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1、
指導四 高考創(chuàng)新題型揭-秘
創(chuàng)新型數學問題的命制是以集合、函數圖象與性質、立體幾何、數列、復數等常規(guī)知識為基礎,并用新的背景、新的情境等進行“包裝”,使平淡的數學題煥發(fā)出新的活力,充滿了無窮的魅力.此類問題有利于考查考生在新情境下分析問題、解決問題的實際能力,有利于考查考生的發(fā)散性思維能力和探索、創(chuàng)新精神,是各級各類考試中一道亮麗的風景線.
設置“新定義”
“新定義”試題是指給出一個考生從未接觸過的新規(guī)定、新概念,要求考生現學現用,其目的是考查考生的閱讀理解能力、應變能力和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生自主學習、主動探究的品質.此類問題可能以文字的形式出現,也可能以數學符號或數學表達式的
2、形式出現,要求考生要先準確理解“新定義”的特點,再加以靈活運用.特別提醒:“給什么,用什么”是應用“新定義”解題的基本思路.
[例1] (2020·唐山調研)若函數exf(x)(e=2.718 28…是自然對數的底數)在f(x)的定義域上單調遞增,則稱函數f(x)具有M性質.下列函數中所有具有M性質的函數的序號為________.
①f(x)=2-x?、趂(x)=3-x ③f(x)=x3?、躥(x)=x2+2
[解析] 設g(x)=exf(x).
對于①,g(x)=ex·2-x(x∈R),g′(x)=ex·2-x-ex·2-x·ln 2=(1-ln 2)·ex·2-x>0,∴函數g(x
3、)在R上單調遞增,故①中f(x)具有M性質.
對于②,g(x)=ex·3-x(x∈R),g′(x)=ex·3-x-ex·3-x·ln 3=(1-ln 3)·ex·3-x<0,∴函數g(x)在R上單調遞減,故②中f(x)不具有M性質.
對于③,g(x)=ex·x3(x∈R),
g′(x)=ex·x3+ex·3x2=(x+3)·ex·x2,
當x<-3時,g′(x)<0,g(x)單調遞減,故③中f(x)不具有M性質.
對于④,g(x)=ex·(x2+2)(x∈R),g′(x)=ex·(x2+2)+ex·2x=(x2+2x+2)·ex=[(x+1)2+1]·ex>0,
∴函數g(x)在R
4、上單調遞增,故④中f(x)具有M性質.
綜上,具有M性質的函數的序號為①④.
[答案] ①④
解決此類新定義問題首先要準確理解給出的新定義,然后把其轉化為熟悉的數學問題求解.如本例通過對函數f(x)所具有M性質的理解,將問題轉化為判定函數是否具有此性質.
[活學活用1]
(2019·青島三模)已知函數y=f(x)(x∈R).對于函數y=g(x)(x∈I),定義g(x)關于f(x)的“對稱函數”為函數y=h(x)(x∈I),y=h(x)滿足:對任意x∈I,兩個點(x,h(x)),(x,g(x))關于點(x,f(x))對稱.若h(x)是g(x)=關于f(x)=3x+b的“對稱函數”,
5、且h(x)>g(x)恒成立,則實數b的取值范圍是____________.
解析:由于g(x)=的圖象是圓x2+y2=4在x軸上方的半圓(包括與x軸的交點),設這個半圓的一條切線方程為y=3x+b1,則有=2,解得b1=2,要使得h(x)>g(x)恒成立,則需b>b1=2.故實數b的取值范圍為(2,+∞).
答案:(2,+∞)
設置“新運算”
“新運算”是指在現有的運算法則和運算律的基礎上定義的一種新的運算,是一種特別設計的計算形式,它使用一些特殊的運算符號,如“*”“?”“※”等,這些符號與四則運算中的加減乘除符號是不一樣的.“新運算”類問題的情境一般比較陌生,求解時考生需要坦
6、然面對,先準確理解“新運算”法則,再加以靈活運用即可解決問題.特別注意:新定義的算式在沒有轉化前,是不適合運用現有的運算法則和運算律進行計算的.
