高考数学知识梳理复习题6
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专题6.4 复 数【考试要求】1.通过方程的解,认识复数;2.理解复数的代数表示及其几何意义,理解两个复数相等的含义;3.掌握复数代数表示式的四则运算,了解复数加、减运算的几何意义. 【知识梳理】 1.复数的有关概念内容 意义 备注复数的概念形如a +b i(a ∈R ,b ∈R )的数叫复数,其中实部为a ,虚部为b若b =0,则a +b i 为实数;若a =0且b ≠0,则a +b i 为纯虚数复数相等a +bi =c +di ⇔a =c 且b =d(a ,b ,c ,d∈R)共轭复数a +bi 与c +di 共轭⇔a =c 且b =-d(a ,b ,c ,d∈R)复平面建立平面直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面,x 轴叫实轴,y 轴叫虚轴实轴上的点都表示实数;除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数,各象限内的点都表示虚数复数的模设OZ →对应的复数为z =a +b i ,则向量OZ →的长度叫做复数z =a +b i 的模|z |=|a +b i|=a 2+b 22.复数的几何意义复数集C 和复平面内所有的点组成的集合是一一对应的,复数集C 与复平面内所有以原点O 为起点的向量组成的集合也是一一对应的,即 (1)复数z =a +b i复平面内的点Z (a ,b )(a ,b ∈R ).(2)复数z =a +b i(a ,b ∈R )平面向量OZ →.3.复数的运算设z 1=a +b i ,z 2=c +d i(a ,b ,c ,d ∈R ),则(1)加法:z 1+z 2=(a +b i)+(c +d i)=(a +c )+(b +d )i ;(2)减法:z 1-z 2=(a +b i)-(c +d i)=(a -c )+(b -d )i ; (3)乘法:z 1·z 2=(a +b i)·(c +d i)=(ac -bd )+(ad +bc )i ; (4)除法:z 1z 2=a +b i c +d i =(a +b i )(c -d i )(c +d i )(c -d i )=ac +bd +(bc -ad )ic 2+d 2(c +d i≠0).【微点提醒】 1.i 的乘方具有周期性 i n=⎩⎪⎨⎪⎧1,n =4k ,i ,n =4k +1,-1,n =4k +2,-i ,n =4k +3(k ∈Z ).2.复数的模与共轭复数的关系z ·z -=|z |2=|z -|2.3.两个注意点(1)两个虚数不能比较大小;(2)利用复数相等a +b i =c +d i 列方程时,注意a ,b ,c ,d ∈R 的前提条件. 【疑误辨析】1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”) (1)复数z =a +b i(a ,b ∈R )中,虚部为b i.( )(2)复数中有相等复数的概念,因此复数可以比较大小.( ) (3)原点是实轴与虚轴的交点.( )(4)复数的模实质上就是复平面内复数对应的点到原点的距离,也就是复数对应的向量的模.( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)√【解析】 (1)虚部为b ;(2)虚数不可以比较大小. 【教材衍化】2.(选修2-2P106A2改编)若复数(a 2-3a +2)+(a -1)i 是纯虚数,则实数a 的值为( ) A.1 B.2 C.1或2 D.-1【答案】 B【解析】 依题意,有⎩⎪⎨⎪⎧a 2-3a +2=0,a -1≠0,解得a =2,故选B.3.(选修2-2P116A1改编)复数⎝ ⎛⎭⎪⎫52-i 2的共轭复数是( )A.2-iB.2+iC.3-4iD.3+4i【答案】 C【解析】 ⎝ ⎛⎭⎪⎫52-i 2=⎣⎢⎡⎦⎥⎤5(2+i )(2-i )(2+i )2=(2+i)2=3+4i ,所以其共轭复数是3-4i.【真题体验】4.(2017·全国Ⅱ卷)3+i1+i =( )A.1+2iB.1-2iC.2+iD.2-i【答案】 D 【解析】3+i 1+i =(3+i )(1-i )(1+i )(1-i )=2-i. 5.(2018·北京卷)在复平面内,复数11-i 的共轭复数对应的点位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限【答案】 D 【解析】11-i =1+i 2=12+12i ,其共轭复数为12-12i ,∴复数11-i 的共轭复数对应的点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-12,位于第四象限,故选D.6.(2019·青岛一模)已知复数z =-1+i(i 是虚数单位),则z +2z 2+z=________. 【答案】 -1【解析】 ∵z =-1+i ,则z 2=-2i , ∴z +2z 2+z =1+i -1-i =(1+i )(-1+i )(-1-i )(-1+i )=-22=-1. 【考点聚焦】考点一 复数的相关概念【例1】 (1)(2019·上海崇明区质检)已知z =2-ii ,则复数z 的虚部为( )A.-iB.2C.-2iD.-2(2)已知在复平面内,复数z 对应的点是Z (1,-2),则复数z 的共轭复数z -=( )A.2-iB.2+iC.1-2iD.1+2i(3)(2019·大连一模)若复数z =1+i1+a i 为纯虚数,则实数a 的值为( )A.1B.0C.-12D.-1【答案】 (1)D (2)D (3)D【解析】 (1)∵z =2-i i =(2-i )(-i )i·(-i )=-1-2i ,则复数z 的虚部为-2.故选D.(2)∵复数z 对应的点是Z (1,-2),∴z =1-2i ,∴复数z 的共轭复数z -=1+2i ,故选D. (3)设z =b i ,b ∈R 且b ≠0, 则1+i1+a i=b i ,得到1+i =-ab +b i , ∴1=-ab ,且1=b , 解得a =-1,故选D. 【规律方法】1.复数的分类及对应点的位置都可以转化为复数的实部与虚部应该满足的条件问题,只需把复数化为代数形式,列出实部和虚部满足的方程(不等式)组即可.2.解题时一定要先看复数是否为a +b i(a ,b ∈R )的形式,以确定实部和虚部.【训练1】 (1)已知复数z 满足:(2+i)z =1-i ,其中i 是虚数单位,则z 的共轭复数为( ) A.15-35i B.15+35i C.13-iD.13+i (2)(2019·株洲二模)设i 为虚数单位,1-i =2+a i1+i ,则实数a =( )A.2B.1C.0D.-1【答案】 (1)B (2)C【解析】 (1)由(2+i)z =1-i ,得z =1-i 2+i =(1-i )(2-i )(2+i )(2-i )=15-35i ,∴z -=15+35i.故选B.(2)∵1-i =2+a i1+i ,∴2+a i =(1-i)(1+i)=2,解得a =0.故选C. 考点二 复数的几何意义【例2】 (1)已知i 是虚数单位,设复数z 1=1+i ,z 2=1+2i ,则z 1z 2在复平面内对应的点在( ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限D.第四象限(2)(2019·北京新高考调研考试)在复平面内,复数z 对应的点与21-i 对应的点关于实轴对称,则z =( )A.1+iB.-1-iC.-1+iD.1-i【答案】 (1)D (2)D 【解析】 (1)由题可得,z 1z 2=1+i 1+2i =(1+i )(1-2i )(1+2i )(1-2i )=35-15i ,对应在复平面上的点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫35,-15,在第四象限.(2)∵复数z 对应的点与21-i =2(1+i )(1-i )(1+i )=1+i 对应的点关于实轴对称,∴z =1-i.故选D.【规律方法】1.复数z =a +b i(a ,b ∈R )Z (a ,b )OZ →=(a ,b ).2.由于复数、点、向量之间建立了一一对应的关系,因此可把复数、向量与解析几何联系在一起,解题时可运用数形结合的方法,使问题的解决更加直观.【训练2】 (1)设i 是虚数单位,则复数11+i 在复平面内对应的点位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限(2)如图,若向量OZ →对应的复数为z ,则z +4z表示的复数为( )A.1+3iB.-3-iC.3-iD.3+i【答案】 (1)D (2)D【解析】 (1)11+i =1-i (1+i )(1-i )=12-12i ,则复数z 对应的点为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-12,在第四象限,故选D.(2)由题图可得Z (1,-1),即z =1-i ,所以z +4z =1-i +41-i =1-i +4(1+i )(1-i )(1+i )=1-i +4+4i2=1-i +2+2i =3+i.故选D. 考点三 复数的运算【例3】 (1)(2018·全国Ⅲ卷)(1+i)(2-i)=( ) A.-3-i B.-3+i C.3-iD.3+i(2)(2018·全国Ⅰ卷)设z =1-i1+i+2i ,则|z |=( ) A.0B.12C.1D. 2(3)设复数z =1+2i ,则z 2+3z -1=( )A.2iB.-2iC.2D.-2(4)⎝⎛⎭⎪⎫1+i 1-i 6+2+3i 3-2i=________.【答案】 (1)D (2)C (3)C (4)-1+i【解析】 (1)(1+i)(2-i)=2-i +2i -i 2=3+i.故选D.(2)∵z =1-i 1+i +2i =(1-i )2(1+i )(1-i )+2i =1-2i -12+2i =i ,∴|z |=|i|=1.故选C.(3)z 2+3z -1=(1+2i )2+31+2i -1=12+4i +4i 2+32i =4i2i=2.故选C.(4)原式=⎣⎢⎡⎦⎥⎤(1+i )226+(2+3i )(3+2i )(3)2+(2)2=i 6+6+2i +3i -65=-1+i.【规律方法】 复数代数形式运算问题的常见类型及解题策略(1)复数的乘法.复数的乘法类似于多项式的四则运算,可将含有虚数单位i 的看作一类同类项,不含i 的看作另一类同类项,分别合并即可.(2)复数的除法.除法的关键是分子分母同乘以分母的共轭复数,解题时要注意把i 的幂写成最简形式. (3)复数的运算与复数概念的综合题.先利用复数的运算法则化简,一般化为a +b i(a ,b ∈R )的形式,再结合相关定义解答.(4)复数的运算与复数几何意义的综合题.先利用复数的运算法则化简,一般化为a +b i(a ,b ∈R )的形式,再结合复数的几何意义解答.【训练3】 (1)(2018·全国Ⅱ卷)i(2+3i)=( ) A.3-2i B.3+2i C.-3-2iD.-3+2i(2)已知i 为虚数单位,则1+i3-i =( )A.2-i5B.2+i5C.1-2i5D.1+2i5(3)设z =1+i(i 是虚数单位),则z 2-2z=( )A.1+3iB.1-3iC.-1+3iD.-1-3i【答案】 (1)D (2)D (3)C【解析】 (1)i(2+3i)=2i +3i 2=-3+2i ,故选D. (2)1+i 3-i =(1+i )(3+i )(3-i )(3+i )=1+2i 5. (3)因为z =1+i ,所以z 2=(1+i)2=1+2i +i 2=2i ,2z =21+i =2(1-i )(1+i )(1-i )=2(1-i )1-i 2=2(1-i )2=1-i ,则z 2-2z=2i -(1-i)=-1+3i.故选C.【反思与感悟】1.复数的代数形式的运算主要有加、减、乘、除及求低次方根.除法实际上是分母实数化的过程.2.复数z =a +b i(a ,b ∈R )是由它的实部和虚部唯一确定的,两个复数相等的充要条件是把复数问题转化为实数问题的主要方法.对于一个复数z =a +b i(a ,b ∈R ),既要从整体的角度去认识它,把复数看成一个整体;又要从实部、虚部的角度分解成两部分去认识. 【易错防范】1.判定复数是实数,仅注重虚部等于0是不够的,还需考虑它的实部是否有意义.2.注意复数的虚部是指在a +b i(a ,b ∈R )中的实数b ,即虚部是一个实数. 【分层训练】【基础巩固题组】(建议用时:30分钟) 一、选择题1.已知复数(1+2i)i =a +b i ,a ∈R ,b ∈R ,则a +b =( ) A.-3 B.-1 C.1 D.3【答案】 B【解析】 因为(1+2i)i =-2+i ,所以a =-2,b =1,则a +b =-1,选B. 2.(2018·浙江卷)复数21-i (i 为虚数单位)的共轭复数是( )A.1+iB.1-iC.-1+iD.-1-i【答案】 B【解析】 因为21-i =2(1+i )(1-i )(1+i )=2(1+i )1-i 2=1+i ,所以复数21-i的共轭复数为1-i.故选B. 3.设复数z 满足z -=|1-i|+i(i 为虚数单位),则复数z =( ) A.2-i B.2+i C.1D.-1-2i【答案】 A【解析】 复数z 满足z -=|1-i|+i =2+i ,则复数z =2-i ,故选A. 4.下列各式的运算结果为纯虚数的是( ) A.i(1+i)2B.i 2(1-i) C.(1+i)2D.i(1+i)【答案】 C【解析】 i(1+i)2=i·2i=-2,不是纯虚数,排除A ;i 2(1-i)=-(1-i)=-1+i ,不是纯虚数,排除B ;(1+i)2=2i ,2i 是纯虚数.故选C. 5.设z =11+i +i(i 为虚数单位),则|z |=( )A.12B.22C.32D.2【答案】 B【解析】 因为z =11+i +i =1-i (1+i )(1-i )+i =1-i 2+i =12+12i ,所以|z |=⎝ ⎛⎭⎪⎫122+⎝ ⎛⎭⎪⎫122=22. 6.若a 为实数,且1+2ia +i 为实数,则a =( )A.1B.12C.-13D.-2【答案】 B【解析】 因为1+2i a +i =(1+2i )(a -i )(a +i )(a -i )=a +2+(2a -1)i a 2+1是一个实数,所以2a -1=0,∴a =12.故选B.7.(2019·豫南九校质量考评)已知复数a +i2+i=x +y i(a ,x ,y ∈R ,i 是虚数单位),则x +2y =( )A.1B.35C.-35D.-1【答案】 A【解析】 由题意得a +i =(x +y i)(2+i)=2x -y +(x +2y )i ,∴x +2y =1,故选A.8.(2019·福建省普通高中质量检查)若复数z 满足(1+i)z =|3+i|,则在复平面内,z -对应的点位于( ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限D.第四象限【答案】 A【解析】 由题意,得z =(3)2+121+i =2(1-i )(1+i )(1-i )=1-i ,所以z -=1+i ,其在复平面内对应的点为(1,1),位于第一象限,故选A. 二、填空题9.(2018·天津卷)i 是虚数单位,复数6+7i1+2i =________.【答案】 4-i 【解析】6+7i 1+2i =(6+7i )(1-2i )(1+2i )(1-2i )=20-5i5=4-i. 10.复数z =(1+2i)(3-i),其中i 为虚数单位,则z 的实部是________. 【答案】 5【解析】 (1+2i)(3-i)=3+5i -2i 2=5+5i ,所以z 的实部为5. 11.(2019·西安八校联考)若a +b ii(a ,b ∈R )与(2-i)2互为共轭复数,则a -b =________.【答案】 -7 【解析】 ∵a +b i i=(a +b i )(-i )-i2=b -a i ,(2-i)2=4-4i -1=3-4i ,a +b ii(a ,b ∈R )与(2-i)2互为共轭复数,∴b =3,a =-4,则a -b =-7,故答案为-7.12.在复平面内,O 为原点,向量OA →对应的复数为-1+2i ,若点A 关于直线y =-x 的对称点为B ,则向量OB →对应的复数为________. 【答案】 -2+i【解析】 因为A (-1,2)关于直线y =-x 的对称点B (-2,1),所以向量OB →对应的复数为-2+i. 【能力提升题组】(建议用时:15分钟)13.(2019·烟台检测)设a ,b ∈R ,a =3+b i3-2i (i 是虚数单位),则b =( )A.-2B.-1C.1D.2【答案】 A【解析】 因为a =3+b i 3-2i =(3+b i )(3+2i )(3-2i )(3+2i )=9-2b 13+(6+3b )i 13,a ∈R ,所以6+3b13=0⇒b =-2,故选A.14.设x ∈R ,i 是虚数单位,则“x =2”是“复数z =(x 2-4)+(x +2)i 为纯虚数”的( ) A.充分不必要条件 B.充要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件 【答案】 B【解析】 由复数z =(x 2-4)+(x +2)i 为纯虚数,得⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4=0,x +2≠0,解得x =2, 所以“x =2”是“复数z =(x 2-4)+(x +2)i 为纯虚数”的充要条件,故选B.15.计算⎝⎛⎭⎪⎫1+i 1-i 2 019+⎝⎛⎭⎪⎫1-i 1+i 2 019=( )A.-2iB.0C.2iD.2【答案】 B【解析】 ∵1+i 1-i =(1+i )2(1+i )(1-i )=2i 2=i ,1-i1+i=-i ,∴⎝ ⎛⎭⎪⎫1+i 1-i 2 019+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-i 1+i 2 019=(i 4)504·i 3+[(-i)4]504·(-i)3=-i +i =0.16.(2019·湖南三湘名校联考)已知i 为虚数单位,复数z =3+2i2-i ,则以下为真命题的是( )A.z 的共轭复数为75-4i5B.z 的虚部为85C.|z |=3D.z 在复平面内对应的点在第一象限 【答案】 D【解析】 ∵z =3+2i 2-i =(3+2i )(2+i )(2-i )(2+i )=45+7i5,11 ∴z 的共轭复数为45-7i 5,z 的虚部为75, |z |=⎝ ⎛⎭⎪⎫452+⎝ ⎛⎭⎪⎫752=655,z 在复平面内对应的点为⎝ ⎛⎭⎪⎫45,75,在第一象限,故选D.。
高考数学复习考点知识与题型专题讲解函数的奇偶性、周期性与对称性考试要求1.了解函数奇偶性的含义,结合三角函数,了解周期性与对称性及其几何意义.2.会依据函数的性质进行简单的应用.知识梳理1.函数的奇偶性奇偶性定义图象特点偶函数一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果∀x∈I,都有-x∈I,且f(-x)=f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数关于y轴对称奇函数一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果∀x∈I,都有-x∈I,且f(-x)=-f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数关于原点对称2.周期性(1)周期函数:一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果存在一个非零常数T,使得对每一个x∈D都有x+T∈D,且f(x+T)=f(x),那么函数y=f(x)就叫做周期函数,非零常数T 叫做这个函数的周期.(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做f (x )的最小正周期.常用结论1.奇函数在关于原点对称的区间上具有相同的单调性;偶函数在关于原点对称的区间上具有相反的单调性.2.函数周期性常用结论对f (x )定义域内任一自变量的值x :(1)若f (x +a )=-f (x ),则T =2a (a >0).(2)若f (x +a )=1f (x ),则T =2a (a >0). 3.函数对称性常用结论(1)f (a -x )=f (a +x )⇔f (-x )=f (2a +x )⇔f (x )=f (2a -x )⇔f (x )的图象关于直线x =a 对称.(2)f (a +x )=f (b -x )⇔f (x )的图象关于直线x =a +b 2对称.f (a +x )=-f (b -x )⇔f (x )的图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 2,0对称. 思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若函数f (x )为奇函数,则f (0)=0.(×)(2)若f (x )为奇函数,g (x )为偶函数,则y =f (x )g (x )为奇函数.(×)(3)若T 是函数f (x )的一个周期,则kT (k ∈N *)也是函数的一个周期.(√)(4)若函数f (x )满足f (2+x )=f (2-x ),则f (x )的图象关于直线x =2对称.(√)教材改编题1.下列函数中为偶函数的是()A.y=x2sin x B.y=x2cos xC.y=|ln x|D.y=2-x答案B解析根据偶函数的定义知偶函数满足f(-x)=f(x)且定义域关于原点对称,A选项为奇函数;B选项为偶函数;C选项定义域为(0,+∞),不具有奇偶性;D选项既不是奇函数,也不是偶函数.2.若f(x)是定义在R上的周期为2的函数,当x∈[0,2)时,f(x)=2-x,则f(2023)=______.答案1 2解析∵f(x)的周期为2,∴f(2023)=f(1)=2-1=1 2.3.设奇函数f(x)的定义域为[-5,5],若当x∈[0,5]时,f(x)的图象如图所示,则不等式f(x)<0的解集为________.答案(-2,0)∪(2,5]解析由图象可知,当0<x<2时,f(x)>0;当2<x≤5时,f(x)<0,又f(x)是奇函数,∴当-2<x <0时,f (x )<0,当-5≤x <-2时,f (x )>0.综上,f (x )<0的解集为(-2,0)∪(2,5].题型一 函数的奇偶性命题点1判断函数的奇偶性例1判断下列函数的奇偶性:(1)f (x )=3-x 2+x 2-3;(2)f (x )=⎩⎨⎧ x 2+x ,x <0,-x 2+x ,x >0; (3)f (x )=log 2(x +x 2+1).解(1)由⎩⎪⎨⎪⎧3-x 2≥0,x 2-3≥0,得x 2=3,解得x =±3, 即函数f (x )的定义域为{-3,3},从而f (x )=3-x 2+x 2-3=0.因此f (-x )=-f (x )且f (-x )=f (x ),∴函数f (x )既是奇函数又是偶函数.(2)显然函数f (x )的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.∵当x <0时,-x >0,则f(-x)=-(-x)2-x=-x2-x=-f(x);当x>0时,-x<0,则f(-x)=(-x)2-x=x2-x=-f(x);综上可知,对于定义域内的任意x,总有f(-x)=-f(x)成立,∴函数f(x)为奇函数.(3)显然函数f(x)的定义域为R,f(-x)=log2[-x+(-x)2+1]=log2(x2+1-x)=log2(x2+1+x)-1=-log2(x2+1+x)=-f(x),故f(x)为奇函数.思维升华判断函数的奇偶性,其中包括两个必备条件(1)定义域关于原点对称,否则即为非奇非偶函数.(2)判断f(x)与f(-x)是否具有等量关系,在判断奇偶性的运算中,可以转化为判断奇偶性的等价等量关系式(f(x)+f(-x)=0(奇函数)或f(x)-f(-x)=0(偶函数))是否成立.命题点2函数奇偶性的应用例2(1)(2022·哈尔滨模拟)函数f(x)=x(e x+e-x)+1在区间[-2,2]上的最大值与最小值分别为M,N,则M+N的值为()A.-2B.0C.2D.4答案C解析依题意,令g(x)=x(e x+e-x),显然函数g(x)的定义域为R,则g(-x)=-x(e-x+e x)=-g(x),即函数g(x)是奇函数,因此,函数g(x)在区间[-2,2]上的最大值与最小值的和为0,而f(x)=g(x)+1,则有M=g(x)max+1,N=g(x)min+1,于是得M+N=g(x)max+1+g(x)min+1=2,所以M+N的值为2.(2)(2021·新高考全国Ⅰ)已知函数f(x)=x3(a·2x-2-x)是偶函数,则a=________.答案1解析方法一(定义法)因为f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数,所以f(-x)=f(x)对任意的x∈R恒成立,所以(-x)3(a·2-x-2x)=x3(a·2x-2-x)对任意的x∈R恒成立,所以x3(a-1)(2x+2-x)=0对任意的x∈R恒成立,所以a=1.方法二(取特殊值检验法)因为f(x)=x3(a·2x-2-x)的定义域为R,且是偶函数,所以f(-1)=f (1),所以-⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2-2=2a -12,解得a =1,经检验,f (x )=x 3(2x -2-x )为偶函数,所以a =1.方法三(转化法)由题意知f (x )=x 3(a ·2x -2-x )的定义域为R ,且是偶函数.设g (x )=x 3,h (x )=a ·2x -2-x ,因为g (x )=x 3为奇函数,所以h (x )=a ·2x -2-x 为奇函数,所以h (0)=a ·20-2-0=0,解得a =1,经检验,f (x )=x 3(2x -2-x )为偶函数,所以a =1.教师备选1.已知函数f (x )=9-x 2|6-x |-6,则函数f (x )() A .既是奇函数也是偶函数B .既不是奇函数也不是偶函数C .是奇函数,但不是偶函数D .是偶函数,但不是奇函数答案C解析由9-x 2≥0且|6-x |-6≠0,解得-3≤x ≤3且x ≠0,可得函数f (x )的定义域为{x |-3≤x ≤3且x ≠0},关于原点对称,所以f (x )=9-x 2|6-x |-6=9-x 26-x -6=9-x 2-x, 又f (-x )=9-(-x )2x =-9-x 2-x =-f (x ), 所以f (x )是奇函数,但不是偶函数.2.若函数f (x )=⎩⎨⎧ g (x ),x <0,2x -3,x >0为奇函数,则f (g (-1))=________. 答案-1解析∵f (x )为奇函数且f (-1)=g (-1),∴f (-1)=-f (1)=-(-1)=1,∴g (-1)=1,∴f (g (-1))=f (1)=-1.思维升华 (1)利用函数的奇偶性可求函数值或求参数的取值,求解的关键在于借助奇偶性转化为求已知区间上的函数或得到参数的恒等式,利用方程思想求参数的值.(2)利用函数的奇偶性可画出函数在其对称区间上的图象,结合几何直观求解相关问题.跟踪训练1(1)(2021·全国乙卷)设函数f (x )=1-x 1+x ,则下列函数中为奇函数的是() A .f (x -1)-1B .f (x -1)+1C .f (x +1)-1D .f (x +1)+1答案B解析f(x)=1-x1+x=2-(x+1)1+x=21+x-1,为保证函数变换之后为奇函数,需将函数y=f(x)的图象向右平移一个单位长度,再向上平移一个单位长度,得到的图象对应的函数为y =f(x-1)+1.(2)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0,f(x)=2x-2x+a,则a=________;当x<0时,f(x)=________.答案-1-2-x-2x+1解析∵f(x)是定义在R上的奇函数,∴f(0)=0,即1+a=0,∴a=-1.∴当x≥0时,f(x)=2x-2x-1,设x<0,则-x>0,∴f(-x)=2-x-2(-x)-1=2-x+2x-1,又f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x),∴-f(x)=2-x+2x-1,∴f(x)=-2-x-2x+1.题型二函数的周期性例3(1)(2022·重庆质检)已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,对任意的实数x ,f (x -2)=f (x +2),当x ∈(0,2)时,f (x )=x 2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫132等于() A .-94B .-14C.14D.94答案A解析由f (x -2)=f (x +2),知y =f (x )的周期T =4,又f (x )是定义在R 上的奇函数,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫132=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫8-32 =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32=-f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32=-94. (2)函数f (x )满足f (x )=-f (x +2),且f (1)=2,则f (2023)=________.答案-2解析f (x )=-f (x +2),∴f (x +4)=-f (x +2)=f (x ),∴f (x )的周期为4,∴f (2023)=f (3)=-f (1)=-2.教师备选若函数f (x )=⎩⎨⎧2-x ,x ≤0,f (x -1)-f (x -2),x >0,则f (2023)=________.答案-1解析当x>0时,f(x)=f(x-1)-f(x-2),①∴f(x+1)=f(x)-f(x-1),②①+②得,f(x+1)=-f(x-2),∴f(x)的周期为6,∴f(2023)=f(337×6+1)=f(1)=f(0)-f(-1)=20-21=-1.思维升华(1)求解与函数的周期有关的问题,应根据题目特征及周期定义,求出函数的周期.(2)利用函数的周期性,可将其他区间上的求值、求零点个数、求解析式等问题,转化到已知区间上,进而解决问题.跟踪训练2(1)(2022·安庆模拟)定义在R上的函数f(x)满足f(x+6)=f(x),当-3≤x<-1时,f(x)=-(x+2)2,当-1≤x<3时,f(x)=x,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2023)等于() A.336B.338C.337D.339答案B解析因为f(x+6)=f(x),所以函数的周期T=6,于是f(1)=1,f(2)=2,f(3)=f(-3)=-(-3+2)2=-1,f(4)=f(-2)=-(-2+2)2=0,f(5)=f(-1)=-1,f(6)=f(0)=0,所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)+f(6)=1,而2023=6×337+1,所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2023)=337×1+1=338.(2)函数f(x)满足f(x+1)=f(x-1),且f(x)为定义在R上的奇函数,则f(2021)+f(2022)=________.答案0解析∵f(x+1)=f(x-1),∴f(x)的周期为2,∴f(2021)+f(2022)=f(1)+f(0),又f(x)为定义在R上的奇函数,∴f(0)=0,且f(-1)=-f(1),①又f(x)的周期为2,∴f(-1)=f(1),②由①②得f(1)=0,∴f(2021)+f(2022)=0.题型三函数的对称性例4(1)已知函数f(x)的定义域为R,对任意x都有f(2+x)=f(2-x),且f(-x)=f(x),则下列结论正确的是________.(填序号)①f(x)的图象关于直线x=2对称;②f(x)的图象关于点(2,0)对称;③f(x)的周期为4;④y=f(x+4)为偶函数.答案①③④解析∵f(2+x)=f(2-x),则f(x)的图象关于直线x=2对称,故①正确,②错误;∵函数f(x)的图象关于直线x=2对称,则f(-x)=f(x+4),又f(-x)=f(x),∴f(x+4)=f(x),∴T=4,故③正确;∵T=4且f(x)为偶函数,故y=f(x+4)为偶函数,故④正确.(2)函数f(x)=lg|2x-1|图象的对称轴方程为________.答案x=1 2解析内层函数t=|2x-1|的对称轴是x=12,所以函数f(x)=lg|2x-1|图象的对称轴方程是x =12.教师备选已知函数f (x )=x 3-ax 2+bx +1的图象关于点(0,1)对称,且f ′(1)=4,则a -b =________. 答案-1解析因为f (x )关于点(0,1)对称,所以f (x )+f (-x )=2,故f (1)+f (-1)=2,即1-a +b +1+(-1)-a -b +1=2,解得a =0,所以f (x )=x 3+bx +1,又因为f ′(x )=3x 2+b ,所以f ′(1)=3+b =4,解得b =1,所以a -b =-1.思维升华 (1)求解与函数的对称性有关的问题时,应根据题目特征和对称性的定义,求出函数的对称轴或对称中心.(2)解决函数对称性有关的问题,一般结合函数图象,利用对称性解决求值或参数问题. 跟踪训练3(1)函数f (x )的周期为6,且f (x +2)为偶函数,当x ∈[0,2]时,f (x )=2x -1,则f (2025)=________.答案1解析∵f (x )的周期为6,则f (2025)=f (3),又f (x +2)为偶函数,∴f (x )的图象关于直线x =2对称,∴f (3)=f (1)=1,∴f (2025)=1.(2)关于函数f (x )=sin x +1sin x 有如下四个命题,其中正确的是________.(填序号)①f (x )的图象关于y 轴对称;②f (x )的图象关于原点对称;③f (x )的图象关于直线x =π2对称;④f (x )的图象关于点(π,0)对称.答案②③④解析∵f (x )=sin x +1sin x 的定义域为{x |x ≠k π,k ∈Z },f (-x )=sin(-x )+1sin (-x )=-sin x -1sin x =-f (x ),∴f (x )为奇函数,图象关于原点对称,故①错误,②正确.∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-x =cos x +1cos x , f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+x =cos x +1cos x ,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-x =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+x , ∴f (x )的图象关于直线x =π2对称,故③正确.又f (x +2π)=sin(x +2π)+1sin (x +2π)=sin x +1sin x ,f (-x )=-sin x -1sin x ,∴f (x +2π)=-f (-x ),∴f (x )的图象关于点(π,0)对称,故④正确.