高中数学知识大全(完整).pdf
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1、第一章 集合和命题1.集合及其表示法能够确切指定的一些对象组成的整体叫做集合,简称集;集合中的各个对象叫做这个集合的元素;集合的元素具有确定性、互异性和无序性;集合常用大写字母A、B、C表示,集合中的元素用小写字母a、b、c表示;如果a是集合A的元素,就记作a A,读作“a属于A”,如果a不是集合A的元素,就记作a A,读作“a不属于A”数的集合简称数集;全体自然数组成的集合,即自然数集,记作N,不包括零的自然数组成的集合,记作N*;全体整数组成的集合即整数集,记作Z;全体有理数组成的集合即有理数集,记作Q;全体实数组成的集合即实数集,记作R;另外正整数集、负整数集、正有理数集、负有理数集、正
2、实数集、负实数集分别表示为Z、Z、Q、Q、R、R;点的集合简称点集,即以直角坐标平面内的点作为元素构成的集合;含有有限个元素的集合叫做有限集,含有无限个元素的集合叫做无限集;规定空集不含元素,记作;集合的表示方法常用列举法和描述法;将集合中的元素一一列出来,并且写在大括号内,这种表示集合的方法叫做列举法;在大括号内先写出这个集合的元素的一般形式,再划一条竖线,在竖线后面写上集合中元素所共同具有的特性,即A x|x满足性质p,这种表示集合的方法叫做描述法;2.集合之间的关系对于两个集合A和B,如果集合A中任何一个元素都属于集合B,那么集合A叫做集合B的子集,记作A B或B A,读作“A包含于B”
3、或“B包含A”;空集包含于任何一个集合,空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集;所以若A B,不要遗漏A的情况;对于一个含有n个元素的集合P,它的子集个数为2n真子集个数为2n1,非空子集个数为2n1,非空真子集的个数为2n2;用平面区域来表示集合之间关系的方法叫做集合的图示法,所用图叫做文氏图;对于两个集合A和B,如果A B且B A,那么叫做集合A与集合B相等,记作A B,读作“集合A等于集合B”,因此,如果两个集合所含的元素完全相等,那么这两个集合相等;对于两个集合A和B,如果A B,并且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫做集合的B真子集,记作AB或B A,读作“A包含于B”或
4、“B真包含A”;对于数集N、Z、Q、R来说,有N Z QR;3.集合的运算一般地,由集合A和集合B的所有公共元素组成的集合叫做A与B的交集,记作AB,读作“A交B”,即A B x|x A且xB;由所有属于集合A或者属于集合B的元素组成的集合叫做集合A、B的并集,记作AB,读作“A并B”,即A B x|x A或xB;在研究集合与集合之间的关系时,这些集合往往是某个给定集合的子集,这个确定的集合叫做全集,常用符合U表示;即全集含有我们所要研究的各个集合的全部元素;设U为全集,A是U的子集,则由U中所有不属于A的元素组成的集合叫做集合A在全集U中的补集,记作CUA,读作“A补”,即CUA x|xU,
5、x A德摩根定律:CUA B CUACUB;CUA B CUACUB容斥原理:用A表示集合A的元素个数,则AB A B AB;ABC A B C AB BC C A ABC;4.命题可以判断真假的语句叫做命题,命题通常用陈述句表述,正确的命题叫做真命题,错误的命题叫做假命题;如果命题成立可以推出命题也成立,那么就说由可以推出,记作,读作“推出”,换言之,表示以为条件、为结论的命题是真命题;如果,并且,那么记作,叫做与等价;推出关系满足传递性:,那么;一个数学命题用条件,结论表示就是“如果,那么”,如果把结论和条件互相交换,就得到一个新命题“如果,那么”,这个命题叫做原命题的逆命题;一个命题的条
6、件与结论分别是另一个命题的条件的否定与结论的否定,我们把这样两个命题叫做互否命题,如果其中一个叫原命题,那么另一个命题就叫做原命题的否命题;如果把、的否定分别记作、,那么命题“如果,那么”的否命题就是“如果,那么”;如果把原命题“如果,那么”结论的否定作条件,把条件的否定作结论,那么就可得到一个新命题,我们把它叫做原命题的逆否命题,即“如果,那么”;如果A、B是两个命题,A B,B A,那么A、B叫做等价命题;原命题与逆否命题是等价命题;不含逻辑联结词的命题叫做简单命题,由简单命题和逻辑联结词构成的命题叫做复合命题;复合命题有三类:p或q,p且q,非p;p真真假假q真假真假非p假假真真p或q真
