函數(shù)思想,是指用函數(shù)的概念和性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題和解決問題。方程思想,是從問題的數(shù)量關(guān)系入手,運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將問題中的條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型(方程、不等式、或方程與不等式的混合組),然后通過解方程(組)或不等式(組)來使問題獲解。有時(shí),還實(shí)現(xiàn)函數(shù)與方程的互相轉(zhuǎn)化、接軌,達(dá)到解決問題的目的。
Ⅰ、再現(xiàn)性題組:
1. 方程lgx+x=3的解所在的區(qū)間為_____。
A. (0,1) B. (1,2) C. (2,3) D. (3,+∞)
2. 如果函數(shù)f(x)=x+bx+c對(duì)于任意實(shí)數(shù)t,都有f(2+t)=f(2-t),那么_____。
A. f(2)<f(1)<f(4) B. f(1)<f(2)<f(4) C. f(2)<f(4)<f(1) D. f(4)<f(2)<f(1)
3. 已知函數(shù)y=f(x)有反函數(shù),則方程f(x)=a (a是常數(shù)) ______。
A.有且僅有一個(gè)實(shí)根 B.至多一個(gè)實(shí)根 C.至少一個(gè)實(shí)根 D.不同于以上結(jié)論
4. 已知sinθ+cosθ=,θ∈(,π),則tgθ的值是_____。
A. - B. - C. D.
5. 已知等差數(shù)列的前n項(xiàng)和為S,且S=S (p≠q,p、q∈N),則S=_________。
6.關(guān)于x的方程sinx+cosx+a=0有實(shí)根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是__________。
7.正六棱錐的體積為48,側(cè)面與底面所成的角為45°,則此棱錐的側(cè)面積為___________。
8. 建造一個(gè)容積為8m,深為2m的長(zhǎng)方體無(wú)蓋水池,如果池底和池壁的造價(jià)每平方米分別為120元和80元,則水池的最低造價(jià)為___________。
Ⅱ、示范性題組:
例1. 設(shè)a>0,a≠1,試求方程log(x-ak)=log(x-a)有實(shí)數(shù)解的k的范圍。(89年全國(guó)高考)
[解] 將原方程化為:log(x-ak)=log, 等價(jià)于 (a>0,a≠1)
∴ k=- ( ||>1 ),
設(shè)=cscθ, θ∈(-,0)∪(0, ),則 k=f(θ)=cscθ-|ctgθ|
當(dāng)θ∈(-,0)時(shí),f(θ)=cscθ+ctgθ=ctg<-1,故k<-1;
當(dāng)θ∈(0,)時(shí),f(θ)=…
綜上,k的取值范圍是…
[注] 引入新的變量,而用函數(shù)值域加以分析,此法可解有關(guān)不等式、方程、最值、參數(shù)范圍之類問題。(分離參數(shù)法、三角換元法、等價(jià)轉(zhuǎn)化思想)
[另解] (數(shù)形結(jié)合法):
[再解] (方程討論法):
例2. 設(shè)不等式2x-1>m(x-1)對(duì)滿足|m|≤2的一切實(shí)數(shù)m的取值都成立。求x的取值范圍。
[分析] 此問題由于常見的思維定勢(shì),易把它看成關(guān)于x的不等式討論。然而,若變換一個(gè)角度以m為變量,記f(m)=(x-1)m-(2x-1),則問題轉(zhuǎn)化為求一次函數(shù)(或常數(shù)函數(shù))f(m)的值在[-2,2]內(nèi)恒負(fù)時(shí)參數(shù)x應(yīng)滿足的條件。
[解] 設(shè)f(m)=(x-1)m-(2x-1), 則
解得x∈(,)