课时精练1.如果奇函数f (x )在[3,7]上单调递增且最小值为5,那么f (x )在区间[-7,-3]上()A .单调递增且最小值为-5B .单调递减且最小值为-5C .单调递增且最大值为-5D .单调递减且最大值为-5答案C解析因为奇函数f (x )在[3,7]上单调递增且最小值为5,而奇函数的图象关于原点对称, 所以f (x )在区间[-7,-3]上单调递增且最大值为-5.2.若函数f (x )=12x -1+a 为奇函数,则a 的值为() A .-2B .-12C.12D .2答案C解析方法一(定义法)∵f (x )为奇函数,∴f (-x )=-f (x ),∴12-x -1+a =-⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -1+a , ∴2a =-⎝ ⎛⎭⎪⎫12-x -1+12x -1=1, ∴a =12.方法二(特值法)f (x )为奇函数,且x ≠0,∴f (-1)=-f (1),∴a -2=-(a +1),∴a =12.3.(2022·南昌模拟)函数f (x )=9x +13x 的图象()A .关于x 轴对称B .关于y 轴对称C .关于坐标原点对称D .关于直线y =x 对称答案B解析f(x)=32x+13x=3x+3-x,f(-x)=3-x+3x,∴f(-x)=f(x),故f(x)为偶函数,其图象关于y轴对称.4.已知函数f(x)的图象关于原点对称,且周期为4,f(3)=-2,则f(2021)等于()A.2B.0C.-2D.-4答案A解析依题意,函数f(x)的图象关于原点对称,则函数f(x)是奇函数,又f(x)的周期为4,且f(3)=-2,则有f(2021)=f(-3+506×4)=f(-3)=-f(3)=2,所以f(2021)=2.5.已知y=f(x)是定义在R上的奇函数,则下列函数中为奇函数的是()A.y=f(|x|) B.y=|f(x)|C.y=xf(x) D.y=f(x)+x答案D解析由奇函数的定义f(-x)=-f(x)验证,A项,f(|-x|)=f(|x|),为偶函数;B项,|f(-x)|=|-f(x)|=|f(x)|,为偶函数;C项,-xf(-x)=-x·[-f(x)]=xf(x),为偶函数;D项,f(-x)+(-x)=-[f(x)+x],为奇函数.6.(2022·南昌模拟)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意的x∈R都有f(x+2)=-f(x),当x∈[0,2]时,f(x)=x2+ax+b,则a+b等于()A.0B.-1C.-2D.2答案C解析因为f(x)是定义在R上的奇函数,且x∈[0,2]时,f(x)=x2+ax+b,所以f(0)=b=0,f(-x)=-f(x),又对任意的x∈R都有f(x+2)=-f(x),所以f(x+2)=f(-x),所以函数图象关于直线x=1对称,所以-a2=1,解得a=-2,所以a+b=-2.7.(2022·湘豫名校联考)已知f(x)=ax2+bx+1是定义在[a-1,2a]上的偶函数,则a+b=________.答案1 3解析因为f(x)=ax2+bx+1是定义在[a-1,2a]上的偶函数,则有(a-1)+2a=3a-1=0,则a=13,同时f(-x)=f(x),即ax2+bx+1=a(-x)2+b(-x)+1,则有bx =0,必有b =0.则a +b =13.8.已知函数f (x )满足对∀x ∈R ,有f (1-x )=f (1+x ),f (x +2)=-f (x ),当x ∈(0,1)时,f (x )=x 2+mx ,若f ⎝ ⎛⎭⎪⎫352=12,则m =______. 答案12解析由f (1-x )=f (1+x ),f (x +2)=-f (x ),知f (x )的图象关于直线x =1对称,f (x )的周期为4,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫352=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=12, ∴14+12m =12,∴m =12.9.已知函数f (x )=⎩⎨⎧ -x 2+2x ,x >0,0,x =0,x 2+mx ,x <0是奇函数.(1)求实数m 的值; (2)若函数f (x )在区间[-1,a -2]上单调递增,求实数a 的取值范围.解(1)设x <0,则-x >0,所以f (-x )=-(-x )2+2(-x )=-x 2-2x .又f (x )为奇函数,所以f (-x )=-f (x ),于是x <0时,f (x )=x 2+2x =x 2+mx ,所以m =2.(2)要使f (x )在[-1,a -2]上单调递增,结合f (x )的图象(如图所示)知⎩⎪⎨⎪⎧a -2>-1,a -2≤1,所以1<a ≤3,故实数a 的取值范围是(1,3].10.设f (x )是定义在R 上的奇函数,且对任意实数x ,恒有f (x +2)=-f (x ).当x ∈[0,2]时,f (x )=2x -x 2.(1)求证:f (x )是周期函数;(2)当x ∈[2,4]时,求f (x )的解析式.(1)证明∵f (x +2)=-f (x ),∴f (x +4)=-f (x +2)=f (x ).∴f (x )是周期为4的周期函数.(2)解∵x ∈[2,4],∴-x ∈[-4,-2],∴4-x ∈[0,2],∴f (4-x )=2(4-x )-(4-x )2=-x 2+6x -8.∵f (4-x )=f (-x )=-f (x ),∴-f (x )=-x 2+6x -8,即当x ∈[2,4]时,f (x )=x 2-6x +8.11.(2022·重庆模拟)已知函数f (x )=ax 5+bx 3+2,若f (2)=7,则f (-2)等于()A .-7B .-3C .3D .7答案B解析设g (x )=f (x )-2=ax 5+bx 3,则g (-x )=-ax 5-bx 3=-g (x ),即f (x )-2=-f (-x )+2,故f (-2)=-f (2)+4=-3.12.已知定义在R 上的偶函数f (x )和奇函数g (x )满足f (x )+g (x )=2x +a ,则g (1)等于()A .a +54B.54C.34D .a +34答案C解析依题意⎩⎨⎧ f (1)+g (1)=2+a ①f (-1)+g (-1)=12+a ,②又f (x )为偶函数,g (x )为奇函数,∴②式可化为f (1)-g (1)=12+a ,③由①③可得g (1)=34. 13.已知f (x )为R 上的偶函数,且f (x +2)是奇函数,则下列结论正确的是________.(填序号)①f (x )的图象关于点(2,0)对称;②f (x )的图象关于直线x =2对称;③f (x )的周期为4;④f (x )的周期为8.答案①④解析∵f (x )为偶函数,∴f (x )的图象关于y 轴对称,f (-x )=f (x ),又∵f (x +2)是奇函数,∴f (-x +2)=-f (x +2),∴f (x )的图象关于(2,0)对称,又∵f (x +8)=-f (x +4)=f (x ),∴f (x )为周期函数且周期为8.14.已知函数f (x )对任意实数x 满足f (-x )+f (x )=2,若函数y =f (x )的图象与y =x +1有三个交点(x 1,y 1),(x 2,y 2),(x 3,y 3),则y 1+y 2+y 3=________.答案3解析因为f (-x )+f (x )=2,则f (x )的图象关于点(0,1)对称,又直线y =x +1也关于点(0,1)对称,因为y =f (x )与y =x +1有三个交点,则(0,1)是一个交点,另两个交点关于(0,1)对称,则y 1+y 2+y 3=2+1=3.15.已知函数f (x )=4x 4x +2,则f (x )+f (1-x )=____________,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫22023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32023+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫20222023=________. 答案11011解析因为f (x )=4x4x +2, 所以f (x )+f (1-x )=4x 4x +2+41-x41-x +2=4x 4x +2+44x 44x +2=4x 4x +2+44x 4+2·4x 4x=4x 4x +2+44+2·4x=2·4x +44+2·4x =1,设f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫22023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32023+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫20222023=m ,① 则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫20222023+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫22023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12023=m ,② ①+②得2022=2m ,即m =1011,故f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫22023+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32023+…+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫20222023=1011. 16.(2022·北京西城区模拟)设函数f (x )的定义域为R .若存在常数T ,A (T >0,A >0),使得对于任意x ∈R ,f (x +T )=Af (x )成立,则称函数f (x )具有性质P .(1)判断函数y =x 和y =cos x 是否具有性质P ?(结论不要求证明)(2)若函数f (x )具有性质P ,且其对应的T =π,A =2.已知当x ∈(0,π]时,f (x )=sin x ,求函数f (x )在区间[-π,0]上的最大值.解(1)因为函数y =x 是增函数,所以函数y =x 不具有性质P ,当A =1,T =2π时,函数y =cos x 对于任意x ∈R , f (x +T )=Af (x )成立,所以y =cos x 具有性质P .(2)设x ∈(-π,0],则x +π∈(0,π], 由题意得f (x +π)=2f (x )=sin(x +π), 所以f (x )=-12sin x ,x ∈(-π,0],由f (-π+π)=2f (-π),f (0+π)=2f (0), 得f (-π)=14f (π)=0,所以当x ∈[-π,0]时,f (x )=-12sin x ,所以当x =-π2时,f (x )在[-π,0]上有最大值f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2=12.。
新高考数学一轮复习考点知识归类讲义第6讲函数及其表示1.函数的概念一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数,记作y=f(x),x∈A.2.函数的定义域、值域在函数y=f(x),x∈A中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x 的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域.3.函数的表示法表示函数的常用方法有解析法、图像法和列表法.4.分段函数(1)若函数在其定义域的不同子集上,因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示,这种函数称为分段函数.(2)分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,值域等于各段函数的值域的并集.➢考点1 函数的概念[名师点睛](1)函数的定义要求非空数集A中的任何一个元素在非空数集B中有且只有一个元素与之对应,即可以“多对一”,不能“一对多”,而B中有可能存在与A中元素不对应的元素.(2)构成函数的三要素中,定义域和对应关系相同,则值域一定相同1.(2022·全国·高三专题练习)下列四个图像中,是函数图像的是()A .(1)(2)B .(1)(2)(3)C .(1)(3)(4)D .(1)(2)(3)(4) 【答案】C 【解析】根据函数的定义,一个自变量值对应唯一一个函数值,或者多个自变量值对应唯一一个函数值,显然只有(2)不满足. 故选:C.2.(2021·湖南·雅礼中学高三阶段练习)下列各组函数中,()f x ,()g x 是同一函数的是( )A .()2f x x =,()4g x x =B .()2log a f x x =,()2log a g x x =C .()4121x x f x -=-,()21x g x =+D .()11f x x x --()11g x x x --【答案】D 【解析】解:对于A 选项,()2f x x =的定义域为R ,()4g x x =的定义域为[)0,∞+,故不满足;对于B 选项,()2log a f x x =的定义域为{}0x x ≠,()2log a g x x =的定义域为()0,∞+,故不满足;对于C 选项,()4121x x f x -=-的定义域为{}0x x ≠,()21xg x =+的定义域为R ,故不满足;对于D 选项,()f x ,()g x 的定义域均为{}1,对应关系均为0y =,故是同一函数.故选:D [举一反三]1.(2022·全国·高三专题练习)函数y =f (x )的图象与直线1x =的交点个数( ) A .至少1个B .至多1个C .仅有1个D .有0个、1个或多个 【答案】B 【解析】若1不在函数f (x )的定义域内,y =f (x )的图象与直线1x =没有交点, 若1在函数f (x )的定义域内,y =f (x )的图象与直线1x =有1个交点, 故选:B.2.(2022·天津市西青区张家窝中学高三阶段练习)下列各组函数中,表示同一个函数的是( )A .y =x -1和y =211x x -+B .y =x 0和y =1C .f (x )=x 2和g (x )=(x +1)2D .f (xg (x 【答案】D 【解析】对于A ,函数y =x -1定义域是R ,函数y =211x x -+定义域是(,1)(1,)-∞-⋃-+∞,A 不是;对于B ,0y x =定义域是(,0)(0,)-∞+∞,函数y =1定义域是R ,B 不是;对于C ,()2f x x =和()2(1)g x x =+对应法则不同,C 不是;对于D ,f (x和g (x (0,)+∞,并且对应法则相同,D 是.故选:D3.(2022·全国·高三专题练习)下列各组函数中,表示同一个函数的是( )A .1y =与0y x =B .y x =与2y =C .22log y x =与22log y x =D .1ln 1xy x+=-与()()ln 1ln 1y x x =+-- 【答案】D 【解析】对于A :1y =定义域为R ,0y x =定义域为{}|0x x ≠,定义域不同不是同一个函数,故选项A 不正确;对于B :y x =定义域为R ,2y =的定义域为{}|0x x ≥,定义域不同不是同一个函数,故选项B 不正确;对于C :22log y x =的定义域为{}|0x x >,22log y x =定义域为{}|0x x ≠,定义域不同不是同一个函数,故选项C 不正确; 对于D :由101xx +>-可得()()110x x +-<,解得:11x -<<,所以1ln 1x y x+=-的定义域为{}|11x x -<<,由1010x x +>⎧⎨->⎩可得11x -<<,所以函数()()ln 1ln 1y x x =+--的定义域为{}|11x x -<<且()()1ln 1ln 1ln1xy x x x+=+--=-,所以两个函数定义域相同对应关系也相同是同一个函数,故选项D 正确, 故选:D.➢考点2 函数的定义域[典例]1.(2022·北京·模拟预测)函数()()=-的定义域是_______.lg2f x x【答案】1[,2)2- 【解析】 由题意可得,21020x x +≥⎧⎨->⎩,解之得122x -≤<则函数()()lg 2f x x =-的定义域是1[,2)2- 故答案为:1[,2)2-2.(2022·全国·高三专题练习)若函数()y f x =的定义域是[0,8],则函数()g x =义域是( )A .(1,32)B .(1,2)C .(1,32]D .(1,2] 【答案】D 【解析】因为函数()y f x =的定义域是[0,8], 所以04802,,12101x x x x x ≤≤≤≤⎧⎧∴∴<≤⎨⎨->>⎩⎩.故选:D.3.(2022·全国·高三专题练习)已知函数(1)f x +的定义域为(-2,0),则(21)f x -的定义域为( )A .(-1,0)B .(-2,0)C .(0,1)D .1,02⎛⎫- ⎪⎝⎭【答案】C 【解析】由题设,若1t x =+,则(1,1)t ∈-,∴对于(21)f x -有21(1,1)x -∈-,故其定义域为(0,1). 故选:C4.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()f x =的定义域是R ,则实数a 的取值范围是( )A .(12,0)-B .(12,0]-C .1(,)3+∞D .1(,]3-∞ 【答案】B 【解析】∵()f x =的定义域为R ,∴只需分母不为0即可,即230ax ax +-≠恒成立, (1)当0a =时,30恒成立,满足题意,(2)当0a ≠时,24(3)0a a ∆=-⨯-<,解得120a -<<, 综上可得120a -<≤. 故选:B. [举一反三]1.(2022·全国·高三专题练习)函数y =13x -的定义域为( ) A .3,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭B .(-∞,3)∪(3,+∞)C .3,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭(3,+∞)D .(3,+∞)【答案】C 【解析】要使函数y =13x -有意义,则 所以x x -≥-≠⎧⎨⎩23030,解得32x ≥且3x ≠,所以函数y =13x -的定义域为3,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭∪(3,+∞). 故选:C.2.(2022·全国·高三专题练习)函数y 22x ππ-≤≤)的定义域是( )A .,02π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦B .,26ππ⎡⎫-⎪⎢⎣⎭C .,02π⎡-⎫⎪⎢⎣⎭D .,26ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦【答案】A由题意,得512sin 0log (12sin )022x x x ππ⎧⎪->⎪-≥⎨⎪⎪-≤≤⎩,则1sin 212sin 122x x x ππ⎧<⎪⎪-≥⎨⎪⎪-≤≤⎩,即sin 022x x ππ≤⎧⎪⎨-≤≤⎪⎩,∴[,0]2x π∈-.故选:A.3.(2022·全国·高三专题练习)已知函数(1)=-y f x 的定义域为[]1,3,则函数()3log y f x =的定义域为( )A .[]0,1B .[]1,9C .[]0,2D .[]0,9 【答案】B 【解析】由[]1,3x ∈,得[]10,2x -∈, 所以[]3log 0,2x ∈,所以[]1,9x ∈. 故选:B .4.(2022·全国·高三专题练习)定义域是一个函数的三要素之一,已知函数()Jzzx x 定义域为[211,985],则函数 ()shuangyiliu x (2018)(2021)Jzzx x Jzzx x =+的定义域为( )A .211985,20182021⎡⎤⎢⎥⎣⎦B .211985,20212018⎡⎤⎢⎥⎣⎦ C .211985,20182018⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .211985,20212021⎡⎤⎢⎥⎣⎦【答案】A 【解析】由抽象函数的定义域可知,21120189852112021985x x ≤≤⎧⎨≤≤⎩,解得21198520182021x, 所以所求函数的定义域为211985,20182021⎡⎤⎢⎥⎣⎦. 故选A.5.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()f x =R ,则m 的取值范围是( )A .12m -<<B .12m -<≤C .12m -≤≤D .12m -≤< 【答案】C 【解析】由题意得:()()231104m x m x +-++≥在R 上恒成立.10m +=即1m =-时,()f x =10m +≠时,只需()()2101310m m m +>⎧⎪⎨∆=+-+≤⎪⎩, 解得:12m -<≤, 综上:1,2m ,故选:C .6.(2022·上海市奉贤中学高三阶段练习)函数()f x =___________.【答案】(,0]-∞【解析】解:由1102x⎛⎫-≥ ⎪⎝⎭,得011122⎛⎫⎛⎫≥= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭x ,所以0x ≤,所以函数的定义域为(,0]-∞,故答案为:(,0]-∞7.(2022·全国·高三专题练习)函数y =的定义域是R ,则a 的取值范围是_________. 【答案】[)0,4【解析】由题意可得210ax ax ++>在R 上恒成立. ①当0a =时,则10>恒成立,0a ∴=符合题意;②当0a ≠时,则2040a a a >⎧⎨-<⎩,解得04a <<.综上可得04a ≤<,∴实数a 的取值范围为[)0,4. 故答案为:[)0,4.8.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()f x =R ,则a的范围是________. 【答案】[1,5) 【解析】当1a =时,()1f x =,即定义域为R ;当1a ≠,要使()f x 的定义域为R ,则2()(1)(1)10g x a x a x =-+-+>在x ∈R 上恒成立,∴()()210{1410a a a ->∆=---<,解得15a <<, 综上,有15a ≤<, 故答案为:[1,5)➢考点3 函数解析式[典例]1.(1)已知f(x+1)=x+2x,则f(x)的解析式为________________.(2)若f(x)为二次函数且f(0)=3,f(x+2)-f(x)=4x+2,则f(x)的解析式为________.(3)已知函数f(x)满足2f(x)+f(-x)=2x,则f(x)的解析式为________.【答案】(1)f(x)=x2-1(x≥1)(2)f(x)=x2-x+3(3)f(x)=2x【解析】(1)方法一(换元法):令x+1=t,则x=(t-1)2,t≥1,所以f(t)=(t-1)2+2(t-1)=t2-1(t≥1),所以函数f(x)的解析式为f(x)=x2-1(x≥1).方法二(配凑法):f(x+1)=x+2x=x+2x+1-1=(x+1)2-1.因为x+1≥1,所以函数f(x)的解析式为f(x)=x2-1(x≥1).(2)(待定系数法)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0), 又f (0)=c =3, 所以f (x )=ax 2+bx +3,所以f (x +2)-f (x )=a (x +2)2+b (x +2)+3-(ax 2+bx +3)=4ax +4a +2b =4x +2. 所以⎩⎨⎧4a =4,4a +2b =2,所以⎩⎨⎧a =1,b =-1,所以函数f (x )的解析式为f (x )=x 2-x +3. (3)(解方程组法)因为2f (x )+f (-x )=2x ,① 将x 换成-x 得2f (-x )+f (x )=-2x ,② 由①②消去f (-x ),得3f (x )=6x , 所以f (x )=2x .2.(2022·全国·高三专题练习)根据下列条件,求函数f (x )的解析式. (1)f (x )是一次函数,且满足f (f (x ))=4x -3;(2)已知f (x )满足2f (x )+f (1x)=3x ,求f (x )的函数解析式.(3)已知f (0)=1,对任意的实数x ,y 都有f (x -y )=f (x )-y (2x -y +1). 【解】(1)因为f (x )是一次函数,所以设()()0f x kx b k =+≠,所以()()()2f f x k kx b b k x kb b =++=++,又因为f (f (x ))=4x -3,所以243k x kb b x ++=-,故243k kb b ⎧=⎨+=-⎩,解得21k b =⎧⎨=-⎩或23k b =-⎧⎨=⎩,所以()21f x x =-或()23f x x =-+;(2)将1x 代入()123f x f x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,得()132f f x x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,因此()()123132fx f x x ff x x x ⎧⎛⎫+=⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪+= ⎪⎪⎝⎭⎩,解得()()120f x x x x=-≠. (3)令x =0,得f (-y )=f (0)-y (-y +1)=1+y 2-y=()()21y y -+-+,所以f (y )=y 2+y +1,即f (x )=x 2+x +1.[举一反三]1.(2022·全国·高三专题练习)已知函数221111x xf x x --⎛⎫= ⎪++⎝⎭,则()f x 的解析式为( ) A .()()2211x f x x x =≠-+B .()()2211xf x x x =-≠-+ C .()()211x f x x x =≠-+D .()()211x f x x x =-≠-+ 【答案】A 【解析】令11x t x -=+,则11t x t -=+ ,所以()()222112111111t t t f t t t t t -⎛⎫- ⎪+⎝⎭==≠-+-⎛⎫+ ⎪+⎝⎭, 所以()()2211xf x x x =≠-+,故选:A. 2.(2022·全国·高三专题练习)已知函数f (x ﹣1)=x 2+2x ﹣3,则f (x )=( ) A .x 2+4x B .x 2+4C .x 2+4x ﹣6D .x 2﹣4x ﹣1 【答案】A【解析】()()()22123141f x x x x x -=+-=-+-,所以()24f x x x =+.故选:A3.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()f x 的定义域为R ,且2()2()f x f x x x +-=-,则()f x =( )A .223x x +B .223x x +C .2223x x+D .23x x +【答案】D【解析】令x 为x -,则2()2()f x f x x x -+=+, 与2()2()f x f x x x +-=-联立可解得,2()3x f x x =+.故选:D .4.(多选)(2022·全国·高三专题练习)已知函数()f x 是一次函数,满足()()98f f x x =+,则()f x 的解析式可能为( ) A .()32f x x =+B .()32f x x =- C .()34f x x =-+D .()34f x x =-- 【答案】AD 设()f x kx b =+,由题意可知()()()298f f x k kx b b k x kb b x =++=++=+,所以298k kb b ⎧=⎨+=⎩,解得32k b =⎧⎨=⎩或34k b =-⎧⎨=-⎩,所以()32f x x =+或()34f x x =--. 故选:AD.5.(2022·山东济南·二模)已知函数2()23f x x x =--+,则(1)f x +=______. 【答案】24x x -- 【解析】解:因为2()23f x x x =--+,所以()()22(+1)+12+143f x x x x x =--+-=-,(1)f x +=24x x --.故答案为:24x x --.6.(2022·全国·高三专题练习)已知()49f f x x =+⎡⎤⎣⎦,且()f x 为一次函数,求()f x =_________【答案】23x +或29x --. 【解析】因为()f x 为一次函数,所以设()()0f x kx b k =+≠,所以()()()()21f f x f kx b k kx b b k x b k =+=++=++⎡⎤⎣⎦, 因为()49f f x x =+⎡⎤⎣⎦,所以()2149k x b k x ++=+恒成立, 所以()2419k b k ⎧=⎪⎨+=⎪⎩,解得:23k b =⎧⎨=⎩或29k b =-⎧⎨=-⎩,所以()23f x x =+或()29f x x =--, 故答案为:23x +或29x --.7.(2022·全国·高三专题练习)已知函数)25f x =+,则()f x 的解析式为_______【答案】()()212f x x x =+≥【解析】2t +=,则2t ≥,且()22x t =-, 所以()()()2224251f t t t t =-+-+=+,()2t ≥所以()()212f x x x =+≥,故答案为:()()212f x x x =+≥.8.(2022·全国·高三专题练习)设函数f (x )对x ≠0的一切实数都有f (x )+2f (2020x)=3x ,则f (x )=_________. 【答案】4040()f x x x=- 【解析】 因为()202023f x f x x ⎛⎫+=⎪⎝⎭,可得()2020232020x f f x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,由()()2020232020232020f x f x x x f f x x ⎧⎛⎫+=⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪+= ⎪⎪⎝⎭⎩,解得4040()f x x x=-. 故答案为:4040()f x x x=-. 9.(2022·全国·高三专题练习)已知定义域为R 的函数()f x 满足()()323f x f x x --=,则()f x =___________.【答案】3x【解析】因为()()323f x f x x --=,所以()()323f x f x x --=-,同除以2得()()31322f x f x x --=-,两式相加可得()33322f x x =,即()3f x x =.故答案为:3x .10.(2022·全国·高三专题练习)(1)已知()f x 是二次函数且(0)2f =,(1)()1f x f x x +-=-,求()f x ;(2)已知1()2(0)f x f x x x ⎛⎫+=≠ ⎪⎝⎭,求()f x .【解】(1)∵f (x )为二次函数,∴f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),∵f (0)=c =2,∵f (x +1)﹣f (x )=x ﹣1,∴2ax +a +b =x ﹣1,∴a 12=,b 32=-, ∴f (x )12=x 232-x +2. (2)∵()12f x f x x ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,①,∴f (1x )+2f (x )1x=,② ①-②×2得:﹣3f (x )=x 2x-, ∴2()(0)33xf x x x =-≠➢考点4 分段函数1.(2022·广东梅州·二模)设函数()()21log 6,1,2, 1.x x x f x x -⎧-<=⎨≥⎩,则()()22log 6f f -+=( ) A .2B .6C .8D .10 【答案】B 【解析】 解:因为()()21log 6,1,2, 1.x x x f x x -⎧-<=⎨≥⎩,所以()()2log 61222log 83,log 623f f --====,所以()()22log 66f f -+=. 故选:B.2.(2022·山东潍坊·模拟预测)设函数()()()3,104,10x x f x f f x x -≥⎧⎪=⎨+<⎪⎩,则()8f =( )A .10B .9C .7D .6【答案】C 【解析】因为()()()3,104,10x x f x f f x x -≥⎧⎪=⎨+<⎪⎩,则()()()()()()()812913107f f f f f f f =====.故选:C.3.(2022·浙江省江山中学高三期中)已知[]1,1∈-a ,函数()()()22sin 2, 21,π⎧⎡⎤-≤⎪⎣⎦=⎨-++>⎪⎩x a x a f x x a x a x a 若()() 1=f f a ,则=a _______.【答案】1-或34【解析】()()()01f f a f ==,当01a ≤≤时,()()0sin 21π=-=f a ,得14a k =--,故34a =;当10a -≤<时,()201f a ==,故1a =-.故答案为:34a =或1a =-.4.(2022·湖南湘潭·三模)已知0a >,且1a ≠,函数()()2log 21,0,0a xx x f x a x ⎧+≥⎪=⎨<⎪⎩,若()()12f f -=,则=a ___________,()4f x ≤的解集为___________.【答案】∞⎛- ⎝⎦【解析】①由题可知,()()()()121log 212a f f f a a ---==+=,则2221a a -=+,即4220a a --=,解得22a =,故a =②当0x 时,())2214f x x=+,解得602x;当0x <时,()4x f x =恒成立.故不等式的解集为∞⎛- ⎝⎦.∞⎛- ⎝⎦. [举一反三]1.(2022·山东·济南一中高三阶段练习)已知函数()()21,13,1xx f x f x x ⎧+<⎪=⎨-≥⎪⎩,则()9f =( ) A .2B .9C .65D .513 【答案】A 【解析】()09(93)(6)(3)(0)212f f f f f =-====+=,故选:A2.(2022·重庆八中模拟预测)已知函数()()1,221,2xx f x f x x ⎧⎛⎫≤⎪ ⎪=⎨⎝⎭⎪->⎩,则()2log 12f =( )A .13B .6-C .16D .3- 【答案】A 【解析】因为()2log 31,2∈,则()22log 122log 33,4=+∈,所以()()()()22log 31log 322211log 122log 3log 3223f f f -⎛⎫=+==== ⎪⎝⎭,故选:A.3.(2022·安徽安庆·二模)已知函数()()()lg ,10R 10,01axx x f x a x ⎧--≤<=∈⎨≤≤⎩且()12f =,则()41log 310f f ⎛⎫--= ⎪⎝⎭( ) A.1-.1-.1.1【答案】A【解析】∵()1102a f ==,∴lg 2a =,由()()()lg ,10R 10,01ax x x f x a x ⎧--≤<=∈⎨≤≤⎩,知()()lg ,102,01x x x f x x ⎧--≤<=⎨≤≤⎩. 于是()241log 3log log 32411log 3lg 2121211010f f ⎛⎫--=-=--=--=- ⎪⎝⎭故选:A4.(2022·福建三明·模拟预测)已知函数()33,0log ,0x x f x x x ⎧≤=⎨>⎩,则()2f f -=⎡⎤⎣⎦___________. 【答案】-2【解析】因为()33,0log ,0x x f x x x ⎧≤=⎨>⎩,所以()()()22323log 32f f f ---===-⎡⎤⎣⎦ 故答案为:-25.(2022·辽宁·建平县实验中学模拟预测)已知函数()221010,231,2x x x f x x x --⎧-≤⎪=⎨-->⎪⎩,则不等式()()10f x f x +-<的解集为___________. 【答案】9,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭ 【解析】①当2x ≤时,11x -≤,()221010x x f x --=-在(],2-∞上单调递增, ()()20f x f ∴≤=,又()()()1120f x f f -≤<=, ()()10f x f x ∴+-<恒成立;②当23x <≤时,112x <-≤,()3120f x x x =--=-<,又()()120f x f -≤=,()()10f x f x ∴+-<恒成立; ③当34x <≤时,213x <-≤,()314f x x x =--=-,()1413f x x x -=--=-; ()()110f x f x ∴+-=-<恒成立;④当4x >时,13x ->,()314f x x x =--=-,()1415f x x x -=--=-, ()()1290f x f x x ∴+-=-<,解得:92x <,942x ∴<<; 综上所述:不等式()()10f x f x +-<的解集为9,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭. 故答案为:9,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭. 6.(2022·浙江省临安中学模拟预测)设()(),0121,1x x f x x x ⎧<<⎪=⎨-≥⎪⎩,若()()1f a f a =+,则=a __________,1f a ⎛⎫= ⎪⎝⎭__________. 【答案】146 【解析】 若01a <<,则112a <+<,由()()1f a f a =+,得()211a a =+-,即24a a =, 解得:0a =(舍去)或14a =;若1a ≥,由()()1f a f a =+,得()()21211a a -=+-,该方程无解.综上可知,14a =,()()142416f f a =⎛⎫ =⎪-⎝=⎭ 故答案为:14; 67.(2022·浙江·湖州中学高三阶段练习)已知函数,则()()1f f =___________;方程()1f x =的解集为___________. 【答案】 1 {1,e}【解析】()()()()11e e,1e lne 1f f f f =====,()1,1e 10x x f x x ≤=⇒=⇒=, ()1,1ln 1e x f x x x >=⇒=⇒=, {}0,e .x ∴∈故答案为:1;{}0,e .8.(2022·浙江·高三专题练习)已知()23log ,1,,1,x x f x x x ≥⎧=⎨-<⎩则()(2)f f -=______;若()1f x <,则x 的取值范围是______.【答案】 3 ()1,2-【解析】因为()32(2)8f -=--=, ()()()328l g 8o 3f f f ∴-===,当1x <时,()31f x x =-<,得11x -<<,当1≥x 时,()2log 1f x x =<,得12x ≤<, 故x 的取值范围是()1,2-故答案为:3;()1,2-.9.(2022·浙江浙江·二模)设a ∈R ,函数33(0)()log (0)ax x f x x x ⎧≤=⎨>⎩.则(9)f =________;若1273f f ⎛⎫⎛⎫≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则实数a 的取值范围是________. 【答案】 2 [)3,∞-+【解析】3(9)log 92f ==, 311log 133f ⎛⎫==- ⎪⎝⎭由()31132733a f f f -⎛⎫⎛⎫=-=≤= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则3a -≤,所以3a ≥- 故答案为:2;[)3,∞-+。
