数学解答题题型解读
数学解答题是高考数学试卷中的一类重要题型,通常是高考的把关题和压轴题,具有较好的区分层次和选拔功能.目前的高考解答题已经由单纯的知识综合型转化为知识、方法和能力的综合型解答题.要求考生具有一定的创新意识和创新能力等特点,解答题综合考查运算能力、逻辑思维能力、空间想象能力和分析问题、解决问题的能力.
针对不少同学答题格式不规范,出现“会而不对,对而不全”的问题,规范每种题型的万能答题模板,按照规范的解题程序和答题格式分步解答,实现答题步骤的最优化.
万能答题模板以数学方法为载体,清晰梳理解题思路,完美展现解题程序,把所有零散的解题方法与技巧整合到不同的模块中,再把所有的题目归纳到不同的答题模板中,真正做到题题有方法,道道有模板,使学生从题海中上岸,知点通面,在高考中处于不败之地,解题得高分.
模板1 三角函数的性质问题
例1 已知函数f(x)=cos2b909493bce9ee3a6e499f42e8f2c3afd.png
(1)设x=x0是函数y=f(x)图象的一条对称轴,求g(x0)的值;
(2)求函数h(x)=f(x)+g(x)的单调递增区间.
审题破题 (1)由x=x0是y=f(x)的对称轴可得g(x0)取到f(x)的最值;(2)将h(x)化成y=Asin(ωx+φ)的形式.
解 (1)f(x)=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
因为x=x0是函数y=f(x)图象的一条对称轴,
所以2x0+2d92062ca55eeb1d9ee7279c5d828e14.png
即2x0=kπ-2d92062ca55eeb1d9ee7279c5d828e14.png
所以g(x0)=1+71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
当k为偶数时,g(x0)=1+71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
当k为奇数时,g(x0)=1+71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
(2)h(x)=f(x)+g(x)
=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
当2kπ-cf2f35d54ae29874f3f2252ef142701d.png
即kπ-7292d88656ce597293579424800c5d68.png
函数h(x)=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
故函数h(x)的单调递增区间为
140a8d22b720a57cd1b52c5011ec515b.png
第一步:三角函数式的化简,一般化成y=Asin(ωx+φ)+h的形式,即化为“一角、
一次、一函数”的形式;
第二步:由y=sin x、y=cos x的性质,将ωx+φ看做一个整体,解不等式,求角的
范围或函数值的范围;
第三步:得到函数的单调性或者角、函数值的范围,规范写出结果;
第四步:反思回顾,检查公式使用是否有误,结果估算是否有误.
跟踪训练1 已知函数f(x)=2cos x·sin5e8b68df6a2121919a3d1fa3c4c32242.png
(1)求函数f(x)的最小正周期;
(2)求函数f(x)的最大值及最小值;
(3)写出函数f(x)的单调递增区间.
解 f(x)=2cos x1f7387e7a6c453aed5113171d4f56ba9.png
=2sin xcos x+9097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
=sin 2x+9097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
=2sin3c58db1964f9229c51aa085b232d3f52.png
(1)函数f(x)的最小正周期为7cf95c72c979122f5124200c5fb4fa76.png
(2)∵-1≤sin3c58db1964f9229c51aa085b232d3f52.png
∴-1≤2sin3c58db1964f9229c51aa085b232d3f52.png
∴当2x+5a777e0b4347abb14c3c394ee80f7e68.png
当2x+5a777e0b4347abb14c3c394ee80f7e68.png
(3)由-cf2f35d54ae29874f3f2252ef142701d.png
得-7292d88656ce597293579424800c5d68.png
∴函数f(x)的单调递增区间为e92bda93b338c80b11ea277780135891.png
模板2 三角函数与向量、三角形
例2 在锐角△ABC中,已知内角A、B、C的对边分别为a、b、c,且9097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
审题破题 由已知A,B关系式化简,利用向量的数量积求出|3m-2n|并化简为一个角的三角函数形式.
