高中数学选修(理科)常用公式-精选教学文档
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高中(理科)数学选修部分常用公式(全国卷版)一、常用逻辑用语 1.四种命题:(1)原命题:若p 则q (2)逆命题: 若q 则p(3)否命题:若p ⌝则q ⌝ (4)逆否命题:若q ⌝则p ⌝(互为逆否关系的两个命题同真假:原命题与逆否命题,逆命题与否命题同真假) 2.如果p q ⇒,那么p 是q 的充分条件,q 是p 的必要条件注意:(1)小范围⇒大范围,大范围⇒小范围,(2)“p 的充分不必要条件是q ”⇔“q 是p 的充分不必要条件” 3.复合命题p q ∧、p q ∨、p ⌝的真假性(p ⌝即命题的否定):(1)当p 和q 为一真一假时,p q ∧为假,p q ∨为真; (2)p 和p ⌝的真假性相反 4.全称命题与特称命题. 若p :,()x M q x ∀∈成立,则p ⌝:00,()x M q x ∃∈⌝成立 二、圆锥曲线22221x y a b +=(0)a b >> a x a -≤≤,b y b -≤≤(,0)c ±2c 2.双曲线12AB x x =-= 快速公式:AB =12AB y y =-= 快速公式:AB = (其中A 是指消去y 或x 后得到一元二次方程中的二次项系数) 3.抛物线1. 概念:)(x f 在0x 处的导数(或变化率或微商)000000()()()limlimx x x x f x x f x yf x y x x=∆→∆→+∆-∆''===∆∆. 瞬时速度()v s t '=. 瞬时加速度()a v t '=.(注意这个物理意义)2. 函数)(x f y =在点0x 处的导数是曲线)(x f y =在))(,(00x f x P 处的切线的斜率)(0x f ',相应的切线方程是000()()()y f x f x x x '-=-.3. 几种常见函数的导数(1)0='C (C 为常数).(2)1()nn x nx -'=.(3)x x cos )(sin ='.(4)x x sin )(cos -='.(5)x x 1)(ln =';1(log )ln a x x a'=. (6)x x e e =')(;a a a xx ln )(='. 最好记住这三条常用的公式:211()x x '=- '= (l n )1l n x x x '=+4. 导数的运算法则:(1)[()]()Cf x Cf x ''= (2)[()()]()()f x g x f x g x '''±=±(3)[()()]()()()()f x g x f x g x f x g x '''⋅=+ (4)2()()()()()[]()[()]f x f xg x f x g x g x g x ''-'= 5. 复合函数的求导法则:若)(g ),(x u u f y ==,则()()x y f u g x '''=6. 函数的单调性:设函数)(x f y =在某个区间(,)a b 可导,若()0f x '>,则)(x f y =在(,)a b 上单调递增;若()0f x '<,则)(x f y =在(,)a b 上单调递减. 逆命题:若()f x 在(,)a b 上是增函数,则'()0f x ≥; 在(,)a b 上是减函数,则'()0f x ≤. 7. 求函数)(x f y =极值的方法与步骤:(1)求导数()f x '; (2)求方程()0f x '=的根;(3)画出x 、()f x '、()f x 的分布表格,并判断极大值、极小值四、推理与证明 1. 推理(1)合情推理:包含归纳推理(由特殊到一般的推理)和类比推理(由特殊到特殊的推理). (2)演绎推理:三段论(大前提、小前提和结论),由一般到特殊的推理. (3)合情推理得到的结论不一定正确,需要证明.演绎推理得到的结论一定正确(大前提和小前提正确的情况下). 2. 证明(1)直接证明:综合法(条件⇒结论)与分析法(结论⇒条件(恒成立)) (2)间接证明:反证法(反设⇒矛盾⇒推翻反设) (3)数学归纳法:① 证明当n 取第一个值0n (0n ∈*N )时结论成立.② 假设当n k =(k ∈*N ,且0k n ≥)时结论成立,证明当1n k =+时结论也成立.由①②可知,对任意0n n ≥,且n ∈*N 时,结论都成立. 五、计数原理1. 排列数:!(1)(2)(1)()!mn n A n n n n m n m =---+=-2. 组合数:(1)(2)(1)!!!()!mn n n n n m n C m m n m ---+==-3. 组合数的性质:(1)m n mn n C C -=;(2)11m m m n n n C C C -+=+ (3)0122n n n n n n C C C C ++++=; 13502412n n n n n n n C C C C C C -+++=+++=(4)11mm n n n C C m --=; 1231232nn nn n n C C C nC n -++++=⋅(5)1121r r r r r r r r n n C C C C C ++++++++=;4. 