(通用版)2019版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第二部分 備考技法 專題一 解題常用8術(shù)系統(tǒng)歸納——串一串方法講義 理(普通生含解析).doc
備考技法專題一 解題常用 8 術(shù)系統(tǒng)歸納——串一串方法
第1術(shù) 探求思路,圖作向?qū)?
方法概述
對(duì)題設(shè)條件不夠明顯的數(shù)學(xué)問題求解,注重考查相關(guān)的圖形,巧用圖形作向?qū)撬季S入手和領(lǐng)會(huì)題意的關(guān)鍵所在.尤其是對(duì)一些復(fù)合函數(shù)、三角函數(shù)、不等式等形式給出的命題,其本身雖不帶有圖形,但我們可換個(gè)角度思考,設(shè)法構(gòu)造相應(yīng)的輔助圖形進(jìn)行分析,將代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為幾何問題來解.力爭(zhēng)做到有圖用圖,無圖想圖,補(bǔ)形改圖,充分運(yùn)用其幾何特征的直觀性來啟迪思維,從而較快地獲得解題的途徑.這就是我們常說的圖解法
應(yīng)用題型
選擇題、填空題、解答題中均有應(yīng)用,主要涉及最值、不等式、取值范圍等問題
[例1] (1)用min{a,b,c}表示a,b,c三個(gè)數(shù)中的最小值,設(shè)f(x)=min{2x,x+2,10-x}(x≥0),則f(x)的最大值為( )
A.4 B.5
C.6 D.7
[解析] 畫出y=2x,y=x+2,y=10-x的圖象如圖所示,觀察圖象可知f(x)=
所以f(x)的最大值在x=4時(shí)取得,且為6.
[答案] C
(2)已知函數(shù)y=的圖象與函數(shù)y=kx的圖象恰有兩個(gè)交點(diǎn),則實(shí)數(shù)k的取值范圍是________.
[解析] y==
作出其圖象如圖所示,結(jié)合圖象可知0<k<1或1<k<2.
[答案] (0,1)∪(1,2)
[例2] 已知f(x)=則不等式f(x)≥x2的解集為( )
A.[-1,1] B.[-2,2]
C.[-2,1] D.[-1,2]
[解析] 分別作出f(x)=和y=x2的圖象如圖所示.
由圖可知,f(x)≥x2的解集為[-1,1].
[答案] A
[例3] (1)設(shè)a,b,c是單位向量,且ab=0,則(a-c)(b-c)的最小值為( )
A.-2 B.-2
C.-1 D.1-
[解析] 由于(a-c)(b-c)=-(a+b)c+1,因此等價(jià)于求(a+b)c的最大值,這個(gè)最大值只有當(dāng)向量a+b與向量c同向共線時(shí)取得.由于ab=0,故a⊥b,如圖所示,|a+b|=,|c|=1.當(dāng)θ=0時(shí),(a+b)c取得最大值且最大值為.故所求的最小值為1-.
[答案] D
(2)已知△ABC的三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)滿足如下條件:向量=(2,0),=(2,2), =(cos α,sin α),則∠AOB的取值范圍為__________.
[解析] 由||==,可知點(diǎn)A的軌
跡是以C(2,2)為圓心,為半徑的圓.過原點(diǎn)O作圓的切線,切點(diǎn)分別為M,N,如圖所示,
連接CM,CN,則向量與的夾角θ的取值范圍是[∠MOB,∠NOB].由圖可知∠COB=,因?yàn)閨|=2,由||=||=||,知∠=∠CON=,所以∠BOM=-=,∠BON=+=,所以≤θ≤,故∠AOB的取值范圍為.
[答案]
[例4] 已知F1,F(xiàn)2分別為雙曲線x2-=1的左、右焦點(diǎn),點(diǎn)P為右支上一點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn).若向量+與的夾角為120,則點(diǎn)F2到直線PF1的距離為( )
A. B.
C.2 D.
[解析] 如圖,取PF2的中點(diǎn)M,連接OM,
則+=2,
故〈,〉=120,
∠OMF2=60.
因?yàn)镺為F1F2的中點(diǎn),
所以O(shè)M∥PF1,
所以∠F1PF2=∠OMF2=60.
在△F1PF2中,設(shè)|PF1|=m,|PF2|=n,
因?yàn)閍=1,b=,所以c=,
由余弦定理得,
cos∠F1PF2=,
即cos 60==,
整理得m2+n2-mn=28,
所以解得
過點(diǎn)F2作F2N⊥PF1于N,
在Rt△PF2N中,|F2N|=|PF2|sin 60=2,
即點(diǎn)F2到直線PF1的距離為2.
[答案] C
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.定義在R上的函數(shù)y=f(x+2)的圖象關(guān)于直線x=-2對(duì)稱,且函數(shù)f(x+1)是偶函數(shù).若當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)=sin,則函數(shù)g(x)=f(x)-e-|x|在區(qū)間[-2 018,2 018]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為( )
A.2 017 B.2 018
C.4 034 D.4 036
解析:選D 由y=f(x+2)的圖象關(guān)于直線x=-2對(duì)稱,得f(x)是偶函數(shù),即f(-x)=f(x).
因?yàn)楫?dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)=sin,
所以當(dāng)x∈[-1,0]時(shí),f(x)=f(-x)=-sin.
因?yàn)楹瘮?shù)f(x+1)是偶函數(shù),
所以f(x+1)=f(-x+1),
所以f(x+2)=f(-x)=f(x),
故f(x)是周期為2的偶函數(shù).
作出函數(shù)y=f(x)與函數(shù)y=e-|x|的圖象如圖所示,可知每個(gè)周期內(nèi)兩個(gè)圖象有兩個(gè)交點(diǎn),
所以函數(shù)g(x)=f(x)-e-|x|在區(qū)間[-2 018,2 018]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為2 0182=4 036.
2.在平面上, ⊥,||=||=1, =+,若||<,則||的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:選D 根據(jù)⊥,
=+,可知四邊形AB1PB2是一個(gè)矩形.
以A為坐標(biāo)原點(diǎn),AB1,AB2所在直線為x軸、y軸建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系.
設(shè)|AB1|=a,|AB2|=b.
點(diǎn)O的坐標(biāo)為(x,y),點(diǎn)P(a,b).
∵||=||=1,∴
變形為
∵||<,∴(x-a)2+(y-b)2<,
∴1-x2+1-y2<,∴x2+y2>.①
∵(x-a)2+y2=1,∴y2≤1.
同理,x2≤1.
∴x2+y2≤2.②
由①②可知:<x2+y2≤2.
∵||=,∴<||≤.
3.過雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)F(-c,0)(c>0),作圓x2+y2=的切線,切點(diǎn)為E,延長(zhǎng)FE交雙曲線右支于點(diǎn)P,若=(+),則雙曲線的離心率為( )
A. B.
C. D.
解析:選A 由題意可知E為FP的中點(diǎn),且OE⊥FP.記F′為雙曲線的右焦點(diǎn),作出示意圖如圖,連接F′P,則F′P綊2OE,所以FP⊥F′P,且|F′P|=a,故由雙曲線的定義可得|FP|=3a.
