《高考數(shù)學(xué) 考前3個(gè)月知識(shí)方法專題訓(xùn)練 第一部分 知識(shí)方法篇 專題10 數(shù)學(xué)思想 第38練 數(shù)形結(jié)合思想 文》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考數(shù)學(xué) 考前3個(gè)月知識(shí)方法專題訓(xùn)練 第一部分 知識(shí)方法篇 專題10 數(shù)學(xué)思想 第38練 數(shù)形結(jié)合思想 文(9頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第38練 數(shù)形結(jié)合思想
[思想方法解讀] 數(shù)形結(jié)合是一個(gè)數(shù)學(xué)思想方法,包含“以形助數(shù)”和“以數(shù)輔形”兩個(gè)方面,其應(yīng)用大致可以分為兩種情形:①借助形的生動(dòng)和直觀性來(lái)闡明數(shù)之間的聯(lián)系,即以形作為手段,數(shù)作為目的,比如應(yīng)用函數(shù)的圖象來(lái)直觀地說(shuō)明函數(shù)的性質(zhì);②借助于數(shù)的精確性和規(guī)范嚴(yán)密性來(lái)闡明形的某些屬性,即以數(shù)作為手段,形作為目的,如應(yīng)用曲線的方程來(lái)精確地闡明曲線的幾何性質(zhì).
數(shù)形結(jié)合就是根據(jù)數(shù)學(xué)問(wèn)題的條件和結(jié)論之間的內(nèi)在聯(lián)系,既分析其代數(shù)意義,又揭示其幾何直觀,使數(shù)量關(guān)系的精確刻畫與空間形式的直觀形象巧妙、和諧地結(jié)合在一起,充分利用這種結(jié)合,尋找解題思路,使問(wèn)題化難為易、化繁為簡(jiǎn),從而得到解決.?dāng)?shù)形結(jié)合的思想,其實(shí)質(zhì)是將抽象的數(shù)學(xué)語(yǔ)言與直觀的圖象結(jié)合起來(lái),關(guān)鍵是代數(shù)問(wèn)題與圖形之間的相互轉(zhuǎn)化,它可以使代數(shù)問(wèn)題幾何化,幾何問(wèn)題代數(shù)化.在運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想分析和解決問(wèn)題時(shí),要注意三點(diǎn):第一要徹底明白一些概念和運(yùn)算的幾何意義以及曲線的代數(shù)特征,對(duì)數(shù)學(xué)題目中的條件和結(jié)論既分析其幾何意義又分析其代數(shù)意義;第二是恰當(dāng)設(shè)參、合理用參,建立關(guān)系,由數(shù)思形,以形想數(shù),做好數(shù)形轉(zhuǎn)化;第三是正確確定參數(shù)的取值范圍.
數(shù)學(xué)中的知識(shí),有的本身就可以看作是數(shù)形的結(jié)合.如:銳角三角函數(shù)的定義是借助于直角三角形來(lái)定義的;任意角的三角函數(shù)是借助于直角坐標(biāo)系或單位圓來(lái)定義的.
體驗(yàn)高考
1.(2015北京)如圖,函數(shù)f(x)的圖象為折線ACB,則不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是( )
A.{x|-1<x≤0}
B.{x|-1≤x≤1}
C.{x|-1<x≤1}
D.{x|-1<x≤2}
答案 C
解析 令g(x)=y(tǒng)=log2(x+1),作出函數(shù)g(x)的圖象如圖.
由 得
∴結(jié)合圖象知不等式f(x)≥log2(x+1)的解集為{x|-1
-1時(shí),
f(x)=
作出f(x)的大致圖象如圖所示,
由函數(shù)f(x)的圖象可知f(a)=5,
即a+1=5,∴a=4.
同理,當(dāng)a≤-1時(shí),-a-1=5,∴a=-6.
