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【高中高考必備】高三畢業(yè)班數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí)資料
高考數(shù)學(xué)解題方法
第一 芝麻開門 點(diǎn)到成功
●計(jì)名釋義
七品芝麻官,說的是這個(gè)官很小,就是芝麻那么小的一點(diǎn). 《阿里巴巴》用“芝麻開門”,講的是“以小見大”. 就是那點(diǎn)芝麻,竟把那個(gè)龐然大門給“點(diǎn)”開了.
數(shù)學(xué)中,以點(diǎn)成線、以點(diǎn)帶面、兩線交點(diǎn)、三線共點(diǎn)、還有頂點(diǎn)、焦點(diǎn)、極限點(diǎn)等等,這些足以說明“點(diǎn)”的重要性. 因此,以點(diǎn)破題,點(diǎn)到成功就成了自然之中、情理之中的事了.
●典例示范
[例題]將楊輝三角中的每一個(gè)數(shù)都換成分?jǐn)?shù),就得到一個(gè)如下圖所示的分?jǐn)?shù)三角形,稱來萊布尼茨三角形. 從萊布尼茨三角形可以看出
,其中 .
令,
則 .
[分析] 一看此題,圖文并舉,篇幅很大,還有省略號(hào)省去的有無窮之多,真乃是個(gè)龐然大物. 從何處破門呢?我們?nèi)匀辉凇包c(diǎn)”上打主意.
萊布三角形,它雖然沒有底邊,但有個(gè)頂點(diǎn),我們就打這個(gè)頂點(diǎn)的主意.
[解Ⅰ] 將等式與右邊的頂點(diǎn)三角形對(duì)應(yīng)(圖右),自然有
對(duì)此,心算可以得到:n =1,r =0,x=1
對(duì)一般情況講,就是x = r+1 這就是本題第1空的答案.
[插語] 本題是填空題,只要結(jié)果,不講道理. 因此沒有必要就一般情況進(jìn)行解析,而是以點(diǎn)帶面,點(diǎn)到成功. 要點(diǎn)明的是,這個(gè)頂點(diǎn)也可以不選大三角形的頂點(diǎn). 因?yàn)槿切沃腥我粋€(gè)數(shù),都等于對(duì)應(yīng)的“腳下”兩數(shù)之和,所以選擇任何一個(gè)“一頭兩腳”式的小三角形,都能解出x = r+1.
第2道填空,仍考慮以點(diǎn)帶面,先抓無窮數(shù)列的首項(xiàng).
[解Ⅱ] 在三角形中先找到了數(shù)列首項(xiàng),并將和數(shù)列 中的各項(xiàng)依次“以點(diǎn)連線”(圖右實(shí)線),實(shí)線所串各數(shù)之和就是an . 這個(gè)an,就等于首項(xiàng)左上角的那個(gè). 因?yàn)樵谙蛳乱环譃槎M(jìn)行依次列項(xiàng)時(shí),我們總是“取右舍左”,而舍去的各項(xiàng)(虛線所串)所成數(shù)列的極限是0.
因此得到 這就是本題第2空的答案.
[點(diǎn)評(píng)] 解題的關(guān)鍵是“以點(diǎn)破門”,這里的點(diǎn)是一個(gè)具體的數(shù),采用的方法是以點(diǎn)串線——三角形中的實(shí)線,實(shí)線上端折線所對(duì)的那個(gè)數(shù)就是問題的答案.
事實(shí)上,三角形中的任何一個(gè)數(shù)(點(diǎn))都有這個(gè)性質(zhì). 例如從這個(gè)數(shù)開始,向左下連線(無窮射線),所連各數(shù)之和(的極限)就是這個(gè)數(shù)的左上角的那個(gè)數(shù). 用等式表示就是
[鏈接] 本題型為填空題,若改編成解答題,那就不是只有4分的小題,而是一個(gè)10分以上的大題. 有關(guān)解答附錄如下.
[法1] 由知,可用合項(xiàng)的辦法,將的和式逐步合項(xiàng).
[法2] 第二問實(shí)質(zhì)上是求萊布尼茨三角形中從第三行起每一行的倒數(shù)的和,即
根據(jù)第一問所推出的結(jié)論只需在原式基礎(chǔ)上增加一項(xiàng),則由每一行中的任一數(shù)都等于其“腳下”兩數(shù)的和,結(jié)合給出的數(shù)表可逐次向上求和為,故,從而
[法3] (2)將代入條件式,并變形得
取令得
,
… … …
以上諸式兩邊分別相加,得
[說明] 以上三法,都是對(duì)解答題而言. 如果用在以上填空題中,則是殺雞動(dòng)用了牛刀. 為此我們認(rèn)識(shí)到“芝麻開門,點(diǎn)到成功”在使用對(duì)象上的真正意義.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.如圖把橢圓的長(zhǎng)軸AB分成8份,過每個(gè)分點(diǎn)作x軸的垂線交橢圓的上半部分于P1,P2,…,P7七個(gè)點(diǎn),F(xiàn)是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn),則|P1F|+|P2F|+……+|P7F|=_______.
