2020屆高考數(shù)學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 下篇 指導(dǎo)一 數(shù)學(xué)思想 融會貫通教學(xué)案

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2020屆高考數(shù)學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 下篇 指導(dǎo)一 數(shù)學(xué)思想 融會貫通教學(xué)案_第1頁
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1、 指導(dǎo)一 數(shù)學(xué)思想·融會貫通 第1講 函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想 [一]函數(shù)與方程思想 函數(shù)思想 方程思想 通過建立函數(shù)關(guān)系或構(gòu)造函數(shù),運用函數(shù)的圖象和性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題,從而使問題得到解決的思想 構(gòu)建方程或方程組,通過解方程或方程組或運用方程的性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題,從而使問題獲得解決的思想 [函數(shù)思想與方程思想密切相關(guān)] 方程f(x)=0的解就是函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸的交點的橫坐標(biāo);函數(shù)y=f(x)也可以看作二元方程f(x)-y=0,通過方程進行研究,方程f(x)=a有解,當(dāng)且僅當(dāng)a屬于函數(shù)f(x)的值域.函數(shù)思想重在對問題進行動態(tài)的研究,方程思想則是在動中

2、求靜,研究運動中的等量關(guān)系     函數(shù)與方程思想在函數(shù)、不等式中的應(yīng)用 [例1] (2019·煙臺三模)已知f(x)=log2x,x∈[2,16],對于函數(shù)f(x)值域內(nèi)的任意實數(shù)m,使x2+mx+4>2m+4x恒成立的實數(shù)x的取值范圍為(  ) A.(-∞,-2] B.[2,+∞) C.(-∞,-2]∪[2,+∞) D.(-∞,-2)∪(2,+∞) [解析] D [因為x∈[2,16],所以f(x)=log2x∈[1,4], 即m∈[1,4].不等式x2+mx+4>2m+4x恒成立, 即為m(x-2)+(x-2)2>0恒成立. 設(shè)g(m)=(x-2)m+(x-2)2,

3、 則此函數(shù)在區(qū)間[1,4]上恒大于0, 所以即 解得x<-2或x>2.] 函數(shù)與方程思想在不等式中的應(yīng)用 函數(shù)與不等式的相互轉(zhuǎn)化,把不等式轉(zhuǎn)化為函數(shù),借助函數(shù)的圖象和性質(zhì)可解決相關(guān)的問題.常涉及不等式恒成立問題、比較大小問題.一般利用函數(shù)思想構(gòu)造新函數(shù),建立函數(shù)關(guān)系求解. [活學(xué)活用1] (2019·貴陽三模)設(shè)0<a<1,e為自然對數(shù)的底數(shù),則a,ae,ea-1的大小關(guān)系為(  ) A.ea-1<a<ae      B.a(chǎn)e<a<ea-1 C.a(chǎn)e<ea-1<a D.a(chǎn)<ea-1<ae 解析:B [設(shè)f(x)=ex-x-1,x>0,則f′(x)=ex-1, ∴f(x

4、)在(0,+∞)上是增函數(shù),且f(0)=0,f(x)>0, ∴ex-1>x,即ea-1>a. 又y=ax(0<a<1)在R上是減函數(shù),得a>ae, 從而ea-1>a>ae.]    函數(shù)與方程思想在數(shù)列中的應(yīng)用 [例2] (2020·蘭州模擬)設(shè){an}是首項為a1,公差為-1的等差數(shù)列,Sn為其前n項和,若S1,S2,S4成等比數(shù)列,則a1的值________. [解析] ∵{an}為等差數(shù)列, 則S4=4a1+6d=4a1-6,S2=2a1-1,S1=a1. 又S=S1·S4知,(2a1-1)2=a1(4a1-6), ∴a1=-. [答案] - 1.應(yīng)用方程的思想

