2019年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練九 第2講 數(shù)形結(jié)合思想 理.doc
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2019年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練九 第2講 數(shù)形結(jié)合思想 理 1.?dāng)?shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想:包含“以形助數(shù)”和“以數(shù)輔形”兩個(gè)方面,其應(yīng)用大致可以分為兩種情形:一是借助形的生動(dòng)性和直觀性來闡明數(shù)之間的聯(lián)系,即以形作為手段,數(shù)作為目的,比如應(yīng)用函數(shù)的圖象來直觀地說明函數(shù)的性質(zhì);二是借助于數(shù)的精確性和規(guī)范嚴(yán)密性來闡明形的某些屬性,即以數(shù)作為手段,形作為目的,如應(yīng)用曲線的方程來精確地闡明曲線的幾何性質(zhì). 2.運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想分析解決問題時(shí),要遵循三個(gè)原則: (1)等價(jià)性原則.在數(shù)形結(jié)合時(shí),代數(shù)性質(zhì)和幾何性質(zhì)的轉(zhuǎn)換必須是等價(jià)的,否則解題將會(huì)出現(xiàn)漏洞.有時(shí),由于圖形的局限性,不能完整的表現(xiàn)數(shù)的一般性,這時(shí)圖形的性質(zhì)只能是一種直觀而淺顯的說明,要注意其帶來的負(fù)面效應(yīng). (2)雙方性原則.既要進(jìn)行幾何直觀分析,又要進(jìn)行相應(yīng)的代數(shù)抽象探求,僅對(duì)代數(shù)問題進(jìn)行幾何分析容易出錯(cuò). (3)簡(jiǎn)單性原則.不要為了“數(shù)形結(jié)合”而數(shù)形結(jié)合.具體運(yùn)用時(shí),一要考慮是否可行和是否有利;二要選擇好突破口,恰當(dāng)設(shè)參、用參、建立關(guān)系、做好轉(zhuǎn)化;三要挖掘隱含條件,準(zhǔn)確界定參變量的取值范圍,特別是運(yùn)用函數(shù)圖象時(shí)應(yīng)設(shè)法選擇動(dòng)直線與定二次曲線. 3.?dāng)?shù)形結(jié)合思想解決的問題常有以下幾種: (1)構(gòu)建函數(shù)模型并結(jié)合其圖象求參數(shù)的取值范圍. (2)構(gòu)建函數(shù)模型并結(jié)合其圖象研究方程根的范圍. (3)構(gòu)建函數(shù)模型并結(jié)合其圖象研究量與量之間的大小關(guān)系. (4)構(gòu)建函數(shù)模型并結(jié)合其幾何意義研究函數(shù)的最值問題和證明不等式. (5)構(gòu)建立體幾何模型研究代數(shù)問題. (6)構(gòu)建解析幾何中的斜率、截距、距離等模型研究最值問題. (7)構(gòu)建方程模型,求根的個(gè)數(shù). (8)研究圖形的形狀、位置關(guān)系、性質(zhì)等. 4.?dāng)?shù)形結(jié)合思想是解答高考數(shù)學(xué)試題的一種常用方法與技巧,特別是在解選擇題、填空題時(shí)發(fā)揮著奇特功效,這就要求我們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)中加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練,以提高解題能力和速度.具體操作時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)準(zhǔn)確畫出函數(shù)圖象,注意函數(shù)的定義域. (2)用圖象法討論方程(特別是含參數(shù)的方程)的解的個(gè)數(shù)是一種行之有效的方法,值得注意的是首先要把方程兩邊的代數(shù)式看作是兩個(gè)函數(shù)的表達(dá)式(有時(shí)可能先作適當(dāng)調(diào)整,以便于作圖),然后作出兩個(gè)函數(shù)的圖象,由圖求解. 