2.如圖所示,直三棱柱ABC—A1B1C1中,P,Q分別是側(cè)棱AA1,CC1上的點(diǎn),且A1P=CQ,則四棱錐B1—A1PQC1的體積與多面體ABC—PB1Q的體積比值為 .
●參考解答
1.找“點(diǎn)”——橢圓的另一個(gè)焦點(diǎn)F2.
連接P1F2 、P2F2 、…、P7F2,由橢圓的定義FP5+P5 F2 = 2a =10
如此類推FP1+P1F2 = FP2 + P2F2 = … =FP7 + P7F2 = 710 = 70
由橢圓的對(duì)稱性可知,本題的答案是70的一半即35.
2.找“點(diǎn)”——?jiǎng)狱c(diǎn)P、Q的極限點(diǎn).
如圖所示,令A(yù)1P = CQ = 0. 即動(dòng)點(diǎn)P與A1重合,動(dòng)點(diǎn)Q與C重合.
則多面體蛻變?yōu)樗睦忮FC—AA1B1B,四棱錐蛻化為三棱錐C—A1B1C1 .
顯然V棱柱.
∴∶=
于是奇兵天降——答案為.
[點(diǎn)評(píng)] “點(diǎn)到成功”的點(diǎn),都是非一般的特殊點(diǎn),它能以點(diǎn)帶面,揭示整體,制約全局. 這些特殊點(diǎn),在沒被認(rèn)識(shí)之前,往往是人們的盲點(diǎn),只是在經(jīng)過點(diǎn)示之后成為亮點(diǎn)的. 這個(gè)“點(diǎn)”字,既是名詞,又是動(dòng)詞,是“點(diǎn)亮”和“亮點(diǎn)”的合一.
第二 西瓜開門 滾到成功
●計(jì)名釋義
比起“芝麻”來,“西瓜”則不是一個(gè)“點(diǎn)”,而一個(gè)球. 因?yàn)樗軌颉皾L”,所以靠“滾到成功”. 球能不斷地變換碰撞面,在滾動(dòng)中能選出有效的“觸面”.
數(shù)學(xué)命題是二維的. 一是知識(shí)內(nèi)容,二是思想方法. 基本的數(shù)學(xué)思想并不多,只有五種:①函數(shù)方程思想,②數(shù)形結(jié)合思想,③劃分討論思想,④等價(jià)交換思想,⑤特殊一般思想. 數(shù)學(xué)破題,不妨將這五種思想“滾動(dòng)”一遍,總有一種思想方法能與題目對(duì)上號(hào).
●典例示范
[題1]
對(duì)于R上可導(dǎo)的任意函數(shù)f(x),若滿足(x-1)f (x)0,則必有
A. f(0)+f(2)< 2f(1) B. f(0)+f(2)≤2 f(1)
C. f(0)+f(2)≥ 2f(1) D. f(0)+f(2)>2f(1)
[分析] 用五種數(shù)學(xué)思想進(jìn)行“滾動(dòng)”,最容易找到感覺應(yīng)是③:分類討論思想. 這點(diǎn)在已條件(x-1)f'(x)≥0中暗示得極為顯目.
其一,對(duì)f'(x)有大于、等于和小于0三種情況;
其二,對(duì)x-1,也有大于、等于、小于0三種情況.
因此,本題破門,首先想到的是劃分討論.
[解一] (i)若f'(x) ≡ 0時(shí),則f(x)為常數(shù):此時(shí)選項(xiàng)B、C符合條件.
(ii)若f'(x)不恒為0時(shí). 則f'(x)≥0時(shí)有x≥1,f(x)在上為增函數(shù);f'(x)≤0時(shí)x ≤1. 即f(x)在上為減函數(shù). 此時(shí),選項(xiàng)C、D符合條件.
綜合(i),(ii),本題的正確答案為C.
[插語] 考場(chǎng)上多見的錯(cuò)誤是選D. 忽略了f'(x) ≡ 0的可能. 以為(x-1)f'(x) ≥0中等號(hào)成立的條件只是x-1=0,其實(shí)x-1=0與f'(x)=0的意義是不同的:前者只涉x的一個(gè)值,即x=1,而后是對(duì)x的所有可取值,有f'(x) ≡ 0.
[再析] 本題f(x)是種抽象函數(shù),或者說是滿足本題條件的一類函數(shù)的集合. 而選擇支中,又是一些具體的函數(shù)值f(0),f(1),f(2). 因此容易使人聯(lián)想到數(shù)學(xué)⑤:一般特殊思想.
[解二] (i)若f'(x)=0,可設(shè)f(x)=1. 選項(xiàng)B、C符合條件.
(ii)f'(x)≠0. 可設(shè)f(x) =(x-1)2 又 f'(x)=2(x-1).
滿足 (x-1) f'(x) =2 (x-1)2≥0,而對(duì) f (x)= (x-1)2. 有f(0)= f(2)=1,f(1)=0
選項(xiàng)C,D符合條件. 綜合(i),(ii)答案為C.
