2024年高中数学16个重要二级结论.pdf
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1、高中数学高中数学 1616 个二级结论个二级结论 结论一结论一 奇函数的最值性质奇函数的最值性质已知函数 f(x)是定义在集合 D 上的奇函数,则对任意的 xD,都有 f(x)+f(-x)=0.特别地,若奇函数 f(x)在 D 上有最值,则 f(x)max+f(x)min=0,且若 0D,则 f(0)=0.例 1 设函数22(1)sin()1xxf xx的最大值为 M,最小值为 m,则 M+m=.跟踪跟踪集训集训 1.(1)已知函数2()ln(1 93)1f xxx,则1(lg2)(lg)2ff=()A.-1 B.0C.1D.2(2)对于函数 f(x)=asin x+bx+c(其中,a,bR,
2、cZ),选取 a,b,c 的一组值计算 f(1)和 f(-1),所得出的正确结果一定不可能是()A.4 和 6 B.3 和 1C.2 和 4D.1 和 2结论二结论二 函数周期性问题函数周期性问题 已知定义在 R 上的函数 f(x),若对任意的 xR,总存在非零常数 T,使得 f(x+T)=f(x),则称 f(x)是周期函数,T 为其一个周期.常见的与周期函数有关的结论如下:(1)如果 f(x+a)=-f(x)(a0),那么 f(x)是周期函数,其中的一个周期 T=2a.(2)如果 f(x+a)=1()f x(a0),那么 f(x)是周期函数,其中的一个周期 T=2a.(3)如果 f(x+a)
3、+f(x)=c(a0),那么 f(x)是周期函数,其中的一个周期 T=2a.(4)如果 f(x)=f(x+a)+f(x-a)(a0),那么 f(x)是周期函数,其中的一个周期 T=6a.例 2 已知定义在 R 上的函数 f(x)满足 f 3()2x=-f(x),且 f(-2)=f(-1)=-1,f(0)=2,则 f(1)+f(2)+f(3)+f(2 014)+f(2 015)=()来源:Zxxk.ComA.-2 B.-1 C.0 D.1跟踪集训跟踪集训 2.(1)奇函数 f(x)的定义域为 R.若 f(x+2)为偶函数,且 f(1)=1,则 f(8)+f(9)=()A.-2 B.-1 C.0
4、D.1(2)定义在 R 上的函数 f(x)满足 f(x)=2log(1),0,(1)(2),0,x xf xf xx则 f(2 014)=()A.-1 B.0 C.1 D.22024年高中数学16个重要二级结论2024年高中数学16个重要二级结论结论三结论三 函数的对称性函数的对称性 已知函数 f(x)是定义在 R 上的函数.(1)若 f(a+x)=f(b-x)恒成立,则 y=f(x)的图象关于直线 x=2ab对称,特别地,若 f(a+x)=f(a-x)恒成立,则 y=f(x)的图象关于直线 x=a 对称.(2)若 f(a+x)+f(b-x)=c,则 y=f(x)的图象关于点(,)22ab c
5、中心对称.特别地,若 f(a+x)+f(a-x)=2b 恒成立,则y=f(x)的图象关于点(a,b)中心对称.例 3 已知定义在 R 上的函数 f(x)满足 f(x+1)=f(1-x),且在1,+)上是增函数,不等式 f(ax+2)f(x-1)对任意的x1,12恒成立,则实数 a 的取值范围是()A.-3,-1 B.-2,0 C.-5,-1 D.-2,1 跟踪集训跟踪集训 3.(1)若偶函数 y=f(x)的图象关于直线 x=2 对称,f(3)=3,则 f(-1)=.(2)函数 y=f(x)对任意 xR 都有 f(x+2)=f(-x)成立,且函数 y=f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,f(
6、1)=4,则 f(2 016)+f(2 017)+f(2 018)的值为 .结论四结论四 反函数的图象与性质反函数的图象与性质 若函数 y=f(x)是定义在非空数集 D 上的单调函数,则存在反函数 y=f-1(x).特别地,y=ax与 y=logax(a0 且 a1)互为反函数,两函数图象在同一直角坐标系内关于直线 y=x 对称,即(x0,f(x0)与(f(x0),x0)分别在函数 y=f(x)与反函数 y=f-1(x)的图象上.例 4 设点 P 在曲线 y=12 ex上,点 Q 在曲线 y=ln(2x)上,则|PQ|的最小值为()A.1-ln 2 B.2(1-ln 2)C.1+ln 2 D.