所以(2c)2=a2+(3a)2,所以e==.
4.已知a>0,b>0,則不等式a>>-b的解是( )
A.
B.
C.∪
D.∪
解析:選D 法一:直接求解法.
-b<<a????
?x<-或x>,故選D.
法二:數(shù)形結(jié)合法.利用y=的圖象,如圖所示,故選D.
5.已知關(guān)于x的方程|x|=ax+1有一個(gè)負(fù)根,但沒有正根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是__________.
解析:在同一平面直角坐標(biāo)系中分別作出y=|x|,y=ax+1,y=x+1的圖象.由圖可知,當(dāng)直線y=ax+1的斜率a≥1時(shí),直線y=ax+1與y=|x|的圖象有且僅有y軸左側(cè)一個(gè)交點(diǎn),即|x|=ax+1有一個(gè)負(fù)根,但沒有正根.
答案:[1,+∞)
6.已知a,b為單位向量,ab=0,若向量c滿足|c-a-b|=1,則|c|的取值范圍為__________________.
解析:令=a,=b, =a+b,=c,
如圖所示,則||=.
又|c-b-a|=1,
所以點(diǎn)C在以點(diǎn)D為圓心、半徑為1的圓上.
易知點(diǎn)C與O,D共線時(shí)||取到最值,最大值為+1,最小值為-1,
所以|c|的取值范圍為[-1,+1].
答案:[-1,+1]
第2術(shù) 解題常招,設(shè)參換元
方法概述
在解答數(shù)學(xué)問題時(shí),我們常把某個(gè)代數(shù)式看成一個(gè)新的未知數(shù),或?qū)⒛承┳冊(cè)昧硪粎⒆兞康谋磉_(dá)式來替換,以便將所求的式子變形,優(yōu)化思考對(duì)象,讓原來不醒目的條件,或隱含的信息顯露出來,促使問題的實(shí)質(zhì)明朗化,使非標(biāo)準(zhǔn)型問題標(biāo)準(zhǔn)化,從而便于我們將問題化繁為簡(jiǎn)、化難為易、化陌生為熟悉,從中找出解題思路.這種通過換元改變式子形式來變換研究對(duì)象,將問題移至新對(duì)象的知識(shí)背景中去考查、探究解題思路的做法,就是設(shè)參換元法,也就是我們常說的換元法
應(yīng)用題型
此方法既適用選擇題、填空題,也適用于解答題,多在研究方程、不等式、函數(shù)、三角、解析幾何中廣泛應(yīng)用
[例1] 已知x,y∈R,滿足x2+2xy+4y2=6,則z=x2+4y2的取值范圍為__________.
[常規(guī)解法]
由x2+2xy+4y2=6,
得2xy=6-(x2+4y2),
而2xy≤,
所以6-(x2+4y2)≤,
所以x2+4y2≥4,當(dāng)且僅當(dāng)x=2y時(shí),取等號(hào).
又因?yàn)?x+2y)2=6+2xy≥0,即2xy≥-6,
所以z=x2+4y2=6-2xy≤12,
綜上可得4≤x2+4y2≤12.
[提速解法]
已知x2+2xy+4y2=6,
即(x+y)2+(y)2=()2,
故設(shè)x+y=cos α,y=sin α,
即x=cos α-sin α,y=sin α.
則z=x2+4y2=6-2xy=6-2(cos α-sin α)sin α=8-4sin.
所以8-4≤z≤8+4,
即z的取值范圍為[4,12].
[答案] [4,12]
[例2] 已知橢圓C方程為+y2=1,且直線l:y=kx+m與圓O:x2+y2=1相切,若直線l與橢圓C交于M,N兩點(diǎn),求△OMN面積的最大值.
[解] 圓O的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn),半徑r=1,由直線l:y=kx+m,即kx-y+m=0與圓O:x2+y2=1相切,得=1,故有m2=1+k2.①
由
消去y得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
則x1+x2=-,x1x2=.
所以|x1-x2|2=(x1+x2)2-4x1x2
=2-4
=.②
將①代入②,得|x1-x2|2=,
故|x1-x2|=.
所以|MN|=|x1-x2|==.
故△OMN的面積S=|MN|1=.
令t=4k2+1(t≥1),則k2=,代入上式,
得S=2=
= = ,
所以當(dāng)t=3,即4k2+1=3,解得k=時(shí),S取得最大值,且最大值為=1.
[例3] 已知u≥1,v≥1且(logau)2+(logav)2=loga(au2)+loga(av2)(a>1),則loga(uv)的最大值和最小值分別為________,________.
[解析] 令x=logau,y=logav,則x≥0,y≥0.已知等式可化為(x-1)2+(y-1)2=4(x≥0,y≥0).再設(shè)t=loga(uv)=x+y(x≥0,y≥0),由圖可知,當(dāng)線段y=-x+t(x≥0,y≥0)與圓弧(x-1)2+(y-1)2=4(x≥0,y≥0)相切時(shí)(圖中CD位置),截距t取最大值,tmax=2+2;當(dāng)線段端點(diǎn)是圓弧端點(diǎn)時(shí)(圖中AB位置),截距t取最小值,tmin=1+.因此loga(uv)的最大值是2+2,最小值是1+.
[答案] 2+2 1+
[提醒] 利用兩次換元探究動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程,數(shù)形結(jié)合使問題變得直觀.換元中應(yīng)注意舊變量對(duì)新變量的限制.
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.橢圓+=1的左焦點(diǎn)為F,直線x=m與橢圓相交于點(diǎn)A,B,當(dāng)△FAB的周長(zhǎng)最大時(shí),△FAB的面積為________.
解析:已知+=1,則F(-1,0).
設(shè)A(2cos θ,sin θ),B(2cos θ,-sin θ),
則|AF|=|BF|==2+cos θ,
故△FAB的周長(zhǎng)l=2(2+cos θ)+2sin θ=4+4sin.
當(dāng)θ=時(shí),l取得最大值,此時(shí)△FAB的面積為
S=(1+2cos θ)2sin θ=sin θ(1+2cos θ)=3.
答案:3
2.不等式log2(2x-1)log2(2x+1-2)<2的解集是________.
解析:設(shè)log2(2x-1)=y(tǒng),則log2(2x+1-2)=1+log2(2x-1)=y(tǒng)+1,故原不等式可化為y(y+1)<2,解得-2<y<1.所以-2<log2(2x-1)<1,
解得log2<x<log23,即x∈.
答案:
3.y=sin xcos x+sin x+cos x的最大值是________.
解析:設(shè)sin x+cos x=t∈[-,],則sin xcos x==-,
所以y=+t-=(t+1)2-1,當(dāng)t=時(shí),ymax=+.
答案:+
4.在橢圓x2+4y2=8中,AB是長(zhǎng)為的動(dòng)弦,O為坐標(biāo)原點(diǎn),求△AOB面積的取值范圍.
解:設(shè)A,B的坐標(biāo)為(x1,y1),(x2,y2),直線AB的方程為y=kx+b,
代入橢圓方程整理得(4k2+1)x2+8kbx+4(b2-2)=0.