[插語] 在這類f (x)的函數(shù)中,我們找到了簡(jiǎn)單的特殊函數(shù)(x-1)2. 如果在同類中找到了(x-1)4 ,(x-1) ,自然要麻煩些. 由此看到,特殊化就是簡(jiǎn)單化.
[再析] 本題以函數(shù)(及導(dǎo)數(shù))為載體. 數(shù)學(xué)思想①——“函數(shù)方程(不等式)思想”. 貫穿始終,如由f (x)= 0找最值點(diǎn)x =0,由f (x)>0(<0)找單調(diào)區(qū)間,最后的問題是函數(shù)比大小的問題.
由于函數(shù)與圖象相聯(lián),因此數(shù)形結(jié)合思想也容易想到.
[解三] (i)若f (0)= f (1)= f (2),即選B,C,則常數(shù)f (x) = 1符合條件. (右圖水平直線)
(ii)若f (0)= f (2)< f (1)對(duì)應(yīng)選項(xiàng)A.(右圖上拱曲線),但不滿足條件(x-1) f (x)≥0
若f (0)= f (2)> f (1)對(duì)應(yīng)選項(xiàng)C,D(右圖下拱曲線). 則滿足條件(x-1) f (x)≥0.
[探索] 本題涉及的抽象函數(shù)f (x),沒有給出解析式,只給出了它的一個(gè)性質(zhì):(x-1) f (x)≥0,并由此可以判定f (0)+ f (2) ≥ f (1). 自然,有這種性質(zhì)的具體函
數(shù)是很多的,我們希望再找到一些這樣的函數(shù).
[變題] 以下函數(shù)f (x),具有性質(zhì)(x-1) f (x)≥0從而有f (0)+ f (2) ≥2 f (1)的函數(shù)是
A. f(x)= (x-1)3 B. f(x)= (x-1) C. f(x)= (x-1) D. f(x)= (x-1)
[解析] 對(duì)A,f (0)= -1, f (2) =1,f (1)=0,不符合要求;對(duì)B,f (0)無意義;
對(duì)C,f (0)= -1, f (2) =1,f (1)=0,不符合要求;
答案只能是D. 對(duì)D, f (0)= 1, f (1) =0,f (2)=1.
且f (x)=(x-1) 使得 (x-1) f'(x) =(x-1)(x-1) ≥0.
[說明] 以x=1為對(duì)稱軸、開口向上的函數(shù)都屬這類抽象函數(shù). 如f(x)=(x-1) ,其中m,n都是正整數(shù),且n≥m.
[點(diǎn)評(píng)] 解決抽象函數(shù)的辦法,切忌“一般解決”,只須按給定的具體性質(zhì)“就事論事”,抽象函數(shù)具體化,這是“一般特殊思想”在解題中具體應(yīng)用.
[題2] 已知實(shí)數(shù)x,y滿足等式 ,試求分式的最值。
[分析] “最值”涉及函數(shù),“等式”連接方程,函數(shù)方程思想最易想到.
[解一] (函數(shù)方程思想運(yùn)用)
令 y = k (x-5) 與方程聯(lián)立
消y,得:
根據(jù)x的范圍應(yīng)用根的分布得不等式組:
解得 即 ≤≤ 即所求的最小值為,最大值為.
[插語] 解出≤≤,談何易!十人九錯(cuò),早就應(yīng)該“滾開”,用別的思想方法試試.
[解二] (數(shù)形結(jié)合思想運(yùn)用)
由得橢圓方程 ,
0
看成是過橢圓上的點(diǎn)(x,y),(5,0)的直
線斜率(圖右).
聯(lián)立 得
令得,故 的最小值為,最大值為.
[插語] 這就是“滾動(dòng)”的好處,解二比解一容易多了. 因此,滾動(dòng)開門,不僅要善于“滾到”,還要善于“滾開”.
[點(diǎn)評(píng)] “西瓜開門”把運(yùn)動(dòng)學(xué)帶進(jìn)了考場(chǎng)解題. 滾動(dòng)能克服解題的思維定勢(shì).
解題時(shí),要打破思維固化,在思想方法上要“滾動(dòng)”,在知識(shí)鏈接上要“滾動(dòng)”,在基本技能技巧上也要“滾動(dòng)”. 總之,面對(duì)考題,在看法、想法和辦法上要注意“滾動(dòng)”.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.若動(dòng)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,y),且lgy,lg|x|,lg成等差數(shù)列,則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡應(yīng)為圖中的 ( )
2.函數(shù)y=1- (-1≤x<0)的反函數(shù)是 ( )
A.y=-(0
0,a+2b+c<0,則下列結(jié)論中正確的是 ( )
A.b2≤ac B.b2>ac C.b2>ac且a>0 D.b2>ac且a<0
●參考答案
1.【思考】 利用題設(shè)的隱含條件.由條件知x≠0,y>0且y>x.選項(xiàng)B中無x<0的圖像,選項(xiàng)D中無x>0的圖像,均應(yīng)否定;當(dāng)x=y∈R+時(shí),lg無意義,否定A,選C.
