法(1)求法:把双曲线标准方程等号右边的1改为零,分解因式可得. (2)用法:①可得b a 或a b的值.②利用渐近线方程设所求双曲线的方程.1.(椭圆的离心率)[一题多解]直线l 经过椭圆的一个顶点和一个焦点,若椭圆中心到l 的距离为其短轴长的14,则该椭圆的离心率为( )A.13B.12C.23D.34B [法一:如图,|OB |为椭圆中心到l 的距离,则|OA |·|OF |=|AF |·|OB |,即bc =a ·b 2,所以e =c a =12.故选B.法二:设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),由题意可取直线l 的方程为y =ba 2-b 2x +b ,椭圆中心到l 的距离为b a 2-b 2a ,由题意知b a 2-b 2a =14×2b ,即a 2-b 2a =12,故离心率e =12.] 2.(双曲线的离心率)设F 1,F 2分别是双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,M为双曲线右支上一点,N 是MF 2的中点,O 为坐标原点,且ON ⊥MF 2,3|ON |=2|MF 2|,则C 的离心率为( )A .6B .5C .4D .3B [连接MF 1(图略),由双曲线的定义得|MF 1|-|MF 2|=2a ,因为N 为MF 2的中点,O 为F 1F 2的中点,所以ON ∥MF 1,所以|ON |=12|MF 1|,因为3|ON |=2|MF 2|,所以|MF 1|=8a ,|MF 2|=6a ,因为ON ⊥MF 2,所以MF 1⊥MF 2,在Rt△MF 1F 2中,由勾股定理得(8a )2+(6a )2=(2c )2,即5a =c ,因为e =c a,所以e =5,故选B.]3.(椭圆与抛物线的综合)已知椭圆E 的中心在坐标原点,离心率为12,E 的右焦点与抛物线C :y 2=8x 的焦点重合,A ,B 是C 的准线与E 的两个交点,则|AB |=( )A .3B .6C .9D .12B [抛物线C :y 2=8x 的焦点坐标为(2,0),准线方程为x =-2.从而椭圆E 的半焦距c=2.可设椭圆E 的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),因为离心率e =c a =12,所以a =4,所以b 2=a2-c 2=12.由题意知|AB |=2b 2a =2×124=6.故选B.]直线与圆锥曲线的综合问题(5年5考)[高考解读] 直线与圆锥曲线的位置关系是每年高考的亮点,主要涉及直线与抛物线、直线与椭圆的综合问题,突出考查研究直线与圆锥曲线位置关系的基本方法,注意通性通法的应用,考查考生的逻辑推理和数学运算核心素养.角度一:直线与圆锥曲线的位置关系1.(2018·全国卷Ⅰ)设抛物线C :y 2=2x ,点A (2,0),B (-2,0),过点A 的直线l 与C 交于M ,N 两点.(1)当l 与x 轴垂直时,求直线BM 的方程; (2)证明:∠ABM =∠ABN .切入点:①直线l 过点A ;②l 与C 交于M ,N 两点;③l 与x 轴垂直. 关键点:将问题转化为证明k BM 与k BN 具有某种关系.[解] (1)当l 与x 轴垂直时,l 的方程为x =2,可得点M 的坐标为(2,2)或(2,-2).所以直线BM 的方程为y =12x +1或y =-12x -1.(2)证明:当l 与x 轴垂直时,AB 为MN 的垂直平分线,所以∠ABM =∠ABN .当l 与x 轴不垂直时,设l 的方程为y =k (x -2)(k ≠0),M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则x 1>0,x 2>0.由⎩⎪⎨⎪⎧y =k x -2,y 2=2x 得ky 2-2y -4k =0,可知y 1+y 2=2k,y 1y 2=-4.直线BM ,BN 的斜率之和为k BM +k BN =y 1x 1+2+y 2x 2+2=x 2y 1+x 1y 2+2y 1+y 2x 1+2x 2+2.①将x 1=y 1k +2,x 2=y 2k+2及y 1+y 2,y 1y 2的表达式代入①式分子,可得x 2y 1+x 1y 2+2(y 1+y 2)=2y 1y 2+4k y 1+y 2k=-8+8k=0.所以k BM +k BN =0,可知BM ,BN 的倾斜角互补,所以∠ABM =∠ABN . 综上,∠ABM =∠ABN .角度二:直线与圆锥曲线的相交弦问题2.(2018·全国卷Ⅲ)已知斜率为k 的直线l 与椭圆C :x 24+y 23=1交于A ,B 两点,线段AB 的中点为M (1,m )(m >0).(1)证明:k <-12;(2)设F 为C 的右焦点,P 为C 上一点,且FP →+FA →+FB →=0.证明:2|FP →|=|FA →|+|FB →|. 切入点:①直线l 与椭圆C 相交;②AB 的中点M (1,m ).关键点:根据FP →+FA →+FB →=0及点P 在C 上确定m ,并进一步得出|FP →|,|FA →|,|FB →|的关系.[证明] (1)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 214+y 213=1,x 224+y 223=1.两式相减,并由y 1-y 2x 1-x 2=k 得x 1+x 24+y 1+y 23·k =0. 