[注] 本題有別于關(guān)于x的不等式2x-1>m(x-1)的解集是[-2,2]時(shí)求m的值、關(guān)于x的不等式2x-1>m(x-1)在[-2,2]上恒成立時(shí)求m的范圍。
在一個(gè)含有多個(gè)變量的數(shù)學(xué)問題中,確定合適的變量和參數(shù),從而揭示函數(shù)關(guān)系,使問題更明朗化。
例3. 設(shè)等差數(shù)列{a}的前n項(xiàng)的和為S,已知a=12,S>0,S<0 。
①.求公差d的取值范圍; ②.指出S、S、…、S中哪一個(gè)值最大,并說明理由。(92年全國(guó)高考)
[分析] ①問用a、S易求;②問利用S是n的二次函數(shù)而求什么時(shí)候取最大值。
[解]
[注] 數(shù)列的通項(xiàng)公式及前n項(xiàng)和公式實(shí)質(zhì)上是定義在自然數(shù)集上的函數(shù),因此可利用函數(shù)思想來分析或用函數(shù)方法來解決數(shù)列問題。
[另解②問](尋求a>0、a<0 ):
例4. 如圖,AB是圓O的直徑,PA垂直于圓O所在平面,C是圓周上任一點(diǎn),設(shè)∠BAC=θ,PA=AB=2r,求異面直線PB和AC的距離。
[分析] 異面直線PB和AC的距離可看成求直線PB上任意一點(diǎn)到AC的距離的最小值,從而設(shè)定變量,建立目標(biāo)函數(shù)而求函數(shù)最小值。
P
M
A
H B
D C |
[解] 在PB上任取一點(diǎn)M,作MD⊥AC于D,MH⊥AB于H,
設(shè)MH=x,則MH⊥平面ABC,AC⊥HD 。
∴MD=x+[(2r-x)sinθ]=(sin+1)x-4rsinθx+4rsinθ
=(sinθ+1)[x-]+
即當(dāng)x=時(shí),MD取最小值為兩異面直線的距離。
[注] 求最大值、最小值的實(shí)際問題,將文字說明轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)語(yǔ)言后,建立數(shù)學(xué)模型和函數(shù)關(guān)系式,利用函數(shù)性質(zhì)、重要不等式和有關(guān)知識(shí)解答。(見再現(xiàn)性題組第8題)
例5. 已知△ABC三內(nèi)角A、B、C的大小成等差數(shù)列,且tgA.tgC=2+,又知頂點(diǎn)C的對(duì)邊c上的高等于4,求△ABC的三邊a、b、c及三內(nèi)角。
[解] 由A、B、C成等差數(shù)列,可得B=60°;
由△ABC中tgA+tgB+tgC=tgA.tgB.tgC,得tgA+tgC=tgB(tgA.tgC-1)=(1+)
設(shè)tgA、tgC是方程x-(+3)x+2+=0的兩根,解得x=1,x=2+
設(shè)A<C,則tgA=1,tgC=2+, ∴A=,C=
…
例6. 若(z-x)?。?(x-y)(y-z)=0,求證:x、y、z成等差數(shù)列。
[分析] 題設(shè)正好是判別式b-4ac=0的形式,因此構(gòu)造一個(gè)一元二次方程求解。
[證明] 當(dāng)x=y(tǒng)時(shí),可得x=z, ∴x、y、z成等差數(shù)列;
當(dāng)x≠y時(shí),設(shè)方程(x-y)t-(z-x)t+(y-z)=0,由△=0得t=t,并易知t=1是方程的根。
∴t.t==1 , 即2y=x+z , ∴x、y、z成等差數(shù)列
[注] 題設(shè)條件具備或經(jīng)變形整理后具備x+x=a、x.x=b的形式,則利用根與系數(shù)的關(guān)系構(gòu)造方程;具備b-4ac≥0或b-4ac≤0的形式,可利用根的判別式構(gòu)造一元二次方程。
例7. △ABC中,求證:cosA.cosB.cosC≤ 。
[證明] 設(shè)k=cosA.cosB.cosC=[cos(A+B)+cos(A-B)].cosC=[-cosC+cos(A-B)]cosC
整理得:cosC-cos(A-B).cosC+2k=0,即看作關(guān)于cosC的一元二次方程。
