【金版学案】高一数学苏教版必修2习题:章末知识整合 Word版含答案[ 高考]

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章末知识整合一、数形结合思想的应用若直线y=kx+1与圆x2+y2=1相交于P、Q两点,且∠POQ =120°(其中O为原点),则k的值为________.解析:本小题考查直线与圆的位置关系和数形结合的方法.y=kx+1恒过点(0,1),结合图知,直线倾斜角为120°或60°.∴k=3或- 3.答案:3或- 3规律总结:根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,将抽象的数学语言和直观的图形相结合,使抽象思维和形象思维相结合.1.以形助数,借助图形的性质,使有关“数”的问题直接形象化,从而探索“数”的规律.比如,研究两曲线的位置关系,借助图形使方程间关系具体化;过定点的直线系与某确定的直线或圆相交时,求直线系斜率的范围,图形可帮助找到斜率的边界取值,从而简化运算;对于一些求最值的问题,可构造出适合题意的图形,解题中把代数问题几何化.2.以数助形,借助数式的推理,使有关“形”的问题数量化,从而准确揭示“形”的性质.►变式训练1.若过定点M(-1,0)且斜率为k的直线与圆x2+4x+y2-5=0在第一象限内的部分有交点,则k的取值范围是________.解析:∵x2+4x+y2-5=0,∴(x+2)2+y2=9是以(-2,0)为圆心,以3为半径的圆.如图所示:令x=0得y=±5.∴点C的坐标为(0,5).又点M的坐标为(-1,0),∴kMC=5-00-(-1)= 5.结合图形得0<k< 5.答案:(0,5)2.当P (m ,n )为圆x 2+(y -1)2=1上任意一点时,若不等式m +n +c ≥0恒成立,则c 的取值范围是________.解析:方法一 ∵P (m ,n )在已知圆x 2+(y -1)2=1上,且使m +n +c ≥0恒成立,即说明圆在不等式x +y +c ≥0表示的区域中,如图,-c 为直线x +y +c =0在y 轴上的截距,可求出切线l 的截距为-(2-1),∴-c ≤-(2-1).∴c ≥2-1.方法二 P (m ,n )为圆x 2+(y -1)2=1上的点,∴⎩⎨⎧m =cos α,n =1+sin α.∴m +n =1+cos α+sin α. ∴-2+1≤m +n ≤2+1.∴-(2+1)≤-(m +n )≤2-1.若不等式m +n +c ≥0恒成立,∴c ≥-(m +n ).∴c ≥2-1.答案:[2-1,+∞)二、函数与方程思想的应用已知F(0,1),直线l:y=-2,圆C:x2+(y-3)2=1.(1)若动点M到点F的距离比它到直线l的距离小1,求动点M的轨迹E的方程;(2)过轨迹E上一点P作圆C的切线,切点为A、B,要使四边形PACB的面积S最小,求S的最小值.分析:考虑四边形PACB的面积最小,首先应建立目标函数,通过函数解决问题.解析:(1)设动点M(x,y),据题意有(x-0)2+(y-1)2+1=y-(-2),化简得x2=4y.(2)设动点P(x0,y0),考虑到切线长相等,所以四边形PACB的面积S=2S△PAC=PA·AC,又由于圆C的半径为1,所以S=PA=PC2-1=(x0-0)2+(y0-3)2-1.因为x02=4y0,所以S =y02-2y0+8=(y0-1)2+7≥7,当且仅当y0=1,x0=±2时成立.即S的最小值为7.规律总结:1.函数思想的实质是用联系和变化的观点提出问题的数学特征,建立各变量之间固有的函数关系,通过函数形式,利用有关函数的性质(定义域、值域、奇偶性、单调性、周期性、图象等),使问题得到解决.2.方程的思想多用于曲线方程的求解(如求直线的方程、圆的方程,通常构造含确定曲线方程形态的特征常数的方程或方程组);两直线位置关系的判定;圆的切线方程的求解等.3.方程和函数这两种思想在本章有机地结合,帮助我们更好地解决了两曲线的位置关系及求函数的值域问题.►变式训练3.已知方程x 2+y 2-2(t +3)x +2(1-4t 2)y +16t 4+9=0.(1)当t 为何值时,方程表示圆?(2)当t 为何值时,方程表示的圆的半径最大?并求出半径最大时圆的方程.解析:(1)方程表示圆的条件是[-2(t +3)]2+[2(1-4t 2)]2-4(16t 4+9)>0,即(t -1)(7t +1)<0,解得-17<t <1,故当-17<t <1,方程表示圆.(2)由(1)知,当-17<t <1时,方程表示圆,且其半径 r =12[-2(t +3)]2+[2(1-4t 2)]2-4(16t 4+9)=12-4(7t 2-6t -1)=-7t 2+6t +1 =-7⎝ ⎛⎭⎪⎫t -372+167. 所以当t =37时,半径r 有最大值,且r max =167=477,此时圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫247,-1349,故圆的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -2472+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +13492=167.