[例2] 定義一種運算“※”,對于任意n∈N*均滿足以下運算性質:(1)2※2 017=1;(2)(2n+2)※2 017=(2n)※2 017+3.則2 018※2 017=________.
[解析] 設an=(2n)※2 017,則由運算性質(1)知a1=1,由運算性質(2)知an+1=an+3,即an+1-an=3.
于是,數列{an}是等差數列,且首項為1,公差為3.
故2 018※2 017=(2×1 009)※2 017=a1
7、009=1+1 008×3=3 025.
[答案] 3 025
注意到(2n)※2 017與[2(n+1)]※2 017((2n+2)※2 017)結構相同,具體區(qū)別為前邊是“n”,后邊是“n+1”,于是,可將它們看作某一數列的相鄰兩項,從而通過“換元”將不熟悉的“新運算”問題轉化為熟悉的等差數列問題,這是求解本題的關鍵.
[活學活用2]
定義平面向量之間的一種運算“⊙”如下:對任意的a=(m,n),b=(p,q),令a⊙b=mq-np.下面說法錯誤的是( )
A.若a與b共線,則a⊙b=0
B.a⊙b=b⊙a
C.對任意的λ∈R,有(λa)⊙b=λ(a⊙b)
D.(a⊙
8、b)2+(a·b)2=|a|2|b|2
解析:B [若a=(m,n)與b=(p,q)共線,則mq-np=0,依運算“⊙”知a⊙b=0,故A正確,由于a⊙b=mq-np,又b⊙a=np-mq,因此a⊙b=-b⊙a,故B不正確.由于λa=(λm,λn),因此(λa)⊙b=λmq-λnp,又λ(a⊙b)=λ(mq-np)=λmq-λnp,故C正確.(a⊙b)2+(a·b)2=m2q2-2mnpq+n2p2+(mp+nq)2=m2(p2+q2)+n2(p2+q2)=(m2+n2)(p2+q2)=|a|2|b|2,故D正確.]
設置“實際背景”
以現實中的生活實例或最新時事為背景,考查學生的
9、應用能力和創(chuàng)新意識.解決這類問題的關鍵,正確理解題意,建立數學模型.
[例3] 交強險是車主必須為機動車購買的險種,若普通6座以下私家車投保交強險第一年的費用(基準保費)統(tǒng)一為a元,在下一年續(xù)保時,實行的是費率浮動機制,且保費與上一年度車輛發(fā)生道路交通事故的情況相聯系.發(fā)生交通事故的次數越多,費率也就越高,具體浮動情況如下表:
交強險浮動因素和費率浮動比率表
浮動因素
浮動比率
A1
上一個年度未發(fā)生有責任道路交通事故
下浮10%
A2
上兩個年度未發(fā)生有責任道路交通事故
下浮20%
A3
上三個及以上年度未發(fā)生有責任道路交通事故
下浮30%
A4
上一個年度
10、發(fā)生一次有責任不涉及死亡的道路交通事故
0%
A5
上一個年度發(fā)生兩次及兩次以上有責任道路交通事故
上浮10%
A6
上一個年度發(fā)生有責任道路交通死亡事故
上浮30%
某機構為了研究某一品牌普通6座以下私家車的投保情況,隨機抽取了60輛車齡已滿三年該品牌同型號私家車的下一年續(xù)保時的情況,統(tǒng)計得到了下面的表格:
類型
A1
A2
A3
A4
A5
A6
數量
10
5
5
20
15
5
(1)求一輛普通6座以下私家車在第四年續(xù)保時保費高于基本保費的頻率;
(2)某二手車銷售商專門銷售這一品牌的二手車,且將下一年的交強險保費高于基本保費的車輛記為事
11、故車.假設購進一輛事故車虧損5 000元,一輛非事故車盈利10 000元.且各種投保類型的頻率與上述機構調查的頻率一致,完成下列問題:
①若該銷售商店內有6輛(車齡已滿三年)該品牌二手車,某顧客欲在其內隨機挑選2輛車,求這2輛車恰好有一輛為事故車的概率;
②若該銷售商一次購進120輛(車齡已滿三年)該品牌二手車,求一輛車盈利的平均值.