由题设知x 1+x 22=1,y 1+y 22=m ,于是k =-34m.由题设得0<m <32,故k <-12.(2)由题意得F (1,0).设P (x 3,y 3),则(x 3-1,y 3)+(x 1-1,y 1)+(x 2-1,y 2)=(0,0).由(1)及题设得x 3=3-(x 1+x 2)=1,y 3=-(y 1+y 2)=-2m <0. 又点P 在C 上,所以m =34,从而P 1,-32,|FP →|=32.于是|FA →|=x 1-12+y 21=x 1-12+31-x 214=2-x 12.同理|FB →|=2-x 22.所以|FA →|+|FB →|=4-12(x 1+x 2)=3.故2|FP →|=|FA →|+|FB →|. [教师备选题](2018·北京高考)已知椭圆M :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为63,焦距为2 2.斜率为k 的直线l 与椭圆M 有两个不同的交点A ,B .(1)求椭圆M 的方程;(2)若k =1,求|AB |的最大值;(3)设P (-2,0),直线PA 与椭圆M 的另一个交点为C ,直线PB 与椭圆M 的另一个交点为D ,若C ,D 和点Q ⎝⎛⎭⎪⎫-74,14共线,求k .[解] (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=b 2+c 2,c a =63,2c =22,解得a =3,b =1.所以椭圆M 的方程为x 23+y 2=1. (2)设直线l 的方程为y =x +m ,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 23+y 2=1,得4x 2+6mx +3m 2-3=0,所以x 1+x 2=-3m 2,x 1x 2=3m 2-34.所以|AB |= x 2-x 12+y 2-y 12= 2x 2-x 12= 2[x 1+x 22-4x 1x 2]=12-3m 22. 当m =0,即直线l 过原点时,|AB |最大,最大值为 6. (3)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 由题意得x 21+3y 21=3,x 22+3y 22=3. 直线PA 的方程为y =y 1x 1+2(x +2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =y 1x 1+2x +2,x 2+3y 2=3,得[(x 1+2)2+3y 21]x 2+12y 21x +12y 21-3(x 1+2)2=0. 设C (x C ,y C ),所以x C +x 1=-12y 21x 1+22+3y 21=4x 21-124x 1+7. 所以x C =4x 21-124x 1+7-x 1=-12-7x 14x 1+7.所以y C =y 1x 1+2(x C +2)=y 14x 1+7. 设D (x D ,y D ),同理得x D =-12-7x 24x 2+7,y D =y 24x 2+7.记直线CQ ,DQ 的斜率分别为k CQ ,k DQ ,则k CQ -k DQ =y 14x 1+7-14-12-7x 14x 1+7+74-y 24x 2+7-14-12-7x 24x 2+7+74=4(y 1-y 2-x 1+x 2). 因为C ,D ,Q 三点共线,所以k CQ -k DQ =0. 故y 1-y 2=x 1-x 2. 所以直线l 的斜率k =y 1-y 2x 1-x 2=1.1.判断直线与圆锥曲线公共点的个数或求交点问题的两种常用方法(1)代数法:联立直线与圆锥曲线方程可得到一个关于x ,y 的方程组,消去y (或x )得到一个一元二次方程,此方程根的个数即为交点个数,方程组的解即为交点坐标;(2)几何法:画出直线与圆锥曲线,根据图形判断公共点个数. 2.弦长公式设斜率为k 的直线l 与圆锥曲线C 的两交点为P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2). 则|PQ |=|x 1-x 2|1+k 2=[x 1+x 22-4x 1x 2]1+k2.或|PQ |=|y 1-y 2|1+1k2=[y 1+y 22-4y 1y 2]⎝⎛⎭⎪⎫1+1k 2(k ≠0).3.弦的中点圆锥曲线C :f (x ,y )=0的弦为PQ .若P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),中点M (x 0,y 0),则x 1+x 2=2x 0,y 1+y 2=2y 0.1.(直线与椭圆的综合)已知离心率为12的椭圆x 2a 2+y2b2=1(a >b >0)的左、右顶点分别为A 1,A 2,上顶点为B ,且BA 1→·BA 2→=-1.(1)求椭圆的标准方程;(2)过椭圆左焦点F 的直线l 与椭圆交于M ,N 两点,且直线l 与x 轴不垂直,若D 为x 轴上一点,|DM →|=|DN →|,求|MN ||DF |的值.[解] (1)A 1,A 2,B 的坐标分别为(-a,0),(a,0),(0,b ),BA 1→·BA 2→=(-a ,-b )·(a ,-b )=b 2-a 2=-1,∴c 2=1. 又e =c a =12,∴a 2=4,b 2=3.∴椭圆的标准方程为x 24+y 23=1.