高考数学思想02运用数形结合的思想方法解题(精讲精练)(解析版).pdf
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1、思想0 2 运用数形结合的思想方法解题【命题规律】高考命题中,以知识为载体,以能力立意、思想方法为灵魂,以核心素养为统领,兼顾试题的基础性、综合性、应用性和创新性,展现数学的科学价值和人文价值.高考试题一是着眼于知识点新颖巧妙的组合,二是着眼于对数学思想方法、数学能力的考查.如果说数学知识是数学的内容,可用文字和符号来记录和描述,那么数学思想方法则是数学的意识,重在领会、运用,属于思维的范畴,用于对数学问题的认识、处理和解决.高考中常用到的数学思想主要有分类讨论思想、数形结合思想、函数与方程思想、转化与化归思想等.【核心考点目录】核心考点一:研究函数的零点、方程的根、图象的交点核心考点二:解不
2、等式、求参数范围、最值问题核心考点三:解决以几何图形为背景的代数问题核心考点四:解决数学文化、情境问题【真题回归】1.(2 0 2 2 北京统考高考真题)在A B C中,AC=3,8 C =4,/C=9 0。.P为A B C所在平面内的动点,且尸C=1,则PA/B的取值范围是()A.1-5,3 B.-3,5 C.-6,4 D.M.6【答案】D【解析】依题意如图建立平面直角坐标系,则C(0,0),A(3,0),8(0,4),因为PC=1,所以P 在以。为圆心,1为半径的圆上运动,设尸(cos 8,sin。),。0,2司,所以 PA=(3 cos。,一 sin,),尸 8 二 (cos6,4 si
3、n,),所以 PA-PB=(-cos)x(3-cos)+(4-sin 6)x(-sin6)=cos2。-3cos6-4sin6+sin2 0二1 -3cos6 4sin6 /、3 4=1 5sin(e+0),其i|isin0=g,cos=-因为一lK sin(e+)V I,所以-4W1 5sin(e+0)46,即 PA-PBG-4,6;故选:D2.(2022天津统考高考真题)设a e R ,对任意实数x,记 f (x)=min 国-2,f-a r+3a-5有 3 个零点,则实数”的取值范围为.【答案】a10【解析】设g(x)=x2-ar+3a_5,/z(x)=|-2 ,由国-2 =0 可得x=
4、2.要使得函数 x)至少有3 个零点,则函数g(x)至:少有一个零点,则=储 _ 12 +2 0 2 0,解得a 2 或“210.当a=2时,g(x)=V-2 x+l,作出函数g(x)、(力的图象如下图所示:若/(x)至少此时函数/(x)只有两个零点,不合乎题意:当 2 时,设函数g(x)的两个零点分别为为、为(百),要使得函数f(x)至少有3 个零点,则X?W-2,f a一 0当a=10时,(X)=X2-10X+2 5,作出函数g(x)、%(x)的图象如下图所示:由图可知,函数/(x)的零点个数为3,合乎题意;当4 10时,设函数g(x)的两个零点分别为W、/(毛 2 ,可得彳 2,解得a
5、4,此时。10.g =4+-5 2 0综上所述,实数a 的取值范围是口 0,口).故答案为:10,T8).2 93.(2022全国统考高考真题)已知椭圆C:二+4=1(“0),C 的上顶点为A,两个焦点为,K,离a b心率为3.过耳且垂直于A鸟的直线与C 交于。,E 两点,|。后|=6,则V 45E 的周长是.【答案】13【解析】椭圆的离心率为e=:,.a=2 c,,从=/=3/,.椭圆的方程为a 22 2工+与=1,即#+4y2 7 2 c 2=0,不妨设左焦点为,右焦点为K,如图所示,:4c-3 c-TTA鸟=a,OF2=C,a=2c,/A 6O =g,A4耳马为正三角形,.过耳且垂直于A
6、8 的直线与。交于E 两点,成 为 线 段 的 垂 直 平 分 线.直线 上 的斜率为 坐 斜率倒数为G 直线3 E 的方程:x-3 y-c,代入椭圆方程3 d+4y2 7 2 c 2=0,整理化简得到:13),-6后cy-9c?=0,判另 IJ 式八=伍 辰/+4xl3x9d=62X16XC2,c=2x6x4x=6,13.O E为线段A鸟的垂宜平分线,根据对称性,A D=D F2,A E=E 7 .V A D E的 周 长 等 于 的 周 长,利用椭圆的定义得到玛力E周长为|。用+忸图+|。同=|DF21+|E/%|+|D Ft|+|EFt|=|DF|+|DF2|+|Ef;|+|叫|=2 a
7、 +2 a =4“=1 3.故答案为:1 3.4.(2 0 2 2 浙江统考高考真题)设点P在单位圆的内接正八边形44 4的边44上,则P A;+P4 2+P A;的 取 值 范 围 是.【答案】1 2+2近,1 6【解析】以圆心为原点,44所在直线为x轴,&A所在直线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示:,A(O,T),A于是P A;+P A;+P A;=8(+y2)+8,f叵I 2,2),4(1,0),A 一日 白卜殳因为 cos 22.5 V|OP|4 1,所以!-X2+/E,则Z A C B的最大值为.3.1 R【答案】-b-a 2 2 6【解析】方法一:3 1DE=CE-CD=-h-a
