题型分类突破理科Y版第三篇.docx
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1、 函数与方程思想(见学生用书P107)函数思想是指用函数的观点、方法去分析问题、转化问题和解决问题.如求数列中的项或最值、求不等式中的参量、求解析几何中的距离或面积的最值等相关的非函数问题,往往都可以利用函数思想,构建函数,将其转化为函数问题.方程思想是从问题的数量关系入手,运用数学语言将问题中的条件转化为方程或方程组去分析问题和解决问题.如变量的取值范围、直线与圆锥曲线的位置关系、数列中的基本量、二项式中的系数等问题.分类透析1函数与方程思想在不等式中的应用例1 若关于x的不等式1+acos x23sin2+2x在R上恒成立,则实数a的最大值为().A.-13B.13C.23D.1答案 B解
2、析 1+acos x23sin2+2x=23(2cos2x-1),令cos x=t-1,1,并代入不等式,则问题转化为不等式4t2-3at-50在t-1,1上恒成立,即4+3a-50,4-3a-50,解得-13a13.故选B.小结 一般先把不等式问题转化为函数问题,再借助函数的图象和性质可解决相关的问题.此类问题常涉及不等式中的恒成立问题,比较大小问题.一般利用函数思想构造新函数,从而研究函数的性质来破解问题.分类透析2函数与方程思想在数列中的应用例2 设数列an的前n项和为Sn,且an=4+-12n-1,若对于任意的nN*都有1x(Sn-4n)3恒成立,则实数x的取值范围是.答案 2,3解析
3、 由题设可得Sn=4n+1-12n1-12=4n+23-23-12n,则Sn-4n=23-23-12n,不等式1x(Sn-4n)3可化为1x23-23-12n3,即3211-12nx9211-12n,则问题转化为求-12n的最大值和最小值.由于nN*,所以-12n的最大值和最小值分别为14和-12,则3211-14x9211-12,即2x3,所以实数x的取值范围是2,3.小结 数列的通项与前n项和是自变量为整数的函数,可用函数的观点去处理数列问题.这类问题常涉及最值或参数的取值范围,解决问题的关键是利用函数的单调性来研究最值.分类透析3函数与方程思想在解析几何中的应用例3 已知椭圆x2a2+y
4、2b2=1(ab0)上的点到右焦点F(c,0)的最大距离是2+1,且1,2a,4c成等比数列.(1)求椭圆的方程;(2)过点F且与x轴不垂直的直线l与椭圆分别交于A,B两点,线段AB的中垂线交x轴于点M(m,0),求实数m的取值范围.解析 (1)由已知得a+c=2+1,14c=2a2,a2=b2+c2,解得a=2,b=1,c=1.所以椭圆的方程为x22+y2=1.(2)由题意得F(1,0),设直线AB的方程为y=k(x-1),与椭圆方程联立得x2+2y2-2=0,y=k(x-1),消去y可得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=4k2
5、1+2k2,y1+y2=k(x1+x2)-2k=-2k1+2k2,可得线段AB的中点坐标为N2k21+2k2,-k1+2k2.当k=0时,点M位于原点,此时m=0;当k0时,直线MN的方程为y+k1+2k2=-1kx-2k21+2k2,化简得ky+x-k21+2k2=0.令y=0,得m=k21+2k2.所以m=k21+2k2=11k2+20,12.综上所述,实数m的取值范围为0,12.小结 解析几何中的取值范围问题是高考的热点,在圆锥曲线的综合问题中经常出现,求解此类问题的关键是先抓住函数关系,将目标量表示为一个(或者多个)变量的函数,然后借助函数的性质使问题得以解决.(见学生用书P108)1
6、.(2020届安徽皖南模拟)若2x+5y2-y+5-x,则有().A.x+y0B.x+y0C.x-y0D.x-y0答案 B解析 把不等式变形为2x-5-x2-y-5y,构造函数f(t)=2t-5-t,其为R上的增函数,所以有x-y,即x+y0,故选B.2.(2020届山西太原模拟)已知函数f(x)=log2x,x2,16,对于函数f(x)值域内的任意实数m,使x2+mx+42m+4x恒成立的实数x的取值范围为().A.(-,-2B.2,+)C.(-,-22,+)D.(-,-2)(2,+)答案 D解析 因为x2,16,所以f(x)=log2x1,4,即m1,4.不等式x2+mx+42m+4x恒成