7、真真假p且q真假假假一些常用结论的否定形式:原结论是都是大于小于p或qp且q反设词不是不都是不大于不小于非p且非q非p或非q原结论至少有一个至多有一个至少有n个至多有n个反设词一个也没有至少有两个至多有n1个至少有n1个对所有x成立存在某个x不成立对任何x不成立存在某个x成立5.充要条件一般地,用、分别表示两个命题,如果命题成立,可以推出也成立,即,那么叫做的充分条件,叫做的必要条件;一般地,用、分别表示两个命题,如果既有,又有,即,那么既是的充分条件,又是的必要条件,这时我们就说,是的充分必要条件,简称充要条件;设具有性质p的对象组成集合A,具有性质q的对象组成集合B,则 若A B,则p是q
8、的充分条件;若AB,则p是q的充分非必要条件;若A B,则p是q的必要条件;若AB,则p是q的必要非充分条件;若A B,则p,q互为充要条件;等价关系:“p q”“A B”“AB A”“AB A”“CUB CUA”“ACUB ”CUA B U(注意考虑A的情况);第二章 不等式1.不等式的基本性质性质1如果a b,b c那么a c;性质2如果a b,那么ac bc;性质3如果a b,c 0,那么ac bc;如果a b,c 0,那么ac bc;性质4如果a b,c d,那么ac bd;性质5如果a b 0,c d 0,那么ac bd;性质6如果a b 0,那么0 11ab性质7如果a b 0,那
9、么an bn(nN*);性质8如果a b 0,那么na nb(nN*,n 1);不等式的解法(1)一元二次不等式对于一个整式不等式,它只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是二次,这样的不等式叫做一元二次不等式,它的一般形式是ax2bxc 0或ax2bxc 0a 0;一般地,设一元二次不等式为ax2bxc 0或ax2bxc 0a 0,当对应的一元二次方程ax2bxc 0的根的判别式 b24ac 0时,先求出方程ax2bxc 0的两个实数根x1,x2(不妨设x1 x2),于是不等式ax2bxc 0的解集为x|x x1或x x2,不等式ax2bxc 0的解集为x|x1 x x2;不等式的解集经常用
10、区间来表示,设a,b都为实数,并且a b,我们规定:集合x|a x b叫做闭区间,表示为a,b;集合x|a x b叫做开区间,表示为a,b;集合x|a x b或x|a x b叫做半开半闭区间,分别表示为a,b)或(a,b;实数集R表示为,,集合x|x a、x|x a、x|x b和x|x b分别用区间a、a、,b和,b表示;a与b也叫做区间的端点,“”读作“正无穷大”,“”读作“负无穷大”前面讨论的是判别式的情形,当0时,抛物线y ax2bxca 0与x轴没有交点,整个图像都在x轴的上方,于是不等式ax2bxc 0的解集为实数集R,不等式ax2bxc 0的解集为空集;当0时,抛物线y ax2bx
11、ca 0与x轴两个交点重合,即x1 x2 b,2a除了这一个点外,抛物线的其余部分都在x轴的上方,于是不等式ax2bxc 0的解集b b为,,不等式ax2bx c 0的解集为空集;2a2a(2)高次不等式高次不等式常用“数轴标根法”来解,其步骤是:等价变形后的不等式一边是零,一边是各因式的积;(未知数系数一定是正数)把各因式的根标在数轴上;从右上角起,用曲线穿根(奇次根穿透,偶次根不穿透),看图像写出解集;如图:x x1x x2x x3 0(假设x1 x2 x3)的解为xx1,x2 x3,(3)分式不等式fxfx 0(或0)或 0(或0)(其中fx、x为整式且x 0)型如xx的不等式称为分式不
12、等式;解分式不等式的关键是转化为整式不等式;fxfx 0 fxx 0,0 fxx 0 xxfxfx(或0 0)fxx(或0 0)0 fxx 0且x 0,xx(4)含绝对值不等式x表示实数x在数轴上所对应的点到原点的距离;所以,不等式x aa 0的解集为a,a,类似地,不等式x aa 0的解集为,a a,解绝对值不等式的关键在于去掉绝对值,一般有如下方法:定义法;零点分段法;平方法;数形结合法;绝对值不等式的性质:a b ab a b(5)无理不等式只含有一个未知数,并且未知数在根号中的不等式叫做无理不等式;解无理不等式,关键是转化为有理不等式;fxgx fx 0,gx 0,fx gx;fx g
