思想方法 第2讲 数形结合思想
7种初中数学常用数学思想
7种初中数学常用数学思想计算能力是一项基本的数学能力，也是综合能力的具体体现。
计算能力的培养，不仅与数学基础知识密切相关，而且与训练学生的思维、小编整理了7种初中数学常用数学思想数学最强计算技巧总结，欢迎参考借鉴。
7种初中数学常用数学思想一、整体思想整体思想是从问题的整体性质出发，突出对问题的整体结构的分析和改造，把某些式子或图形看成一个整体，把握它们之间的关联，进行有目的的、有意识的整体处理。
例1 已知a-b=3,求2a-2b-1=____。
解析：把“a-b”看成一个整体代入，2a-2b-1=2(a-b)-1=5。
二、方程思想方程思想是指在确定变量后，找到它们之间的关系，将实际问题转化成方程或不等式，通过建立方程模型来解决实际问题。
例2 一个凸多边形的内角和是外角和的2倍，它是____边形。
解析：由于任意多边形的外角和都是360°，而n边形的内角和是(n-2) 180°。
设这个多边形是n边形，根据题意，得：(n-2)180°=2×360°，解得n=6。
三、函数思想函数的思想是用运动和变化的眼光，分析和研究数学中的数量关系，从而建立函数模型，如一次函数、反比例函数、二次函数等，解决实际问题。
例3 某市出租车收费标准：不超过3千米计费为10.0元，3千米后按2.4元/千米计费。
(1)当路程表显示7千米时，应付费多少元?(2)写出车费 y (元)与路程 x (千米)之间的函数表达式。
(3)小明乘出租车从家到人才市场，付费34元，求小明的车程。
解析：(1)当路程为7千米时，费用为10+(7-3)×2.4=19.6元。
(2)当x≤3时，y=10;当x≥3时，y=10+(x-3)×2.4，即y=2.4x+2.8。
(3)当y=34时，有2.4x+2.8=34,即x=13。
答：小明的车程为13千米。
四、转化思想转化思想是指把我们遇到的问题由陌生知识转化为已学知识，化繁为简，化未知为已知，从而解决实际问题。
高中数学七大基本思想方法讲解
在二维空间，实数对与坐标平面上的点建立一一对应关系
数形结合中，选择、填空侧重突出考查数到形的转化，在解答题中，考虑推理论证严密性，突出形到数的转化
第三：分类与整合思想
（1）分类是自然科学乃至社会科学研究中的基本逻辑方法
（2）从具体出发，选取适当的分类标准
（5） 高考以新增内容为素材，突出考查特殊与一般思想必成为命题改革方向
第六：有限与无限的思想：
（1）把对无限的研究转化为对有限的研究，是解决无限问题的必经之路
（2）积累的解决无限问题的经验，将有限问题转化为无限问题来解决是解决的方向
（3）立体几何中求球的表面积与体积，采用分割的方法来解决，实际上是先进行有限次分割，再求和求极限，是典型的有限与无限数学思想的应用
（4）随着高中课程改革，对新增内容考查深入，必将加强对有限与无限的考查
第七：或然与必然的思想：
（1）随机现象两个最基本的特征，一是结果的随机性，二是频率的稳定性
（2）偶然中找必然，再用必然规律解决偶然
（3）等可能性事件的概率、互斥事件有一个发生的概率、相互独立事件同时发生的概率、独立重复试验、随机事件的分布列、数学期望是考查的重点
（3）高考重视常用变换方法：一般与特殊的转化、繁与简的转化、构造转化、命题的等价转化
第五： 特殊与一般思想
（1）通过对个例认识与研究，形成对事物的认识
（2）由浅入深，由现象到本质、由局部到整体、由实践到理论
（3）由特殊到一般，再由一般到特殊的反复认识过程
（4） 构造特殊函数、特殊数列，寻找特殊点、确立特殊位置，利用特殊值、特殊方程
（2）灵活性、多样性，无统一模式，利用动态思维，去寻找有利于问题解决的变换途径与方法
高中四大数学思想方法
高中四大数学思想方法高中四大数学思想方法数学（mathematics或maths，来自希腊语，“máthēma”；经常被缩写为“math”），是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科，从某种角度看属于形式科学的一种。