7、立,即m(x-2)+(x-2)20恒成立.构造函数g(m)=(x-2)m+(x-2)2,则此函数在区间1,4上恒大于0,所以g(1)0,g(4)0,即x-2+(x-2)20,4(x-2)+(x-2)20,解得x2.故选D.3.(2020届东北三省四校联考)已知定义域为R的函数f(x)满足f(x)=4f(x+2),当x0,2)时,f(x)=-x2+x+1,x0,1),12x-32,x1,2),设函数f(x)在2n-2,2n)上的最大值为an(nN*),且数列an的前n项和为Sn.若Snk对任意的正整数n均成立,则实数k的取值范围为().A.53,+B.53,+C.2,+)D.43,+答案 B解析
8、 由题意,当x0,1)时,1f(x)54;当x1,2)时,22f(x)1.所以当x0,2)时,f(x)的最大值为54.又因为f(x+2)=14f(x),所以当x2,4)时,f(x)的最大值为5414;当x4,6)时,f(x)的最大值为54142;所以当x2n-2,2n)时,f(x)的最大值an=5414n-1.由等比数列的前n项和公式,得Sn=541-14n1-14=53-5314n53.若Sn0的x的取值范围为.答案 (-,-1)12,+解析 函数f(x)=ex-e-x+sin 2x的定义域为R,且满足f(-x)=e-x-ex+sin(-2x)=-(ex-e-x+sin 2x)=-f(x),
9、f(x)为R上的奇函数.又f(x)=ex+e-x+2cos 2x2+2cos 2x0恒成立,f(x)为R上的增函数.又f(2x2-1)+f(x)0,得f(2x2-1)-f(x)=f(-x),2x2-1-x,即2x2+x-10,解得x12,x的取值范围是(-,-1)12,+.5.(2020届福建龙岩模拟)等差数列an的前n项和为Sn,已知S10=0,S15=25,则数列an的公差d=,nSn的最小值为.答案 23-49解析 由题意知10a1+45d=0,15a1+105d=25,解得d=23,a1=-3,所以nSn=nna1+n(n-1)2d=n3-10n23.设f(x)=x3-10x23(x0
10、),则f(x)=13x(3x-20),令f(x)=0,解得x=203或x=0(舍去).当x0,203时,f(x)单调递减;当x203,+时,f(x)单调递增.所以当x=203时,f(x)取得极小值.取x=6,得f(6)=-48;取x=7,得f(7)=-49,故nSn的最小值为-49.6.(2020届河南五校联考)已知函数f(x)=ex-2x+2a,xR,aR.(1)求函数f(x)的单调区间与极值;(2)求证:当aln 2-1且x0时,exx2-2ax+1.解析 (1)由f(x)=ex-2x+2a,知f(x)=ex-2.令f(x)=0,得x=ln 2.当xln 2时,f(x)ln 2时,f(x)
11、0,故函数f(x)在区间(ln 2,+)上单调递增.所以f(x)的单调递减区间是(-,ln 2),单调递增区间是(ln 2,+),f(x)在x=ln 2处取得极小值,极小值为f(ln 2)=eln 2-2ln 2+2a=2-2ln 2+2a.(2)设g(x)=ex-x2+2ax-1(x0),则g(x)=ex-2x+2a,由(1)知g(x)min=g(ln 2)=2-2ln 2+2a.又aln 2-1,则g(x)min0.于是对xR,都有g(x)0,所以g(x)在R上单调递增.于是对x0,都有g(x)g(0)=0.即ex-x2+2ax-10,故exx2-2ax+1.7.(2020届河北名校高三一