(2)由(1)知F (-1,0),设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2), ∵直线l 与x 轴不垂直,∴可设其方程为y =k (x +1). 当k =0时,易得|MN |=4,|DF |=1,|MN ||DF |=4.当k ≠0时,联立⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 23=1,y =k x +1,得(3+4k 2)x 2+8k 2x +4k 2-12=0,∴x 1+x 2=-8k 23+4k 2,x 1x 2=4k 2-123+4k 2, ∴|MN |=x 1-x 22+y 1-y 22=1+k 2|x 1-x 2|=1+k2x 1+x 22-4x 1x 2=12+12k 23+4k2. 又y 1+y 2=k (x 1+x 2+2)=6k3+4k2, ∴MN 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-4k 23+4k 2,3k 3+4k 2,∴MN 的垂直平分线方程为y -3k 3+4k 2=-1k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +4k 23+4k 2(k ≠0), 令y =0得,1k x +k 3+4k 2=0,解得x =-k23+4k2.|DF |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪-k 23+4k 2+1=3+3k 23+4k 2,∴|MN ||DF |=4.综上所述,|MN ||DF |=4.2.(直线与抛物线的综合)过抛物线E :x 2=4y 的焦点F 的直线交抛物线于M ,N 两点,抛物线在M ,N 两点处的切线交于点P .(1)证明点P 落在抛物线E 的准线上; (2)设MF →=2FN →,求△PMN 的面积.[解] (1)抛物线x 2=4y 的焦点坐标为(0,1),准线方程为y =-1.设直线MN 的方程为y =kx +1,代入抛物线方程x 2=4y ,整理得x 2-4kx -4=0. 设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则x 1+x 2=4k ,x 1x 2=-4. 对y =14x 2求导,得y ′=12x ,所以直线PM 的方程为y -y 1=12x 1(x -x 1).①直线PN 的方程为y -y 2=12x 2(x -x 2).②联立方程①②,消去x ,得y =-1. 所以点P 落在抛物线E 的准线上.(2)因为MF →=(-x 1,1-y 1),FN →=(x 2,y 2-1),且MF →=2FN →.所以⎩⎪⎨⎪⎧-x 1=2x 2,1-y 1=2y 2-1,得x 21=8,x 22=2.不妨取M (22,2),N (-2,12),由①②得P ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,-1.易得|MN |=92,点P 到直线MN 的距离d =322,所以△PMN 的面积S =12×92×322=2728.。
新高考数学二轮复习知识点总结与题型归纳 第5讲 基本初等函数、函数与方程(解析版)
第5讲 基本初等函数、函数与方程[考情分析] 1.基本初等函数的图象、性质是高考考查的重点,利用函数性质比较大小是常见题型.2.函数零点的个数判断及参数范围是高考的热点,常以压轴题形式出现.基本初等函数(Ⅰ)本节复习的基本初等函数包括:一次函数、二次函数、指数函数、对数函数和幂函数,三角函数在三角部分复习.函数的图象上直观地反映着函数的性质,学习函数的“捷径”是熟知函数的图象.熟知函数图象包括三个方面:作图,读图,用图.掌握初等函数一般包括以下一些内容:首先是函数的定义,之后是函数的图象和性质.函数的性质一般包括定义域,值域,图象特征,单调性,奇偶性,周期性,零点、最值以及值的变化特点等,研究和记忆函数性质的时候应全面考虑.函数的定义(通常情况下是解析式)决定着函数的性质,我们可以通过解析式研究函数的性质,也可以通过解析式画出函数的图象,进而直观的发现函数的性质. 【知识要点】1.一次函数:y =kx +b (k ≠0)(1)定义域为R ,值域为R ; (2)图象如图所示,为一条直线;(3)k >0时,函数为增函数,k <0时,函数为减函数;(4)当且仅当b =0时一次函数是奇函数.一次函数不可能是偶函数. (5)函数y =kx +b 的零点为⋅-kb2.二次函数:y =ax 2+bx +c (a ≠0)通过配方,函数的解析式可以变形为⋅-++=a b ac ab x a y 44)2(22 (1)定义域为R :当a >0时,值域为),44[2+∞-a b ac ;当a <0时,值域为]44,(2ab ac --∞;(2)图象为抛物线,抛物线的对称轴为abx 2-=,顶点坐标为)44,2(2a b ac a b --.当a >0时,抛物线开口向上;当a <0时,抛物线开口向下. (3)当a >0时,]2,(a b --∞是减区间,),2[+∞-ab是增区间; 当a <0时,]2,(a b --∞是增区间,),2[+∞-ab是减区间. (4)当且仅当b =0时,二次函数是偶函数;二次函数不可能是奇函数.