5、求等差(或等比)數(shù)列中的通項時,根據(jù)題中的條件,列出關(guān)于首項和公差(或公比)的方程組,通過解方程組求出數(shù)列的首項和公差(或公比),再根據(jù)等差(或等比)數(shù)列的通項公式寫出an. 2.根據(jù)題目條件構(gòu)造函數(shù)關(guān)系,把不等式恒成立問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問題是常用的解題思路. [活學(xué)活用2] 已知數(shù)列{an}滿足a1=33,an+1-an=2n,則的最小值為________. 解析:an=an-an-1+an-1-an-2+…+a2-a1+a1=2(n-1)+2(n-2)+…+2+33=2(1+2+…+n-1)+33=(n-1)n+33,故=n+-1.注意到對勾函數(shù)的單調(diào)性,易得n=5或n=6時,

6、最小,而=,=,故最小值為. 答案: [二]數(shù)形結(jié)合思想 以形助數(shù)(數(shù)題形解) 以數(shù)輔形(形題數(shù)解) 借助形的生動性和直觀性來闡述數(shù)形之間的聯(lián)系,即以形作為手段,數(shù)作為目的 借助于數(shù)的精確性和規(guī)范性及嚴密性來闡明形的某些屬性,即以數(shù)作為手段,形作為目的    利用數(shù)形結(jié)合思想研究函數(shù)的零點 [例1] 已知函數(shù)f(x)=恰有3個零點,則實數(shù)a的取值范圍為(  ) A. B. C. D. [解析] D [函數(shù)f(x)=恰有3個零點,則3a=-在x≤-2時有且只有一個實數(shù)根,且ex=在(-2,0)上有兩個不相等的實數(shù)根.由3a=-在x≤-2時有且只有一個實數(shù)根,得-2≤

7、3a<-1,即-≤a<-;ex=在(-2,0)上有兩個不相等的實數(shù)根,可轉(zhuǎn)化為a=xex在(-2,0)上有兩個不相等的實數(shù)根,令g(x)=xex,則g′(x)=ex(x+1),當(dāng)x∈(-2,-1)時,g′(x)<0,當(dāng)x∈(-1,0)時,g′(x)>0,所以函數(shù)g(x)在(-2,-1)上單調(diào)遞減,在(-1,0)上單調(diào)遞增,當(dāng)-2<x<0時,函數(shù)g(x)的大致圖象如圖所示,所以當(dāng)g(-1)<a<g(-2),即-<a<-時,a=xex在(-2,0)上有兩個不相等的實數(shù)根.綜上,當(dāng)-<a<-時,函數(shù)f(x)恰有3個零點,故選D.] 利用數(shù)形結(jié)合探究方程解的問題應(yīng)注意兩點: (1)討論方程

8、的解(或函數(shù)的零點)一般可構(gòu)造兩個函數(shù),使問題轉(zhuǎn)化為討論兩曲線的交點問題,但用此法討論方程的解一定要注意圖象的準確性、全面性,否則會得到錯解. (2)正確作出兩個函數(shù)的圖象是解決此類問題的關(guān)鍵,數(shù)形結(jié)合應(yīng)以快和準為原則,不要刻意去用數(shù)形結(jié)合. [活學(xué)活用1] 已知函數(shù)f(x)=函數(shù)g(x)是周期為2的偶函數(shù)且當(dāng)x∈[0,1]時,g(x)=2x-1,則函數(shù)y=f(x)-g(x)的零點個數(shù)是(  ) A.5 B.6 C.7 D.8 解析:B [在同一坐標(biāo)系中作出y=f(x)和y=g(x)的圖象如圖所示, 由圖象可知當(dāng)x>0時,有4個零點,當(dāng)x≤0時,有2個零點,所以一共有6個

9、零點.]    應(yīng)用數(shù)形結(jié)合求解不等式、參數(shù)問題 [例2] 設(shè)f(x),g(x)分別是定義在R上的奇函數(shù)和偶函數(shù),當(dāng)x<0時,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,且g(-3)=0,則不等式f(x)g(x)<0的解集是________________. [解析]  設(shè)F(x)=f(x)g(x),由于f(x),g(x)分別是定義在R上的奇函數(shù)和偶函數(shù),得F(-x)=f(-x)·g(-x)=-f(x)g(x)=-F(x),即F(x)在R上為奇函數(shù). 又當(dāng)x<0時,F(xiàn)′(x)=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0, 所以x<0時,F(xiàn)(x)為增函數(shù). 因為奇函數(shù)在對稱區(qū)間