12、调)已知焦点在y轴上的抛物线C1过点(2,1),椭圆C2的两个焦点分别为F1,F2,其中F2与C1的焦点重合,过点F1与C2的长轴垂直的直线交C2于A,B两点,且|AB|=3,曲线C3是以坐标原点O为圆心,|OF2|为半径的圆.(1)求C2与C3的标准方程;(2)若动直线l与C3相切,且与C2交于M,N两点,求OMN的面积S的取值范围.解析 (1)由已知可设抛物线C1的方程为x2=2py(p0),则4=2p,解得p=2,即C1的标准方程为x2=4y.因为F2(0,1),不妨设椭圆C2的方程为y2a2+x2b2=1(ab0),由y2a2+x2b2=1,y=-1,得x=b2a,所以|AB|=2b2
13、a=3,又a2=b2+1,所以a=2,b=3,故椭圆C2的标准方程为y24+x23=1.易知|OF2|=1,所以曲线C3的标准方程为x2+y2=1.(2)因为直线l与C3相切,所以圆心O到直线l的距离为1.所以S=12|MN|1=|MN|2.当直线l的斜率不存在时,其方程为x=1,易知两种情况所得到的OMN的面积相等.由y24+x23=1,x=1得y=263.不妨设M1,263,N1,-263,则|MN|=463,此时S=|MN|2=263.当直线l的斜率存在时,设其方程为y=kx+m,则|m|1+k2=1,即m2=k2+1.由y24+x23=1,y=kx+m得(3k2+4)x2+6kmx+3
14、m2-12=0,所以=36k2m2-4(3k2+4)(3m2-12)=48(4+3k2-m2)=48(2k2+3)0恒成立.设M(xM,yM),N(xN,yN),则xM+xN=-6km3k2+4,xMxN=3m2-123k2+4.所以S=|MN|2=12 1+k2 (xM+xN)2-4xMxN=121+k2-6km3k2+42-43m2-123k2+4=12 1+k248(2k2+3)3k2+4=231+k22k2+33k2+4.令3k2+4=t(t4),则k2=t-43,所以S=233 2t2-t-1t2=233-1t2-1t+2,令1t=m,则m0,14,易知y=-m2-m+2在区间0,1
15、4上单调递减,所以32S0,若关于x的方程f(x)=x+a无实根,则实数a的取值范围为().A.(-,0)1e,1B.(-1,0)C.0,1eD.(0,1)(2)已知函数f(x)=2-x-1,x0,f(x-1),x0,若方程f(x)=x+a有且只有两个不相等的实数根,则实数a的取值范围为().A.(-,0B.0,1)C.(-,1)D.0,+)答案 (1)B(2)C解析 (1)因为函数f(x)=xx-1,x0,lnxx,x0,所以关于x的方程f(x)=x+a无实根等价于函数y=f(x)的图象与直线y=x+a无交点.设直线y=x+a与f(x)=lnxx(x0)相切于点P(x0,y0),由f(x)=
16、1-lnxx2,得1-ln x0x02=1,解得x0=1,则点P的坐标为(1,0),故切线方程为y=x-1,作出函数f(x)的图象与直线y=x+a如图所示.由图可知,当函数y=f(x)的图象与直线y=x+a无交点时,实数a的取值范围为-1a0的图象如图所示,当aax+32的解集为x|4xax+32的解集为x|4xb,所以f(x)与g(x)的函数图象在4xg(x),如图所示.当x=4,x=b时,由f(x)=g(x),可得4=4a+32,b=ab+32,解得a=18,b=36,所以ab=1836=92.小结 利用数形结合思想处理不等式问题,要从题目的条件与结论出发,着重分析其几何意义,从图形上找出
17、解题思路.因此,往往构造熟知的函数,作出函数图象,利用图象的交点和图象的位置求解不等式.分类透析3利用数形结合思想解决平面向量问题例3 给定两个长度为1的平面向量OA和OB,它们的夹角为23,如图所示,点C在以O为圆心的圆弧AB上运动.若OC=xOA+yOB,其中x,yR,则x+y的最大值为,此时AOC=.答案 23解析 由图示和题意可知,A(1,0),B-12,32.设AOC=0,23,则C(cos ,sin ).由OC=xOA+yOB,得cos=x-12y,sin=32y,解得x=cos+33sin,y=233sin,所以x+y=cos +3sin =2sin+6.又0,23,所以当=3时
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