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1、高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練九 第4講 轉(zhuǎn)化與化歸思想 理
轉(zhuǎn)化與化歸思想方法,就是在研究和解決有關(guān)數(shù)學(xué)問題時采用某種手段將問題通過變換使之轉(zhuǎn)化,進而得到解決的一種方法.一般總是將復(fù)雜的問題通過變換轉(zhuǎn)化為簡單的問題,將難解的問題通過變換轉(zhuǎn)化為容易求解的問題,將未解決的問題通過變換轉(zhuǎn)化為已解決的問題.
轉(zhuǎn)化與化歸思想在高考中占有十分重要的地位,數(shù)學(xué)問題的解決,總離不開轉(zhuǎn)化與化歸,如未知向已知的轉(zhuǎn)化、新知識向舊知識的轉(zhuǎn)化、復(fù)雜問題向簡單問題的轉(zhuǎn)化、不同數(shù)學(xué)問題之間的互相轉(zhuǎn)化、實際問題向數(shù)學(xué)問題的轉(zhuǎn)化等.各種變換、具體解題方法都是轉(zhuǎn)化的手段,轉(zhuǎn)化的思想方法滲透到所有的數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容和解題過程中.
2、1.轉(zhuǎn)化與化歸的指導(dǎo)思想
(1)把什么問題進行轉(zhuǎn)化,即化歸對象.
(2)化歸到何處去,即化歸目標(biāo).
(3)如何進行化歸,即化歸方法.
化歸與轉(zhuǎn)化思想是一切數(shù)學(xué)思想方法的核心.
2.常見的轉(zhuǎn)化與化歸的方法
轉(zhuǎn)化與化歸思想方法用在研究、解決數(shù)學(xué)問題時,思維受阻或?qū)で蠛唵畏椒ɑ驈囊环N狀況轉(zhuǎn)化到另一種情形,也就是轉(zhuǎn)化到另一種情境使問題得到解決,這種轉(zhuǎn)化是解決問題的有效策略,同時也是獲取成功的思維方式.常見的轉(zhuǎn)化方法有:
(1)直接轉(zhuǎn)化法:把原問題直接轉(zhuǎn)化為基本定理、基本公式或基本圖形問題.
(2)換元法:運用“換元”把式子轉(zhuǎn)化為有理式或使整式降冪等,把較復(fù)雜的函數(shù)、方程、不等式問題轉(zhuǎn)化
3、為易于解決的基本問題.
(3)數(shù)形結(jié)合法:研究原問題中數(shù)量關(guān)系(解析式)與空間形式(圖形)關(guān)系,通過互相變換獲得轉(zhuǎn)化途徑.
(4)等價轉(zhuǎn)化法:把原問題轉(zhuǎn)化為一個易于解決的等價命題,達到化歸的目的.
(5)特殊化方法:把原問題的形式向特殊化形式轉(zhuǎn)化,并證明特殊化后的問題、結(jié)論適合原問題.
(6)構(gòu)造法:“構(gòu)造”一個合適的數(shù)學(xué)模型,把問題變?yōu)橐子诮鉀Q的問題.
(7)坐標(biāo)法:以坐標(biāo)系為工具,用計算方法解決幾何問題是轉(zhuǎn)化方法的一個重要途徑.
(8)類比法:運用類比推理,猜測問題的結(jié)論,易于確定.
(9)參數(shù)法:引進參數(shù),使原問題轉(zhuǎn)化為熟悉的形式進行解決.
(10)補集法:如果正面解決原
4、問題有困難,可把原問題的結(jié)果看做集合A,而把包含該問題的整體問題的結(jié)果類比為全集U,通過解決全集U及補集?UA獲得原問題的解決,體現(xiàn)了正難則反的原則.
熱點一 特殊與一般的轉(zhuǎn)化
例1 (1)AB是過拋物線x2=4y的焦點的動弦,直線l1,l2是拋物線兩條分別切于A,B的切線,則l1,l2的交點的縱坐標(biāo)為( )
A.-1 B.-4 C.- D.-
(2)已知函數(shù)f(x)=(a>0且a≠1),則f+f+…+f的值為________.
答案 (1)A (2)
解析 (1)找特殊情況,當(dāng)AB⊥y軸時,AB的方程為y=1,則A(-2,1),B(2,1),
過點A的切線方程為y-
5、1=-(x+2),即x+y+1=0.同理,過點B的切線方程為x-y-1=0,則l1,l2的交點為(0,-1).
(2)由于直接求解較困難,可探求一般規(guī)律,
∵f(x)+f(1-x)=+
=+
=+==1,
∴f+f+…+f
=++…++f=1×49+=.
思維升華 一般問題特殊化,使問題處理變得直接、簡單.特殊問題一般化,可以使我們從宏觀整體的高度把握問題的一般規(guī)律,從而達到成批處理問題的效果.