10、上的單調(diào)性相同, 所以x>0時,F(xiàn)(x)也是增函數(shù). 因為F(-3)=f(-3)g(-3)=0=-F(3). 所以,由圖象可知F(x)<0的解集是(-∞,-3)∪(0,3). [答案] (-∞,-3)∪(0,3) 求參數(shù)范圍或解不等式問題經(jīng)常聯(lián)系函數(shù)的圖象,根據(jù)不等式中量的特點,選擇適當(dāng)?shù)膬蓚€(或多個)函數(shù),利用兩個函數(shù)圖象的上、下位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系來解決問題,往往可以避免煩瑣的運算,獲得簡捷的解答. [活學(xué)活用2] 當(dāng)x∈(1,2)時,(x-1)2<logax恒成立,則實數(shù)a的取值范圍是________. 解析: 由題意可知a>1,在同一坐標(biāo)系內(nèi)作出y=(x-1

11、)2,x∈(1,2)及y=logax的圖象,若y=logax過點(2,1),得loga2=1,所以a=2.根據(jù)題意,函數(shù)y=logax,x∈(1,2)的圖象恒在y=(x-1)2,x∈(1,2)的上方,所以1<a≤2. 答案:(1,2]    利用數(shù)形結(jié)合求最值問題 [例3] (1)(2019·泉州三模)記實數(shù)x1,x2,…,xn中最小數(shù)為min{x1,x2,…,xn},則定義在區(qū)間[0,+∞)上的函數(shù)f(x)=min{x2+1,x+3,13-x}的最大值為(  ) A.5 B.6 C.8 D.10 [解析] C [ 在同一坐標(biāo)系中作出三個函數(shù)y=x2+1,y=x+3,y=

12、13-x的圖象如圖: 由圖可知,在實數(shù)集R上,min{x2+1,x+3,13-x}為y=x+3上A點下方的射線,拋物線AB之間的部分,線段BC,與直線y=13-x點C下方的部分的組合圖.顯然,在區(qū)間[0,+∞)上,在C點時,y=min{x2+1,x+3,13-x}取得最大值. 解方程組得點C(5,8).所以f(x)max=8.] (2)已知圓C:(x-3)2+(y-4)2=1和兩點A(-m,0),B(m,0)(m>0).若圓C上存在點P,使得∠APB=90°,則m的最大值為(  ) A.7 B.6 C.5 D.4 [解析] B [根據(jù)題意,畫出示意圖,如圖所示,則圓心C的坐標(biāo)為

13、(3,4),半徑r=1,且|AB|=2m. 因為∠APB=90°,連接OP,易知|OP|=|AB|=m. 要求m的最大值,即求圓C上的點P到原點O的最大距離. 因為|OC|==5, 所以|OP|max=|OC|+r=6,即m的最大值為6.] 運用數(shù)形結(jié)合思想求解最值問題 (1)對于幾何圖形中的動態(tài)問題,應(yīng)分析各個變量的變化過程,找出其中的相互關(guān)系求解. (2)應(yīng)用幾何意義法解決問題需要熟悉常見的幾何結(jié)構(gòu)的代數(shù)形式,主要有:①比值——可考慮直線的斜率;②二元一次式——可考慮直線的截距;③根式分式——可考慮點到直線的距離;④根式——可考慮兩點間的距離. [活學(xué)活用3] (