13、x fx 0,gx 0,fxgx或fx 0,gx 0;2(6)指数对数不等式解指数对数不等式的关键是化成相同的底数,然后同时去掉底数;当a 1时,afx agx fx gx,logafx logagx fx gx 0;当0 a 1时,afx agx fx gx,logafx logagx 0 fx gx3.基本不等式基本不等式1基本不等式2对任意实数a和b,有a2b2 2ab,当且仅当a b时等号成立;对任意正数a和b,有abab,当且仅当a b时等号成立;2推论1若a,b,cR,则a3b3c3 3abc,当且仅当a b c时等号成立;abc3abc,当且仅当a b c时等号成立;推论2若a,
14、b,cR,则3推论3a1a1anna1a2an,nN*,aiR,1i nna2b2ab2ab 均值不等式之,a,bR;1122ab柯西不等式a2b2c2 d2ad bd;2注意:一正二定三相等;和定积最大,积定和最小;4.不等式的证明(1)比较法要证明a b,只要证明ab 0,同样,要证明a b,只要证明ab 0,这种证明不等式的方法叫做比较法;用比较法证明不等式的一般步骤是:先作出要求证的不等式两边的差,通过对这个差的变形,确定其值是正的还是负的,从而证明不等式成立;(2)分析法从要求证的结论出发,经过适当的变形,分析出使这个结论成立的条件,把证明结论转化为判定这些条件是否成立的问题,如果能
15、够判定这些条件都成立,那么就可以断定原结论成立,这种证明方法叫做分析法;(3)综合法从已知条件出发,利用各种已知的命题和运算性质作为依据,推导出要求证的结论,这种方法叫做综合法;(4)放缩法在证明过程中,根据不等式传递性,常采用舍去(或添加)一些项而使不等式的各项之和变小(或变大),或把某些项换成较大(或较小)的数,或在分式中扩大(或缩小)分式的分子(或分母),从而达到证明的目的,这种证明不等式的方法叫做放缩法;(5)换元法根据证明需要进行一些等量代换,选择适当的辅助参数简化问题的一种方法;(6)判别式法根据证明需要,通过构造一元二次方程,利用关于某一变量的二次三项式有实根时的判别式的取值范围
16、来证明不等式;(7)分解法按照一定的法则,把一个数(或式)分解为几个数(或式),使复杂的问题转化为简单易解的基本问题,然后各个击破,从而证明不等式的一种方法;(8)反证法(9)数学归纳法第三章 函数的基本性质1.函数概念与运算(1)函数概念在某个变化过程中有两个变量x,y,如果对于x在某个实数集合D内的每一个确定的值,按照某个对应法则f,y都有唯一确定的实数值与它对应,那么y就是x的函数,记作y fx,xD,x叫做自变量,y叫做因变量,x的取值范围D叫做函数的定义域,和x的值相对应的y的值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域;求函数定义域时,主要考虑以下因素:分母不为零;偶次方根号内大于等于
17、零;真数大于零;实际意义;求定义域时,遵循“括号内范围一致”原则;当我们要用数学方法解决实际问题时,首先要把问题中的有关变量及其关系用数学的形式表示出来,通常这个过程叫做建模;(2)函数的和与积一般地,已知两个函数y fxxD,y gxxD2,设D D1D2,并且D ,那么当xD时,y fx与y gx都有意义,于是把函数y fx gxxD2叫做函数y fx与y gx的和;类似于求两个函数的和,我们也可以求两个函数的积,同样考虑两函数的公共定义域后,可以定义两个函数的积;2.函数的基本性质(1)奇偶性一般地,如果对于函数y fx的定义域D内的任意实数x,都有f x fx,那么就把函数y fx叫做
18、偶函数;如果函数y fxxD是偶函数,那么y fx的图像关于y轴成轴对称图形,反过来,如果一个函数的图像关于y轴成轴对称图形,那么这个函数必是偶函数;如果对于函数y fx的定义域D内的任意实数x,都有f x fx,那么就把函数y fx叫做奇函数;如果函数y fxxD是奇函数,那么y fx的图像关于原点成中心对称图形,反过来,如果一个函数的图像关于原点成中心对称图形,那么这个函数必是奇函数;由上可知,函数定义域D关于原点对称是这个函数有奇偶性的必要非充分条件;奇偶性分类:奇函数;偶函数;既是奇函数又是偶函数;非奇非偶函数;奇偶性常用性质结论:奇函数y fx在x 0处有意义 f0 0 奇函数关于原
19、点对称;偶函数关于y轴对称;对于多项式函数fx axnbxn1cx2dxe若fx是奇函数 fx偶次项的系数全为零;若fx是偶函数 fx奇次项的系数全为零;y xa为奇函数 f xa fxa;y xa为偶函数 f xa fxa;y x为奇函数 fxa f xa;y x为偶函数 f xa f xa;任意一个定义域关于原点对称的函数都可以表示成一个奇函数和一个偶函数的和;即:fxfx f xfx f x;22复合函数奇偶性:对于fgx,同奇则奇,有偶则偶;奇奇奇;偶偶偶;奇奇偶;奇奇偶;偶偶偶;偶偶偶;奇偶奇;奇偶奇;(2)单调性一般地,对于给定区间I上的函数y fx:如果对于属于这个区间I的自变量