解 因为9097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
所以bff08382a3a9ec3fc51d88d2c65f21a1.png
又△ABC为锐角三角形,则0<A<cf2f35d54ae29874f3f2252ef142701d.png
所以-cf2f35d54ae29874f3f2252ef142701d.png
又|3m-2n|2=9m2+4n2-12m·n
=13-12sin(A+B)=13-12sin7266092a27c59971b45ae936c931198c.png
又0<C=π-(A+B)<cf2f35d54ae29874f3f2252ef142701d.png
所以b0d7892a1bcc5ddedd63a3b4fc04cbdf.png
所以sin7266092a27c59971b45ae936c931198c.png
故|3m-2n|的取值范围是(1,3023d9f96ff17fb9696d6aa5075be5be.png
第一步:进行三角变换,求出某个角的值或者范围;
第二步:脱去向量的外衣,利用向量的运算将所求的式子转化为一个角的三角函数
问题;
第三步:得到函数的单调性或者角、函数值的范围,规范写出结果;
第四步:反思回顾,检查公式使用是否有误,结果估算是否有误.
跟踪训练2 已知a=(2cos x+29097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
(1)将y表示成x的函数f(x),并求f(x)的最小正周期;
(2)记f(x)的最大值为M,a、b、c分别为△ABC的三个内角A、B、C对应的边长,若f8870e9937407883e4bb8d35218e3b18c.png
解 (1)由a∥b得2cos2x+260ce9f9713b0e5e83e562eb700dc31e0.png
即y=2cos2x+260ce9f9713b0e5e83e562eb700dc31e0.png
=2sin1834e2225da56160a4ef9c48b5c40b5b.png
所以f(x)=2sin1834e2225da56160a4ef9c48b5c40b5b.png
又T=3a0e0b4365a970a6cf10b135e8b247f0.png
所以函数f(x)的最小正周期为π.
(2)由(1)易得M=3,于是由f8870e9937407883e4bb8d35218e3b18c.png
得2sincc3667126fb63ac09c7058e6843d0677.png
因为A为三角形的内角,故A=5a777e0b4347abb14c3c394ee80f7e68.png
由余弦定理a2=b2+c2-2bccos A得4=b2+c2-bc≥2bc-bc=bc,解得bc≤4.
于是当且仅当b=c=2时,bc取得最大值4.
模板3 空间平行或垂直关系的证明
例3 如图所示,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是边长为a的正方形,E、F分别为
PC、 BD的中点,侧面PAD⊥底面ABCD,且PA=PD=193acac34cd52a51c1973c3ce22b6172.png
(1)求证:EF∥平面PAD;
(2)求证:平面PAB⊥平面PCD.
审题破题 (1)根据中位线找线线平行关系,再利用线面平行的判定定理.(2)先利用线面垂直的判定定理,再利用性质定理.
证明 (1)连接AC,则F是AC的中点,又∵E为PC的中点,
∴在△CPA中,EF∥PA,
又∵PA⊂平面PAD,EF⊄平面PAD,
∴EF∥平面PAD.
(2)∵平面PAD⊥平面ABCD,
平面PAD∩平面ABCD=AD,
又∵CD⊥AD,∴CD⊥平面PAD,∴CD⊥PA.
又PA=PD=193acac34cd52a51c1973c3ce22b6172.png
且∠APD=90°,即PA⊥PD.
又∵CD∩PD=D,∴PA⊥平面PCD,
又∵PA⊂平面PAB,∴平面PAB⊥平面PCD.
第一步:将题目条件和图形结合起来;
第二步:根据条件寻找图形中的平行、垂直关系;
第三步:和要证结论相结合,寻找已知的垂直、平行关系和要证关系的联系;
第四步:严格按照定理条件书写解题步骤.
跟踪训练3 (2013·山东)如图,四棱锥P-ABCD中,AB⊥AC,AB⊥PA,AB∥CD,AB=2CD,E,F,G,M,N分别为PB,AB,BC,PD,PC的中点.
(1)求证:CE∥平面PAD;
(2)求证:平面EFG⊥平面EMN.
证明 (1)方法一 取PA的中点H,连接EH,DH.