故x1+x2=-,x1x2=.
由|AB|2=(k2+1)(x2-x1)2
=(k2+1)[(x1+x2)2-4x1x2]
=[2(4k2+1)-b2]=,
得b2=2(4k2+1)-,
又原點(diǎn)O到AB的距離為.
所以△AOB的面積S=.
記u=,
則S2==-=-u2-u=4-2.
又u==4-的范圍為[1,4](u=4為豎直弦).
故u=時(shí),S=4;
而u=1時(shí),S=.
因此S的取值范圍是.
第3術(shù) 出奇制勝,巧妙構(gòu)造
方法概述
構(gòu)造法是指根據(jù)題設(shè)條件和結(jié)論的特征、性質(zhì),運(yùn)用已知數(shù)學(xué)關(guān)系式和理論,構(gòu)造出滿足條件或結(jié)論的數(shù)學(xué)對(duì)象,從而使原問題中隱含的關(guān)系和性質(zhì)在新構(gòu)造的數(shù)學(xué)對(duì)象中清晰地展現(xiàn)出來,并借助該數(shù)學(xué)對(duì)象方便快捷地解決數(shù)學(xué)問題的方法.構(gòu)造法應(yīng)用的技巧是“定目標(biāo)構(gòu)造”,需從已知條件入手,緊扣要解決的問題,把陌生的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的問題.解題時(shí)常構(gòu)造函數(shù)、構(gòu)造方程、構(gòu)造平面圖形等
應(yīng)用題型
適用于各類題型,多涉及函數(shù)、方程、平面圖形等知識(shí)
[例1] (1)已知偶函數(shù)f(x)的定義域?yàn)槠鋵?dǎo)函數(shù)是f′(x).當(dāng)0<x<時(shí),有f′(x)cos x+f(x)sin x<0,則關(guān)于x的不等式f(x)<fcos x的解集為( )
A.
B.∪
C.∪
D.∪
[解析] 令F(x)=,
則F′(x)=.
當(dāng)0<x<時(shí),有f′(x)cos x+f(x)sin x<0,
則F′(x)<0,所以F(x)在上單調(diào)遞減.
因?yàn)镕(-x)===F(x),所以F(x)為偶函數(shù),
所以F(x)在上單調(diào)遞增.
當(dāng)x∈時(shí),cos x>0,
則f(x)<fcos x等價(jià)于<,
即F(x)<F,所以|x|>,
又x∈,
所以-<x<-或<x<.
[答案] B
(2)已知m,n∈(2,e),且-<ln,則( )
A.m>n B.m<n
C.m>2+ D.m,n的大小關(guān)系不確定
[解析] 由不等式可得-<ln m-ln n,
即+ln n<+ln m.
設(shè)f(x)=+ln x(x∈(2,e)),
則f′(x)=-+=.
因?yàn)閤∈(2,e),所以f′(x)>0,
故函數(shù)f(x)在(2,e)上單調(diào)遞增.
因?yàn)閒(n)<f(m),所以n<m.
[答案] A
[例2] 已知a2-3a=1,b2-3b=1,且a≠b,則+=__________.
[解析] 由題意可知a,b是方程x2-3x-1=0的兩個(gè)實(shí)數(shù)根,由根與系數(shù)的關(guān)系可知a+b=3,ab=-1,
所以+===32-2(-1)=11.
[答案] 11
[例3] 已知實(shí)數(shù)a,b是利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的0~1之間的均勻隨機(jī)數(shù),設(shè)事件A為(a-1)2+(b-1)2>,則事件A發(fā)生的概率為( )
A. B.1-
C. D.1-
[解析] 由題意知,計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的0~1之間的均勻隨機(jī)數(shù)a,b的對(duì)應(yīng)區(qū)域是邊長(zhǎng)為1的正方形,面積為1;事件A對(duì)應(yīng)的區(qū)域是邊長(zhǎng)為1的正方形減去四分之一的圓圓心為(1,1),半徑為,如圖所示,則事件A對(duì)應(yīng)的區(qū)域的面積為1-.由幾何概型的概率計(jì)算公式得事件A發(fā)生的概率為1-.
[答案] B
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.已知函數(shù)f(x)是定義在實(shí)數(shù)集R上的不恒為零的偶函數(shù),且對(duì)任意的實(shí)數(shù)x都有xf(x+1)=(1+x)f(x),則f 的值是( )
A.0 B.
C.1 D.
解析:選A 由已知得=,
故構(gòu)造函數(shù)g(x)=,則g(x+1)=,
所以g(x+1)=g(x),即g(x)是周期為1的函數(shù).
又f(x)為偶函數(shù),所以g(x)為奇函數(shù).
故再構(gòu)造一個(gè)特例函數(shù)g(x)=sin 2πx(x∈R),
所以f(x)=xsin 2πx,從而有f =sin 5π=0,
故f =f(0)=0,因此選A.
2.已知數(shù)列{an},an=2an-1+n+1,a1=1(n∈N*),則an=__________.
解析:由已知可得an+n+3=2[an-1+(n-1)+3].
設(shè)bn=an+n+3,則bn=2bn-1,
所以{bn}是公比為2的等比數(shù)列,且b1=a1+1+3=5,
所以bn=52n-1,所以an=52n-1-n-3.
答案:52n-1-n-3
3.函數(shù)f(x)=+的值域?yàn)開_________.
解析:f(x)=+,
其幾何意義是平面內(nèi)動(dòng)點(diǎn)P(x,0)到兩定點(diǎn)M(2,3)和N(5,-1)的距離之和(如圖所示),求其值域只要求其最值即可.
易知當(dāng)M,N,P三點(diǎn)共線(即P在線段MN上)時(shí),f(x)取得最小值,且f(x)min=|MN|=5,f(x)無最大值,故得函數(shù)的值域?yàn)閇5,+∞).
答案:[5,+∞)
4.函數(shù)y=的最大值和最小值分別為__________,__________.
解析:從幾何意義上考慮把原解析式看作是動(dòng)點(diǎn)P(cos x,sin x)與定點(diǎn)Q(3,0)連線的斜率,為此構(gòu)造一個(gè)單位圓,探究單位圓上動(dòng)點(diǎn)P(cos x,sin x)與定點(diǎn)Q(3,0)連線的斜率問題.
如圖,因?yàn)閯?dòng)點(diǎn)在單位圓上運(yùn)動(dòng)時(shí)處于極端狀態(tài),即為切點(diǎn)時(shí)直線斜率分別為最大、最小,設(shè)切點(diǎn)分別為R,M.
易知kOR=2,kOM=-2,
所以kQR=-,kQM=,所以-≤kPQ≤.
即y=的最大值為,最小值為-.
