2017-2018学年高中数学北师大版选修4-4同步配套教学案:第一章 章末复习课 精品
高中数学(北师大版)选修4-4 同步教学课件+练习+作业:第一讲 坐标系 1.1 课末

第一讲 1.11.已知两定点A (-2,0),B (1,0),如果动点P 满足|P A |=2|PB |,则点P 的轨迹所围成的图形的面积等于( B )A .πB .4πC .8πD .9π 解析:设P 点的坐标为(x ,y ),∵|P A |=2|PB |,∴(x +2)2+y 2=4[(x -1)2+y 2].即(x -2)2+y 2=4.故P 点的轨迹是以(2,0)为圆心,以2为半径的圆,它的面积为4π.2.(2016·湖南高三质检)在同一平面直角坐标系中,经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=5x ,y ′=3y 后,曲线C 变为曲线x ′2+y ′2=1,则曲线C 的方程为25x 2+9y 2=1.解析:∵x ′=5x ,y ′=3y ,x ′2+y ′2=1,∴(5x )2+(3y )2=1,即25x 2+9y 2=1.3.在平面直角坐标系上伸缩变换的表达式为⎩⎨⎧ x ′=x sin π6,y ′=y cos π6,正弦曲线y =sin x 在此变换下得到的曲线方程是y = 32sin 2x . 解析:根据伸缩变换关系式⎩⎨⎧ x ′=x sin π6,y ′=y cos π6整理得⎩⎨⎧ x ′=12x ,y ′=32 y ,代入y =sin x 得y ′= 32 sin 2x ′, 也可写为y = 32sin 2x . 4.简述由曲线y =tan x 得到曲线y =3tan 2x 的变化过程,并求出坐标伸缩变换.解析:y =tan x 的图象上点的纵坐标不变,横坐标缩短为原来的12,得到y =tan 2x ,再将其纵坐标伸长为原来的3倍,横坐标不变,得到曲线y =3tan 2x .设y ′=3tan 2x ′,变换公式为⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx (λ>0),y ′=μy (μ>0), 将其代入y ′=3tan 2x ′得⎩⎪⎨⎪⎧λ=12,μ=3,则⎩⎪⎨⎪⎧ x ′=12x ,y ′=3y .。
2017-2018学年高中数学北师大版选修4-1同步配套教学案

§3圆与四边形[对应学生用书P26][自主学习]1.圆内接四边形的性质定理2.四点共圆的判定定理[合作探究]由圆内接四边形的性质定理知,圆的内接平行四边形、菱形、梯形分别是什么图形? 提示:矩形、正方形、等腰梯形[对应学生用书P27][例1] 如图所示,在△ABC 中,AB =AC ,延长CA 到P ,再延长AB 到Q ,使得AP =BQ .求证:△ABC 的外心O 与A ,P ,Q 四点共圆.[思路点拨] 本题主要考查四点共圆的判断.解题时,先连接OA ,OC ,OP ,OQ ,PQ .要证O ,A ,P ,Q 四点共圆,只需证∠CAO =∠OQP 即可,为此只要证△CPO ≌△AQO 即可.[精解详析] 如图,连接OA ,OC ,OP ,OQ ,PQ .在△OCP 和△OAQ 中,OC =OA , ∴∠OCP =∠OAC .由已知CA =AB ,AP =BQ , ∴CP =AQ .又O 是等腰△ABC 的外心且AB =AC , ∴∠OAC =∠OAQ , ∴∠OCP =∠OAQ .∴△OCP ≌△OAQ .∴∠APO =∠AQO ,OP =OQ . ∴∠OPQ =∠OQP . ∴∠CAO =12∠BAC=12(∠APQ +∠PQA ) =12(∠OPQ +∠APO +∠OQP -∠AQO ) =12×2∠OQP =∠OQP . ∴O ,A ,P ,Q 四点共圆.判定四点共圆的方法:(1)如果四个点与一定点距离相等,那么这四个点共圆.(2)如果一个四边形的对角互补,那么这个四边形的四个顶点共圆.(3)如果一个四边形的一个外角等于它的内角的对角,那么这个四边形的四个顶点共圆. (4)如果两个直角三角形有公共的斜边,那么这两个三角形的四个顶点共圆.(因为四个顶点与斜边中点距离相等)1.在锐角三角形ABC 中,AD 是BC 边上的高,DE ⊥AB ,DF ⊥AC ,E ,F 是垂足. 求证:E ,B ,C ,F 四点共圆.证明:如图,连接EF.∵DE⊥AB,DF⊥AC,∴A,E,D,F四点共圆.∴∠1=∠2.∴∠1+∠C=∠2+∠C=90°.∴∠BEF+∠C=180°.∴B,E,F,C四点共圆.[例2]EF垂直BA的延长线于点F.求证:∠DEA=∠DF A.[思路点拨]本题主要考查圆内接四边形判定及性质的应用.解题时,只需证A,D,E,F四点共圆后可得结论.[精解详析]连接AD,因为AB为圆的直径,所以∠ADB=90°.又EF⊥AB,∠EF A=90°,所以A,D,E,F四点共圆.所以∠DEA=∠DF A.利用圆内接四边形的判定或性质定理,证明线段相等或角相等时,可构造全等或相似三角形,以达到证题的目的.2.(新课标全国卷Ⅰ)如图,四边形ABCD是⊙O的内接四边形,AB的延长线与DC的延长线交于点E,且CB=CE.(1)证明:∠D=∠E;(2)设AD不是⊙O的直径,AD的中点为M,且MB=MC,证明:△ADE为等边三角形.证明:(1)由题设知A,B,C,D四点共圆,所以∠D=∠CBE.由已知CB=CE得∠CBE=∠E,故∠D=∠E.(2)设BC的中点为N,连接MN,则由MB=MC知MN⊥BC,故O在直线MN上.又AD不是⊙O的直径,M为AD的中点,故OM⊥AD,即MN⊥AD.所以AD∥BC,故∠A=∠CBE.又∠CBE=∠E,故∠A=∠E.由(1)知,∠D=∠E,所以△ADE为等边三角形.[例3]E为圆周上一点,CE 交AB延长线于点D,求证:(1)AC=BC;(2)BC2=CD·CE.[思路点拨]本题主要考查利用圆内接四边形性质定理及相似三角形知识证明比例式问题.解题时,先利用弦切角定理推证(1),再由A,B,E,C四点共圆得出∠BED=∠BAC,后证△BCE∽△DCB.可得结论.[精解详析](1)∵AB∥CF,∴∠FCA=∠BAC.∵CF是⊙O的切线,∴∠FCA=∠ABC.∴∠BAC =∠ABC .∴AC =BC . (2)∠BEC =180°-∠BED ,∵A ,B ,E ,C 四点共圆,∴∠BED =∠BAC . ∴∠BEC =180°-∠BAC . 由(1)得∠BAC =∠ABC ,∵∠DBC =180°-∠ABC ,∴∠BEC =∠DBC . 又∵∠BCE =∠DCB ,∴△BCE ∽△DCB . ∴BC DC =CECB,即BC 2=CD ·CE .证明比例式问题常用三角形相似.而寻找角的等量关系,圆内接四边形的性质定理往往起到关键性的作用.注意结合图形进行判断,同时注意等量代换的使用.3.在△ABC 中,AB =AC ,过点A 的直线与其外接圆交于点P ,交BC 延长线于点D .(1)求证:PC AC =PD BD;(2)若AC =3,求AP ·AD 的值.解:(1)证明:∵∠CPD =∠ABC ,∠D =∠D , ∴△DPC ∽△DBA ,∴PC BA =PD BD .又∵AB =AC ,∴PC AC =PDBD.(2)∵∠ACD =∠APC ,∠CAP =∠CAP , ∴△APC ∽△ACD ,∴AP AC =ACAD ,∴AC 2=AP ·AD =9.本课时常考查圆内接四边形的判定定理及性质定理的应用.该定理在角相等、线段相等及比例式的证明中有广泛的应用.属中低档题.[考题印证]如图,D ,E 分别为△ABC 的边AB ,AC 上的点,且不与△ABC 的顶点重合.已知AE 的长为m ,AC 的长为n ,AD ,AB 的长是关于x 的方程x 2-14x +mn =0的两个根.(1)证明:C ,B ,D ,E 四点共圆;(2)若∠A =90°,且m =4,n =6,求C ,B ,D ,E 所在圆的半径. [命题立意]本题主要考查圆内接四边形的判定定理的应用以及分析问题、解决问题的能力. [自主尝试] (1)证明:连接DE ,根据题意在△ADE 和△ACB 中,AD ·AB =mn =AE ·AC ,即AD AC =AEAB. 又∠DAE =∠CAB ,从而△ADE ∽△ACB . 因此∠ADE =∠ACB . 所以C ,B ,D ,E 四点共圆.(2)m =4,n =6时,方程x 2-14x +mn =0的两根为x 1=2,x 2=12. 故AD =2,AB =12.取CE 的中点G ,DB 的中点F ,分别过G ,F 作AC ,AB 的垂线,两垂线相交于H 点,连接DH .因为C ,B ,D ,E 四点共圆,所以C ,B ,D ,E 四点所在圆的圆心为H ,半径为DH .由于∠A =90°,故GH ∥AB ,HF ∥AC . 从而HF =AG =5,DF =12×(12-2)=5.故C ,B ,D ,E 四点所在圆的半径为5 2.[对应学生用书P29]一、选择题1.四边形ABCD 的一个内角∠C =36°,E 是BA 延长线上一点,若∠DAE =36°,则四边形ABCD ( )A .一定有一个外接圆B .四个顶点不在同一个圆上C .一定有内切圆D .四个顶点是否共圆不能确定解析:选A 因为∠C =36°,∠DAE =36°,所以∠C 与∠BAD 的一个外角相等,由圆内接四边形判定定理的推论知,该四边形有外接圆,故选A.2.圆内接四边形ABCD 中,若∠A ∶∠B ∶∠C =1∶2∶5,则∠D 等于( ) A .60° B .120° C .140°D .150°解析:选B 因为四边形ABCD 为圆内接四边形,所以∠A ∶∠B ∶∠C ∶∠D =1∶2∶5∶4,所以∠D =180°×46=120°.3.如图,四边形ABCD 是⊙O 的内接四边形,E 为AB 的延长线上一点,∠CBE =40°,则∠AOC =( )A .20°B .40°C .80°D .100°解析:选C ∵四边形ABCD 是⊙O 的内接四边形,且∠CBE =40°,由圆内接四边形的性质知∠D =∠CBE =40°,又由圆周角定理知:∠AOC =2∠D =80°.4.如图,ABCD 是⊙O 的内接四边形,延长BC 到E ,已知∠BCD ∶∠ECD =3∶2,那么∠BOD =( )A .120°B .136°C .144°D .150°解析:选C 由圆内接四边形性质知∠A =∠DCE ,而∠BCD ∶∠ECD =3∶2,且∠BCD +∠ECD =180°,∠ECD =72°.又由圆周角定理知∠BOD =2∠A =144°. 二、填空题5.(陕西高考)如图,△ABC 中,BC =6,以BC 为直径的半圆分别交AB ,AC 于点E ,F ,若AC =2AE ,则EF = .解析:∵B ,C ,F ,E 四点在同一个圆上,∴∠AEF =∠ACB ,又∠A =∠A ,∴△AEF ∽△ACB ,∴AE AC =EF BC,即12=EF6,∴EF =3. 答案:36.如图,已知P A ,PB 是圆O 的切线,A ,B 分别为切点,C 为圆O 上不与A ,B 重合的另一点.若∠ACB =120°,则∠APB = .解析:连接OA ,OB ,∠P AO =∠PBO =90°, ∵∠ACB =120°,∴∠AOB =120°. 又P ,A ,O ,B 四点共圆,故∠APB =60°.答案:60°7.如图,AB =10,BC =8,CD 平分∠ACB ,则AC = ,BD = .