又E为PB的中点,
所以EH綊df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
又CD綊df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
所以四边形DCEH是平行四边形,所以CE∥DH.
又DH⊂平面PAD,CE⊄平面PAD.
所以CE∥平面PAD.
方法二 连接CF.
因为F为AB的中点,
所以AF=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
又CD=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
又AF∥CD,所以四边形AFCD为平行四边形.
因此CF∥AD,又CF⊄平面PAD,
所以CF∥平面PAD.
因为E,F分别为PB,AB的中点,所以EF∥PA.
又EF⊄平面PAD,所以EF∥平面PAD.
因为CF∩EF=F,故平面CEF∥平面PAD.
又CE⊂平面CEF,所以CE∥平面PAD.
(2)因为E、F分别为PB、AB的中点,所以EF∥PA.
又因为AB⊥PA,
所以EF⊥AB,同理可证AB⊥FG.
又因为EF∩FG=F,EF⊂平面EFG,FG⊂平面EFG.
所以AB⊥平面EFG.
又因为M,N分别为PD,PC的中点,所以MN∥CD,
又AB∥CD,所以MN∥AB,所以MN⊥平面EFG.
又因为MN⊂平面EMN,所以平面EFG⊥平面EMN.
模板4 数列通项公式的求解问题
例4 设数列{an}的前n项和为Sn,满足2Sn=an+1-2n+1+1,n∈N*,且a1,a2+5,a3成等差数列.
(1)求a1的值;
(2)求数列{an}的通项公式.
审题破题 (1)可令n=1,n=2得关系式联立求a1;(2)由已知可得n≥2时,2Sn-1=an-2n+1,两式相减.
解 (1)当n=1时,2a1=a2-4+1=a2-3, ①
当n=2时,2(a1+a2)=a3-8+1=a3-7, ②
又a1,a2+5,a3成等差数列,所以a1+a3=2(a2+5), ③
由①②③解得a1=1.
(2)∵2Sn=an+1-2n+1+1,
∴当n≥2时,有2Sn-1=an-2n+1,
两式相减得an+1-3an=2n,
则f2d82d0cf98fc4c6664947701de4adb3.png
又9aa091eb14a13bf24f45373126af57d9.png
∴ab77f5d6791dee828a0f9b316bbb49de.png
∴an=3n-2n.
第一步:令n=1,n=2得出a1,a2,a3的两个方程,和已知a1,a2,a3的关系
联立求a1;
第二步:令n≥2得关系式后利用作差得an+1,an的关系;
第三步:构造等比数列52ea3acd62126862ff9ce6408bd6c439.png
第四步:求出数列{an}的通项.
跟踪训练4 已知数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn=2an+(-1)n(n∈N*).
(1)求数列{an}的前三项a1,a2,a3;
(2)求证:数列53ae22803df0f4d1ffcc4bcdd719f64a.png
(1)解 在Sn=2an+(-1)n,n≥1中分别令n=1,2,3,得
2116697b16f32a88402f85364834e83d.png
(2)证明 由Sn=2an+(-1)n,n≥1得:
Sn-1=2an-1+(-1)n-1,n≥2.
两式相减得an=2an-1-2(-1)n,n≥2.
an=2an-1-cec62fd6b9a7cbd0fdbeee31a8381da7.png
=2an-1+cec62fd6b9a7cbd0fdbeee31a8381da7.png
∴an+bcdf461cfa4a37c0527c116ceb57113a.png
故数列53ae22803df0f4d1ffcc4bcdd719f64a.png
所以an+bcdf461cfa4a37c0527c116ceb57113a.png
∴an=48abb211de8a69a6eb198ba51ab712b1.png
模板5 数列求和问题
例5 (2012·江西)已知数列{an}的前n项和Sn=-71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
(1)确定常数k,并求an;
(2)求数列ede000cddb34482e445f89a7fcef40ed.png
审题破题 (1)由Sn的最大值,可据二次函数性质求k,因而确定an;(2)利用错位相减法求和.