数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看法。
下面是店铺整理的高中四大数学思想方法，希望对你有所帮助！一、数形结合思想数形结合思想在高考中占有非常重要的地位，其“数”与“形”结合，相互渗透，把代数式的精确刻划与几何图形的直观描述相结合，使代数问题、几何问题相互转化，使抽象思维和形象思维有机结合。
应用数形结合思想，就是充分考查数学问题的条件和结论之间的内在联系，既分析其代数意义又揭示其几何意义，将数量关系和空间形式巧妙结合，来寻找解题思路，使问题得到解决。
运用这一数学思想，要熟练掌握一些概念和运算的几何意义及常见曲线的代数特征。
应用数形结合的思想，应注意以下数与形的转化：（1）集合的运算及韦恩图；（2）函数及其图象；（3）数列通项及求和公式的函数特征及函数图象；（4）方程（多指二元方程）及方程的曲线。
以形助数常用的有：借助数轴；借助函数图象；借助单位圆；借助数式的结构特征；借助于解析几何方法。
以数助形常用的有：借助于几何轨迹所遵循的数量关系；借助于运算结果与几何定理的结合。
二、分类讨论思想分类讨论思想就是根据所研究对象的性质差异，分各种不同的情况予以分析解决。
分类讨论题覆盖知识点较多，利于考查学生的知识面、分类思想和技巧；同时方式多样，具有较高的逻辑性及很强的综合性，树立分类讨论思想，应注重理解和掌握分类的原则、方法与技巧、做到“确定对象的全体，明确分类的标准，分层别类不重复、不遗漏的分析讨论”。
应用分类讨论思想方法解决数学问题的关键是如何正确分类，即正确选择一个分类标准，确保分类的科学，既不重复，又不遗漏。
如何实施正确分类，解题时需要我们首先明确讨论对象和需要分类的全体，然后确定分类标准与分类方法，再逐项进行讨论，最后进行归纳小结。
第二讲待定系数法
七年级数学思想第二讲 数形结合一、问题回答1.直线(0)y kx b k =+≠在坐标系中的位置如何确定？2.直线(0)y kx b k =+≠与坐标轴的交点坐标是什么？如何计算？直线与坐标轴围城三角形面积是多少？3.简述直线交点坐标与二元一次方程组解的联系.4.待定系数法求函数解析式（或直线方程）的步骤是什么？关键是什么？5.读图题应注意图中的哪些要素？二、解答题1.已知点P （358x y +-，3）在坐标轴上，0(21)x y --无意义，求点Q （x ，y ）所在象限。
2.已知等腰三角形一腰上的高与另一腰的夹角为30 ，求顶角度数。
（画图解答）3. 已知一次函数y=kx+b 的图像经过点A （3，0），与y 轴交于点B.若 △AOB 的面积为6,试求：（1）点B 的坐标; （2）该一次函数的解析式.4.已知一次函数的图象经过（0，0）和（)1,2-两点。
（1）求这个一次函数的关系式 （2）画出这个函数的图象5.为了加强公民的节水意识，合理利用水资源，某城市规定用水收费标准如下：每户每月用水不超过6立方米时，按1.0元/立方米收费；每户每月用水超过6立方米时，超过部分按1.5元/立方米收费。
设某户每月用水量为x 立方米，应交水费y 元。
（1）写出每月用水量不超过6立方米时，y 与x 之间的函数关系式，并判定它是否是一次函数。
（2）已知某户5月份的用水量为8立方米，则应交水费多少元？6 如图，直线l 1与l 2交点P 的坐标可以看作是方程组的解.7.如图，直线1l ：1+=x y 与直线2l ：n mx y +=相交于点P （1，b ）. （1）求b 的值；（2）不解关于x 、y 的方程组⎩⎨⎧+=+=nmx y x y ,1，请你直接写出它的解；（3）直线3l ：m nx y +=是否也经过点P ？请说明理由. 2l七年级数学思想第三讲 公式1.圆：圆的周长公式：_______________ 圆的面积公式：_______________ 扇形面积公式：_______________2.正多边形：内角和公式_______________ 外角和公式：_______________ 内角与其相邻外角的关系_______________ 对角线公式_______________3.