解析:∠ACB =90°,∠ADB =90°. 在Rt △ABC 中,AB =10,BC =8, ∴AC =AB 2-BC 2=6. 又∵CD 平分∠ACB .即∠ACD =∠BCD ,∴AD =BD , ∴BD =AB 22=5 2. 答案:6 5 28.如图,在圆内接四边形ABCD 中,AB =AD ,AC =1,∠ACD =60°,则四边形ABCD 的面积为 .解析:过A 作AE ⊥BC 于E ,AF ⊥CD 于F .因为∠ADF +∠ABC =180°(圆的内接四边形对角之和为180°),∠ABE +∠ABC =180°,所以∠ABE =∠ADF ,又AB =AD ,∠AEB =∠AFD =90°, 所以△AEB ≌△AFD ,所以S 四边形ABCD =S 四边形AECF ,AE =AF . 又因为∠E =∠AFC =90°,AC =AC , 所以Rt △AEC ≌Rt △AFC . 因为∠ACD =60°,∠AFC =90°,所以∠CAF =30°,因为AC =1,所以CF =12,AF =32,所以S 四边形ABCD =2S △ACF =2×12CF ×AF =34. 答案:34三、解答题9.如图,圆内接四边形ABCD ,过C 点作对角线BD 的平行线交AD 的延长线于E 点. 求证:DE ·AB =BC ·CD .证明:连接AC ,则∠BAC =∠BDC ,因为CE ∥BD ,所以∠DCE =∠BDC , 所以∠DCE =∠BAC , 因为ABCD 是圆内接四边形, 所以∠CDE =∠ABC ,所以△CDE ∽△ABC ,所以DE BC =CD AB ,即DE ·AB =BC ·CD .10.如图所示,圆O 是△ABC 的外接圆,∠BAC 与∠ABC 的平分线相交于点I ,延长AI 交圆O 于点D ,连接BD ,DC .(1)求证:BD =DC =DI .(2)若圆O 的半径为10 cm ,∠BAC =120°,求△BCD 的面积. 解:(1)证明:因为AI 平分∠BAC ,所以∠BAD =∠DAC , 所以BD =DC , 所以BD =DC .因为BI 平分∠ABC ,所以∠ABI =∠CBI . 因为∠BAD =∠DAC ,∠DBC =∠DAC , 所以∠BAD =∠DBC .又因为∠DBI =∠DBC +∠CBI , ∠DIB =∠ABI +∠BAD ,所以∠DBI =∠DIB ,所以△BDI 为等腰三角形, 所以BD =ID ,所以BD =DC =DI .(2)当∠BAC =120°时,△ABC 为钝角三角形,所以圆心O 在△ABC 外. 连接OB ,OD ,OC ,则∠DOC =∠BOD =2∠BAD =120°,所以∠DBC =∠DCB =60°, 所以△BDC 为正三角形. 所以OB 是∠DBC 的平分线, 延长CO 交BD 于点E ,则OE ⊥BD , 所以BE =12BD .又因为OB =10,所以BC =BD =2OB cos 30°=2×10×32=103, 所以CE =BC ·sin 60°=103×32=15, 所以S △BCD =12BD ·CE =12×103×15=75 3.所以△BCD 的面积为75 3.11.(新课标全国卷Ⅰ)如图,直线AB 为圆的切线,切点为B ,点C 在圆上,∠ABC 的角平分线BE 交圆于点E ,DB 垂直BE 交圆于点D .(1)证明:DB =DC ;(2)设圆的半径为1,BC =3,延长CE 交AB 于点F ,求△BCF 外接圆的半径. 解:(1)证明:连接DE ,交BC 于点G .由弦切角定理得, ∠ABE =∠BCE . 而∠ABE =∠CBE , 故∠CBE =∠BCE , BE =CE .又DB ⊥BE ,所以DE 为直径,则∠DCE =90°, 由勾股定理可得DB =DC .(2)由(1)知,∠CDE =∠BDE ,DB =DC , 故DG 是BC 的中垂线,所以BG =32. 设DE 的中点为O ,连接BO ,则∠BOG =60°. 从而∠ABE =∠BCE =∠CBE =30°, 所以CF ⊥BF ,故Rt △BCF 外接圆的半径等于32.。
高中数学4-4第一章坐标系全部教案北师大版选修四

高中数学选修4-4坐标系与参数方程一、[课程目标]本专题的内容包括:坐标系、曲线的极坐标方程、平面坐标系中几种变换、参数方程。
通过本专题的教学,使学生简单了解柱坐标系、球坐标系,掌握极坐标和参数方程的基本概念,了解曲线的多种表现形式;通过从实际问题中抽象出数学问题的过程,使学生体会数学在实际中的应用价值;培养学生探究数学问题的能力和应用意识。
二、[知识结构网络]第一章坐标系[课标要求]1.坐标系:了解极坐标系;会在极坐标系中用极坐标刻画点的位置;会进行极坐标和直角坐标的互化。
了解在球坐标系、柱坐标系中刻画空间中点的位置的方法〔本节内容不作要求〕。
2.曲线的极坐标方程:了解曲线的极坐标方程的求法;会进行曲线的极坐标方程与直角坐标方程的互化;了解简单图形〔过极点的直线、过极点的圆、圆心在极点的圆〕的极坐标方程。
3.平面坐标系中几种常见变换〔本节内容不作要求〕了解在平面直角坐标系中的平移变换与伸缩变换。
第一课时直角坐标系一、教学目的:知识与技能:回顾在平面直角坐标系中刻画点的位置的方法能力与与方法:体会坐标系的作用情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。
二、重难点:教学重点:体会直角坐标系的作用教学难点:能够建立适当的直角坐标系,解决数学问题三、教学方法:启发、诱导发现教学.四、教学过程:〔一〕、平面直角坐标系与曲线方程1、教师设问:问题1:如何刻画一个几何图形的位置?问题2:如何创建坐标系?问题3:(1).如何把平面内的点与有序实数对(x,y)建立联系?(2).平面直角坐标系中点和有序实数对(x,y)是怎样的关系?问题4:如何研究曲线与方程间的关系?结合课本例子说明曲线与方程的关系?2、思考交流:(1).在平面直角坐标系中,圆心坐标为(2,3)、 5为半径的圆的方程是什么?〔2〕.在平面直角坐标系中,圆心坐标为〔a,b)半径为r的圆的方程是什么?3、、学生活动:学生回顾并阅读课本,思考讨论交流。
2017-2018学年高中数学(北师大版)选修4-4 课件:第一章 坐标系本章整合 (共23张PPT)

解: (1)由 ρcos ������从而曲线
1 3 cos������ + sin������ 2 2 1 3 C 的直角坐标方程为 x+ y=1, 2 2
π 3
=1,得 ρ
=1.
即 x+ 3y=2. 当 θ=0 时 ,ρ=2,得 M(2,0); 当
π 2 3 θ= 时 ,ρ= ,得 2 3
N
2 3 π , 3 2
| 2cos������+ 2sin������-4| = 3 π π 当且仅当 θ+ =2kπ+ ,即 4 2
d=
∴点 Q 到直线
π 4 2 3 l 距离的最小值为 . 3
2sin ������+π -4 4 3
≥
2 3 , 3
θ=2kπ+ (k∈ Z)时取等号 .
专题一
专题二
专题三
变式训练3 在极坐标系中,曲线C:ρ=2acos θ(a>0),直线l: π 3 ρcos ������- = ,曲线C与直线l有且仅有一个公共点. 3 2 (1)求a; π (2)O为极点,A,B为曲线C上的两点,且∠AOB= 3,求|OA|+|OB|的 最大值. 解:(1)曲线C:ρ=2acos θ(a>0),可变形为ρ2=2ρacos θ, 化为x2+y2=2ax,即(x-a)2+y2=a2. 所以曲线C是以(a,0)为圆心,以a为半径的圆.
由正弦定理,得
即 ρsin(α-θ)=ρ1sin(α-θ1).① 显然 ,点 P 的坐标(ρ1,θ1)是方程 ①的解 . 所以方程 ①为直线 l 的极坐标方程.
专题一
专题二
专题三
变式训练1在直角坐标系xOy中,以点O为极点,x轴正半轴为极轴 π 建立极坐标系.曲线C的极坐标方程为ρcos ������- =1,点M,N分别为曲 3 线C与x轴、y轴的交点. (1)写出曲线C的直角坐标方程,并求点M,N的极坐标; (2)设MN的中点为点P,求直线OP的极坐标方程.
2017-2018学年北师大版选修4-4 点的极坐标与直角坐标的互化 教案

单元(章节)课题
本节课题
2.2点的极坐标与直角坐标的互化
三维目标
知识与技能:掌握极坐标和直角坐标的互化关系式;会实现极坐标和直角坐标之间的互化.
过程与方法:通过学生自主探究极坐标和直角坐标的互化关系式,培养学生自主学习能力和阅读能力;
情感,态度与价值观:培养学生数学表达能力。
题型一:极坐标化为直角坐标
例1.将下列点的极坐标化成直角坐标:
题型二:直角坐标化为极坐标
例2.将下列点的直角坐标化成极坐标:
四、课堂小结
你今天主要学习了什么?都有哪些收获?
课堂检测内容
1、将下列点的极坐标化成直角坐标:
2、将下列点的直角坐标化成极坐标:
课后作业布置
课本第12页练习1,2
预习内容布置
预习《直线的极坐标方程》
1、极坐标与直角坐标互化公式的三个前提条件:
(1)极点与直角坐标系的重合;
(2)极轴与直角坐标系的重合;
(3)两种坐标系的相同.
2、极坐标与直角坐标的互化公式的推导
设点M是平面内的任意一点,它的直角坐标是 ,极坐标是 ,且
(1)将极坐标是 直角坐标是 ;
; .
(2)将直角坐标是 极坐标是 ;
; .
三、典型例题
提炼的课题
极坐标与直角坐标的互化教学重 Nhomakorabea点重点:掌握极坐标和直角坐标的互化关系式.
难点:实现极坐标和直角坐标之间的互化.
教学过程
一、情境导入
1、极坐标系的四要素是、、、;
2、点M( )中
的几何意义:
的几何意义:
3、问题:平面内的一个点的极坐标是 ,这个点如何用直角坐标表示?
2017_2018学年高中数学第一章坐标系章末温习课学案北师大版选修4_4

解析:选D 在直角坐标系内,曲线上每一点的坐标必然适合它的方程,但在极坐标系内,曲线上一点的所有坐标不必然适合方程,故①是错误的;tanθ=1不仅表示θ= 这条射线,还表示θ= 这条射线,故②亦不对;ρ=3与ρ=-3不同仅在于方向不同,但都表示一个半径为3的圆,故③正确.
2.原点与极点重合,x轴正半轴与极轴重合,那么点(-5,-5 )的极坐标是( )
解析:∵ρsin =ρsinθcos +ρcosθsin = ρsinθ+ ρcosθ= ,
∴ρsinθ+ρcosθ=1,即x+y=1.
那么极点到该直线的距离d= = .
答案:
6.(上海高考)在极坐标系中,曲线ρ=cosθ+1与ρcosθ=1的公共点到极点的距离为________.
解析:联立得ρ(ρ-1)=1⇒ρ= ,又ρ≥0,故两曲线的公共点到极点的距离为 .
∵PQ的中点在l上,∴有 =2( -4)②.
由①②可解得
代入方程(*)得
(-3u+4v+32)2+(4u+3v-26)2=(3×5)2,
化简得u2+v2-16u+4v+59=0
⇒(u-8)2+(v+2)2=9.
故动点Q的轨迹方程为(x-8)2+(y+2)2=9.
[对应学生用书P41]
(时刻:90分钟,总分值:120分)
[解] (1)∵tanθ= ,∴ =tan =- .
∴y+ x=0.
(2)∵ρ2=ρ,∴ρ=0或ρ=1.
∴x2+y2=0或x2+y2=1.
(3)两边同乘以ρ得:2ρcosθ=7ρsinθ.
∴2x-7y=0.
[例6] 假设两圆的极坐标方程别离为ρ=2cosθ和ρ=2sinθ,求两圆的公共弦长.