解 (1)当n=k∈N+时,Sn=-71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
即8=Sk=-71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
从而an=Sn-Sn-1=563d3fd26790c7c581e3c7eaa647e3b2.png
又a1=S1=692048f643081475d281a2cdd6a21d54.png
(2)因为bn=2b2fa5f94f2724b1d06c663eba33c22f.png
Tn=b1+b2+…+bn=1+98272ae044c8ebc27c1d3de8cfda6b17.png
所以Tn=2Tn-Tn=2+1+71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
=4-b4a419b7814e1c410e01eee369a9e397.png
第一步:利用条件求数列{bn}的通项公式;
第二步:写出Tn=b1+b2+…+bn的表达式;
第三步:分析表达式的结构特征、确定求和方法.(例如:公式法、裂项法,
本题用错位相减法);
第四步:明确规范表述结论;
第五步:反思回顾.查看关键点,易错点及解题规范.如本题中在求an时,易
忽视对n=1,n≥2时的讨论.
跟踪训练5 已知点4130181abd5758dcb1447153f5fe8762.png
前n项和为f(n)-c.数列{bn} (bn>0)的首项为c,且前n项和Sn满足Sn-Sn-1=61b2ecc88380ab4dc9b8f4e2e8640b10.png
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)若数列7f3ddcfe5109ed60a4b4a47c67fc3fec.png
解 (1)∵f(1)=a=7c1bc20c016ab66f2b43e99fbf038c45.png
由题意知,a1=f(1)-c=48abb211de8a69a6eb198ba51ab712b1.png
a2=[f(2)-c]-[f(1)-c]=-905f749a57f62dc3e107382c07e15b3b.png
a3=[f(3)-c]-[f(2)-c]=-63be7515be3281c511725727d16e5bdb.png
又数列{an}是等比数列,
∴a1=e4a9c0a1ea9399f10c9002a8ca87aabb.png
又公比q=dd3b782b4ba5b046c3077686c775c3cb.png
=-2·95c0be41f06c937f5008a28f229ae657.png
∵Sn-Sn-1=(61b2ecc88380ab4dc9b8f4e2e8640b10.png
=8d5326078a9bb5af984d7a0be6dd62c3.png
又bn>0,61b2ecc88380ab4dc9b8f4e2e8640b10.png
∴数列{8d5326078a9bb5af984d7a0be6dd62c3.png
8d5326078a9bb5af984d7a0be6dd62c3.png
当n≥2时,bn=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1,
当n=1时,b1=1也适合此通项公式.
∴bn=2n-1 (n∈N*).
(2)Tn=d75c95ced3a357a288a5b369072c721d.png
=b2d058fc4959ee825ec54e73977cca34.png
=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
由Tn=b773576acac7e1720246f6addd004d5e.png
∴满足Tn>56c01e120bd9cc892d13858e5ef4571c.png
模板6 概率与统计问题
例6 某河流上的一座水力发电站,每年六月份的发电量Y(单位:万千瓦时)与该河上游在六月份的降雨量X(单位:毫米)有关.据统计,当X=70时,Y=460;X每增加10,Y增加5.已知近20年X的值为:140,110,160,70,200,160,140,160,220,200,110,160,160,200,
140,110,160,220,140,160.
(1)完成下列频率分布表:
近20年六月份降雨量频率分布表
(2)假定今年六月份的降雨量与近20年六月份降雨量的分布规律相同,并将频率视为概率,求今年六月份该水力发电站的发电量低于490(万千瓦时)或超过530(万千瓦时)的概率.
审题破题 (1)直接根据已知数据计算频率填表;(2)将频率视为概率,将所求事件写成几个互斥事件的和,然后根据概率加法公式计算.
解 (1)在所给数据中,降雨量为110毫米的有3个,160毫米的有7个,200毫米的有3个.故近20年六月份降雨量频率分布表为
(2)由题意知,当X=70时,Y=460;
X每增加10,Y增加5,
故Y=460+5×8c34ef05b5949ac3586f381aeec5587a.png
P(“发电量低于490万千瓦时或超过530万千瓦时”)
=P(Y<490或Y>530)=P(X<130或X>210)
=P(X=70)+P(X=110)+P(X=220)
=e0cbd961eb7c70c3f83a4e3f49f5ebba.png
故今年六月份该水力发电站的发电量低于490(万千瓦时)或超过530(万千瓦时)的概率为a90658887586a2212d073c9b8e9396c7.png
第一步:理解题目中的数据和变量的意义,完成频率分布表;
第二步:利用互斥事件的概率公式求概率、作答.