答案: -
第4術(shù) 聲東擊西,換位推理
方法概述
對(duì)有些問題在直接求解時(shí)會(huì)感到困難或根本難以從條件入手,這時(shí)可避開正面強(qiáng)攻,從結(jié)論的對(duì)立面入手,或考查與其相關(guān)的另一問題,或反例中也可找到解決問題的途徑,有時(shí)甚至還能獲得最佳的解法.這就是“聲東擊西,換位推理”的戰(zhàn)術(shù)
應(yīng)用題型
既有選擇、填空題,也有解答題.主要體現(xiàn)為補(bǔ)集法、相關(guān)點(diǎn)法及反證法等
[例1] 若拋物線y=x2上的所有弦都不能被直線y=k(x-3)垂直平分,則k的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
[解析] 假設(shè)拋物線y=x2上存在兩點(diǎn)A(x1,x),B(x2,x)關(guān)于直線y=k(x-3)對(duì)稱,設(shè)AB的中點(diǎn)為P(x0,y0),則x0=,y0=.
因?yàn)橹本€y=k(x-3)垂直平分弦AB,
所以=-,所以=-.
又AB的中點(diǎn)P(x0,y0)在直線y=k(x-3)上,
所以=k=-,
所以中點(diǎn)P.
由于點(diǎn)P在y>x2的區(qū)域內(nèi),所以->2,
整理得(2k+1)(6k2-2k+1)<0,解得k<-.
因此當(dāng)k<-時(shí),拋物線y=x2上存在弦能被直線y=k(x-3)垂直平分,于是當(dāng)k≥-時(shí),拋物線y=x2上的所有弦都不能被直線y=k(x-3)垂直平分.
所以實(shí)數(shù)k的取值范圍為.
[答案] D
[例2] 已知P(4,0)是圓x2+y2=36內(nèi)的一點(diǎn),A,B是圓上兩動(dòng)點(diǎn),且滿足∠APB=90,求矩形APBQ頂點(diǎn)Q的軌跡方程.
[解] 連接AB,PQ,設(shè)AB與PQ交于點(diǎn)M,如圖所示.
因?yàn)樗倪呅蜛PBQ為矩形,所以M為AB,PQ的中點(diǎn),連接OM.
由垂徑定理可知OM⊥AB,
設(shè)M(xM,yM),
由此可得|AM|2=|OA|2-|OM|2=36-(x+y).①
又在Rt△APB中,
有|AM|=|PM|=.②
由①②得x+y-4xM-10=0,
故點(diǎn)M的軌跡是圓.
因?yàn)辄c(diǎn)M是PQ的中點(diǎn),設(shè)Q(x,y),
則xM=,yM=,
代入點(diǎn)M的軌跡方程中得
2+2-4-10=0,
整理得x2+y2=56,即為所求點(diǎn)Q的軌跡方程.
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.設(shè)a,b∈R,定義運(yùn)算“∧”和“∨”如下:a∧b=a∨b=
若正數(shù)a,b,c,d滿足ab≥4,c+d≤4,則( )
A.a(chǎn)∧b≥2,c∧d≤2 B.a(chǎn)∧b≥2,c∨d≥2
C.a(chǎn)∨b≥2,c∧d≤2 D.a(chǎn)∨b≥2,c∨d≥2
解析:選C 從定義知,a∧b=min(a,b),即求a,b中的最小值;a∨b=max(a,b),即求a,b中的最大值.
假設(shè)0<a<2,0<b<2,則ab<4,與已知ab≥4相矛盾,則假設(shè)不成立,故max(a,b)≥2,即a∨b≥2.
假設(shè)c>2,d>2,則c+d>4,與已知c+d≤4相矛盾,則假設(shè)不成立,故min(c,d)≤2,即c∧d≤2.
故選C.
2.某學(xué)校為了研究高中三個(gè)年級(jí)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情況,從高一,高二,高三三個(gè)年級(jí)中分別抽取了1,2,3個(gè)班級(jí)進(jìn)行問卷調(diào)查,若再從中任意抽取兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行測(cè)試,則兩個(gè)班級(jí)來自不同年級(jí)的概率為________.
解析:記高一年級(jí)中抽取的1個(gè)班級(jí)為a,高二年級(jí)中抽取的2個(gè)班級(jí)為b1,b2,高三年級(jí)中抽取的3個(gè)班級(jí)為c1,c2,c3.
從已抽取的6個(gè)班級(jí)中任意抽取兩個(gè)班級(jí)的所有可能結(jié)果為(a,b1),(a,b2),(a,c1),(a,c2),(a,c3),(b1,b2),(b1,c1),(b1,c2),(b1,c3),(b2,c1),(b2,c2),(b2,c3),(c1,c2),(c1,c3),(c2,c3),共15種.
設(shè)“抽取的兩個(gè)班級(jí)來自不同年級(jí)”為事件A,則事件為抽取的兩個(gè)班級(jí)來自同一年級(jí).
兩個(gè)班級(jí)來自同一年級(jí)的結(jié)果為(b1,b2),(c1,c2),(c1,c3),(c2,c3),共4種.
所以P()=,故P(A)=1-P()=1-=.
所以兩個(gè)班級(jí)來自不同年級(jí)的概率為.
答案:
3.已知函數(shù)f(x)=ax2-x+ln x在區(qū)間(1,2)上不單調(diào),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為________.
解析:f′(x)=2ax-1+.
(1) 若函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,2)上單調(diào)遞增,則f′(x)≥0在(1,2)上恒成立,所以2ax-1+
≥0,
得a≥.①
令t=,因?yàn)閤∈(1,2),所以t=∈.
設(shè)h(t)=(t-t2)=-2+,t∈,顯然函數(shù)y=h(t)在區(qū)間上單調(diào)遞減,
所以h(1)<h(t)<h,即0<h(t)<.
由①可知,a≥.
(2) 若函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,2)上單調(diào)遞減,則f′(x)≤0在(1,2)上恒成立,所以2ax-1+
≤0,
得a≤.②
結(jié)合(1)可知,a≤0.
綜上,若函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,2)上單調(diào),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為(-∞,0]∪.
所以若函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,2)上不單調(diào),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為.
答案:
第5術(shù) 確定關(guān)系,待定系數(shù)
方法概述
待定系數(shù)法是確定變量間的函數(shù)關(guān)系,設(shè)出某些未知系數(shù),然后根據(jù)所給條件來確定這些未知系數(shù)的一種方法.其理論依據(jù)是多項(xiàng)式恒等,也就是利用了多項(xiàng)式f(x)≡g(x)的充要條件是:對(duì)于一個(gè)任意的a值,都有f(a)≡g(a);或者兩個(gè)多項(xiàng)式各同類項(xiàng)的系數(shù)對(duì)應(yīng)相等;待定系數(shù)法解題的關(guān)鍵是依據(jù)已知,正確列出等式或方程.使用待定系數(shù)法,就是把具有某種確定形式的數(shù)學(xué)問題,通過引入一些待定的系數(shù),轉(zhuǎn)化為方程組來解決,要判斷一個(gè)問題是否可用待定系數(shù)法求解,主要是看所求解的數(shù)學(xué)問題是否具有某種確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式,如果具有,就可以用待定系數(shù)法求解
應(yīng)用題型
既有選擇、填空題,也有解答題.分解因式、拆分分式、數(shù)列通項(xiàng)或求和、求函數(shù)式、求解析幾何中曲線方程等,這些問題都具有確定的數(shù)學(xué)表達(dá)形式,所以都可以用待定系數(shù)法求解
[例1] 已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,|φ|<的部分圖象如圖所示,其中|PQ|=2,則f(x)的解析式為______________.