[解] 法一:将两圆方程化为直角坐标方程为:
2017_2018学年高中数学第一章不等关系与基本不等式章末复习课教学案北师大版选修4_5

第一章不等关系与基本不等式章末复习课[对应学生用书P28][对应学生用书P28]是高考中对绝对值不等式考查的一个重要考向,每年高考均有重要体现,以填空题、解答题为主,属中档题.解绝对值不等式的基本思想,是转化、化归,不等式的性质是实现“转化”的基本依据,通过利用绝对值的几何意义、平方法、零点分区间讨论法等将绝对值不等式转化为最简单的一元一次不等式(组)或一元二次不等式(组)来求解.[例1] 不等式|x +1|+|x |<2.[解] 法一:利用分类讨论的思想方法. 当x ≤-1时,-x -1-x <2, 解得-32<x ≤-1;当-1<x <0时,x +1-x <2, 解得-1<x <0;当x ≥0时,x +1+x <2, 解得0≤x <12.因此,原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-32<x <12.法二:利用方程和函数的思想方法. 令f (x )=|x +1|+|x |-2 =⎩⎪⎨⎪⎧2x -x ,--1≤x,-2x -x <-作函数f (x )的图像(如图),知当f (x )<0时,-32<x <12.故原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-32<x <12. 法三:利用数形结合的思想方法.由绝对值的几何意义知,|x +1|表示数轴上点P (x )到点A (-1)的距离,|x |表示数轴上点P (x )到点O (0)的距离.由条件知,这两个距离之和小于2.作数轴(如图),知原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x -32<x <12.法四:利用等价转化的思想方法. 原不等式⇔0≤|x +1|<2-|x |, ∴(x +1)2<(2-|x |)2,且|x |<2, 即0≤4|x |<3-2x ,且|x |<2.∴16x 2<(3-2x )2,且-2<x <2. 解得-32<x <12.故原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x -32<x <12.[例2] 不等式x +|x -2a |>1的解集为R ,求a 的取值范围. [解] 设f (x )=x +|x -2a |, 则函数f (x )在R 上恒大于1,又∵f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x -2ax ≥2a ,2a x <2a ,∴x ≥2a 时,f (x )≥f (2a )=2a . ∴函数f (x )在R 上的最小值为2a . ∴要使f (x )在R 上恒大于1,只要2a >1, ∴a >12.常与函数数列、解析几何、立体几何交汇命题,多以中档题形式出现.在利用平均值不等式求函数最值时,一定要满足下列三个条件:①x ,y 为正数;②“和”或“积”为定值;③等号一定能取到.这三个条件缺一不可.[例3] 当0<x <π2时,函数f (x )=1+cos2x +8sin 2x sin2x 的最小值为( )A .2B .2 3C .4D .4 3[解析] 利用二倍角公式和同角三角函数关系,将函数式转化变形,再用均值不等式求解.f (x )=2cos 2x +8sin 2x2sin x cos x=cot x +4tan x .∵x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,∴cot x >0,tan x >0.故f (x )=cot x +4tan x ≥2cot x ·4tan x =4. [答案] C[例4] 为了提高产品的年产量,某企业拟在2014年进行技术改革.经调查测算,产品当年的产量x 万件与投入技术改革费用m 万元(m ≥0)满足x =3-km +1(k 为常数).如果不搞技术改革,则该产品当年的产量只能是1万件.已知2014年生产该产品的固定投入为8万元,每生产1万件该产品需要再投入16万元.由于市场行情较好,厂家生产的产品均能销售出去.厂家将每件产品的销售价格定为每件产品生产成本的1.5倍(生产成本包括固定投入和再投入两部分资金).(1)将2014年该产品的利润y 万元(利润=销售金额-生产成本-技术改革费用)表示为技术改革费用m 万元的函数;(2)该企业2014年的技术改革费用投入多少万元时,厂家的利润最大? [解] (1)由题意可知,当m =0时,x =1(万件), ∴1=3-k .∴k =2,∴x =3-2m +1. 每件产品的销售价格为1.5×8+16xx(元),∴2014年的利润y =x ·⎣⎢⎡⎦⎥⎤1.5×8+16x x-(8+16x )-m =-⎣⎢⎡⎦⎥⎤16m +1+m ++29(m ≥0). (2)∵m ≥0, ∴16m +1+(m +1)≥216=8, ∴y ≤29-8=21. 当16m +1=m +1,即m =3,y max =21. ∴该企业2014年的技术改革费用投入3万元时,厂家的利润最大.常与函数、数列等知识交汇命题,常用到的证明方法有:1.比较法证明不等式比较法证明不等式的依据是:不等式的意义及实数比较大小的充要条件.作差比较法证明的一般步骤是:①作差;②恒等变形;③判断结果的符号;④下结论.其中,变形是证明推理中一个承上启下的关键,变形的目的在于判断差的符号,而不是考虑差能否化简或值是多少,变形所用的方法要具体情况具体分析,可以配方,可以因式分解,可以运用一切有效的恒等变形的方法.[例5] 若x ,y ,z ∈R ,a >0,b >0,c >0, 求证:b +c a x 2+c +a b y 2+a +b cz 2≥2(xy +yz +zx ). [证明] ∵b +c a x 2+c +a b y 2+a +b cz 2-2(xy +yz +zx ) =⎝ ⎛⎭⎪⎫b ax 2+a b y 2-2xy +⎝ ⎛⎭⎪⎫cby 2+b cz 2-2yz +⎝ ⎛⎭⎪⎫a c z 2+c a x 2-2zx =⎝ ⎛⎭⎪⎫b a x -a b y 2+ ⎝⎛⎭⎪⎫c by -b c z 2+⎝⎛ a cz⎭⎪⎫-c a x 2≥0, ∴b +c a x 2+c +a b y 2+a +b cz 2≥2(xy +yz +zx )成立. 2.综合法证明不等式综合法证明不等式的思维方向是“顺推”,即由已知的不等式出发,逐步推出其必要条件(由因导果),最后推导出所要证明的不等式成立.综合法证明不等式的依据是:已知的不等式以及逻辑推证的基本理论.证明时要注意的是:作为依据和出发点的几个重要不等式(已知或已证)成立的条件往往不同,应用时要先考虑是否具备应有的条件,避免错误.如一些带等号的不等式,应用时要清楚取等号的条件,即对重要不等式中“当且仅当……时,取等号”的理由要理解掌握.[例6] 设a >0,b >0,a +b =1. 求证:(1)1a +1b +1ab≥8;(2)⎝ ⎛⎭⎪⎫a +1a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫b +1b 2≥252. [证明] (1)∵a >0,b >0,a +b =1. ∴1=a +b ≥2ab ,ab ≤12,∴1ab ≥4.∴1a +1b +1ab=(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b +1ab≥2ab ·21ab+4=8.∴1a +1b +1ab ≥8.(2)∵a +b2≤a 2+b 22,则a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22. ∴⎝ ⎛⎭⎪⎫a +1a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫b +1b 2≥2⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫a +1a+b +1b 22 =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1a +1b 22≥⎝⎛⎭⎪⎫1+21ab 22≥252. ∴⎝ ⎛⎭⎪⎫a +1a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫b +1b 2≥252. 3.分析法证明不等式分析法证明不等式的依据也是不等式的基本性质、已知的重要不等式和逻辑推理的基本理论.分析法证明不等式的思维方向是“逆推”,即由待证的不等式出发,逐步寻找使它成立的充分条件(执果索因),最后得到的充分条件是已知(或已证)的不等式.当要证的不等式不知从何入手时,可考虑用分析法去证明,特别是对于条件简单而结论复杂的题目往往更为有效.由教材内容可知,分析法是“执果索因”,步步寻求上一步成立的充分条件,而综合法是“由因导果”,逐步推导出不等式成立的必要条件,两者是对立统一的两种方法.一般来说,对于较复杂的不等式,直接用综合法往往不易入手,因此,通常用分析法探索证题途径,然后用综合法加以证明,所以分析法和综合法可结合使用.[例7] 已知a >0,b >0,且a +b =1, 求证:a +12+b +12≤2. [证明] 要证 a +12+b +12≤2,只要证⎝⎛⎭⎪⎫a +12+b +122≤4,即证a +b +1+2⎝ ⎛⎭⎪⎫a +12⎝ ⎛⎭⎪⎫b +12≤4. 只要证:⎝ ⎛⎭⎪⎫a +12⎝ ⎛⎭⎪⎫b +12≤1.也就是要证:ab +12(a +b )+14≤1,即证ab ≤14.∵a >0,b >0,a +b =1. ∴1=a +b ≥2ab , ∴ab ≤14成立.故 a +12+b +12≤2.4.反证法和放缩法证明不等式(1)反证法:先假设要证明的结论是不正确的,然后利用公理、已有的定义、定理、命题的条件逐步分析,得到和命题的条件(已有的定义、定理、公理等)矛盾的结论,以此说明假设的结论不成立,从而原来的命题结论正确.(2)放缩法:将需要证明的不等式的值适当地放大(或缩小),使不等式由繁化简,达到证明的目的.[例8] 已知0<a <1,0<b <1,0<c <1.求证:(1-a )b ,(1-b )c ,(1-c )a 至少有一个小于等于14.[证明] 假设(1-a )b ,(1-b )c ,(1-c )a 都大于14,∵0<a <1,0<b <1,0<c <1. ∴b 与1-a 都是正数. 根据平均值不等式,有-a +b2≥-a b >14=12. 同理,-b +c 2>12,-c +a 2>12. ∴-a +b2+-b +c2+-c +a 2>12+12+12=32. ∴32>32,此为矛盾. 所以假设不成立,∴(1-a )b ,(1-b )c ,(1-c )a 至少有一个小于等于14.[例9] 设a n =1×2+2×3+…+n n +(n =1,2,3,…).证明:n n +2<a n <n +22.[证明] 对于一切正整数k 都有k <k k +<k +k +2=2k +12.令k =1,2,…n ,有1<1×2<32,2<2×3<52,…,n <n n +<2n +12. 以上各式相加得1+2+…+n <1×2+2×3+…+nn +<32+52+…+2n +12,整理即得n n +2<a n <n +22.故原不等式对于n ∈N +都成立.[对应学生用书P31]一、选择题1.已知x ≥52,则f (x )=x 2-4x +52x -4有( )A .最大值54B .最小值54C .最大值1D .最小值1解析:∵x ≥52,∴x -2≥12.∴f (x )=x -2+1x -=12(x -2)+1x -≥2 x -22·1x -=1, 当且仅当x -22=1x -,即x =3时,等号成立. ∴f (x )min =1. 答案:D2.已知a <0,b <-1,则下列不等式成立的是( ) A .a >a b >a b2 B.a b 2>a b>a C.a b >a b 2>aD.a b >a >a b2解析:本题中的四个选项,实际是在比较三个数的大小,可以认为是先比较1b ,1b2,1的大小,再比较a b ,a b2,a 的大小.又因为a <0,所以又可认为是在比较-1b,-1b2,-1的大小.因为b <-1,所以1>1b 2>1b.也可以令a =-1,b =-2,分别代入A ,B ,C ,D 中,知A ,B ,D 均错.答案:C3.已知a ,b ,c ∈R +,且a +b +c =1,则1a +1b +1c与9的大小关系是( )A.1a +1b +1c ≥9B.1a +1b +1c<9C.1a +1b +1c=9D .不确定解析:1a +1b +1c =a +b +c a +a +b +c b +a +b +c c=3+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a +a b +⎝ ⎛⎭⎪⎫c a +a c +⎝ ⎛⎭⎪⎫c b +b c≥3+2+2+2=9.当且仅当a =b =c =13时取等号.答案:A4.已知不等式(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y ≥9对任意正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为( )A .2B .4C .6D .8解析:(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y =1+a +ax y +y x ≥1+a +2a =(a +1)2(当且仅当y x=a 时,取等号).∵(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y ≥9对任意正实数x ,y 恒成立,∴只需(a +1)2≥9.∴a ≥4. 答案:B 二、填空题 5.A =1+12+13+…+1n与n (n ∈N +)的大小关系是______. 解析:A =11+12+13+…+1n ≥1n +1n +…+1n=nn=n . 答案:A ≥n6.(陕西高考)设a ,b ∈R ,|a -b |>2,则关于实数x 的不等式|x -a |+|x -b |>2的解集是________.解析:∵|x -a |+|x -b |≥|a -b |>2, ∴|x -a |+|x -b |>2恒成立,则解集为R . 答案:(-∞,+∞)7.不等式|x -1|+|x +3|≥6的解集是________.解析:∵|x -1|+|x +3|=⎩⎪⎨⎪⎧-2x -2,x ≤-,4, -3<x,2x +2, x当x ≤-3时,-2x -2≥6⇒x ≤-4; 当x ≥1时,2x +2≥6⇒x ≥2; 当-3<x <1时,4≤6,舍去.故不等式的解集为{x |x ≥2或x ≤-4}. 答案:{x |x ≥2或x ≤-4}8.(天津高考)设a +b =2,b >0, 则12|a |+|a |b 的最小值为________.解析:因为12|a |+|a |b =a +b 4|a |+|a |b ≥a4|a |+2b 4|a |·|a |b =a 4|a |+1≥-14+1=34,当且仅当b 4|a |=|a |b ,a <0,即a =-2,b =4时取等号,故12|a |+|a |b 的最小值是34.