高中数学知识总结.pdf
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1、目录前 言.2第 一 章 高中数学解题基本方法.3一、配方法.3二、换元法.7三、待定系数法.14四、定义法.19五、数学归纳法.23六、参数法.28七、反证法.32八、消去法.九、分析与综合法.十、特殊与一般法.十一、类比与归纳法.十二、观察与实验法.第二章 高中数学常用的数学思想.35一、数形结合思想.35二、分类讨论思想.41三、函数与方程思想.47四、转 化(化归)思 想.54第三章 高考热点问题和解题策略.59一、应用问题.59二、探索性问题.65三、选择题解答策略.71四、填空题解答策略.77附 录.一、高考数学试卷分析.二、两套高考模拟试卷.三、参考答案.2.A.Z.J-刖5美国
2、著名数学教育家波利亚说过,掌握数学就意味着要善于解题。而当我们解题时遇到一个新问题,总想用熟悉的题型去“套”,这只是满足于解出来,只有对数学思想、数学方法理解透彻及融会贯通时,才能提出新看法、巧解法。高考试题十分重视对于数学思想方法的考查,特别是突出考查能力的试题,其解答过程都蕴含着重要的数学思想方法。我们要有意识地应用数学思想方法去分析问题解决问题,形成能力,提高数学素质,使自己具有数学头脑和眼光。高考试题主要从以下几个方面对数学思想方法进行考查:常用数学方法:配方法、换元法、待定系数法、数学归纳法、参数法、消去法等;数学逻辑方法:分析法、综合法、反证法、归纳法、演绎法等;数学思维方法:观察
3、与分析、概括与抽象、分析与综合、特殊与一般、类比、归纳和演绎等;常用数学思想:函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想、转 化(化归)思想等。数学思想方法与数学基础知识相比较,它有较高的地位和层次。数学知识是数学内容,可以用文字和符号来记录和描述,随着时间的推移,记忆力的减退,将来可能忘记。而数学思想方法则是一种数学意识,只能够领会和运用,属于思维的范畴,用以对数学问题的认识、处理和解决,掌握数学思想方法,不是受用一阵子,而是受用一辈子,即使数学知识忘记了,数学思想方法也还是对你起作用。数学思想方法中,数学基本方法是数学思想的体现,是数学的行为,具有模式化与可操作性的特征,可以选用作为解题的
4、具体手段。数学思想是数学的灵魂,它与数学基本方法常常在学习、掌握数学知识的同时获得。可以说,“知识”是基础,“方法”是手段,“思想”是深化,提高数学素质的核心就是提高学生对数学思想方法的认识和运用,数学素质的综合体现就是“能力”。为了帮助学生掌握解题的金钥匙,掌握解题的思想方法,本书先是介绍高考中常用的数学基本方法:配方法、换元法、待定系数法、数学归纳法、参数法、消去法、反证法、分析与综合法、特殊与一般法、类比与归纳法、观察与实验法,再介绍高考中常用的数学思想:函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想、转 化(化归)思想。最后谈谈解题中的有关策略和高考中的几个热点问题,并在附录部分提供了近几
5、年的高考试卷。在每节的内容中,先是对方法或者问题进行综合性的叙述,再以三种题组的形式出现。再现性题组是一组简单的选择填空题进行方法的再现,示范性题组进行详细的解答和分析,对方法和问题进行示范。巩固性题组旨在检查学习的效果,起到巩固的作用。每个题组中习题的选取,又尽量综合到代数、三角、几何几个部分重要章节的数学知识。3第一章高中数学解题基本方法一、配方法配方法是对数学式子进行一种定向变形(配成“完全平方”)的技巧,通过配方找到已知和未知的联系,从而化繁为简。何时配方,需要我们适当预测,并且合理运用“裂项”与“添项”、“配”与“凑”的技巧,从而完成配方。有时也将其称为“凑配法”。最常见的配方是进行
6、恒等变形,使数学式子出现完全平方。它主要适用于:已知或者未知中含有二次方程、二次不等式、二次函数、二次代数式的讨论与求解,或者缺xy项的二次曲线的平移变换等问题。配方法使用的最基本的配方依据是二项完全平方公式(a+b)2=a?+2 a b+b 2,将这个公式灵活运用,可得到各种基本配方形式,如:a2+b2=(a+b)2-2ab=(ab)2+2ab;ba2+ab+b2=(a+b)2 ab=(ab)2+3ab=(ad)2+(-b)2;2 2a2+b2+c2+ab+bc+ca=(a+b)2+(b+c)2+(c+a)2 2a2+b2+c2=(a+b+c)2 2(ab+bc+ca)=(a+b c)2 2