∴ △=cos(A-B)-8k≥0 即 8k≤cos(A-B)≤1 ∴ k≤即cosA.cosB.cosC≤
[注]既是方程思想,也屬判別式法。還可用放縮法:cosA.cosB.cosC=… =
-cosC+cos(A-B).cosC=-[cosC-]+cos(A-B)≤cos(A-B) ≤
例8. 設(shè)f(x)=lg,如果當(dāng)x∈(-∞,1]時(shí)f(x)有意義,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
[解] 由題可知,不等式1+2+4a>0在x∈(-∞,1]上恒成立,即:()+()+a>0
設(shè)t=(), 則t≥, 又設(shè)g(t)=t+t+a,其對(duì)稱軸為t=-
∴ t+t+a=0在[,+∞)上無(wú)實(shí)根, 即 g()=()++a>0,得a>-
[注] 二次函數(shù)及圖像、二次不等式、二次方程三者是緊密聯(lián)系的。也可用分離參數(shù)法:
Ⅲ、鞏固性題組:
1. 方程sin2x=sinx在區(qū)間(0,2π)內(nèi)解的個(gè)數(shù)是_____。
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
2. 已知函數(shù)f(x)=|2-1|,a<b<c,且f(a)>f(c)>f(b),則_____。
A. a<0,b<0,c>0 B. a<0,b>0,c>0 C. 2<2 D. 2+2<2
3. 已知函數(shù)f(x)=log(x-4x+8), x∈[0,2]的最大值為-2,則a=_____。
A. B. C. 2 D. 4
4.已知{a}是等比數(shù)列,且a+a+a=18,a+a+a=-9,S=a+a+…+a,那么S等于_____。
A. 8 B. 16 C. 32 D. 48
5.等差數(shù)列{a}中,a=84,前n項(xiàng)和為S,已知S>0,S<0,則當(dāng)n=______時(shí),S最大。
6. 對(duì)于滿足0≤p≤4的所有實(shí)數(shù)p,使不等式x+px〉4x+p-3成立的x的取值范圍是________。
7.若關(guān)于x的方程|x-6x+8|=a恰有兩個(gè)不等實(shí)根,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是____________。
8.已知點(diǎn)A(0,1)、B(2,3)及拋物線y=x+mx+2,若拋物線與線段AB相交于兩點(diǎn),求實(shí)數(shù)m的取值范圍。
9.已知實(shí)數(shù)x、y、z滿足等式x+y+z=5和xy+yz+zx=3,試求z的取值范圍。
10.已知lg-4.lg.lg=0,求證:b是a、c的等比中項(xiàng)。
11.設(shè)α、β、γ均為銳角,且cosα+cosβ+cosγ+2cosα.cosβ.cosγ=1,求證:α+β+γ=π 。
12.當(dāng)p為何值時(shí),曲線y=2px (p>0)與橢圓(x―2―)+y=1有四個(gè)交點(diǎn)。(88年全國(guó)高考)
13.已知關(guān)于x的實(shí)系數(shù)二次方程x+ax+b=0有兩個(gè)實(shí)數(shù)根α、β。證明:
①.如果|α|<2,|β|<2,那么2|a|<4+b且|b|<4;
②.如果2|a|<4+b且|b|<4,那么|α|<2,|β|<2 ?!?(93年全國(guó)理)
14.設(shè)f(x)是定義在區(qū)間(-∞,+∞)上以2為周期的函數(shù),對(duì)k∈Z,用I表示區(qū)間(2k-1,2k+1],已知當(dāng)x∈I時(shí),f(x)=x?! ?①.求f(x)在I上的解析表達(dá)式; ②.對(duì)自然數(shù)k,求集合M={a|使方程f(x)=ax在I上有兩個(gè)不相等的實(shí)根}?! ?(89年全國(guó)理)
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