答案:34三、解答题9.某数列由下列条件确定:x 1=a >0,x n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫x n +a x n ,n ∈N +.(1)证明:对n ≥2总有x n ≥a ; (2)证明:对n ≥2总有x n ≥x n +1.证明:(1)由x 1=a >0,及x n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫x n +a x n 可以归纳证明x n >0,从而有x n +1=12⎝⎛⎭⎪⎫x n +a x n ≥x n ·ax n =a (n ∈N +),所以当n ≥2时,x n ≥a 成立.(2)当n ≥2时,因为x n ≥a >0,x n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫x n +a x n ,所以x n +1-x n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫x n +a x n -x n =12·a -x 2nx n≤0.故当n ≥2时,x n ≥x n +1成立. 10.已知函数f (x )=|x +a |+|x -2|. (1)当a =-3时,求不等式f (x )≥3的解集;(2)若f (x )≤|x -4|的解集包含[1,2],求a 的取值范围.解:(1)当a =-3时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-2x +5,x ≤2,1,2<x <3,2x -5,x ≥3.当x ≤2时,由f (x )≥3得-2x +5≥3,解得x ≤1; 当2<x <3时,f (x )≥3无解; 当x ≥3时,由f (x )≥3得2x -5≥3,解得x ≥4; 所以f (x )≥3的解集为{x |x ≤1或x ≥4}. (2)f (x )≤|x -4|⇔|x -4|-|x -2|≥|x +a |. 当x ∈[1,2]时,|x -4|-|x -2|≥|x +a | ⇔4-x -(2-x )≥|x +a | ⇔-2-a ≤x ≤2-a .由条件得-2-a ≤1且2-a ≥2, 即-3≤a ≤0.故满足条件的a 的取值范围为[-3,0].[对应学生用书P51](时间90分钟,满分120分)一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.若a ,b 为实数,则“0<ab <1”是“a <1b ”或“b >1a”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件解析:当0<ab <1时,若b >0,则a <1b ,若b <0,则b >1a .反之,a <1b ⇒a -1b<0⇒b (ab-1)<0.当b >0时,ab <1;当b <0时,ab >1.同理,当b >1a时;若a >0时,则ab >1,若a <0,则ab <1,所以“0<ab <1”是“a <1b ”或“b >1a”的充分而不必要条件.答案:A2.若a >b >1,P =lg a ·lg b ,Q =12(lg a +lg b ),R =lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 2,则( )A .R <P <QB .P <Q <RC .Q <P <RD .P <R <Q解析:a >b >1⇒lg a >0,lg b >0,Q =12(lg a +lg b )>lg a ·lg b =P ,R >lg ab =12(lga +lgb )=Q ⇒R >Q >P .答案:B3.不等式⎩⎪⎨⎪⎧x >0,3-x 3+x >⎪⎪⎪⎪⎪⎪2-x 2+x 的解集是( )A .(0,2)B .(0,2.5)C .(0,6)D .(0,3)解析:用筛选法,容易验证x =2是不等式的解,否定A ;x =52不是不等式的解,否定D ;x =6使3-x 3+x 与⎪⎪⎪⎪⎪⎪2-x 2+x 取“=”,∵6<52,故否定B. 答案:C4.(江西高考)对任意x ,y ∈R ,|x -1|+|x |+|y -1|+|y +1|的最小值为( ) A .1 B .2 C .3D .4解析:|x -1|+|x |+|y -1|+|y +1|≥|x -1-x |+|y -1-(y +1)|=1+2=3. 答案:C5.若a >0,b >0,则p =(ab )a +b2,q =a b b a的大小关系是( )A .p ≥qB .p ≤qC .p >qD .p <q解析:a >0,b >0,即p q=ab a +b2a b ba=aa -b 2b b -a 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫a b a -b2. 当a ≥b 时,0<ab≤1,a -b2≥0.∴p ≥q .同理a <b 时,p >q ,综上可知p ≥q . 答案:A6.若二次函数f (x )=4x 2-2(p -2)x -2p 2-p +1在区间[-1,1]内至少有一个值c ,使f (c )>0,则实数p 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎪⎫-3,32 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-215C .(-1,0)D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,23 解析:如果在[-1,1]内没有满足f (c )>0的数c ,则⎩⎪⎨⎪⎧f -,f,解得⎩⎪⎨⎪⎧p ≤-12或p ≥1,p ≤-3或p ≥32.∴此时p 的取值范围是⎩⎨⎧⎭⎬⎫p | p ≤-3或p ≥32,取补集即得所求实数p 的范围,即⎩⎨⎧⎭⎬⎫p | -3<p <32.答案:A7.若不等式|ax +2|<6的解集为(-1,2),则实数a =( ) A .8 B .2 C .-4D .-8解析:由|ax +2|<6⇒-8<ax <4. 当a >0时,-8a <x <4a.∵解集是(-1,2),∴⎩⎪⎨⎪⎧-8a =-1,4a =2.解得⎩⎪⎨⎪⎧a =8,a =2,两值矛盾.当a <0时,4a<x <-8a.由⎩⎪⎨⎪⎧4a =-1,-8a =2⇒a =-4.答案:C8.已知a >0,b >0,a ,b 的等差中项是12,且α=a +1a ,β=b +1b ,则α+β的最小值是( )A .3B .4C .5D .6解析:由题意,知a +b =1,则α+β=a +1a +b +1b =1+1ab≥1+1⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22=5.当且仅当a =b =12时,取等号.答案:C9.设a ,b ,c 是互不相等的正数,则下列不等式中不恒成立的是( ) A .|a -b |≤|a -c |+|b -c | B .a 2+1a 2≥a +1aC .|a -b |+1a -b≥2 D.a +3-a +1≤a +2-a解析:因为|a -b |=|(a -c )-(b -c )|≤|a -c |+|b -c |,所以选项A 恒成立; 在选项B 两侧同时乘以a 2,得a 4+1≥a 3+a ⇒(a 4-a 3)+(1-a )≥0⇒a 3(a -1)-(a -1)≥0⇒(a -1)2(a 2+a +1)≥0,所以选项B 恒成立;在选项C 中,当a >b 时,恒成立,a <b 时,不成立;在选项D 中,分子有理化得2a +3+a +1≤2a +2+a恒成立.答案:C10.设x ,y ∈R ,a >1,b >1,若a x =b y=2,a +b =4,则2x +1y的最大值为( )A .4B .3C .2D .1解析:依题意得4=a + b ≥2a ·b ,则a b ≤4,a 2b ≤16,当且仅当b =a 2=4时,等号可以取到.因为x =log a 2,y =log b 2,所以2x +1y=2log 2a +log 2b =log 2a 2b ≤log 216=4,即2x +1y的最大值为4.答案:A二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中横线上)11.设a =3-2,b =6-5,c =7-6,则a ,b ,c 的大小顺序是________. 解析:用分析法比较,a >b ⇔3+5>2+ 6 ⇔8+215>8+212,同理可比较得b >c . 答案:a >b >c12.(上海高考)设常数a >0.若9x +a 2x≥a +1对一切正实数x 成立,则a 的取值范围为________.解析:由题意可知,当x >0时,f (x )=9x +a 2x ≥29x ·a 2x =6a ≥a +1⇒a ≥15,当且仅当9x =a 2x ,即x =a3时等号成立.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫15,∞13.不等式|2|x |-3|<|x |+1的解集为________. 解析:原不等式等价于(2|x |-3)2<(|x |+1)2, 所以4x 2-12|x |+9<x 2+2|x |+1, 所以3x 2-14|x |+8<0. 所以3|x |2-14|x |+8<0. 所以(3|x |-2)(|x |-4)<0. 所以23<|x |<4.所以-4<x <-23,或23<x <4.所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x -4<x <-23,或23<x <4.答案:⎩⎨⎧⎭⎬⎫x -4<x <-23,或23<x <414.a >0,b >0,给出下列四个不等式: ①a +b +1ab≥22;②(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b ≥4;③a 2+b 2ab≥a +b ;④a +1a +4≥-2.其中正确的不等式有________.(只填序号) 解析:∵a >0,b >0, ∴①a +b +1ab ≥2ab +1ab ≥2·2ab ·1ab=22;②(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b ≥4ab1ab=4;③∵a 2+b 22≥a +b2,∴a 2+b 2≥a +b22=(a +b )a +b2≥(a +b )ab .∴a 2+b 2ab≥a +b .④a +1a +4=(a +4)+1a +4-4≥2a +1a +4-4=2-4=-2,当且仅当a +4=1a +4,即(a +4)2=1时等号成立,而a >0,∴(a +4)2≠1.∴等号不能取得. 答案:①②③三、解答题(本大题共4小题,共50分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)15.(本小题满分12分)(新课标全国卷Ⅱ)设函数f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +1a +|x -a |(a >0).(1)证明:f (x )≥2;(2)若f (3)<5,求a 的取值范围. 解:(1)证明:由a >0,有f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +1a +|x -a |≥⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +1a-x -a =1a+a ≥2. 当且仅当“1a=a ,即a =1时”取等号.所以f (x )≥2.(2)f (3)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪3+1a +|3-a |.当a >3时,f (3)=a +1a,由f (3)<5得3<a <5+212.当0<a ≤3时,f (3)=6-a +1a,由f (3)<5得1+52<a ≤3.综上,a 的取值范围是⎝⎛⎭⎪⎫1+52,5+212.16.(本小题满分12分)设x >-1,求函数y =x +x +x +1的最小值.解:∵x >-1,∴x +1>0,y =x +x +x +1=x ++x ++1]x +1=(x +1)+5+4x +1≥2· x +4x +1+5=9. 当且仅当x +1=4x +1,即x =1时,等号成立. ∴y 的最小值是9.17.(本小题满分12分)已知f (x )=|ax +1|(a ∈R ),不等式f (x )≤3的解集为{x |-2≤x ≤1}.(1)求a 的值;(2)若⎪⎪⎪⎪⎪⎪f x -2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2≤k 恒成立,求k 的取值范围.解:(1)由|ax +1|≤3得-4≤ax ≤2.又f (x )≤3的解集为{x |-2≤x ≤1},所以当a ≤0时,不合题意. 当a >0时,-4a ≤x ≤2a,得a =2.(2)法一:记h (x )=f (x )-2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,则h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1, x ≤-1,-4x -3,-1<x <-12,-1, x ≥-12,所以|h (x )|≤1,因此k 的取值范围是k ≥1.法二:⎪⎪⎪⎪⎪⎪fx -2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2=|||2x +1|-2|x +1| =2⎪⎪⎪⎪⎪⎪|x +12|-|x +1|≤1,由|f (x )-2f (x2)|≤k 恒成立,可知k ≥1,所以k 的取值范围是k ≥1.18.(本小题满分14分)(北京高考)给定数列a 1,a 2,…,a n .对i =1,2,…,n -1,该数列前i 项的最大值记为A i ,后n -i 项a i +1,a i +2,…,a n 的最小值记为B i ,d i =A i -B i .(1)设数列{a n }为3,4,7,1,写出d 1,d 2,d 3的值;(2)设a 1,a 2,…,a n (n ≥4)是公比大于1的等比数列,且a 1>0.证明:d 1,d 2,…,d n -1是等比数列;(3)设d 1,d 2,…,d n -1是公差大于0的等差数列,且d 1>0,证明a 1,a 2,…,a n -1是等差数列.解:(1)d 1=2,d 2=3,d 3=6. (2)证明:因为a 1>0,公比q >1, 所以a 1,a 2,…,a n 是递增数列.因此,对i =1,2,…,n -1,A i =a i ,B i =a i +1. 于是对i =1,2,…,n -1,d i =A i -B i =a i -a i +1=a 1(1-q )q i -1.因此d i ≠0且d i +1d i=q (i =1,2,…,n -2), 即d 1,d 2,…,d n -1是等比数列.(3)证明:设d 为d 1,d 2,…,d n -1的公差. 对1≤i ≤n -2,因为B i ≤B i +1,d >0, 所以A i +1=B i +1+d i +1≥B i +d i +d >B i +d i =A i . 又因为A i +1=max{A i ,a i +1}, 所以a i +1=A i +1>A i ≥a i .从而a 1,a 2,…,a n -1是递增数列. 因此A i =a i (i =1,2,…,n -1). 又因为B 1=A 1-d 1=a 1-d 1<a 1, 所以B 1<a 1<a 2<…<a n -1. 因此a n =B 1.所以B 1=B 2=…=B n -1=a n . 所以a i =A i =B i +d i =a n +d i .因此对i =1,2,…,n -2都有a i +1-a i =d i +1-d i =d , 即a 1,a 2,…,a n -1是等差数列.。