7、(ab-be ca)=结合其它数学知识和性质,相应有另外的一些配方形式,如:l+sin2 a=l+2sin a cos a=(sin a+cos a)2;x2 H T=(xd)22=(x-)2+2;.等等。x x XI、再现性题组:1.在正项等比数列 a“中,a,aj+2a3*a5+a3-a7=2 5,则 23+2$=。2.方程x?+y 2 4kx2y+5k=0 表 示 圆 的 充 要 条 件 是。A.jkl B.kl C.kWR D.k=/或 k=l3.已知 sin a+co s 4 a=1,贝 sin a+co s a 的值为_ _,A.1 B.-1 C.1 或一 1 D.04.函数y=l
8、o g:(-2 x 2+5 x+3)的 单 调 递 增 区 间 是。A.(,I J B.4,+)C.(-2,4 D.3)5.已知方程x 2+(a-2)x+aT=0的两根x 1、x2,则点P(x,x2)在 圆 x?+y?=4上,则实数a=o【简解】1 小题:利用等比数列性质am_pam+p=a,将已知等式左边后配方(a?+a 5)?易求。答案是:5 2 小题:配方成圆的标准方程形式(xa)2+(yb)2=r 2,解 r2 0 即可,选 B。3 小题:已知等式经配方成(sin 2 a+cos 2 a)2 2 sin2 a cos2 a=1,求出 sin a cos a,然后求出所求式的平方值,再开
9、方求解。选 C。4 小题:配方后得到对称轴,结合定义域和对数函数及复合函数的单调性求解。选 D。5 小题:答案3-J T T。II、示范性题组:4例1.已 知长方体的全面积为1 1,其1 2条棱的长 度 之 和 为2 4,则这个长方体的一条对角线长为_ _ _ _ _。A.2 7 3B.V14C.5D.6【分 析】先 转 换 为 数 学 表 达 式:设 长 方 体 长 宽 高 分 别 为x,y,z,则2(xy+yz+xz)=114(x+y+z)=24,而 欲求对角线长F T k,将其配凑成两已知式的组合形式可 得。【解】设长方体长 宽 高 分 别 为x,y,z,由 已 知“长 方 体 的 全
10、面 积 为1 1,其1 2条棱的长度之 和 为2 4”而得:2(xy+yz+xz)=114(x+y+z)=24长 方 体 所 求 对 角 线 长 为:j=J(x +y +z)2 -2(孙 +y z +x z)=V 62-1 1 =5所 以 选B。【注】本题解答关键是在于将两个已知和一个未知转换为三个数学表示式,观察和分析三个数学式,容易发现使用配方法将三个数学式进行联系,即联系了已知和未知,从而求解。这也是我们使用配方法的一种解题模式。例2.设 方 程x?+k x +2=0的 两 实 根 为p、q,若(勺2+(幺)2成 立,求 实 数k的取q p值 范 围。【解】方 程x 2+k x +2=0
11、的 两 实 根 为p、q,由韦达定理得:p+q=-k,pq=2 ,(P、q、2 P (p2+q2)2-2 p,2 (p+q)2-2 p q 2-2 p2q2q p(pq(p q Y (pq)之(k2-4)2 _8 -W 7,解得 k W-Jl d 或 o4又:p、q为 方 程x 2+k x+2=0的两实根,/.=!998=(U)999+(Q)999=(3)999+(2)999=3 999+a+b a+b ab ab h aa 999=2 o【注】本题通过配方,简化了所求的表达式;巧 用 1 的立方虚根,活用3 的性质,计算表达式中的高次第。-系列的变换过程,有较大的灵活性,要求我们善于联想和展
12、开。r o a、a b lv3z【另解】由a?+a b+b 2=0 变形得:(-)2+(-)+1=0,解出一=-后,化b b a 2成三角形式,代入所求表达式的变形式(F )999+(2)999后,完成后面的运算。此方法用于b a只是未一-1+首V二3z联 想 到 3 时进行解题。1 I(Q 假如本题没有想到以上一系列变换过程时,还可由a?+a b+b 2=0解出:a=二 二 b,直接代入所求表达式,进行分式化简后,化成复数的三角形式,利用棣莫佛定理完成最后的计算。III、巩固性题组:1 .函数y=(x-a)2+(x-b)2(a、b为 常 数)的 最 小 值 为。A.8 B.C.廿 D.最小值
13、不存在2 22.a、B 是方程x 22 a x+a+6=0 的两实根,则(a 7)2+(B T)2 的 最 小 值 是。A.一叠 B.8 C,1 8 D.不存在3.已知 x、y G R+,且满足 x+3 y-l=0,则函数 t=2 +8 有_ _ _。A.最大值2贬 B.最大值变 C.最小值2痣 B.最小值也2 24 .椭圆x?2a x +3 y 2+a?6=0的一个焦点在直线x +y+4=0 上,则 a=。A.2 B.-6 C.-2 或一6 D.2 或 65 .化简:2 J l-s i n 8+j 2+2c o s 8 的结果是_ _ _。A.2s i n 4 B.2s i n 4 4 c