7、2(1+ln 2)来源:学科网 ZXXK 跟踪集训跟踪集训 4.若 x1满足 2x+2x=5,x2满足 2x+2log2(x-1)=5,则 x1+x2=()A.52 B.3 C.72 D.4 结论五结论五 两个对数、指数经典不等式两个对数、指数经典不等式 1.对数形式:1-11xln(x+1)x(x-1),当且仅当 x=0 时,等号成立.2.指数形式:exx+1(xR),当且仅当 x=0 时,等号成立.例 5 设函数 f(x)=1-e-x.证明:当 x-1 时,f(x)1xx.跟踪集训跟踪集训 5.(1)已知函数 f(x)=1ln(1)xx,则 y=f(x)的图象大致为()(2)已知函数 f(
8、x)=ex,xR.证明:曲线 y=f(x)与曲线 y=12x2+x+1 有唯一公共点.结论六结论六 三点共线的充要条件三点共线的充要条件 设平面上三点 O,A,B 不共线,则平面上任意一点 P 与 A,B 共线的充要条件是存在实数 与,使得OPOAOB,且1.特别地,当 P 为线段 AB 的中点时,1122OPOAOB.例 6 已知 A,B,C 是直线 l 上不同的三个点,点 O 不在直线 l 上,则使等式20 x OAxOBBC成立的实数 x 的取值集合为()A.-1 B.C.0 D.0,-1 跟踪集训跟踪集训6.在梯形ABCD中,已知ABCD,AB=2CD,M、N分别为CD、BC的中点.若
9、ABAMAN,则 .结论七结论七 三角形三角形“四心四心”的向量形式的向量形式 设 O 为ABC 所在平面上一点,角 A,B,C 所对的边长分别为 a,b,c,则(1)O 为ABC 的外心|2sinaOAOBOCA.(2)O 为ABC 的重心 0OAOBOC.(3)O 为ABC 的垂心 OA OBOB OCOC OA.(4)O 为ABC 的内心 0aOAbOBcOC.例 7 已知 A,B,C 是平面上不共线的三点,动点 P 满足1(1)(1)(12),3OPOAOBOCR,则点 P的轨迹一定经过()A.ABC 的内心 B.ABC 的垂心 C.ABC 的重心 D.AB 边的中点 跟踪集训跟踪集训
10、 7.(1)P 是ABC 所在平面内一点,若PA PBPB PCPC PA,则 P 是ABC 的()A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心(2)O 是平面上一定点,A、B、C 是平面上不共线的三个点,动点 P 满足,(0,)2OBOCOPAP,则 P 点的轨迹一定通过ABC 的()A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心(3)O 是平面上一定点,A,B,C 是平面上不共线的三个点,动点 P 满足(),0,)|ABACOPOAABAC,则 P的轨迹一定通过ABC 的()A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心 结论八结论八 等差数列等差数列 1.若 Sm,S2m,S3m分别为等差数列an的前 m 项
11、,前 2m 项,前 3m 项的和,则 Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差数列.2.若等差数列an的项数为 2m,公差为 d,所有奇数项之和为 S奇,所有偶数项之和为 S偶,则所有项之和S2m=m(am+am+1),S偶-S奇=md,1mmSaSa奇偶.3.若等差数列an的项数为 2m-1,所有奇数项之和为 S奇,所有偶数项之和为 S偶,则所有项之和 S2m-1=(2m-1)am,S奇=mam,S偶=(m-1)am,S奇-S偶=am,1SmSm奇偶.例 8(1)设等差数列an的前 n 项和为 Sn,若 Sm-1=-2,Sm=0,Sm+1=3,则 m=()A.3 B.4 C.5 D.6(2)
12、等差数列an的前 n 项和为 Sn,已知 am-1+am+1-2ma=0,S2m-1=38,则 m 等于 .跟踪集训跟踪集训 8.(1)等差数列an的前 n 项和为 Sn,若 S10=20,S20=50,则 S30=.(2)一个等差数列的前 12 项和为 354,前 12 项中偶数项的和与奇数项的和的比为 3227,则数列的公差 d=.结论九结论九 等比数列等比数列 已知等比数列an,其公比为 q,前 n 项和为 Sn.(1)数列1na也为等比数列,其公比为1q.(2)若 q=1,则 Sn=na1,且an同时为等差数列.(3)若 q1,则 Sn=11111(1)()11111nnnnaa qa