密铺公式：设两种多边形进行密铺，内角分别为a 和b ，则计算公式为：___________________________________________________________________________4.科学记数法____________________________________________________________5.关于零次幂和负整数次幂的两个规定______________________________6.同底数幂乘法公式_______________ 语言表达_______________ 同底数幂除法公式_______________ 语言表达_______________ 积的乘方公式_______________ 语言表达_______________积的乘方逆公式_____________________语言表达_______________ 幂的乘方公式___________________语言表达_______________七年级数学思想第四讲 概念定理性质1.点与圆的位置关系有哪几种？什么是弧？什么是弦？ 3.直线方程，直线解析式，一次函数三者之间的关系是什么？.怎么判定二元一次方程、方程组和一次函数？4.什么是角平分线，什么是对顶角，什么是补角，什么是余角？5.点与直线上所有点的连线中，长度最短的是什么？6.同位角、内错角、同旁内角分别成什么位置关系？。
初中数形思想结合教案
初中数形思想结合教案教学目标：1. 理解数形结合思想的含义和作用；2. 学会运用数形结合思想解决数学问题；3. 培养学生的逻辑思维能力和创新思维能力。
教学重点：1. 数形结合思想的含义和作用；2. 运用数形结合思想解决数学问题的方法。
教学难点：1. 数形结合思想的灵活运用；2. 解决实际问题时数形结合思想的运用。
教学准备：1. 教师准备相关数学问题和案例；2. 学生准备笔记本和文具。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾数学学习中遇到的困难和问题；2. 提问：有没有同学尝试过用图形来解决数学问题呢？二、新课讲解（15分钟）1. 介绍数形结合思想的含义：数形结合思想是将数学中的“数”与“形”有机地结合起来，通过图形来直观地表示数量关系和几何形状，从而更好地解决问题。
2. 讲解数形结合思想的作用：数形结合思想可以帮助我们直观地理解问题，发现问题的规律和特点，找到解决问题的线索，提高解题效率。
3. 示例讲解：通过实际案例，展示如何运用数形结合思想解决数学问题。
三、课堂练习（15分钟）1. 教师给出几个数学问题，要求学生运用数形结合思想进行解答；2. 学生独立思考，动手操作，完成练习；3. 学生分享自己的解题过程和答案，教师进行点评和指导。
四、应用拓展（15分钟）1. 教师给出一个实际问题，要求学生运用数形结合思想进行解决；2. 学生分组讨论，合作探究，找到解决问题的方法；3. 学生代表进行汇报，教师进行点评和指导。
五、总结与反思（5分钟）1. 教师引导学生总结数形结合思想的应用方法和技巧；2. 学生分享自己的学习心得和体会；3. 教师提出改进措施和建议。
教学评价：1. 学生对数形结合思想的理解程度；2. 学生运用数形结合思想解决数学问题的能力；3. 学生在课堂中的参与程度和合作意识。
数形结合思想在小学数学教学中的应用研究
㊀㊀㊀㊀㊀㊀数形结合思想在小学数学教学中的应用研究数形结合思想在小学数学教学中的应用研究Һ陈金庆㊀（广东省江门市新会区会城人民小学，广东㊀江门㊀５２９１００）㊀㊀ʌ摘要ɔ数形结合思想是在小学数学教学中的重要思想，能够在较大程度上促进教学质量和效率的提升，使学生思维得到锻炼，获得较为全面的发展．针对小学生逻辑思维和抽象思维较弱的问题，教师须积极将数形结合思想运用在教学中，将抽象问题形象化，促进学生的理解和吸收，使其在学习中获得更好的效果．ʌ关键词ɔ数形结合思想；小学数学；抽象思维运用数形结合思想能够使数字和图形有效结合，使抽象的知识形象化，能有效培养学生的空间观念和数学思维，增强学生学习数学的兴趣和热情，使学生在学习中获得成就感［１］．