高三数学 高考知识点 函数的定义域复习题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.已知集合 , ,则 为( ) A. B. C. D.2.若函数 的定义域为 ,则实数 的取值范围是( ) A. B. C. 或 D. 或 3.函数的定义域是( )A. B. C. D.4.已知集合{}|A x y ==, {}| B x x a =≥,若A B A ⋂=,则实数a 的取值范围是( )A. (],3-∞-B. (),3-∞-C. (],0-∞D. [)3,+∞ 5.函数的定义域为( )A. B. C. D. 6.函数的定义域为( )A.B.C.D.7.函数()()lg 1f x x =+的定义域为( )A. ()(]1,00,1-⋃B. (]1,1-C. (]4,1--D. ()(]4,00,1-⋃ 8.若函数y =f (x )的定义域是[0,2],则函数g (x )=的定义域是 ( )A. [0,1]B. [0,1)C. [0,1)∪(1,4]D. (0,1)9.若函数 的定义域为 ,则实数 的取值范围是( ) A. B. C. D.10.已知函数f (x )的定义域为(-1,0),则函数f (2x +1)的定义域为( )A. (-1,1)B.C. (-1,0)D.二、填空题11.函数 的定义域为________. 12.函数 的定义域为_____________. 13.函数的定义域为__________.14.已知函数 的定义域为 ,则函数 的定义域为__________.三、解答题15合B .(1)若4B ∈,求实数a 的取值范围; (2)求满足B A ⊆的实数a 的取值范围. 16.已知函数是奇函数.(1)求a 的值和函数f(x)的定义域; (2)解不等式f(-m 2+2m -1)+f(m 2+3)<0.17.已知二次函数 ,且满足 . (1)求函数 的解析式;(2)若函数 的定义域为 ,求 的值域. 18.已知函数()()()22log 1log 1f x x x =--+. (1)求函数()f x 的定义域; (2)判断()f x 的奇偶性;(3)方程()1f x x =+是否有实根?如果有实根0x ,的区间(),a b ,使()0,x a b ∈;如果没有,请说明理由(注:区间(),a b 的长度b a -)19.已知 是定义在 上的增函数,且满足 , . (1)求 的值,(2)求不等式 的解集.20.(1)已知函数f(x)的定义域是[1,5],求函数f(x 2+1)的定义域. (2)已知函数f(2x 2-1)的定义域是[1,5],求f(x)的定义域.参考答案1.C【解析】分析:通过解二次不等式求得集合A ,利用根式函数的定义域求得集合B ,然后再根据交集运算求 .详解:由题意得 , ∴ . 故选C .点睛:本题考查交集运算、二次不等式的解法和根式函数的定义域,主要考查学生的转化能力和计算求解能力. 2.B【解析】分析:先根据真数大于零得 >0恒成立,再根据二次型系数是否为零讨论,最后结合二次函数图像得实数 的取值范围.详解:因为函数 的定义域为 ,所以 >0恒成立, 因为 成立,所以若 ,则由 得 ,因此 , 选B.点睛:研究形如 恒成立问题,注意先讨论 的情况,再研究 时,开口方向,判别式正负,对称轴与定义区间位置关系,列不等式解得结果. 3.D【解析】分析:根据偶次根式下被开方数非负以及分母不为零列方程组,解方程组得定义域. 详解:因为 ,所以所以定义域为 , 选D.点睛:求具体函数定义域,主要从以下方面列条件:偶次根式下被开方数非负,分母不为零,对数真数大于零,实际意义等. 4.A【解析】由已知得[]3,3A =-,由A B A ⋂=,则A B ⊆,又[),B a =+∞,所以3a ≤-.故选A. 5.A【解析】分析:根据函数的解析式,列出函数满足的条件,即可求解函数的定义域. 详解:由函数 ,可得函数满足 ,解得 ,即函数的定义域为 ,故选A.点睛:本题主要考查了函数的定义域,其中根据函数的解析式列出函数有意义满足的条件是解答的关键,着重考查了推理与运算能力. 6.D【解析】要使函数有意义,需满足,解得 ,即函数的定义域为,故选D. 7.A【解析】 由题意,函数()f x =满足2340{10 11x x x x --+≥+>+≠ ,解得11x -<≤且0x ≠,所以函数()f x 的定义域为()(]1,00,1-⋃,故选A. 8.D【解析】∵f (x )的定义域为[0,2],∴要使f (2x )有意义,必有0≤2x ≤2,∴0≤x ≤1,∴要使g (x )有意义,应有∴0<x <1,故选D .9.B【解析】分析:由题意知 > 在 上恒成立,因二次项的系数是参数,所以分 和 两种情况,再利用二次函数的性质即开口方向和判别式的符号,列出式子求解,最后求并集即可.详解:∵函数 的定义域为 , ∴ > 在 上恒成立,①当 时,有 > 在 上恒成立,故符合条件; ②当 时,由 > =< ,解得 < < , 综上,实数 的取值范围是 . 故选B.点睛:本题的考点是对数函数的定义域,考查了含有参数的不等式恒成立问题,由于含有参数需要进行分类讨论,易漏二次项系数为零这种情况,当二次项系数不为零时利用二次函数的性质列出等价条件求解. 10.B【解析】解析:对于()211210f x x <<+,-+ ,即函数()21f x +11.[2,+∞)【解析】分析:根据偶次根式下被开方数非负列不等式,解对数不等式得函数定义域. 详解:要使函数 有意义,则 ,解得 ,即函数 的定义域为 . 点睛:求给定函数的定义域往往需转化为解不等式(组)的问题. 12.【解析】由题意,根据对数函数的概念及其定义域可得, ,即 ,由指数函数 与 的图象可知,如图所示,当 时, 恒成立,所以正确答案为 , .13.【解析】分析:由题得,解不等式组即得函数的定义域.详解:由题得,解之得 故答案为: . 点睛:(1)本题主要考查函数定义域的求法,意在考查学生对这些知识的掌握水平.(2)求函数的定义域时,考虑问题要全面,不要遗漏,本题不要遗漏了 14.[-1,2]【解析】分析:要求函数 的定义域,需求函数 中 的范围。
高考数学总复习考点知识讲解与提升练习专题6 函数的概念及其表示考点知识1.了解函数的含义.2.在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数.3.了解简单的分段函数,并会简单的应用.知识梳理1.函数的概念一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A 到集合B的一个函数,记作y=f(x),x∈A.2.函数的三要素(1)函数的三要素:定义域、对应关系、值域.(2)如果两个函数的定义域相同,并且对应关系完全一致,则这两个函数为同一个函数.3.函数的表示法表示函数的常用方法有解析法、图象法和列表法.4.分段函数若函数在其定义域的不同子集上,因对应关系不同而分别用几个不同的式子来表示,这种函数称为分段函数.常用结论1.直线x =a 与函数y =f (x )的图象至多有1个交点.2.在函数的定义中,非空数集A ,B ,A 即为函数的定义域,值域为B 的子集.3.分段函数虽由几个部分组成,但它表示的是一个函数.分段函数的定义域等于各段函数的定义域的并集,值域等于各段函数的值域的并集. 思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若两个函数的定义域和值域相同,则这两个函数是同一个函数.(×)(2)函数y =f (x )的图象可以是一条封闭曲线.(×)(3)y =x 0与y =1是同一个函数.(×)(4)函数f (x )=⎩⎨⎧ x -1,x ≥0,x 2,x <0的定义域为R .(√) 教材改编题1.(多选)下列所给图象是函数图象的是()答案CD解析A 中,当x >0时,每一个x 的值对应两个不同的y 值,因此不是函数图象;B 中,当x =x 0时,y 的值有两个,因此不是函数图象;CD 中,每一个x 的值对应唯一的y 值,因此是函数图象.2.下列各组函数表示同一个函数的是()A .y =x -1与y =x 2-1x +1B .y =x -1与y =-1xC .y =2x 2与y =2xD .y =2x -1与v =2t -1答案D解析y =x -1的定义域为R ,y =x 2-1x +1的定义域为{x |x ≠-1},定义域不同,不是同一个函数,故选项A 不正确;y =x -1=1x 与y =-1x的对应关系不同,不是同一个函数,故选项B 不正确; y =2x 2=2|x |与y =2x 的对应关系不同,不是同一个函数,故选项C 不正确;y =2x -1与v =2t -1的定义域都是(-∞,1)∪(1,+∞),对应关系也相同,所以是同一个函数,故选项D 正确.3.已知函数f (x )=⎩⎨⎧ ln x ,x >0,e x ,x ≤0,则函数f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13等于() A .3B .-3C.13D .-13答案C解析由题意可知,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=ln 13=-ln3,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=f (-ln3)=e -ln3=13.题型一函数的定义域例1(1)函数y =ln (x +1)-x 2-3x +4的定义域为()A .(-4,-1)B .(-4,1)C .(-1,1)D .(-1,1]答案C解析由题意得⎩⎨⎧ x +1>0,-x 2-3x +4>0,解得-1<x <1,故定义域为(-1,1).(2)已知函数f (x )的定义域为(-4,-2),则函数g (x )=f (x -1)+x +2的定义域为________.答案[-2,-1)解析∵f (x )的定义域为(-4,-2),要使g (x )=f (x -1)+x +2有意义,则⎩⎨⎧ -4<x -1<-2,x +2≥0,解得-2≤x <-1,∴函数g (x )的定义域为[-2,-1).思维升华(1)无论抽象函数的形式如何,已知定义域还是求定义域,均是指其中的x 的取值集合;(2)若已知函数f (x )的定义域为[a ,b ],则复合函数f (g (x ))的定义域由不等式a ≤g (x )≤b 求出;(3)若复合函数f (g (x ))的定义域为[a ,b ],则函数f (x )的定义域为g (x )在[a ,b ]上的值域.跟踪训练1(1)函数f (x )=1ln (x -1)+3-x 的定义域为() A .(1,3] B .(1,2)∪(2,3]C .(1,3)∪(3,+∞) D.(-∞,3)答案B解析由题意知⎩⎨⎧ x -1>0,x -1≠1,3-x ≥0,所以1<x <2或2<x ≤3, 所以函数的定义域为(1,2)∪(2,3].(2)(2023·南阳检测)已知函数f (x )=lg1-x 1+x ,则函数g (x )=f (x -1)+2x -1的定义域是()A .{x |x >2或x <0}B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪ 12≤x <2 C .{x |x >2}D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪ x ≥12答案B解析要使f (x )=lg1-x 1+x 有意义, 则1-x 1+x >0, 即(1-x )(1+x )>0,解得-1<x <1,所以函数f (x )的定义域为(-1,1).要使g (x )=f (x -1)+2x -1有意义,则⎩⎨⎧ -1<x -1<1,2x -1≥0,解得12≤x <2, 所以函数g (x )的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪ 12≤x <2.题型二函数的解析式例2(1)已知f (1-sin x )=cos 2x ,求f (x )的解析式;(2)已知f ⎝⎛⎭⎪⎫x +1x =x 2+1x 2,求f (x )的解析式; (3)已知f (x )是一次函数且3f (x +1)-2f (x -1)=2x +17,求f (x )的解析式.(4)已知f (x )满足2f (x )+f (-x )=3x ,求f (x )的解析式.解(1)(换元法)设1-sin x =t ,t ∈[0,2],则sin x =1-t ,∵f (1-sin x )=cos 2x =1-sin 2x ,∴f (t )=1-(1-t )2=2t -t 2,t ∈[0,2].即f (x )=2x -x 2,x ∈[0,2].(2)(配凑法)∵f ⎝⎛⎭⎪⎫x +1x =x 2+1x 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x 2-2, ∴f (x )=x 2-2,x ∈(-∞,-2]∪[2,+∞).(3)(待定系数法)∵f (x )是一次函数,可设f (x )=ax +b (a ≠0),∴3[a (x +1)+b ]-2[a (x -1)+b ]=2x +17.即ax +(5a +b )=2x +17,∴⎩⎨⎧ a =2,5a +b =17,解得⎩⎨⎧ a =2,b =7.∴f (x )的解析式是f (x )=2x +7.(4)(解方程组法)∵2f (x )+f (-x )=3x ,①∴将x 用-x 替换,得2f (-x )+f (x )=-3x ,②由①②解得f (x )=3x .思维升华函数解析式的求法(1)配凑法;(2)待定系数法;(3)换元法;(4)解方程组法.跟踪训练2(1)已知f (x -1)=x 2+4x -5,则f (x )的解析式是()A .f (x )=x 2+6xB .f (x )=x 2+8x +7C .f (x )=x 2+2x -3D .f (x )=x 2+6x -10答案A解析f (x -1)=x 2+4x -5,设x -1=t ,x =t +1,则f (t )=(t +1)2+4(t +1)-5=t 2+6t ,故f (x )=x 2+6x . (2)若f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =x 1-x,则f (x )=________. 答案1x -1(x ≠0且x ≠1) 解析f (x )=1x 1-1x=1x -1(x ≠0且x ≠1). (3)已知函数f (x )满足f (x )+2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1x =3x ,则f (2)等于() A .-3B .3C .-1D .1答案A解析f (x )+2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1x =3x ,① 则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1x +2f (x )=-3x ,② 联立①②解得f (x )=-2x -x ,则f (2)=-22-2=-3. 题型三分段函数例3(1)已知函数f (x )=⎩⎨⎧ f (x -1),x >0,-ln (x +e )+2,x ≤0,则f (2024)的值为() A .-1B .0C .1D .2答案C解析因为f (x )=⎩⎨⎧ f (x -1),x >0,-ln (x +e )+2,x ≤0,所以f (2024)=f (2023)=f (2022)=…=f (1),又f (1)=f (1-1)=f (0)=-ln(0+e)+2=-1+2=1,所以f (2024)=1.(2)已知函数f (x )=⎩⎨⎧ -x 2-3x +2,x <-1,2x -3,x ≥-1,若f (a )=4,则实数a 的值是________;若f (a )≥2,则实数a 的取值范围是________.答案-2或5[-3,-1)∪[4,+∞)解析若f (a )=4,则⎩⎨⎧a <-1,-a 2-3a +2=4或⎩⎨⎧ a ≥-1,2a -3=4, 解得a =-2或a =5. 若f (a )≥2,则⎩⎨⎧ a <-1,-a 2-3a +2≥2或⎩⎨⎧ a ≥-1,2a -3≥2,解得-3≤a <-1或a ≥4,∴a 的取值范围是[-3,-1)∪[4,+∞).思维升华分段函数求值问题的解题思路(1)求函数值:当出现f (f (a ))的形式时,应从内到外依次求值.(2)求自变量的值:先假设所求的值在分段函数定义区间的各段上,然后求出相应自变量的值,切记要代入检验.跟踪训练3(1)已知函数f (x )=⎩⎨⎧ x +2,x ≤0,x +1x ,x >0,若f (f (a ))=2,则a 等于() A .0或1B .-1或1C .0或-2D .-2或-1答案D解析令f (a )=t ,则f (t )=2,可得t =0或t =1,当t =0时,即f (a )=0,显然a ≤0,因此a +2=0⇒a =-2,当t =1时,即f (a )=1,显然a ≤0,因此a +2=1⇒a =-1,综上所述,a =-2或-1.(2)(2023·重庆质检)已知函数f (x )=⎩⎨⎧log 2x ,x >1,x 2-1,x ≤1,则f (x )<f (x +1)的解集为________.答案⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,+∞解析当x ≤0时,x +1≤1,f (x )<f (x +1)等价于x 2-1<(x +1)2-1,解得-12<x ≤0;当0<x ≤1时,x +1>1,此时f (x )=x 2-1≤0,f (x +1)=log 2(x +1)>0,∴当0<x ≤1时,恒有f (x )<f (x +1);当x >1时,x +1>2,f (x )<f (x +1)等价于log 2x <log 2(x +1),此时也恒成立.综上,不等式f (x )<f (x +1)的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,+∞. 课时精练1.函数f (x )=lg(x -2)+1x -3的定义域是() A .(2,+∞) B.(2,3)C .(3,+∞) D.(2,3)∪(3,+∞)答案D解析∵f (x )=lg(x -2)+1x -3, ∴⎩⎨⎧ x -2>0,x -3≠0,解得x >2,且x ≠3,∴函数f (x )的定义域为(2,3)∪(3,+∞).2.(2023·三明模拟)已知集合A ={x |-2<x ≤1},B ={x |0<x ≤4},则下列对应关系中是从集合A 到集合B 的函数是()A .f :x →y =x +1B .f :x →y =e xC .f :x →y =x 2D .f :x →y =|x |答案B解析对于A ,当x =-1时,由f :x →y =x +1得y =0,但0∉B ,故A 错误;对于B,因为从A={x|-2<x≤1}中任取一个元素,通过f:x→y=e x在B={x|0<x≤4}中都有唯一的元素与之对应,故B正确;对于C,当x=0时,由f:x→y=x2得y=0,但0∉B,故C错误;对于D,当x=0时,由f:x→y=|x|得y=0,但0∉B,故D错误.3.已知f(x3)=lg x,则f(10)的值为()A.1B.310C.13D.1310答案C解析令x3=10,则x=13 10,∴f(10)=lg1310=13.4.图中的文物叫做“垂鳞纹圆壶”,是甘肃礼县出土的先秦时期的青铜器皿,其身流线自若、纹理分明,展现了古代中国精湛的制造技术.科研人员为了测量其容积,以恒定的流速向其内注水,恰好用时30秒注满,设注水过程中,壶中水面高度为h,注水时间为t,则下面选项中最符合h关于t的函数图象的是()答案A解析水壶的结构:底端与上端细、中间粗,所以在注水恒定的情况下,开始水的高度增加的快,中间增加的慢,最后又变快, 由图可知选项A 符合.5.函数y =1+x -1-2x 的值域为()A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,32B.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,32 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫32,+∞D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,+∞ 答案B 解析设1-2x =t ,则t ≥0,x =1-t 22,所以y =1+1-t 22-t =12(-t 2-2t +3)=-12(t +1)2+2,因为t ≥0,所以y ≤32.所以函数y =1+x -1-2x 的值域为⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,32. 6.已知函数f (x )=⎩⎨⎧ -x 2+2x +3,x ≤2,6+log a x ,x >2(a >0且a ≠1),若函数f (x )的值域是(-∞,4],则实数a 的取值范围是()A.⎝ ⎛⎭⎪⎫22,1B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1 C .(1,2] D .(1,2)答案B解析当x ≤2时,f (x )=-x 2+2x +3=-(x -1)2+4,当x =1时,f (x )=-x 2+2x +3取得最大值4,所以当x ≤2时,函数f (x )的值域是(-∞,4],所以当x >2时,函数f (x )=6+log a x 的值域为(-∞,4]的子集,当a >1时,f (x )=6+log a x 在(2,+∞)上单调递增,此时f (x )>f (2)=6+log a 2>6,不符合题意,当0<a <1时,f (x )=6+log a x 在(2,+∞)上单调递减,此时f (x )<f (2)=6+log a 2≤4,即log a 2≤-2,所以a 2≥12,可得22≤a <1,所以实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1.7.(多选)下列四个函数,定义域和值域相同的是() A .y =-x +1B .133,0,1,0x x y x x ⎧≤⎪=⎨⎪>⎩C .y =ln|x |D .y =2x -1x -2答案ABD解析对A ,函数的定义域和值域都是R ;对B ,根据分段函数和幂函数的性质,可知函数的定义域和值域都是R ;对C ,函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),值域为R ;对D ,因为函数y =2x -1x -2=2+3x -2,所以函数的定义域为(-∞,2)∪(2,+∞),值域为(-∞,2)∪(2,+∞).所以ABD 是定义域和值域相同的函数.8.(多选)函数概念最早是在17世纪由德国数学家莱布尼茨提出的,后又经历了贝努利、欧拉等人的改译.1821年法国数学家柯西给出了这样的定义:在某些变数存在着一定的关系,当一经给定其中某一变数的值,其他变数的值可随着确定时,则称最初的变数叫自变量,其他的变数叫做函数.德国数学家康托尔创立的集合论使得函数的概念更严谨.后人在此基础上构建了高中教材中的函数定义:“一般地,设A ,B 是两个非空的数集,如果按某种对应法则f ,对于集合A 中的每一个元素x ,在集合B 中都有唯一的元素y 和它对应,那么这样的对应叫做从A 到B 的一个函数”,则下列对应法则f 满足函数定义的有()A .f (x 2)=|x |B .f (x 2)=xC .f (cos x )=xD .f (e x )=x答案AD解析令t =x 2(t ≥0),f (t )=|±t |=t ,故A 符合函数定义;令t =x 2(t ≥0),f (t )=±t ,设t =4,f (t )=±2,一个自变量对应两个函数值,故B 不符合函数定义;设t =cos x ,当t =12时,x 可以取±π3等无数多个值,故C 不符合函数定义; 令t =e x (t >0),f (t )=ln t ,故D 符合函数定义.9.已知函数f (x )=⎩⎨⎧ cos x ,x <0,f (x -π),x >0,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫11π3=________. 答案12解析由已知得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫11π3=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫8π3=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫5π3=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π3=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π3=12.10.已知f (x )=x -1,则f (x )=________.答案x 2-1(x ≥0)解析令t =x ,则t ≥0,x =t 2,所以f (t )=t 2-1(t ≥0),即f (x )=x 2-1(x ≥0).11.已知函数f (x )的定义域为[-2,2],则函数g (x )=f (2x )+1-2x 的定义域为__________.答案[-1,0]解析由条件可知,函数的定义域需满足⎩⎨⎧ -2≤2x ≤2,1-2x ≥0,解得-1≤x ≤0,所以函数g (x )的定义域是[-1,0].12.已知f (x )=⎩⎨⎧ 2x +3,x >0,x 2-4,x ≤0,若f (a )=5,则实数a 的值是__________;若f (f (a ))≤5,则实数a 的取值范围是__________.答案1或-3[-5,-1]解析①当a >0时,2a +3=5,解得a =1;当a ≤0时,a 2-4=5,解得a =-3或a =3(舍).综上,a =1或-3.②设t =f (a ),由f (t )≤5得-3≤t ≤1.由-3≤f (a )≤1,解得-5≤a ≤-1.13.(2022·广州模拟)已知定义在R 上的函数f (x )满足,f (1-x )+2f (x )=x 2+1,则f (1)等于()A .-1B .1C .-13D.13答案B解析∵定义在R 上的函数f (x )满足,f (1-x )+2f (x )=x 2+1,∴当x =0时,f (1)+2f (0)=1,①当x =1时,f (0)+2f (1)=2,②②×2-①,得3f (1)=3,解得f (1)=1.14.(2023·南昌模拟)已知函数f (x )=⎩⎨⎧x +3,x ≤0,x ,x >0,若f (a -3)=f (a +2),则f (a )等于()A .2B.2C .1D .0答案B解析作出函数f (x )的图象,如图所示.因为f (a -3)=f (a +2),且a -3<a +2,所以⎩⎨⎧ a -3≤0,a +2>0,即-2<a ≤3,此时f (a -3)=a -3+3=a ,f (a +2)=a +2,所以a =a +2,即a 2=a +2,解得a =2或a =-1(不满足a =a +2,舍去),则f (a )= 2.15.∀x ∈R ,用M (x )表示f (x ),g (x )中最大者,M (x )={|x |-1,1-x 2},若M (n )<1,则实数n 的取值范围是()A .(-2,2)B .(-2,0)∪(0,2)C .[-2,2]D .(-2,2)答案B解析当x ≥0时,若x -1≥1-x 2,则x ≥1,当x <0时,若-x -1≥1-x 2,则x ≤-1,所以M (x )=⎩⎨⎧ |x |-1,x ≥1或x ≤-1,1-x 2,-1<x <1,若M (n )<1,则当-1<n <1时,1-n 2<1⇒-n 2<0⇒n ≠0,即-1<n <0或0<n <1, 当n ≥1或n ≤-1时,|n |-1<1,解得-2<n ≤-1或1≤n <2,综上,-2<n <0或0<n <2.16.(多选)德国数学家狄利克雷在数学领域成就显著,以其名字命名的函数F (x )=⎩⎨⎧ 1,x 为有理数,0,x 为无理数被称为狄利克雷函数.关于狄利克雷函数,下列说法正确的是()A .F (F (x ))=0B .对任意x ∈R ,恒有F (x )=F (-x )成立C .任取一个不为0的实数T ,F (x +T )=F (x )对任意实数x 均成立D .存在三个点A (x 1,F (x 1)),B (x 2,F (x 2)),C (x 3,F (x 3)),使得△ABC 为等边三角形答案BD解析∵当x为有理数时,F(x)=1,当x为无理数时,F(x)=0,当x为有理数时,F(F(x))=F(1)=1,当x为无理数时,F(F(x))=F(0)=1,所以F(F(x))=1恒成立,故A错误;因为有理数的相反数是有理数,无理数的相反数是无理数,所以对任意x∈R,恒有F(x)=F(-x)成立,故B正确;若x是有理数,T是有理数,则x+T是有理数;若x是有理数,T是无理数,则x+T是无理数;若x是无理数,则x+T是无理数或有理数,所以任取一个不为0的实数T,F(x+T)=F(x)不恒成立,故C错误;取x1=-33,x2=0,x 3=33,可得F(x1)=0,F(x2)=1,F(x3)=0,所以A⎝⎛⎭⎪⎫-33,0,B(0,1),C⎝⎛⎭⎪⎫33,0,恰好△ABC为等边三角形,故D正确.。