2017-2018学年北师大版高中数学必修4全册学案

2017-2018学年高中数学北师大版必修4全册同步学案目录第一章 1 周期现象-§2 角的概念的推广第一章 3 弧度制第一章 4.1 单位圆与任意角的正弦函数、余弦函数的定义-4.2 单位圆与周期性第一章 4.1 单位圆与正弦函数、余弦函数的基本性质第一章 4.4 单位圆的对称性与诱导公式(一)第一章 4.4 单位圆的对称性与诱导公式(二)第一章 5.1 正弦函数的图像第一章 5.2 正弦函数的性质第一章 6 余弦函数的图像与性质第一章7 正切函数第一章8 函数y=Asin(ωx+φ)的图像与性质(一)第一章8 函数y=Asin(ωx+φ)的图像与性质(二)第一章9 三角函数的简单应用第一章章末复习课第二章 1 从位移、速度、力到向量第二章 2.1 向量的加法第二章 2.2 向量的减法第二章 3.1 数乘向量第二章 3.2 平面向量基本定理第二章 4.1 平面向量的坐标表示-4.2 平面向量线性运算的坐标表示第二章 4.3 向量平行的坐标表示第二章 5 从力做的功到向量的数量积(一)第二章 5 从力做的功到向量的数量积(二)第二章 6 平面向量数量积的坐标表示第二章向量应用举例第二章章末复习课第三章 1 同角三角函数的基本关系第三章 2.1 两角差的余弦函数第三章 2.2 两角和与差的正弦、余弦函数第三章 2.3 两角和与差的正切函数第三章 3 二倍角的三角函数(一)第三章 3 二倍角的三角函数(二)第三章疑难规律方法第三章章末复习课学习目标 1.了解现实生活中的周期现象.2.了解任意角的概念,理解象限角的概念.3.掌握终边相同的角的含义及其表示.知识点一周期现象思考“钟表上的时针每经过12小时运行一周,分针每经过1小时运行一周,秒针每经过1分钟运行一周.”这样的现象,具有怎样的属性?梳理(1)以相同间隔重复出现的现象叫作周期现象.(2)要判断一种现象是否为周期现象,关键是看每隔一段时间这种现象是否会________出现,若出现,则为周期现象;否则,不是周期现象.知识点二角的相关概念思考1将射线OA绕着点O旋转到OB位置,有几种旋转方向?思考2如果一个角的始边与终边重合,那么这个角一定是零角吗?梳理(1)角的概念:角可以看成平面内____________绕着________从一个位置________到另一个位置所形成的图形.(2)角的分类:按旋转方向可将角分为如下三类:知识点三象限角思考把角的顶点放在平面直角坐标系的原点,角的始边与x轴的非负半轴重合,旋转该角,则其终边(除端点外)可能落在什么位置?梳理在直角坐标系内,使角的顶点与原点重合,角的始边与x轴的非负半轴重合.象限角:________在第几象限就是第几象限角;轴线角:________落在坐标轴上的角.知识点四终边相同的角思考1假设60°的终边是OB,那么-660°,420°的终边与60°的终边有什么关系,它们与60°分别相差多少?思考2如何表示与60°终边相同的角?梳理终边相同角的表示一般地,所有与角α终边相同的角,连同角α在内,可构成一个集合S={β|β=α+k×360°,k∈Z},即任何一个与角α终边相同的角,都可以表示成角α与________的整数倍的和.类型一周期现象的应用例1水车上装有16个盛水槽,每个盛水槽最多盛水10升,假设水车5分钟转一圈,计算1小时内最多盛水多少升?反思与感悟(1)应用周期现象中“周而复始”的规律性可以达到“化繁为简”、“化无限为有限”的目的.(2)只要确定好周期现象中重复出现的“基本单位”就可以把问题转化到一个周期内来解决.跟踪训练1利用例1中的水车盛800升的水,至少需要多少时间?类型二 象限角的判定例2 在0°~360°范围内,找出与下列各角终边相同的角,并判定它们是第几象限角. (1)-150°;(2)650°;(3)-950°15′.反思与感悟 判断象限角的步骤 (1)当0°≤α<360°时,直接写出结果.(2)当α<0°或α≥360°时,将α化为k ·360°+β(k ∈Z ,0°≤β<360°),转化为判断角β所属的象限.跟踪训练2 (1)判断下列角所在的象限,并指出其在0°~360°范围内终边相同的角. ①549°;②-60°;③-503°36′.(2)若α是第二象限角,试确定2α、α2是第几象限角.类型三 终边相同的角命题角度1 求与已知角终边相同的角例3 在与角10 030°终边相同的角中,求满足下列条件的角. (1)最大的负角;(2)最小的正角;(3)[360°,720°)的角.反思与感悟 求适合某种条件且与已知角终边相同的角,其方法是先求出与已知角终边相同的角的一般形式,再依条件构建不等式求出k 的值.跟踪训练3 写出与α=-1 910°终边相同的角的集合,并把集合中适合不等式-720°≤β<360°的元素β写出来.命题角度2 求终边在给定直线上的角的集合 例4 写出终边在直线y =-3x 上的角的集合.反思与感悟求终边在给定直线上的角的集合,常用分类讨论的思想,即分x≥0和x<0两种情况讨论,最后再进行合并.跟踪训练4写出终边在直线y=33x上的角的集合.1.下列是周期现象的为()①闰年每四年一次;②某交通路口的红绿灯每30秒转换一次;③某超市每天的营业额;④某地每年6月份的平均降雨量.A.①②④B.②④C.①②D.①②③2.与-457°角终边相同的角的集合是()A.{α|α=k·360°+457°,k∈Z}B.{α|α=k·360°+97°,k∈Z}C.{α|α=k·360°+263°,k∈Z}D.{α|α=k·360°-263°,k∈Z}3.2 017°是第________象限角.4.一个质点,在平衡位置O点附近振动,如果不考虑阻力,可将此振动看作周期运动,从O点开始计时,质点向左运动第一次到达M 点用了0.3 s,又经过0.2 s第二次通过M点,则质点第三次通过M点,还要经过的时间是________s.5.已知,如图所示.(1)写出终边落在射线OA,OB上的角的集合;(2)写出终边落在阴影部分(包括边界)的角的集合.1.判断是否为周期现象,关键是看在相同的间隔内,图像是否重复出现.2.由于角的概念推广了,那么终边相同的角有无数个,这无数个终边相同的角构成一个集合.与α角终边相同的角可表示为{β|β=α+k·360°,k∈Z},要领会好k∈Z的含义.3.熟记终边在坐标轴上的各角的度数,才能正确快速地用不等式表示各象限角,注意不等式表示的角的终边随整数k的改变而改变时,要对k分类讨论.答案精析问题导学知识点一思考周而复始,重复出现.梳理(2)重复知识点二思考1有顺时针和逆时针两种旋转方向.思考2不一定,若角的终边未作旋转,则这个角是零角.若角的终边作了旋转,则这个角就不是零角.梳理(1)一条射线端点旋转(2)逆时针方向旋转顺时针方向旋转没有作任何旋转知识点三思考终边可能落在坐标轴上或四个象限内.梳理终边终边知识点四思考1它们的终边相同.-660°=60°-2×360°,420°=60°+360°,故它们与60°分别相隔了2个周角的和及1个周角.思考260°+k·360°(k∈Z).梳理周角题型探究例1解因为1小时=60分钟=12×5分钟,且水车5分钟转一圈,所以1小时内水车转12圈.又因为水车上装有16个盛水槽,每个盛水槽最多盛水10升,所以每转一圈,最多盛水16×10=160(升),所以水车1小时内最多盛水160×12=1 920(升).跟踪训练1解设x分钟后盛水y升,由例1知每转一圈,水车最多盛水16×10=160(升),所以y=x5·160=32x,为使水车盛800升的水,则有32x≥800,所以x≥25,即水车盛800升的水至少需要25分钟.例2解(1)因为-150°=-360°+210°,所以在0°~360°范围内,与-150°角终边相同的角是210°角,它是第三象限角.(2)因为650°=360°+290°,所以在0°~360°范围内,与650°角终边相同的角是290°角,它是第四象限角.(3)因为-950°15′=-3×360°+129°45′,所以在0°~360°范围内,与-950°15′角终边相同的角是129°45′角,它是第二象限角.跟踪训练2 解 (1)①∵549°=189°+360°,∴549°角为第三象限的角,与189°角终边相同. ②∵-60°=300°-360°,∴-60°角为第四象限的角,与300°角终边相同. ③∵-503°36′=216°24′-2×360°,∴-503°36′角为第三象限的角,与216°24′角终边相同. (2)由题意得90°+k ·360°<α<180°+k ·360°(k ∈Z ),① 所以180°+2k ·360°<2α<360°+2k ·360°(k ∈Z ).故2α是第三或第四象限角或终边落在y 轴非正半轴上的角. 由①得45°+k ·180°<α2<90°+k ·180°(k ∈Z ),当k 为偶数时,令k =2n (n ∈Z ),得45°+n ·360°<α2<90°+n ·360°(n ∈Z ),故α2是第一象限角.当k 为奇数时,令k =2n +1(n ∈Z ),得45°+180°+n ·360°<α2<90°+180°+n ·360°(n ∈Z ),即225°+n ·360°<α2<270°+n ·360°(n ∈Z ),故α2为第三象限角. 综上可知,α2为第一或第三象限角.例3 解 与10 030°终边相同的角的一般形式为β=k ·360°+10 030°(k ∈Z ).(1)由-360°<k ·360°+10 030°<0°,得-10 390°<k ·360°<-10 030°,解得k =-28,故所求的最大负角为β=-50°. (2)由0°<k ·360°+10 030°<360°, 得-10 030°<k ·360°<-9 670°, 解得k =-27,故所求的最小正角为β=310°. (3)由360°≤k ·360°+10 030°<720°, 得-9 670°≤k ·360°<-9 310°, 解得k =-26,故所求的角为β=670°.跟踪训练3 解 由终边相同的角的表示知,与角α=-1 910°终边相同的角的集合为{β|β=k ·360°-1 910°,k ∈Z }. ∵-720°≤β<360°,即-720°≤k ·360°-1 910°<360°(k ∈Z ),∴31136≤k<61136(k∈Z),故取k=4,5,6.当k=4时,β=4×360°-1 910°=-470°;当k=5时,β=5×360°-1 910°=-110°;当k=6时,β=6×360°-1 910°=250°.例4解终边在y=-3x(x<0)上的角的集合是S1={α|α=120°+k·360°,k∈Z};终边在y=-3x(x≥0)上的角的集合是S2={α|α=300°+k·360°,k∈Z}.因此,终边在直线y=-3x上的角的集合是S=S1∪S2={α|α=120°+k·360°,k∈Z}∪{α|α=300°+k·360°,k∈Z},即S={α|α=120°+2k·180°,k∈Z}∪{α|α=120°+(2k+1)·180°,k∈Z}={α|α=120°+n·180°,n∈Z}.故终边在直线y=-3x上的角的集合是S={α|α=120°+n·180°,n∈Z}.跟踪训练4解终边在y=33x(x≥0)上的角的集合是S1={α|α=30°+k·360°,k∈Z};终边在y=33x(x<0)上的角的集合是S2={α|α=210°+k·360°,k∈Z}.因此,终边在直线y=33x上的角的集合是S=S1∪S2={α|α=30°+k·360°,k∈Z}∪{α|α=210°+k·360°,k∈Z},即S={α|α=30°+2k·180°,k∈Z}∪{α|α=30°+(2k+1)·180°,k∈Z}={α|α=30°+n·180°,n∈Z}.故终边在直线y=33x上的角的集合是S={α|α=30°+n·180°,n∈Z}.当堂训练1.C 2.C 3.三 4.1.45.解(1)终边落在射线OA上的角的集合是{α|α=k·360°+210°,k∈Z}.终边落在射线OB上的角的集合是{α|α=k·360°+300°,k∈Z}.(2)终边落在阴影部分(含边界)的角的集合是{α|k·360°+210°≤α≤k·360°+300°,k∈Z}.学习目标 1.理解角度制与弧度制的概念,能对弧度和角度进行正确的转换.2.体会引入弧度制的必要性,建立角的集合与实数集一一对应关系.3.掌握并能应用弧度制下的弧长公式和扇形面积公式.知识点一角度制与弧度制思考1在初中学过的角度制中,1度的角是如何规定的?思考2在弧度制中,1弧度的角是如何规定的,如何表示?思考3“1弧度的角”的大小和所在圆的半径大小有关系吗?梳理(1)角度制和弧度制(2)角的弧度数的计算设r是圆的半径,l是圆心角α所对的弧长,则角α的弧度数的绝对值满足|α|=lr.知识点二角度制与弧度制的换算思考角度制和弧度制都是度量角的单位制,它们之间如何进行换算呢?梳理(1)角度与弧度的互化(2)一些特殊角的度数与弧度数的对应关系知识点三 扇形的弧长及面积公式思考 扇形的面积与弧长公式用弧度怎么表示? 梳理类型一 角度与弧度的互化 例1 将下列角度与弧度进行互化. (1)20°;(2)-15°;(3)7π12;(4)-11π5.反思与感悟 将角度转化为弧度时,要把带有分、秒的部分化为度之后,牢记π rad =180°即可求解.把弧度转化为角度时,直接用弧度数乘以180°π即可. 跟踪训练1 (1)把112°30′化成弧度; (2)把-5π12化成度.类型二 用弧度制表示终边相同的角例2 已知角α=2 010°.(1)将α改写成β+2k π(k ∈Z,0≤β<2π)的形式,并指出α是第几象限的角; (2)在区间[-5π,0)上找出与α终边相同的角.反思与感悟 用弧度制表示终边相同的角2k π+α(k ∈Z )时,其中2k π是π的偶数倍,而不是整数倍,还要注意角度制与弧度制不能混用.跟踪训练2 (1)把-1 480°写成α+2k π(k ∈Z )的形式,其中0≤α≤2π; (2)在[0°,720°]内找出与2π5角终边相同的角.类型三 扇形的弧长及面积公式的应用例3 (1)若扇形的中心角为120°,半径为3,则此扇形的面积为( ) A .π B.5π4 C.3π3 D.23π9(2)如果2弧度的圆心角所对的弦长为4,那么这个圆心角所对的弧长为( ) A .2 B.2sin 1 C .2sin 1 D.4sin 1反思与感悟 联系半径、弧长和圆心角的有两个公式:一是S =12lr =12|α|r 2,二是l =|α|r ,如果已知其中两个,就可以求出另一个.求解时应注意先把度化为弧度,再计算. 