一㊁运用数形结合讲解概念性知识数与形之间存在比较紧密的联系，在实际教学中，教师应该利用直观图形将数和形充分结合在一起，将抽象概念变得更直观，使学生深化对概念的认识和理解［２］．例如在教学 余数 时，由于学生刚接触相关知识，会感觉比较陌生，为了使学生深入认识除法的余数概念，教师可以为学生列举用木棍摆正方形的例子，让学生用题目要求的木棍数量完成正方形的摆放，并说明余数．学生能够根据实际情况列出除法算式：９ː４＝？发现９根木棍可以摆两个正方形，剩１根木棍没有使用，于是可以得出９ː４＝２，余数为１．利用数形结合的方式，让学生在看一些图形案例㊁具体动手操作的过程中深刻体会概念知识的内涵，使学生达到即使不能够将概念性知识完整复述，也能够正确使用的效果．９根㊀㊀㊀㊀９ː４＝２（个） １（根）１０根１０ː４＝２（个） ２（根）１１根１１ː４＝２（个） ３（根）运用这种方式能够使学生在图形中强化对小数的认识和理解，并且对小数产生比较深刻的印象，促使学生在学习概念类知识时自觉从日常生活中寻找数学知识，提高学生对数学知识的理解能力．二㊁运用数形结合培养学生的逻辑思维对于小学生来讲，认知的产生建立在感知表象的基础上，表象属于抽象思维与具体思维之间的纽带，因此在实际教学中，教师可以运用数形结合方式培养学生的逻辑思维．例如在教学 长方形和正方形的周长 这部分知识时，教师可以为学生准备大量的小木棍，部分木棍长度不同，部分长度相同．教师可以让学生利用木棍自主拼凑长方形和正方形，在学生拼凑前，教师可以先向学生讲授长方形㊁正方形，以及长方形周长和正方形周长的概念，学生在对相关概念有一定认识之后，再拼凑相应图形．在拼凑正方形时，学生自然而然会选择长和宽相同的木棍［３］．在学生拼凑结束之后，教师可以让学生想象一下在日常生活中遇到哪些物体的表面是长方形，哪些物体的表面是正方形，在此过程中，学生大脑中会形成相应形象，进而使自身思维得到锻炼．教师通过运用数形结合思想，能够使学生的逻辑思维能力得到较好的培养，并且学生在探究时欲望更强烈．尤其是教学空间几何时，运用数形结合思想能够帮助学生提高数学抽象能力以及在头脑中建立数学模型的能力．三㊁利用数形结合帮助学生提高解题效率在小学阶段，学生思维会由形象思维向抽象思维转变和过渡，多数学生在形象思维方面发展比较快．小学数学教材中，多数问题都会涉及数量关系，但是抽象的数字容易让学生混淆，进而会让学生感觉数学题目比较困难．教师如果在教学中运用数形结合思想，能够将数字转化为直观符号或者是直观图片，让学生能直观地解决问题，提升解题效率，同时，此过程也能让学生的形象思维与抽象思维实现协调发展，使学生对数形关系产生更形象的认识［４］．例如，学习 加法 这一部分内容时，对于已经有一定数学基础的人来说，十以内的加减法自然不在话下，随口就能答出，但是，刚步入九年义务教育之列的低年级的小学生刚刚接触加法，对相关概念的认知还不清晰，抽象的数学加法对于他们来说较为困难．因此，教师在教学过程中需要将抽象的数学符号转变为生活中可感知的事例，帮助学生理解数学加法运算．如要学生计算６＋３等于几，教师就可以为学生举例：小明说他家养了６只白兔，小刚说，小明家白兔数量比他家养的黑兔数量少三只．那么，小刚家养了几只黑兔呢？学生虽然不能够了解加法的概念，却能通过数数得出答案为６＋３＝９．运用数形结合的方式能够使抽象的数学知识变得更加具体，学生也不会被抽象的数字吓到，并且在这样的熏陶下，学生能够运用自己的方法解决数学问题，解决问题的能力和效率也得到了提高．四㊁利用数形结合拓展解题思路小学生的思维通常比较局限，并且在多数情况下思维模式相对固定，在学习中如果遇到条件较多的问题时，思路往往会不清晰，很容易迷失在给出的条件中．而如果运用数形结合方式，就能够将数量和数量之间的关系比较直接地展示出来．应用题一直是小学学习的重点和难点，这主要是由于应用题会给出较多条件，并且需要学生有较强的知识运用能力．为了帮助学生突破重难点知识，教师在讲授应用题时，可以运用数形结合的方式．如东西两地间有一条公路长２１７．５千米，甲车以每小时２５千米的速度由东向西，１．５小时后，乙车从西地出发，再经过３小时两车还相距１５千米，问乙车每小时行多少千米？求乙车每小时行多少千米，关键要知道乙车已经行驶了多少千米和行驶这段路程所用的时间．