14、o s 4 C.2s i n 4 D.4 c o s 4 2s i n 46.设 F 和 F 2为双曲线立一 y 2=l 的两个焦点,点 P在双曲线上且满足N F|P F 2=90 ,4则4FIP F 2的面积是 o7.若 x 1,则 f(x)=x 2+2 x+_ L 的最小值为。X +18.已知生 3 0;是 否 存在一个 实 数 t,使 当 t e(m+t,n-t)时,f(x)l,t l,m e R,x =l o g s t +l o g,s,y=l o gJ 4t +l o g,4s+m(l o gJ 2t +l o g,2s),将 y 表示为X的函数y=f(x),并求出f(x)的定义域
15、;若 关 于 x的方程f(x)=0有且仅有一个实根,求 m的取值范围。二、换元法7解数学题时,把某个式子看成一个整体,用一个变量去代替它,从而使问题得到简化,这叫换元法。换元的实质是转化,关键是构造元和设元,理论依据是等量代换,目的是变换研究对象,将问题移至新对象的知识背景中去研究,从而使非标准型问题标准化、复杂问题简单化,变得容易处理。换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化。它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函
16、数、数列、三角等问题中有广泛的应用。换元的方法有:局部换元、三角换元、均值换元等。局部换元又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式:4*+2,2 0,先变形为设2,=t (t 0),而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。三角换元,应用于去根号,或者变换为三角形式易求时,主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y=4+J 匚 1的值域时,易发现x e 0,1 ,设 x=s i n 2 a ,a e 0,万 ,问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设,其中主要应该是发现
17、值域的联系,又有去根号的需要。如变量x、y 适合条件x 2+y 2=(r0)时;则可作三角代换x =r c o s。、y =r s i n。化为三角问题。S s均值换元,如遇到*+丫 =$形式时,设 X=+t,y=1 t 等等。我们使用换元法时,要遵循有利于运算、有利于标准化的原则,换元后要注重新变量范围的选取,一定要使新变量范围对应于原变量的取值范围,不能缩小也不能扩大。如上几例7t中的t 0和 a C 0,耳。I、再现性题组:1 .y =s i n x ,c o s x+s i n x+c o s x 的最大值是。2 .设 f(x 2 +l)=l o g a (4-x“)(a l),则 f
18、(x)的值域是一。3 .已知数列 a“中,a 1=1,a.a“=a”+1 a“,则数列通项 a“=4 .设实数x、y 满足x?+2 x y 1=0,则 x+y的取值范围是l +3-x5 .方 程/二=3的解是。6 .不等式 l o g 2 (2,-1)-l o g2(2 t+l-2)2 的解集是产 1【简解】1 小题:设 s i n x+co s x=t G 后,&,贝 ijy=5+t-对称轴t =-1,当 t=&y m ax=;+亿2 小题:设 x?+l =t (t 2l),贝 I j f (t)=l o gn -(t-1)2+4 ,所以值域为(-8,l o g“4 ;83 小题:已知变形为
19、-L=-1,设 b“=-,则 b =1,b“=-1+(n 1)(-1)%+1an an=n,所以 a=-;n4 小题:设 x +y=k,则 x?2k x+l =0,=4 k?4 20,所以 k 21 或 k 一1;5 小题:设 3*=y,则 3 y?+2y 1=0,解得 y=;,所以 x =-1;56 小题:设 l o g 2(2-1)=y,则 y(y+l)2,解得一2 y 0,求 f(x)=2a(sinx+cosx)sinx cosx 2a2 的最大值和最小值。【解】设 sinx+cosx=t,则 t-V 2 ,V 2 ,由(sinx+,f2-lcosx)-=l+2sinx cosx 得:s