[解析] (1)一輛普通6座以下私家車第四年續(xù)保時保費高于基本保費的頻率為=.
(2)①由統(tǒng)計數據可知,該銷售商店內的6輛該品牌車齡已滿三年的二手車中有2輛事故車,設為b1,b2,4輛非事故車,設為a1,a2,a3,a4.從6輛車中隨機挑選2輛車的情況有
12、(b1,b2),(b1,a1),(b1,a2),(b1,a3),(b1,a4),(b2,a1),(b2,a2),(b2,a3),(b2,a4),(a1,a2),(a1,a3),(a1,a4),(a2,a3),(a2,a4),(a3,a4),共15種.其中2輛車恰好有一輛為事故車的情況有(b1,a1),(b1,a2),(b1,a3),(b1,a4),(b2,a1),(b2,a2),(b2,a3),(b2,a4),共8種.
所以該顧客在店內隨機挑選2輛車,這2輛車恰好有一輛事故車的概率為.
②由統(tǒng)計數據可知,該銷售商一次購進120輛該品牌車齡已滿三年的二手車有事故車40輛,非事故車80輛,
13、所以一輛車盈利的平均值為[(-5 000)×40+10 000×80]=5 000(元).
本例以“交強險”這一實際生活實例為背景,考查了古典概型概率的求法以及平均值的計算.
[活學活用3]
幾位大學生響應國家的創(chuàng)業(yè)號召,開發(fā)了一款應用軟件.為激發(fā)大家學習數學的興趣,他們推出了“解數學題獲取軟件激活碼”的活動.這款軟件的激活碼為下面數學問題的答案:已知數列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,其中第一項是20,接下來的兩項是20,21,再接下來的三項是20,21,22,依此類推.求滿足如下條件的最小整數N:N>100且該數列的前N項和為2的整數冪.那么該款
14、軟件的激活碼是( )
A.440 B.330
C.220 D.110
解析:A [設第一項為第1組,接下來的兩項為第2組,再接下來的三項為第3組,依次類推,則第n組的項數為n,前n組的項數和為.由題意可知,N>100,令>100,得n≥14,n∈N*,即N出現在第13組之后.易得第n組的所有項的和為=2n-1,前n組的所有項的和為-n=2n+1-n-2.設滿足條件的N在第k+1(k∈N*,k≥13)組,且第N項為第k+1組的第t(t∈N*)個數,若要使前N項和為2的整數冪,則第k+1組的前t項的和2t-1應與-2-k互為相反數,即2t-1=k+2,
∴2t=k+3,
15、∴t=log2(k+3),∴當t=4,k=13時,N=+4=95<100,不滿足題意;當t=5,k=29時,N=+5=440;當t>5時,N>440,故選A.]
設置“新模型”
“新模型”試題指已知條件中給出具體的解題模型,需要考生將所給解題模型遷移至新情境中,對目標問題進行合理探究.著重考查考生的閱讀理解能力,接受能力,應變能力和創(chuàng)新、探究能力.
[例4] 我們把平面內與直線垂直的非零向量稱為直線的法向量,在平面直角坐標系中,利用求動點軌跡方程的方法,可以求出過點A(-2,3)且法向量為n=(4,-1)的直線(點法式)方程為4×(x+2)+(-1)×(y-3)=0,化簡得4x-y
16、+11=0.類比以上方法,在空間直角坐標系中,經過點B(1,2,3)且法向量為m=(-1,-2,1)的平面(點法式)方程為________________.