[解析] 由題圖可知A=2,P(x1,-2),Q(x2,2),
所以|PQ|===2.
整理得|x1-x2|=2,所以其最小正周期T=2|x1-x2|=4,即=4,解得ω=.
又函數(shù)圖象過點(diǎn)(0,-),
所以2sin φ=-,即sin φ=-.
又|φ|<,所以φ=-.
所以f(x)=2sin.
[答案] f(x)=2sin
[例2] 已知橢圓C的焦點(diǎn)在x軸上,其離心率為,且過點(diǎn)A,則橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為________.
[解析] 設(shè)橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1(a>b>0).
因?yàn)槠潆x心率e=,所以==,
即a=2b.
故橢圓C的方程為+=1.
又點(diǎn)A在橢圓C上,所以+=1,
解得b2=1.所以橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1.
[答案]?。珁2=1
[例3] 已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn(n∈N*),且S3=21,S5=65,則Sn=________.
[解析] 設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=An2+Bn.
由已知可得化簡(jiǎn)得
解得所以Sn=3n2-2n.
[答案] 3n2-2n
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.二次不等式ax2+bx+2>0的解集是,則a+b的值是( )
A.10 B.-10
C.14 D.-14
解析:選D 由不等式的解集是,可知-,是方程ax2+bx+2=0的兩根,可得解得所以a+b=-14.
2.過三點(diǎn)A(1,3),B(4,2),C(1,-7)的圓交y軸于M,N兩點(diǎn),則|MN|=( )
A.2 B.8
C.4 D.10
解析:選C 設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,
則解得
∴圓的方程為x2+y2-2x+4y-20=0.
令x=0,得y=-2+2或y=-2-2,
∴M(0,-2+2),N(0,-2-2)或M(0,-2-2),N(0,-2+2),
∴|MN|=4.
3.函數(shù)y=a-bcos 3x(b>0)的最大值為,最小值為-,則y=-4asin 3bx的最小正周期是________.
解析:由題意可得解得
所以函數(shù)y=-4asin 3bx=-2sin 3x的最小正周期T=.
答案:
4.與雙曲線x2-=1有共同的漸近線,且過點(diǎn)(2,2)的雙曲線的方程是__________.
解析:設(shè)雙曲線方程為x2-=λ,
將點(diǎn)(2,2)代入求得λ=3,
即得雙曲線方程為-=1.
答案:-=1
第6術(shù) 蹊徑可辟,分割補(bǔ)形
方法概述
所謂割補(bǔ)法就是把一個(gè)復(fù)雜面積或體積的計(jì)算分割成若干個(gè)簡(jiǎn)單圖形的有關(guān)計(jì)算或?qū)⒁粋€(gè)不易求出面積或體積的幾何圖形補(bǔ)足為較易計(jì)算的幾何圖形.也就是將復(fù)雜的或不熟悉的幾何圖形轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的熟悉的幾何圖形或幾何體.例如,把曲邊形割補(bǔ)成規(guī)則圖形、把斜棱柱割補(bǔ)成直棱柱、把三棱柱補(bǔ)成平行六面體、把三棱錐補(bǔ)成三棱柱或平行六面體、把多面體切割成錐體(特別是三棱錐)、把不規(guī)則的幾何體割補(bǔ)成規(guī)則的幾何體,從而把未知的轉(zhuǎn)化為已知的、把陌生的轉(zhuǎn)化為熟悉的、把復(fù)雜的轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、把不夠直觀的轉(zhuǎn)化為直觀易懂的
應(yīng)用題型
在解決幾何問題過程中,割補(bǔ)法是一種常用的方法.無論是平面幾何、解析幾何、還是立體幾何,適時(shí)使用割補(bǔ)法,能幫助我們找到問題的突破口,把問題放到特殊的幾何圖形中,借助特殊圖形分析問題,有時(shí)會(huì)柳暗花明,事半功倍
[例1] (1)為測(cè)出所住小區(qū)的面積,某人進(jìn)行了一些測(cè)量工作,所得數(shù)據(jù)如圖所示,則小區(qū)的面積是( )
A. km2 B. km2
C. km2 D. km2
[解析] 如圖,連接AC.在△ABC中,根據(jù)余弦定理可得AC== km,
又AB=2 km,BC=1 km,
所以AC2+BC2=AB2,
所以△ABC為直角三角形,
且∠ACB=90,∠BAC=30,
故∠DAC=∠DCA=15.
所以△ADC為等腰三角形,且∠D=150,
設(shè)AD=DC=x km,
根據(jù)余弦定理得x2+x2+x2=3,
即x2==3(2-).
所以小區(qū)的面積為1+3(2-)==(km2).
[答案] D
(2)如圖,在多面體ABCDEF中,已知四邊形ABCD是邊長(zhǎng)為1的正方形,且△ADE,△BCF均為正三角形,EF∥AB,EF=2,則多面體的體積為( )
A. B.
C. D.
[解析] 法一:如圖,在EF上取點(diǎn)M,N,使EM=FN=,連接MA,MD,NB,NC,則MN=1,三棱柱ADMBCN是直三棱柱,DM=AM==.
設(shè)H為AD的中點(diǎn),連接MH,則MH⊥AD,
且MH==,
∴S△ADM=ADMH=.
∴VABCDEF=2VEADM+VADMBCN
=2+1=.
法二:如圖,取EF的中點(diǎn)G,連接GA,GB,GC,GD,則三棱錐EADG與三棱錐GBCF都是棱長(zhǎng)為1的正四面體,易求得VEADG=VGBCF==,
又四棱錐GABCD的底面是邊長(zhǎng)為1的正方形,且側(cè)棱邊為1.
易求得其高為,則VGABCD=11=,
所以VABCDEF=2VEADG+VGABCD=2+=.
[答案] A
[例2] (1)某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積為( )
A.8π+16 B.8π-16
C.8π+8 D.16π-8
[解析] 由三視圖可知該幾何體為一個(gè)半圓柱去掉一個(gè)直棱柱.其中半圓柱的高為4,底面半圓的半徑為2;直三棱柱的底面為斜邊是4的等腰直角三角形,高為4.
半圓柱的體積為V1=π224=8π,
直三棱柱的體積為V2=424=16.
所以所求幾何體的體積為V=V1-V2=8π-16.
[答案] B
(2)如圖,在直三棱柱A1B1C1ABC中,∠BCA=90,點(diǎn)E,F(xiàn)分別為AB,AC的中點(diǎn),若BC=CA=CC1,則B1E與A1F所成的角的余弦值為________.
[解析] 如圖,把直三棱柱A1B1C1ABC補(bǔ)成一個(gè)直平行六面體A1B1D1C1ABDC,取BD中點(diǎn)G,連接B1G,則B1G∥A1F,∠EB1G即為B1E與A1F所成的角(或其補(bǔ)角).