(5)当判别式∆=b 2-4ac >0时,函数有两个变号零点aacb b 242-±-;当判别式∆=b 2-4ac =0时,函数有一个不变号零点ab 2-; 当判别式∆=b 2-4ac <0时,函数没有零点. 3.指数函数y =a x(a >0且a ≠1) (1)定义域为R ;值域为(0,+∞).(2)a >1时,指数函数为增函数;0<a <1时,指数函数为减函数; (3)函数图象如图所示.不具有奇偶性、周期性,也没有零点.4.对数函数y =log a x (a >0且a ≠1),对数函数y=log a x与指数函数y=a x互为反函数.(1)定义域为(0,+∞);值域为R.(2)a>1时,对数函数为增函数;0<a<1时,对数函数为减函数;(3)函数图象如图所示.不具有奇偶性、周期性,(4)函数的零点为1.5.幂函数y=xα(α∈R)幂函数随着α的取值不同,它们的定义域、性质和图象也不尽相同,但它们有一些共同的性质:(1)所有的幂函数在(0,+∞)都有定义,并且图象都通过点(1,1);(2)如果α>0,则幂函数的图象通过原点,并且在区间[0,+∞)上是增函数;(3)如果α<0,则幂函数在区间(0,+∞)上是减函数,在第一象限内,当x从右边趋向于原点时,图象在y轴右方无限地接近y轴,当x趋于+∞时,图象在x轴上方无限地接近x轴.要注意:因为所有的幂函数在(0,+∞)都有定义,并且当x∈(0,+∞)时,xα>0,所以所有的幂函数y=xα(α∈R)在第一象限都有图象.根据幂函数的共同性质,可以比较容易的画出一个幂函数在第一象限的图象,再根据幂函数的定义域和奇偶性,我们可以得到这个幂函数在其他象限的图象,这样就能够得到这个幂函数的大致图象.6.指数与对数(1)如果存在实数x ,使得x n =a (a ∈R ,n >1,n ∈N +),则x 叫做a 的n 次方根. 负数没有偶次方根.),1()(+∈>=N n n a a n n ;⎩⎨⎧=为偶数时当为奇数时当n a n a a nn|,|,)( (2)分数指数幂,)0(1>=a a a n n;,0()(>==a a a a n m m n nm n ,m ∈N *,且nm为既约分数). *N ,,0(1∈>=-m n a aanm nm ,且nm为既约分数). (3)幂的运算性质a m a n =a m +n ,(a m )n =a mn ,(ab )n =a n b n ,a 0=1(a ≠0).(4)一般地,对于指数式a b=N ,我们把“b 叫做以a 为底N 的对数”记为log a N , 即b =log a N (a >0,且a ≠1). (5)对数恒等式:Na alog =N .(6)对数的性质:零和负数没有对数(对数的真数必须大于零!); 底的对数是1,1的对数是0. (7)对数的运算法则及换底公式:N M NMN M MN a a aa a a log log log ;log log )(log -=+=; M M a a log log αα=; bNN a a b log log log =.(其中a >0且a ≠1,b >0且b ≠1,M >0,N >0).【复习要求】1.掌握基本初等函数的概念,图象和性质,能运用这些知识解决有关的问题;其中幂函数主要掌握y =x ,y =x 2,y =x 3,21,1x y xy ==这五个具体的幂函数的图象与性质.2.准确、熟练的掌握指数、对数运算;3.整体把握函数的图象和性质,解决与函数有关的综合问题.函数的图象 在函数图象上,定义域、值域、对应关系、单调性、奇偶性和周期性一览无遗.因此,快速准确地作出函数图象成为学习函数的一项基本功,而读图也从“形”的角度成为解决函数问题及其他相关问题的一种重要方法.【知识要点】作函数图象最基本的方法是列表描点作图法.常用的函数图象变换有:1.平移变换y=f(x+a):将y=f(x)的图象向左(a>0)或向右(a<0)平移|a|个单位可得.y=f(x)+a:将y=f(x)的图象向上(a>0)或向下(a<0)平移|a|个单位可得.2.对称变换y=-f(x):作y=f(x)关于x轴的对称图形可得.y=f(-x):作y=f(x)关于y轴的对称图形可得.3.翻折变换y=|f(x)|:将y=f(x)的图象在x轴下方的部分沿x轴翻折到x轴的上方,其他部分不变即得.y=f(|x|):此偶函数的图象关于y轴对称,且当x≥0时图象与y=f(x)的图象重合.【复习要求】1.能够在对函数性质作一定的讨论之后,用描点法作出函数的图象.2.能够对已知函数y=f(x)的图象,经过适当的图象变换得到预期函数的图象.3.通过读图能够分析出图形语言所表达的相关信息(包括函数性质及实际意义),运用数形结合的思想解决一些与函数有关的问题.考点一基本初等函数的图象与性质核心提炼1.指数函数y=a x(a>0,a≠1)与对数函数y=log a x(a>0,a≠1)互为反函数,其图象关于y=x对称,它们的图象和性质分0<a<1,a>1两种情况,着重关注两函数图象的异同.2.幂函数y=xα的图象和性质,主要掌握α=1,2,3,12,-1五种情况.【例题分析】1.=()A.2B.C.D.﹣2【考点】有理数指数幂及根式.【专题】转化思想;定义法;函数的性质及应用;数学运算.【答案】B【分析】利用根式与有理指数幂的互化以及有理指数幂的运算性质求解即可.【解答】解:原式=.故选:B.【点评】本题考查了有理数指数幂及根式的运算,主要考查了有理指数幂的互化以及有理指数幂的运算性质,属于基础题.2.函数y=2x(x≤0)的值域是()A.