14、2019·南昌三模)若x,y滿足約束條件則的最大值為________. 解析: 畫出可行域,如圖所示,z=表示可行域內(nèi)的點和定點F(6,6)連線的斜率,顯然直線AF的斜率最大,kAF==3, 即的最大值是3. 答案:3 第2講 分類討論思想、轉(zhuǎn)化與化歸思想 [一]分類討論思想 分類討論的思想是將一個較復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題分解(或分割)成若干個基礎(chǔ)性問題,通過對基礎(chǔ)性問題的解答來實現(xiàn)解決原問題的思想策略,對問題實行分類與整合,分類標(biāo)準等于增加一個已知條件,實現(xiàn)了有效增設(shè),將大問題(或綜合性問題)分解為小問題(或基礎(chǔ)性問題),優(yōu)化解題思路,降低問題難度.    由概念、性質(zhì)、

15、運算引起的分類討論 [例1] (1)(2020·山師附中模擬)已知函數(shù)f(x)=若f(2-a)=1,則f(a)等于(  ) A.-2          B.-1 C.1 D.2 [解析] A [①當(dāng)2-a≥2,即a≤0時,22-a-2-1=1,解得a=-1, 則f(a)=f(-1)=-log2[3-(-1)]=-2; ②當(dāng)2-a<2即a>0時,-log2[3-(2-a)]=1, 解得a=-,舍去. 所以f(a)=-2.故選A.] (2)(2020·阜陽模擬)等比數(shù)列{an}中,a1+a4+a7=2,a3+a6+a9=18,則{an}的前9項和S9=____________.

16、 [解析] 由題意得q2==9,q=±3, ①當(dāng)q=3時,a2+a5+a8=3(a1+a4+a7)=6,S9=2+6+18=26; ②當(dāng)q=-3時,a2+a5+a8=-3(a1+a4+a7)=-6,S9=2-6+18=14, 所以S9=14或26. [答案] 14或26 數(shù)學(xué)概念運算公式中常見的分類 (1)由二次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的定義,直線的傾斜角、向量的夾角的范圍等引起分類討論; (2)由除法運算中除數(shù)不為零,不等式兩邊同乘以(或除以)同一個數(shù)(或式)時的不等號等引起分類討論; (3)由數(shù)學(xué)公式、定理、性質(zhì)成立的條件等引起分類討論. [活學(xué)活用1] 已知函數(shù)

17、f(x)=ax+b(a>0,a≠1)的定義域和值域都是[-1,0],則a+b=________. 解析:當(dāng)a>1時,函數(shù)f(x)=ax+b在[-1,0]上為增函數(shù),由題意得無解.當(dāng)0<a<1時,函數(shù)f(x)=ax+b在[-1,0]上為減函數(shù),由題意得解得所以a+b=-. 答案:-    由圖形位置或形狀引起的分類討論 [例2] (2019·泉州三模)若雙曲線+=1的漸近線方程為y=±x,則m的值為(  ) A.-1 B. C. D.-1或 [解析] B [根據(jù)題意可分以下兩種情況討論: ①當(dāng)焦點在x軸上時,則有解得m<1, 此時漸近線方程為y=± x, 由題意=,解得

18、m=. ②當(dāng)焦點在y軸上時,則有解得m>3, 此時漸近線方程為y=± x, 由題意=,解得:m=;與m>3矛盾(舍去). 結(jié)合以上可知m=.故選B.] 圖形位置或形狀的變化中常見的分類 圓錐曲線形狀不確定時,常按橢圓、雙曲線來分類討論,求圓錐曲線的方程時,常按焦點的位置不同來分類討論;相關(guān)計算中,涉及圖形問題時,也常按圖形的位置不同、大小差異等來分類討論. [活學(xué)活用2] 設(shè)△ABC的內(nèi)角A,B,C所對邊的長分別是a,b,c,且b=3,c=1,△ABC的面積為,則a的值為__________. 解析:由三角形面積公式,得×3×1·sin A=, 故sin A=.因為si