新高考数学复习考点知识与题型专题讲解6 等式性质与不等式性质(一)基本事实两个实数a ,b ,其大小关系有三种可能,即a>b ,a =b ,a<b.依据如果a>b ⇔ . 如果a =b ⇔ . 如果a<b ⇔ .结论要比较两个实数的大小,可以转化为比较它们的与的大小(二)重要不等式∀a ,b ∈R ,有a2+b22ab ,当且仅当a =b 时,等号成立. (三)等式的基本性质 1.如果a =b ,那么. 2.如果a =b ,b =c ,那么. 3.如果a =b ,那么a±c =b±c. 4.如果a =b ,那么ac =bc. 5.如果a =b ,c≠0,那么=cbc a (四)不等式的性质序号 性质注意事项1 a>b ⇔ba ⇔ 2a>b ,b>c ⇒a>c不可逆3 a>b ⇔a +cb +c 可逆 4a>b ,c>0⇒ _______ a>b ,c<0⇒ _______c 的符号5 a>b ,c>d ⇒ ___________ 同向6 a>b>0,c>d>0⇒ ________ 同向 7a>b>0⇒anbn(n ∈N ,n≥2)同正答案:(一)a -b>0 a -b =0 a -b<0 (二)≥ (三)b =a a =c (四)< > ac>bc ac<bc a +c>b +d ac>bd >题型一由不等式性质比较数(式)大小1.若a b <,d c <,且()()0c a c b --<,()()0d a d b -->,则a ,b ,c ,d 的大小关系是() A .d a c b <<< B .a c b d <<< C .a d b c <<< D .a d c b <<<【答案】A【解析】因为()()0c a c b --<,a b <,所以a c b <<,因为()()0d a d b -->,a b <,所以d a <或d b >,而a c b <<,d c <,所以d a <. 所以d a c b <<<. 故选:A .题型二作差法比较代数式大小2.已知a ,b 为非零实数,且a <b ,则下列命题成立的是() A .a 2<b 2 B .a 2b <ab 2 C .2211ab a b< D .b a a b<【答案】C【解析】对于A ,取3,2a b =-=-,则a b <,但22a b >,故A 错误. 对于B ,取3,2a b =-=,则a b <,但221812a b ab =>-=,故B 错误. 而2332b aa b=->-=,故D 错误. 对于C ,因为2222110a b ab a b a b --=<,故2211ab a b<,故C 正确. 故选:C.3.已知1m n >>,则下列不等式中一定成立的是() A .11+>+m n n mB .->-m n m nC .3322+>m n mnD .3322+>m n m n【答案】ABC【解析】对于A 项,11111,,m n m n n m n m>>>∴+>+,故A 正确; 对于B 项,()()22222220m nm nmn n n n ---=->-=,结合0,0m n m n ->->可得->-m n m n ,故B 正确;对于C 项,()()323222222()()m mn n mn m m n n n m m n m mn n -+-=-+-=-+-,222220,0m mn n m n n m n +->+->->,即3322+>m n mn ,故C 正确;对于D 项,当3,2m n ==时,33227835236m n m n +=+=<=,故D 错误; 故选:ABC题型二作差法比较代数式大小4.已知a ,b 为非零实数,且a <b ,则下列命题成立的是() A .a 2<b 2 B .a 2b <ab 2 C .2211ab a b< D .b a a b< 【答案】C【解析】对于A ,取3,2a b =-=-,则a b <,但22a b >,故A 错误. 对于B ,取3,2a b =-=,则a b <,但221812a b ab =>-=,故B 错误. 而2332b aa b=->-=,故D 错误. 对于C ,因为2222110a b ab a b a b --=<,故2211ab a b<,故C 正确. 故选:C.题型三作商法比较代数式大小5.比较下列各组中两个代数式的大小: (1)231x x -+与221x x +-; (2)当0a >,0b >且ab 时,a b a b 与b a a b .【答案】(1)223121x x x x -+>+-;(2)a b b a a b a b >. 【解析】(1)()()()2222312122110xx x x x x x -+-+-=-+=-+>,因此,223121x x x x -+>+-;(2)1a ba ba b a b b a a b b a a b a a b a a b b b -----⎛⎫⎛⎫=== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭.①当0a b >>时,即0a b ->,1a b >时,01a ba ab b -⎛⎫⎛⎫>= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,a b b a a b a b ∴>; ②当0b a >>时,即0a b -<,01a b <<时,01a ba ab b -⎛⎫⎛⎫>= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,a b b a a b a b ∴>. 综上所述,当0a >,0b >且a b 时,a b b a a b a b >.题型四由不等式性质证明不等式6.若0a b >>,0c d <<,||||b c > (1)求证:0b c +>;(2)求证:22()()b c a da cb d ++<--;(3)在(2)中的不等式中,能否找到一个代数式,满足2()b c a c +<-所求式2()a db d +<-?若能,请直接写出该代数式;若不能,请说明理由.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)能,222()()()b c b c a da cb d b d +++<<---.【解析】(1)因为||||b c >,且0,0b c ><,所以b c >-,所以0b c +>.(2)因为0c d <<,所以0c d ->->.又因为0a b >>,所以由同向不等式的相加性可将以上两式相加得0a c b d ->->.所以22()()0a c b d ->->. 所以22110()()a c b d <<--,因为,a b d c >>,所以由同向不等式的相加性可将以上两式相加得a d b c +>+. 所以0a d b c +>+>,所以由两边都是正数的同向不等式的相乘可得22()()b c a da cb d ++<--.(3)因为0b c +>,22110()()a c b d <<--, 所以22()()b c b ca cb d ++<--,因为0b c a d <+<+,210()b d >-,所以22()()b c a db d b d ++<--,所以222()()()b c b c a da cb d b d +++<<---. 所以在(2)中的不等式中,能找到一个代数式2()b cb d +-满足题意. 1.下列命题为真命题的是 A .若0a b >>,则22ac bc > B .若0a b >>,则22a b > C .若0a b <<,则22a ab b << D .若0a b <<,则11a b< 【答案】B【解析】当0c 时,A 显然不成立;若0a b >>时,则22a ab b >>,即B 正确;当2,1a b =-=-时,224,2,1a ab b ===,显然C 不成立; 当2,1a b =-=-时,112a =-,1b =-,显然D 不成立; 故选:B.2.用不等号“>”或“<”填空:(1)如果a b >,c d <,那么a c -______b d -; (2)如果0a b >>,0c d <<,那么ac ____bd ; (3)如果0a b >>,那么21a ____21b ;(4)如果0a b c >>>,那么c a ____c b. 【答案】> < < <【解析】解析:(1)c d <,c d ∴->-.a b >,a c b d ∴->-. (2)0c d <<,0c d ∴->->.0a b >>,ac bc bd ∴->->-,ac bd ∴<.(3)0a b >>,0ab ∴>,10ab>,110a b ab ab ∴⋅>⋅>,110b a ∴>>,2211b a ⎛⎫⎛⎫∴> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即2211a b <.(4)0a b >>,所以0ab >,10ab>.于是1a b ab ab 1⋅>⋅,即11b a >,即11a b <. 0c >,c ca b∴<.故答案为:(1)>;(2)<;(3)<;(4)<3.比较()()37x x ++和()()46x x ++的大小. 【答案】()()()()3746x x x x ++<++. 【解析】解:()()x 3x 7++-()()x 4x 6++=()22x 10x 21x 10x 24.++-++=-3<0所以()()()()x 3x 7x 4x 6++<++ 4.比较下列各组中两个代数式的大小: (1)256x x ++与2259x x ++; (2)2(3)x -与(2)(4)x x --; (3)当1x >时,2x 与21x x -+; (4)221x y ++与2(1)x y +-.【答案】(1)2256259x x x x ++<++.(2)2(3)(2)(4)x x x ->--.(3)221x x x >-+.(4)2212(1)x y x y ++>+-.【解析】解:(1)因为()()2225625930x x x x x ++-++=--<,所以2256259x x x x ++<++. (2)因为()()222(3)(2)(4)696810x x x x x x x ----=-+--+=>,所以2(3)(2)(4)x x x ->--.(3)因为()22110x x x x --+=->,所以当1x >时,221x x x >-+.(4)因为22222212(1)1222(1)(1)10x y x y x y x y x y ++-+-=++--+=-+-+>,所以2212(1)x y x y ++>+-.5.已知0a b >>,0c d <<,0e <,求证:e e a c b d>--. 【答案】>e e a c b d--【解析】0c d <<,0c d ∴->->,又0a b >>, 0a c b d ∴->->,∴110a c b d<<--, 又0e <, ∴e e a c b d>--.6.火车站有某公司待运的甲种货物1530t,乙种货物1150t,现计划用A,B两种型号的货厢共50节运送这批货物,已知35t甲种货物和15t 乙种货物可装满一节A型货厢,25t甲种货物和35t乙种货物可装满一节B型货厢,据此安排A,B两种货厢的节数,共有几种方案?若每节A型货厢的运费是0.5万元,每节B型货用的运费是0.8万元,哪种方案的运费较少?【答案】见解析【解析】解:设安排A 型货厢x节,B型货厢y节,总运费为z所以352515301535115050x yx yx y+⎧⎪+⎨⎪+=⎩,所以2830x又因为*x∈N ,所以2822xy=⎧⎨=⎩或2921xy=⎧⎨=⎩或3020xy=⎧⎨=⎩.所以共有三种方案,方案一安排A型货厢28节,B型货厢22节;方案二安排A型货厢29节,B型货厢21节;方案三安排A型货厢30节,B型货厢20节.当3020xy=⎧⎨=⎩时,总运费0.5300.82031z=⨯+⨯=(万元)此时运费较少.。
专题6.2 平面向量的基本定理及坐标表示(知识点讲解)【知识框架】【核心素养】1.与向量线性运算相结合,考查平面向量基本定理、数量积、向量的夹角、模的计算,凸显数学运算、直观想象的核心素养.2.与向量的坐标表示相结合,考查向量的数量积、向量的夹角、模的计算,凸显数学运算的核心素养. 3.以平面图形为载体,考查向量数量积的应用,凸显数学运算、数学建模、直观想象的核心素养.【知识点展示】(一)平面向量基本定理(1)定理:如果e 1,e 2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.(2)基底:不共线的向量e 1,e 2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底. (二)平面向量的坐标运算(1)向量加法、减法、数乘及向量的模 设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a +b =(x 1+x 2,y 1+y 2),a -b =(x 1-x 2,y 1-y 2),λa =(λx 1,λy 1),|a | (2)向量坐标的求法①若向量的起点是坐标原点,则终点坐标即为向量的坐标.②设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则AB →=(x 2-x 1,y 2-y 1),|AB →|=x 2-x 12+y 2-y 12.(三)平面向量共线的坐标表示设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),其中a ≠0,b ≠0,a ,b 共线⇔x 1y 2-x 2y 1=0. (四)平面向量数量积的坐标表示设非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),θ=〈a ,b 〉. 结论 几何表示 坐标表示模 |a |=a ·a |a |=x 21+y 21数量积 a ·b =|a ||b |cos θ a ·b =x 1x 2+y 1y 2 夹角 cos θ=a ·b|a ||b |cos θ=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21·x 22+y 22a ⊥ba ·b =0 x 1x 2+y 1y 2=0 |a ·b |与|a ||b |的关系|a ·b |≤|a ||b ||x 1x 2+y 1y 2|≤x 21+y 21·x 22+y 22设非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2).数量积 两个向量的数量积等于__它们对应坐标的乘积的和__,即a·b =__x 1x 2+y 1y 2__两个向量垂直a ⊥b ⇔__x 1x 2+y 1y 2=0__12211212(六)常用结论1.若a 与b 不共线,且λa +μb =0,则λ=μ=0.2.已知P 为线段AB 的中点,若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则P 点坐标为⎝⎛⎭⎫x 1+x 22,y 1+y 22.3.已知△ABC 的重心为G ,若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),C (x 3,y 3),则G ⎝⎛⎭⎫x 1+x 2+x 33,y 1+y 2+y 33【常考题型剖析】题型一:平面向量基本定理的应用例1.(2015·四川·高考真题(理))设四边形ABCD 为平行四边形,6AB =,4AD =.若点M ,N 满足3,2BM MC DN NC ==,则AM NM ⋅=( )A .20B .15C .9D .6【答案】C 【解析】 【分析】根据图形得出3344AM AB BC AB AD =+=+,2233AN AD DC AD AB =+=+,AM NM ⋅ 2()AM AM AN AM AM AN =⋅-=-⋅,结合向量的数量积求解即可.【详解】因为四边形ABCD 为平行四边形,点M 、N 满足3,2BM MC DN NC ==,∴根据图形可得:3344AM AB BC AB AD =+=+, 2233AN AD DC AD AB =+=+,NM AM AN ∴=-,2()AM NM AM AM AN AM AM AN ⋅=⋅-=-⋅,22239216AM AB AB AD AD =+⋅+, 22233342AM AN AB AD AD AB ⋅=++⋅, 6,4AB AD ==, 22131239316AM NM AB AD ∴⋅=-=-=, 故选C.例2.(2017·天津·高考真题(文))在ABC 中,60A ∠=︒,3AB =,2AC =. 若2BD DC =,()AE AC AB R λλ=-∈,且4AD AE ⋅=-,则λ的值为______________.【答案】311【解析】 【详解】01232cos603,33AB AC AD AB AC ⋅=⨯⨯==+ ,则 122123()()3493433333311AD AE AB AC AC AB λλλλ⋅=+-=⨯+⨯-⨯-⨯=-⇒=.【总结提升】平面向量基本定理的实质及解题思路(1)应用平面向量基本定理表示向量的实质是利用平行四边形法则或三角形法则进行向量的加、减或数乘运算.(2)用向量基本定理解决问题的一般思路是先选择一组基底,并运用该基底将条件和结论表示成向量的形式,再通过向量的运算来解决. 题型二:平面向量的坐标运算例3.(2022·全国·高考真题(文))已知向量(2,1)(2,4)a b ==-,,则a b -( ) A .2 B .3 C .4 D .5【答案】D 【解析】 【分析】先求得a b -,然后求得a b -. 【详解】因为()()()2,12,44,3a b -=--=-,所以245-=+=a b .故选:D例4.(2022·全国·高考真题)已知向量(3,4),(1,0),t ===+a b c a b ,若,,<>=<>a c b c ,则t =( ) A .6- B .5- C .5 D .6【答案】C 【解析】 【分析】利用向量的运算和向量的夹角的余弦公式的坐标形式化简即可求得 【详解】解:()3,4c t =+,cos ,cos ,a c b c =,即931635t tc c+++=,解得5t =, 故选:C例5.(2018·全国·专题练习)在矩形ABCD 中,AB=1,AD=2,动点P 在以点C 为圆心且与BD 相切的圆上.若AP =λ AB +μAD ,则λ+μ的最大值为( )A .3B .CD .2【答案】A【解析】 【详解】如图所示,建立平面直角坐标系.设()()()()()0,1,0,0,2,0,2,1,,A B C D P x y ,易得圆的半径5r =C 的方程是()22425x y -+=,()()(),1,0,1,2,0AP x y AB AD =-=-=,若满足AP AB AD λμ=+,则21x y μλ=⎧⎨-=-⎩ ,,12x y μλ==-,所以12xy λμ+=-+, 设12x z y =-+,即102x y z -+-=,点(),Px y 在圆()22425x y -+=上, 所以圆心(2,0)到直线102xy z -+-=的距离d r ≤13z ≤≤,所以z 的最大值是3,即λμ+的最大值是3,故选A.例6.(2018·江苏·高考真题)在平面直角坐标系xOy 中,A 为直线:2l y x =上在第一象限内的点,()5,0B ,以AB 为直径的圆C 与直线l 交于另一点D .若0AB CD ⋅=,则点A 的横坐标为________. 【答案】3 【解析】 【详解】分析:先根据条件确定圆方程,再利用方程组解出交点坐标,最后根据平面向量的数量积求结果. 详解:设(),2(0)A a a a >,则由圆心C 为AB 中点得5,,2a C a +⎛⎫⎪⎝⎭易得()()():520C x x a y y a --+-=,与2y x =联立解得点D 的横坐标1,D x =所以()1,2D .所以()55,2,1,22a AB a a CD a +⎛⎫=--=-- ⎪⎝⎭,由0AB CD ⋅=得()()()2551220,230,32a a a a a a a +⎛⎫--+--=--== ⎪⎝⎭或1a =-,因为0a >,所以 3.a = 【总结提升】平面向量坐标运算的技巧(1)向量的坐标运算主要是利用向量的加、减、数乘运算的法则来进行求解,若已知有向线段两端点的坐标,则应先求向量的坐标.要注意点的坐标和向量的坐标之间的关系,一个向量的坐标等于向量终点的坐标减去始点的坐标.(2)解题过程中,常利用向量相等则其坐标相同这一原则,通过列方程(组)来进行求解. 题型三:平面向量共线的坐标表示例7.(2021·全国·高考真题(文))已知向量()()2,5,,4a b λ==,若//a b ,则λ=_________.【答案】85【解析】 【分析】利用向量平行的充分必要条件得到关于λ的方程,解方程即可求得实数λ的值. 【详解】由题意结合向量平行的充分必要条件可得:2450λ⨯-⨯=, 解方程可得:85λ=.故答案为:85.例8.(2021·江苏·沛县教师发展中心高三阶段练习)已知()1,3A ,()2,2B -,()4,1C . (1)若AB CD =,求D 点的坐标;(2)设向量a AB =,b BC =,若ka b -与3a b +平行,求实数k 的值. 【答案】(1)4(5,)D - (2)13k =-【解析】 【分析】(1)根据题意设(,)D x y ,写出,C AB D 的坐标,根据向量相等的坐标关系求解;(2)直接根据向量共线的坐标公式求解即可. (1)设(,)D x y ,又因为()()()1,3,2,2,4,1A B C -, 所以=(1,5),(4,1)AB CD x y -=--, 因为=AB CD ,所以4115x y -=⎧⎨-=-⎩,得54x y =⎧⎨=-⎩,所以4(5,)D -. (2)由题意得,(1,5)a =-,(2,3)b =, 所以=(2,53)ka b k k ----,3(7,4)a b +=, 因为ka b -与3a b +平行,所以4(2)7(53)0k k ----=,解得13k =-.所以实数k 的值为13-.【总结提升】平面向量共线的坐标表示问题的常见类型及解题策略(1)利用两向量共线的条件求向量坐标.一般地,在求与一个已知向量a 共线的向量时,可设所求向量为λa (λ∈R),然后结合其他条件列出关于λ的方程,求出λ的值后代入λa 即可得到所求的向量.(2)利用两向量共线求参数.如果已知两向量共线,求某些参数的取值时,利用“若1122()()a x y b x y =,,=,,则//a b 的充要条件是1221x y x y =”解题比较方便. 题型四:平面向量数量积的运算例9.【多选题】(2021·全国·高考真题)已知O 为坐标原点,点()1cos ,sin P αα,()2cos ,sin P ββ-,()()()3cos ,sin P αβαβ++,1,0A ,则( ) A .12OP OP = B .12AP AP = C .312OA OP OP OP ⋅=⋅ D .123OA OP OP OP ⋅=⋅ 【答案】AC 【解析】 【分析】A 、B 写出1OP ,2OP 、1AP ,2AP 的坐标,利用坐标公式求模,即可判断正误;C 、D 根据向量的坐标,应用向量数量积的坐标表示及两角和差公式化简,即可判断正误. 【详解】A :1(cos ,sin )OP αα=,2(cos ,sin )OP ββ=-,所以1||cos 1OP ==,2||(cos 1OP==,故12||||OP OP =,正确;B :1(cos 1,sin )AP αα=-,2(cos 1,sin )AP ββ=--,所以1||(cos 2|sin|2AP α===,同理2||(cos 2|sin|2AP β=,故12||,||AP AP 不一定相等,错误;C :由题意得:31cos()0sin()cos()OA OP αβαβαβ⋅=⨯++⨯+=+,12cos cos sin (sin )cos()OP OP αβαβαβ⋅=⋅+⋅-=+,正确;D :由题意得:11cos 0sin cos OA OP ααα⋅=⨯+⨯=,23cos cos()(sin )sin()OP OP βαββαβ⋅=⨯++-⨯+()()()cos βαβcos α2β=++=+,故一般来说123OA OP OP OP ⋅≠⋅故错误;故选:AC例10.(2019·天津·高考真题(文)) 在四边形ABCD 中,AD BC ∥,AB =,5AD = ,30A∠=︒ ,点E 在线段CB 的延长线上,且AEBE =,则BD AE ⋅=__________.【答案】1-. 【解析】 【分析】建立坐标系利用向量的坐标运算分别写出向量而求解. 【详解】建立如图所示的直角坐标系,则B ,5)2D . 因为AD∥BC ,30BAD ∠=︒,所以150CBA ∠=︒,因为AE BE =,所以30BAE ABE ∠=∠=︒,所以直线BEy x=-,直线AE的斜率为y =.由y x y x ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩得x =1y =-, 所以1)E -. 所以35(,)(3,1)122BD AE =-=-.例11.(2020·北京·高考真题)已知正方形ABCD 的边长为2,点P 满足1()2AP AB AC =+,则||PD =_________;PB PD ⋅=_________.【答案】 1-【解析】 【分析】以点A 为坐标原点,AB 、AD 所在直线分别为x 、y 轴建立平面直角坐标系,求得点P 的坐标,利用平面向量数量积的坐标运算可求得PD 以及PB PD ⋅的值. 【详解】以点A 为坐标原点,AB 、AD 所在直线分别为x 、y 轴建立如下图所示的平面直角坐标系,则点()0,0A 、()2,0B 、()2,2C 、()0,2D ,()()()()1112,02,22,1222AP AB AC =+=+=, 则点()2,1P ,()2,1PD ∴=-,()0,1PB =-,因此,(PD =-()021(1)1PB PD ⋅=⨯-+⨯-=-.1-. 【总结提升】1.计算向量数量积的三种常用方法(1)定义法:已知向量的模与夹角时,可直接使用数量积的定义求解,即a ·b =|a ||b |cos θ(θ是a 与b 的夹角).(2)基向量法:计算由基底表示的向量的数量积时,应用相应运算律,最终转化为基向量的数量积,进而求解.(3)坐标法:若向量选择坐标形式,则向量的数量积可应用坐标的运算形式进行求解. 2.总结提升:公式a·b =|a||b|cos<a ,b >与a·b =x 1x 2+y 1y 2都是用来求两向量的数量积的,没有本质区别,只是书写形式上的差异,两者可以相互推导.若题目中给出的是两向量的模与夹角,则可直接利用公式a·b =|a||b|cos<a ,b >求解;若已知两向量的坐标,则可选用公式a·b =x 1x 2+y 1y 2求解. 题型五:平面向量的模、夹角例12.(2022·四川省内江市第六中学模拟预测(理))已知向量()1,2a =,5a b ⋅=,8a b +=,则b =( ) A .6 B .5 C .8 D .7【答案】D 【解析】 【分析】先求出||a ,再将8a b +=两边平方,结合数量积的运算,即可求得答案. 【详解】由()1,2a =得:2||12a =+,由8a b +=得2222251064a b a a b b b +=+⋅+=++=, 即得249,||7b b ==,故选:D例13.(2018·浙江高考真题)已知a ,b ,e 是平面向量,e 是单位向量.若非零向量a 与e 的夹角为π3,向量b 满足b 2−4e·b+3=0,则|a −b|的最小值是( ) A .√3−1 B .√3+1 C .2 D .2−√3 【答案】A 【解析】设a =(x,y),e =(1,0),b =(m,n),则由⟨a,e ⟩=π3得a ⋅e =|a|⋅|e|cos π3,x =12√x 2+y 2,∴y =±√3x , 由b 2−4e ⋅b +3=0得m 2+n 2−4m +3=0,(m −2)2+n 2=1, 因此|a −b|的最小值为圆心(2,0)到直线y =±√3x 的距离2√32=√3减去半径1,为√3−1.选A.【思路点拨】先确定向量a,b 所表示的点的轨迹,一个为直线,一个为圆,再根据直线与圆的位置关系求最小值.例14.(2021·湖南·高考真题)已知向量(1,2)a =-,(3,1)b =-,则|2|a b +=___________【分析】利用向量模的坐标表示,即可求解.【详解】()21,3a b +=,所以2213a b +=+=例15.(2019·全国·高考真题(文))已知向量(2,2),(8,6)a b ==-,则cos ,a b =___________.【答案】【解析】【分析】根据向量夹角公式可求出结果.【详解】22826cos ,102a ba b a b ⨯-+⨯<>===-+.例16.(2017·山东·高考真题(理))已知1e ,2e 是互相12e - 与1e +λ2e 的夹角为60°,则实数λ的值是_ _.【解析】【分析】根据平面向量的数量积运算与单位向量的定义,列出方程解方程即可求出λ的值.【详解】解:由题意,设1e =(1,0),2e =(0,1),12e -=1), 1e +λ2e =(1,λ);又夹角为60°,12e -)•(1e +λ2e )=λ=2cos60°,λ=解得λ=【总结提升】 1.求向量夹角问题的方法(1)当a ,b 是非坐标形式时,求a 与b 的夹角θ,需求出a ·b 及|a |,|b |或得出它们之间的关系;(2)若已知a =(x 1,y 1)与b =(x 2,y 2),则cos 〈a ,b 〉=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21·x 22+y 22. 提醒:〈a ,b 〉∈[0,π].2.平面向量模问题的类型及求解方法(1)求向量模的常用方法①若向量a 是以坐标形式出现的,求向量a 的模可直接利用公式|a |=x 2+y 2.②若向量a ,b 是以非坐标形式出现的,求向量a 的模可应用公式|a |2=a 2=a ·a ,或|a ±b |2=(a ±b )2=a 2±2a ·b +b 2,先求向量模的平方,再通过向量数量积的运算求解.(2)求向量模的最值(范围)的方法①代数法:把所求的模表示成某个变量的函数,再用求最值的方法求解.②几何法(数形结合法):弄清所求的模表示的几何意义,结合动点表示的图形求解.题型六:两个向量垂直问题例17.(2016·全国·高考真题(理))已知向量()()1,3,2a m b ==-,,且()a b b +⊥,则m =( ) A .−8B .−6C .6D .8【答案】D【解析】【分析】由已知向量的坐标求出a b +的坐标,再由向量垂直的坐标运算得答案.【详解】∵(1,),(3,2),(4,2)a m b a b m ==-∴+=-,又()a b b +⊥,∴3×4+(﹣2)×(m ﹣2)=0,解得m =8.故选D .例18.(2022·全国·高考真题(文))已知向量(,3),(1,1)a m b m ==+.若a b ⊥,则m =______________.【答案】34-##0.75- 【解析】【分析】直接由向量垂直的坐标表示求解即可.【详解】由题意知:3(1)0a b m m ⋅=++=,解得34m =-. 故答案为:34-. 例19.(2022·全国·高三专题练习)已知,a b 是平面内两个互相垂直的单位向量,若向量c 满足()()20a c b c -⋅-=,则c 的最大值是_________.【解析】【分析】由题意可设,a b 的坐标,设(,)c x y =,利用()()20a c b c -⋅-=求得(,)c x y =的终点的轨迹方程,即可求得答案.【详解】因为,a b 是平面内两个互相垂直的单位向量,故不妨设(1,0),(0,1)a b ==,设(,)c x y =,由()()20a c b c -⋅-=得:(1,)(2,12)0x y x y --⋅--=,即2(1)(12)0x x y y ----=,即22115()()2416x y -+-=,则c 的终点在以11(,)24故c 的最大值为=例20.(2020·全国高考真题(理))已知单位向量a →,b →的夹角为45°,k a b →→-与a →垂直,则k =__________.【解析】 由题意可得:211cos 452a b →→⋅=⨯⨯=, 由向量垂直的充分必要条件可得:0k a b a →→→⎛⎫-⋅= ⎪⎝⎭,即:202k a a b k →→→⨯-⋅=-=,解得:2k =.. 【规律方法】1.利用坐标运算证明两个向量的垂直问题若证明两个向量垂直,先根据共线、夹角等条件计算出这两个向量的坐标;然后根据数量积的坐标运算公式,计算出这两个向量的数量积为0即可.2.已知两个向量的垂直关系,求解相关参数的值(涉及向量垂直问题为高频考点)根据两个向量垂直的充要条件,列出相应的关系式,进而求解参数.3.已知非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ∥b 与a ⊥b 的坐标表示如下:a ∥b ⇔x 1y 2=x 2y 1,即x 1y 2-x 2y 1=0;a ⊥b ⇔x 1x 2=-y 1y 2,即x 1x 2+y 1y 2=0.两个结论不能混淆,可以对比学习,分别简记为:纵横交错积相等,横横纵纵积相反.。
第6讲 导数的应用之单调性、极值和最值1.函数单调性与导函数符号的关系一般地,函数的单调性与其导数正负有以下关系:在某个区间(,)a b 内,如果()0f x '>,那么函数()y f x =在该区间内单调递增;如果()0f x '<,那么函数()y f x =在该区间内单调递减.2.求可导函数单调区间的一般步骤 (1)确定函数()f x 的定义域;(2)求()f x ',令()0f x '=,解此方程,求出它在定义域内的一切实数; (3)把函数()f x 的间断点(即()f x 的无定义点)的横坐标和()0f x '=的各实根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数()f x 的定义域分成若干个小区间;(4)确定()f x '在各小区间内的符号,根据()f x '的符号判断函数()f x 在每个相应小区间内的增减性.注①使()0f x '=的离散点不影响函数的单调性,即当()f x '在某个区间内离散点处为零,在其余点处均为正(或负)时,()f x 在这个区间上仍旧是单调递增(或递减)的.例如,在(,)-∞+∞上,3()f x x =,当0x =时,()0f x '=;当0x ≠时,()0f x '>,而显然3()f x x =在(,)-∞+∞上是单调递增函数.②若函数()y f x =在区间(,)a b 上单调递增,则()0f x '≥(()f x '不恒为0),反之不成立.因为()0f x '≥,即()0f x '>或()0f x '=,当()0f x '>时,函数()y f x =在区间(,)a b 上单调递增.当()0f x '=时,()f x 在这个区间为常值函数;同理,若函数()y f x =在区间(,)a b 上单调递减,则()0f x '≤(()f x '不恒为0),反之不成立.这说明在一个区间上函数的导数大于零,是这个函数在该区间上单调递增的充分不必要条件.于是有如下结论: ()0f x '>⇒()f x 单调递增; ()f x 单调递增()0f x '⇒≥; ()0f x '<⇒()f x 单调递减; ()f x 单调递减()0f x '⇒≤.3.函数极值的概念设函数()y f x =在点0x 处连续且0()0y f x '==,若在点0x 附近的左侧()0f x '>,右侧()0f x '<,则0x 为函数的极大值点;若在0x 附近的左侧()0f x '<,右侧()0f x '>,则0x 为函数的极小值点.函数的极值是相对函数在某一点附近的小区间而言,在函数的整个定义区间内可能有多个极大值或极小值,且极大值不一定比极小值大.极大值与极小值统称为极值,极大值点与极小值点统称为极值点. 4.求可导函数()f x 极值的一般步骤 (1)先确定函数()f x 的定义域; (2)求导数()f x ';(3)求方程()0f x '=的根;(4)检验()f x '在方程()0f x '=的根的左右两侧的符号,如果在根的左侧附近为正,在右侧附近为负,那么函数()y f x =在这个根处取得极大值;如果在根的左侧附近为负,在右侧附近为正,那么函数()y f x =在这个根处取得极小值.注①可导函数()f x 在点0x 处取得极值的充要条件是:0x 是导函数的变号零点,即0()0f x '=,且在0x 左侧与右侧,()f x '的符号导号.②0()0f x '=是0x 为极值点的既不充分也不必要条件,如3()f x x =,(0)0f '=,但00x =不是极值点.另外,极值点也可以是不可导的,如函数()f x x =,在极小值点00x =是不可导的,于是有如下结论:0x 为可导函数()f x 的极值点0()0f x '⇒=;但0()0f x '=⇒0x 为()f x 的极值点. 5.函数的最大值、最小值若函数()y f x =在闭区间[],a b 上的图像是一条连续不间断的曲线,则该函数在[],a b 上一定能够取得最大值与最小值,函数的最值必在极值点或区间端点处取得.6.求函数的最大值、最小值的一般步骤设()y f x =是定义在区间[],a b 上的函数,()y f x =在(,)a b 可导,求函数()y f x =在[],a b 上的最大值与最小值,可分两步进行:(1)求函数()y f x =在(,)a b 内的极值;(2)将函数()y f x =的各极值与端点处的函数值(),()f a f b 比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.注①函数的极值反映函数在一点附近情况,是局部函数值的比较,故极值不一定是最值;函数的最值是对函数在整个区间上函数值比较而言的,故函数的最值可能是极值,也可能是区间端点处的函数值;②函数的极值点必是开区间的点,不能是区间的端点; ③函数的最值必在极值点或区间端点处取得.1.已知0x 是函数()e ln x f x x =-的极值点,若()00,a x ∈, ()0,b x ∈+∞,则 A. ()0f a '>, ()0f b '< B. ()0f a '<, ()0f b '< C. ()0f a '>, ()0f b '> D. ()0f a '<, ()0f b '> 【答案】D【解析】因为()1(0)x f x e x x '=->,令()1=0x f x e x '=-,即1=x e x ,在平面直角坐标系画出1,x y e y x==的图象,如图:根据图象可知, ()()()()000,,0,,,0x x f x x x f x '∞'∈∈+,所以 ()0f a '<, ()0f b '>,故选D.2.已知20a b =≠,且关于x 的函数()321132f x x a x a bx =++⋅在R 上有极值,则a 与b 的夹角范围为( )A. 0,6π⎛⎫⎪⎝⎭B. ,6ππ⎛⎤ ⎥⎝⎦C. ,3ππ⎛⎤ ⎥⎝⎦D. 2,33ππ⎛⎤ ⎥⎝⎦【答案】C【解析】()321132f x x a x a bx =++⋅在R 有极值, ()2'0f x x a x a b ∴=++⋅=有不等式的根, 0∴∆>,即2240,4cos 0a a b a a b θ-⋅>∴->,120,cos 2a b θ=≠∴<, 0,3πθπθπ≤≤∴<≤,即向量,a b 夹角范围是,3ππ⎛⎤⎥⎝⎦,故选C. 【方法点睛】本题主要考查向量的模及平面向量数量积公式、利用导数研究函数的极值,属于难题.平面向量数量积公式有两种形式,一是cos a b a b θ⋅=,二是1212a b x x y y ⋅=+,主要应用以下几个方面:(1)求向量的夹角, ·cos ·a ba bθ=(此时·a b 往往用坐标形式求解);(2)求投影, a 在b 上的投影是a b b⋅;(3),a b 向量垂直则0a b ⋅=;(4)求向量ma nb + 的模(平方后需求a b ⋅).3.在ABC ∆中, ,,a b c 分别为,,A B C ∠∠∠所对的边,若函数()()3222113f x x bx a c ac x =+++-+有极值点,则sin 23B π⎛⎫- ⎪⎝⎭的最小值是( ) A. 0 B. 32- C. 32D. -1 【答案】D【解析】()()3222113f x x bx a c ac x =+++-+,∴f′(x )=x 2+2bx+(a 2+c 2-ac ),又∵函数()()3222113f x x bx a c ac x =+++-+有极值点,∴x 2+2bx+(a 2+c 2-ac )=0有两个不同的根,∴△=(2b )2-4(a 2+c 2-ac )>0,即ac >a 2+c 2-b 2,即ac >2accosB ;即cosB <12,故∠B 的范围是(π3π,),所以23B π- 5,33ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,当3112B 326B πππ-==,即 时sin 23B π⎛⎫- ⎪⎝⎭的最小值是-1 故选D4.设定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足xf′(x)-f(x)=xlnx , 11f e e⎛⎫= ⎪⎝⎭,则f(x)( )A. 有极大值,无极小值B. 有极小值,无极大值C. 既有极大值,又有极小值D. 既无极大值,又无极小值 【答案】D【解析】因为xf ′(x )-f (x )=x ln x ,所以()()2ln xf x f x x x x -=',所以()'ln ()f x xx x=,所以f (x )=12x ln 2x +cx .因为f (1e )=12e ln 21e +c ×1e =1e ,所以c =12,所以f ′(x )=12ln 2x +ln x +12=12(ln x +1)2≥0,所以f (x )在(0,+∞)上单调递增,所以f (x )在(0,+∞)上既无极大值,也无极小值,故选D.点睛:根据导函数求原函数,常常需构造辅助函数,一般根据导数法则进行:如()()f x f x '-构造()()x f x g x e =, ()()f x f x '+构造()()x g x e f x =,()()xf x f x '-构造()()f xg x x=, ()()xf x f x '+构造()()g x xf x =等 5.设a R ∈,若函数,x y e ax x R =+∈有大于零的极值点,则( )A. 1a e<- B. 1a e >- C. 1a >- D. 1a <-【答案】D【解析】()x f x e a '=+(x>0),显然当0a ≥时, ()0f x '>,f(x)在R 上单调递增,无极值点,不符。