熱點(diǎn)一 利用數(shù)形結(jié)合思想討論方程的根 例1 (xx山東)已知函數(shù)f(x)=|x-2|+1,g(x)=kx,若方程f(x)=g(x)有兩個(gè)不相等的實(shí)根,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是( ) A.(0,) B.(,1) C.(1,2) D.(2,+∞) 答案 B 解析 先作出函數(shù)f(x)=|x-2|+1的圖象,如圖所示,當(dāng)直線g(x)=kx與直線AB平行時(shí)斜率為1,當(dāng)直線g(x)=kx過A點(diǎn)時(shí)斜率為,故f(x)=g(x)有兩個(gè)不相等的實(shí)根時(shí),k的范圍為(,1). 思維升華 用函數(shù)的圖象討論方程(特別是含參數(shù)的指數(shù)、對(duì)數(shù)、根式、三角等復(fù)雜方程)的解的個(gè)數(shù)是一種重要的思想方法,其基本思想是先把方程兩邊的代數(shù)式看作是兩個(gè)熟悉函數(shù)的表達(dá)式(不熟悉時(shí),需要作適當(dāng)變形轉(zhuǎn)化為兩個(gè)熟悉的函數(shù)),然后在同一坐標(biāo)系中作出兩個(gè)函數(shù)的圖象,圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)即為方程解的個(gè)數(shù). 設(shè)函數(shù)f(x)=若f(-4)=f(0),f(-2)=-2,則關(guān)于x的方程f(x)=x的解的個(gè)數(shù)為( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 C 解析 由f(-4)=f(0),f(-2)=-2, 解得b=4,c=2,∴f(x)= 作出函數(shù)y=f(x)及y=x的函數(shù)圖象如圖所示, 由圖可得交點(diǎn)有3個(gè). 熱點(diǎn)二 利用數(shù)形結(jié)合思想解不等式、求參數(shù)范圍 例2 (1)已知奇函數(shù)f(x)的定義域是{x|x≠0,x∈R},且在(0,+∞)上單調(diào)遞增,若f(1)=0,則滿足xf(x)<0的x的取值范圍是________. (2)若不等式|x-2a|≥x+a-1對(duì)x∈R恒成立,則a的取值范圍是________. 答案 (1)(-1,0)∪(0,1) (2) 解析 (1)作出符合條件的一個(gè)函數(shù)圖象草圖即可,由圖可知xf(x)<0的x的取值范圍是(-1,0)∪(0,1). (2)作出y=|x-2a|和y=x+a-1的簡(jiǎn)圖,依題意知應(yīng)有2a≤2-2a, 故a≤. 思維升華 求參數(shù)范圍或解不等式問題時(shí)經(jīng)常聯(lián)系函數(shù)的圖象,根據(jù)不等式中量的特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)(或多個(gè))函數(shù),利用兩個(gè)函數(shù)圖象的上、下位置關(guān)系轉(zhuǎn)化數(shù)量關(guān)系來解決問題,往往可以避免煩瑣的運(yùn)算,獲得簡(jiǎn)捷的解答. (1)設(shè)A={(x,y)|x2+(y-1)2=1},B={(x,y)|x+y+m≥0},則使A?B成立的實(shí)數(shù)m的取值范圍是__________. (2)若不等式≤k(x+2)-的解集為區(qū)間[a,b],且b-a=2,則k=________. 答案 (1)[-1,+∞) (2) 解析 (1)集合A是一個(gè)圓x2+(y-1)2=1上的點(diǎn)的集合,集合B是一個(gè)不等式x+y+m≥0表示的平面區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的集合, 要使A?B,則應(yīng)使圓被平面區(qū)域所包含(如圖),即直線x+y+m=0應(yīng)與圓相切或相離(在圓的下方),而當(dāng)直線與圓相切時(shí)有=1,又m>0, 所以m=-1, 故m的取值范圍是m≥-1. (2)令y1=, y2=k(x+2)-,在同一個(gè)坐標(biāo)系中作出其圖象,因≤k(x+2)-的解集為[a,b]且b-a=2. 