高考必會(huì)題型
題型一 數(shù)形結(jié)合在方程根的個(gè)數(shù)中的應(yīng)用
例1 方程sin πx=的解的個(gè)數(shù)是( )
A.5 B.6 C.7 D.8
答案 C
解析 在同一平面直角坐標(biāo)系中畫出y1=sin πx和y2=的圖象,如下圖:
觀察圖象可知y1=sin πx和y2=的圖象在第一象限有3個(gè)交點(diǎn),根據(jù)對(duì)稱性可知,在第三象限也有3個(gè)交點(diǎn),在加上原點(diǎn),共7個(gè)交點(diǎn),所以方程sin πx=有7個(gè)解.
點(diǎn)評(píng) 利用數(shù)形結(jié)合求方程解應(yīng)注意兩點(diǎn)
(1)討論方程的解(或函數(shù)的零點(diǎn))可構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為討論兩曲線的交點(diǎn)問(wèn)題,但用此法討論方程的解一定要注意圖象的準(zhǔn)確性、全面性,否則會(huì)得到錯(cuò)解.
(2)正確作出兩個(gè)函數(shù)的圖象是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵,數(shù)形結(jié)合應(yīng)以快和準(zhǔn)為原則而采用,不要刻意去數(shù)形結(jié)合.
變式訓(xùn)練1 若函數(shù)f(x)=有且只有兩個(gè)不同的零點(diǎn),則實(shí)數(shù)k的取值范圍是( )
A.(-4,0) B.(-∞,0]
C.(-4,0] D.(-∞,0)
答案 B
解析 當(dāng)x>0時(shí),f(x)=lnx與x軸有一個(gè)交點(diǎn),
即f(x)有一個(gè)零點(diǎn).
依題意,顯然當(dāng)x≤0時(shí),f(x)=-kx2也有一個(gè)零點(diǎn),即方程-kx2=0只能有一個(gè)解.
令h(x)=,g(x)=kx2,
則兩函數(shù)圖象在x≤0時(shí)只能有一個(gè)交點(diǎn).
若k>0,顯然函數(shù)h(x)=與g(x)=kx2在x≤0時(shí)有兩個(gè)交點(diǎn),即點(diǎn)A與原點(diǎn)O(如圖所示).
顯然k>0不符合題意.
若k<0,顯然函數(shù)h(x)=與g(x)=kx2在x≤0時(shí)只有一個(gè)交點(diǎn),
即原點(diǎn)O(如圖所示).
若k=0,顯然函數(shù)h(x)=與g(x)=kx2在x≤0時(shí)只有一個(gè)交點(diǎn),即原點(diǎn)O.
綜上,所求實(shí)數(shù)k的取值范圍是(-∞,0].故選B.
題型二 利用數(shù)形結(jié)合解決不等式函數(shù)問(wèn)題
例2 已知函數(shù)f(x)=若關(guān)于x的方程f(x)=k有兩個(gè)不等的實(shí)根,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是________.
答案 (0,1)
解析 當(dāng)x≥2時(shí),f(x)=,
此時(shí)f(x)在[2,+∞)上單調(diào)遞減,
且00,所以由2x(x-a)<1得x-a<=2-x,在直角坐標(biāo)系中,作出函數(shù)f(x)=x-a,g(x)=2-x在x>0時(shí)的圖象,如圖.
當(dāng)x>0時(shí),g(x)=2-x<1,所以如果存在x>0,使2x(x-a)<1,則有f(0)<1,即-a<1,即a>-1,所以選D.
題型三 利用數(shù)形結(jié)合求最值
例3 已知a,b是平面內(nèi)兩個(gè)互相垂直的單位向量,若向量c滿足(a-c)(b-c)=0,則|c|的最大值是( )
A.1 B.2
C. D.
答案 C
解析 如圖,
設(shè)O=a,O=b,O=c,則C=a-c,C=b-c.
由題意知C⊥C,
∴O、A、C、B四點(diǎn)共圓.
∴當(dāng)OC為圓的直徑時(shí),|c|最大,此時(shí),|O|=.
點(diǎn)評(píng) 利用數(shù)形結(jié)合求最值的方法步驟
第一步:分析數(shù)理特征,確定目標(biāo)問(wèn)題的幾何意義.一般從圖形結(jié)構(gòu)、圖形的幾何意義分析代數(shù)式是否具有幾何意義.