跟踪训练6 (2013·陕西)有7位歌手(1至7号)参加一场歌唱比赛,由500名大众评委现场投票决定歌手名次,根据年龄将大众评委分为五组,各组的人数如下:
(1)为了调查评委对7位歌手的支持情况,现用分层抽样方法从各组中抽取若干评委,其中从B组中抽取了6人.请将其余各组抽取的人数填入下表.
(2)在(1)中,若A,B两组被抽到的评委中各有2人支持1号歌手,现从这两组被抽到的评 委中分别任选1人,求这2人都支持1号歌手的概率.
解 (1)由题设知,分层抽样的抽取比例为6%,所以各组抽取的人数如下表:
(2)记从A组抽到的3个评委为a1,a2,a3,其中a1,a2支持1号歌手;从B组抽到的6个评委为b1,b2,b3,b4,b5,b6,其中b1,b2支持1号歌手.从{a1,a2,a3}和{b1,b2,b3,b4,b5,b6}中各抽取1人的所有结果为:
由以上树状图知所有结果共18种,其中2人都支持1号歌手的有a1b1,a1b2,a2b1,a2b2共4种,故所求概率P=0ff396c8c4783a82ad2528a5432d0fed.png
模板7 圆锥曲线的定点问题
例7 已知椭圆E的中心在原点,焦点在x轴上,椭圆上的点到焦点的距离的最小值为1553867a52c684e18d473467563ea33b.png
(1)求椭圆E的方程;
(2)过点(1,0)作直线l交E于P、Q两点,试问:在x轴上是否存在一个定点M,使46c712387b34074a7fc00d86934573e0.png
审题破题 (1)利用待定系数法求E的方程;(2)探求定点可以先根据特殊情况找出点,再对一般情况进行证明.
解 (1)设椭圆E的方程为7970355cf484d1dc3f5e0e84c6aa491d.png
由已知得解得
所以b2=a2-c2=1.
所以椭圆E的方程为08219fd4023c171617f5eefcea5a0fb3.png
(2)假设存在符合条件的点M(m,0),设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则46c712387b34074a7fc00d86934573e0.png
①当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x-1),
由得x2+2k2(x-1)2-2=0,
即(2k2+1)x2-4k2x+2k2-2=0,
则x1+x2=97f4a38a8ed9c784ae688aa42676ca37.png
y1y2=k2(x1-1)(x2-1)=k2[x1x2-(x1+x2)+1]=-17d32d883b3027ae9583f90db1145ee0.png
所以46c712387b34074a7fc00d86934573e0.png
=2a613c61f79e6b9d89748551c04c3bf1.png
因为对于任意的k值,46c712387b34074a7fc00d86934573e0.png
所以2m2-4m+1=2(m2-2),得m=06272feeb396c20ea4f6df791fa7668a.png
所以Mdb431a5bccc7a4450f303c05bd396d80.png
②当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,
则x1+x2=2,x1x2=1,y1y2=-71358c0a34e500b4e4713f6bbaa88121.png
由m=9d3355dd2ffe42827c14804d953fb335.png
综上,符合条件的点M存在,且坐标为db431a5bccc7a4450f303c05bd396d80.png
第一步:引进参数.从目标对应的关系式出发,引进相关参数.一般地,引进的参数是
直线的夹角、直线的斜率或直线的截距等;
第二步:列出关系式.根据题设条件,表达出对应的动态直线或曲线方程;
第三步:探求直线过定点.若是动态的直线方程,将动态的直线方程转化成y-y0=
k(x-x0)的形式,则k∈R时直线恒过定点(x0,y0);若是动态的曲线方程,将动态的
曲线方程转化成f(x,y)+λg(x,y)=0的形式,则λ∈R时曲线恒过的定点即是f(x,
y)=0与g(x,y)=0的交点;
第四步:下结论;
第五步:回顾反思.在解决圆锥曲线问题中的定点、定值问题时,引进参数的目的是
以这个参数为中介,通过证明目标关系式与参数无关,达到解决问题的目的.
