高一数学经典例题深度解析

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高一数学经典例题深度解析Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT高一数学经典例题深度解析例1:设{},S x x m m n Z =|=+∈ (1).,a Z a S ∈设则是否是集合中的元素(2).对S 中任意两个元素12,x x ,判断1212,x x x x +是否属于S . 解:(1)a 一定不是集合S 中的元素 (2).例2:求证:函数221()f x x x =+在区间(0,)+∞上的最小值为2 解:任取(]1212,0,1,x x x x ∈< 则()f x ∴在(]0,1上是减函数同理可证()f x 在()1,+∞上是增函数 故()f x 在()0,+∞上的最小值为(1)2f =例3: 已知集合M 是同时满足下列两个性质的函数()f x 的全体: ①()f x 在其定义域上是单调函数;②在()f x 的定义域内存在闭区间[,]a b ,使得()f x 在[,]a b 上的最小值是2a,且最大值是2b . 请解答以下问题:⑴判断函数3()g x x =-是否属于集合M 并说明理由. 若是,请找出满足②的闭区间[,]a b ;⑵若函数()h x t M =∈,求实数t 的取值范围 解: (1)设则,21x x <0x 43x 21x x -x x x x x x -x x x x g x g 212121221212212323121>⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=++=+-=-)()())(()()(∴)()(21x g x g >, 故g (x)是R 上的减函数 假设函数g (x)M ∈,则 2233a b ba =-=- ∴ 2222=-=b a 或 2222-==b a又a<b ∴ 2222=-=b a ∴g (x)M ∈满足条件(2)的闭区间为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-22,22(2)()h x t M =∈则设,121x x <≤∴h (1x )- h (2x ))0t t -==<∴h (1x )- h (2x )0< ∴h (x )为[)上的单调增函数+∞,1∴h(x)m in =h(a)=2a t =h(x)max =h(b)=2bt =∴t=1b 2bt 12--=--且a a∴关于x 的方程t=12--x x,(x 1≥)有两解令)有两解()(则0m 1m 21t ,12≥-==-m x即[)上有两个不同的解。

,在∞+=-+-10t 21m 2m 2 ∴{{{{{)0(>∆≥f∴t ⎥⎦⎤ ⎝⎛∈21,0例4:已知在等边三角形ABC 中,点P 为线段AB 上一点,且AP AB λ=(01)λ≤≤.(1)若等边三角形边长为6,且13λ=,求||CP ;(2)若··CP AB PA PB ≥,求实数λ的取值范围 解: (1)当13λ=时,13AP AB =,∴ ||CP =(2)设等边三角形的边长为a ,则:即2212a a λ-+222a a λλ≥-+∴ 21202λλ-+≤,又01λ≤≤,1λ≤≤例5:已知定义域为R 的函数12()2x x bf x a+-+=+是奇函数.(1) 求,a b 的值;(2)若对任意的t R ∈, 不等式22(2)(2)0f t t f t k -+-<恒成立, 求k 的取值范围 解: (1)因为()f x 是奇函数, 所以(0)f =0,即111201()22xx b b f x a a +--=⇒=∴=++又由(1)(1)f f =--知11122 2.41a a a --=-⇒=++(2) 解法一:由(1)知11211()22221xx x f x +-==-+++,易知()f x 在(,)-∞+∞上为减函数。

又因()f x 是奇函数,从而不等式:22(2)(2)0f t t f t k -+-<等价于 222(2)(2)(2)f t t f t k f k t -<--=-.因()f x 为减函数,由上式推得:2222t t k t ->-. 即对一切t R ∈有:2320t t k -->,从而判别式14120.3k k ∆=+<⇒<-解法二:由(1)知112()22xx f x +-=+.又由题设条件得:2222222121121202222t t t kt t t k ---+-+--=<++ 即: 2222212212(22)(12)(22)(12)0t k t t t t t k -+--+-+-++-<整理得: 23221,tt k-->因底数2>1,故:2320t t k -->.上式对一切t R ∈均成立,从而判别式14120.3k k ∆=+<⇒<-例6:已知函数)(x f 对任意的a b R ∈、满足:()()()6,f a b f a f b +=+-0,()6a f a ><当时;(2)12f -=。