19、n2A+cos2A=1, 所以cos A=±=± =±. ①當(dāng)cos A=時,由余弦定理,得 a2=b2+c2-2bccos A=32+12-2×1×3×=8, 所以a=2. ②當(dāng)cos A=-時,由余弦定理,得 a2=b2+c2-2bccos A=32+12-2×1×3×=12, 所以a=2. 綜上所述,a=2或2. 答案:2或2    由變量或參數(shù)引起的分類討論 [例3] (2019·濰坊三模節(jié)選)設(shè)函數(shù)f(x)=x3-ax-b,x∈R,其中a,b∈R.求f(x)的單調(diào)區(qū)間. [解析] 由f(x)=x3-ax-b,可得f′(x)=3x2-a. 下面分兩種情況:

20、①當(dāng)a≤0時,f′(x)=3x2-a≥0恒成立. 所以f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,+∞). ②當(dāng)a>0時,令f′(x)=0,解得x=或x=-. 當(dāng)x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如表: x - f′(x) + 0 - 0 + f(x)  極大值  極小值  所以f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,. 幾種常見的由參數(shù)變化引起的分類與整合 1.含有參數(shù)的不等式的求解. 2.含有參數(shù)的方程的求解. 3.對于解析式系數(shù)含參數(shù)的函數(shù),求最值或單調(diào)性問題. 4.二元二次方程表示曲線類型的判定等. 5.直線與圓錐曲

21、線位置關(guān)系的分類. [活學(xué)活用3] 函數(shù)f(x)=ax2+4x-3在x∈[0,2]上有最大值f(2),則實數(shù)a的取值范圍是____________. 解析:當(dāng)a=0時,f(x)=4x-3在x∈[0,2]上為單調(diào)遞增函數(shù),最大值為f(2),滿足題意. 當(dāng)a≠0時,函數(shù)f(x)=ax2+4x-3=a2-3-,其對稱軸為x=-. 當(dāng)a>0時,f(x)=ax2+4x-3在x∈[0,2]上為單調(diào)遞增函數(shù),最大值為f(2),滿足題意. 當(dāng)a<0時,只有當(dāng)-≥2,即-1≤a<0時,f(x)=ax2+4x-3在x∈[0,2]上為單調(diào)遞增函數(shù),最大值為f(2),滿足題意. 綜上,當(dāng)a≥-1時,函數(shù)

22、f(x)=ax2+4x-3在x∈[0,2]上有最大值f(2). 答案:[-1,+∞) [二]轉(zhuǎn)化與化歸思想 轉(zhuǎn)化與化歸思想,就是在研究和解決有關(guān)數(shù)學(xué)問題時采用某種手段將問題通過變換使之轉(zhuǎn)化,進而解決問題的一種方法.一般總是將復(fù)雜的問題通過變換轉(zhuǎn)化為簡單的問題,將難解的問題通過變換轉(zhuǎn)化為容易求解的問題,將未解決的問題通過變換轉(zhuǎn)化為已解決的問題.    特殊與一般的轉(zhuǎn)化 [例1] (2019·長沙三模)(1)過拋物線y=ax2(a>0)的焦點F,作一直線交拋物線于P,Q兩點.若線段PF與FQ的長度分別為p,q,則+等于(  ) A.2a B. C.4a D. [解析] C 

23、[拋物線y=ax2(a>0)的標(biāo)準方程為 x2=y(tǒng)(a>0),焦點F. 過焦點F作直線垂直于y軸, 則|PF|=|QF|=, ∴+=4a.] (2)(2017·浙江)已知向量a,b滿足|a|=1,|b|=2,則|a+b|+|a-b|的最小值是________,最大值是________. [解析] 由題意,不妨設(shè)b=(2,0),a=(cos θ,sin θ), 則a+b=(2+cos θ,sin θ),a-b=(cos θ-2,sin θ). 令y=|a+b|+|a-b| =+ =+, 令y=+, 則y2=10+2∈[16,20]. 由此可得(|a+b|+|a-b|)m