第二步:轉(zhuǎn)化為幾何問(wèn)題.
第三步:解決幾何問(wèn)題.
第四步:回歸代數(shù)問(wèn)題.
第五步:回顧反思.
應(yīng)用幾何意義數(shù)形結(jié)合法解決問(wèn)題需要熟悉常見的幾何結(jié)構(gòu)的代數(shù)形式,主要有:(1)比值——可考慮直線的斜率;(2)二元一次式——可考慮直線的截距;(3)根式分式——可考慮點(diǎn)到直線的距離;(4)根式——可考慮兩點(diǎn)間的距離.
變式訓(xùn)練3 已知圓C:(x-3)2+(y-4)2=1和兩點(diǎn)A(-m,0),B(m,0)(m>0),若圓C上存在點(diǎn)P,使得∠APB=90,則m的最大值為( )
A.7 B.6
C.5 D.4
答案 B
解析 根據(jù)題意,畫出示意圖,如圖所示,
則圓心C的坐標(biāo)為(3,4),半徑r=1,且|AB|=2m.
因?yàn)椤螦PB=90,連接OP,易知|OP|=|AB|=m.
要求m的最大值,
即求圓C上的點(diǎn)P到原點(diǎn)O的最大距離.
因?yàn)閨OC|==5,
所以|OP|max=|OC|+r=6,
即m的最大值為6.
高考題型精練
1.若過(guò)點(diǎn)A(4,0)的直線l與曲線(x-2)2+y2=1有公共點(diǎn),則直線l的斜率的取值范圍是( )
A.[-,] B.(-,)
C.[-,] D.(-,)
答案 C
解析 設(shè)直線方程為y=k(x-4),即kx-y-4k=0,
直線l與曲線(x-2)2+y2=1有公共點(diǎn),
圓心到直線的距離小于等于半徑,
即d=≤1,
得4k2≤k2+1,k2≤.所以-≤k≤.
2.已知f(x)=|xex|,又g(x)=f2(x)+tf(x)(t∈R),若滿足g(x)=-1的x有四個(gè),則t的取值范圍為( )
A.(,+∞) B.(-∞,-)
C.(-,-2) D.(2,)
答案 B
解析 依題意g(x)=f2(x)+tf(x)=-1,
即t==-[f(x)+]≤-2,
可排除A,C,D.也可以畫出函數(shù)-[f(x)+]圖象如下圖所示,要有四個(gè)交點(diǎn),則選B.
3.已知函數(shù)f(x)滿足下列關(guān)系:①f(x+1)=f(x-1);②當(dāng)x∈[-1,1]時(shí),f(x)=x2,則方程f(x)=lgx解的個(gè)數(shù)是( )
A.5 B.7 C.9 D.10
答案 C
解析 由題意可知,f(x)是以2為周期,值域?yàn)閇0,1]的函數(shù).又f(x)=lgx,則x∈(0,10],畫出兩函數(shù)圖象,
則交點(diǎn)個(gè)數(shù)即為解的個(gè)數(shù).由圖象可知共9個(gè)交點(diǎn).
4.設(shè)函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),對(duì)任意x∈R,都有f(x)=f(x+4),且當(dāng)x∈[-2,0]時(shí),f(x)=()x-1,若在區(qū)間(-2,6]內(nèi)關(guān)于x的方程f(x)-loga(x+2)=0(a>1)恰有三個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則a的取值范圍是( )
A.(,2) B.(,2)
C.[,2) D.(,2]
答案 B
解析 作出f(x)在區(qū)間(-2,6]上的圖象,
可知loga(2+2)<3,loga(6+2)>3?2(由于a4.
8.已知函數(shù)y=的圖象與函數(shù)y=kx-2的圖象恰有兩個(gè)交點(diǎn),則實(shí)數(shù)k的取值范圍是________.
答案 (0,1)∪(1,4)
解析 根據(jù)絕對(duì)值的意義,
y==
在直角坐標(biāo)系中作出該函數(shù)的圖象,
如圖中實(shí)線所示.
根據(jù)圖象可知,當(dāng)0
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