結(jié)合圖象知b=3,a=1,即直線與圓的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1,2). 又因?yàn)辄c(diǎn)(-2,-)在直線上, 所以k==. 熱點(diǎn)三 利用數(shù)形結(jié)合思想解最值問題 例3 (1)已知P是直線l:3x+4y+8=0上的動(dòng)點(diǎn),PA、PB是圓x2+y2-2x-2y+1=0的兩條切線,A、B是切點(diǎn),C是圓心,則四邊形PACB面積的最小值為________. (2)已知點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)x,y滿足則x2+y2-6x+9的取值范圍是( ) A.[2,4] B.[2,16] C.[4,10] D.[4,16] 答案 (1)2 (2)B 解析 (1)從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看問題,當(dāng)動(dòng)點(diǎn)P沿直線3x+4y+8=0向左上方或右下方無窮遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)時(shí),直角三角形PAC的面積SRt△PAC=|PA||AC|=|PA|越來越大,從而S四邊形PACB也越來越大;當(dāng)點(diǎn)P從左上、右下兩個(gè)方向向中間運(yùn)動(dòng)時(shí),S四邊形PACB變小,顯然,當(dāng)點(diǎn)P到達(dá)一個(gè)最特殊的位置,即CP垂直直線l時(shí),S四邊形PACB應(yīng)有唯一的最小值, 此時(shí)|PC|==3, 從而|PA|==2. 所以(S四邊形PACB)min =2|PA||AC|=2. (2)畫出可行域如圖,所求的x2+y2-6x+9=(x-3)2+y2是點(diǎn)Q(3,0)到可行域上的點(diǎn)的距離的平方,由圖形知最小值為Q到射線x-y-1=0(x≥0)的距離d的平方,最大值為|QA|2=16. ∵d2=()2=()2=2. ∴取值范圍是[2,16]. 思維升華 (1)在幾何的一些最值問題中,可以根據(jù)圖形的性質(zhì)結(jié)合圖形上點(diǎn)的條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換,快速求得最值. (2)如果(不)等式、代數(shù)式的結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著明顯的幾何特征,就要考慮用數(shù)形結(jié)合的思想方法來解題,即所謂的幾何法求解. (1)(xx重慶)設(shè)P是圓(x-3)2+(y+1)2=4上的動(dòng)點(diǎn),Q是直線x=-3上的動(dòng)點(diǎn),則|PQ|的最小值為( ) A.6 B.4 C.3 D.2 (2)若實(shí)數(shù)x、y滿足則的最小值是____. 答案 (1)B (2)2 解析 (1)由題意,知圓的圓心坐標(biāo)為(3,-1),圓的半徑長(zhǎng)為2,|PQ|的最小值為圓心到直線x=-3的距離減去圓的半徑長(zhǎng),所以|PQ|min=3-(-3)-2=4.故選B. (2)可行域如圖所示. 又的幾何意義是可行域內(nèi)的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率k. 由圖知,過點(diǎn)A的直線OA的斜率最?。? 聯(lián)立得A(1,2), 所以kOA==2.所以的最小值為2. 1.在數(shù)學(xué)中函數(shù)的圖象、方程的曲線、不等式所表示的平面區(qū)域、向量的幾何意義、復(fù)數(shù)的幾何意義等都實(shí)現(xiàn)以形助數(shù)的途徑,當(dāng)試題中涉及這些問題的數(shù)量關(guān)系時(shí),我們可以通過圖形分析這些數(shù)量關(guān)系,達(dá)到解題的目的. 2.有些圖形問題,單純從圖形上無法看出問題的結(jié)論,這就要對(duì)圖形進(jìn)行數(shù)量上的分析,通過數(shù)的幫助達(dá)到解題的目的. 3.利用數(shù)形結(jié)合解題,有時(shí)只需把圖象大致形狀畫出即可,不需要精確圖象. 