跟踪训练3 一个扇形的面积为1,周长为4,求圆心角的弧度数.1.下列说法中,错误的是( )A .“度”与“弧度”是度量角的两种不同的度量单位B .1°的角是周角的1360,1 rad 的角是周角的12πC .1 rad 的角比1°的角要大D .用角度制和弧度制度量角,都与圆的半径有关 2.时针经过一小时,转过了( )A.π6 rad B .-π6 radC.π12rad D .-π12rad3.若θ=-5,则角θ的终边在( ) A .第四象限 B .第三象限 C .第二象限D .第一象限4.已知扇形的周长是6 cm ,面积是2 cm 2,则扇形圆心角的弧度数是( ) A .1 B .4 C .1或4D .2或45.已知⊙O 的一条弧AE 的长等于该圆内接正三角形的边长,则从OA 顺时针旋转到OE 所形成的角α的弧度数是________.1.角的概念推广后,在弧度制下,角的集合与实数集R 之间建立起一一对应的关系:每一个角都有唯一的一个实数(即这个角的弧度数)与它对应;反过来,每一个实数也都有唯一的一个角(即弧度数等于这个实数的角)与它对应.2.解答角度与弧度的互化问题的关键在于充分利用“180°=π rad ”这一关系式. 易知:度数×π180 rad =弧度数,弧度数×180°π=度数.3.在弧度制下,扇形的弧长公式及面积公式都得到了简化,在具体应用时,要注意角的单位取弧度.答案精析问题导学 知识点一思考1 周角的1360等于1度.思考2 在单位圆中,长度为1的弧所对的圆心角称为1弧度角.思考3 在半径为1的圆中,1弧度的角为长度为1的弧所对的圆心角,又当半径不同时,同样的圆心角所对的弧长与半径之比是常数,故1弧度角的大小与所在圆的半径大小无关. 梳理 (1)度 弧度 弧度 知识点二思考 利用1°=π180 rad 和1 rad =180°π进行弧度与角度的换算.梳理 (1)2π 360° π 180° 0.017 45 57.30° (2)45° 90° 135° 270° 0 π6 π3 2π35π6 知识点三思考 设扇形的半径为r ,弧长为l ,α为其圆心角,则S =12lr ,l =αr .题型探究例1 解 (1)20°=20π180=π9. (2)-15°=-15π180=-π12.(3)7π12=712×180°=105°. (4)-11π5=-115×180°=-396°.跟踪训练1 解 (1)112°30′=⎝⎛⎭⎫2252°=2252×π180=5π8. (2)-5π12=-⎝⎛⎭⎫5π12×180π°=-75°. 例2 解 (1)2 010°=2 010×π180=67π6=5×2π+7π6,又π<7π6<3π2,∴α与7π6终边相同,是第三象限的角.(2)与α终边相同的角可以写成γ=7π6+2k π(k ∈Z ),又-5π≤γ<0,∴当k =-3时,γ=-29π6;当k =-2时,γ=-17π6;当k =-1时,γ=-5π6.跟踪训练2 解 (1)∵-1 480°=-1 480×π180=-74π9,而-74π9=-10π+16π9,且0≤α≤2π,∴α=16π9.∴-1 480°=16π9+2×(-5)π.(2)∵2π5=2π5×(180π)°=72°,∴终边与2π5角相同的角为θ=72°+k ·360°(k ∈Z ),当k =0时,θ=72°;当k =1时,θ=432°. ∴在[0°,720°]内与2π5角终边相同的角为72°,432°.例3 (1)A (2)D跟踪训练3 解 设扇形的半径为R ,弧长为l ,则2R +l =4,∴l =4-2R , 根据扇形面积公式S =12lR ,得1=12(4-2R )·R ,∴R =1,∴l =2,∴α=l R =21=2,即扇形的圆心角为2 rad. 当堂训练1.D 2.B 3.D 4.C 5.-34.1单位圆与任意角的正弦函数、余弦函数的定义4.2单位圆与周期性学习目标 1.理解任意角的正弦函数、余弦函数的定义及其应用.2.掌握同角的正弦、余弦函数值间的关系.3.理解周期函数的定义.知识点一任意角的正弦函数和余弦函数使锐角α的顶点与原点O重合,始边与x轴的非负半轴重合,在终边上任取一点P,PM⊥x 轴于M,设P(x,y),|OP|=r.思考1角α的正弦、余弦分别等于什么?思考2对确定的锐角α,sin α,cos α的值是否随P点在终边上的位置的改变而改变?思考3若取|OP|=1时,sin α,cos α的值怎样表示?梳理(1)对于任意角α,使角α的顶点与原点重合,始边与x轴的非负半轴重合,终边与单位圆交于唯一的点P(u,v),那么点P的____________定义为角α的正弦函数,记作________;点P的____________定义为角α的余弦函数,记作________.(2)对于给定的角α,点P的纵坐标v、横坐标u都是唯一确定的,所以正弦函数、余弦函数都是以角为自变量,以单位圆上点的坐标为函数值的函数.知识点二正弦、余弦函数的定义域思考对于任意角α,sin α,cos α都有意义吗?梳理正弦函数、余弦函数的定义域知识点三正弦、余弦函数值在各象限的符号思考根据三角函数的定义,你能判断正弦、余弦函数的值在各象限的符号吗?梳理正弦、余弦函数在各象限的符号知识点四周期函数思考由sin(x+2kπ)=sin x(k∈Z)可知函数值随着角的变化呈周期性变化,你能说一下函数的变化周期吗?梳理一般地,对于函数f(x),如果存在____________,对定义域内的____________x值,都有____________,我们就把f(x)称为周期函数,____称为这个函数的周期.特别地,正弦函数、余弦函数是周期函数,称2kπ(k∈Z,k≠0)为正弦函数、余弦函数的周期,其中2π是正弦函数、余弦函数正周期中________的一个,称为____________,简称为周期.类型一 正弦函数、余弦函数定义的应用命题角度1 已知角α终边上一点坐标求三角函数值 例1 已知θ终边上一点P (x,3)(x ≠0),且cos θ=1010x ,求sin θ的值.反思与感悟 (1)已知角α终边上任意一点的坐标求三角函数值的方法①先利用直线与单位圆相交,求出交点坐标,然后再利用正、余弦函数的定义求出相应的三角函数值.②在α的终边上任选一点P (x ,y ),设P 到原点的距离为r (r >0),则sin α=y r ,cos α=xr .当已知α的终边上一点求α的三角函数值时,用该方法更方便.(2)当角α的终边上点的坐标以参数形式给出时,要根据问题的实际情况对参数进行分类讨论.跟踪训练1 已知角α的终边过点P (-3a,4a )(a ≠0),求2sin α+cos α的值.命题角度2 已知角α终边所在直线求三角函数值例2 已知角α的终边在直线y =-3x 上,求10sin α+3cos α的值.反思与感悟 在解决有关角的终边在直线上的问题时,应注意到角的终边为射线,所以应分两种情况处理,取射线上异于原点的任意一点的坐标的(a ,b ),则对应角的三角函数值分别为sin α=b a 2+b 2,cos α=aa 2+b 2. 跟踪训练2 已知角α的终边在直线y =3x 上,求sin α,cos α的值.类型二 正弦、余弦函数值符号的判断例3 (1)若α是第二象限角,则点P (sin α,cos α)在( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限(2)判断下列各式的符号.①sin 145°cos(-210°);②sin 3·cos 4.反思与感悟准确确定正弦函数、余弦函数值中角所在象限是基础,准确记忆正弦函数、余弦函数值在各象限的符号是解决这类问题的关键.跟踪训练3若三角形的两内角A,B,满足sin A cos B<0,则此三角形必为()A.锐角三角形B.钝角三角形C.直角三角形D.以上三种情况都有可能类型三周期性例4(1)已知函数f(x)在其定义域上都满足f(x+2)=-f(x),求证:函数f(x)是以4为周期的周期函数;(2)已知函数f(x)在其定义域上都满足f(x+2)=-1f(x),求证:函数f(x)是以4为周期的周期函数.反思与感悟(1)证明函数是周期函数,只需根据定义:存在非零常数T,对任意定义域内实数x,都有f(x+T)=f(x).(2)一般地,如果f(x+a)=-f(x),那么f(x)的周期为2a(a≠0);如果f(x+a)=1f(x),那么f(x)的周期也为2a(a≠0).跟踪训练4若函数y=f(x)(x∈R)满足f(x)=f(x-a)+f(x+a)(a<0),f(2a)=1,求f(14a)的值.1.已知角α的终边经过点(-4,3),则cos α等于()A.45B.35 C .-35D .-452.当α为第二象限角时,|sin α|sin α-cos α|cos α|的值是( )A .1B .0C .2D .-23.设f (x )是以1为一个周期的函数,且当x ∈(-1,0)时,f (x )=2x +1,则f (72)的值为( )A .2B .0C .-1D .-34.点P (sin 2 016°,cos 2 016°)位于第________象限. 5.已知角α的终边在直线y =2x 上,求sin α+cos α的值.1.三角函数的定义是以后学习一切三角函数知识的基础,要充分理解其内涵,把握住三角函数值只与角的终边所在位置有关,与所选取的点在终边上的位置无关这一关键点. 2.三角函数值的符号主要涉及开方、去绝对值等计算问题,同时也要注意终边在坐标轴上的角的三角函数值情况,因角的终边经过的点决定了三角函数值的符号,所以当点的位置不确定时注意进行讨论,体现了分类讨论的思想.3.正弦、余弦函数的周期性反映了终边相同的角的三角函数值相等,作用是把求任意角的三角函数值转化为求0~2π(或0°~360°)角的三角函数值.答案精析问题导学 知识点一思考1 sin α=y r ,cos α=xr .思考2 不会.思考3 sin α=y ,cos α=x .梳理 (1)纵坐标v v =sin α 横坐标u u =cos α 知识点二思考 由三角函数的定义可知,对于任意角α,sin α,cos α都有意义. 知识点三思考 由三角函数定义可知,在平面直角坐标系中,设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P (u ,v ),则sin α=v ,cos α=u .当α为第一象限角时,v >0,u >0,故sin α>0,cos α>0,同理可得α在其他象限时三角函数值的符号. 知识点四思考 2π,4π,6π,-2π,…等都是函数的周期.梳理 非零实数T 任意一个 f (x +T )=f (x ) T 最小 最小正周期 题型探究例1 解 由题意知r =|OP |=x 2+9, 由三角函数定义得cos θ=xr=xx 2+9. 又∵cos θ=1010x ,∴x x 2+9=1010x . ∵x ≠0,∴x =±1. 当x =1时,P (1,3), 此时sin θ=312+32=31010.当x =-1时,P (-1,3), 此时sin θ=3(-1)2+32=31010. 跟踪训练1 解 r =(-3a )2+(4a )2=5|a |. ①若a >0,则r =5a ,角α在第二象限,sin α=y r =4a 5a =45,cos α=x r =-3a 5a =-35,∴2sin α+cos α=85-35=1.②若a <0,则r =-5a ,角α在第四象限, sin α=4a -5a =-45,cos α=-3a -5a =35,∴2sin α+cos α=-85+35=-1.例2 解 由题意知,cos α≠0.设角α的终边上任一点为P (k ,-3k )(k ≠0),则 x =k ,y =-3k , r =k 2+(-3k )2=10|k |.(1)当k >0时,r =10k ,α是第四象限角, sin α=y r =-3k 10k =-31010,1cos α=r x =10k k =10, ∴10sin α+3cos α=10×⎝⎛⎭⎫-31010+310=-310+310=0.(2)当k <0时,r =-10k ,α是第二象限角, sin α=y r =-3k -10k =31010,1cos α=r x =-10k k =-10, ∴10sin α+3cos α=10×31010+3×(-10)=310-310=0.综上所述,10sin α+3cos α=0.跟踪训练2 解 因为角α的终边在直线y =3x 上,所以可设P (a ,3a )(a ≠0)为角α终边上任意一点,则r =a 2+(3a )2=2|a |(a ≠0). 若a >0,则α为第一象限角,r =2a , 所以sin α=3a 2a =32, cos α=a 2a =12.若a <0,则α为第三象限角,r =-2a , 所以sin α=3a -2a =-32,cos α=-a 2a =-12.例3 (1)D(2)解 ①∵145°是第二象限角, ∴sin 145°>0,∵-210°=-360°+150°, ∴-210°是第二象限角, ∴cos (-210°)<0, ∴sin 145°cos(-210°)<0.②∵π2<3<π,π<4<3π2,3π2<5<2π,∴sin 3>0,cos 4<0, ∴sin 3·cos 4<0. 跟踪训练3 B例4 证明 (1)∵f (x +4)=f [(x +2)+2]=-f (x +2) =-[-f (x )]=f (x ),∴由周期函数定义知,函数f (x )是以4为周期的周期函数. (2)∵f (x +4)=f [(x +2)+2] =-1f (x +2)=-1-1f (x )=f (x ),∴由周期函数定义知,函数f (x )是以4为周期的周期函数. 跟踪训练4 解 由f (x )=f (x -a )+f (x +a ),① 得f (x +a )=f (x )+f (x +2a ).② ①+②,得f (x -a )+f (x +2a )=0, 即f (x -a )=-f (x +2a ), ∴f (x )=-f (x +3a ), 即f (x +3a )=-f (x ),∴f (x +6a )=-f (x +3a )=f (x ). ∴T =6a 为函数y =f (x )的一个周期, ∴f (14a )=f (6a ×2+2a )=f (2a )=1. 当堂训练1.D 2.C 3.B 4.三5.解 在直线y =2x 上任取一点P (x,2x )(x ≠0), 则r =x 2+(2x )2=5|x |. ①若x >0,则r =5x , 从而sin α=2x 5x=255,cos α=x 5x =55, ∴cos α+sin α=355.②若x <0,则r =-5x , 从而sin α=2x-5x=-255,cos α=x -5x =-55,∴cos α+sin α=-355.4.3 单位圆与正弦函数、余弦函数的基本性质学习目标 1.会利用单位圆研究正弦、余弦函数的基本性质.2.能利用正弦、余弦函数的基本性质解决相关的问题.知识点 正弦、余弦函数的性质思考1 正弦函数、余弦函数的最大值、最小值分别是多少?思考2 能否认为正弦函数在单位圆的右半圆是单调增加的?梳理正弦、余弦函数的性质类型一 正弦余数、余弦函数的定义域 例1 求下列函数的定义域. (1)y =2sin x -3; (2)y =lg(sin x -22)+1-2cos x .反思与感悟 (1)求函数的定义域,就是求使解析式有意义的自变量的取值范围,一般通过解不等式或不等式组求得,对于三角函数的定义域问题,还要考虑三角函数自身定义域的限制.