(1)求:(2)f 的值;(2)求证:()f x 是R 上的减函数;(3)若(2)(2)3f k f k -<-,求实数k 的取值范围。

解: (1)()()()6,f a b f a f b +=+- 令0a b ==,得(0)6f =令2,2a b ==-,得(2)0f =(2)证明:设12,x x 是R 上的任意两个实数,且12x x <,即210x x ->,从而有21()6f x x -<,则212111()()[()]()f x f x f x x x f x -=-+-2111()()6()f x x f x f x =-+--21()60f x x =--< ∴21()()f x f x <即()f x 是R 上的减函数(3)()()()6,f a b f a f b +=+-令1,1a b ==,得(1)3f =∵(2)(2)3f k f k -<- ∴(2)3(2)f k f k -+<,又(1)3f =,(2)0f = 即有(2)(1)(2)(2)f k f f k f -+<+∴(2)(1)6(2)(2)6f k f f k f -+-<+- ∴[(2)1][(2)2]f k f k -+<+又∵()f x 是R 上的减函数 ∴(2)1(2)2k k -+>+即3k <-∴实数k 的取值范围是3k <-例7: 已知定义域为[0,1]的函数()f x 同时满足以下三个条件:Ⅰ. 对任意的[0,1]x ∈,总有()0f x ≥;Ⅱ. (1)1f =;Ⅲ. 若10x ≥,20x ≥,且121x x +≤,则有1212()()()f x x f x f x +≥+成立. 则称()f x 为“友谊函数”,请解答下列各题: (1) 若已知()f x 为“友谊函数”,求(0)f 的值;(2) 函数()21x g x =-在区间[0,1]上是否为“友谊函数”并给出理由 解: (1)取120x x ==得(0)(0)(0)(0)0f f f f ≥+⇒≤又由(0)0f ≥,得(0)0f =(2)显然()21x g x =-在[0,1]上满足[1] ()0g x ≥;[2] (1)1g =. 若10x ≥,20x ≥,且121x x +≤,则有故()21x g x =-满足条件[1]、[2]、[3],所以()21x g x =-为友谊函数 例8: 已知向量(sin ,cos ),(3,1)m A A n ==-且1m n =,且A 为锐角. (1)求角A 的大小;(2)求函数()cos 24cos sin ()f x x A x x R =+∈的值域解:由题意得3sin cos 1,m n A A =-= 12sin()1,sin().662A A ππ-=-=由A 为锐角得 ,663A A πππ-==(2) 由(1)知1cos ,2A =所以2213()cos 22sin 12sin 2sin 2(sin ).22f x x x x s x =+=-+=--+因为x ∈R ,所以[]sin 1,1x ∈-,因此,当1sin 2x =时,f (x )有最大值32.当sin 1x =-时,()f x 有最小值3-,所以所求函数()f x 的值域是332⎡⎤-⎢⎥⎣⎦,例9: 已知函数22()sin cos 2cos ,.f x x x x x x R =+∈(1)求函数()f x 的最小正周期和单调增区间;(2)函数()f x 的图象可以由函数sin 2()y x x R =∈的图象经过怎样的变换得到解:(1)1cos 2()sin 2(1cos 2)22x f x x x -=+++ ()f x ∴的最小正周期2.2T ππ== 由题意得222,,262k x k k Z πππππ-≤+≤+∈ 即 ,.36k x k k Z ππππ-≤≤+∈()f x ∴的单调增区间为,,.36k k k Z ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦(2)先把sin 2y x =图象上所有点向左平移12π个单位长度,得到sin(2)6y x π=+的图象,再把所得图象上所有的点向上平移32个单位长度,就得到3sin(2)62y x π=++的图象例10:已知函数()π()sin ()3f x x x =+∈R ω,且()π 1.6f =(1)求ω的最小正值及此时函数()y f x =的表达式;(2)将(1)中所得函数()y f x =的图象结果怎样的变换可得11sin 22y x =的图象;(3)在(1)的前提下,设()π2π5π34,,,,(),()636355f f ⎡⎤∈∈--==-⎢⎥⎣⎦παβαβ, ①求tan α的值; ②求cos2()1--αβ的值解:(1) 因为()π16f =,所以()ππsin 163⋅+=ω,于是πππ+2π()632k k ⋅=+∈Z ω,即 112()k k =+∈Z ω,故当k =0时,ω取得最小正值1. 此时()π()sin 3f x x =+. `?(2)(方法一)先将()πsin 3y x =+的图象向右平移π3个单位得y =sin x 的图象;再将所得图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)得1sin 2y x =的图象;最后将所得图象上各点的纵坐标缩小到原来的12倍(横坐标不变)得11sin 22y x =的图象.(方法二)先将()πsin 3y x =+的图象各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)得()1πsin 23y x =+的图象;再将所得图象向右平移2π3个单位得1sin 2y x =的图象;最后将所得图象上各点的纵坐标缩小到原来的12倍(横坐标不变)得11sin 22y x =的图象.(3)因为34(),()55f f ==-αβ,所以()()π3π4sin ,sin 3535+=+=-αβ.因为()π2π5π,,,,6363⎡⎤∈∈--⎢⎥⎣⎦παβ 所以()ππππ,π,,03232⎡⎤+∈+∈-⎢⎥⎣⎦αβ.于是()()π4π3cos ,cos .3535+=-+=αβ①因为()()()πsin 3π3tan 34πcos 3++==-+ααα,所以()()()ππtan tan 33ππtan tan 33ππ1tan tan 33+-⎡⎤=+-=⎢⎥⎣⎦++⋅αααα ②因为()()()ππsin sin 33⎡⎤-=+-+⎢⎥⎣⎦αβαβ 所以()22798cos2()12sin ()2.25625--=--=-⨯-=-αβαβ。