二项式定理:011()n n n r n r r n nn n n n a b C a C a b C a b C b --+=+++++(1)展开式中的通项(第1r +项):1r n r rr n T C a b -+=(2)二项式系数:rn C (1,2,,r n =), 若n 为偶数,则展开式的中间一项12n T +的二项式系数最大;若n 为奇数,则展开式的中间两项12n T +与112n T ++的二项式系数最大;(3)二项式系数和与各项系数和二项式系数和:2n各项系数和的计算方法:令()na b +中的变量等于1例如:41(2)x+的二项式系数和为4216=,各项系数和为441(2)3811+==(令1x =)六、概率1. 古典概型与几何概型(1)古典概型的概率()mP A n=,基本事件有限,每个基本事件出现的可能性相同. m 表示事件A 包含的基本事件数,n 表示所有基本事件数.(2)几何概型的概率()AP A μμ=,基本事件无限,每个基本事件出现的可能性相同. A μ表示事件A 发生区域的几何度量,μ表示总区域的几何度量(如长度、面积、体积)2. 互斥事件与对立事件(1)概念理解:互斥事件——A B =∅; 对立事件——A B =∅且()()1P A P B +=. (2)关系:对立的两个事件一定互斥,互斥的两个事件不一定对立. (3)概率加法公式:若事件A 与B 互斥,则()()()P A B P A P B =+. 3. 相互独立事件,A B 及其同时发生的概率:()()()P AB P A P B =. 4. 条件概率:设A 与B 为两个事件,且()0P A >,则()(|)()P AB P B A P A =, 其中(|)P B A 表示事件A 发生的条件下事件B 发生的概率.5. 离散型随机变量及其分布列 (1)分布列性质:0i p ≥,1211nin i pp p p ==+++=∑.(2)随机变量X 的数学期望(均值):11221ni in n i EX x px p x p x p ===+++∑.(3)随机变量X 的方差:21()ni i i DX x EX p ==-∑2221122()()()n n x EX p x EX p x EX p =-+-++-.(4)随机变量X 的均值与方差的性质:()E aX b aEX b +=+; 2()D aX b a DX +=. (5)二项分布(独立重复实验):~(,)X B n p ,EX np =,(1)DX np p =-在n 次试验中恰好成功k 次的概率()(1)k k n kn P X k C p p -==-,0,1,,k n =注意:X 表示试验成功的次数(6)超几何分布:在含有M 件次品的N 件产品中,任取n 件,其中恰有X 件次品数,则()k n k M N MnNC C P X k C --==,其中,n N M N ≤≤ 6. 正态分布:2~(,)X N μσ,其中μ表示总体平均值,σ表示标准差 (1)正态总体函数()22()2x f x μσ--= ,(),x ∈-∞+∞ ①在正态分布中,当0μ=,1=时,叫做标准正态分布,记作~(0,1)X N .②函数()f x 的图象关于x μ=对称,()0f x >,()max f x =③函数()f x 的图象与x 轴围成的总面积为1,()()0.5P X P X μμ≤=>=④σ越大,函数()f x 的图象越“矮肥”;σ越小,函数()f x 的图象越“高瘦”(2)几个重要的概率:七、数系的扩充与复数的引入 1. 数系:*N N Z Q R C ⊆⊆⊆⊆⊆2. 复数的概念:形如a bi +(,)a b R ∈的数叫做复数,其中i 叫做虚数单位,21i =-,a 与b 分别叫做复数a bi +的实部和虚部.3. 复数a bi c di +=+的充要条件是a c =且b d =. 特例0a bi +=⇔0a b ==.4. 对于复数a bi +,当0b =时,它是实数;当0a =且0b ≠时,它是纯虚数.5. 复数的模:向量OZ 的模,叫做复数z a bi =+的模,即z a bi =+=6. 复数所在象限的确定:z a bi =+对应点(,)a b ,判断点(,)a b 所在的象限.7. 共轭复数:z a bi =+的共轭复数为z a bi =-.8. 复数加、减法法则:(a bi +)±(c di +)=()()a c b d i ±+±. 9. 复数乘、除法法则:(a bi +)(c di +)=()()ac bd bc ad i -++. 八、统计案例1. 回归直线方程为ˆˆˆybx a =+用最小二乘法求得的线性回归方程系数公式: 1122211()()ˆˆˆ()n niii ii i nniii i x x y y x y nx yba y bx x x xnx====---==---∑∑∑∑=,(ˆˆˆy bx a =+必过样本中心点(),x y )2. 残差公式:ˆˆi i i ey y =-;衡量模型拟合效果的一个指标:相关指数22121ˆ)1)niii nii y yR y y ==-=--∑∑((残差平方和21ˆ)nii i yy=-∑(越小,2R (201R ≤≤)越接近于1,回归效果越好. 2R 与r 的区别:2R 为相关指数,r 为相关系数,0r <时为负相关,0r >时为正相关, 11r -≤≤,r 越接近于1,变量间的相关性就越强.3. 