【點(diǎn)評(píng)】 上面的解法中條件與選項(xiàng)一并使用,滾滾碰碰中終于找到了正確的選項(xiàng).本題的常規(guī)解法是:當(dāng)x≠0且y>x時(shí),由lgy+lg=2lg|x|,化簡(jiǎn)可得(x+y)(2x-y)=0.∴y=-x或y=2x(x≠0,y>0).
2.【思考】 分析各選項(xiàng),僅解析式符號(hào)有區(qū)別.定義域中等號(hào)的位置有區(qū)別,所以擬從這兩方面滾動(dòng)著手排除錯(cuò)誤的選項(xiàng).
原函數(shù)定義域?yàn)?1≤x<0,∴其反函數(shù)值域?yàn)?1≤y<0,排除B、D.
∵原函數(shù)中f(-1)=1,∴反函數(shù)中f-1(1)=-1,即x=1時(shí)f-1(x)有定義,排除C,∴選A.
3.解析一 分析四個(gè)選擇支之間的邏輯關(guān)系知,若C真,則B也真;若D真,則B也真,故C、D皆假.
取符合條件4a-4b+c>0,a+2b+c<0的實(shí)數(shù)a=0,b=-1,c=0檢驗(yàn)知選B.
解析二 由選擇支,聯(lián)想到二次函數(shù)的判別式.
令f(x)=ax2+2bx+c,則f(-2)=4a-4b+c>0,
f(1)=a+2b+c<0,故Δ=4b2-4ac>0,即b2>ac,故選B.
【點(diǎn)評(píng)】 在解題時(shí)易受題設(shè)條件的干擾,企圖從已知不等式出發(fā):
4b<4a+c, ①
2b<-a-c, ②
①②不等號(hào)的方向無法確定,思維受阻.
用邏輯分析法和特殊值檢驗(yàn)的方法兩種方法滾動(dòng)使用,簡(jiǎn)便明快,如解析一.用判別式法邏輯性強(qiáng)但思路難尋,如解析二.一般在做題時(shí),為了使選擇題解題速度變快,推薦學(xué)生使用解析一.
第三 諸葛開門 扇到成功
●計(jì)名釋義
諸葛亮既不會(huì)舞刀,也不會(huì)射箭,他的兵器就是他手中的那把扇子. 草船借箭用扇子,借東風(fēng)也是用扇子. 有人把“借東風(fēng)”的意思弄膚淺了,以為東風(fēng)就是東邊來的風(fēng),其實(shí),這里真正所指是“東吳”的風(fēng). 在赤壁大戰(zhàn)中,劉備哪是曹操的對(duì)手,后來能把曹兵打敗,借的就是東吳的力量.
數(shù)學(xué)解題的高手們,都會(huì)“借力打力”,這就是數(shù)學(xué)“化歸轉(zhuǎn)換思想”的典型應(yīng)用.
●典例示范
[題1] 已知f (x)= 試求 f (-5 )+ f (-4 )+…+ f (0 )+…+ f (6 )的值.
[分析] 若分別求f (x)在x= -5,-4,…,0,…,6時(shí)的12個(gè)值然后相加. 這不是不行,只是工作量太大,有沒有簡(jiǎn)單的辦法?我們想“借用”等差數(shù)列求和時(shí)“倒序相加”的辦法. 于是,我們關(guān)心f (x)+f (1-x)的結(jié)果.
[解析] 因?yàn)?f (x)+ f (1-x) =
=
=
所以 f (-5 )+ f (-4 )+…+ f (0 )+…+ f (6 )
=[(f (-5 )+ f (6 ))+(f (-4)+ f (5 ))+…+(f (6 )+ f (-5 ))]
=[f (1-x )+ f (x )]6 =
[點(diǎn)評(píng)] 這里,“借來”的不是等差數(shù)列本身的性質(zhì),而是等差數(shù)列求和時(shí)曾用過的辦法——倒序相加法.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.已知sin2α+sin2β+sin2γ=1(α、β、γ均為銳角),那么cosαcosβcosγ的最大值等于 .
2.求已知離心率e=,過點(diǎn)(1,0)且與直線l:2x-y+3=0相切于點(diǎn)P(-),長(zhǎng)軸平行于y軸的橢圓方程.
3.若橢圓 (a>0)與連結(jié)A(1,2),B(3,4)兩點(diǎn)的線段沒有公共點(diǎn),求a的取值范圍.
●參考答案
1. 命sin2α=sin2β=sin2γ=,則cos2α=cos2β=cos2γ=.α、β、γ為銳角時(shí),cosα=cosβ=cosγ=.
∴cosαcosβcosγ=.
(注:根據(jù)解題常識(shí),最大值應(yīng)在cosα=cosβ=cosγ時(shí)取得).
2.解析 按常規(guī),設(shè)橢圓中心為(x0,y0),并列出過已知點(diǎn)P的切線方程,聯(lián)立消參可求得橢圓方程.
若借極限思想,將點(diǎn)橢圓視為橢圓的極限情況,則可簡(jiǎn)化運(yùn)算過程.