8、 ,AB=CB-CA=b-a9AB D E(3 b-a)b-a)=0,2 23b+a2 2八i a b 3b+a=4a-h=c o sA C 8=T =Il.AB TIH4|b-2当且仅当区|=6|同时取等号,而7 T0 Z A C B (土丑)(x-1)+工=0=(x+I f +/=4,所以点A的轨迹是以M(-l,0)为圆心,以厂=2为半径的2 2圆,当且仅当C4与 M相切时,N C最 大,此时5。=r =:7 =;I,/。=T9C.CM 4 2 63 1 IT故答案为:-b-a;-.2 2 6【方法技巧与总结】1、以形助数(数题形解):借助形的生动性和直观性来阐述数与形之间的关系,把抽象问
9、题具体化,把数转化为形,即以形作为手段,数作为目的解决数学问题的数学思想.2、以数辅形(形题数解):借助于数的精确性、规范性、严密性来阐明形的某些属性,把直观图形数量化,即以数作为手段,形作为目的解决问题的数学思想.【核心考点】核心考点一:研究函数的零点、方程的根、图象的交点【典型例题】例1.(2023河北衡水高三周测)设/(x)是定义在R上的偶函数,对任意的x e R,都有/(x-2)=/(x+2),且当2,0时,=则在区间(2,6内关于的方程可1082(+2)=0的 根 的 个 数 为()A.1 B.2 C.3 D.4【答案】D【解析】因为 力 是定义在R上的偶函数,对任意的x e R,都
10、有x-2)=/(x+2),所以 J(x-2)=/(x+2)=J(2 r),即 x)=/(x+4),所以函数x)的周期为4,当xe0,2时,则-xe 2,0,此时 _ 力=6 1 =QP/(x)=2-l,xe0,2,山 x)log2(x+2)=0,x e(-2,6,得/(x)=log2(x+2),分别作出函数 y=/(x)和 y=log式x+2),xe(-2,6的图象,如图所示,则由图象可知两个函数的图象的交点个数为4个,即方程/(x)-l o g 2(x+2)=0的零点个数为4个.故选:D.例2.(2 0 2 3 全国高三专题练习)已知函数f(x)=xbvc-3 匹 x 0,,八的图象上有且仅
11、有四个不同的点关于直线r+3乂工,0y=-i的对称点在y =-i的图象上,则实数%的取值范围是4(p DB.(;,2)C.(1,2)D.(-1,3)【答案】C【解析】设函数y =心-1任 意 一 点,%)关于直线y=T对称的点为P(x,y),则=x,=1,所以为=-2-y,而尸在函数丫 =依-1上,所以-2-丫 =丘-1,即=-丘-1,所以函数y =-1恒过定点4 0,1),(1)当x0时,/(x)=x l n x-3 x,设直线y =-hT与y(x)相切于点C(x,x l n x-3 x),x l n x-3 x +lx整理可得x l n x 2 x =x l n x 3 x+l,解得x =
12、l,所以&A c=-%=l n l-2 =-2;(2)当x40时,/(x)=x2+3 x,设直线y =-1与函数.f(x)相切于点B点、(x,x2+3 x),f(x)=2x+3 =-k=+3+1X,整理可得2 f+3 x =x 2 +3 x +l(x 4 0),解得x=-l,所 以 勉=2(-1)+3 =1,故一 2 -1,即一 1 0 时,函数y =x)与卜=-履-1 的图象相交有2 个交点;在x 4 0 时,函数丁 =力 与 y=T 的图象相交有2个交点,故函数y =/(x)与 y =-履-1 的图象相交有4个交点时的化的范围是(-1,2).故选:C.例 3.(2 0 2 3 上海高三专题
13、练习)已知函数/(x)=x2+ex g (x 0)与 g (x)=x2+ln(x+a)的图象上存在关于y轴对称的点,则实数的取值范围是()A.(-0 0,-)B.(-8,&)C.(=,+00)D.(ye,+o o)【答案】B【解析】)=丁+,-3(0),依 题 意 可 知 与g(x)在(0,+8)上有公共点,由/z(x)=g(x)得/+0-*-;=/+1 1 1(*+4),/=l n(x+a)+g.对于函数y =在(0*)上单调递减,且 y 0,l).对于函数y =l n(x+a)+g ,在(0,+8)上单调递增.当a 4 0 时,In x +g的图像向右平移忖个单位得到y =In(x+a)+