(0,1)B.(﹣∞,1)C.(0,1]D.[0,1)【考点】指数函数的定义、解析式、定义域和值域.【专题】函数思想;转化法;函数的性质及应用.【答案】C【分析】本题可利用指数函数的值域.【解答】解:∵y=2x(x≤0)为增函数,且2x>0,∴20=1,∴0<y≤1.∴函数的值域为(0,1].故选:C.【点评】本题考查的是函数值域的求法,关键是要熟悉指数函数的单调性,本题计算量极小,属于容易题.3.如果函数f(x)=3x+b的图象经过第一、二、三象限,不经过第四象限,则()A.b<﹣1B.﹣1<b<0C.0<b<1D.b>1【考点】指数函数的图象与性质.【专题】计算题;函数思想;转化法;函数的性质及应用;数学运算.【答案】B【分析】利用函数图象的平移变换,得到关于b的不等式,再求出b的范围.【解答】解:∵函数f(x)=3x+b的图象经过第一、二、三象限,不经过第四象限,∴函数f(x)=3x+b是由函数f(x)=3x的图象向下平移|b|个单位长度得到,且|b|<1,又∵图象向下平移,∴b<0,∴﹣1<b<0,故选:B.【点评】本题主要考查了函数图象的平移变换,是基础题.函数的最值最大值与最小值是研究变量问题时常需要考虑的问题,也是高中数学中最重要的问题之一.函数的最大值、最小值问题常与实际问题联系在一起.函数的最值与值域在概念上是完全不同的,但对于一些简单函数,其求法是相通的. 【知识要点】本节主要讨论两类常见的函数最值的解决方法及其应用.1.基本初等函数在特定区间上的最值(或值域)问题.解决这类问题的方法是:作出函数图象,观察单调性,求出最值(或值域).2.一些简单的复合函数的最值问题.解决这类问题的方法通常有: (1)通过作出函数图象变成第1类问题; (2)通过换元法转化成第1类问题; (3)利用平均值定理求最值;(4)通过对函数单调性进行讨论进而求出最值.其中讨论单调性的方法可以用单调性定义或导数的知识(导数的方法在后面相应章节复习); (5)转化成几何问题来求解,如线性规划问题等. 【复习要求】从整体上把握求函数最值的方法,明确求最值的一般思路.函数与方程【知识要点】1.如果函数y =f (x )在实数a 处的值等于零,即f (a )=0,则a 叫做这个函数的零点. 函数零点的几何意义:如果a 是函数y =f (x )的零点,则点(a ,0)一定在这个函数的函数图象上,即这个函数与x 轴的交点为(a ,0). 2.零点的判定如果函数y =f (x )在区间[a ,b ]上的图象是不间断的,而且f (a )f (b ),则这个函数在区间[a ,b ]上至少有一个零点.这也是二分法的依据.注意:上述判定零点的方法只是判断零点存在的充分条件.这种判定零点方法主要适用于在无法对函数进行作图而且也不易对函数所对应的方程求根的情况下.如果可以画出函数的图象(这时判断函数零点的方法将是非常直观的),如果函数所对应的方程可以求根,那么就可以用“作图”和“求根”的方法判断零点. 3.用二分法求函数y =f (x ),x ∈D 零点的一般步骤为:第一步、确定初始区间,即在D 内取一个闭区间[a ,b ],使得f (a )f (b )<0; 第二步、求中点及其对应的函数值,即求)(21b a x +=<0以及f (x )的值,如果f (x )=0,则计算终止,否则进一步确定零点所在的区间;第三步、计算精确度,即计算区间的两个端点按给定的精确度取近似值时是否相等,若相等,则计算终止,否则重复第二步.【复习要求】1、结合二次函数的图象,了解函数的零点与方程根的联系,判断一元二次方程根的存在性及根的个数.2、能够用二分法求相应方程的近似解.考点二函数的零点核心提炼判断函数零点个数的方法:(1)利用零点存在性定理判断法.(2)代数法:求方程f(x)=0的实数根.(3)几何法:对于不易求根的方程,将它与函数y=f(x)的图象联系起来,利用函数的性质找出零点或利用两个函数图象的交点求解.在利用函数性质时,可用求导的方法判断函数的单调性.规律方法利用函数零点的情况求参数值(或取值范围)的三种方法【例题分析】1.函数f(x)=﹣lnx的零点所在的大致区间是()A.(1,2)B.(2,3)C.(3,4)D.(e,+∞)【考点】函数的零点.【专题】函数的性质及应用.【答案】B【分析】由函数的解析式可得f(2)•f(3)<0,再利用函数的零点的判定定理可得函数的零点所在的大致区间.【解答】解:∵函数满足f(2)=>0,f(3)=1﹣ln3<0,∴f (2)•f(3)<0,根据函数的零点的判定定理可得函数的零点所在的大致区间是(2,3),故选:B .【点评】本题主要考查函数的零点的判定定理的应用,属于基础题. 2.已知函数f (x )=﹣log 2x ,在下列区间中,函数f (x )有零点的是( ) A .(0,1)B .(1,2)C .(2,4)D .(4,+∞)【考点】函数的零点.【专题】计算题;函数思想;试验法;函数的性质及应用. 【答案】B【分析】首先判断函数f (x )=﹣log 2x 在(0,+∞)上是减函数,且连续;从而由零点的判定定理判断即可.【解答】解:易知函数f (x )=﹣log 2x 在(0,+∞)上是减函数,且连续; f (1)=1﹣0=1>0,f (2)=﹣1=﹣<0; 故函数f (x )有零点的区间是(1,2); 故选:B .【点评】本题考查了函数的性质的判断与应用及零点的判定定理的应用,注意掌握基本初等函数的性质.3.函数24,0()(),0x x f x g x x ⎧->=⎨<⎩是奇函数,则函数()f x 的零点是 2± .