跟踪训练7 已知抛物线y2=4x的焦点为F,直线l过点M(4,0).
(1)若点F到直线l的距离为9097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
(2)设A,B为抛物线上的两点,且直线AB不与x轴垂直,若线段AB的垂直平分线恰过点M,求证:线段AB中点的横坐标为定值.
(1)解 由已知得直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=k(x-4),由题意知抛物线的焦点坐标为(1,0),
因为点F到直线l的距离为9097ad464ca3f4d87bfa261a719ba953.png
解得k=±193acac34cd52a51c1973c3ce22b6172.png
(2)证明 设线段AB中点的坐标为N(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2),因为直线AB不与x轴垂直,所以AB斜率存在,
所以直线MN的斜率为a8f819459c5992fa104795bad05d2dbd.png
直线AB的方程为y-y0=9ed392a2a7cb956a5f53047dfd979988.png
联立方程得
消去x,得eae425c6952c149ee11fecf5350a7cee.png
所以y1+y2=0fbeb62392c06f37983faf858b8cc307.png
因为N为线段AB的中点,
所以ee81ff5ff16a31edda7f1d377b7370bc.png
所以x0=2.即线段AB中点的横坐标为定值2.
模板8 圆锥曲线中的范围、最值问题
例8 已知双曲线7970355cf484d1dc3f5e0e84c6aa491d.png
审题破题 用a,b表示s可得关于a,b,c的不等式,进而转化成关于e的不等式,求e的范围.
解 设直线l的方程为df815640f9d7dd4d630b5263baea2d43.png
由点到直线的距离公式,且a>1,得到点(1,0)到直线l的距离d1=cacd7ede45b8688255607bcd021138fd.png
同理可得点(-1,0)到直线l的距离为d2=f99edf5fee285afc6683bbd7ce9713b2.png
于是s=d1+d2=bb47e5394688f47973803351eca81830.png
由s≥328a3b93f04d7060c617a203f2e833c5.png
可得5652e76c44674d495413497236607766e.png
解得9d3355dd2ffe42827c14804d953fb335.png
由于e>1,故所求e的取值范围是cad77aebef64b55bbea5f01423bc77cf.png
第一步:提取.从题设条件中提取不等关系式;
第二步:解不等式.求解含有目标参数的不等式,得到不等式的解集;
第三步:下结论.根据不等式的解集,并结合圆锥曲线中几何量的范围,得到所求参
数的取值范围;
第四步:回顾反思.根据题设条件给出的不等关系求参数的取值范围,要考虑圆锥曲
线自身的一些几何意义,如离心率的范围,圆锥曲线的定义中的a,b,c的大小关
系等.
跟踪训练8 椭圆C的中心为坐标原点O,焦点在y轴上,短轴长为1553867a52c684e18d473467563ea33b.png
(1)求椭圆C的方程;
(2)求m的取值范围.
解 (1)设椭圆C的方程为60565303bea4e66e79ce544697f847a6.png
设c>0,c2=a2-b2,
由题意,知2b=1553867a52c684e18d473467563ea33b.png
故椭圆C的方程为y2+84350243fae5e77ac26d34c8f0ce79c3.png
(2)设直线l的方程为y=kx+m(k≠0),l与椭圆C的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),
由得(k2+2)x2+2kmx+(m2-1)=0,
Δ=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0,(*)
x1+x2=ffd795e8f950e3fba13ab2304d134bc5.png
因为41f31637cb6c7634d4c183596be6d766.png
所以
所以3(x1+x2)2+4x1x2=0.
所以3·7e74ad7f4e040da410b2f4b779a4b53e.png
整理得4k2m2+2m2-k2-2=0,
即k2(4m2-1)+(2m2-2)=0.