已知e=,則a2=5b2.設(shè)長(zhǎng)軸平行于y軸且離心率e=的橢圓系為
(x+,把點(diǎn)P(-看做當(dāng)k→0時(shí)的極限情形(點(diǎn)橢圓),則與直線l:2x-y+3=0相切于該點(diǎn)的橢圓系即為過直線l與“點(diǎn)橢圓”的公共點(diǎn)的橢圓系方程:
(x+
又所求的橢圓過(1,0)點(diǎn),代入求得λ=-.
因此所求橢圓方程為x2+=1.
點(diǎn)評(píng) 將點(diǎn)橢圓視為橢圓的極限情況處理問題,減少了運(yùn)算量,簡(jiǎn)化了運(yùn)算過程.
3.解析 若按常規(guī),需分兩種情況考慮:
①A,B兩點(diǎn)都在橢圓外;
②A,B兩點(diǎn)都在橢圓內(nèi).
若借用補(bǔ)集思想則避免了分情況討論,使計(jì)算簡(jiǎn)潔.
設(shè)a的允許值的集合為全集I={a|a∈R,a>0},先求橢圓和線段AB有公共點(diǎn)時(shí)的取值范圍.
易得線段AB的方程為y=x+1,x∈[1,3],
由方程組,x∈[1,3],
a2的值在[1,3]內(nèi)遞增,且x=1和x=3時(shí)分別得a2=或a2=,故≤a2≤.
∵a>0,∴≤a≤.
故當(dāng)橢圓與線段AB無公共點(diǎn)時(shí),a的取值范圍為0.
第四 關(guān)羽開門 刀舉成功
●計(jì)名釋義
關(guān)羽不同于諸葛. 諸葛是智星,靠著扇子;關(guān)羽是武士,用的大刀. “過關(guān)斬將”用這大刀,“水淹七軍”用這大刀.
數(shù)學(xué)上的“分析”、“分解”、“分割”等,講的都是刀工. 關(guān)羽的“切瓜分片”是什么意思?切者,七刀也,分者,八刀也!再難的數(shù)學(xué)題,經(jīng)過這七刀、八刀,最后不就粉碎了嗎!
●典例示范
[例1]
如圖,在長(zhǎng)方體ABCD—A1B1C1D1中,E、P分別是BC、A1D1的中點(diǎn),M、N分別是AE、CD1的中點(diǎn),AD=AA1=a,AB=2a.
(Ⅰ)求證:MN∥面ADD1A1;
(Ⅱ)求二面角P—AE—D的大??;
(Ⅲ)求三棱錐P—DEN的體積.
[分析] 這是個(gè)長(zhǎng)方體,而“長(zhǎng)”正好是“寬”和“高”的2倍,這正是“關(guān)羽開門”的對(duì)象:用刀從中一劈,則分成2個(gè)相等的正方體. 對(duì)于正方體,我們?cè)摱嗝词煜ぐ。∮嘘P(guān)線段的長(zhǎng)度,各線段間的位置關(guān)系,我們都了如指掌.
[解Ⅰ] 取D1C1的中點(diǎn)Q ,過Q和MN作平面QRST. 顯然,M、N都在這平面里.
易知QN和SM都平行于平面BCC1B1MN∥BCC1B1MN∥面ADD1A1(證畢).
[插語] 其所以這么簡(jiǎn)單,是因?yàn)槲覀儗?duì)正方體熟悉. 正方體從何而來,感謝關(guān)羽的大刀之功. 以后的(Ⅱ)和(Ⅲ),都可轉(zhuǎn)化到正方體里進(jìn)行(從略).
【例2】 設(shè)p>0是一常數(shù),過點(diǎn)Q(2p,0)的直線與拋物線y2=2px交于相異兩點(diǎn)A、B,以線段AB為直徑作圓H(H為圓心).
(Ⅰ)試證:拋物線頂點(diǎn)在圓H的圓周上;
(Ⅱ)并求圓H的面積最小時(shí)直線AB的方程.
【分析】 (Ⅰ)AB是圓H的直徑,欲證拋物線的頂點(diǎn)在圓上,有如下各種對(duì)策:(1)證|OH|=|AB|.
(2)證|OA|2+|OB|2=|AB|2
(3)證∠AOB=90,即OA⊥OB,等.
顯然,利用向量知識(shí)證=0,當(dāng)為明智之舉.
【解答】 (Ⅰ)當(dāng)AB⊥x軸時(shí),直線AB的方程為x=2p,代入y2=2px;y2=4p2,y=2p,∴|AB|=|y1-y2|=4p.顯然,滿足|OQ|=|AB|,此時(shí)Q、H重合,∴點(diǎn)Q在⊙H上.
如直線AB與x軸不垂直,設(shè)直線AB:y=tanα(x-2p),
x=,代入:y=tanα-2ptanα.即tanαy2-2py-4p2tanα=0.
此方程有不同二實(shí)根y1y2,
∴y1+y2=,y1y2=-4p2.
∵ =x1x2+y1y2=+y1y2=-4p2=0.
∴,故點(diǎn)O仍在以AB為直徑的圓上.