4.?dāng)?shù)形結(jié)合思想常用模型:一次、二次函數(shù)圖象;斜率公式;兩點(diǎn)間的距離公式(或向量的模、復(fù)數(shù)的模);點(diǎn)到直線的距離公式等. 真題感悟 1.(xx重慶)已知圓C1:(x-2)2+(y-3)2=1,圓C2:(x-3)2+(y-4)2=9,M,N分別是圓C1,C2上的動(dòng)點(diǎn),P為x軸上的動(dòng)點(diǎn),則|PM|+|PN|的最小值為( ) A.5-4 B.-1 C.6-2 D. 答案 A 解析 設(shè)P(x,0),設(shè)C1(2,3)關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)為C1′(2,-3),那么|PC1|+|PC2|=|PC1′|+|PC2|≥|C1′C2|==5. 而|PM|+|PN|=|PC1|+|PC2|-4≥5-4. 2.(xx江西)在平面直角坐標(biāo)系中,A,B分別是x軸和y軸上的動(dòng)點(diǎn),若以AB為直徑的圓C與直線2x+y-4=0相切,則圓C面積的最小值為( ) A.π B.π C.(6-2)π D.π 答案 A 解析 ∵∠AOB=90,∴點(diǎn)O在圓C上. 設(shè)直線2x+y-4=0與圓C相切于點(diǎn)D, 則點(diǎn)C與點(diǎn)O間的距離等于它到直線2x+y-4=0的距離, ∴點(diǎn)C在以O(shè)為焦點(diǎn),以直線2x+y-4=0為準(zhǔn)線的拋物線上, ∴當(dāng)且僅當(dāng)O,C,D共線時(shí),圓的直徑最小為|OD|. 又|OD|==, ∴圓C的最小半徑為, ∴圓C面積的最小值為π()2=π. 3.(xx課標(biāo)全國(guó)Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=若|f(x)|≥ax,則a的取值范圍是( ) A.(-∞,0] B.(-∞,1] C.[-2,1] D.[-2,0] 答案 D 解析 函數(shù)y=|f(x)|的圖象如圖. ①當(dāng)a=0時(shí),|f(x)|≥ax顯然成立. ②當(dāng)a>0時(shí),只需在x>0時(shí), ln(x+1)≥ax成立. 比較對(duì)數(shù)函數(shù)與一次函數(shù)y=ax的增長(zhǎng)速度. 顯然不存在a>0使ln(x+1)≥ax在x>0上恒成立. ③當(dāng)a<0時(shí),只需在x<0時(shí),x2-2x≥ax成立. 即a≥x-2成立,所以a≥-2. 綜上所述:-2≤a≤0.故選D. 4.(xx天津)已知函數(shù)f(x)=|x2+3x|,x∈R.若方程f(x)-a|x-1|=0恰有4個(gè)互異的實(shí)數(shù)根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為________. 答案 (0,1)∪(9,+∞) 解析 設(shè)y1=f(x)=|x2+3x|,y2=a|x-1|, 在同一直角坐標(biāo)系中作出y1=|x2+3x|,y2=a|x-1|的圖象如圖所示. 由圖可知f(x)-a|x-1|=0有4個(gè)互異的實(shí)數(shù)根等價(jià)于y1=|x2+3x|與y2=a|x-1|的圖象有4個(gè)不同的交點(diǎn).當(dāng)4個(gè)交點(diǎn)橫坐標(biāo)都小于1時(shí), 有兩組不同解x1,x2, 消y得x2+(3-a)x+a=0,故Δ=a2-10a+9>0, 且x1+x2=a-3<2,x1x2=a<1,聯(lián)立可得00, 且x3+x4=a-3>2,x3x4=a>1,聯(lián)立可得a>9, 綜上知,09. 押題精練 1.方程|x2-2x|=a2+1(a>0)的解的個(gè)數(shù)是( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 B 解析 (數(shù)形結(jié)合法) ∵a>0,∴a2+1>1. 而y=|x2-2x|的圖象如圖, ∴y=|x2-2x|的圖象與y=a2+1的圖象總有兩個(gè)交點(diǎn). 2.不等式|x+3|-|x-1|≤a2-3a對(duì)任意實(shí)數(shù)x恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為( ) A.(-∞,-1]∪[4,+∞) B.(-∞,-2]∪[5,+∞) C.