三、转化与化归思想的应用圆x 2+y 2-4x -4y -10=0上的点到直线x +y -14=0的最大距离与最小距离的差是________. 解析:设圆心与直线的距离为d ,d =|2+2-14|2=52,R =32,∴圆上点到直线的距离最大值为d +R =82,最小值d -R =2 2.∴(d +R )-(d -R )=82-22=6 2.答案:6 2规律总结:通过各种变换,把复杂或未知转化为简单或已知,达到化归的目的.1.运用恒等变换与同解变换,可以把角的关系变换为斜率的关系,把两直线的位置关系变换成斜率与截距间的关系,把点和圆、直线和圆、圆和圆的位置关系变换为两点间距离与半径的关系等.2.运用“实际问题—数学问题”的变换,构建数学模型,通过数学知识寻求实际问题的答案,体现数学的作用,同时发展学生解决问题的能力.3.通过化抽象为具体,化数为形,化形为数,化一般为特殊的数学思想综合处理直线和圆方程中的各类问题.►变式训练4.若线段OQ在xOy平面及yOz平面上的投影长分别为22和17,试问线段OQ最长可为多少?最短可为多少?解析:设Q(u,v,w),据题意则有u2+v2=22,v2+w2=17,所以u2=8-v2,w2=17-v2.而OQ=u2+v2+w2,从而有u2+v2+w2=25-v2.因为0≤v2≤8,故17≤OQ≤5.∴线段OQ最长可为5,最短可为17.5.若直线y=kx+2与圆(x-2)2+(y-3)2=4相交于M,N两点,若MN≥23,则k的取值范围为________.解析:圆心(2,3)到直线y =kx +2的距离为:|2k -1|k 2+1,∵MN ≥23,∴4-(2k -1)2k 2+1≥3.即(2k -1)2k 2+1≤1.解得0≤k ≤43. 答案:⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,43四、分类讨论思想的应用设A (1,-2,x )、B (x ,3,0)、C (7,x ,6),且A 、B 、C 三点构成直角三角形,求x 的值.解析:由已知条件知AB 2=(x -1)2+(3+2)2+(0-x )2=2x 2-2x +26,BC 2=(7-x )2+(x -3)2+(6-0)2=2x 2-20x +94,CA 2=(1-7)2+(2+x )2+(x -6)2=2x 2-8x +76,若AB 2+BC 2=CA 2,则4x2-22x+120=2x2-8x+76,即x2-7x+22=0,无实数解.若AB2+CA2=BC2,则4x2-10x+102=2x2-20x+94,即x2+5x+4=0,解之得x1=-4,x2=-1.若BC2+CA2=AB2,则4x2-28x+170=2x2-2x+26,即x2-13x+72=0,无实数解.综上可知,实数x的值为-4或-1.规律总结:根据对象的属性,选择适当的标准,把研究对象不重复、不遗漏地划分为若干类,对于培养学生综合运用基础知识能力,严谨、周密的分析能力,良好的思维素质都有重要作用.1.涉及的数学概念是分类定义的,应用的定理、公式,运算性质是分类给出的,解题中必然引起讨论.如求直线的斜率问题,用斜率表示的直线方程,用二元二次方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆等都要分类讨论.2.数学问题中含有参变量,这些参变量的不同取值会导致不同结果,解题中需讨论,如判定两曲线的位置关系等.►变式训练6.设A (-c ,0),B (c ,0)(c >0)为两定点,动点P 到点A 的距离与到点B 的距离的比为定值a (a >0),求点P 的轨迹.解析:设动点P 的坐标为(x ,y ),由PA PB =a (a >0),得(x +c )2+y 2(x -c )2+y 2=a ,化简得 (1-a 2)x 2+2c (1+a 2)x +c 2(1-a 2)+(1-a 2)y 2=0.当a ≠1时,得x 2+2c (a 2+1)1-a 2x +c 2+y 2=0, 整理得⎣⎢⎡⎦⎥⎤x -c (a 2+1)a 2-12+y 2=⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2ac a 2-12. 当a =1时,化简得x =0. 所以当a ≠1时,点P 的轨迹是以⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2+1a 2-1c ,0为圆心, ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪2ac a 2-1为半径的圆. 当a =1时,点P 的轨迹为y 轴.7.已知圆C 1:x 2+y 2-2mx +4y +m 2-5=0与圆C 2:x 2+y 2+2x -2my +m 2-3=0无公共点,求实数m 的取值范围.解析:把圆C 1和圆C 2的方程化为标准方程,得:C 1:(x -m )2+(y +2)2=9,专业文档C2:(x+1)2+(y-m)2=4.(1)若圆C1与圆C2内含,则有:(m+1)2+(m+2)2<3-2.即m2+3m+2<0.解得-2<m<-1.(2)若圆C1与圆C2外离,则有:(m+1)2+(m+2)2>3+2.即m2+3m-10>0.解得m<-5或m>2.综合(1)、(2)可知m的取值范围是(-∞,-5)∪(-2,-1)∪(2,+∞).珍贵文档。