【分析】 (Ⅱ)為使圓面積最小只須圓半徑取到最小值,為此不可避免的要給出直徑AB之長(zhǎng)的函數(shù)表達(dá)式,直觀上我們已可推測(cè)到當(dāng)AB⊥x軸時(shí),弦AB之長(zhǎng)最短(這就是論證方向),為此又有多種途徑:
(1)用直線的點(diǎn)斜式與拋物線方程聯(lián)立,得關(guān)于x(或y)的一元二次方程,利用韋達(dá)定理寫出|AB|2的函數(shù)式,再用二次函數(shù)或均值不等式的知識(shí)求其最值.
(2)用直線的參數(shù)方程與拋物線方程聯(lián)立,得關(guān)于參數(shù)t的一元二次方程,利用韋達(dá)定理寫出|AB|2=(t1-t2)2的函數(shù)表達(dá)式,再依正、余弦函數(shù)的有界性求其最值.
這兩種方法各有優(yōu)長(zhǎng),但都須牽涉到兩個(gè)變量x,y,以下我們推薦,利用投影公式得出的|AB|函數(shù)式,只牽涉一個(gè)變量.
【解答】(Ⅱ)直線AB的傾角為α,當(dāng)α=90時(shí),⊙H的半徑為2p,S⊙H=4πp2.
當(dāng)α≠90時(shí),不妨設(shè)α∈[0,),則
綜上,|AB|min=4p,當(dāng)且僅當(dāng)α=90時(shí),(S⊙H)min=4πp2,相應(yīng)的直線AB的方程為:x=2p.
別解:由(1)知恒有∠AOB=90.
∴||2=|
=
≥2x1x2+2p(x1+x2)
≥2x1x2+4p.
∵y1y2=-4p2,∴x1x2=
于是||2≥16p2,| |min=4p.當(dāng)且僅當(dāng)x1=x2=2p時(shí),S⊙H=4πp2.
【點(diǎn)評(píng)】 斧子開門,只要你說要進(jìn)去,直接在墻上打洞最直接了.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.已知函數(shù)f(x)=a1x+a2x2+a3x3+…+anxn,n∈N+,且a1,a2,…,an構(gòu)成一個(gè)數(shù)列{an},滿足f(1)=n2.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式,并求之值.
(2)證明0>
[旁白] 才子一看,發(fā)現(xiàn)是個(gè)錯(cuò)解,于是有以下的評(píng)語.
[評(píng)語] 學(xué)了導(dǎo)數(shù)可糟糕,殺雞到處用牛刀,單調(diào)區(qū)間不清楚,亂用函數(shù)比大小.
[解二] 作差比較法
-=<0
-=>0
[旁白] 才子一看,答案雖是對(duì)的,但解題人有點(diǎn)過于得意,因此得到以下評(píng)語.
[評(píng)語]解題成本你不管,別人求近你走遠(yuǎn),作差通分太費(fèi)力,面對(duì)結(jié)果向回轉(zhuǎn).
[旁白] 大家聽才子這么說,紛紛要求才子本人拿出自己的解法來,于是有了以下的奇解.
[奇解] =<1 =>1 >>
[旁白] 大家一看,十分驚喜,但對(duì)解法的來歷有點(diǎn)奇怪. 于是才子有了如下的自評(píng).
[自評(píng)] 標(biāo)新本來在立意,別人作商我作積,結(jié)果可由心算出,不用花費(fèi)紙和筆.
[旁白] 這時(shí),上面那位提供解法一的人有點(diǎn)不服氣:難道“求導(dǎo)法”就不能解出此題嗎?
才子回答:當(dāng)然能!不過需要“統(tǒng)一單調(diào)區(qū)間”,請(qǐng)看下解
[正解] f (x) = f'(x)=ln<0 (x≥3)
>> >>
[旁白] 大家一看,齊聲說妙,要求才子再評(píng)說一下. 于是又有了下面的奇文.
[評(píng)語] 因?yàn)閿?shù)3比e大,單調(diào)區(qū)間從3劃,數(shù)4也在本區(qū)間,故把數(shù)2搬個(gè)家.
【例1】 已知向量a=(,1),b是不平行于x軸的單位向量,且ab=,則b= ( )
A.(,) B.(,) C.() D.(1,0)
【特解】 由|b|=1,排除C;又b與x軸不平行,排除D;易知b與a不平行,排除A.答案只能為B.
【評(píng)說】 本解看似簡(jiǎn)單,但想時(shí)不易,要看出向量b與A()是平行向量,一般考生不能做到.
【別解】 因?yàn)閎是不平行于x軸的單位向量,可排除C、D兩項(xiàng). 又ab=,將A代入不滿足題意,所以答案只能為B.
【評(píng)說】 本題通過三次篩選才得出正確答案,思維量很大,到A、B選項(xiàng)時(shí)還需動(dòng)手計(jì)算,真是淘盡黃沙始是金??!
【另解】 設(shè)b=(cosα,sinα),則ab=(,1)(cosα,sinα)= cosα+sinα= sin(60+α)=在區(qū)間(0,π)上解α得:α=60.
故b=().
【評(píng)說】 本題涉及解三角方程,并確定解答區(qū)間,這不是一個(gè)小題的份量.