当m2=0495c943adeef64d4e2ed7db21a0c83e.png
当m2≠0495c943adeef64d4e2ed7db21a0c83e.png
由(*)式,得k2>2m2-2,
又k≠0,所以k2=b2afe216f444deaa864c31b91676c9e5.png
解得-1<m<-df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
即所求m的取值范围为bf79a8d99e827e47a1844b95d309cf9e.png
模板9 函数的单调性、极值、最值问题
例9 已知函数f(x)=aa5509c1837ccb3c7d98537845c72ba8.png
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)当a≠0时,求函数f(x)的单调区间与极值.
审题破题 (1)直接求f′(x),得f′(2)后写出切线方程;(2)求导函数f′(x)后要对a进行讨论,可以列表观察函数f(x)的单调性,极值.
解 (1)当a=1时,f(x)=3d9b55599864d8533e51599734135b33.png
又f′(x)=0d77cda6447e52418be2222ee5be9955.png
所以,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为
y-328a3b93f04d7060c617a203f2e833c5.png
(2)f′(x)=9c7e38d7fbe14dadbcd68ec3ee76401a.png
=f53ca0b1cc4e5f3a45a6d1893fcf8f8b.png
由于a≠0,以下分两种情况讨论.
①当a>0,令f′(x)=0,得到x1=-4954e6acfe125f961a331ceb6a90a3fe.png
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在区间55b1d2b1133e4b7c0c91a39a82e4898a.png
在区间05b0d4d8a37c92ae9c52a94543bbb34f.png
函数f(x)在x1=-4954e6acfe125f961a331ceb6a90a3fe.png
且fe78ae1ca611e042d89baba214ba185f5.png
函数f(x)在x2=a处取得极大值f(a),且f(a)=1.
②当a<0时,令f′(x)=0,得到x1=a,x2=-4954e6acfe125f961a331ceb6a90a3fe.png
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在区间(-∞,a),95bff81362ea43f5c52fc72fa51bad80.png
函数f(x)在x1=a处取得极大值f(a),且f(a)=1.
函数f(x)在x2=-4954e6acfe125f961a331ceb6a90a3fe.png
且fe78ae1ca611e042d89baba214ba185f5.png
第一步:确定函数的定义域.如本题函数的定义域为R.
第二步:求f(x)的导数f′(x).
第三步:求方程f′(x)=0的根.
第四步:利用f′(x)=0的根和不可导点的x的值从小到大顺次将定义域分成若干
个小开区间,并列出表格.
第五步:由f′(x)在小开区间内的正、负值判断f(x)在小开区间内的单调性.
第六步:明确规范地表述结论.
第七步:反思回顾.查看关键点、易错点及解题规范.如本题中f′(x)=0的根为
x1=-4954e6acfe125f961a331ceb6a90a3fe.png
本题的关键点和易错点.
跟踪训练9 已知函数f(x)=aln x+8187b06c4f60cc71a288f08f763391c1.png
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线x-2y=0垂直,求实数a的值;
(2)讨论函数f(x)的单调性;
(1)解 f(x)的定义域为{x|x>0}.
f′(x)=4bdef138b879cc2b2db2df26aee7ec64.png
根据题意,有f′(1)=-2,所以2a2-a-3=0,解得a=-1或a=1150311474bc2bd04d631eb254edd20f.png
(2)解 f′(x)=4bdef138b879cc2b2db2df26aee7ec64.png
=26885b704c776e59e0942e1b99e06607.png
①当a>0时,因为x>0,
由f′(x)>0得(x-a)(x+2a)>0,解得x>a;
由f′(x)<0得(x-a)(x+2a)<0,解得0<x<a.
所以函数f(x)在(a,+∞)上单调递增,在(0,a)上单调递减.
②当a<0时,因为x>0,
由f′(x)>0得(x-a)(x+2a)>0,解得x>-2a;
由f′(x)<0得(x-a)(x+2a)<0,解得0<x<-2a.
所以函数f(x)在(0,-2a)上单调递减,在(-2a,+∞)上单调递增.