24、ax==2, (|a+b|+|a-b|)min==4, 即|a+b|+|a-b|的最小值是4,最大值是2. [答案] 4 2 (1)一般問題特殊化,使問題處理變得直接、簡單.特殊問題一般化,可以使我們從宏觀整體的高度把握問題的一般規(guī)律,從而達到成批處理問題的效果. (2)對于某些選擇題、填空題,如果結(jié)論唯一或題目提供的信息暗示答案是一個定值時,可以把題中變化的量用特殊值代替,即可得到答案. [活學(xué)活用1] 在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,若a,b,c成等差數(shù)列,則=________. 解析:顯然△ABC為等邊三角形時符合題設(shè)條件, 所以===. 答案

25、:    正與反的轉(zhuǎn)化 [例2] (2019·吉林三模)若對于任意t∈[1,2],函數(shù)g(x)=x3+x2-2x在區(qū)間(t,3)上總不為單調(diào)函數(shù),則實數(shù)m的取值范圍是________. [解析] g′(x)=3x2+(m+4)x-2, 若g(x)在區(qū)間(t,3)上總為單調(diào)函數(shù), 則①g′(x)≥0在(t,3)上恒成立, 或②g′(x)≤0在(t,3)上恒成立.(正反轉(zhuǎn)化) 由①得3x2+(m+4)x-2≥0,即m+4≥-3x, 當(dāng)x∈(t,3)時恒成立,∴m+4≥-3t恒成立, 則m+4≥-1,即m≥-5; 由②得3x2+(m+4)x-2≤0,即m+4≤-3x, 當(dāng)x∈(

26、t,3)時恒成立, 則m+4≤-9,即m≤-. ∴函數(shù)g(x)在區(qū)間(t,3)上總不為單調(diào)函數(shù)的m的取值范圍為 [答案]  (1)本題是正與反的轉(zhuǎn)化,由于不為單調(diào)函數(shù)有多種情況,先求出其反面,體現(xiàn)“正難則反”的原則. (2)題目若出現(xiàn)多種成立的情形,則不成立的情形相對很少,從反面考慮較簡單,因此,間接法多用于含有“至多”“至少”及否定性命題情形的問題中. [活學(xué)活用2] 由命題“存在x0∈R,使e|x0-1|-m≤0”是假命題,得m的取值范圍是(-∞,a),則實數(shù)a的取值是(  ) A.(-∞,1) B.(-∞,2) C.1 D.2 解析:C [命題“存在x0∈R,

27、使e|x0-1|-m≤0”是假命題,可知它的否定形式“任意x∈R,使e|x-1|-m>0”是真命題,可得m的取值范圍是(-∞,1),而(-∞,a)與(-∞,1)為同一區(qū)間,故a=1.]    主與次的相互轉(zhuǎn)化 [例3] (2019·西安三模)已知函數(shù)f(x)=x3+3ax-1,g(x)=f′(x)-ax-5,其中f′(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù).對滿足-1≤a≤1的一切a的值,都有g(shù)(x)<0,則實數(shù)x的取值范圍為________. [解析] 由題意,知g(x)=3x2-ax+3a-5, 對φ(a)=(3-x)a+3x2-5,-1≤a≤1. 對-1≤a≤1,恒有g(shù)(x)<0,即φ(a)<

28、0, ∴即 解得-<x<1. 故當(dāng)x∈時,對滿足-1≤a≤1的一切a的值,都有g(shù)(x)<0. [答案]  (1)本題是把關(guān)于x的函數(shù)轉(zhuǎn)化為在[-1,1]內(nèi)關(guān)于a的一次函數(shù)小于0恒成立的問題. (2)在處理多變元的數(shù)學(xué)問題時,我們可以選取其中的常數(shù)(或參數(shù)),將其看作是“主元”,而把其它變元看作是常量,從而達到減少變元簡化運算的目的. [活學(xué)活用3] 對于滿足0≤p≤4的所有實數(shù)p,使不等式x2+px>4x+p-3成立的x的取值范圍是________. 解析:設(shè)f(p)=(x-1)p+x2-4x+3, 則當(dāng)x=1時,f(p)=0.所以x≠1. f(p)在0≤p≤4上恒為正,等價于即 解得x>3或x<-1. 答案:(-∞,-1)∪(3,+∞) - 13 -

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