【錯(cuò)解】 選A者,誤在(a,
選C者,誤在|()a|=1.
選D者,沒有考慮到(1,0)與x軸平行.
【評(píng)說】 本題三個(gè)假支的設(shè)計(jì),其質(zhì)量很高,各有各的錯(cuò)因,相信各有各的“選擇人”.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.若奇函數(shù)f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù),又f(-3)=0,則{x|xf(x)<0}等于 ( )
A.{x|x>3或-33或x<-3} D.{x|00)的草圖(如圖(2)),∵x、f(x)均為R上的奇函數(shù),∴xf(x)為偶函數(shù),∴不等式xf(x)<0的解集關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,故先解借助圖象得00,且g(-3)=0, 則不等式f (x)g(x)<0的解集是 ( )
A.(-3,0)∪(3,+∞) B.(-3,0)∪(0,3)
C.(-∞,-3)∪(3,+∞) D.(-∞,-3)∪(0,3)
【解答】 設(shè)F(x)= f (x)g(x), 當(dāng)x<0時(shí),∵F′(x)= f′(x)g(x)+f (x)g′(x)>0.
∴F(x)在R上為增函數(shù).
∵F(-x)= f (-x)g (-x)=-f (x)g (x).=-F(x).
故F(x)為(-∞,0)∪(0,+∞)上的奇函數(shù).
∴F(x)在R上亦為增函數(shù).
已知g(-3)=0,必有F(-3)=F(3)=0.
構(gòu)造如圖的F(x)的圖象,可知 例3題解圖
F(x)<0的解集為x∈(-∞,-3)∪(0,3).
【點(diǎn)評(píng)】 本例選自04湖南卷12題,
是小題中的壓軸題,顯然,不懂得
導(dǎo)數(shù)基本知識(shí)對(duì)待本例是無能為力的,高中
代數(shù)在導(dǎo)數(shù)中得到升華,導(dǎo)數(shù)也是初數(shù)的“極地”.本題還構(gòu)造了圖形,使問題更有說服力.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.下列命題正確的是 ( )
A.若{an}和{bn}的極限都不存在,則{an+bn}的極值一定不存在
B.若{an}和{bn}的極限都存在,則{an+bn}的極限一定存在
C.若{an+bn}的極限不存在,則{an}和{bn}的極限都一定不存在
D.若{an+bn}的極限存在,則{an}和{bn}的極限要么都存在,要么都不存在
2.過定點(diǎn)M (-1,0)且斜率為k的直線與圓x2+4x+y2-5=0在第一象限內(nèi)的部分有交點(diǎn),則k的取值范圍是 ( )
A.0kMA=0;
kMN(1-a) B.log(1-a)(1+a)>0
C.(1-a)3>(1+a)2 D.(1-a)1+a>1
【思考】 本題關(guān)鍵點(diǎn)在a,我們一個(gè)特殊數(shù)值,作為本題的模特.
令a=,各選項(xiàng)依次化為: ( )
A. B.
C. D.
顯然,有且僅有A是正確的,選A.
【點(diǎn)評(píng)】 本題是一個(gè)選擇題,因此可以選一個(gè)模特?cái)?shù)代表一類數(shù),一點(diǎn)動(dòng)眾.
你還需要講“道理”嗎?為減函數(shù),log0,B不對(duì);也是減函數(shù),,D不對(duì);直接計(jì)算,C也不對(duì);只有A是對(duì)的.
【例2】 已知定義在實(shí)數(shù)集R上的函數(shù)y=f (x)恒不為零,同時(shí)滿足:f (x+y)=f (x)f (y),且當(dāng)x>0時(shí),f (x)>1,那么當(dāng)x<0時(shí),一定有 ( )
A.f (x)<-1 B.-11 D.00時(shí),f (x)>1,根據(jù)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),當(dāng)x<0時(shí),0<2x<1.即0< f (x)<1. 選D.
【點(diǎn)評(píng)】 題干中的函數(shù)抽象,先選定特殊的指數(shù)函數(shù)使之具體,而指數(shù)函數(shù)無窮無盡地多,索性再特殊到底,選定最簡(jiǎn)單且又符合題意的函數(shù)y=2x, 這就是我們這題的模特,結(jié)果是輕而易舉地找出了正確答案.在考場(chǎng)上分分秒秒值千金,你還愿意糾纏在“為什么”上無謂地犧牲自己寶貴的時(shí)間嗎?
【思考2】 取特值. 令x=0, y=0, 有f (0) = [f (0)2 ( f (x)≠0), 則f (0)=1,
f (0)= f (x-x)= f (x) f (-x), 即, 當(dāng)x<0時(shí),-x>0.
由條件:f (-x)>1, 故x<0時(shí), 0< f (x)<1.
【例3】 若A, B, C是△ABC的三個(gè)內(nèi)角,且A0,由圖(2)知g(x)<0,故當(dāng)x∈(-2, -1)時(shí),應(yīng)有y= f (x)g(x)<0. 選B.