設(shè)BC=CA=CC1=2a,
則B1G==a,
AB==2a,
B1E==a,
GE2=BG2+BE2-2BGBEcos 135=5a2,
所以cos∠EB1G==,
故B1E與A1F所成角的余弦值為.
[答案]
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.一個(gè)幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積是( )
A.64 B.72
C.80 D.112
解析:選C 根據(jù)三視圖可知該幾何體為四棱錐PABCD與正方體ABCDA1B1C1D1的組合體,如圖所示.由三視圖中的數(shù)據(jù)可知,正方體ABCDA1B1C1D1的棱長(zhǎng)為4,其體積V1=43=64.四棱錐PABCD的底面為正方形ABCD,高h(yuǎn)=3,且PA=PB,其底面積為S=42=16,則四棱錐PABCD的體積V2=Sh=163=16.故所求幾何體的體積V=V1+V2=64+16=80.
2.如圖,正三棱錐SABC的側(cè)棱與底面邊長(zhǎng)相等,如果E,F(xiàn)分別為SC,AB的中點(diǎn),那么異面直線EF與SA所成的角等于( )
A.90 B.60
C.45 D.30
解析:選A 如圖,把正三棱錐SABC補(bǔ)成一個(gè)正方體AGBHA1CB1S.
∵EF∥AA1,
∴異面直線EF與SA所成的角為45.
3.如圖,已知多面體ABCDEFG,AB,AC,AD兩兩垂直,平面ABC∥平面DEFG,平面BEF∥平面ADGC,AB=AD=DG=2,AC=EF=1,則該多面體的體積為( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:選B 法一:如圖,把多面體ABCDEFG補(bǔ)成正方體DEPGABHM,則VABCDEFG=VDEPGABHM=23=4.
法二:如圖,取DG的中點(diǎn)H,以DA,DE,DH為棱構(gòu)造長(zhǎng)方體EFHDBPCA,則三棱錐CHFG與三棱錐FPCB全等.
所以VABCDEFG=VABPCDEFH=ABACAD=212=4.
4.在正三棱錐SABC中,側(cè)棱SC⊥側(cè)面SAB,側(cè)棱SC=4,則此正三棱錐的外接球的表面積為________.
解析:由正三棱錐中側(cè)棱SC⊥側(cè)面SAB,可得三條側(cè)棱SA,SB,SC兩兩垂直.又三條側(cè)棱相等,故可以三條側(cè)棱為相鄰三邊作出一個(gè)正方體SBDCAEFG,如圖所示,其棱長(zhǎng)為4,其外接球的直徑就是此正方體的體對(duì)角線,所以2R==12,
即球半徑R=6,所以球的表面積S=4πR2=144π.
答案:144π
第7術(shù) 關(guān)注整體,設(shè)而不求
方法概述
設(shè)而不求是數(shù)學(xué)解題中的一種很有用的手段,采用設(shè)而不求的策略,往往能避免盲目推演而造成的無益的循環(huán)運(yùn)算,從而達(dá)到準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)捷的解題效果
應(yīng)用題型
選擇題、填空題、解答題中均有應(yīng)用
在解決某些涉及若干個(gè)量的求值問題時(shí),要有目標(biāo)意識(shí),通過虛設(shè)的策略,整體轉(zhuǎn)化的思想,繞開復(fù)雜的運(yùn)算過程,可使問題迅速得到解決.
[例1] 已知等比數(shù)列{an}中,Sm=16,S2m=64,求S3m.
[解] 設(shè)公比為q,由于S2m≠2Sm,故q≠1,
于是
②①得1+qm=4,則qm=3,
所以S3m=
=(1+qm+q2m)
=16(1+3+32)
=208.
有些代數(shù)問題,通過挖掘題目中隱含的幾何背景,設(shè)而不求,轉(zhuǎn)化成幾何問題求解.
[例2] 設(shè)a,b均為正數(shù),且a+b=1,則+的最大值為________.
[解析] 設(shè)u=,
v=(u>1,v>1),
u+v=m,
則u,v同時(shí)滿足
其中u+v=m表示直線,m為此直線在v軸上的截距.
u2+v2=4是以原點(diǎn)為圓心,2為半徑的圓在第一象限內(nèi)的一部分圓弧,如圖所示,顯然直線與圓弧相切時(shí),所對(duì)應(yīng)的截距m的值最大.
由圖易得mmax=2,
即+≤2.
[答案] 2
恰當(dāng)合理地引入?yún)?shù),可使解題目標(biāo)更加明確,已知和欲求之間的聯(lián)系得以明朗化,使問題能夠得到解決.
[例3] 已知對(duì)任何滿足(x-1)2+y2=1的實(shí)數(shù)x,y,不等式x+y+k≥0恒成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.
[解] 由題意設(shè)
則g(θ)=x+y+k=sin θ+cos θ+1+k
=sin+1+k≥-+1+k.
令-+1+k≥0,得k≥-1.
即實(shí)數(shù)k的取值范圍是[-1,+∞).
在解析幾何問題中,對(duì)于有關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)采用設(shè)而不求的策略,能促使問題定向,簡(jiǎn)便化歸,起到以簡(jiǎn)馭繁的解題效果.
[例4] 設(shè)拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F,經(jīng)過點(diǎn)F的直線交拋物線于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C在拋物線的準(zhǔn)線上,且BC∥x軸,求證:直線AC經(jīng)過原點(diǎn)O.
[證明] 設(shè)A(2pt,2pt1),
B(2pt,2pt2),
則C.
因?yàn)锳B過焦點(diǎn)F,
所以2pt12pt2=-p2,
得t1t2=-.
又直線OC的斜率kOC==-4t2=,
直線OA的斜率kOA==,則kOC=kOA.
故A,O,C三點(diǎn)共線,即直線AC經(jīng)過原點(diǎn)O.
根據(jù)解題需要,可引入一個(gè)中間量作為中介,起到過渡作用,使問題得以解決.
[例5] 如圖,OA是圓錐底面中心O到母線的垂線,OA繞軸旋轉(zhuǎn)一周所得曲面將圓錐體積分成相等的兩部分,求圓錐母線與軸的夾角α的余弦值.
[解] 過點(diǎn)A作AM⊥SO,垂足為M,
可知∠MAO=∠AOB=∠OSB=α.
設(shè)MA=x,OB=r,SO=h,
則有πx2h=πr2h.
化簡(jiǎn)可得2=.
又因?yàn)閏os α==,
即cos α==.
所以cos2α==.
于是cos4α=,
又α為銳角,所以cos α=2.
某些看似十分復(fù)雜的運(yùn)算,經(jīng)過巧妙轉(zhuǎn)換,恒等變形,使運(yùn)算對(duì)象發(fā)生轉(zhuǎn)移,起到意想不到的效果.
[例6] 求coscoscos…cos的值.
[解] 設(shè)M=coscoscos…cos,
N=sinsinsin…sin,
則MN=sincossincos…sincos=sinsin…sin
=sinsin…sin
=N.
而N≠0,故M==.
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.sin 10sin 30sin 50sin 70的值為________.