20、inx cosx=-2-7 2/.f(x)=g(t)=Q (t 2a)2+5 (a0),t yj2,y1 2 t=-&时,取最小值:2a2 2 V2 a 当 2a2 时,t=J ,取最大值:-2a2+25/2 a-211当0 0a a+4 7-恒 成 立,求a的取值范围。(8 7年全国理)【分 析】不 等 式 中log,*、l o g2-,l o g?:?三项 有 何 联 系?进 行 对数式的有关变形后不难发现,再实施换元法。2 z 4(。+1)8(“+1)a+1【解】设 1 0 g2-=t,贝|J l o g2-=l o g 2-=3 +l o g2 =3 一a+a 2a 2ala(a+1)
21、a+1l o g2-;=3 t,l o g2.-s -=2 1 o g2 a+1 4 0,2t,3-tQ2,解 得 A=4/+8/(3-f)0它对一切 实 数x恒 成 立,所以:2a:.t 0 即 l o g,-0a+t3t 62a0 -1,解得 0 a 0 恒成立,求 k的范围。9 1 6【分析】由 已 知 条 件 D +*)=1,可以发现它与a?+b 2 =l 有相似之处,于9 1 6是实施三角换元。(X 1)(V +I)-X 1 V +1【解】由-=1,设一=c o s。,=s i n 0 ,x =1 +3 c o s 0g|J:代入不等式x+y k 0 得:y =-1 +4s i n
22、63c o s 0 +4s i n 0 k 0,即 k 3c o s 0 +4s i n 0 =5s i n(0 +v)所以k 0)所表示的区域为直线a x+b y+c=O 所分平面成两部分中含x 轴正方向的一部分。此题不等式恒成立问题化为图形问题:椭圆上的点始终位于平面上x+y-k 0 的区域。即当 直 线 x+y k =O在与椭圆下部相切的切线之下时。当直线与椭圆相切时,1 6(x-l)2+9(y +l)2=1 44方程组 八有 相 等 的 组 实x +y -=0数解,消元后由=()可求得k=-3,所以k 0),则 f (4)的值为 oA.2 1 g 2 B.I l g 2 C.2 1 g
23、 2 D.3 3函数y=(x+1)4+2的 单 调 增 区 间 是。A.-2,+8)B.T,+8)D.(-8,+8)-I g 43C.(-8,-1 设 等 差 数 列 凡 的 公 差 d=;,且 Sm=14 5,则 力 g+as+a9 9的值为A.8 5B.7 2.5C.6 0 D.52.54.已知x?+4 y 2=4 x,则 x +y的范围是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。5.已知a 2 0,b 2 0,a+b =l,则 +后?的范围是。6 .不等式4 ax+3 的解集是(4,b),则 a=_ _ _ _ _ _,b=_ _ _ _ _ _ _。27 .函数y=2
24、 x+J x +1 的值域是。8 .在等比数列 an 41,a(+a2 H-F a0 2,aH+a(2 H-I a 3o =1 2,求 a 3+a 32+a 6n o9 .实数m在什么范围内取值,对任意实数x,不等式s i n 2x+2m c o s x+4 m l 0,y 0)上移动,且 A B、A D 始终平行x 轴、y 轴 1,求矩形A B C D 的最小面积。14三、待定系数法要确定变量间的函数关系,设出某些未知系数,然后根据所给条件来确定这些未知系数的方法叫待定系数法,其理论依据是多项式恒等,也就是利用了多项式f(x)三g(x)的充要条件是:对于一个任意的a 值,都有f(a)三g(a
25、);或者两个多项式各同类项的系数对应相等。待定系数法解题的关键是依据已知,正确列出等式或方程。使用待定系数法,就是把具有某种确定形式的数学问题,通过引入一些待定的系数,转化为方程组来解决,要 判 断 个问题是否用待定系数法求解,主要是看所求解的数学问题是否具有某种确定的数学表达式,如果具有,就可以用待定系数法求解。例如分解因式、拆分分式、数列求和、求函数式、求复数、解析几何中求曲线方程等,这些问题都具有确定的数学表达形式,所以都可以用待定系数法求解。使用待定系数法,它解题的基本步骤是:第一步,确定所求问题含有待定系数的解析式;第二步,根据恒等的条件,列出一组含待定系数的方程;第三步,解方程组或
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