點(diǎn)評(píng) 無須弄清圖(1)、圖(2)到底表示什么函數(shù),不必要也不可能僅憑已有的圖像信息去“精確描繪”y=f (x)g(x)的圖像.只須鑒別四類圖像哪一個(gè)符合題意,選定特殊區(qū)間(-2,-1)一次檢驗(yàn)即解決問題.
第8計(jì) 小姐開門 何等輕松
●計(jì)名釋義
有一大漢,想進(jìn)某屋. 門上并未加鎖,但他久推不開,弄得滿頭大汗.
后面?zhèn)鱽硪晃恍〗爿p輕的聲音:“先生別推,請(qǐng)向后拉!”
大漢真的向后一拉,果然門就輕輕地開了. 大漢奇怪地問:“這門上并沒有寫拉字,你怎么知道是拉門的呢?”
小姐答:“因?yàn)槲铱吹侥阃屏税胩?,門還不動(dòng),那就只有拉了!”
數(shù)學(xué)上的“正難則反”就是這位小姐說的意思. 既然正面遇上困難,那就回頭是岸,向反方向走去.
●典例示范
【例1】 求證:拋物線沒有漸近線.
【分析】 二次曲線中僅有雙曲線有漸近線,什么是漸近線?人們的解釋是與曲線可以無限接近卻又沒有公共點(diǎn)的直線.
拋物線是否有這樣的直線?我們無法直接給予證明.怎么辦?“正難反收”,假定拋物線有漸近線,是否會(huì)導(dǎo)出不合理的結(jié)果?
【證明】 不妨設(shè)拋物線方程為y2=2px. 假定此拋物線有漸近線y=kx+b, ∵x=, 代入直線方程,化簡(jiǎn)得:ky2-2py+2pb=0. ①
可以認(rèn)為:曲線與其漸近線相切于無窮遠(yuǎn)處,即如方程①有實(shí)根y0, 那么,y0→∞,或, 方程①化為:2pby′2-2py′+k=0. ②
方程②應(yīng)有唯一的零根, y′=0代入②得:k=0.
于是拋物線的漸近線應(yīng)為y=b. 這是不可能的,因?yàn)槿我庖粭l與x軸平行的直線y=b, 都和拋物線有唯一公共點(diǎn)(), 因而y=b不是拋物線的漸近線,這就證明了:拋物線不可能有漸近線.
【例2】 設(shè)A、B、C是平面上的任意三個(gè)整點(diǎn)(即坐標(biāo)都是整數(shù)的點(diǎn)),求證:△ABC不是正三角形.
【分析】 平面上的整數(shù)點(diǎn)無窮無盡的多,可以組成無窮無盡個(gè)各不相同的三角形,要想逐一證明這些三角形都不是正三角形是不可能的,怎么辦?正難反做!
【解答】 假定△ABC為正三角形,且A(x1, y1), B (x2, y2), C (x3, y3)均為整點(diǎn),不妨設(shè)x2≠x1, ∵kAB=, ∴直線AB的方程為:
即x(y2-y1)-y(x2-x1)+x2y1-x1y2=0. 點(diǎn)C (x3, y3)到AB的距離.
但是|AB|=
∴S△ABC == (x3y2-x2y3)+(x2y1-x1y2)+(x1y3-x3y1).
即S△ABC為有理數(shù).另一方面,
S△ABC = ①
∵|AB|≠0, ∴S△ABC為無理數(shù). ②
①與②矛盾,故不存在三個(gè)頂點(diǎn)都是整數(shù)點(diǎn)的正三角形.
【例3】 設(shè)f (x)=x2+a1x+a2為實(shí)系數(shù)二次函數(shù),證明:| f (1)|, | f (2)|, | f (3)|中至少有一個(gè)不小于
【分析】 三數(shù)中至少有一個(gè)不小于的情況有七種,而三數(shù)中“都小于”的情況只有一種,可見“正面”繁雜,“反面”簡(jiǎn)明,也應(yīng)走“正難反收”的道路.
【解答】 假定同時(shí)有:| f (1)|<、| f (2)|<、| f (3)|<, 那么:
①+③: -11<4a1+2a2<-9 ④
②2: -9<4a1+2a2<-7 ⑤
④與⑤矛盾,從而結(jié)論成立.
【小結(jié)】 “正難反收”中的“難”有兩種含義,一是頭緒繁多,所以難于處理.因?yàn)椤胺薄?,所以“難”,處理不當(dāng)即陷入“剪不斷,理還亂”的困境;二是試題的正面設(shè)置,使人感到無法可求,無章可循,從而找不到破解的頭緒,從而無從下手.
遇到以上這兩種情況,考生即應(yīng)懂得“迷途知返”,走“正難反收”的道路.
一般地說,與排列組合、概率有關(guān)的試題,往往應(yīng)走“正繁則反”的道路,而一切否定式的命題,則應(yīng)首選反證法.因?yàn)樵}與其逆否命題一定等價(jià),只要推倒了命題結(jié)論的反面,正面自然順理成章地成立.
●對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
1.k為何值時(shí),直線y-1=k (x-1)不能垂直平分拋物線y
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