模板10 导数与不等式问题
例10 设函数f(x)定义在(0,+∞)上,f(1)=0,导函数f′(x)=b94ebb7591e5056f271e306e51125387.png
(1)求g(x)的单调区间和最小值;
(2)讨论g(x)与gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
(3)是否存在x0>0,使得|g(x)-g(x0)|<a23f8be257a55084602bb08e3265f20c.png
审题破题 (1)先求出f(x),再求g(x),然后讨论g(x)的单调区间,最值;(2)可构造函数h(x)=g(x)-gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
解 (1)由题设易知f(x)=ln x,
g(x)=ln x+b94ebb7591e5056f271e306e51125387.png
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,
故(0,1)是g(x)的单调减区间,
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0.
故(1,+∞)是g(x)的单调增区间,
因此,x=1是g(x)的唯一极值点,且为极小值点,
从而是最小值点,所以最小值为g(1)=1.
(2)gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
设h(x)=g(x)-gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
则h′(x)=-8aa5914b90de338a1cd8b3d4d6ae76c0.png
当x=1时,h(1)=0,即g(x)=gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
当x∈(0,1)∪(1,+∞)时,h′(x)<0,h′(1)=0,
因此,h(x)在(0,+∞)内单调递减,
当0<x<1时,h(x)>h(1)=0,即g(x)>gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
当x>1时,h(x)<h(1)=0,即g(x)<gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
(3)满足条件的x0不存在.
证明如下:
假设存在x0>0,使|g(x)-g(x0)|<a23f8be257a55084602bb08e3265f20c.png
有ln x<g(x0)
但对上述x0,取x1=eg(x0)时,有ln x1=g(x0),这与(*)左边不等式矛盾,
因此,不存在x0>0,使|g(x)-g(x0)|<a23f8be257a55084602bb08e3265f20c.png
第一步:构造函数h(x)=g(x)-gcd76a95202b5ce67d51f45baec628438.png
第二步:根据求单调性、极值的步骤探求函数h(x)的单调性;
第三步:根据h(x)的单调性比较h(x)和0的大小;
第四步:下结论,反思回顾.
跟踪训练10 已知函数f(x)=ax2+bx+c+ln x.
(1)当a=b时,若函数f(x)在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围;
(2)设函数f(x)在x=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
解 (1)∵a=b时,f(x)=ax2+ax+c+ln x,
∴f′(x)=2ax+a+b94ebb7591e5056f271e306e51125387.png
当a=0时,f′(x)=b94ebb7591e5056f271e306e51125387.png
当a>0时,∵x>0,∴2ax2+ax+1>0,∴f′(x)>0,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a<0时,设g(x)=2ax2+ax+1,函数g(x)在f6087eda0f8637f549e000b570de4b02.png
(0,+ ∞)上不单调.
综上可知,a的取值范围是[0,+∞).
(2)∵f(x)在x=df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.png
∴f′(1)=f′fed7bbbd0ae7939498c1c5d92b5deac7.png
即7f49ed9411bea6042f2515dd9ee89ee4.png
即f′(x)=5c8c0a012d75a8185b5129c111a812ad.png
且f(x)=x2-3x+c+ln x.
又∵f(1)=-1,∴1-3+c=-1,得c=1,
∴f(x)=x2-3x+1+ln x.
∵当x∈98be3957f40d7b194f24263112da0680.png
∴函数f(x)在98be3957f40d7b194f24263112da0680.png
∵当x∈2cd947996c135e35ea1faf52b2cb9409.png
∴函数f(x)在2cd947996c135e35ea1faf52b2cb9409.png
∵当x∈(1,2]时,f′(x)>0,
∴函数f(x)在(1,2]上单调递增.
∴f(x)极大值=f999304d659f8e01003f2eb87ec636286.png
而f(2)=-1+ln 2,f(2)-ffed7bbbd0ae7939498c1c5d92b5deac7.png
∴f(x)max=-1+ln 2,∴m≥-1+ln 2.
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/761141cb1be8b8f67c1cfad6195f312b3169ebe9.html
文档为doc格式