独立性检验的解题步骤: (1)写出列联表;(2)据公式代数求解2K 的值;(3)根据观测值2K 查表,如果20K k ≥,就推断两变量有关系,犯错误概率不超过P (即有1P -的把握推断两变量有关系);否则就认为在犯错误的概率不超过P 的前提下不能推断两变量有关系2(),()()()()n ad bc K n a b c d a b c d a c b d -==+++++++,(上表中的概率P 是指犯错误...的概率) 九、坐标系与参数方程选讲1. 极坐标系的公式:222cos ,sin ,,tan (0)yx y x y x xρθρθρθ===+=≠. (θ表示极点O 和曲线上的点的连线与极轴的正方向所成的角) 2. 参数方程:(1)圆222()()x a y b r -+-=的参数方程:cos sin x a r y b r αα=+⎧⎨=+⎩(α为参数);(α表示圆心和曲线上的点的连线与x 轴的正方向所成的角)(2)椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的参数方程:cos sin x a y b αα=⎧⎨=⎩ (α为参数);*(3)抛物线22y px =的参数方程:222x pt y pt ⎧=⎨=⎩(t 为参数);*(4)双曲线22221x y a b -=的参数方程:sec tan x a y b αα=⎧⎨=⎩(θ为参数).(1sec cos αα=);(5)直线00tan ()y y x x α-=-的参数方程:00cos sin x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩(t 为参数).(t 表示点()00,P x y 到直线l 上的任意一点(,)M x y 的有向距离) 圆心和曲线上的点的连线与x 轴的正方向所成的角)3. 空间直角坐标系:已知向量a =111(,,)x y z ,b =222(,,)x y z (1)空间向量的平行与垂直:a ∥b ⇔111222x y z x y z ==(222,,0x y z ≠) (2)空间向量的模、距离公式:a=AB =(3)点(,,)x y z 关于x 轴对称的点为(,,)x y z --,关于y 轴对称的点为(,,)x y z --关于z 轴对称的点为(,,)x y z --,关于原点(0,0)对称的点为(,,)x y z --- 关于平面xOy 对称的点为(,,)x y z -,关于平面yOz 对称的点为(,,)x y z -, 关于平面xOz 对称的点为(,,)x y z -,十、空间的角与空间的距离(向量法):设直线a 与b 的方向向量分别为,a b ,平面α与β的法向量分别为12,n n (1)异面直线a 与b 所成的角θ:则cos θ⋅=⋅a b a b,(0,]2πθ∈(2)直线a 与平面α所成的角θ:111sin cos ,θ⋅=<>=⋅ a n a n a n ,[0,]2πθ∈ (3)二面角l αβ--的平面角θ:1212cos θ⋅=⋅n nn n ,[0,]θπ∈注意:二面角的平面角需要根据实际图形,判断“锐角”还是“钝角” (4)点P 到平面α的距离:11PA d ⋅=n n ,其中A α∈十一、补充公式与定理1. 斜率k 、比率λ、离心率e ,11e λλ-=+(焦点在x 轴上的所有圆锥曲线都成立,若焦点在y 轴,则改为11e λλ-=+ 2. 斜率12k k 为定值的两个定理:椭圆()222210x y a b a b+=>>上的关于原点对称的两定点为,A B ,点M 是椭圆上的动点,直线PQ 交椭圆于,P Q 两点,点N 是PQ 的中点,则22MA MB b k k a =-,22PQ ON b k k a=-;双曲线()222210,0x y a b a b-=>>关于原点对称的两定点为,A B ,点M 是双曲线上的动点,直线PQ 交双曲线于,P Q 两点,点N 是PQ 的中点,则22MA MB b k k a =,22PQ ON b k k a=.(以上两个定理若把椭圆和双曲线的焦点改在y 轴上,则,a b 的位置互换)3. 神奇的置换缔造完美的切线(适用于圆和圆锥曲线) (1)曲线上任意一点()11,P x y 的切线方程为:将原曲线方程按照以下方式“21x x x →,21y y y →,()()()21x a x a x a -→--,()()()21y b y b y b -→--,12x x x +→,12y y y +→”置换得到. (2)过曲线外任意一点()00,P x y 引曲线的两条切线,切点A ,B 所在的直线方程为:将原曲线方程按照以下方式“20x x x →,20y y y →,()()()20x a x a x a -→--,()()()20y b y b y b -→--,02x x x +→,02y y y +→”置换得到. 4. 求点A 关于直线0x y m ++=(0x y m -+=)的对称点A '可以用“x ,y 交叉置换法”快速求解. 例如求()3,2A 关于30x y -+=的对称点()00,A x y ',①把30x y -+=进行交叉置换0033x y y x =-⎧⎨=+⎩,②()3,2A 代入即可求得()00,A x y '为()1,6A '-.(注意:当对称轴的斜率1k =±时才可以用此绝技,否则只能用传统的解方程组的方法). 5. 复杂的导数问题常考“整体法”,关键是要想到整体函数()g x ,常见的()g x 有。