五年2018-2022高考数学真题按知识点分类汇编6-三角函数(含解析)一、单选题1.(2022·天津·统考高考真题)已知1()sin 22f x x =,关于该函数有下列四个说法:①()f x 的最小正周期为2π;②()f x 在ππ[,]44-上单调递增;③当ππ,63x ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时,()f x 的取值范围为33,44⎡⎤-⎢⎥⎣⎦; ④()f x 的图象可由1πg()sin(2)24x x =+的图象向左平移π8个单位长度得到.以上四个说法中,正确的个数为( ) A .1B .2C .3D .42.(2022·全国·统考高考真题)函数()33cos x xy x -=-在区间ππ,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦的图象大致为( )A .B .C .D .3.(2022·浙江·统考高考真题)设x ∈R ,则“sin 1x =”是“cos 0x =”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充分必要条件 D .既不充分也不必要条件4.(2022·北京·统考高考真题)已知函数22()cos sin f x x x =-,则( )A .()f x 在,26ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递减B .()f x 在,412ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增C .()f x 在0,3π⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减D .()f x 在7,412ππ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增5.(2022·北京·统考高考真题)在ABC 中,3,4,90AC BC C ==∠=︒.P 为ABC 所在平面内的动点,且1PC =,则PA PB ⋅的取值范围是( ) A .[5,3]-B .[3,5]-C .[6,4]-D .[4,6]-6.(2022·全国·统考高考真题)设函数π()sin 3f x x ω⎛⎫=+ ⎪⎝⎭在区间(0,π)恰有三个极值点、两个零点,则ω的取值范围是( ) A .513,36⎫⎡⎪⎢⎣⎭B .519,36⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .138,63⎛⎤ ⎥⎝⎦D .1319,66⎛⎤ ⎥⎝⎦7.(2022·浙江·统考高考真题)为了得到函数2sin3y x =的图象,只要把函数π2sin 35y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭图象上所有的点( )A .向左平移π5个单位长度B .向右平移π5个单位长度C .向左平移π15个单位长度 D .向右平移π15个单位长度 8.(2022·全国·统考高考真题)如图是下列四个函数中的某个函数在区间[3,3]-的大致图像,则该函数是( )A .3231x x y x -+=+B .321x xy x -=+C .22cos 1x xy x =+ D .22sin 1xy x =+ 9.(2022·全国·统考高考真题)将函数π()sin (0)3f x x ωω⎛⎫=+> ⎪⎝⎭的图像向左平移π2个单位长度后得到曲线C ,若C 关于y 轴对称,则ω的最小值是( ) A .16B .14C .13D .1210.(2022·全国·统考高考真题)沈括的《梦溪笔谈》是中国古代科技史上的杰作,其中收录了计算圆弧长度的“会圆术”,如图,AB 是以O 为圆心,OA 为半径的圆弧,C 是AB 的中点,D 在AB 上,CD AB ⊥.“会圆术”给出AB 的弧长的近似值s 的计算公式:22CD s AB OA=+.当2,60OA AOB =∠=︒时,s =( )A 1133-B 1143-C 933-D 943-11.(2022·全国·统考高考真题)记函数()sin (0)4f x x b πωω⎛⎫=++> ⎪⎝⎭的最小正周期为T .若23T ππ<<,且()y f x =的图象关于点3,22π⎛⎫ ⎪⎝⎭中心对称,则2f π⎛⎫= ⎪⎝⎭( ) A .1 B .32C .52 D .312.(2021·北京·统考高考真题)函数()cos cos2f x x x =-是 A .奇函数,且最大值为2B .偶函数,且最大值为2C .奇函数,且最大值为98D .偶函数,且最大值为9813.(2021·全国·统考高考真题)22π5πcoscos 1212-=( ) A .12B 3C 22D 314.(2021·全国·统考高考真题)把函数()y f x =图像上所有点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把所得曲线向右平移3π个单位长度,得到函数sin 4y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭的图像,则()f x =( ) A .7sin 212x π⎛⎫- ⎪⎝⎭B .sin 212x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭C .7sin 212x π⎛⎫- ⎪⎝⎭D .sin 212x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭15.(2021·全国·高考真题)若cos 0,,tan 222sin παααα⎛⎫∈= ⎪-⎝⎭,则tan α=( )A 15B 5C 5D 1516.(2021·全国·统考高考真题)下列函数中最小值为4的是( ) A .224y x x =++ B .4sin sin y x x=+ C .2y 22x x -=+D .4ln ln y x x=+17.(2021·全国·统考高考真题)函数()sin cos 33x xf x =+的最小正周期和最大值分别是( )A .3π和2B .3π和2C .6π和2D .6π和218.(2021·全国·统考高考真题)已知命题:,sin 1p x x ∃∈<R ﹔命题:q x ∀∈R ﹐||e 1x ≥,则下列命题中为真命题的是( ) A .p q ∧B .p q ⌝∧C .p q ∧⌝D .()p q ⌝∨19.(2020·山东·统考高考真题)已知直线sin cos :y x l θθ=+的图像如图所示,则角θ是( )A .第一象限角B .第二象限角C .第三象限角D .第四象限角20.(2020·山东·统考高考真题)下列命题为真命题的是( ) A .10>且34> B .12>或45> C .x R ∃∈,cos 1x >D .x ∀∈R ,20x ≥21.(2020·天津·统考高考真题)已知函数()sin 3f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.给出下列结论:①()f x 的最小正周期为2π; ②2f π⎛⎫⎪⎝⎭是()f x 的最大值;③把函数sin y x =的图象上所有点向左平移3π个单位长度,可得到函数()y f x =的图象.其中所有正确结论的序号是( ) A .①B .①③C .②③D .①②③22.(2020·北京·统考高考真题)2020年3月14日是全球首个国际圆周率日(π Day ).历史上,求圆周率π的方法有多种,与中国传统数学中的“割圆术”相似.数学家阿尔·卡西的方法是:当正整数n 充分大时,计算单位圆的内接正6n 边形的周长和外切正6n 边形(各边均与圆相切的正6n 边形)的周长,将它们的算术平均数作为2π的近似值.按照阿尔·卡西的方法,π的近似值的表达式是( ).A .30303sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭ B .30306sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭C .60603sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭D .60606sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭23.(2020·全国·统考高考真题)已知 π()0,α∈,且3cos28cos 5αα-=,则sin α=( ) A .53B .23C .13D .5924.(2020·全国·统考高考真题)设函数()cos π()6f x x ω=+在[π,π]-的图像大致如下图,则f (x )的最小正周期为( )A .10π9B .7π6C .4π3D .3π225.(2020·全国·统考高考真题)若α为第四象限角,则( ) A .cos2α>0B .cos2α<0C .sin2α>0D .sin2α<026.(2019·全国·高考真题)若x 1=4π,x 2=34π是函数f (x )=sin x ω(ω>0)两个相邻的极值点,则ω= A .2 B .32C .1D .1227.(2019·全国·高考真题)下列函数中,以2π为周期且在区间(4π,2π)单调递增的是 A .f (x )=│cos 2x │ B .f (x )=│sin 2x │ C .f (x )=cos│x │D .f (x )= sin│x │28.(2019·北京·高考真题)如图,A ,B 是半径为2的圆周上的定点,P 为圆周上的动点,APB ∠是锐角,大小为β.图中阴影区域的面积的最大值为A .4β+4cos βB .4β+4sin βC .2β+2cos βD .2β+2sin β29.(2019·天津·高考真题)已知函数()sin()(0,0,||)f x A x A ωϕωϕπ=+>><是奇函数,将()y f x =的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像对应的函数为()g x .若()g x 的最小正周期为2π,且24g π⎛⎫= ⎪⎝⎭,则38f π⎛⎫= ⎪⎝⎭A .2-B .2-C .2D .230.(2019·全国·高考真题)函数f (x )=2sin cos x xx x ++在[—π,π]的图像大致为A .B .C .D .31.(2019·全国·高考真题)关于函数()sin |||sin |f x x x =+有下述四个结论: ①f (x )是偶函数 ②f (x )在区间(2π,π)单调递增 ③f (x )在[,]-ππ有4个零点 ④f (x )的最大值为2 其中所有正确结论的编号是 A .①②④B .②④C .①④D .①③32.(2019·全国·统考高考真题)设函数()f x =sin (5x ωπ+)(ω>0),已知()f x 在[]0,2π有且仅有5个零点,下述四个结论:①()f x 在(0,2π)有且仅有3个极大值点 ②()f x 在(0,2π)有且仅有2个极小值点 ③()f x 在(0,10π)单调递增 ④ω的取值范围是[1229510,) 其中所有正确结论的编号是 A .①④B .②③C .①②③D .①③④33.(2018·全国·高考真题)若()cos sin f x x x =-在[],a a -是减函数,则a 的最大值是 A .4πB .2π C .34π D .π34.(2018·天津·高考真题)将函数sin(2)5y x π=+的图象向右平移10π个单位长度,所得图象对应的函数 A .在区间35[,]44ππ上单调递增 B .在区间3[,]4ππ上单调递减C .在区间53[,]42ππ上单调递增 D .在区间3[,2]2ππ上单调递减 35.(2018·北京·高考真题)在平面直角坐标系中,,,,AB CD EF GH 是圆221x y +=上的四段弧(如图),点P 在其中一段上,角α以O x 为始边,OP 为终边,若tan cos sin ααα<<,则P 所在的圆弧是A .AB B .CDC .EFD .GH36.(2018·全国·高考真题)函数()2tan 1tan xf x x=+的最小正周期为A .4π B .2π C .πD .2π37.(2018·全国·高考真题)已知函数()222cos sin 2f x x x =-+,则A .()f x 的最小正周期为π,最大值为3B .()f x 的最小正周期为π,最大值为4C .()f x 的最小正周期为2π,最大值为3D .()f x 的最小正周期为2π,最大值为438.(2018·全国·高考真题)已知角α的顶点为坐标原点,始边与x 轴的非负半轴重合,终边上有两点()1A a ,,()2B b ,,且2cos23α=,则a b -= A .15B 5C 25D .139.(2018·天津·高考真题)将函数sin 25y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象向右平移10π个单位长度,所得图象对应的函数A .在区间,44ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦ 上单调递增B .在区间,04π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦ 上单调递减C .在区间,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增D .在区间,2ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减二、多选题40.(2022·全国·统考高考真题)已知函数()sin(2)(0π)f x x ϕϕ=+<<的图像关于点2π,03⎛⎫⎪⎝⎭中心对称,则( ) A .()f x 在区间5π0,12⎛⎫⎪⎝⎭单调递减B .()f x 在区间π11π,1212⎛⎫- ⎪⎝⎭有两个极值点C .直线7π6x =是曲线()y f x =的对称轴D .直线32y x =-是曲线()y f x =的切线 41.(2020·海南·高考真题)下图是函数y = sin(ωx +φ)的部分图像,则sin(ωx +φ)= ( )A .πsin(3x +)B .πsin(2)3x -C .πcos(26x +)D .5πcos(2)6x -三、填空题42.(2022·全国·统考高考真题)记函数()()cos (0,0π)f x x ωϕωϕ=+><<的最小正周期为T ,若3()f T =9x π=为()f x 的零点,则ω的最小值为____________.43.(2022·浙江·统考高考真题)若3sin sin 10,2παβαβ-=+=,则sin α=__________,cos 2β=_________.44.(2021·北京·统考高考真题)若点(cos ,sin )A θθ关于y 轴对称点为(cos(),sin())66B ππθθ++,写出θ的一个取值为___.45.(2021·全国·高考真题)已知函数()()2cos f x x ωϕ=+的部分图像如图所示,则2f π⎛⎫= ⎪⎝⎭_______________.46.(2021·全国·统考高考真题)已知函数()2cos()f x x ωϕ=+的部分图像如图所示,则满足条件74()()043f x f f x f ππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫---> ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭的最小正整数x 为________.47.(2020·山东·统考高考真题)已知ππ,22α⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦,若sin 0.8α=,则α=______rad .48.(2020·浙江·统考高考真题)已知圆锥的侧面积(单位:2cm ) 为2π,且它的侧面积展开图是一个半圆,则这个圆锥的底面半径(单位:cm )是_______.49.(2020·海南·高考真题)某中学开展劳动实习,学生加工制作零件,零件的截面如图所示.O 为圆孔及轮廓圆弧AB 所在圆的圆心,A 是圆弧AB 与直线AG 的切点,B 是圆弧AB 与直线BC 的切点,四边形DEFG 为矩形,BC ⊥DG ,垂足为C ,tan ∠ODC =35,//BH DG ,EF =12 cm ,DE=2 cm ,A 到直线DE 和EF 的距离均为7 cm ,圆孔半径为1 cm ,则图中阴影部分的面积为________cm 2.50.(2020·江苏·统考高考真题)将函数y =π3sin 24x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的图象向右平移π6个单位长度,则平移后的图象中与y 轴最近的对称轴的方程是____. 51.(2020·全国·统考高考真题)关于函数f (x )=1sin sin x x+有如下四个命题: ①f (x )的图象关于y 轴对称. ②f (x )的图象关于原点对称. ③f (x )的图象关于直线x =2π对称. ④f (x )的最小值为2.其中所有真命题的序号是__________. 52.(2019·全国·高考真题)函数3π()sin(2)3cos 2f x x x =+-的最小值为___________. 53.(2019·江苏·高考真题)已知tan 2π3tan 4αα=-⎛⎫+ ⎪⎝⎭,则πsin 24α⎛⎫+ ⎪⎝⎭的值是_____. 54.(2019·北京·高考真题)函数f (x )=sin 22x 的最小正周期是__________. 55.(2018·江苏·高考真题)已知函数sin(2)()22y x ϕϕππ=+-<<的图象关于直线3x π=对称,则ϕ的值是________.56.(2018·北京·高考真题)设函数()()cos 06f x x πωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,若()4f x f π⎛⎫≤ ⎪⎝⎭对任意的实数x 都成立,则ω的最小值为__________.57.(2018·全国·高考真题)函数()πcos 36f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭在[]0π,的零点个数为________.58.(2018·全国·高考真题)已知sin cos 1αβ+=,cos sin 0αβ+=,则()sin αβ+__________.四、解答题59.(2022·全国·统考高考真题)记ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ﹐已知()()sin sin sin sin C A B B C A -=-. (1)若2A B =,求C ; (2)证明:2222a b c =+60.(2021·浙江·统考高考真题)设函数()sin cos (R)f x x x x =+∈.(1)求函数22y fx π⎡⎤⎛⎫=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦的最小正周期;(2)求函数()4y f x f x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的最大值.61.(2020·山东·统考高考真题)小明同学用“五点法”作某个正弦型函数sin()0,0,2y A x A ωϕωϕπ⎛⎫=+>>< ⎪在一个周期内的图象时,列表如下:x6π-12π3π 712π56πx ωϕ+0 2ππ32π2πsin()A x ωϕ+3-3根据表中数据,求: (1)实数A ,ω,ϕ的值;(2)该函数在区间35,44ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的最大值和最小值.62.(2020·浙江·统考高考真题)在锐角△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且2sin 30b A a =. (I )求角B 的大小;(II )求cos A +cos B +cos C 的取值范围.63.(2020·全国·统考高考真题)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知25cos ()cos 24A A π++=.(1)求A ; (2)若3b c -=,证明:△ABC 是直角三角形. 64.(2019·天津·高考真题) 在ABC 中,内角A B C ,,所对的边分别为,,a b c .已知2b c a +=,3sin 4sin c B a C =.(Ⅰ)求cos B 的值;(Ⅱ)求sin 26B π⎛⎫+ ⎪⎝⎭的值.65.(2019·浙江·高考真题)设函数()sin ,f x x x =∈R . (1)已知[0,2),θ∈π函数()f x θ+是偶函数,求θ的值; (2)求函数22[()][()]124y f x f x ππ=+++ 的值域. 66.(2018·浙江·高考真题)已知角α的顶点与原点O 重合,始边与x 轴的非负半轴重合,它的终边过点P (3455--,). (Ⅰ)求sin (α+π)的值; (Ⅱ)若角β满足sin (α+β)=513,求cos β的值.67.(2018·北京·高考真题)已知函数()2sin cos f x x x x =.(Ⅰ)求()f x 的最小正周期;(Ⅱ)若()f x 在区间,3m π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的最大值为32,求m 的最小值.参考答案:1.A【分析】根据三角函数的图象与性质,以及变换法则即可判断各说法的真假. 【详解】因为1()sin 22f x x =,所以()f x 的最小正周期为2ππ2T ==,①不正确;令ππ2,22t x ⎡⎤=∈-⎢⎥⎣⎦,而1sin 2y t =在ππ,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上递增,所以()f x 在ππ[,]44-上单调递增,②正确;因为π2π2,33t x ⎡⎤=∈-⎢⎥⎣⎦,3sin t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,所以()312f x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,③不正确; 由于1π1πg()sin(2)sin 22428x x x ⎡⎤⎛⎫=+=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,所以()f x 的图象可由1πg()sin(2)24x x =+的图象向右平移π8个单位长度得到,④不正确. 故选:A . 2.A【分析】由函数的奇偶性结合指数函数、三角函数的性质逐项排除即可得解.【详解】令()()33cos ,,22x xf x x x ππ-⎡⎤=-∈-⎢⎥⎣⎦,则()()()()()33cos 33cos x x x xf x x x f x ---=--=--=-,所以()f x 为奇函数,排除BD ;又当0,2x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,330,cos 0x x x -->>,所以()0f x >,排除C.故选:A. 3.A【分析】由三角函数的性质结合充分条件、必要条件的定义即可得解. 【详解】因为22sin cos 1x x +=可得: 当sin 1x =时,cos 0x =,充分性成立; 当cos 0x =时,sin 1x =±,必要性不成立; 所以当x ∈R ,sin 1x =是cos 0x =的充分不必要条件. 故选:A.4.C【分析】化简得出()cos2f x x =,利用余弦型函数的单调性逐项判断可得出合适的选项.【详解】因为()22cos sin cos2f x x x x =-=.对于A 选项,当26x ππ-<<-时,23x ππ-<<-,则()f x 在,26ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递增,A 错; 对于B 选项,当412x ππ-<<时,226x ππ-<<,则()f x 在,412ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上不单调,B 错; 对于C 选项,当03x π<<时,2023x π<<,则()f x 在0,3π⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,C 对; 对于D 选项,当7412x ππ<<时,7226x ππ<<,则()f x 在7,412ππ⎛⎫⎪⎝⎭上不单调,D 错. 故选:C. 5.D【分析】依题意建立平面直角坐标系,设()cos ,sin P θθ,表示出PA ,PB ,根据数量积的坐标表示、辅助角公式及正弦函数的性质计算可得;【详解】解:依题意如图建立平面直角坐标系,则()0,0C ,()3,0A ,()0,4B ,因为1PC =,所以P 在以C 为圆心,1为半径的圆上运动, 设()cos ,sin P θθ,[]0,2θπ∈,所以()3cos ,sin PA θθ=--,()cos ,4sin PB θθ=--, 所以()()()()cos 3cos 4sin sin PA PB θθθθ⋅=-⨯-+-⨯-22cos 3cos 4sin sin θθθθ=--+13cos 4sin θθ=--()15sin θϕ=-+,其中3sin 5ϕ=,4cos 5ϕ=,因为()1sin 1θϕ-≤+≤,所以()415sin 6θϕ-≤-+≤,即[]4,6PA PB ⋅∈-; 故选:D6.C【分析】由x 的取值范围得到3x πω+的取值范围,再结合正弦函数的性质得到不等式组,解得即可.【详解】解:依题意可得0ω>,因为()0,x π∈,所以,333x πππωωπ⎛⎫+∈+ ⎪⎝⎭, 要使函数在区间()0,π恰有三个极值点、两个零点,又sin y x =,,33x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭的图象如下所示:则5323ππωππ<+≤,解得13863ω<≤,即138,63ω⎛⎤∈ ⎥⎝⎦. 故选:C . 7.D【分析】根据三角函数图象的变换法则即可求出.【详解】因为ππ2sin32sin 3155y x x ⎡⎤⎛⎫==-+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,所以把函数π2sin 35y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭图象上的所有点向右平移π15个单位长度即可得到函数2sin3y x =的图象. 故选:D.8.A【分析】由函数图像的特征结合函数的性质逐项排除即可得解. 【详解】设()321x x f xx -=+,则()10f =,故排除B;设()22cos 1x x h x x =+,当π0,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,0cos 1x <<,所以()222cos 2111x x xh x x x =<≤++,故排除C; 设()22sin 1xg x x =+,则()2sin 33010g =>,故排除D. 故选:A. 9.C【分析】先由平移求出曲线C 的解析式,再结合对称性得,232k k ωππππ+=+∈Z ,即可求出ω的最小值.【详解】由题意知:曲线C 为sin sin()2323y x x ππωππωω⎡⎤⎛⎫=++=++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,又C 关于y 轴对称,则,232k k ωππππ+=+∈Z ,解得12,3k k ω=+∈Z ,又0ω>,故当0k =时,ω的最小值为13.故选:C. 10.B【分析】连接OC ,分别求出,,AB OC CD ,再根据题中公式即可得出答案. 【详解】解:如图,连接OC , 因为C 是AB 的中点, 所以OC AB ⊥,又CD AB ⊥,所以,,O C D 三点共线, 即2OD OA OB ===, 又60AOB ∠=︒, 所以2AB OA OB ===,则OC =2CD =所以(22222CD s AB OA=+=+=故选:B .11.A【分析】由三角函数的图象与性质可求得参数,进而可得函数解析式,代入即可得解. 【详解】由函数的最小正周期T 满足23T ππ<<,得223πππω<<,解得23ω<<, 又因为函数图象关于点3,22π⎛⎫⎪⎝⎭对称,所以3,24k k Z ππωπ+=∈,且2b =,所以12,63k k Z ω=-+∈,所以52ω=,5()sin 224f x x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭,所以5sin 21244f πππ⎛⎫⎛⎫=++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.故选:A 12.D【分析】由函数奇偶性的定义结合三角函数的性质可判断奇偶性;利用二倍角公式结合二次函数的性质可判断最大值.【详解】由题意,()()()()cos cos 2cos cos2f x x x x x f x -=---=-=,所以该函数为偶函数,又2219()cos cos 22cos cos 12cos 48f x x x x x x ⎛⎫=-=-++=--+ ⎪⎝⎭,所以当1cos 4x =时,()f x 取最大值98. 故选:D. 13.D【分析】由题意结合诱导公式可得22225cos cos cos sin 12121212ππππ-=-,再由二倍角公式即可得解.【详解】由题意,2222225coscos cos cos cos sin 1212122121212πππππππ⎛⎫-=--=- ⎪⎝⎭cos6π==故选:D. 14.B【分析】解法一:从函数()y f x =的图象出发,按照已知的变换顺序,逐次变换,得到23y f x π⎡⎤⎛⎫=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,即得2sin 34f x x ππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,再利用换元思想求得()y f x =的解析表达式;解法二:从函数sin 4y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭出发,逆向实施各步变换,利用平移伸缩变换法则得到()y f x =的解析表达式.