(2)要特别注意求一个固定集合与一个含有无限多段的集合的交集时,可以取特殊值把不固定的集合写成若干个固定集合再求交集.跟踪训练1 函数y =2sin x +1的定义域为_________________________________________. 类型二 正、余弦函数的值域与最值例2 (1)求函数y =cos x (-π3≤x ≤5π6)的值域.(2)已知函数y =a sin x +1的最大值为3,求它的最小值.反思与感悟 (1)求正、余弦函数的值域或最值时应注意定义域,解题时可借助图像结合正、余弦函数的单调性进行分析.(2)对于含有参数的值域或最值,应注意对参数讨论.跟踪训练2 函数y =2+cos x ,x ∈(-π3,2π3]的值域为________.类型三 正、余弦函数的单调性例3 函数y =cos x 的一个递增区间为( ) A .(-π2,π2)B .(0,π)C .(π2,3π2)D .(π,2π)反思与感悟 利用单位圆有助于理解记忆正弦、余弦函数的单调区间,特别注意不连贯的单调区间不能并.跟踪训练3 求下列函数的单调区间.(1)y =sin x ,x ∈[-π,π];(2)y =cos x ,x ∈[-π,π].1.函数y =sin x ,x ∈[-π4,π4]的最大值和最小值分别是( )A .1,-1B .1,22 C.22,-22D .1,-222.不等式2sin x -1≥0的解集为____________________________________________. 3.函数y =2cos x -1的定义域为_____________________________________________. 4.求y =-2sin x ,x ∈[-π6,π]的值域.利用单位圆来研究正弦、余弦函数的基本性质,能够加深对正弦、余弦函数性质的理解与认识,同时也有助于提升学生利用数形结合思想解决问题的意识.答案精析问题导学 知识点思考1 设任意角x 的终边与单位圆交于点P (cos x ,sin x ),当自变量x 变化时,点P 的横坐标是cos x ,|cos x |≤1,纵坐标是sin x ,|sin x |≤1,所以正弦函数、余弦函数的最大值为1,最小值为-1.思考2 不能,右半圆可以表示无数个区间,只能说正弦函数在每一个区间[2k π-π2,2k π+π2](k ∈Z )上是增加的. 梳理 2π [-π2+2k π,π2+2k π]题型探究例1 解 (1)自变量x 应满足2sin x -3≥0,即sin x ≥32. 图中阴影部分就是满足条件的角x 的范围,即{x |2k π+π3≤x ≤2k π+2π3,k ∈Z }.(2)由题意知,自变量x 应满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧1-2cos x ≥0,sin x -22>0,即⎩⎨⎧cos x ≤12,sin x >22.则不等式组的解的集合如图(阴影部分)所示, ∴{x |2k π+π3≤x <2k π+3π4,k ∈Z }.跟踪训练1 [-π6+2k π,7π6+2k π],k ∈Z例2 解 (1)∵y =cos x 在区间[-π3,0]上是增加的,在区间[0,5π6]上是减少的,∴当x =0时,y max =1,当x =5π6时,y min =cos 5π6=-32,∴y =cos x (-π3≤x ≤5π6)的值域是[-32,1].(2)当a >0时,y max =a ×1+1=3,得a =2, ∴当sin x =-1时,y min =2×(-1)+1=-1; 当a <0时,y max =a ×(-1)+1=3,得a =-2, ∴当sin x =1时,y min =-2×1+1=-1. ∴它的最小值为-1. 跟踪训练2 [32,3]例3 D跟踪训练3 解 (1)y =sin x 在x ∈[-π,π]上的递增区间为[-π2,π2],递减区间为[-π,-π2],[π2,π]. (2)y =cos x 在x ∈[-π,π]上的递增区间为[-π,0],递减区间为[0,π]. 当堂训练1.C 2.{x |π4+2k π≤x ≤3π4+2k π,k ∈Z }3.⎣⎡⎦⎤-π3+2k π,π3+2k π ,k ∈Z 4.解 由x ∈[-π6,π],得sin x ∈[-12,1],∴y =[-2,1],∴y =-2sin x ,x ∈[-π6,π]的值域为[-2,1].4.4 单位圆的对称性与诱导公式(一)学习目标 1.了解三角函数的诱导公式的意义和作用.2.理解诱导公式的推导过程.3.能运用有关的诱导公式解决一些三角函数的求值、化简和证明问题.知识点2kπ±α,-α,π±α的诱导公式思考1设α为任意角,则2kπ+α,π+α,-α,2kπ-α,π-α的终边与α的终边有怎样的对应关系?思考22kπ+α,π+α,-α,2kπ-α,π-α终边和单位圆的交点与α的终边和单位圆的交点有怎样的对称关系?试据此分析角α与-α的正弦函数、余弦函数的关系.梳理对任意角α,有下列关系式成立:sin(2kπ+α)=sin α,cos(2kπ+α)=cos α(1.8)sin(-α)=-sin α,cos(-α)=cos α(1.9)sin(2π-α)=-sin α,cos(2π-α)=cos α(1.10)sin(π-α)=sin α,cos(π-α)=-cos α(1.11)sin(π+α)=-sin α,cos(π+α)=-cos α(1.12)公式1.8~1.12叫作正弦函数、余弦函数的诱导公式.这五组诱导公式的记忆口诀是“____________________________”.其含义是诱导公式两边的函数名称________,符号则是将α看成________时原角所在象限的正弦函数、余弦函数值的符号.类型一给角求值问题例1求下列各三角函数式的值.(1)cos 210°;(2)sin 11π4;(3)sin(-43π6);(4)cos(-1 920°).反思与感悟利用诱导公式求任意角三角函数值的步骤(1)“负化正”:用公式一或三来转化.(2)“大化小”:用公式一将角化为0°到360°间的角.(3)“角化锐”:用公式二或四将大于90°的角转化为锐角.(4)“锐求值”:得到锐角的三角函数后求值.跟踪训练1求下列各三角函数式的值.(1)sin 1 320°; (2)cos ⎝⎛⎭⎫-31π6.类型二 给值(式)求值问题例2 (1)已知sin(π+α)=-0.3,则sin(2π-α)=________. (2)已知cos(π6-α)=22,则cos(5π6+α)=________.反思与感悟 解决此类问题的关键是抓住已知角与所求角之间的关系,从而灵活选择诱导公式求解,一般可从两角的和、差的关系入手分析,解题时注意整体思想的运用. 跟踪训练2 已知cos ⎝⎛⎭⎫π6+θ=33,则cos ⎝⎛⎭⎫5π6-θ=________. 类型三 利用诱导公式化简 例3 化简下列各式. (1)sin (-2π-α)cos (6π-α)cos (α-π)sin (5π-α);(2)1+2sin 290°cos 430°sin 250°+cos 790°.引申探究若本例(1)改为:sin (n π-α)cos (n π-α)cos[α-(n +1)π]·sin[(n +1)π-α](n ∈Z ),请化简.反思与感悟 利用诱导公式进行化简,主要是进行角的转化,最终达到角的统一,能求值的要求出值.跟踪训练3 化简:cos (π+α)·sin (2π+α)sin (-α-π)·cos (-π-α).1.sin 585°的值为( ) A .-22 B.22 C .-32 D.322.cos(-16π3)+sin(-16π3)的值为( )。
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章末复习课[对应学生用书P18][对应学生用书P19]以解答题中关键的一问的形式出现,一般与平面解析几何、向量、函数等知识交汇命题.常用的方法有:(1)直接法:如果题目中的条件有明显的等量关系或者可以推出某个等量关系,即可用求曲线方程的五个步骤直接求解.(2)定义法:如果动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可依定义写出轨迹方程.(3)代入法:如果动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x1,y1),而Q(x1,y1)又在某已知曲线上,则可先列出关于x,y,y1,x1的方程组,利用x,y表示x1,y1,把x1,y1代入已知曲线方程即为所求.(4)参数法:动点P(x,y)的横纵坐标用一个或几个参数来表示,消去参数即得其轨迹方程.[例1]如图,圆O1和圆O2的半径都是1,|O1O2|=4,过动点P分别作圆O1和圆O2的切线PM,PN(M,N分别为切点)使得|PM|=2|PN |,试建立适当的坐标系,并求动点P 的轨迹方程.[解]如图,以直线O1O 2为x 轴,线段O 1O 2的垂直平分线为y 轴,建立平面直角坐标系,则两圆心的坐标分别为O 1(-2,0),O 2(2,0).设P (x ,y ),则|PM |2=|PO 1|2-|MO 1|2=(x +2)2+y 2-1. 同理,|PN |2=(x -2)2+y 2-1. ∵|PM |=2|PN |,即|PM |2=2|PN |2. 即(x +2)2+y 2-1=2[(x -2)2+y 2-1]. 即x 2-12x +y 2+3=0.即动点P 的轨迹方程为(x -6)2+y 2=33.重点考查轨迹极坐标方程的探求及直线和圆的极坐标方程的确定与应用问题.求曲线的极坐标的方法和步骤,和求直角坐标方程类似,就是把曲线看作适合某种条件的点的集合或轨迹,将已知条件用曲线上的极坐标ρ,θ的关系式f (ρ,θ)表示出来,就得到曲线的极坐标方程.[例2] 已知Rt △ABO 的直角顶点A 在直线ρcos θ=9上移动(O 为原点),又∠AOB =30°,求顶点B 的轨迹的极坐标方程.[解] 如图①,设B (ρ,θ),A (ρ1,θ1). 则ρcos 30°=ρ1,即ρ1=32ρ. 又∵ρ1cos θ1=9,而θ1=θ-30°,∴ρcos 30°cos ⎝⎛⎭⎫θ-π6=9,即ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π6=6 3.① ②若点B 的位置如图②所示,同理得点B 的轨迹方程为 ρcos ⎝⎛⎭⎫θ+π6=6 3. 综上所述,点B 的轨迹方程为ρcos ⎝⎛⎭⎫θ±π6=6 3. [例3] 已知定点A (a,0),动点P 对极点O 和点A 的张角∠OP A =π3.在OP 的延长线上取点Q ,使|PQ |=|P A |.当P 在极轴上方运动时,求点Q 的轨迹的极坐标方程.[解] 设Q ,P 的坐标分别是(ρ,θ),(ρ1,θ1),则θ=θ1. 在△POA 中,ρ1=asin π3·sin ⎝⎛⎭⎫2π3-θ, |P A |=a sin θsin π3,又|OQ |=|OP |+|P A |, ∴ρ=2a cos ⎝⎛⎭⎫π3-θ.程与直角坐标方程的互化,将不熟悉的极坐标(方程)问题转化为熟知的问题求解.解决此类问题,要熟知:互化的前提依旧是把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴并在两种坐标系下取相同的单位长度.互化公式为x =ρcos θ,y =ρsin θ ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx(x ≠0)直角坐标方程化极坐标方程可直接将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入即可,而极坐标方程化为直角坐标方程通常将极坐标方程化为ρcos θ,ρsin θ的整体形式,然后用x ,y 代替较为方便,常常两端同乘以ρ即可达到目的,但要注意变形的等价性.[例4] 把下列极坐标方程化为直角坐标方程. (1)ρ=2a cos θ(a >0); (2)ρ=9(sin θ+cos θ); (3)ρ=4;(4)2ρcos θ-3ρsin θ=5.[解] (1)ρ=2a cos θ,两边同时乘以ρ, 得ρ2=2aρcos θ, 即x 2+y 2=2ax .整理得x 2+y 2-2ax =0,即(x -a )2+y 2=a 2, 是以(a,0)为圆心,以a 为半径的圆. (2)两边同时乘以ρ得ρ2=9ρ(sin θ+cos θ), 即x 2+y 2=9x +9y ,又可化为⎝⎛⎭⎫x -922+⎝⎛⎭⎫y -922=812, 是以⎝⎛⎭⎫92,92为圆心,以922为半径的圆.(3)将ρ=4两边平方得ρ2=16,即x 2+y 2=16, 是以原点为圆心,以4为半径的圆.(4)2ρcos θ-3ρsin θ=5,即2x -3y =5,是一条直线. [例5] 将下列极坐标方程化为直角坐标方程. (1)θ=5π6;(2)ρ2=ρ;(3)2cos θ=7sin θ.[解] (1)∵tan θ=y x ,∴y x =tan 5π6=-33.∴y +33x =0. (2)∵ρ2=ρ,∴ρ=0或ρ=1. ∴x 2+y 2=0或x 2+y 2=1.(3)两边同乘以ρ得:2ρcos θ=7ρsin θ. ∴2x -7y =0.[例6] 若两圆的极坐标方程分别为ρ=2cos θ和ρ=2sin θ,求两圆的公共弦长. [解] 法一:将两圆方程化为直角坐标方程为: x 2+y 2-2x =0和x 2+y 2-2y =0.由⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+y 2-2x =0,x 2+y 2-2y =0得y =x , 即为公共弦所在直线方程.由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-2x =0,y =x 得交点坐标为(0,0),(1,1). ∴弦长为(0-1)2+(0-1)2= 2.法二:设除极点外的公共点坐标为P (ρ,cos θ)(ρ>0). 则2cos θ=2sin θ, ∴tan θ=1.由于0≤θ≤π2,∴θ=π4.∴ρ=2cos π4= 2.∴公共弦长为 2.[对应学生用书P20]一、选择题1.在极坐标系中,已知两点A ⎝⎛⎭⎫3,-π3,B ⎝⎛⎭⎫1,2π3,则A ,B 两点间的距离是( )A .1B .2C .3D .4解析:选D 设极点为O ,∵∠AOB =2π3-⎝⎛⎭⎫-π3=π, ∴A ,O ,B 三点共线.∴A ,B 两点间的距离|AB |=|OA |+|OB |=3+1=4.2.在极坐标系中,与点⎝⎛⎭⎫-8,π6关于极点对称的点的一个坐标是( ) A.⎝⎛⎭⎫8,π6 B.⎝⎛⎭⎫8,-56π C.⎝⎛⎭⎫-8,56π D.⎝⎛⎭⎫-8,-π6 解析:选A 点(ρ,θ)关于极点对称的点为(ρ,π+θ),故⎝⎛⎭⎫-8,π6关于极点对称的点的一个坐标为⎝⎛⎭⎫-8,7π6,即⎝⎛⎭⎫8,π6. 3.在极坐标系中,已知一个圆的方程为ρ=12sin ⎝⎛⎭⎫θ-π6,则过圆心与极轴垂直的直线的极坐标方程是( )A .ρsin θ=3 3B .ρsin θ=-3 3C .ρcos θ=-3D .