13、qaaaqqqqqqq.(4)Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,仍为等比数列(q-1 或 q=-1 且 n 为奇数),其公比为 qn.(5)Sn,2nnSS,32nnSS,仍为等比数列,公比为2nq.例 9(1)已知an是首项为 1 的等比数列,Sn是an的前 n 项和,且 9S3=S6,则数列1na的前 5 项和为()A.158或 5 B.3116或 5 C.3116 D.158(2)设等比数列an的前 n 项和为 Sn,若63SS=3,则96SS=()A.2 B.73 C.83 D.3 跟踪集训跟踪集训 9.在等比数列an中,公比为 q,其前 n 项和为 Sn.已知 S5=3116,a3
14、=14,则1234511111aaaaa .结论十结论十 多面体的外接球和内切球多面体的外接球和内切球 1.长方体的体对角线长 d 与共点三条棱长 a,b,c 之间的关系为 d2=a2+b2+c2;若长方体外接球的半径为 R,则有(2R)2=a2+b2+c2.2.棱长为 a 的正四面体内切球半径 r=612a,外接球半径 R=64a.例 10 已知一个平放的各棱长为 4的三棱锥内有一个小球 O(重量忽略不计),现从该三棱锥顶端向内注水,小球慢慢上浮,若注入的水的体积是该三棱锥体积的78时,小球与该三棱锥的各侧面均相切(与水面也相切),则小球的表面积等于()A.76 B.43 C.23 D.2
15、跟踪集训跟踪集训 10.(1)已知直三棱柱的底面是等腰直角三角形,直角边长是 1,且其外接球的表面积是 16,则该三棱柱的侧棱长为()A.14 B.2 3 C.4 6 D.3 (2)已知正三角形 ABC 的三个顶点都在半径为 2 的球面上,球心 O 到平面 ABC 的距离为 1,点 E 是线段AB 的中点,过点 E 作球 O 的截面,则截面面积的最小值是()A.74 B.2 C.94 D.3 结论十一结论十一 焦点三角形的面积公式焦点三角形的面积公式 1.在椭圆22221xyab(ab0),F1,F2分别为左、右焦点,P 为椭圆上一点,则PF1F2的面积1 22tan2PF FSb,其中=F1
16、PF2.2.在双曲线22221xyab1(a0,b0)中,F1,F2分别为左、右焦点,P为双曲线上一点,则PF1F2的面积1 22tan2PF FbS,其中=F1PF2.例 11 已知 F1,F2是椭圆和双曲线的公共焦点,P 是它们的一个公共点,且F1PF2=3,则椭圆和双曲线的离心率的倒数之和的最大值为()A.4 33 B.2 33 C.3 D.2 跟踪集训跟踪集训 11.(1)如图,F1,F2是椭圆 C1:2214xy与双曲线 C2的公共焦点,A,B 分别是 C1,C2在第二、四象限的公共点.若四边形 AF1BF2为矩形,则 C2的离心率是()A.2 B.3 C.32 D.62 (2)已知
17、 F1,F2是椭圆 C:22221xyab(ab0)的两个焦点,P 为椭圆 C 一上点,且12PFPF.若PF1F2的面积为9,则 b=.结论十二结论十二 圆锥曲线的切线问题圆锥曲线的切线问题 1.过圆 C:(x-a)2+(y-b)2=R2上一点 P(x0,y0)的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=R2.2.过椭圆22221xyab上一点 P(x0,y0)的切线方程为00221x xy yab.3.已知点 M(x0,y0),抛物线 C:y2=2px(p0)和直线 l:y0y=p(x+x0).(1)当点 M 在抛物线 C 上时,直线 l 与抛物线 C 相切,其中 M 为切
18、点,l 为切线.(2)当点 M 在抛物线 C 外时,直线 l 与抛物线 C 相交,其中两交点与点 M 的连线分别是抛物线的切线,即直线 l 为切点弦所在的直线.(3)当点 M 在抛物线 C 内时,直线 l 与抛物线 C 相离.例 12 已知抛物线 C:x2=4y,直线 l:x-y-2=0,设 P 为直线 l 上的点,过点 P 作抛物线 C 的两条切线 PA,PB,其中 A,B为切点,当点 P(x0,y0)为直线 l 上的定点时,求直线 AB 的方程.跟踪集训跟踪集训 12.(1)过点(3,1)作圆(x-1)2+y2=1 的两条切线,切点分别为 A,B,则直线 AB 的方程为()A.2x+y-3
19、=0 B.2x-y-3=0 C.4x-y-3=0 D.4x+y-3=0(2)设椭圆 C:22143xy,点 P3(1,)2,则椭圆 C 在点 P 处的切线方程为 .结论十三结论十三 圆锥曲线的中点弦问题圆锥曲线的中点弦问题 1.在椭圆 E:22221xyab(ab0)中:(1)如图所示,若直线 y=kx(k0)与椭圆 E交于 A,B 两点,过 A,B两点作椭圆的切线l,l,有 ll,设其斜率为 k0,则 k0k=22ba.(2)如图所示,若直线 y=kx 与椭圆 E 交于 A,B 两点,P 为椭圆上异于 A,B 的点,若直线 PA,PB 的斜率存在,且分别为k1,k2,则 k1k2=22ba.