【详解】解法一:函数()y f x =图象上所有点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,得到(2)y f x =的图象,再把所得曲线向右平移3π个单位长度,应当得到23y f x π⎡⎤⎛⎫=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦的图象,根据已知得到了函数sin 4y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭的图象,所以2sin 34f x x ππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,令23t x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则,234212t t x x πππ=+-=+,所以()sin 212t f t π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,所以()sin 212x f x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭;解法二:由已知的函数sin 4y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭逆向变换,第一步:向左平移3π个单位长度,得到sin sin 3412y x x πππ⎛⎫⎛⎫=+-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭的图象,第二步:图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到sin 212x y π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象,即为()y f x =的图象,所以()sin 212x f x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.故选:B. 15.A【分析】由二倍角公式可得2sin 22sin cos tan 2cos 212sin αααααα==-,再结合已知可求得1sin 4α=,利用同角三角函数的基本关系即可求解. 【详解】cos tan 22sin ααα=-2sin 22sin cos cos tan 2cos 212sin 2sin αααααααα∴===--, 0,2πα⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,cos 0α∴≠,22sin 112sin 2sin ααα∴=--,解得1sin 4α=,215cos 1sin αα∴=-=sin 15tan cos ααα∴==. 故选:A.【点睛】关键点睛:本题考查三角函数的化简问题,解题的关键是利用二倍角公式化简求出sin α.16.C【分析】根据二次函数的性质可判断A 选项不符合题意,再根据基本不等式“一正二定三相等”,即可得出,B D 不符合题意,C 符合题意.【详解】对于A ,()2224133y x x x =++=++≥,当且仅当=1x -时取等号,所以其最小值为3,A 不符合题意;对于B ,因为0sin 1x <≤,4sin 244sin y x x=+≥,当且仅当sin 2x =时取等号,等号取不到,所以其最小值不为4,B 不符合题意;对于C ,因为函数定义域为R ,而20x >,242222442x x xx y -=+=+≥=,当且仅当22x =,即1x =时取等号,所以其最小值为4,C 符合题意; 对于D ,4ln ln y x x=+,函数定义域为()()0,11,+∞,而ln x R ∈且ln 0x ≠,如当ln 1x =-,5y =-,D 不符合题意.故选:C .【点睛】本题解题关键是理解基本不等式的使用条件,明确“一正二定三相等”的意义,再结合有关函数的性质即可解出. 17.C【分析】利用辅助角公式化简()f x ,结合三角函数周期性和值域求得函数的最小正周期和最大值.【详解】由题,22()sin cos 223s 33334x x x x f x x π=+=⎛+⎫⎪⎝⎭,所以()f x 的最小正周期为2613T故选:C . 18.A【分析】由正弦函数的有界性确定命题p 的真假性,由指数函数的知识确定命题q 的真假性,由此确定正确选项.【详解】由于sin0=0,所以命题p 为真命题;由于x y e =在R 上为增函数,0x ≥,所以||01x e e ≥=,所以命题q 为真命题; 所以p q ∧为真命题,p q ⌝∧、p q ∧⌝、()p q ⌝∨为假命题. 故选:A . 19.D【分析】本题可根据直线的斜率和截距得出sin 0θ<、cos 0θ>,即可得出结果. 【详解】结合图像易知,sin 0θ<,cos 0θ>, 则角θ是第四象限角, 故选:D. 20.D【分析】本题可通过43>、12<、45、cos 1≤x 、20x ≥得出结果.【详解】A 项:因为43>,所以10>且34>是假命题,A 错误; B 项:根据12<、45易知B 错误;C 项:由余弦函数性质易知cos 1≤x ,C 错误;D 项:2x 恒大于等于0,D 正确, 故选:D. 21.B【分析】对所给选项结合正弦型函数的性质逐一判断即可.【详解】因为()sin()3f x x π=+,所以周期22T ππω==,故①正确; 51()sin()sin 122362f ππππ=+==≠,故②不正确; 将函数sin y x =的图象上所有点向左平移3π个单位长度,得到sin()3y x π=+的图象,故③正确. 故选:B.【点晴】本题主要考查正弦型函数的性质及图象的平移,考查学生的数学运算能力,逻辑分析那能力,是一道容易题.22.A【分析】计算出单位圆内接正6n 边形和外切正6n 边形的周长,利用它们的算术平均数作为2π的近似值可得出结果.【详解】单位圆内接正6n 边形的每条边所对应的圆心角为360606n n ︒︒=⨯,每条边长为 302sin n︒, 所以,单位圆的内接正6n 边形的周长为3012sin n n︒, 单位圆的外切正6n 边形的每条边长为302tann ︒,其周长为3012tan n n︒, 303012sin12tan 303026sin tan 2n n n n n n n π︒︒+︒︒⎛⎫∴==+ ⎪⎝⎭,则30303sin tan n n n π︒︒⎛⎫=+ ⎪⎝⎭. 故选:A.【点睛】本题考查圆周率π的近似值的计算,根据题意计算出单位圆内接正6n 边形和外切正6n 边形的周长是解答的关键,考查计算能力,属于中等题. 23.A【分析】用二倍角的余弦公式,将已知方程转化为关于cos α的一元二次方程,求解得出cos α,再用同角间的三角函数关系,即可得出结论.【详解】3cos28cos 5αα-=,得26cos 8cos 80αα--=, 即23cos 4cos 40αα--=,解得2cos 3α=-或cos 2α=(舍去),又25(0,),sin 1cos απαα∈∴=-=故选:A.【点睛】本题考查三角恒等变换和同角间的三角函数关系求值,熟记公式是解题的关键,考查计算求解能力,属于基础题. 24.C【分析】由图可得:函数图象过点4,09π⎛⎫- ⎪⎝⎭,即可得到4cos 096ππω⎛⎫-⋅+= ⎪⎝⎭,结合4,09π⎛⎫- ⎪⎝⎭是函数()f x 图象与x 轴负半轴的第一个交点即可得到4962πππω-⋅+=-,即可求得32ω=,再利用三角函数周期公式即可得解.【详解】由图可得:函数图象过点4,09π⎛⎫-⎪⎝⎭,将它代入函数()f x 可得:4cos 096ππω⎛⎫-⋅+= ⎪⎝⎭ 又4,09π⎛⎫- ⎪⎝⎭是函数()f x 图象与x 轴负半轴的第一个交点, 所以4962πππω-⋅+=-,解得:32ω=所以函数()f x 的最小正周期为224332T πππω=== 故选:C【点睛】本题主要考查了三角函数的性质及转化能力,还考查了三角函数周期公式,属于中档题. 25.D【分析】由题意结合二倍角公式确定所给的选项是否正确即可. 【详解】方法一:由α为第四象限角,可得3222,2k k k Z ππαππ+<<+∈, 所以34244,k k k Z ππαππ+<<+∈此时2α的终边落在第三、四象限及y 轴的非正半轴上,所以sin 20α< 故选:D. 方法二:当6πα=-时,cos 2cos 03πα⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,选项B 错误; 当3πα=-时,2cos 2cos 03πα⎛⎫=-< ⎪⎝⎭,选项A 错误; 由α在第四象限可得:sin 0,cos 0αα<>,则sin 22sin cos 0ααα=<,选项C 错误,选项D 正确; 故选:D.【点睛】本题主要考查三角函数的符号,二倍角公式,特殊角的三角函数值等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力. 26.A【分析】从极值点可得函数的周期,结合周期公式可得ω. 【详解】由题意知,()sin f x x ω=的周期232()44T ωπππ==-=π,得2ω=.故选A . 【点睛】本题考查三角函数的极值、最值和周期,渗透了直观想象、逻辑推理和数学运算素养.采取公式法,利用方程思想解题. 27.A【分析】本题主要考查三角函数图象与性质,渗透直观想象、逻辑推理等数学素养.画出各函数图象,即可做出选择.【详解】因为sin ||y x =图象如下图,知其不是周期函数,排除D ;因为cos cos y x x ==,周期为2π,排除C ,作出cos 2y x =图象,由图象知,其周期为2π,在区间(,)42ππ单调递增,A 正确;作出sin 2y x =的图象,由图象知,其周期为2π,在区间(,)42ππ单调递减,排除B ,故选A .【点睛】利用二级结论:①函数()y f x =的周期是函数()y f x =周期的一半;②sin y x ω=不是周期函数; 28.B【分析】由题意首先确定面积最大时点P 的位置,然后结合扇形面积公式和三角形面积公式可得最大的面积值.【详解】观察图象可知,当P 为弧AB 的中点时,阴影部分的面积S 取最大值,此时∠BOP =∠AOP =π-β, 面积S 的最大值为2222βππ⨯⨯+S △POB + S △POA =4β+1||sin()2OP OB πβ-‖1||sin()2OP OA πβ+-‖ 42sin 2sin 44sin βββββ=++=+⋅.故选B .【点睛】本题主要考查阅读理解能力、数学应用意识、数形结合思想及数学式子变形和运算求解能力,有一定的难度.关键观察分析区域面积最大时的状态,并将面积用边角等表示. 29.C【解析】只需根据函数性质逐步得出,,A ωϕ值即可.【详解】因为()f x 为奇函数,∴(0)sin 0=,0,f A k k ϕϕπ==∴=,0ϕ=; 又12()sin ,2,122g x A x T πωπω=∴== 2ω=,2A =,又()24g π=∴()2sin 2f x x =,3() 2.8f π= 故选C .【点睛】本题考查函数的性质和函数的求值问题,解题关键是求出函数()g x . 30.D【分析】先判断函数的奇偶性,得()f x 是奇函数,排除A ,再注意到选项的区别,利用特殊值得正确答案. 【详解】由22sin()()sin ()()cos()()cos x x x xf x f x x x x x -+----===--+-+,得()f x 是奇函数,其图象关于原点对称.又221422()1,2()2f πππππ++==>2()01f πππ=>-+.故选D . 【点睛】本题考查函数的性质与图象,渗透了逻辑推理、直观想象和数学运算素养.采取性质法或赋值法,利用数形结合思想解题. 31.C【分析】化简函数()sin sin f x x x =+,研究它的性质从而得出正确答案. 【详解】()()()()sin sin sin sin ,f x x x x x f x f x -=-+-=+=∴为偶函数,故①正确.当2x ππ<<时,()2sin f x x =,它在区间,2π⎛⎫π ⎪⎝⎭单调递减,故②错误.当0x π≤≤时,()2sin f x x =,它有两个零点:0,π;当0x π-≤<时,()()sin sin 2sin f x x x x =--=-,它有一个零点:π-,故()f x 在[],-ππ有3个零点:0-π,,π,故③错误.当[]()2,2x k k k *∈ππ+π∈N 时,()2sin f x x =;当[]()2,22x k k k *∈π+ππ+π∈N 时,()sin sin 0f x x x =-=,又()f x 为偶函数,f x 的最大值为2,故④正确.综上所述,①④ 正确,故选C .【点睛】画出函数()sin sin f x x x =+的图象,由图象可得①④正确,故选C .32.D【分析】本题为三角函数与零点结合问题,难度大,通过整体换元得5265πππωπ≤+<,结合正弦函数的图像分析得出答案. 【详解】当[0,2]xπ时,,2555x πππωπω⎡⎤+∈+⎢⎥⎣⎦, ∵f (x )在[0,2]π有且仅有5个零点, ∴5265πππωπ≤+<,∴1229510ω≤<,故④正确, 由5265πππωπ≤+<,知,2555x πππωπω⎡⎤+∈+⎢⎥⎣⎦时, 令59,,5222x ππππω+=时取得极大值,①正确;极小值点不确定,可能是2个也可能是3个,②不正确; 因此由选项可知只需判断③是否正确即可得到答案,当0,10x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,(2),5510x ππωπω+⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦,若f (x )在0,10π⎛⎫⎪⎝⎭单调递增,则(2)102ωππ+< ,即<3ϖ , ∵1229510ω≤<,故③正确. 故选D .【点睛】极小值点个数动态的,易错,③正确性考查需认真计算,易出错,本题主要考查了整体换元的思想解三角函数问题,属于中档题. 33.A【详解】因为π()cos sin )4=-=+f x x x x ,所以由π02ππ2π,(k Z)4+≤+≤+∈k x k 得π3π2π2π,(k Z)44-+≤≤+∈k x k 因此π3ππ3ππ[,][,],,044444a a a a a a a -⊆-∴-<-≥-≤∴<≤,从而a 的最大值为π4,故选:A. 34.A【分析】由题意首先求得平移之后的函数解析式,然后确定函数的单调区间即可. 【详解】由函数图象平移变换的性质可知:将sin 25y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象向右平移10π个单位长度之后的解析式为:sin 2sin 2105y x x ππ⎡⎤⎛⎫=-+= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.则函数的单调递增区间满足:()22222k x k k Z ππππ-≤≤+∈,即()44k x k k Z ππππ-≤≤+∈,令1k =可得一个单调递增区间为:35,44ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦.函数的单调递减区间满足:()322222k x k k Z ππππ+≤≤+∈, 即()344k x k k Z ππππ+≤≤+∈, 令1k =可得一个单调递减区间为:57,44ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,本题选择A 选项. 【点睛】本题主要考查三角函数的平移变换,三角函数的单调区间的判断等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力. 35.C【详解】分析:逐个分析A 、B 、C 、D 四个选项,利用三角函数的三角函数线可得正确结论.详解:由下图可得:有向线段OM 为余弦线,有向线段MP 为正弦线,有向线段AT 为正切线.A 选项:当点P 在AB 上时,cos ,sin x y αα==,cos sin αα∴>,故A 选项错误;B 选项:当点P 在CD 上时,cos ,sin x y αα==,tan y xα=, tan sin cos ααα∴>>,故B 选项错误;C 选项:当点P 在EF 上时,cos ,sin x y αα==,tan y xα=, sin cos tan ααα∴>>,故C 选项正确;D 选项:点P 在GH 上且GH 在第三象限,tan 0,sin 0,cos 0ααα><<,故D 选项错误. 综上,故选C.点睛:此题考查三角函数的定义,解题的关键是能够利用数形结合思想,作出图形,找到sin ,cos ,tan ααα所对应的三角函数线进行比较.36.C【详解】分析:将函数()2f 1tanxtan xx =+进行化简即可详解:由已知得()221f sin2,1221()sinxtanx cosx sinxcosx x x k k Z sinx tan x c x osxππ⎛⎫====≠+∈ ⎪+⎝⎭+ ()f x 的最小正周期2T π2π== 故选C.点睛:本题主要考查三角函数的化简和最小正周期公式,属于中档题 37.B【分析】首先利用余弦的倍角公式,对函数解析式进行化简,将解析式化简为()35cos222f x x =+,之后应用余弦型函数的性质得到相关的量,从而得到正确选项. 【详解】根据题意有()1cos2x 35cos212cos2222f x x x -=+-+=+, 所以函数()f x 的最小正周期为22T ππ==, 且最大值为()max 35422f x =+=,故选B. 【点睛】该题考查的是有关化简三角函数解析式,并且通过余弦型函数的相关性质得到函数的性质,在解题的过程中,要注意应用余弦倍角公式将式子降次升角,得到最简结果. 38.B【分析】首先根据两点都在角的终边上,得到2b a =,利用2cos23α=,利用倍角公式以及余弦函数的定义式,求得215a =,从而得到a =,再结合2b a =,从而得到2a b a a -=-=,从而确定选项. 【详解】由,,O A B 三点共线,从而得到2b a =, 因为222cos22cos 1213αα⎛⎫=-=⋅-=,解得215a =,即a =,所以2a b a a -=-=B. 【点睛】该题考查的是有关角的终边上点的纵坐标的差值的问题,涉及到的知识点有共线的点的坐标的关系,余弦的倍角公式,余弦函数的定义式,根据题中的条件,得到相应的等量关系式,从而求得结果. 39.A【详解】分析:首先确定平移之后的对应函数的解析式,然后逐一考查所给的选项是否符合题意即可.详解:由函数25y sin x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象平移变换的性质可知:将sin 25y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象向右平移10π个单位长度之后的解析式为:sin 2sin 2105y x x ππ⎡⎤⎛⎫=-+= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.则函数的单调递增区间满足:()22222k x k k Z ππππ-≤≤+∈,即()44k x k k Z ππππ-≤≤+∈,令0k =可得函数的一个单调递增区间为,44ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦,选项A 正确,B 错误;函数的单调递减区间满足:()322222k x k k Z ππππ+≤≤+∈, 即()344k x k k Z ππππ+≤≤+∈, 令0k =可得函数的一个单调递减区间为3,44ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,选项C ,D 错误;本题选择A 选项.点睛:本题主要考查三角函数的平移变换,三角函数的单调区间等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力. 40.AD【分析】根据三角函数的性质逐个判断各选项,即可解出.【详解】由题意得:2π4πsin 033f ϕ⎛⎫⎛⎫=+= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭,所以4ππ3k ϕ+=,k ∈Z , 即4ππ,3k k ϕ=-+∈Z , 又0πϕ<<,所以2k =时,2π3ϕ=,故2π()sin 23f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.对A ,当5π0,12x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,2π2π3π2,332x ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,由正弦函数sin y u =图象知()y f x =在5π0,12⎛⎫ ⎪⎝⎭上是单调递减;对B ,当π11π,1212x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时,2ππ5π2,322x ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,由正弦函数sin y u =图象知()y f x =只有1个极值点,由2π3π232x +=,解得5π12x =,即5π12x =为函数的唯一极值点; 对C ,当7π6x =时,2π23π3x +=,7π()06f =,直线7π6x =不是对称轴;对D ,由2π2cos 213y x ⎛⎫'=+=- ⎪⎝⎭得:2π1cos 232x ⎛⎫+=- ⎪⎝⎭, 解得2π2π22π33x k +=+或2π4π22π,33x k k +=+∈Z , 从而得:πx k =或ππ,3x k k =+∈Z ,所以函数()y f x =在点⎛ ⎝⎭处的切线斜率为02π2cos 13x k y =='==-,切线方程为:(0)y x =--即y x =-. 故选:AD . 41.BC【分析】首先利用周期确定ω的值,然后确定ϕ的值即可确定函数的解析式,最后利用诱导公式可得正确结果. 【详解】由函数图像可知:22362T πππ=-=,则222T ππωπ===,所以不选A, 不妨令2ω=,当2536212x πππ+==时,1y =-∴()5322122k k Z ππϕπ⨯+=+∈, 解得:()223k k ϕππ=+∈Z ,即函数的解析式为:2sin 22sin 2cos 2sin 236263y x k x x x ππππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++=++=+=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭.而5cos 2cos(2)66x x ππ⎛⎫+=-- ⎪⎝⎭故选:BC.【点睛】已知f (x )=Asin (ωx +φ)(A >0,ω>0)的部分图象求其解析式时,A 比较容易看图得出,困难的是求待定系数ω和φ,常用如下两种方法: (1)由ω=2Tπ即可求出ω;确定φ时,若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x 0,则令ωx 0+φ=0(或ωx 0+φ=π),即可求出φ.(2)代入点的坐标,利用一些已知点(最高点、最低点或“零点”)坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ,若对A ,ω的符号或对φ的范围有要求,则可用诱导公式变换使其符合要求. 42.3【分析】首先表示出T ,根据()f T =求出ϕ,再根据π9x =为函数的零点,即可求出ω的取值,从而得解;【详解】解: 因为()()cos f x x ωϕ=+,(0ω>,0πϕ<<)。
新高考数学复习考点知识讲解 离散型随机变量的数字特征1、一般地,若离散型随机变量X 的分布列,如图所示则称∑==+++=ni i i n n p x p x p x p x X E 12211 )(为随机变量X 的均值或数学期望,简称期望。
均值是随机变量可能取值关于取值概率的加权平均数,它综合了随机变量的取值和取值的概率,反映了随机变量取值的平均水平2、用偏差平方关于取值概率的加权平均,来度量随机变量X 取值与其均值)(X E 的偏差程度,则称∑=-=-++-+-=ni i i n n p X E x p X E x p X E x p X E x X D 122222121))(())(())(())(()( 为随机变量X 的方差,称)(X D 为随机变量X 的标准差,记为)(X σ3、随机变量的方差和标准差都可以度量随机变量取值与其均值的偏离程度,反映了随机变量取值的离散程度。
方差或标准差越小,随机变量的取值越集中;方差或标准差越大,随机变量的取值越分散4、重要结论:b X aE b aX E +=+)()(;)()(X D a b aX D 2=+题型一 数学期望中的参数问题例 1 某射击运动员在一次射击比赛中所得环数ξ的分布列如下:ξ 3 4 5 6 Px0.10.3y已知ξ的均值E (ξ)=4.3,则y 的值为( ) A .0.6 B .0.4 C .0.2D .0.1C [解析] 由题意知,x +0.1+0.3+y =1,又E (ξ)=3x +4×0.1+5×0.3+6y =4.3,两式联立解得y =0.2.设随机变量X 的概率分布列如下表所示:X 0 1 2 Pa1316若F (x )=P (X ≤x ),则当x 的取值范围是[1,2)时,F (x )等于( ) A.13 B .16 C.12D .56巩固练习知识典例D [解析] 由分布列的性质,得a +13+16=1,所以a =12.而x ∈[1,2),所以F (x )=P (X ≤x )=12+13=56.题型二 期望、方差例 2 (多选)一组数据12321,21,21,,21n x x x x +++⋯+的平均值为7,方差为4,记12332,32,32,,32n x x x x +++⋯+的平均值为a ,方差为b ,则( ) A .a =7 B .a =11C .b =12D .b =9【答案】BD(多选)设离散型随机变量X 的分布列为X 0 1 2 3 4 Pq0.40.10.20.2若离散型随机变量Y 满足21Y X =+,则下列结果正确的有() A .0.1q =B .2EX =, 1.4DX =C .2EX =, 1.8DX =D .5EY =,7.2DY =【答案】ACD巩固练习题型三最值问题例3在一次随机试验中,事件A发生的概率为p,事件A发生的次数为ξ,则期望()Eξ=____,方差()Dξ的最大值为____.【答案】p 1 4已知随机变量ξ的分布列为P(ξ=m)=13,P(ξ=n)=a,若Eξ=2,则Dξ的最小值是_____.【答案】0题型四期望、方差中的计算例4袋中有20个大小相同的球,其中记上0号的有10个,记上n号的有n个(n=1,2,3,4),现从袋中任取一球,X表示所取球的标号.(1)求X的分布列、期望和方差;(2)若Y=aX+b,E(Y)=1,D(Y)=11,试求a,b的值.[解] (1)X的取值为0,1,2,3,4,其分布列为X 0123 4P 1212011032015所以E(X)=0×12+1×120+2×110+3×320+4×15=1.5,D(X)=(0-1.5)2×12+(1-1.5)2×120+(2-1.5)2×110+(3-1.5)2×320+(4-1.5)2×15=2.75.巩固练习(2)由D (Y )=a 2D (X )得2.75a 2=11,得a =±2, 又E (Y )=aE (X )+b ,所以当a =2时,由1=2×1.5+b ,得b =-2; 当a =-2时,由1=-2×1.5+b ,得b =4, 所以⎩⎨⎧a =2,b =-2或⎩⎨⎧a =-2,b =4.已知随机变量X 的分布列为X 01xP1213p若()23E X =. (1)求()D X 的值;(2)若32Y X =-,求()D Y 的值.【答案】(1)59;(2)5.题型五 实际应用例 5 一个袋中装有7个除颜色外完全相同的球,其中红球4个,编号分别为1,2,3,4;蓝球3个,编号分别为2,4,6,现从袋中任取3个球(假设取到任一球的可能性相巩固练习同).(1)求取出的3个球中含有编号为2的球的概率;(2)记ξ为取到的球中红球的个数,求ξ的分布列和数学期望.[解] (1)设A=“取出的3个球中含有编号为2的球”,则P(A)=C12C25+C22C15C37=20+535=2535=57.(2)由题意得,ξ可能取的值为0,1,2,3,则P(ξ=0)=C33C37=135,P(ξ=1)=C14·C23C37=1235,P(ξ=2)=C24·C13C37=1835,P(ξ=3)=C34C37=435.所以ξ的分布列为ξ012 3P 13512351835435所以E(ξ)=0×135+1×1235+2×1835+3×435=127.若n是一个三位正整数,且n的个位数字大于十位数字,十位数字大于百位数字,则称n为“三位递增数”(如137,359,567等).在某次数学趣味活动中,每位参加者需从所有的“三位递增数”中随机抽取1个数,且只能抽取一次.得分规则如下:若抽取的“三位递增数”的三个数字之积不能被5整除,参加者得0分;若能被5整除,但巩固练习不能被10整除,得-1分;若能被10整除,得1分.(1)写出所有个位数字是5的“三位递增数”;(2)若甲参加活动,求甲得分X的分布列和数学期望E(X).[解] (1)个位数字是5的“三位递增数”有125,135,145,235,245,345.(2)由题意知,全部“三位递增数”的个数为C39=84,随机变量X的取值为:0,-1,1,因此P(X=0)=C38C39=23,P(X=-1)=C24C39=114,P(X=1)=1-114-23=1142.所以X的分布列为X 0-1 1P 231141142则E(X)=0×23+(-1)×114+1×1142=421.1、已知离散型随机变量X的概率分布列为()X 1 3 5 P 0.5 m 0.2 巩固提升则其方差D (X )=( ) A .1 B .0.6C .2.44D .2.4【答案】C2、设01p <<,随机变量ξ的分布列如图,则当p 在()0,1内增大时,( )A .()D ξ减小B .()D ξ增大C .()D ξ先减小后增大 D .()D ξ先增大后减小【答案】D3、已知离散型随机变量X 的分布列如下:由此可以得到期望()E X 与方差()D X 分别为( ) A .() 1.4E X =,()0.2D X = B .()0.44E X =,() 1.4D X = C .() 1.4E X =,()0.44D X = D .()0.44E X =,()0.2D X =【答案】C4、随机变量X 的分布列如下表,则E (5X +4)等于 ( )P 0.3 0.2 0.5A.16 B.11C.2.2 D.2.3【答案】A5、已知甲口袋中有3个红球和2个白球,乙口袋中有2个红球和3个白球,现从甲,乙口袋中各随机取出一个球并相互交换,记交换后甲口袋中红球的个数为ξ,则Eξ=()A.145B.135C.73D.83【答案】A6、由以往的统计资料表明,甲、乙两运动员在比赛中得分情况为:现有一场比赛,派哪位运动员参加较好?()A.甲B.乙C.甲、乙均可D.无法确定【答案】A7、(多选)已知X的分布列为X -1 0 1P 12a16则下列说法正确的有()A.P(X=0)=13B.E(X)=-13C.D(X)=2327D.P(X>-1)=12【答案】ABD8、下列说法正确的有________(填序号).①离散型随机变量ξ的期望E(ξ)反映了ξ取值的概率的平均值;②离散型随机变量ξ的方差D(ξ)反映了ξ取值的平均水平;③离散型随机变量ξ的期望E(ξ)反映了ξ取值的波动水平;④离散型随机变量ξ的方差D(ξ)反映了ξ取值的波动水平.【答案】49、已知随机变量X的分布列如下表;且()2E X=,则p=________,(23)D X-=_____________.【答案】12410、已知某一随机变量X的分布列如下表:且E(X)=6,则a=________,b=________. 【答案】0.3 611、随机变量X的分布列如下:其中a ,b ,c 成等差数列,则P (|X |=1)=________,公差d 的取值范围是________.[解析] 因为a ,b ,c 成等差数列,所以2b =a +c .又a +b +c =1,所以b =13,所以P (|X |=1)=a +c =23.又a =13-d ,c =13+d ,根据分布列的性质,得0≤13-d ≤23,0≤13+d ≤23,所以-13≤d ≤13.[答案] 23 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-13,13 12、随机变量ξ的取值为0,1,2,若P (ξ=0)=15,E (ξ)=1, 则D (ξ)=________.[解析] 设ξ=1时的概率为p ,则E (ξ)=0×15+1×p +2×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-p -15=1,解得p =35,故D (ξ)=(0-1)2×15+(1-1)2×35+(2-1)2×15=25.[答案] 2513、甲乙两人进行围棋比赛,约定先连胜两局者直接赢得比赛,若赛完5局仍未出现连胜,则判定获胜局数多者赢得比赛,假设每局甲获胜的概率为23,乙获胜的概率为13,各局比赛结果相互独立.(1)求甲在4局以内(含4局)赢得比赛的概率;(2)记X 为比赛决出胜负时的总局数,求X 的分布列和均值(数学期望).【答案】(1)5681;(2)22481.14、根据某电子商务平台的调查统计显示,参与调查的1 000位上网购物者的年龄情况如图所示.(1)已知[30,40)、[40,50)、[50,60)三个年龄段的上网购物者人数成等差数列,求a ,b 的值;(2)该电子商务平台将年龄在[30,50)之间的人群定义为高消费人群,其他年龄段的人群定义为潜在消费人群,为了鼓励潜在消费人群的消费,该平台决定发放代金券,高消费人群每人发放50元的代金券,潜在消费人群每人发放100元的代金券,现采用分层抽样的方式从参与调查的1 000位上网购物者中抽取10人,并在这10人中随机抽取3人进行回访,求此3人获得代金券总和X 的分布列与数学期望.[解] (1)由题意可知⎩⎨⎧2b =a +0.015,(0.01+0.015×2+b +a )×10=1,解得a =0.035,b =0.025.(2)利用分层抽样从样本中抽取10人,其中属于高消费人群的有6人,属于潜在消费人群的有4人.从中抽取3人,并计算3人所获得代金券的总和X ,则X 的所有可能取值为:150,200,250,300,P (X =150)=C 36C 310=16, P (X =200)=C 26C 14C 310=12, P (X =250)=C 16C 24C 310=310, P (X =300)=C 34C 310=130. 故X 的分布列为16+200×12+250×310+300×130=210.E(X)=150×。