[1,2] D.(-∞,1]∪[2,+∞) 答案 A 解析 f(x)=|x+3|-|x-1|=畫出函數(shù)f(x)的圖象,如圖,可以看出函數(shù)f(x)的最大值為4,故只要a2-3a≥4即可,解得a≤-1或a≥4.正確選項(xiàng)為A. 3.經(jīng)過P(0,-1)作直線l,若直線l與連接A(1,-2),B(2,1)的線段總有公共點(diǎn),則直線l的斜率k和傾斜角α的取值范圍分別為________,________. 答案 [-1,1] [0,]∪[,π) 解析 如圖所示,結(jié)合圖形:為使l與線段AB總有公共點(diǎn),則kPA≤k≤kPB,而kPB>0,kPA<0,故k<0時(shí),傾斜角α為鈍角,k=0時(shí),α=0,k>0時(shí),α為銳角. 又kPA==-1, kPB==1,∴-1≤k≤1. 又當(dāng)0≤k≤1時(shí),0≤α≤; 當(dāng)-1≤k<0時(shí),≤α<π.故傾斜角α的取值范圍為α∈[0,]∪[,π). 4.(xx山東)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,M為不等式組所表示的區(qū)域上一動(dòng)點(diǎn),則|OM|的最小值是________. 答案 解析 由題意知原點(diǎn)O到直線x+y-2=0的距離為|OM|的最小值. 所以|OM|的最小值為=. 5.(xx江西)過點(diǎn)(,0)引直線l與曲線y=相交于A、B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),當(dāng)△AOB的面積取最大值時(shí),直線l的斜率為________. 答案?。? 解析 ∵S△AOB=|OA||OB|sin∠AOB=sin∠AOB≤. 當(dāng)∠AOB=時(shí),S△AOB面積最大. 此時(shí)O到AB的距離d=. 設(shè)AB方程為y=k(x-)(k<0),即kx-y-k=0. 由d==得k=-. 6.設(shè)函數(shù)f(x)=ax3-3ax,g(x)=bx2-ln x(a,b∈R),已知它們?cè)趚=1處的切線互相平行. (1)求b的值; (2)若函數(shù)F(x)=且方程F(x)=a2有且僅有四個(gè)解,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. 解 函數(shù)g(x)=bx2-ln x的定義域?yàn)?0,+∞), (1)f′(x)=3ax2-3a?f′(1)=0, g′(x)=2bx-?g′(1)=2b-1, 依題意得2b-1=0,所以b=. (2)x∈(0,1)時(shí),g′(x)=x-<0,即g(x)在(0,1)上單調(diào)遞減, x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)=x->0,即g(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增, 所以當(dāng)x=1時(shí),g(x)取得極小值g(1)=; 當(dāng)a=0時(shí),方程F(x)=a2不可能有四個(gè)解; 當(dāng)a<0,x∈(-∞,-1)時(shí),f′(x)<0,即f(x)在(-∞,-1)上單調(diào)遞減, x∈(-1,0)時(shí),f′(x)>0, 即f(x)在(-1,0)上單調(diào)遞增, 所以當(dāng)x=-1時(shí),f(x)取得極小值f(-1)=2a, 又f(0)=0,所以F(x)的圖象如圖(1)所示, 從圖象可以看出F(x)=a2不可能有四個(gè)解. 當(dāng)a>0,x∈(-∞,-1)時(shí),f′(x)>0, 即f(x)在(-∞,-1)上單調(diào)遞增, x∈(-1,0)時(shí),f′(x)<0, 即f(x)在(-1,0)上單調(diào)遞減, 所以當(dāng)x=-1時(shí),f(x)取得極大值f(-1)=2a. 又f(0)=0,所以F(x)的圖象如圖(2)所示, 從圖(2)看出,若方程F(x)=a2有四個(gè)解,則- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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