解析:設(shè)A=sin 10sin 30sin 50sin 70,
B=cos 10cos 30cos 50cos 70,
則AB=sin 20sin 60sin 100sin 140
=cos 70cos 30cos 10cos 50
=B,
由此可得A=.
答案:
2.一直線被兩直線4x+y+6=0,3x-5y-6=0截得的線段中點(diǎn)恰好是坐標(biāo)原點(diǎn),則這條直線的方程為________.
解析:設(shè)所求直線分別交直線4x+y+6=0,3x-5y-6=0于點(diǎn)M,N,設(shè)M(x0,y0),
則有4x0+y0+6=0.①
因?yàn)镸,N關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,所以N(-x0,-y0),
從而-3x0+5y0-6=0.②
由①+②得x0+6y0=0.③
顯然M(x0,y0),N(-x0,-y0),O(0,0)三點(diǎn)的坐標(biāo)均適合方程③.
故所求直線的方程為x+6y=0.
答案:x+6y=0
3.已知橢圓+=1,F(xiàn)1,F(xiàn)2為焦點(diǎn),點(diǎn)P為橢圓上一點(diǎn),∠F1PF2=,則S△F1PF2=________.
解析:設(shè)|PF1|=r1,|PF2|=r2,
由橢圓定義得r1+r2=10.①
由余弦定理得r+r-2r1r2cos=64.②
①2-②得,r1r2=12,
所以S△F1PF2=r1r2sin =3.
答案:3
4.已知F1,F(xiàn)2是橢圓2x2+y2=4的兩個(gè)焦點(diǎn),點(diǎn)P是橢圓上在第一象限內(nèi)的點(diǎn),且=1.過點(diǎn)P作傾斜角互補(bǔ)的兩條直線PA,PB分別交橢圓于A,B兩點(diǎn).
(1)求點(diǎn)P的坐標(biāo);
(2)求直線AB的斜率.
解:(1)設(shè)P(m,n),因?yàn)辄c(diǎn)P在橢圓上,
所以2m2+n2=4,m>0,n>0.①
又橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1,
設(shè)F1(0,),F(xiàn)2(0,-),
所以=(-m,-n)(-m,--n)=1,
由此可得m2+n2=3.②
由①②解得m=1,n=,
即所求點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1,).
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),因?yàn)辄c(diǎn)A,B在橢圓上,
所以2x+y=4,2x+y=4,兩式相減得
2(x1-x2)(x1+x2)+(y1-y2)(y1+y2)=0.
所以kAB==-2.③
同理可得kAP==-2,④
kBP==-2.⑤
因?yàn)镻A,PB傾斜角互補(bǔ),所以kPA+kPB=0.⑥
由④⑤左端及⑥得
x1y2+x2y1-(x2+x1)-(y1+y2)+2=0,⑦
由④⑤右端及⑥得
x1y2+x2y1+(x2+x1)+(y1+y2)+2=0,⑧
由⑧-⑦得2(x2+x1)+2(y1+y2)=0,
即y1+y2=-(x1+x2),⑨
由③⑨得kAB=.
第8術(shù) 解題卡殼,攻堅(jiān)突圍
解題卡殼,一般都是卡在壓軸題,或計(jì)算量大的題上,有時(shí)也卡在有些條件特殊的選擇題、填空題上.卡殼題不一定就是做不好的題,或是啃不動(dòng)的題,而是因某些運(yùn)算,或推理繁雜感到心理緊張而導(dǎo)致一下子難想出好主意,或回憶不到相關(guān)的公式、定理,或想不出相應(yīng)的輔助線、輔助函數(shù),或把條件看錯(cuò),或在推理中錯(cuò)算了一步,再無法繼續(xù).解題過程卡在某一過渡環(huán)節(jié)上是常見的事.當(dāng)解題遇到卡殼時(shí),應(yīng)注意調(diào)整心態(tài)、保持冷靜,注重更換思考方式、跳步或跳問解答,沉著迎戰(zhàn).
一般來說,對(duì)卡殼題的突圍關(guān)鍵在于如何針對(duì)已有的信息與所求目標(biāo)的差異進(jìn)行綜合分析,回頭整合相關(guān)的結(jié)論(包括已推得的結(jié)論),注重信息的遷移,考查相關(guān)定義
與圖形,從不同的角度再次認(rèn)識(shí)條件及結(jié)論,使之產(chǎn)生解題的靈感,從而獲得相關(guān)的“自我提示”.因此,在重審結(jié)論或剖析條件時(shí),要注重考查命題所涉及的概念、定理,把握命題的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模仿探索,力爭(zhēng)做到求什么,想什么.在審查已做的運(yùn)算、推理與所求結(jié)論的要求是否對(duì)路時(shí),要注重隱含條件的挖掘與整合,仔細(xì)清查還有哪些條件未用上,還有哪些相關(guān)的通法未用到,力爭(zhēng)做到給什么,用什么.在溝通條件與結(jié)論時(shí),要勇于試探、創(chuàng)新思維,注重類比、猜想、湊形、配式,力爭(zhēng)做到差什么,找什么.這就是我們常說的卡殼突圍術(shù).常見的突圍策略有以下兩種.
對(duì)設(shè)有多問的數(shù)學(xué)問題,若前一問不會(huì)解,而后面的幾問又是自己容易解的,或是可用前一問的結(jié)論來求解的,此時(shí)應(yīng)放棄前一問的求解,著重攻后面的幾問,并將前一問的結(jié)論作為后幾問的條件使用,巧妙地配合題設(shè)條件或有關(guān)定理來解答后面的問題.這種利用自己根本不懂或不會(huì)證明的問題作條件來解后幾問的做法,就是數(shù)學(xué)解題中的“空城計(jì)”,即:前問難作后問易,棄前攻后為上計(jì)(也可說成:前難后易前問棄,借前結(jié)論攻后題).
[例1] 設(shè)函數(shù)fn(x)=xn+bx+c(n∈N*,b,c∈R).
(1)設(shè)n≥2,b=1,c=-1,證明:fn(x)在區(qū)間內(nèi)存在唯一零點(diǎn);
(2)設(shè)n=2,若對(duì)任意x1,x2∈[-1,1],有|f2(x1)-f2(x2)|≤4,求b的取值范圍;
(3)在(1)的條件下,設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的零點(diǎn),判斷數(shù)列x2,x3,…,xn,…的增減性.
[解] (1)證明:當(dāng)b=1,c=-1,n≥2時(shí),
fn(x)=xn+x-1.
∵fnfn(1)=1<0,
∴fn(x)在內(nèi)存在零點(diǎn).
又∵當(dāng)x∈時(shí),fn′(x)=nxn-1+1>0,
∴fn(x)在上是單調(diào)遞增的,
∴fn(x)在區(qū)間內(nèi)存在唯一零點(diǎn).
(2)當(dāng)n=2時(shí),f2(x)=x2+bx+c.
對(duì)任意x1,x2∈[-1,1]都有|f2(x1)-f2(x2)|≤4等價(jià)于f2(x)在[-1,1]上的最大值與最小值之差M≤4.據(jù)此分類討論如下:
①當(dāng)>1,即|b|>2時(shí),
M=|f2(1)-f2(-1)|=2|b|>4,與題設(shè)矛盾.