ρcos θ=3解析:选C 圆ρ=12sin(θ-π6)化为x 2+y 2+6x -63y =0,其圆心为(-3,33),∴所求直线方程为x =-3化为极坐标方程:ρcos θ=-3.4.直线θ=α和直线ρsin(θ-α)=1的位置关系是( ) A .垂直 B .平行 C .相交但不垂直D .重合解析:选B 直线θ=α化为直角坐标方程为y =x tan α,ρsin(θ-α)=1化为ρsin θcos α-ρcos θsin α=1,即y =x tan α+1cos α. 所以两直线平行. 二、填空题5.已知一条直线的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=22,则极点到该直线的距离是________. 解析:∵ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=ρsin θcos π4+ρcos θsin π4=22ρsin θ+22ρcos θ=22, ∴ρsin θ+ρcos θ=1,即x +y =1. 则极点到该直线的距离d =|0+0-1|2=22.答案:226.(上海高考)在极坐标系中,曲线ρ=cos θ+1与ρcos θ=1的公共点到极点的距离为________.解析:联立得ρ(ρ-1)=1⇒ρ=1±52,又ρ≥0,故两曲线的公共点到极点的距离为1+52. 答案:1+527.极坐标方程5ρ2cos 2θ+ρ2-24=0表示的曲线焦点的极坐标为____________________.解析:极坐标方程5ρ2cos 2θ+ρ2-24=0化为 5ρ2(cos 2θ-sin 2θ)+ρ2-24=0, 即3x 2-2y 2=12. 得标准方程为x 24-y 26=1.所以a 2=4,b 2=6,c =10.所以两焦点的极坐标为(10,0),(10,π). 答案:(10,0),(10,π)8.如图,在极坐标系中,过点M (2,0)的直线l 与极轴的夹角α=π6.若将l 的极坐标方程写成ρ=f (θ)的形式,则f (θ)=________.解析:在直线l 上任取点P (ρ,θ),在△OPM 中,由正弦定理得OM sin ∠OPM =OPsin ∠OMP ,即2sin ⎝⎛⎭⎫π6-θ=ρsin 5π6,化简得ρ=1sin ⎝⎛⎭⎫π6-θ,故f (θ)=1sin ⎝⎛⎭⎫π6-θ. 答案:1sin ⎝⎛⎭⎫π6-θ 三、解答题9.在极坐标系中P 是曲线ρ=12sin θ上的动点,Q 是曲线ρ=12cos ⎝⎛⎭⎫θ-π6上的动点,试求PQ 的最大值.解:以极点O 为原点,极轴为x 轴建立直角坐标系xOy ,将方程ρ=12sin θ化为直角坐标方程为x 2+y 2=12y ,它表示圆心为(0,6),半径为6的圆.将ρ=12cos ⎝⎛⎭⎫θ-π6化为直角坐标方程为 (x -33)2+(y -3)2=36,它表示以(33,3)为圆心,6为半径的圆.由圆的位置关系可知,当P ,Q 所在直线为连心线所在直线时,PQ 长度可取最大值,且最大值为(33)2+32+6+6=18.10.已知A (-1,0),B (1,4),在平面上动点P 满足PA ·PB=4,点Q 是点P 关于直线l :y =2(x -4)的对称点,求动点Q 的轨迹方程.解:法一:设P (x ,y ),则PA =(-1-x ,-y ),PB=(1-x,4-y ),故由PA ·PB=4⇒ (-x -1)(1-x )+(-y )(4-y )=4, 即x 2+(y -2)2=32.∴P 的轨迹是以C (0,2)为圆心,以3为半径的圆. ∵点Q 是点P 关于直线y =2(x -4)的对称点,∴动点Q 的轨迹是一个以C 0(x 0,y 0)为圆心,半径为3的圆,其中C 0(x 0,y 0)是点C (0,2)关于直线y =2(x -4)的对称点,即直线y =2(x -4)与CC 0垂直,且过CC 0的中点,于是有⎩⎪⎨⎪⎧y 0-2x 0-0×2=-1,y 0+22=2(x 0+02-4).即⎩⎪⎨⎪⎧ 2y 0+x 0-4=0,y 0-2x 0+18=0⇒⎩⎪⎨⎪⎧x 0=8,y 0=-2.故动点Q 的轨迹方程为(x -8)2+(y +2)2=9.法二:设P (x ,y ), 则PA =(-1-x ,-y ),PB=(1-x,4-y ),故由PA ·PB=4⇒(-x -1)(1-x )+(-y )(4-y )=4,即x 2+(y -2)2=32(*). 设点Q 的坐标为Q (u ,v ),∵Q ,P 关于直线l :y =2(x -4)对称, ∴PQ 与直线l 垂直,于是有v -y u -x=-12 ①.∵PQ 的中点在l 上,∴有y +v 2=2(x +u2-4) ②.由①②可解得⎩⎨⎧x =15(-3u +4v +32),y =15(4u +3v -16).代入方程(*)得(-3u +4v +32)2+(4u +3v -26)2=(3×5)2, 化简得u 2+v 2-16u +4v +59=0 ⇒(u -8)2+(v +2)2=9.故动点Q 的轨迹方程为(x -8)2+(y +2)2=9.[对应学生用书P41](时间:90分钟,满分:120分)一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中只有一个是正确的)1.在极坐标中有如下三个结论:①点P 在曲线C 上,则点P 的极坐标满足曲线C 的极坐标方程;②tan θ=1与θ=π4(ρ≥0)表示同一条曲线;③ρ=3与ρ=-3表示同一条曲线.在这三个结论中正确的是( )A .①③B .①C .②③D .③解析:选D 在直角坐标系内,曲线上每一点的坐标一定适合它的方程,但在极坐标系内,曲线上一点的所有坐标不一定适合方程,故①是错误的;tan θ=1不仅表示θ=π4这条射线,还表示θ=5π4这条射线,故②亦不对;ρ=3与ρ=-3差别仅在于方向不同,但都表示一个半径为3的圆,故③正确.2.原点与极点重合,x 轴正半轴与极轴重合,则点(-5,-53)的极坐标是( ) A.⎝⎛⎭⎫10,π3 B.⎝⎛⎭⎫10,4π3 C.⎝⎛⎭⎫-10,-2π3 D.⎝⎛⎭⎫10,2π3 解析:选B 设点(-5,-53)的极坐标为(ρ,θ),则tan θ=-53-5=3,x <0,∴最小正角θ=4π3,ρ=(-5)2+(-53)2=10.3.已知点P 的柱坐标为⎝⎛⎭⎫2,π4,1,则它的直角坐标为( ) A .(2,1,1)B .(1,1,1)C .(2,2,1)D .(1,0,1)解析:选B 设点P 的直角坐标为(x ,y ,z ). 则有x =r cos θ=2cos π4=1,y =r sin θ=2sin π4=1,z =1.∴点P 的直角坐标为(1,1,1).4.ρ=2cos θ-2sin θ表示的曲线是( ) A .直线 B .圆 C .射线D .半圆解析:选B 两边同乘以ρ得:ρ2=2ρcos θ-2ρsin θ. 把ρ2=x 2+y 2,x =ρcos θ,y =ρsin θ代入得: x 2+y 2-2x +2y =0,表示圆.5.曲线ρ2+2ρ(3cos θ-2sin θ)=0的对称中心的直角坐标是( ) A .(3,2) B .(2,3) C .(-3,2)D .(-3,-2)解析:选C 原方程可化为:x 2+y 2+6x -4y =0. 即:(x +3)2+(y -2)2=13. ∴它的对称中心为(-3,2).6.设点P 的直角坐标为(4,4,42),则它的球坐标为( ) A.⎝⎛⎭⎫8,π4,π4 B.⎝⎛⎭⎫8,3π4,π4 C.⎝⎛⎭⎫8,π4,3π4 D.⎝⎛⎭⎫8,3π4,3π4 解析:选A 设点P 的球坐标为(r ,φ,θ), 则r =42+42+(42)2=8,tan θ=y x =44=1.又∵x >0,∴θ=π4.∵42=8cos φ,∴cos φ=22. ∵0≤φ≤π,∴φ=π4.∴点P 的球坐标为⎝⎛⎭⎫8,π4,π4. 7.在极坐标系中,与圆ρ=4sin θ相切的一条直线方程为( ) A .ρsin θ=2 B .ρcos θ=2 C .ρcos θ=4D .ρcos θ=-4解析:选B 如图,⊙C 的极坐标方程为ρ=4sin θ,CO ⊥Ox ,OA 为直径,|OA |=4,ρsin θ=2表示直线y =2,ρcos θ=4表示直线x =4,ρcos θ=-4表示直线x =-4,均不与圆相切,只有B 符合.8.在极坐标系中,圆ρ=4cos θ+4sin θ的圆心坐标是( ) A.⎝⎛⎭⎫22,π4 B.⎝⎛⎭⎫42,5π4 C.⎝⎛⎫42,π4 D.⎝⎛⎭⎫22,5π4 解析:选A 将原方程化成直角坐标方程,得(x -2)2+(y -2)2=8,圆心坐标为(2,2),化成极坐标为⎝⎛⎭⎫22,π4. 9.在极坐标系中,设圆ρ=3上的点到直线ρ(cos θ+3sin θ)=2的距离为d ,则d 的最大值为( )A .5B .6C .4D .3解析:选C 极坐标方程ρ=3转化成直角坐标方程为x 2+y 2=9,所以圆心为(0,0),半径为3,ρ(cos θ+3sin θ)=2转化成直角坐标方程为x +3y =2.则圆心到直线x +3y =2的距离d ′=|0+0-2|1+(3)2=22=1.∴圆上的点到直线的最大距离为d ′+3=1+3=4.10.在极坐标系中,过点A (6,π)作圆ρ=-4cos θ的切线,则切线长为( ) A .2 B .6 C .2 3D .215解析:选C 圆ρ=-4cos θ化为(x +2)2+y 2=4,点(6,π)化为(-6,0),所以切线长=42-22=12=2 3.二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中横线上) 11.已知曲线C 1,C 2的极坐标方程分别为ρcos θ=3,ρ=4cos θ⎝⎛⎭⎫ρ≥0,0≤θ<π2,则曲线C 1与C 2交点的极坐标为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧ρcos θ=3,ρ=4cos θ,得4cos 2θ=3.∴2(1+cos 2θ)=3,cos 2θ=12. 又0≤2θ<π,∴θ=π6.故ρ=23, ∴曲线C 1与C 2的交点的极坐标为⎝⎛⎭⎫23,π6. 答案:⎝⎛⎭⎫23,π6 12.若曲线的极坐标方程为ρ=tan θ·1cos θ,则该曲线的直角坐标方程为________. 解析:由ρ=tan θ·1cos θ=sin θcos 2 θ,得ρcos 2θ=sin θ, ∴ρ2cos 2θ=ρsin θ,化为直角坐标方程为x 2=y .答案:x 2=y13.在极坐标系中,点⎝⎛⎭⎫2,π6到直线ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π6=1的距离是________. 解析:点⎝⎛⎭⎫2,π6化为直角坐标为(3,1),直线方程可化为32ρsin θ-12ρcos θ=1,即x -3y +2=0,由点到直线的距离公式得d =||3-3×1+212+(-3)2=1.答案:114.在极坐标系中,曲线C 1:ρ(2cos θ+sin θ)=1与曲线C 2:ρ=a (a >0)的一个交点在极轴上,则a =________.解析:曲线C 1的直角坐标方程为2x +y =1,曲线C 2的直角坐标方程为x 2+y 2=a 2,C 1与x 轴的交点坐标为⎝⎛⎭⎫22,0,此点也在曲线C 2上,代入解得a =22. 答案:22 三、解答题(本大题共4小题,共50分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)15.(本小题满分12分)(广东高考改编)在极坐标系中,曲线C 1和C 2的方程分别为ρsin 2θ=cos θ和ρsin θ=1.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系,求曲线C 1和C 2的交点的直角坐标.解析:由ρsin 2θ=cos θ⇒ρ2sin 2θ=ρcos θ⇒y 2=x ,又由ρsin θ=1⇒y =1,联立⎩⎪⎨⎪⎧ y 2=x ,y =1⇒⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1. 故曲线C 1和C 2交点的直角坐标为(1,1).16.(本小题满分12分)极坐标方程ρ=-cos θ与ρcos ⎝⎛⎭⎫θ+π3=1表示的两个图形的位置关系是什么?解:ρ=-cos θ可变为ρ2=-ρcos θ,化为普通方程为x 2+y 2=-2x ,即(x +1)2+y 2=1,它表示圆,圆心为(-1,0),半径为1.将ρcos ⎝⎛⎭⎫θ+π3=1化为普通方程为x -3y -2=0. ∵圆心(-1,0)到直线的距离为|-1-2|1+3=32>1, ∴直线与圆相离.17.(本小题满分12分)在平面直角坐标系中,以原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设椭圆的长轴长为10,中心为(3,0),一个焦点在直角坐标原点.(1)求椭圆的直角坐标方程,并化为极坐标方程;(2)当椭圆过直角坐标原点的弦长为64091时,求弦所在直线的直角坐标方程. 解:(1)由已知,得a =5,c =3,故b =a 2-c 2=4,所以椭圆的直角坐标方程为(x -3)225+y 216=1. 由于x =ρcos θ,y =ρsin θ,代入上式,得(ρcos θ-3)225+(ρsin θ)216=1, 即25ρ2=(16+3ρcos θ)2,即5ρ=16+3ρcos θ.所以椭圆的极坐标方程为ρ=165-3cos θ. (2)设过直角坐标原点的弦的倾斜角为θ,弦的两端点分别为P 1(ρ1,θ),P 2(ρ2,θ+π),则有ρ1=165-3cos θ, ρ2=165+3cos θ. 由于ρ1+ρ2=64091,所以165-3cos θ+165+3cos θ=64091,则 125-9cos 2θ=491⇔cos 2θ=14⇔cos θ=±12 ⇔θ=π3或θ=2π3. 所以所求直线的直角坐标方程为y =3x 或y =-3x .18.(本小题满分14分)如图所示,点P 为直线x +y =1上的动点,O为原点,求正方形OPQR 的顶点R ,Q 轨迹的极坐标方程,并化成直角坐标方程.解:以Ox 为极轴建立极坐标系,则直线x +y =1的极坐标方程为ρ(cos θ+sin θ)=1. 设点P (ρ0,θ0),Q (ρ1,θ1),R (ρ2,θ2),由题意⎩⎪⎨⎪⎧ ρ1=2ρ0,θ1=θ0±π4.① ⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=ρ0,θ2=θ0±π2.② 由①得⎩⎨⎧ρ0=12ρ1,θ0=θ1∓π4,∵ρ0(cos θ0+sin θ0)=1,∴点Q 的轨迹方程为12ρ1⎣⎡⎦⎤cos ⎝⎛⎭⎫θ1∓π4+sin ⎝⎛⎭⎫θ1∓π4=1, 化简得ρ1sin θ1=1或ρ1cos θ1=1.化为直角坐标方程为y =1或x =1.由②得⎩⎪⎨⎪⎧ρ0=ρ2,θ0=θ2∓π2,代入ρ0(cos θ0+sin θ0)=1得 ρ2⎣⎡⎦⎤cos ⎝⎛⎭⎫θ2∓π2+sin ⎝⎛⎭⎫θ2∓π2=1, 化简得点R 的轨迹方程为ρ2(sin θ2-cos θ2)=1或ρ2(cos θ2-sin θ2)=1.化为直角坐标方程为:x -y +1=0或x -y -1=0.。