20、的任意两个值x1,x2,当x1 x2时,都有fx1 fx2,那么就说函数y fx在这个区间上是单调增函数,简称增函数;如果对于属于这个区间I的自变量的任意两个值x1,x2,当x1 x2时,都有fx1 fx2,那么就说函数y fx在这个区间上是单调减函数,简称减函数;如果函数y fx在某个区间I上是增(减)函数,那么说函数y fx在区间I上是单调函数,区间I叫做函数y fx的单调区间;证明单调性步骤:在定义域上任取x1 x2;作差fx1 fx2;变形判断;单调性常用性质结论:在对称的两个区间上,奇函数单调性相同,偶函数单调性相反;互为反函数的两个函数有相同的单调性复合函数单调性:对于fgx,同增
21、异减;增+增增;减+减减;增一减增;减一增减;注意:单调性是函数局部的性质,奇偶性是整体的性质;(3)最值一般地,设函数y fx在x0处的函数值是fx0,如果对于定义域内任意x,不等式fx fx0都成立,那么fx0叫做函数y fx的最小值,记作ymin fx0;如果对于定义域内任意x,不等式fx fx0都成立,那么fx0叫做函数y fx的最大值,记作;ymax fx0;求函数最值的方法:利用基本初等函数的值域:反比例函数、一次函数、二次函数、幂指对函数等;配方法:主要用于二次函数求最值;换元法:无理函数,复合函数等,包括三角换元,注意新变量的取值范围;数形结合法:利用函数图像求最值,或根据几何
22、意义(斜率、距离等);单调性法:结合函数单调性求最值;不等式法:利用常见的基本不等式,注意一正二定三相等;分离常数法:分式函数;判别式法:定义域为R,有二次项的分式方程,转化法:利用某些式子的有界性进行转化求最值;或转化成求反函数的定义域;其他法:包括向量法、构造法、平方法、导数法等;(4)零点一般地,对于函数y fxxD,如果存在实数ccD,当x c时,fc 0,那么就把x c叫做函数y fxxD的零点;实际上,函数y fx的零点就是方程fx 0的解,也就是函数y fx的图像与x轴的交点的横坐标;通过每次把y fx的零点所在的小区间收缩一半的方法,使区间的两个端点逐步逼近函数的零点,以求得零
23、点的近似值,这种方法叫做二分法;零点定理:若fmfn 0,则方程fx 0在区间m,n内至少有一个实根;(5)周期性一般地,对于函数fx,如果存在一个常数TT 0,使得当x取定义域D内的任意值时,都有fxT fx成立,那么函数fx叫做周期函数,常数T叫做函数fx的周期,对于一个周期函数fx来说,如果在所有的周期中存在一个最小正数,那么这个最小正数就叫做函数fx的最小正周期;周期性的判断:fxa fxa,T 2a;fxa fxb,T abfxa fx,fxa fxa11 fx,fxa,T 2a;fx1 fx11或fx1,T 3a;1 fxfxa1 fx1 fx,fxa,T 4a;1 fx1 fxf
24、xa fx fxa fxfxa,T 2a;fx fxa fx2a fxfxafx2a,T 3a;fx fxa fxna fx fxa fxna,T n1a n1项(6)对称性 一个函数的对称性对于函数y fx,若fa x fa x或fx f2a x恒成立,则函数对称轴是x abab;若fa x fb x恒成立,则函数对称轴是x 22若fa x fa x 0或fx f2a x 0恒成立,则函数对称中心是(a,0);若fa x fa x 2b,则函数的对称中心是(a,b);注意:括号内相减得常数,一般有周期性;括号内相加得常数,一般有对称性;两个函数的对称性函数y fx与函数y f2a x的图像关
25、于直线x a对称;ba对称;2函数y fx与函数2b y f2a x的图像关于点(a,b)对称;函数y fxa与函数y fb x的图像关于直线x 3.函数的图像变换(1)平移变换 左加右减a个单位a个单位y fx左移 y x a;y fx右移 y xa;上加下减b个单位b个单位y fx上移 y xb;y fx下移 y fxb;(2)伸缩变换 y fx 0y fx成原来的A倍 y AfxA 0y fx横坐标不变,纵坐标变1纵坐标不变,横坐标变成原来的倍(3)翻折变换y fx y fx;函数y fx图像在x轴上方的部分保持不变,将函数y fx图像在x轴下方的部分对称翻折到x轴上方;y fx y f
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