②當(dāng)-1≤-<0,即0<b≤2時(shí),
M=f2(1)-f2=2≤4恒成立.
③當(dāng)0≤-≤1,即-2≤b≤0時(shí),
M=f2(-1)-f2=2≤4恒成立.
綜上可知,當(dāng)-2≤b≤2時(shí),對(duì)任意x1,x2∈[-1,1]都有|f2(x1)-f2(x2)|≤4.
故b的取值范圍為[-2,2].
(3)法一:設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的唯一零點(diǎn)(n≥2),
則fn(xn)=x+xn-1=0,
fn+1(xn+1)=x+xn+1-1=0,xn+1∈,
于是有fn(xn)=0=fn+1(xn+1)
=x+xn+1-1<x+xn+1-1=fn(xn+1).
又由(1)知fn(x)在上是單調(diào)遞增的,
故xn<xn+1(n≥2),
所以數(shù)列x2,x3,…,xn,…是遞增數(shù)列.
法二:設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的唯一零點(diǎn),
fn+1(xn)fn+1(1)=(x+xn-1)(1n+1+1-1)
=x+xn-1<x+xn-1=0,
則fn+1(x)的零點(diǎn)xn+1在(xn,1)內(nèi),
故xn<xn+1(n≥2),
所以數(shù)列x2,x3,…,xn,…是遞增數(shù)列.
[點(diǎn)評(píng)] 第(1)問可利用函數(shù)的單調(diào)性及零點(diǎn)存在性定理較容易解決,但第(2)問較麻煩,很多同學(xué)不會(huì)做或耽誤較長(zhǎng)時(shí)間,從而延誤了第(3)問的解答.事實(shí)上,由題意可知,第(3)問的解答與第(2)問沒有任何關(guān)系,但與第(1)問是相關(guān)的,且非常容易解答,因此我們可跨過第(2)問,先解決第(3)問,從而增大了本題的得分率,這是解決此類題的上策之舉.
有些數(shù)學(xué)命題的求解,開始入手還較為順暢,但一到最后就難以繼續(xù)進(jìn)行了.此時(shí)若知悉它的大致趨勢(shì)和結(jié)果,可依從所求結(jié)論的形式、特點(diǎn),進(jìn)行反推、湊形,直到得出大致與所要達(dá)到的目標(biāo)相當(dāng)、相同或相似的式子,再來巧妙地進(jìn)行溝通也是可行的.對(duì)于這一步雖然是自己做不到的,但這樣寫了幾下,卻可能全都是對(duì)的.也就是說,對(duì)此解答,自己是以其昏昏,卻能使人昭昭.因?yàn)閯e人看上去確實(shí)是一步接著一步寫的,沒有什么跳躍,也沒掉什么關(guān)鍵步.這一戰(zhàn)術(shù)與“中間會(huì)師”有點(diǎn)相似,但實(shí)質(zhì)卻不同.因?yàn)樗皇乔迩宄赝评磉^來的.這種不按常規(guī)方式出牌,渾水摸魚的解題方法我們稱之為混戰(zhàn)術(shù):解題結(jié)尾路難行,倒推湊形亦為徑.
[例2] 已知函數(shù)f(x)=(x-2)ex+a(x-1)2有兩個(gè)零點(diǎn).
(1)求a的取值范圍;
(2)設(shè)x1,x2是f(x)的兩個(gè)零點(diǎn),求證:x1+x2<2.
[解] (1)f′(x)=(x-1)ex+2a(x-1)=(x-1)(ex+2a).
①設(shè)a=0,則f(x)=(x-2)ex,f(x)只有一個(gè)零點(diǎn).
②設(shè)a>0,則當(dāng)x∈(-∞,1)時(shí),f′(x)<0;
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),f′(x)>0,
所以f(x)在(-∞,1)內(nèi)單調(diào)遞減,在(1,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增.
又f(1)=-e,f(2)=a,取b滿足b<0且b<ln ,
則f(b)>(b-2)+a(b-1)2=a>0,
故f(x)存在兩個(gè)零點(diǎn).
③設(shè)a<0,由f′(x)=0得x=1或x=ln(-2a).
若a≥-,則ln(-2a)≤1,
故當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),
f′(x)>0,因此f(x)在(1,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增.
又當(dāng)x≤1時(shí),f(x)<0,所以f(x)不存在兩個(gè)零點(diǎn).
若a<-,則ln(-2a)>1,
故當(dāng)x∈(1,ln(-2a))時(shí),f′(x)<0;
當(dāng)x∈(ln(-2a),+∞)時(shí),f′(x)>0.
因此f(x)在(1,ln(-2a))內(nèi)單調(diào)遞減,在(ln(-2a),+∞)內(nèi)單調(diào)遞增.
又當(dāng)x≤1時(shí),f(x)<0,所以f(x)不存在兩個(gè)零點(diǎn).
綜上,a的取值范圍為(0,+∞).
(2)證明:不妨設(shè)x1<x2,由(1)知,x1∈(-∞,1),x2∈(1,+∞),2-x2∈(-∞,1),又f(x)在(-∞,1)內(nèi)單調(diào)遞減,
所以x1+x2<2等價(jià)于f(x1)>f(2-x2),即f(2-x2)<0.
由于f(2-x2)=-x2e2-x2+a(x2-1)2,
而f(x2)=(x2-2)ex2+a(x2-1)2=0,
所以f(2-x2)=-x2e2-x2-(x2-2)e x2.
設(shè)g(x)=-xe2-x-(x-2)ex,
則g′(x)=(x-1)(e2-x-ex).
所以當(dāng)x>1時(shí),g′(x)<0,而g(1)=0,
故當(dāng)x>1時(shí),g(x)<0.
從而g(x2)=f(2-x2)<0,故x1+x2<2.
[點(diǎn)評(píng)] 本題在證明x1+x2<2時(shí),如果直接從題目條件出發(fā),很難證明該結(jié)論成立,而通過分析,將x1+x2<2轉(zhuǎn)化為x1<2-x2<1,利用函數(shù)f(x)的單調(diào)性及f(x1)=f(x2),將問題轉(zhuǎn)化為證明不等式f(x1)>f(2-x2),進(jìn)而構(gòu)造函數(shù)g(x)=f(2-x2),轉(zhuǎn)化為證明函數(shù)g(x)的最大值小于0,從而使問題得證.
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.設(shè)函數(shù)f(x)=ln x-x+1.
(1)討論f(x)的單調(diào)性;
(2)求證:當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),1<<x;
(3)設(shè)c>1,求證:當(dāng)x∈(0,1)時(shí),1+(c-1)x>cx.
解:(1)由題設(shè),f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=-1,令f′(x)=0,解得x=1.
當(dāng)0<x<1時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)x>1時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.
(2)證明:由(1)知,f(x)在x=1處取得最大值,
最大值為f(1)=0.
所以當(dāng)x≠1時(shí),ln x<x-1.
故當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),ln x<x-1,ln <-1,
即1<<x.
(3)證明:由題設(shè)c>1,設(shè)g(x)=1+(c-