新高考数学复习考点知识与题型专题练习6 等式性质与不等式性质一、选择题:本题共8小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的 1.在开山工程爆破时,已知导火索燃烧的速度是每秒0.5 cm ,人跑开的速度为每秒4 m ,为了使点燃导火索的人能够在爆破时跑到100 m 以外的安全区,导火索的长度x (cm )应满足的不等式为()A .41000.5x ⨯≥ B .41000.5x ⨯≤ C .41000.5x ⨯> D .41000.5x ⨯< 【答案】C 【解析】导火索燃烧的时间0.5x 秒,人在此时间内跑的路程为40.5x ⨯m . 由题意可得41000.5x ⨯>. 故选:C.2.下列运用等式的性质,变形不正确的是()A .若x =y ,则x +5=y +5B .若a =b ,则ac =bcC .若a b c c=,则a =b D .若x =y ,则x y a a = 【答案】D【解析】对于选项A ,由等式的性质知,若x =y ,则x +5=y +5,A 正确;对于选项B ,由等式的性质知,若a =b ,则ac =bc ,B 正确;对于选项C ,由等式的性质知,若a b c c=,则a =b ,C 正确; 对于选项D ,由等式的性质知,若x =y ,则x y a a =的前提条件为a ≠0,D 错误. 故选:D3.不等式a 2+1≥2a 中等号成立的条件是()A .a =±1B .a =1C .a =-1D .a =0【答案】B【解析】a 2+1-2a =(a -1)2≥0,∴ a =1时,等号成立.故选:B.4.如图,在一个面积为200 m 2的矩形地基上建造一个仓库,四周是绿地,仓库的长a 大于宽b 的4倍,则表示上述的不等关系正确的是()A .4a b >B .()(4200)4a b ++=C .4(4)(4)200a b a b >⎧⎨++=⎩D .44200a b ab >⎧⎨=⎩【答案】C 【解析】解:由题意知4a b >,根据面积公式可以得到()(4200)4a b ++=.故选:C .5.若a ,b ,R c ∈,a b >,则下列不等式恒成立的是()A .11a b <B .22a b >C .a c b c >D .2211a b c c >++ 【答案】D【解析】解:对于A ,若0a b >>,则11a b>,故A 错误; 对于B ,取1a =,2b =-,则22a b <,故B 错误.对于C ,若0c 时,||||a c b c =,故C 错误;对于D ,因为211c +>,所以2101c >+,又a b >,所以2211a b c c >++,故D 正确; 故选:D .6.设A =12x x ++,B =34x x ++,则A 与B 的大小关系是() A .A <BB .A >BC .仅有x >0时,A <BD .以上结论都不成立【答案】D【解析】A -B =12x x ++-34x x ++=()()224x x -++,令A -B <0,得x <-4或x >-2,令A -B >0,得-4<x <-2,所以A ,B 的大小不确定.故选:D7.若0a b <<,则下列不等式错误的是().A .11a b> B .11a b a >- C .||||a b >D .22a b >【答案】B【解析】解:对A ,0a b <<,11a b ∴>,故A 正确;对B ,0a b <<,0b ∴->,即0a a b <-<,11a a b∴>-,故B 错误; 对C ,0a b <<,0a b ∴->->,即||||a b ->-,即||||a b >,故C 正确,对D ,0a b <<,0a b ∴->->,即22()()a b ->-,即22a b >,故D 正确.故选:B.8.若a ,b ,c ∈R ,且a >b ,则下列不等式一定成立的是()A .a +c ≥b -cB .ac >bcC .2c a b- >0 D .(a -b )c 2≥0 【答案】D【解析】解:由a ,b ,R c ∈,且a b >,可取2a =,1b =,3c =-,可得a b b c +<-,故A 错误; 由0c ,可得22ac bc =,故B 错误;由0c ,2a =,1b =,可得20c a b=-,故C 错误; 由a b >,可得0a b ->,20c ,即有2()0a b c -,故D 正确.故选:D .二、选择题:本题共4小题,在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.9.设01b a <<<,则下列不等式不成立的是()A .ab <b 2<1B <1C .1<11a b <D .a 2<ab <1【答案】ABD 【解析】对于A ,取11,23a b ==,则21169ab b =>=,所以A 错误,对于B ,取11,49a b ==1123=>=,所以B 错误, 对于C ,因为01b a <<<,所以10ab>,所以11b a ab ab ⋅<⋅,即11a b <, 因为01a <<,所以1101a a a <⋅<⨯,即11a <,综上111a b<<,所以C 正确, 对于D ,取11,23a b ==,则21164ab a =<=,所以D 错误, 故选:ABD 10.下列说法中正确的是()A .若a >b ,则2211a b c c >++ B .若-2<a <3,1<b <2,则-3<a -b <1C .若a >b >0,m >0,则m m a b< D .若a >b ,c >d ,则ac >bd【答案】AC【解析】对于A ,因c 2+1>0,于是有211c +>0,而a >b ,由不等式性质得2211a b c c >++,A 正确; 对于B ,因为1<b <2,所以-2<-b <-1,同向不等式相加得-4<a -b <2,B 错误;对于C ,因为a >b >0,所以11a b <,又因为m >0,所以m m a b<,C 正确; 对于D ,12->-且23->-,而(1)(2)(2)(3)-⋅-<--,即ac >bd 不一定成立,D 错误.故选:AC11.已知,,a b c ∈R ,若a b c >>,且230a b c ++=,则下列不等关系正确的是()A .ac bc <B .a b c b >C .c c a c b c >--D .()2a bc a b c +>+【答案】ACD【解析】230a b c ++=,a b c >>,0c ∴<,0a >,对于A ,a b >,0c <,ac bc ∴<,A 正确;对于B ,当0b =时,满足a b c >>,此时0a b c b ==,B 错误;对于C ,a b c >>,0a c b c ∴->->,11a c b c ∴<--,又0c <,c c a c b c∴>--,C 正确; 对于D ,a b >,0a b ∴->,()()a a b c a b ∴->-,即2a ab ac bc ->-,整理可得:()2a bc ac ab a b c +>+=+,D 正确.故选:ACD.12.若110a b<<,则下列结论中正确的是() A .a 2<b 2B .ab <b 2C .a +b <0D .|a |+|b |>|a +b | 【答案】ABC 【解析】解:因为110a b<<,所以b <a <0,所以b 2>a 2,ab <b 2,a +b <0,所以A ,B ,C 均正确,因为b <a <0,所以|a |+|b |=|a +b |,故D 错误.故选:ABC.三、填空题:本题共4小题.13.若1212a a b b <<,,则1122a b a b +________1221a b a b +.(填:>、<、=)【答案】>【解析】11221221(+)a b a b a b a b +-112221(-)+=(-)a b b a b b1212=(-)(-)b b a a ,∵1212a a b b <<,,∴1212--00b b a a <<,,即1212(-)()0-b b a a >,∴11221221++a b a b a b a b >.故答案为:>14.已知24a <<,35b <<,那么2M a b =+的取值范围是________. 【答案】{}713M M <<【解析】由已知可得428a <<,又因为35b <<,所以,7213a b <+<.因此,2M a b =+的取值范围是{}713M M <<. 故答案为:{}713M M <<.15.咖啡馆配制两种饮料,甲种饮料用奶粉、咖啡、糖分别为9g ,4g ,3g ,乙种饮料用奶粉、咖啡、糖分别为4g ,5g ,5g .已知每天使用原料分别为奶粉3600g 、咖啡2000g 、糖3000g ,设每天配制甲种饮料x 杯,乙种饮料y 杯,则满足上述所有不等关系的不等式组为________________.【答案】943600452000353000x y x y x y x N y N +≤⎧⎪+≤⎪⎪+≤⎨⎪∈⎪∈⎪⎩,,,, 【解析】设每天配制甲种饮料x 杯,乙种饮料y 杯,其中每天使用原料分别为奶粉3600g 、咖啡2000g 、糖3000g ,可得所有不等关系的不等式组为943600452000353000x y x y x y x N y N +≤⎧⎪+≤⎪⎪+≤⎨⎪∈⎪∈⎪⎩. 故答案为:943600452000353000x y x y x y x N y N +≤⎧⎪+≤⎪⎪+≤⎨⎪∈⎪∈⎪⎩. 16.给出下列命题:①a >b ⇒ac 2>bc 2;②a >|b |⇒a 2>b 2;③a >b ⇒a 3>b 3;④|a |>b ⇒a 2>b 2.其中正确命题的序号是___________.【答案】②③【解析】①当c 2=0时不成立;②因为0a b >≥,所以22a b >,即22a b >,所以②一定成立;③当a >b 时,3322()()a b a b a ab b -=-++223()24b a b a b ⎡⎤⎛⎫=-⋅++⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦>0成立; ④当b <0时,不一定成立.如:|2|>-3,但22<(-3)2.故答案为:②③.四、解答题:本题共6小题.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.比较大小.(1)比较221x y ++与()21x y +-的大小;(2)0a b >>,0m >,比较a b 与a m b m++的大小. 【答案】(1)()22121x y x y ++>+-;(2)a a m b b m+>+. 【解析】(1)因为()()()()2222211111x y x y x y ++-=-+--++,又()()2210,10x y -≥-≥,所以()()222101x y x y +--++>, 所以()22121x y x y ++>+-;(2)因为()()()()ab am ab bm a b m a m b m b b m b b b m a +-+-+==+-++, 又0a b >>,0m >, 所以()()0a b m a m b m b b m a b --+=>++, 所以a a m b b m+>+. 18.设a b c >>,求证:222222bc ca ab b c c a a b ++<++.【答案】证明见解析【解析】()()()()()()()()()()22222222220.bc ca ab b c c a a bb c a b a c ac a c b a c c a b c a ac c a c a c b b a ++---=-+-+-=+-----=---<19.已知a >b >0,c <d <0,比较b ac -与a bd -的大小. 【答案】a b b d a c >--. 【解析】∵c <d <0,∴-c >-d >0.又a >b >0,∴a -c >b -d >0, ∴110b d a c>>--, 又a >b >0,∴a b b d a c>--. 20.某市政府准备投资1800万元兴办一所中学.经调查,班级数量以20至30个为宜,每个初高中班硬件配置分别为28万元与58万元,该学校的规模(初高中班级数量)所满足的条件是什么?【答案】203028581800x y x y ≤+≤⎧⎨+≤⎩,. 【解析】设该校有初中班x 个,高中班y 个,则有203028581800x y x y ≤+≤⎧⎨+≤⎩,. 21.(1)若bc -ad ≥0,bd >0,求证:a b b +≤c d d+; (2)已知a >b >c ,求证:a 2b +b 2c +c 2a >ab 2+bc 2+ca 2.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析.【解析】证明(1)∵bc -ad ≥0,bd >0,∴bc ≥ad ,1bd>0, ∴c d ≥a b ,∴c d+1≥a b +1,即c d d +≥a b b +,即a b b +≤c d d +. (2)a 2b +b 2c +c 2a -(ab 2+bc 2+ca 2)=(a 2b -bc 2)+(b 2c -ab 2)+(c 2a -ca 2)=b (a 2-c 2)+b 2(c -a )+ca (c -a )=(c -a )(b 2+ca -ba -bc )=(c -a )(c -b )(a -b ).∵a >b >c ,∴c -a <0,c -b <0,a -b >0,∴(c -a )(c -b )(a -b )>0,即a 2b +b 2c +c 2a -(ab 2+bc 2+ca 2)>0, ∴a 2b +b 2c +c 2a >ab 2+bc 2+ca 2.22.(1)已知a ,b 均为正实数.试比较33+a b 与22a b ab +的大小; (2)已知1a ≠且a R ∈,试比较11a-与1a +的大小. 【答案】(1)3322a b a b ab ++,(2)当0a =时,111a a =+-;当1a <且0a ≠时,111a a >+-;当1a >时,111a a <+-. 【解析】(1)a ,b 均为正实数,332222222()()()()()()0a b a b ab a a b b a b a b a b a b a b ∴+--=---=--=-+, 即3322a b a b ab ++,(2)21(1)11a a a a-+=--. ①当0a =时,201a a=-,∴111a a =+-. ②当1a <且0a ≠时,201a a>-,∴111a a >+-. ③当1a >时,201a a<-,∴111a a <+-. 综上所述,当0a =时,111a a=+-; 当1a <且0a ≠时,111a a>+-; 当1a >时,111a a<+-.。
新高考数学一轮复习考点知识专题讲解与练习第三章 函数、导数及其应用 考点知识总结6 函数的概念及其表示高考概览高考在本考点的常考题型为选择题和填空题,分值为5分,中、高等难度考纲研读1.了解构成函数的要素2.在实际情境中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图象法、列表法、解析法)表示函数3.了解简单的分段函数,并能简单应用一、基础小题1.下列关于x ,y 的关系中为函数的是( ) A .y =x -2+1-x B .x 2+y 2=1C .y =⎩⎨⎧x ,x ≥1,1-2x ,x ≤1D .答案 D解析 根据函数的定义,自变量在其允许取值范围内任意取一个值,有唯一的函数值与其对应.选项A 中的表达式,x 的取值范围为∅,故它不是函数;选项B 中的表达式,当x 在它允许取值范围内取值时,y 的值不唯一,故它不是函数;选项C 中,当x =1时,y 的值不唯一,故它不是函数;选项D 中的x ,y 满足函数的定义.故选D.2.若函数f (x )满足f ⎝⎛⎭⎪⎫x +1x =x ,则f (x )的解析式为( ) A .f (x )=1x -1(x ≠1) B .f (x )=1x +1(x ≠-1) C.f (x )=x x -1(x ≠1) D .f (x )=xx +1(x ≠-1)答案 A解析 f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x =x ,即f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x =x ,令1+1x =t (t ≠1),则x =1t -1,∴f (t )=1t -1(t ≠1),即f (x )=1x -1(x ≠1).故选A. 3.设x ∈R ,定义符号函数sgn x =⎩⎪⎨⎪⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,则()A .|x |=x |sgn x |B .|x |=x sgn |x |C .|x |=|x |sgn xD .|x |=x sgn x答案 D解析 当x <0时,|x |=-x ,x |sgn x |=x ,x sgn |x |=x ,|x |sgn x =(-x )·(-1)=x ,排除A ,B ,C.故选D.4.若点A (0,1),B (2,3)在一次函数y =ax +b 的图象上,则一次函数的解析式为( ) A .y =-x +1 B .y =2x +1 C .y =x +1 D .y =2x -1 答案 C解析 将点A ,B 的坐标代入一次函数y =ax +b ,得b =1,2a +b =3,则a =1.故一次函数的解析式为y =x +1.故选C.5.已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -1=2x +3,f (m )=6,则m 等于( )A .32B .-32C .14D .-14 答案 D解析 令2x +3=6,得x =32.故m =12x -1=12×32-1=-14.故选D.6.若函数y =f (x )的定义域为M ={x |-2≤x ≤2},值域为N ={y |0≤y ≤2},则函数y =f (x )的图象可能是( )答案 B解析 由函数的定义,排除C ;由函数y =f (x )的定义域为M ={x |-2≤x ≤2},排除A;由函数y=f(x)的值域为N={y|0≤y≤2},排除D.故选B.7.下列函数中,不满足f(2x)=2f(x)的是()A.f(x)=|x| B.f(x)=x-|x|C.f(x)=x+1 D.f(x)=-x答案 C解析A中,f(2x)=|2x|=2|x|=2f(x);B中,f(2x)=2x-|2x|=2f(x);C中,f(2x)=2x +1≠2f(x);D中,f(2x)=-2x=2f(x).故选C.8.(多选)如图表示一位骑自行车和一位骑摩托车的旅行者在相距80 km的甲、乙两城间从甲城到乙城所行驶的路程与时间之间的函数关系,有人根据函数图象提出了关于这两个旅行者的如下信息,其中正确的信息为()A.骑自行车者比骑摩托车者早出发3 h,晚到1 hB.骑自行车者是变速运动,骑摩托车者是匀速运动C.骑摩托车者在出发1.5 h后追上了骑自行车者D.骑摩托车者在出发1.5 h后与骑自行车者速度一样答案ABC解析看时间轴易知A正确;骑摩托车者行驶的路程与时间的函数图象是线段,所以是匀速运动,而骑自行车者行驶的路程与时间的函数图象是折线段,所以是变速运动,因此B 正确;两条曲线的交点的横坐标对应着4.5,故C 正确,D 错误.9.(多选)中国清朝数学家李善兰在1859年翻译《代数学》中首次将“function ”译作“函数”,沿用至今.为什么这么翻译,书中解释说“凡此变数中函彼变数者,则此为彼之函数”.1930年美国人给出了我们课本中所学的集合论的函数定义,已知集合M ={-1,1,2,4},N ={1,2,4,16},给出下列四个对应法则,请由函数定义判断,其中能构成从M 到N 的函数的是( )A .y =log 2|x |B .y =x +1C .y =2|x |D .y =x 2 答案 CD解析 当x =±1时,y =log 21=0∉N ,故A 错误;当x =-1时,y =-1+1=0∉N ,故B 错误;任取x ∈M ,总有y =2|x |∈N ,故C 正确;任取x ∈M ,总有y =x 2∈N ,故D 正确.故选CD.10.已知函数g (x )=1-2x ,f (g (x ))=2x 2-x 2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=________.答案 831解析 令1-2x =12,得x =14,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=2×142-116=123116=831. 11.设函数f (x )=⎩⎨⎧3x -1,x <1,2x ,x ≥1,则满足f (f (a ))=2f (a )的a 的取值范围为________.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫23,+∞解析 f (x )在R 上单调递增,由f (f (a ))=2f (a ),得f (a )≥1.当a <1时,有3a -1≥1,所以a ≥23,所以23≤a <1.当a ≥1时,有2a ≥1,所以a ≥0,所以a ≥1.综上,a ≥23.12.若函数f (x )在闭区间[-1,2]上的图象如图所示,则此函数的解析式为________,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=________.答案 f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,-1≤x <0,-12x ,0≤x ≤2 -13解析 由题图可知,当-1≤x <0时,f (x )=x +1;当0≤x ≤2时,f (x )=-12x ,所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,-1≤x <0,-12x ,0≤x ≤2.f ⎝ ⎛⎭⎪⎫f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫23=-13.二、高考小题13.(2015·全国Ⅱ卷)设函数f (x )=⎩⎨⎧1+log 2(2-x ),x <1,2x -1,x ≥1,则f (-2)+f (log 212)=( )A .3B .6C .9D .12 答案 C解析 ∵-2<1,∴f (-2)=1+log 2[2-(-2)]=3;∵log 212>1,∴f (log 212)=2log 212-1=2log 26=6.∴f (-2)+f (log 212)=9.故选C.14.(2022·浙江高考)已知a ∈R ,函数f (x )=⎩⎨⎧x 2-4,x >2,|x -3|+a ,x ≤2.若f (f (6))=3,则a=________.答案 2解析 因为6>2,所以f (6)=6-4=2,所以f (f (6))=f (2)=1+a =3,解得a =2. 15.(2022·江苏高考)函数f (x )满足f (x +4)=f (x )(x ∈R ),且在区间(-2,2]上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧cos πx 2,0<x ≤2,⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +12,-2<x ≤0,则f (f (15))的值为________.答案22解析 ∵f (x +4)=f (x ),∴函数f (x )的周期为4,∴f (15)=f (-1)=12,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=cos π4=22,∴f (f (15))=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=22.16.(2022·全国Ⅲ卷)设函数f (x )=⎩⎨⎧x +1,x ≤0,2x ,x >0,则满足f (x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12>1的x 的取值范围是________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,+∞解析 由题意知,可对不等式分x ≤0,0<x ≤12,x >12三段讨论.当x ≤0时,原不等式为x +1+x +12>1,解得x >-14,所以-14<x ≤0;当0<x ≤12时,原不等式为2x +x+12>1,显然成立;当x >12时,原不等式为2x +2x -12>1,显然成立.综上可知,x >-14.三、模拟小题17.(2022·厦门外国语学校高三第一次阶段检测)已知函数y =⎩⎨⎧x 2-1,x ≤0,-3x ,x >0,则使函数值为3的x 的值是( )A .-2或2B .2或-1C .-2D .2或-2或-1 答案 C解析 当x ≤0时,令y =3,得x 2-1=3,解得x =-2;当x >0时,令y =3,得-3x =3,解得x =-1,不符合题意,舍去.综上所述,x =-2.故选C.18.(2022·重庆巴蜀中学期中)已知函数f (x )的定义域为R ,且满足f (x )+2f (-x )=x 2-x ,则f (x )的解析式是( )A .f (x )=12x 2-xB .f (x )=13x 2-xC .f (x )=12x 2+xD .f (x )=13x 2+x 答案 D解析 由f (x )+2f (-x )=x 2-x ①,得f (-x )+2f (x )=x 2+x ②,①-2×②,得f (x )=13x 2+x .故选D.19.(2022·湖北孝感模拟)某学校要召开学生代表大会,规定各班每10人推选一名代表,当各班人数除以10的余数大于6时再增选一名代表,那么,各班可推选代表人数y 与该班人数x 之间的函数关系用取整函数y =[x ]([x ]表示不大于x 的最大整数)可以表示为( )A .y =⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 10 B .y =⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +310 C .y =⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +410 D .y =⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +510 答案 B解析 根据规定每10人推选一名代表,当各班人数除以10的余数大于6时增加一名代表,即余数分别为7,8,9时可以增选一名代表,也就是x 要进一位,所以最小应该加3,因此利用取整函数可表示为y =⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +310,也可以用特殊取值法,若x =56,y =5,排除C ,D ;若x =57,y =6,排除A.故选B.20.(2022·衡水中学实验学校高三一模)小明在如图1所示的跑道上匀速跑步,他从A 点出发,沿箭头方向经过B 点跑到C 点,共用时30 s ,他的教练选择了一个固定的位置观察小明跑步的过程.设小明跑步的时间为t (s),他与教练间的距离为y (m),表示y 与t 的函数关系的图象大致如图2所示,则这个固定位置可能是图1中的( )A .M 点B .N 点C .P 点D .Q 点 答案 D解析 由图知,固定位置到A 点的距离大于到C 点的距离,所以舍去N ,M 两点,排除A ,B ;若是P 点,则从最高点到C 点依次递减,与图2矛盾,因此取Q 点.故选D.21.(多选)(2022·江苏苏州中学月考)下列各组函数中,两个函数是同一函数的有( )A .f (x )=|x |与g (x )=x 2B .f (x )=x +1与g (x )=x 2-1x -1C .f (x )=|x |x 与g (x )=⎩⎨⎧1,x >0,-1,x <0D .f (x )= x 2-1与g (x )=x +1·x -1答案 AC解析 对于A ,g (x )=x 2=|x |,故A 正确;对于B ,f (x )=x +1的定义域为R ,g (x )=x 2-1x -1的定义域为{x |x ≠1},故B 错误;对于C ,f (x )=|x |x =⎩⎨⎧1,x >0,-1,x <0,故C 正确;对于D ,f (x )=x 2-1的定义域为{x |x 2-1≥0}={x |x ≤-1或x ≥1},由⎩⎨⎧x +1≥0,x -1≥0,得x ≥1,即g (x )=x +1·x -1的定义域为{x |x ≥1},故D 错误.故选AC.22.(多选)(2022·海南中学高三第六次月考)在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石.布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(L.E. J. Brouwer),简单地讲就是对于满足一定条件的连续函数f (x ),存在一个点x 0,使得f (x 0)=x 0,那么我们称该函数为“不动点”函数,下列为“不动点”函数的是( )A .f (x )=2x +xB .f (x )=x 2-x -3C .f (x )=⎩⎨⎧2x 2-1,x ≤1,|2-x |,x >1D .f (x )=1x -x答案 BCD解析 根据定义可知,若f (x )有不动点,则f (x )=x 有解.对于A ,令2x +x =x ,所以2x =0,此时无解,故f (x )不是“不动点”函数;对于B ,令x 2-x -3=x ,所以x =3或x =-1,所以f (x )是“不动点”函数;对于C ,当x ≤1时,令2x 2-1=x ,所以x =-12或x =1,所以f (x )是“不动点”函数;对于D ,令1x -x =x ,所以x =±22,所以f (x )是“不动点”函数.故选BCD.23.(2022·湖南郴州模拟)已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x =x 2+1x 2,则f (x )的解析式为________. 答案 f (x )=x 2-2(x ≥2或x ≤-2)解析(配凑法)由于f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x =x 2+1x 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x 2-2,所以f (x )=x 2-2,x ≥2或x ≤-2,故f (x )的解析式是f (x )=x 2-2(x ≥2或x ≤-2).24.(2022·湖北荆州模拟)已知函数f (x )=22x +1+sin x ,则f (-2)+f (-1)+f (0)+f (1)+f (2)=________.答案 5解析 ∵f (x )+f (-x )=22x +1+sin x +22-x +1-sin x =22x +1+2x +11+2x=2,且f (0)=1,∴f (-2)+f (-1)+f (0)+f (1)+f (2)=5.25.(2022·新乡模拟)∀x ,y ∈R ,都有f (x +y )=f (x )f (y ),且f (1)=2.则f (4)=________,f (2)f (1)+f (4)f (3)+f (6)f (5)+…+f (2022)f (2022)+f (2022)f (2022)+f (2022)f (2022)=________. 答案 16 2022解析 因为∀x ,y ∈R ,f (x +y )=f (x )f (y ),且f (1)=2,所以f (2)=f (1+1)=f (1)f (1)=22=4,f (3)=f (1+2)=f (1)f (2)=23=8,f (4)=f (1+3)=f (1)f (3)=24=16.f (2)f (1)=2,f (4)f (3)=2,f (6)f (5)=2,…,f (2022)f (2022)=2,故原式=2×1011=2022.一、高考大题本考点在近三年高考中未涉及此题型.二、模拟大题1.(2022·昆明质量检测)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧f (x +1),-2<x <0,2x +1,0≤x <2,x 2-1,x ≥2.(1)求f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32的值; (2)若f (a )=4且a >0,求实数a 的值.解 (1)由题意,得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32+1=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=2. (2)当0<a <2时,由f (a )=2a +1=4,得a =32.当a ≥2时,由f (a )=a 2-1=4,得a =5或-5(舍去).故a =32或 5.2.(2022·山西太原五中月考)已知二次函数f (x )满足f (x +1)-f (x )=2x 且f (0)=1.(1)求f (x )的解析式;(2)在区间[-1,1]上,y =f (x )的图象恒在直线y =2x +m 的上方,试确定实数m 的取值范围.解 (1)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),由f (0)=1,得c =1,所以f (x )=ax 2+bx +1.因为f (x +1)-f (x )=2x ,所以a (x +1)2+b (x +1)+1-(ax 2+bx +1)=2x ,即2ax +a +b =2x ,所以⎩⎨⎧2a =2,a +b =0, 解得⎩⎨⎧a =1,b =-1,所以f (x )=x 2-x +1. (2)由题意得x 2-x +1>2x +m 在[-1,1]上恒成立,即x 2-3x +1-m >0在[-1,1]上恒成立.设g (x )=x 2-3x +1-m ,其图象的对称轴为直线x =32, 所以g (x )在[-1,1]上单调递减.故只需g (1)>0,即12-3×1+1-m >0,解得m <-1.故实数m 的取值范围是(-∞,-1).3.(2022·甘肃兰州模拟)已知函数f (x )对任意实数x 均有f (x )=-2f (x +1),且f (x )在区间[0,1)上有表达式f (x )=x 2.(1)求f (-1),f (1.5);(2)写出f (x )在区间[-2,2]上的表达式.解 (1)由题意知f (-1)=-2f (-1+1)=-2f (0)=0,f (1.5)=f (1+0.5)=-12f (0.5)=-12×14=-18.(2)当x ∈[0,1)时,f (x )=x 2;当x ∈[1,2)时,x -1∈[0,1),f (x )=-12f (x -1)=-12(x -1)2,f (2)=-12f (1)=14f (0)=0;当x ∈[-1,0)时,x +1∈[0,1),f (x )=-2f (x +1)=-2(x +1)2;当x ∈[-2,-1)时,x +1∈[-1,0),f (x )=-2f (x +1)=-2×[-2(x +1+1)2]=4(x +2)2.所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧0,x =2,-12(x -1)2,x ∈[1,2),x 2,x ∈[0,1),-2(x +1)2,x ∈[-1,0),4(x +2)2,x ∈[-2,-1).。
