数学常用的方法与思想
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数学中常用的方法与思想
一. 换元法
注意:换元之后立刻写出新元范围
换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
换元的方法有:局部换元、三角换元、均值换元等。局部换元又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式:4x+2x-2≥0,先变形为设2x=t(t>0),而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。
三角换元,应用于去根号,或者变换为三角形式易求时,主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y=x+1x的值域时,易发现x∈[0,1],设x=sin2α ,α∈[0,2],问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设,其中主要应该是发现值域的联系,又有去根号的需要。如变量x、y适合条件x2+y2=r2(r>0)时,则可作三角代换x=rcosθ、y=rsinθ化为三角问题。
习题:
1.y=sinx·cosx+sinx+cosx的最大值是_________。
2.设f(x2+1)=loga(4-x4) (a>1),则f(x)的值域是_______________。
3.已知数列{an}中,a1=-1,an1·an=an1-an,则数列通项an=___________。
4.方程1313xx=3的解是_______________。
5.不等式log2(2x-1) ·log2(2x1-2)〈2的解集是_______________。
6. 已知f(x3)=lgx (x>0),则f(4)的值为_____。
7. 不等式x>ax+32的解集是(4,b),则a=________,b=_______。
8.函数y=2x+x1的值域是________________。
9.椭圆x216+y24=1上有两点P、Q,O为原点。连OP、OQ,若kOP·kOQ=-14 , (1)求证:|OP|2+|OQ|2等于定值; (2)求线段PQ中点M的轨迹方程。
二.待定系数法
使用待定系数法,它解题的基本步骤是:
第一步,确定所求问题含有待定系数的解析式;
第二步,根据恒等的条件,列出一组含待定系数的方程;
第三步,解方程组或者消去待定系数,从而使问题得到解决。
如何列出一组含待定系数的方程,主要从以下几方面着手分析:
① 利用对应系数相等列方程;
② 由恒等的概念用数值代入法列方程;
③ 利用定义本身的属性列方程;
④ 利用几何条件列方程。
比如在求圆锥曲线的方程时,我们可以用待定系数法求方程:首先设所求方程的形式,其中含有待定的系数;再把几何条件转化为含所求方程未知系数的方程或方程组;最后解所得的方程或方程组求出未知的系数,并把求出的系数代入已经明确的方程形式,得到所求圆锥曲线的方程。
习题:
1. 二次不等式ax2+bx+2>0的解集是(-12,13),则a+b的值是_____。
2. 与直线L:2x+3y+5=0平行且过点A(1,-4)的直线L’的方程是_______________。
3. 与双曲线x2-y24=1有共同的渐近线,且过点(2,2)的双曲线的方程是____________。
4. 经过两直线11x-3y-9=0与12x+y-19=0的交点,且过点(3,-2)的直线方程为_____________。
三.分离参数法
1.设函数f(x)=ax2-2x+2,对于满足1
2. 已知 3421lg)(axfxx 若x∈(-∞,1]时,f(x)有意义,求a的范围.
3. 若关于x的方程xmx210在区间02,上有实数解,求实数m的取值范围。
4. 已知当x22,时,不等式11302mxmxm恒成立,求实数m的取值范围。
四.分类讨论 原则:先列纲,后计算
分类讨论的常见情形
(1)由数学概念引起的分类讨论:主要是指有的概念本身是分类的,在不同条件下有不同结论,则必须进行分类讨论求解,如绝对值、直线斜率、指数函数、对数函数等.
(2)由性质、定理、公式引起的分类讨论:有的数学定理、公式、性质是分类给出的,在不同条件下结论不一致,如二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),由a的正负而导致开口方向不确定,等比数列前n项和公式因公比q是否为1而导致公式的表达式不确定等.
(3)由某些数学式子变形引起的分类讨论:有的数学式子本身是分类给出的,如ax2+bx+c>0,a=0,a<0,a>0解法是不同的.
习题:
1. 已知函数有最大值2,求实数的取值范围
2. 已知函数().
(1)讨论的单调性;
(2)求在区间上的最小值.
五.数形结合
1. 如果奇函数f(x)在区间[3,7]上是增函数且最小值是5,那么f(x)的[-7,-3]上是____。
A.增函数且最小值为-5 B.增函数且最大值为-5
C.减函数且最小值为-5 D.减函数且最大值为-5
2. 如果实数x、y满足等式(x-2)2+y2=3,那么yx的最大值是_____。
3. 已知x2+4y2=4x,则x+y的范围是_________________。
4. 若loga2 A. 0b>1 D. b>a>1 5. 已知5x+12y=60,则xy22的最小值是_____。 6. 方程2x=x2+2x+1的实数解的个数是_____。 7. 若不等式m>|x-1|+|x+1|的解集是非空数集,那么实数m的取值范围是_________。 8. 若方程x2-3ax+2a2=0的一个根小于1,而另一根大于1,则实数a的取值范围是______。 六.特殊化 1.不等式组2222log11xx 的解集为( ) 0,3 3,2 3,4 2,4ABCD 2. 如果128,,,aaa为各项都大于0的等差数列,公差0d,则( ) 1845184518451845 AaaaaBaaaaCaaaaDaaaa 3. 过抛物线2(0)yaxa的焦点F作一直线交抛物线于P、Q两点,若线段PF与FQ的长分别为p、q,则11pq等于( ) 112 4 2a4aAaBCaD ·