20、(3)如图所示,若直线 y=kx+m(k0 且 m0)与椭圆 E 交于 A,B 两点,P 为弦 AB 的中点,设直线 PO 的斜率为 k0,则k0k=22ba.提醒该结论常变形为:以椭圆22221xyab内任意一点(x0,y0)为中点的弦 AB 的斜率 k=2020 xbay.2.在双曲线 E:22221xyab(a0,b0)中,类比上述结论有:(1)k0k=22ba.(2)k1k2=22ba.(3)k0k=22ba.例 13 已知椭圆 E:22221xyab(ab0)的右焦点为 F(3,0),过点 F 的直线交椭圆 E 于 A、B 两点.若 AB 的中点坐标为(1,-1),则椭圆 E 的方程
21、为()A.2214536xy B.2213627xy C.2212718xy D.221189xy 跟踪集训跟踪集训 13.(1)椭圆 C:22143xy的左,右顶点分别为 A1,A2,点 P 在椭圆上且直线 PA2的斜率的取值范围是-2,-1,那么直线 PA1的斜率的取值范围是 .(2)如图,在平面直角坐标系 xOy 中,过坐标原点的直线交椭圆22142xy于 P,A 两点,其中 P 在第一象限,过 P 作 x轴的垂线,垂足为 C,连接 AC,并延长交椭圆于点 B,设直线 PA 的斜率为 k.对任意 k0,求证:PAPB.结论十四结论十四 圆锥曲线中的一类定值问题圆锥曲线中的一类定值问题 在
22、圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)中,曲线上的一定点 P(非顶点)与曲线上的两动点 A,B 满足直线 PA 与 PB 的斜率互为相反数(倾斜角互补),则直线 AB 的斜率为定值.图示 条件 结论 已知椭圆22221xyab(ab0),定点P(x0,y0)(x0y00)在椭圆上,A,B 是椭圆上的两个动点,直线PA,PB的斜率分别为kPA,kPB,且满足kPA+kPB=0 直线 AB 的斜率 kAB为定值2020b xa y 已知双曲线22221xyab(a,b0),定点P(x0,y0)(x0y00)在双曲线上,A,B 是双曲线上的两个动点,直线PA,PB的斜率分别为kPA,kPB,且满足 kPA
23、+kPB=0 直线 AB 的斜率 kAB为定值2020b xa y 已知抛物线y2=2px(p0),定点P(x0,y0)(x0y00)在抛物线上,A,B 是抛物线上两个动点,直线PA,PB 的斜率分别为 kPA,kPB,且满足 kPA+kPB=0 直线 AB 的斜率 kAB为定值0py 例14 已知抛物线C:y2=2x,定点P(8,4)在抛物线上,设A,B是抛物线上的两个动点,直线PA,PB的斜率分别为kPA,kPB,且满足 kPA+kPB=0.证明:直线 AB 的斜率 kAB为定值,并求出该定值.跟踪集训跟踪集训 14.已知椭圆 C:22143xy,A 为椭圆上的定点且坐标为31,2(),E
24、,F 是椭圆 C 上的两个动点,如果直线 AE的斜率与 AF 的斜率互为相反数.证明:直线 EF 的斜率为定值,并求出这个定值.结论十五结论十五 圆锥曲线中的一类定点问题圆锥曲线中的一类定点问题 若圆锥曲线中内接直角三角形的直角顶点与圆锥曲线的顶点重合,则斜边所在直线过定点.(1)对于椭圆22221xyab(ab0)上异于右顶点的两动点A,B,以AB为直径的圆经过右顶点(a,0),则直线lAB过定点2222(,0)abaab.同理,当以 AB 为直径的圆过左顶点(-a,0)时,直线 lAB过定点2222(,0)abaab.(2)对于双曲线22221xyab(a0,b0)上异于右顶点的两动点 A
25、,B,以 AB 为直径的圆经过右顶点(a,0),则直线 lAB过定点2222(,0)abaab.同理,对于左顶点(-a,0),则定点为2222(,0)abaab.(3)对于抛物线 y2=2px(p0)上异于顶点的两动点 A,B,若0OA OB,则弦 AB 所在直线过点(2p,0).同理,抛物线x2=2py(p0)上异于顶点的两动点 A,B,若OAOB,则直线 AB 过定点(0,2p).例 15 已知抛物线 y2=2px(p0)上异于顶点的两动点 A,B 满足以 AB 为直径的圆过顶点.求证:AB 所在的直线过定点,并求出该定点的坐标.跟踪集训跟踪集训 15.已知椭圆22143xy,直线 l:y
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