[解析] 由題意可設Q(x,y,z)為所求平面內的任一點,則根據⊥m,得·m=0,所以(-1)×(x-1)+(-2)×(y-2)+1×(z-3)=0,化簡得x+2y-z-2=0.故所求平面方程為x+2y-z-2=0.
[答案] x+2y-z-2=0
本題求解的關鍵是具體探究所給解題過程:設P(x,y)為所求直線上的任一點,則根據⊥n,得·n=0,所以4×(x+2)+(-1)×(y-3)=0,化簡得4x-y+11=0.類比此解題過
17、程,即可輕松解決目標問題.
[活學活用4]
(1)“橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同”說明同一事物從不同角度看,我們會有不同的認識.在數學解題活動中,倘若能恰當地改變分析問題的角度,往往會有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”之感.請閱讀以下問題及其解答:
問題:對任意a∈[-1,1],不等式x2+ax-2≤0恒成立,求實數x的取值范圍.
解析:令f(a)=xa+(x2-2),則對任意的a∈[-1,1],不等式x2+ax-2≤0恒成立,等價于解得-1≤x≤1.故實數x的取值范圍是[-1,1].
(2)類比上述解法,可得關于x的方程2x3-ax2-8x-(a2+4a)=0(a<1)的根為_
18、___________.
解析:因為2x3-ax2-8x-(a2+4a)=0,所以a2+(x2+4)a-2(x3-4x)=0,所以[a-2(x-2)][a+(x2+2x)]=0,解得a=2(x-2)或a=-x2-2x,故所求方程的根為x1=2+,x2=-1+,x3=-1-.
答案:-1-
設置“新考查方向”
“新考查方向”試題是指試題考查的方式、方法與常規(guī)試題不同,此類試題設計新穎,注意對所學數學知識、方法的有效整合,側重考查考生的綜合運用能力.此類型問題的設置充分體現了考綱要求.“以能力立意”,側重體現對知識的理解和應用,尤其是綜合和靈活的應用,以此來檢測考生將知識遷移到不同情
19、境中去的能力,從而檢測出考生的理性思維的廣度和深度以及進一步學習的潛能.
[例5]
我市某高中從高三年級甲、乙兩個班中各選出7名學生參加全國高中數學聯賽(河南預賽),他們取得的成績(滿分140分)的莖葉圖如圖所示,其中甲班學生成績的中位數是81,乙班學生成績的平均數是86.若正實數a,b滿足a,G,b成等差數列且x,G,y成等比數列,則+的最小值為( )
A. B.2
C. D.9
解析:C [由題意及莖葉圖可知80+x=81,=86,則x=1,y=4.因為正實數a,b滿足a,G,b成等差數列且x,G,y成等比數列,所以2G=a+b,G2=xy=4,所以a+b=4,所以+
20、=·=++≥+2 =,當且僅當b=2a=時取等號.故選C.]
本題以統(tǒng)計、數列知識為背景,考查基本不等式的運用,設計新穎,綜合性強,體現了在知識交匯處命題的特點.根據樣本的數字特征及莖葉圖求得x,y的值,并利用等差、等比中項建立關于a,b的等量關系,即可將問題轉化為常規(guī)的基本不等式求最值問題.
[活學活用5]
(2017·全國卷Ⅲ)在矩形ABCD中,AB=1,AD=2,動點P在以點C為圓心且與BD相切的圓上.若=λ+μ,則λ+μ 的最大值為( )
A.3 B.2
C. D.2
解析:A [如圖,建立平面直角坐標系
則A(0,1),B(0,0),D(2,1),C(2,0),設P(x,y)
根據等面積公式可得圓的半徑r是,即圓的方程是(x-2)2+y2=
=(x,y-1),=(0,-1),=(2,0),若滿足=λ+μ,
即,μ=,λ=1-y,所以λ+μ=-y+1,設z=-y+1,即-y+1-z=0,點P(x,y)在圓(x-2)2+y2=上,所以圓心到直線的距離d≤r,即≤,解得1≤z≤3,所以z的最大值是3,即λ+μ的最大值是3,故選A.]
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