(1)在△ABC中,角A、B、C所對的邊分別為a、b、c,若a、b、c成等差數(shù)列,則=________.
(2)已知函數(shù)f(x)是定義在實數(shù)集R上的不恒為零的偶函數(shù),且對任意實數(shù)x
6、都有xf(x+1)=(1+x)f(x),則f=________.
答案 (1) (2)0
解析 (1)根據(jù)題意,所求數(shù)值是一個定值,故可利用滿足條件的直角三角形進行計算.
令a=3,b=4,c=5,則△ABC為直角三角形,
且cos A=,cos C=0,
代入所求式子,得==.
(2)因為xf(x+1)=(1+x)f(x),
所以=,
使f(x)特殊化,可設(shè)f(x)=xg(x),
其中g(shù)(x)是周期為1的奇函數(shù),再將g(x)特殊化,
可設(shè)g(x)=sin 2πx,則f(x)=xsin 2πx,
經(jīng)驗證f(x)=xsin 2πx滿足題意,則f=0.
熱點二 函數(shù)、方程、
7、不等式之間的轉(zhuǎn)化
例2 (1)定義運算:(ab)?x=ax2+bx+2,若關(guān)于x的不等式(ab)?x<0的解集為{x|11,都有f(x+t)≤3ex,則m的最大值為________.
答案 (1)D (2)3
解析 (1)1,2是方程ax2+bx+2=0的兩實根,
1+2=-,1×2=,解得
由(-31)?x=-3x2+x+2<0,得3
8、x2-x-2>0,
解得x<-或x>1.
(2)因為當(dāng)t∈[-1,+∞)且x∈[1,m]時,x+t≥0,
所以f(x+t)≤3ex?ex+t≤ex?t≤1+ln x-x.
所以原命題等價轉(zhuǎn)化為:存在實數(shù)t∈[-1,+∞),使得不等式t≤1+ln x-x對任意x∈[1,m]恒成立.
令h(x)=1+ln x-x(x≥1).
因為h′(x)=-1≤0,
所以函數(shù)h(x)在[1,+∞)上為減函數(shù),
又x∈[1,m],所以h(x)min=h(m)=1+ln m-m.
所以要使得對x∈[1,m],t值恒存在,
只須1+ln m-m≥-1.
因為h(3)=ln 3-2=ln(·)>l
9、n =-1,
h(4)=ln 4-3=ln(·)
10、恒成立,則x的取值范圍為______________.
答案 (1)(-∞,-8] (2)(-∞,-1]∪[0,+∞)
解析 (1)設(shè)t=3x,則原命題等價于關(guān)于t的方程
t2+(4+a)t+4=0有正解,分離變量a得a+4=-,
∵t>0,∴-≤-4,
∴a≤-8,即實數(shù)a的取值范圍是(-∞,-8].
(2)∵f(x)在R上是增函數(shù),
∴由f(1-ax-x2)≤f(2-a),
可得1-ax-x2≤2-a,a∈[-1,1],
∴a(x-1)+x2+1≥0,
對a∈[-1,1]恒成立.
令g(a)=(x-1)a+x2+1,
則當(dāng)且僅當(dāng)g(-1)=x2-x+2≥0,g(1)
11、=x2+x≥0恒成立,
解之,得x≥0或x≤-1.
故實數(shù)x的取值范圍為x≤-1或x≥0.
熱點三 正難則反的轉(zhuǎn)化
例3 若對于任意t∈[1,2],函數(shù)g(x)=x3+x2-2x在區(qū)間(t,3)上總不為單調(diào)函數(shù),則實數(shù)m的取值范圍是__________.
答案?。?m<-5
解析 g′(x)=3x2+(m+4)x-2,若g(x)在區(qū)間(t,3)上總為單調(diào)函數(shù),則①g′(x)≥0在(t,3)上恒成立,或②g′(x)≤0在(t,3)上恒成立.
由①得3x2+(m+4)x-2≥0,
即m+4≥-3x在x∈(t,3)上恒成立,
所以m+4≥-3t恒成立,則m+4≥-1,
即m≥-5
12、;
由②得m+4≤-3x在x∈(t,3)上恒成立,
則m+4≤-9,
即m≤-.
所以,函數(shù)g(x)在區(qū)間(t,3)上總不為單調(diào)函數(shù)的m的取值范圍為-0,求實數(shù)p的取值范圍.
解 如果在[-1,1]內(nèi)沒有值滿足f(c)>0,
則?
13、
?p≤-3或p≥,
取補集為-3
14、∩B等于( )
A.[0,2] B.(1,3)
C.[1,3) D.(1,4)
答案 C
解析 由|x-1|<2,解得-1
15、x)是以2π為周期的周期函數(shù).
又f()=f(4π-)=f(-),
f=f+sin,
∴f=f-.