【答案】2±.【考点】函数的零点;函数奇偶性的性质与判断【专题】整体思想;综合法;函数的性质及应用;数学运算 【分析】由已知函数解析式及奇函数的对称性即可求解. 【解答】解:当0x >时,()240x f x =-=, 解得,2x =,根据奇函数的对称性可知,2x =-也是函数()f x 的零点, 故答案为:2±.【点评】本题主要考查了函数零点的求解,属于基础题.考点3 函数零点的判定定理 【例题分析】1.在下列区间中,存在函数3()2f x lnx x =-+的零点的是( )A .1(0,)2B .1(,1)2C .(1,2)D .(2,3)【答案】AD【考点】函数零点的判定定理【专题】计算题;方程思想;转化思想;综合法;函数的性质及应用;数学运算【分析】根据题意,求出函数的导数,分析()f x 的单调区间,由函数零点判断定理依次分析选项,综合即可得答案.【解答】解:根据题意,3()2f x lnx x =-+,其定义域为(0,)+∞,其导数11()1xf x x x -'=-=,在区间(0,1)上,()0f x '>,()f x 为增函数, 在区间(1,)+∞上,()0f x '<,()f x 为减函数, 依次分析选项:对于A ,()f x 在1(0,)2上递增,2222111311()022f ln e e e e =-+=--<,1113()12022222ef ln ln ln =-+=-=>,在()f x 在1(0,)2上存在零点,A 正确,对于B ,()f x 在1(2,1)上递增,1()1202f ln =->,f (1)3111022ln =-+=>,在()f x 在1(2,1)上不存在零点,B 错误,对于C ,()f x 在(1,2)上递减,f (1)102=>,f (2)31222022ln ln =-+=->, 在()f x 在(1,2)上不存在零点,C 错误, 对于D ,()f x 在(2,3)上递减,f (2)1202ln =->,f (3)33333022ln ln =-+=-<, 在()f x 在(2,3)上存在零点,D 正确, 故选:AD .【点评】本题考查函数的零点判断定理,解题的关键是确定区间端点对应的函数值异号,属于基础题.2.函数2()2log f x x x =-+的零点所在的一个区间是( ) A .(4,5) B .(3,4)C .(2,3)D .(1,2)【答案】D【考点】函数零点的判定定理【专题】转化思想;定义法;函数的性质及应用;逻辑推理【分析】由函数解析式,判断f (1)f (2)0<,由零点的存在性定理进行分析求解即可. 【解答】解:因为2()2log f x x x =-+, 所以f (1)212log 110=-+=-<, f (2)222log 210=-+=>,所以f (1)f (2)0<,由零点的存在性定理可得,函数2()2log f x x x =-+的零点所在的一个区间是(1,2). 故选:D .【点评】本题考查了函数零点的问题,主要考查了函数零点的存在性定理的应用,属于基础题.3.利用二分法求方程20lnx x +-=的近似解,已求得()2f x lnx x =+-的部分函数值的数据如表:A .1.55B .1.62C .1.71D .1.76【答案】A【考点】函数零点的判定定理【专题】函数思想;定义法;函数的性质及应用;逻辑推理【分析】利用表格中的数据,在结合零点的存在性定理进行分析求解即可. 【解答】解:根据表中的数据可得,(1.5)0.0945f =-,(1.5625)0.0088f =, 故函数()f x 的零点在区间(1.5,1.5625)之间, 只有1.55符合要求. 故选:A .【点评】本题考查了函数零点的求解,涉及了零点存在性定理的应用,解题的关键是熟练掌握函数零点的存在性定理,属于基础题. 函数零点与方程根的关系 【例题分析】1.已知函数2,12()1,21log x x f x x x <⎧⎪=⎨>⎪-⎩,若方程()0f x a -=至少有两个实数根,则实数a 的取值范围为( ) A .(0,1)B .(0,1]C .[0,2)D .[0,2]【答案】A【考点】函数的零点与方程根的关系【专题】计算题;数形结合;转化思想;演绎法;函数的性质及应用;逻辑推理;数学运算【分析】首先将问题转化为两个函数交点个数的问题,然后数形结合即可确定实数a的取值范围.【解答】解:原问题等价于函数y a与函数()f x至少有两个交点,绘制函数图象如图所示,观察可得,实数a的取值范围是(0,1).故选:A.【点评】本题主要考查由函数的零点个数求参数的方法,等价转化的数学思想,数形结合的数学思想等知识,属于基础题.2.若方程|2x﹣2|=b有一个零点,则实数b的取值范围是.【考点】函数的零点;函数的零点与方程根的关系.【专题】数形结合;数形结合法;函数的性质及应用;逻辑推理.【答案】(2,+∞)∪{0}..【分析】根据函数与方程之间的关系,作出两个函数的图象,利用数形结合进行求解即可.【解答】解:作出函数y=|2x﹣2|的图象如图:要使方程|2x﹣2|=b有一个零点,则函数y=|2x﹣2|与y=b有一个交点,则b>2或b=0,故实数b的取值范围是b>2或b=0,即(2,+∞)∪{0}.故答案为:(2,+∞)∪{0}.【点评】本题主要考查函数与方程的应用,作出函数图象,利用数形结合是解决本题的关键,是基础题.3.