数列求和考试要求 1.熟练掌握等差、等比数列的前n 项和公式.2.掌握非等差数列、非等比数列求和的几种常见方法.知识梳理数列求和的几种常用方法 1.公式法直接利用等差数列、等比数列的前n 项和公式求和. (1)等差数列的前n 项和公式:S n =n a 1+a n 2=na 1+n n -12d .(2)等比数列的前n 项和公式:S n =⎩⎪⎨⎪⎧na 1,q =1,a 1-a n q 1-q=a 11-q n1-q ,q ≠1.2.分组求和法与并项求和法(1)若一个数列是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组求和法,分别求和后相加减.(2)形如a n =(-1)n·f (n )类型,常采用两项合并求解. 3.错位相减法如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么这个数列的前n 项和即可用此法来求,如等比数列的前n 项和公式就是用此法推导的. 4.裂项相消法(1)把数列的通项拆成两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求得其和. (2)常见的裂项技巧 ①1n n +1=1n -1n +1.②1n n +2=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +2.③12n -12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1.④1n +n +1=n +1-n .思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)若数列{a n }为等比数列,且公比不等于1,则其前n 项和S n =a 1-a n +11-q.( √ ) (2)当n ≥2时,1n 2-1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1-1n +1.( √ )(3)求S n =a +2a 2+3a 3+…+na n时,只要把上式等号两边同时乘a 即可根据错位相减法求得.( × )(4)求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫12n +2n +3的前n 项和可用分组转化法求和.( √ ) 教材改编题1.数列{a n }的通项公式是a n =(-1)n(2n -1),则该数列的前100项之和为( ) A .-200 B .-100 C .200 D .100答案 D解析 S 100=(-1+3)+(-5+7)+…+(-197+199)=2×50=100.2.等差数列{a n }中,已知公差d =12,且a 1+a 3+…+a 99=50,则a 2+a 4+…+a 100等于( )A .50B .75C .100D .125 答案 B解析 a 2+a 4+…+a 100=(a 1+d )+(a 3+d )+…+(a 99+d ) =(a 1+a 3+…+a 99)+50d =50+25=75. 3.在数列{a n }中,a n =1n n +1,若{a n }的前n 项和为20222023,则项数n =________.答案 2022 解析 a n =1nn +1=1n -1n +1, ∴S n =1-12+12-13+…+1n -1n +1=1-1n +1=n n +1=20222023, ∴n =2022.题型一 分组求和与并项求和例1 (2022·衡水质检)已知各项都不相等的等差数列{a n },a 6=6,又a 1,a 2,a 4成等比数列. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2n a+(-1)na n ,求数列{b n }的前2n 项和T 2n . 解 (1)∵{a n }为各项都不相等的等差数列,a 6=6,且a 1,a 2,a 4成等比数列. ∴⎩⎪⎨⎪⎧a 6=a 1+5d =6,a 1+d 2=a 1a 1+3d ,d ≠0,解得a 1=1,d =1,∴数列{a n }的通项公式a n =1+(n -1)×1=n .(2)由(1)知,b n =2n +(-1)nn ,记数列{b n }的前2n 项和为T 2n , 则T 2n =(21+22+ (22))+(-1+2-3+4-…+2n ). 记A =21+22+ (22),B =-1+2-3+4-…+2n , 则A =21-22n1-2=22n +1-2,B =(-1+2)+(-3+4)+…+[-(2n -1)+2n ]=n .故数列{b n }的前2n 项和T 2n =A +B =22n +1+n -2.延伸探究 在本例(2)中,如何求数列{b n }的前n 项和T n ? 解 由本例(2)知b n =2n +(-1)nn . 当n 为偶数时,T n =(21+22+ (2))+[-1+2-3+4-…-(n -1)+n ]=2-2n +11-2+n 2=2n +1+n2-2;当n 为奇数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -2)+(n -1)-n ]=2n +1-2+n -12-n=2n +1-n 2-52. 所以T n=⎩⎪⎨⎪⎧2n +1+n2-2,n 为偶数,2n +1-n 2-52,n 为奇数.教师备选(2020·新高考全国Ⅰ)已知公比大于1的等比数列{a n }满足a 2+a 4=20,a 3=8. (1)求{a n }的通项公式;(2)记b m 为{a n }在区间(0,m ](m ∈N *)中的项的个数,求数列{b m }的前100项和S 100. 解 (1)由于数列{a n }是公比大于1的等比数列,设首项为a 1,公比为q ,依题意有⎩⎪⎨⎪⎧a 1q +a 1q 3=20,a 1q 2=8,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=32,q =12(舍)或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=2,q =2,所以{a n }的通项公式为a n =2n,n ∈N *. (2)由于21=2,22=4,23=8,24=16,25=32, 26=64,27=128,所以b 1对应的区间为(0,1],则b 1=0;b 2,b 3对应的区间分别为(0,2],(0,3],则b 2=b 3=1,即有2个1;b 4,b 5,b 6,b 7对应的区间分别为(0,4],(0,5],(0,6],(0,7], 则b 4=b 5=b 6=b 7=2,即有22个2;b 8,b 9,…,b 15对应的区间分别为(0,8],(0,9],…,(0,15],则b 8=b 9=…=b 15=3,即有23个3;b 16,b 17,…,b 31对应的区间分别为(0,16],(0,17],…,(0,31],则b 16=b 17=…=b 31=4,即有24个4;b 32,b 33,…,b 63对应的区间分别为(0,32],(0,33],…,(0,63],则b 32=b 33=…=b 63=5,即有25个5;b 64,b 65,…,b 100对应的区间分别为(0,64],(0,65],…,(0,100],则b 64=b 65=…=b 100=6,即有37个6.所以S 100=1×2+2×22+3×23+4×24+5×25+6×37=480.思维升华 (1)若数列{c n }的通项公式为c n =a n ±b n ,且{a n },{b n }为等差或等比数列,可采用分组求和法求数列{c n }的前n 项和. (2)若数列{c n }的通项公式为c n =⎩⎪⎨⎪⎧a n ,n 为奇数,b n ,n 为偶数,其中数列{a n },{b n }是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求{c n }的前n 项和.跟踪训练1 (2022·重庆质检)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 5=9,S 5=25. (1)求数列{a n }的通项公式及S n ;(2)设b n =(-1)nS n ,求数列{b n }的前n 项和T n . 解 (1)设数列{a n }的公差为d , 由S 5=5a 3=25得a 3=a 1+2d =5, 又a 5=9=a 1+4d , 所以d =2,a 1=1, 所以a n =2n -1,S n =n 1+2n -12=n 2.(2)结合(1)知b n =(-1)n n 2,当n 为偶数时,T n =(b 1+b 2)+(b 3+b 4)+(b 5+b 6)+…+(b n -1+b n )=(-12+22)+(-32+42)+(-52+62)+…+[-(n -1)2+n 2]=(2-1)(2+1)+(4-3)(4+3)+(6-5)(6+5)+…+[n -(n -1)][n +(n -1)] =1+2+3+…+n =n n +12.当n 为奇数时,n -1为偶数,T n =T n -1+(-1)n ·n 2=n -1n2-n 2=-n n +12.综上可知,T n =-1nn n +12.题型二 错位相减法求和例2 (10分)(2021·全国乙卷)设{a n }是首项为1的等比数列,数列{b n }满足b n =na n3.已知a 1,3a 2,9a 3成等差数列.(1)求{a n }和{b n }的通项公式;[切入点:设基本量q ](2)记S n 和T n 分别为{a n }和{b n }的前n 项和.证明:T n <S n 2.[关键点:b n =n ·⎝ ⎛⎭⎪⎫13n]教师备选(2020·全国Ⅰ)设{a n}是公比不为1的等比数列,a1为a2,a3的等差中项.(1)求{a n}的公比;(2)若a1=1,求数列{na n}的前n项和.解(1)设{a n}的公比为q,∵a1为a2,a3的等差中项,∴2a1=a2+a3=a1q+a1q2,a1≠0,∴q2+q-2=0,∵q≠1,∴q=-2.(2)设{na n}的前n项和为S n,a1=1,a n=(-2)n-1,S n=1×1+2×(-2)+3×(-2)2+…+n(-2)n-1,①-2S n=1×(-2)+2×(-2)2+3×(-2)3+…+(n-1)·(-2)n-1+n(-2)n,②①-②得,3S n=1+(-2)+(-2)2+…+(-2)n-1-n(-2)n=1--2n1--2-n(-2)n=1-1+3n-2n3,∴S n =1-1+3n -2n9,n ∈N *.思维升华 (1)如果数列{a n }是等差数列,{b n }是等比数列,求数列{a n ·b n }的前n 项和时,常采用错位相减法.(2)错位相减法求和时,应注意:①在写出“S n ”与“qS n ”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”,以便于下一步准确地写出“S n -qS n ”的表达式.②应用等比数列求和公式必须注意公比q 是否等于1,如果q =1,应用公式S n =na 1. 跟踪训练2 (2021·浙江)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=-94,且4S n +1=3S n -9(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设数列{b n }满足3b n +(n -4)a n =0(n ∈N *),记{b n }的前n 项和为T n .若T n ≤λb n ,对任意n ∈N *恒成立,求实数λ的取值范围.解 (1)因为4S n +1=3S n -9, 所以当n ≥2时,4S n =3S n -1-9, 两式相减可得4a n +1=3a n ,即a n +1a n =34. 当n =1时,4S 2=4⎝ ⎛⎭⎪⎫-94+a 2=-274-9, 解得a 2=-2716,所以a 2a 1=34.所以数列{a n }是首项为-94,公比为34的等比数列,所以a n =-94×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n -1=-3n +14n .(2)因为3b n +(n -4)a n =0,所以b n =(n -4)×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n.所以T n =-3×34-2×⎝ ⎛⎭⎪⎫342-1×⎝ ⎛⎭⎪⎫343+0×⎝ ⎛⎭⎪⎫344+…+(n -4)×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n,①且34T n =-3×⎝ ⎛⎭⎪⎫342-2×⎝ ⎛⎭⎪⎫343-1×⎝ ⎛⎭⎪⎫344+0×⎝ ⎛⎭⎪⎫345+…+(n -5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +(n -4)×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +1,② ①-②得14T n =-3×34+⎝ ⎛⎭⎪⎫342+⎝ ⎛⎭⎪⎫343+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫34n -(n -4)×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +1=-94+916⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-⎝ ⎛⎭⎪⎫34n -11-34-(n -4)×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +1=-n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +1,所以T n =-4n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +1.因为T n ≤λb n 对任意n ∈N *恒成立,所以-4n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n +1≤λ⎣⎢⎡⎦⎥⎤n -4×⎝ ⎛⎭⎪⎫34n 恒成立,即-3n ≤λ(n -4)恒成立,当n <4时,λ≤-3n n -4=-3-12n -4,此时λ≤1;当n =4时,-12≤0恒成立,当n >4时,λ≥-3n n -4=-3-12n -4,此时λ≥-3.所以-3≤λ≤1.题型三 裂项相消法求和例3 (2022·咸宁模拟)设{a n }是各项都为正数的单调递增数列,已知a 1=4,且a n 满足关系式:a n +1+a n =4+2a n +1a n ,n ∈N *. (1)求数列{a n }的通项公式; (2)若b n =1a n -1,求数列{b n }的前n 项和S n . 解 (1)因为a n +1+a n =4+2a n +1a n ,n ∈N *, 所以a n +1+a n -2a n +1a n =4, 即(a n +1-a n )2=4,又{a n }是各项为正数的单调递增数列, 所以a n +1-a n =2, 又a 1=2,所以{a n }是首项为2,公差为2的等差数列, 所以a n =2+2(n -1)=2n ,所以a n =4n 2. (2)b n =1a n -1=14n 2-1=12n -12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1,所以S n =b 1+b 2+…+b n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+12⎝ ⎛⎭⎪⎫13-15+…+12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1=n2n +1. 教师备选设数列{a n }的前n 项和为S n ,且2S n =3a n -1. (1)求{a n }的通项公式; (2)若b n =3na n +1a n +1+1,求{b n }的前n 项和T n ,证明:38≤T n <34.(1)解 因为2S n =3a n -1, 所以2S 1=2a 1=3a 1-1, 即a 1=1.当n ≥2时,2S n -1=3a n -1-1, 则2S n -2S n -1=2a n =3a n -3a n -1, 整理得a na n -1=3, 则数列{a n }是以1为首项,3为公比的等比数列,故a n =1×3n -1=3n -1.(2)证明 由(1)得b n =3n3n -1+13n+1=32×⎝ ⎛⎭⎪⎫13n -1+1-13n +1, 所以T n =32×⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫130+1-131+1+⎝ ⎛⎭⎪⎫131+1-132+1+⎝ ⎛⎭⎪⎫132+1-133+1+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫13n -1+1-13n +1,即T n =32×⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13n +1=34-323n +1,所以T n <34,又因为T n 为递增数列, 所以T n ≥T 1=34-38=38,所以38≤T n <34.思维升华 利用裂项相消法求和的注意事项(1)抵消后不一定只剩下第一项和最后一项,也有可能前面剩两项,后面也剩两项. (2)将通项裂项后,有时需要调整前面的系数,如:若{a n }是等差数列,则1a n a n +1=1d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n -1a n +1, 1a n a n +2=12d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n -1a n +2. 跟踪训练3 (2022·河北衡水中学模拟)已知数列{a n }满足a 1=4,且当n ≥2时,(n -1)a n=n (a n -1+2n -2).(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 是等差数列;(2)记b n =2n +1a 2n,求数列{b n }的前n 项和S n .(1)证明 当n ≥2时, (n -1)a n =n (a n -1+2n -2), 将上式两边都除以n (n -1), 得a n n =a n -1+2n -2n -1,即a n n -a n -1n -1=2,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 是以a 11=4为首项,2为公差的等差数列.(2)解 由(1)得a n n=4+2(n -1)=2n +2, 即a n =2n (n +1),所以b n =2n +1a 2n =14⎣⎢⎡⎦⎥⎤1n 2-1n +12, 所以S n =14⎩⎨⎧ ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122+⎝ ⎛⎭⎪⎫122-132+⎭⎬⎫…+⎣⎢⎡⎦⎥⎤1n2-1n +12=14⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-1n +12=n 2+2n 4n +12. 课时精练1.已知在等差数列{a n }中,S n 为其前n 项和,且a 3=5,S 7=49. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =2n a+a n ,数列{b n }的前n 项和为T n ,且T n ≥1000,求n 的取值范围. 解 (1)由等差数列性质知,S 7=7a 4=49, 则a 4=7,故公差d =a 4-a 3=7-5=2, 故a n =a 3+(n -3)d =2n -1. (2)由(1)知b n =22n -1+2n -1,T n =21+1+23+3+…+22n -1+2n -1=21+23+…+22n -1+(1+3+…+2n -1) =21-22n +11-4+n 1+2n -12=22n +13+n 2-23.易知T n 单调递增,且T 5=707<1 000,T 6=2 766>1 000,故T n ≥1 000,解得n ≥6,n ∈N *.2.(2020·全国Ⅲ改编)设数列{a n }满足a 1=3,a n +1=3a n -4n .(1)计算a 2,a 3,猜想{a n }的通项公式;(2)求数列{2n a n }的前n 项和S n .解 (1)由题意可得a 2=3a 1-4=9-4=5,a 3=3a 2-8=15-8=7,由数列{a n }的前三项可猜想数列{a n }是以3为首项,2为公差的等差数列,即a n =2n +1.(2)由(1)可知,a n ·2n =(2n +1)·2n,S n =3×2+5×22+7×23+…+(2n -1)·2n -1+(2n +1)·2n ,① 2S n =3×22+5×23+7×24+…+(2n -1)·2n +(2n +1)·2n +1,② 由①-②得,-S n =6+2×(22+23+…+2n )-(2n +1)·2n +1=6+2×22×1-2n -11-2-(2n +1)·2n +1=(1-2n )·2n +1-2,即S n =(2n -1)·2n +1+2.3.(2022·合肥模拟)已知数列{a n }满足:a 1=2,a n +1=a n +2n.(1)求{a n }的通项公式;(2)若b n =log 2a n ,T n =1b 1b 2+1b 2b 3+…+1b n b n +1,求T n .解 (1)由已知得a n +1-a n =2n,当n ≥2时,a n =a 1+(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+…+(a n -a n -1)=2+2+22+…+2n -1=2+21-2n -11-2=2n .又a 1=2,也满足上式,故a n =2n.(2)由(1)可知,b n =log 2a n =n ,1b n b n +1=1n n +1=1n -1n +1,T n =1b 1b 2+1b 2b 3+…+1b n b n +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1 =1-1n +1=n n +1,故T n =n n +1.4.(2022·济宁模拟)已知数列{a n }是正项等比数列,满足a 3是2a 1,3a 2的等差中项,a 4=16.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =(-1)n log 2a 2n +1,求数列{b n }的前n 项和T n .解 (1)设等比数列{a n }的公比为q ,因为a 3是2a 1,3a 2的等差中项,所以2a 3=2a 1+3a 2,即2a 1q 2=2a 1+3a 1q ,因为a 1≠0,所以2q 2-3q -2=0,解得q =2或q =-12, 因为数列{a n }是正项等比数列,所以q =2.所以a n =a 4·q n -4=2n. (2)方法一 (分奇偶、并项求和)由(1)可知,a 2n +1=22n +1, 所以b n =(-1)n ·log 2a 2n +1=(-1)n ·log 222n +1=(-1)n·(2n +1), ①若n 为偶数,T n =-3+5-7+9-…-(2n -1)+(2n +1)=(-3+5)+(-7+9)+…+[-(2n -1)+(2n +1)]=2×n2=n ; ②若n 为奇数,当n ≥3时, T n =T n -1+b n =n -1-(2n +1)=-n -2,当n =1时,T 1=-3适合上式,综上得T n =⎩⎪⎨⎪⎧ n ,n 为偶数,-n -2,n 为奇数 (或T n =(n +1)(-1)n -1,n ∈N *).方法二 (错位相减法)由(1)可知,a 2n +1=22n +1,所以b n =(-1)n ·log 2a 2n +1=(-1)n ·log 222n +1=(-1)n ·(2n +1), T n =(-1)1×3+(-1)2×5+(-1)3×7+…+(-1)n ·(2n +1), 所以-T n =(-1)2×3+(-1)3×5+(-1)4×7+…+(-1)n +1(2n +1), 所以2T n =-3+2[(-1)2+(-1)3+…+(-1)n ]-(-1)n +1(2n +1) =-3+2×1--1n -12+(-1)n (2n +1) =-3+1-(-1)n -1+(-1)n (2n +1)=-2+(2n +2)(-1)n ,所以T n =(n +1)(-1)n -1,n ∈N *.5.(2022·重庆调研)在等差数列{a n }中,已知a 6=12,a 18=36.(1)求数列{a n }的通项公式a n ;(2)若________,求数列{b n }的前n 项和S n , 在①b n =4a n a n +1,②b n =(-1)n ·a n ,③b n =2n a n a ⋅这三个条件中任选一个补充在第(2)问中,并对其求解.解 (1)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+5d =12,a 1+17d =36,解得d =2,a 1=2.∴a n =2+(n -1)×2=2n .(2)选条件①.b n =42n ·2n +1=1n n +1, 则S n =11×2+12×3+ (1)n +1 =⎝ ⎛⎭⎪⎫11-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1 =1-1n +1=n n +1. 选条件②.∵a n =2n ,b n =(-1)n a n =(-1)n·2n , ∴S n =-2+4-6+8-…+(-1)n ·2n , 当n 为偶数时, S n =(-2+4)+(-6+8)+…+[-2(n -1)+2n ]=n 2×2=n ;当n 为奇数时,n -1为偶数, S n =n -1-2n =-n -1. ∴S n =⎩⎪⎨⎪⎧ n ,n 为偶数,-n -1,n 为奇数. 选条件③.∵a n =2n ,b n =2n a n a ⋅, ∴b n =22n ·2n =2n ·4n , ∴S n =2×41+4×42+6×43+…+2n ·4n ,① 4S n =2×42+4×43+6×44+…+2(n -1)·4n +2n ·4n +1,② ①-②得-3S n =2×41+2×42+2×43+…+2×4n -2n ·4n +1=41-4n1-4×2-2n ·4n +1=81-4n-3-2n ·4n +1, ∴S n =89(1-4n )+2n 3·4n +1.。
第2讲 两条直线的位置关系★知识梳理★1.两条直线的平行与垂直关系(分斜率存在与不存在两种情况讨论)①若两条不重合的直线的斜率都不存在,则这两条直线平行;若一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0,则这两条直线垂直.②已知直线111:b x k y l +=,222:b x k y l +=,若1l ,与2l 相交,则21k k ≠ ; 若21l l ⊥,则121-=⋅k k ;若1l //2l ,则21k k =且21b b ≠; 若1l 与2l 重合,则,21k k =且21b b =2.几个公式①已知两点),(),,(222111y x P y x P ,则 =||21P P 221221)()(y y x x -+-②设点),(00y x A ,直线,0:=++C By Ax l 点A 到直线l 的距离为=d 2200||B A C By Ax +++③设直线,0:1=++C By Ax l ),(0:2C C C By Ax l '≠='++则1l 与2l 间的距离=d 22||B A C C +'- 3.直线系① 与直线0=++C By Ax 平行的直线系方程为0='++C By Ax ;②与直线0=++C By Ax 垂直的直线系方程为0='+-C Ay Bx ;③过两直线0:,0:22221111=++=++c y b x a l c y b x a l 的交点的直线系方程为为参数)λλ(,0)(222111=+++++c y b x a c y b x a★重难点突破★重点:掌握两条直线的平行与垂直的充要条件;掌握两点之间的距离公式,点到直线的距离公式,会求两条平行线之间的距离.难点:判断两条直线位置关系时的分类讨论以及综合运用平行与垂直的充要条件、距离公式解题重难点:综合运用平行与垂直的充要条件和三个距离公式,进行合理转化之后求直线方程(1)在判断两条直线的位置关系时的分类讨论, 要防止因考虑不周造成的增解与漏解,关键是要树立检验的意识.①要考虑斜率存在与斜率不存在两种情形;②要考虑两条直线平行时不能重合;问题1:已知直线06:21=++y m x l ,023)2(:2=++-m my x m l ,m 为何值时,1l 与2l 平点拨:当m=0时//1l 2l ,当0≠m 时,1l 的斜率为21m -,2l 的斜率为m m 32-- 由=-21m mm 32--得1-=m 或3=m ,3=m 时1l 与2l 重合,1-=m 时//1l 2l (2)在分析题意,寻找解题思路时,要充分利用数形结合思想,将问题转化,化繁为简,有效降低运算量.问题2:已知点P (2,1)求过P 点与原点距离最大的直线l 的方程点拨: 过P 点与原点距离最大的直线l 为垂直于直线OP 的直线,∴直线l 的斜率为-2, ∴直线l 的方程为)2(21--=-x y ,即052=-+y x(3)在使用点到直线的距离公式和两条直线的距离公式时,应先将直线方程化为一般式,使用两条直线的距离公式,还要使两直线方程中的y x 、的系数对应相等问题2:求直线012:1=-+y x l 与0742:2=++y x l 的距离点拨:将1l 的方程化为0242:1=-+y x l ,则两直线的距离为1059209==d (4)处理动直线过定点问题的常用的方法: ①将直线方程化为点斜式②化为过两条直线的交点的直线系方程③特殊入手,先求其中两条直线的交点,再验证动直线恒过交点④从“恒成立”入手,将动直线方程看作对参数恒成立。
问题3:求证:直线01164)43()382(222=--+-+-++m m y m m x m m 恒过某定点,并求该定点的坐标.将直线方程化为01143)68()432(2=-++--++-y x m y x m y x若直线过定点),(00y x P ,则01143)68()432(0000200=-++--++-y x m y x m y x 上式对m 恒成立,⎩⎨⎧=--=+-∴06804320000y x y x ,2,100==∴y x ,∴该直线必过定点)2,1(P ★热点考点题型探析★考点1:两直线的平行与垂直关系题型: 判断两条直线平行与垂直[例1 ] 已知直线1l :3mx+8y+3m-10=0 和 2l : x+6my-4=0 问 m 为何值时 (1)1l 与2l 相交(2)1l 与2l 平行(3)1l 与2l 垂直;[解析]当0m =时1:8100l y -=;2:40l x -= , 1l 与2l 垂直当0m ≠时12310312:;:8863m m l y x l y x m m-=-+=-+由 312103428,8638633m m m m m m --=-⇒=±=⇒=或,而31()186m m--=-无解 综上所述(1)23m ≠±时1l 与2l 相交(2)23m =-1l 与2l 平行(3)0m =时1l 与2l 垂直 【名师指引】判断两条直线的位置关系,一般要分类讨论,分类讨论要做到不重不漏,平时要培养分类讨论的“意识”[例 2 ] 已知△ABC 三边的方程为::3260AB x y -+=,:23220AC x y +-=,:340BC x y m +-=;(1)判断三角形的形状;(2)当BC 边上的高为1时,求m 的值。
【解题思路】(1)三边所在直线的斜率是定值,三个内角的大小是定值,可从计算斜率入手;(2)BC 边上的高为1,即点A 到直线BC 的距离为1,由此可得关于m 的方程.解析: (1)直线AB 的斜率为32AB k =,直线AC 的斜率为23AC k =-, 所以1AB AC k k ⋅=-,所以直线AB 与AC 互相垂直,因此△ABC 为直角三角形(2)解方程组326023220x y x y -+=⎧⎨+-=⎩,得26x y =⎧⎨=⎩,即(2,6)A由点到直线的距离公式得305m d -== ,当1d =时,3015m -=,即305m -=,解得25m =或35 【名师指引】(1)一般地,若两条直线的方向(斜率、倾斜角、方向向量)确定,则两条直线的夹角确定(2)在三角形中求直线方程,经常会结合三角形的高、角平分线、中线【新题导练】1.已知直线1:0l ax by c ++=,直线2:0l mx ny p ++=,则“bm an =”是“直线21//l l ”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件[解析]B2.已知过点A(-2,m)和B(m ,4)的直线与直线2x+y-1=0平行,则m 的值为( )A .0B .-8C .2 D.10[解析]设所求的直线20x y m ++=,则那么m=-8,选 B 3. “m =21”是“直线(m +2)x +3my +1=0与直线(m -2)x +(m +2)y -3=0相互垂直”的( ) A .充分必要条件B .充分而不必要条件C .必要而不充分条件D.既不充分也不必要条件 {40240m n m n -++=++=[解析]当m =21或-2时,两条直线垂直,所以m =21是两条直线垂直的充分不必要条件,选 B [点评]还要考虑斜率不存在的情形4. (山东省枣庄市2008届高三第一次调研考试)已知直线l 的倾斜角为π43,直线l 1经过点l l a B A 与且1),1,(),2,3(-垂直,直线l 2:b a l by x +=++平行,与直线1012等于 ( )A .-4B .-2C .0D .2 [解析] B [0133=⇒=-=a a k AB ,又212-=⇒=-b b] 考点2 点到直线的距离题型:利用两个距离公式解决有关问题[例3 ] 已知直线0)()2(:=-++++b a y b a x b a l 及点)4,3(P(1)证明直线l 过某定点,并求该定点的坐标(2)当点P 到直线l 的距离最大时,求直线l 的方程【解题思路】分离参数b a ,求定点坐标;寻找P 到直线l 的距离最大时,直线l 满足的条件 解析:(1)将直线l 的方程化为:0)1()12(=-++++y x b y x a ,∴无论b a ,如何变化,该直线系都恒过直线012=++y x 与直线01=-+y x 的交点, 由⎩⎨⎧=-+=++01012y x y x 得⎩⎨⎧=-=32y x ,∴直线l 过定点)3,2(-Q (2)当PQ l ⊥时点P 到直线l 的距离最大,此时直线l 的斜率为-5,∴直线l 的方程为)2(53+-=-x y 即075=++y x【名师指引】(1)斜率不定的动直线,都应考虑是否过定点(2)处理解析几何的最值问题,一般方法有:函数法;几何法[例4 ] 已知三条直线()1:200l x y a a -+=< 2:4210l x y -++= 3:10l x y +-= ,若1l 与2l (1)求a 的值(2)能否找到一点P 使得P 同时满足下列三个条件①P 是第一象限的点;②P 点到1l 的距离是P 点到2l 的距离的12③P 点到1l 的距离与P 点到3l P 点坐标;若不能,说明理由。
【解题思路】由三个条件可列三个方程或不等式,最终归结为混合组是否有解的问题[解析](1)21:20,3210l x y d a --===⇒= (2)设00(,)P x y 同时满足三个条件由②得:设00(,)P x y 在':20l x y C -+=131126C C =⇒==或则有00001311202026x y x y -+=-+=或------------(1)= 000240320x y x ⇒-+=+=或--------------(2)由①得 000,0x y >> ----------------(3)解由(1)(2)(3)联立的混合组得 00137,.918x y == 所以137(,)918P 【名师指引】(1)在条件比较多时,思路要理顺;(2)解混合组时,一般是先解方程,再验证不等式成立【新题导练】6. 点(4cos ,3sin )P θθ到直线60x y +-=的距离的最小值等于 [解析]222|6)sin(5|2|6sin 3cos 4|≥-+=-+=φθθθd 7. 与直线210x y ++=的距离为5的直线方程为 [解析] 02=+y x 或022=-+y x8. 两平行直线1l ,2l 分别过点P (-1,3),Q (2,-1)它们分别绕P ,Q 旋转,但始终保持平行,则之1l ,2l 间的距离的取值范围是( )A .()0,+∞ B.(0,5) C.(]0,5 D.([解析]最大值为P ,Q 的距离,即5,选C9.求过原点且与两定点)2,3(),1,1(--B A 距离相等的直线l 的方程[解析] 直线l 过线段AB 的中点或平行于直线AB ,故方程为02=+y x 或043=+y x 考点3 直线系题型1:运用直线系求直线方程[例5 ]求过直线1:3530l x y --=和2:3580l x y --=的交点,且与直线470x y +-=垂直的直线方程和平行的直线方程。