14、;,与y =图像在(0,+e)上必有1 个交点、.当a 0 时,l n x +的图像向左平移0个单位得到y =l n(x +a)+?,要使y =l n(x +a)+:与y =二 图像在2 2 2 e(0,+8)上有交点,则需当x =0 时(也 即 y轴上),y =l n(x+“)+g的函数值小于y =上的函数值,即lnG+!4,ln4,解得0 五.2 e 2综上所述,a 的取值范围是(-8,&).例 4.(2023.全国高三专题练习)设力是定义在R上的偶函数,对任意的x e R,都有/(2-x)=/(2+x),且当x e 2,0 时,=,若在区间(一 2,6 内关于x 的方程“力log“(x+
15、2)=0(0a-2,log,8 0,4aw R,若存在使得/(%)不 成立,则实数的值是12 3 4A.-B.-C.-D.一5 5 5 5【答案】4【解析】函数/可以看作是动点M(x,/加)与动点N(a,2a)之间距离的平方,动 点 在函数y=2/x 的图象上,N 在直线y=2x的图象上,问题转化为求直线上的动点到曲线的最小距离,2由 y=2加 x 得,y=2,解得 x=l,X曲线上点M(l,0)到直线y=2x的距离最小,最小距离4=2=冬6,V5 5则根4据 题意,要使A%)4,1,则/(%)、4,此时N 恰好为垂足,由右.=/=-;,解得0 故选A.a-a-2 5例 6.(2023全国高三
16、专题练习)若不等式J(a-b y+(a-ln b)2 W/n对任意a e R,。(0,物)恒成立,则实数,的取值范围是()A.1 co,一2B.0 0,-2C,-0 0,D.(-o o,2【答案】B【解析】设T =J(a _ 6)2+(a T n b)2 ,则7的几何意义是直线V =上的白尸 3,。)与曲线x)=l n x上的点。(瓦In力的距离,将直线y=x平移到与面线x)=i n x相切时,切点。到直线y=x的距离最小.而r(X)=L 令:(x 0)=l,则=1,可得Q(l,o),X X0此 时,。到直线y=x的距离 艮 曾=坐,故|P Q U,=竺,2 2 2所 以4 4 22故选:B例
17、7.(2 02 3春黑龙江黑河 高三嫩江市高级中学校考期中)设函数/(X)=2K+Q,g(x)=+o r,其中a 1,若存在唯一的整数与使得/(%)g(x ),则。的 取 值 范 围 是()氏 ,I)C.l ,32e 4【答案】B【解析】由题意可知,存 在 唯 一 的整数X,使得(2 x-l)e,a.a构造函数h(x)=(2x-l)e,则 h(x)=(2 x +l)e.当 时,(x)-L 时,h x)0.2 2所以,函数(x)=(2 x-l)e、的单调递减区间为(尔,-,单调递增区间为(-;,+8).1 1 7函数y=献%)在1=-万处 取 得 极 小 值=-不,3如下图所示,由于力(0)=T
18、,M-l)=-,所以,力(一1)人(0),e结合图象可知,hf(0)0,贝 ij f t)=-3/2+3=-3(/+1)(/-l),/0,则当 t e(0,1)时,rW0,当 f e(l,+o )时,/(f)/工 2 -2 x +4-10 x+2 8k?的解集为4,目,则ab的 值 是()A.5 B.4虚 C.6 D.7【答案】D【解析】设 丁=3,则|y|=6,原不等式可化为 新-6+4 J(x 5+句 w 2 .先解|7(x-l)2+/-x-5)2+y2=2 .则 i p+/,(x-5)2+y2=2,移项可得&-1丫 +尸=y/(x-5)2+y2 2,两边平方可得,(l)2 +y 2=(x
19、-5)2 +y 2 4,(x-5)2 +y 2+4,整理可得,J(x-5 +y 2 =2x-7,两边平方整理可得(*-3)2-2=1.所以,x-l f +y2-7(x-5)2+y2=2 表示的点(x,y)在双曲线(X 一-工=1上.则不等式J(x-l Y +y 2 -7(-5)2+y2 2 表示的点(x,y)在双曲线(x/)?=1上及其内部.(、2 y则不等 式 2 一 2%+4-&-1 0 +2 8 k 2 与不等式组4*-3)一行4 1 同解,)2=3整 王 电X T W x2-6 x +7 0 .由已知可得,不等式X2-6X+7ZMPN,故点P(l,0)为所求,即点P的横坐标为1.故选:
20、A.例1 2.(2 0 2 3春 北京大兴高三校考阶段练习)数学美的表现形式不同于自然美或艺术美那样直观,于特有的抽象概念,公式符号,推理论证,思维方法等之中,揭示了规律性,是一种科学的真实美直角坐标系中,曲线c:x2+v=w+3就是一条形状优美的曲线,对于此曲线,给出如下结论:曲线C围成的图形的面积是2 +兀;曲线C上的任意两点间的距离不超过2;若是曲线C上任意一点,则|?+-3|的最小值是1.其中正确结论的个数为()A.0B.1C.2D.3它蕴藏平面【答案】C【解析】当无.。且y.O时,曲线。的方程可化为+2当,0且y.0时,曲线c的方程可化为1+3)2 +42当x.O目.以。时,曲线C的
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