已知关于x 的方程|310|x a -=有两个不同的实根1x ,2x ,且212x x =,则实数a 的值是() A .5 B .6 C .7 D .15【答案】B【考点】函数的零点与方程根的关系【专题】方程思想;转化法;高考数学专题;函数的性质及应用;数学运算【分析】根据条件可得3log (10)(010)x a a =±<<,然后由212x x =,得到33log (10)2log (10)a a +=-或33log (10)2log (10)a a -=+,再求出a 的值.【解答】解:关于x 的方程|310|x a -=有两个不同的实根1x ,2x ,∴由|310|x a -=,可知010a <<,3log (10)(010)x a a ∴=±<<,关于x 的方程|310|x a -=有两个不同的实根1x ,2x ,且212x x =, 33log (10)2log (10)a a ∴+=-或33log (10)2log (10)a a -=+ 210(10)a a ∴+=-或210(10)a a -=+,6a ∴=±或15a =±,又010a <<, 6a ∴=.故选:B .【点评】本题考查了函数的零点与方程根的关系,考查了方程思想和转化思想,属基础题.。
第二章+第三节+第2课时+函数性质的综合应用课件-2025届高三数学一轮复习
THANKS
C.f (-15)<f (90)<f (21)
√D.f (21)<f (-15)<f (90)
D 解析:因为f (x-4)=-f (x)⇒f (x+4-4)=-f (x+4)⇒f (x)=-f (x+4)⇒f (x
+4)=-f (x+8),所以f (x)=f (x+8),因此函数f (x)的周期是8,f (-15)=f (-
第2课时 函数性质的综合应用
核心考点 提升“四能”
课时质量评价
已知函数的周期性、奇偶性求函数值,常利用奇偶性及周期性进行变换,将所 有函数值的自变量转化到已知解析式的区间内,把未知区间上的函数性质转化 为已知区间上的函数性质求解.
第2课时 函数性质的综合应用
核心考点 提升“四能”
课时质量评价
1.设f (x)是定义在R上的周期为2的偶函数,已知当x∈[2,3]时,f (x)=x,则当
x∈[-2,0]时,f (x)=( )
A.x+4
B.2-x
√C.3-|x+1|
D.2-|x+1|
C 解析:因为f (x)是定义在R上的周期为2的偶函数,当x∈[2,3]时,f (x)=x,
所以当x∈[-2,-1]时,2+x∈[0,1],4+x∈[2,3],此时f (x)=f (4+x)=4+
x;当x∈[-1,0]时,-x∈[0,1],2-x∈[2,3],此时f (x)=f (-x)=f (2-x)=
(-1)=-f (3).又f (3)=2,所以f (-1)=-2.由 f (2x-1)<-2,可得 f (2x-
1)<f (-1).令t=2x+1,则函数t=2x+1是R上的增函数,所以由复合函数的单
调性,可知函数f (t)是R上的增函数,即函数f (x)是R上的增函数,所以2x-1<-
函数 专题复习课件67张-2025届高三数学二轮复习
22:00~23:00 800 850 900 1 200 1 600 2 000 3 000
23:00~0:00 700 800 850 900 1 000 1 500 2 000
试问:广告价格与播出时间之间的关系是否是函数关系?
解析:不是函数关系,因为广告价格既与播出时间段有关,也 与播出时长有关.
如果函数 y=f(x)在区间 I 上是单调递增或单调递减,那么就称 函数 y=f(x)在这一区间 I 上具有__单__调__性__,区间 I 为 y=f(x)的 _单__调__区__间_.
考点透视
考点9.函数最大(小)值
一般地,设函数 y=f(x)的定义域为 D,如果存在实数 M 满足: (1)∀x∈D,都有 f(x)≤(≥)M; (2)∃x∈D,使得 f(x)=M. 那么,我们称 M 是函数 y=f(x)的最大(小)值.
考点透视
考点10.偶函数与奇函数
3.奇、偶函数的图象特征 (1)奇函数的图象关于___原__点___对称;反之亦然. (2)偶函数的图象关于____y_轴___对称;反之亦然. 奇偶函数的定义域关于原点对称,反之,若定义域不关于原
点对称,则这个函数一定不具有奇偶性.
考点透视
考点11.幂函数的概念
2025届高三数学二轮专题复习
函数
目 录
01 考点透视
12大常考点:知识梳理
02 题型剖析
23个题型典例剖析+技巧点拨
03 押题预测
精选18道期末真题对应考点练
01 考点透视
考点透视
考点1. 变量间的依赖关系
在某变化过程中有两个变量,如果其中一个变量的值发生了变
化,另一个变量的值也会随之发生变化,那么就称这两个变量具有 _依__赖__关__系_.
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【思维启迪】本题解答时注意两点:1根据奇 偶性判断函数f x在区间[0, )上的单调性; 2 因为a的范围不确定,因此须注意参数a的
分类讨论.另外可考虑利用偶函数的特性
f x f x f | x |进行转化,可减少繁
例1:若x1满足2x2x 5,x2
满足2x2log2x15,那么x1x2 ( )
A. 5
B. 3 C.7
2
2
D. 4
分析:对两个方程变形可得2x1 x5和 2
log2
x1x5.易发现两个方程在结构上
2
类似,然后令t x1,再利用数形结合解决.