∵當(dāng)0≤x<π時,f(x)=0,∴f=0,
∴f=f=.故選A.
3.(xx·陜西)若圓C的半徑為1,其圓心與點(1,0)關(guān)于直線y=x對稱,則圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為____________.
答案 x2+(y-1)2=1
解析 圓C的圓心為(0,1),半徑為1,標(biāo)準(zhǔn)方程為x2+(y-1)2=1.
4.(xx·山東)已知實數(shù)x,y滿足ax
B.ln(x2+1)>ln(y2+1)
C.sin x>sin y
D.x3>
16、y3
答案 D
解析 因為0y.采用賦值法判斷,A中,當(dāng)x=1,y=0時,<1,A不成立.B中,當(dāng)x=0,y=-1時,ln 1
17、1,則函數(shù)f(x)=ex-,當(dāng)0≤x≤1時,f′(x)=ex+>0,所以函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,1]上單調(diào)遞增,排除A,D;取a=1,則函數(shù)f(x)=ex+,當(dāng)0≤x≤1時,f′(x)=ex-=≥0,所以函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,1]上單調(diào)遞增,排除B,故選C.
2.過雙曲線-=1上任意一點P,引與實軸平行的直線,交兩漸近線于R、Q兩點,則·的值為( )
A.a(chǎn)2 B.b2 C.2ab D.a(chǎn)2+b2
答案 A
解析 當(dāng)直線RQ與x軸重合時,||=||=a,
故選A.
3.已知數(shù)列{an}的前n項和為Sn,且an=Sn·Sn-1 (n≥2),a1=,則a10等于( )
A
18、. B. C. D.
答案 C
解析 由an=Sn·Sn-1 (n≥2),得
-=-1,∴=+(n-1)×(-1),
∴Sn=,∴a10=S10-S9=.
4.設(shè)函數(shù)f(x)=則函數(shù)y=f(f(x))-1的零點個數(shù)為________.
答案 2
解析 令t=f(x),則該函數(shù)的零點即f(t)-1=0的解.
先解方程f(t)=1.
①當(dāng)t≤0時,方程為2t=1,解得t=0;
②當(dāng)t>0時,方程為log2t=1,解得t=2;
所以方程f(t)=1的解為0或2.
再解方程f(x)=0和f(x)=2.
③當(dāng)x≤0時,因為2x>0,故由2x=2,得x=1;
④當(dāng)x>0時
19、,由log2x=0,得x=1;由log2x=2,
得x=4;
故函數(shù)y=f(f(x))-1的零點為1,4,共2個.
5.(xx·湖北)若函數(shù)f(x),g(x)滿足f(x)g(x)dx=0,則稱f(x),g(x)為區(qū)間[-1,1]上的一組正交函數(shù).給出三組函數(shù):
①f(x)=sinx,g(x)=cosx;②f(x)=x+1,g(x)=x-1;③f(x)=x,g(x)=x2.其中為區(qū)間[-1,1]上的正交函數(shù)的組數(shù)是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
答案 C
解析 ①f(x)g(x)dx=sinxcosxdx=sin xdx
=(-cos x)|=0,故第①組是區(qū)
20、間[-1,1]上的正交函數(shù);
②f(x)g(x)dx=(x+1)(x-1)dx=(x2-1)dx=(-x)|
=-≠0,故第②組不是區(qū)間[-1,1]上的正交函數(shù);
③f(x)g(x)dx=x·x2dx=x3dx=|=0,
故第③組是區(qū)間[-1,1]上的正交函數(shù).
綜上,滿足條件的共有兩組.
6.已知奇函數(shù)f(x)的定義域為實數(shù)集R,且f(x)在[0,+∞)上是增函數(shù),當(dāng)0≤θ≤時,是否存在實數(shù)m,使f(cos 2θ-3)+f(4m-2mcos θ)>f(0)對所有的θ∈均成立?若存在,求出所有適合條件的實數(shù)m;若不存在,請說明理由.
解 ∵f(x)在R上為奇函數(shù),又在[0,+∞)
21、上是增函數(shù),
∴f(x)在R上為增函數(shù),且f(0)=0.
由題設(shè)條件可得,f(cos 2θ-3)+f(4m-2mcos θ)>0.
又由f(x)為奇函數(shù),可得
f(cos 2θ-3)>f(2mcos θ-4m).
∵f(x)在R上為增函數(shù),
∴cos 2θ-3>2mcos θ-4m,
即cos2θ-mcos θ+2m-2>0.
令cos θ=t,∵0≤θ≤,∴0≤t≤1.
于是問題轉(zhuǎn)化為對一切0≤t≤1,
不等式t2-mt+2m-2>0恒成立.
∴t2-2>m(t-2),即m>恒成立.
又∵=(t-2)++4≤4-2,∴m>4-2,
∴存在實數(shù)m滿足題設(shè)的條件,即m>4-2.