解析:令t x 1,则x t 1,且t>1,
所以t1满足2t
知 点 C是 AB的 中 点 , 故 xA
xB
3 2
,
即
t1
t2
3, 2
所 以 x1
1
x2
1
3 2
,
即
x1
x2
7 ,故选C. 2
【思维启迪】本题实际是求解方程根的 问题.解答此类题型时要充分抓住反函 数与原函数的互换性与图象的对称性等 知识,沟通两个函数之间的联系,进而 使问题得解.如果所给两个方程在结构 上的类似不明显,常常须进行变形.
4. 复 合 函 数
1 定 义 : 设 y f u 的 定 义 域 为 A, u g x 的 值 域 为 B, 若 B A, 则 y 关 于 x函 数 y f g x
叫 做 函 数 f 与 g的 复 合 函 数 , u叫 中 间 量 , f 称 为 外 层 函 数 , g称 为 内 层 函 数 .
2性 质 :
①复合函数的单调性:规律还可总结为: “同性复合得增,异性复合得减”,即 “同增异减”. ②复合函数的奇偶性:内外函数中至少
有 一 个 为 偶 函 数 时 , y f g x 为 偶 函
数,只有当内外两个函数均为奇函数时,
y f g x 奇 函 数 .
考点1 函数与方程的综合
1定 义 : 在 函 数 的 定 义 域 内 , 对 于 自 变 量 的
不同取值范围,有着不同的解析式,这样的 函数叫做分段函数.
2定义域:分段函数的定义域是自变量的各段
取值范围的并集.
3函 数 值 : 求 分 段 函 数 的 函 数 值 f x0 时 , 应 该
首 先 判 断 x0所 属 的 取 值 范 围 , 然 后 再 把 x0代 入 到相应的解析式中进行计算.
考点2 函数与不等式的综合
例2:函数y f x是R上的偶函数,且在
(,0]上是增函数,若f a f 2,则实
数a的取值范围是( )
A.a 2
B.a 2
C.2 a 2
D.a 2或a 2
分 析:由 于 参 数 a的 取 值 不 确 定 , 因 此 对 a分 a0和 a< 0进 行 讨 论 , 同 时 可 根 据 奇 偶 性
3.周 期 函 数
1定 义 : 对 于 函 数 y f x , 如 果 存 在 一 个 不
为 零 的 常 数 T, 使 得 当 x取 定 义 域 内 的 每 一 个
值 时 , f x T f x都 成 立 , 那 么 就 把 函 数 y f x叫 做 周 期 函 数 , 不 为 零 的 常 数 T叫 做
t
32,t2满足log2t
t
3. 2
设函数y
3 2
t的图象与y
log 2t,
y 2t的图象的交点依次是A、B,如图所示.
因为y 2t和y log2t互为反函数, 其图象关于y x对称.
又 由 于 函 数 y t和 y 3 t的 图 象 交 于 一 点 C ( 3 ,3 ),
2
44Biblioteka 根据反函数与原函数的对称关系
杂的讨论过程.
变式题:若f x是偶函数,其定义域为(, ),
且在[0, )上是减函数,则f ( 3)与f (a2 2a 5)
这个函数的周期.
2性 质 : ① 若 T (T 0)是 f x 的 周 期 , 则 T 也 是 f x
的周期.
② 若 T (T 0)是 f x 的 周 期 , 则 nT (n为 任 意 非 零 整 数 )也 是 f x 的 周 期 . ③ 若 f x有 最 小 正 周 期 T, 那 么 kT (k Z, k 0)也 是 f x 的 周 期 .
4函 数 图 象 : 分 段 函 数 的 图 象 由 各 段 上 图 象 组 成 .
2. 抽 象 函 数
1 抽 象 函 数 是 指 没 有 给 出 具 体 的 函 数 解 析 式 , 而
只是给出该函数所具备的某些性质的函数.
2 常 见 的 以 初 等 函 数 为 模 型 的 抽 象 函 数 有 ( 见 下 表 )
确 定 fx在 [0, )上 的 单 调 性 .
解析 :函数y f x是偶函数,
且 在 ( ,0]上 是 增 函 数 ,
所 以 函 数 y f x 在[0, )上 是 减 函 数 . 当 a 0时 , 由 f a f 2 , 得 a 2; 当 a<0时 , 由 于 y f x 是 偶 函 数 , 所 以 f 2 f 2, 则 f a f 2, 所 以 a 2.
变 式 题 : 关 于 x的 方 程 x24x3a0有 三 个 不 相 等 的 实 数 根 , 则 实 数 a的 值 是 ______.
解 析 :令 y x 2 4 x 3 与 y a, 则在同一坐标平面作出函数 y x 2 4x 3 与 y a的 图 象 , 如 右 图 . 由 图 象 知 直 线 y 1与 y x2 4x 3 的 图 象 有 三 个 交 点 , 即 方 程 x2 4x 3 1, 也 就 是 方 程 x2 4x 3 1 0有 三 个 不 相 等 的 实 数 根 , 因 此 a 1.
专题五
函数与导数
函数综合题:通常是将函数的定义域、值域、 图象的作法及变换、函数的单调性、奇偶性、 周期性、对称性、反函数等全部或部分知识 交织在一起,要求解决相关问题的一种综合 性试题.同时还必须透彻理解高考中常涉及 到的四种特殊函数——分段函数、抽象函数、 周期函数、复合函数. 1. 分 段 函 数