解题时，可以用数形结合思想，将题目中给出的已知条件运用的图形方式表示出来，学生在这个过程中会对已知条件形成更直观的印象，进㊀㊀㊀㊀㊀而有效地解决应用问题．如图：解题时先算甲车一共行驶了多少小时，１．５＋３＝４．５（小时）；再算甲车一共行驶了多少千米，２５ˑ４．５＝１１２．５（千米）；然后算乙车一共行驶了多少千米，２１７．５－１１２．５－１５＝９０（千米）；最后可算出乙车每小时行驶了多少千米，９０ː３＝３０（千米）五㊁利用数形结合激发学生学习兴趣兴趣是保证学习效果的重要因素．小学阶段的学生一开始都对数学充满兴趣，但是随着学习难度的增加，学生的学习欲望就会降低．一旦学生在小学阶段就开始厌倦或者是畏惧数学学习，那么今后的数学学习效果将难以保证，甚至可能会一直不理想．数形结合能够让抽象的数学数字与各式各样的图形结合，使数字变得形象，学生会觉得生动有趣，学习的欲望和积极性从而被调动起来，对于提高学习效率有明显帮助．例如，在教学 数据收集整理 这一部分内容时，为了能够让学生们学习起来有兴趣㊁有积极性，笔者会让学生收集和整理数据．这一过程不仅是要学生对数字进行汇总，更重要的是要让学生对相关元素进行分类．于是在课堂教学过程中，笔者为学生提供了一张图片，图片中有猴子㊁兔子㊁小鸡㊁小狗等不同的动物，它们的排列非常混乱．笔者要求学生对这张图片里所显示的信息进行收集和整理．在为学生出示的第二张图片中，不同的动物被放在同一列，这时候笔者就会问学生： 我们完成了分类，那么你们能一眼看出每一种动物各有多少只吗？ 最后，笔者还会向学生展示第三张图片，这是在前面基础上将信息汇总在表格中所形成的表格图形．通过这种图形展示与数据搜集整理的方式，学生能够更容易理解相关知识．通过以上案例可以看出，教师应该在数学课堂上融入各式各样的教学资源．在网络平台上，教师可选择的资源非常多，教师只需要从学生的兴趣点出发，寻找能够吸引他们注意力的图形，让图形在数学课堂上发挥较大的作用，便能够激发学生学习的欲望．六㊁利用数形结合调动课堂活跃程度数形结合可以调动课堂活跃度．在运用数形结合时，教师可以让学生大胆发表自己的意见，激发学生的想象力，拓展学生的思维，对于学生数学能力的提高有明显的促进作用．传统课堂上运用数形结合的也不在少数，但是调动课堂活跃度这一作用却没有发挥出来，因此，在现代数学课堂上，教师需要重视这一作用的发挥，积极引导，主动营造充满乐趣的课堂．例如，在教学 对称轴图平移旋转 这一部分内容时，笔者利用多媒体平台展示数形结合的过程，展示的这些图片并不是抽象的数学图形，而是一些学生熟悉的形象（如下图）．图１是一个扫帚，笔者就让学生回答使用扫帚时是发生平移还是发生旋转，学生积极给予回应．然后，笔者继续问学生： 你们在开门的时候，门发生了怎样的变化呢？ 有学生说： 它在旋转． 这时候笔者就会播放一个门开始旋转的动态图片．但是这一旋转运动看起来并不直观，因此，笔者继续展示在坐标系中某一图形的旋转过程．随后，笔者让学生又利用多媒体操作，随意完成某一图形的平移或旋转．在课堂互动的过程中，学生积极参与，对于相关知识点的学习充满了好奇．通过以上案例可以看出，教师在课堂上引入图形，将其与数学知识相结合，能给学生提供发表自己意见的机会和平台，让课堂的氛围变得更加轻松．如此一来，学生在数学学习时就不会有太多的压力，学习效率反而会提升．七㊁利用数形结合完成课后知识点的巩固课堂时间有限，如果想让学生获得较好的学习效果，教师不仅需要创设高效课堂，更需要重视学生的课下时间．传统教学模式中，教师会为学生布置各种习题，让学生通过解答习题来巩固相关知识点．在数形结合理念的指导下，教师在布置课后习题时可以更加多样化，改变由教师直接提供数形结合材料的方式，而让学生主动去寻找数形结合的资料，以加深他们对于知识点的理解．例如，在教学 平行四边形和梯形 这一部分内容时，笔者要求学生搜集平行四边形和梯形的物体并将它们绘制在作业本上，再说明如何判定这些图形是平行四边形或者是梯形．学生在绘制的过程中能够把数学作业当作美术作业去完成，对于平行四边形和梯形的各个条件了解得更加清楚．笔者在检查学生作业的完成情况时，发现有些学生绘制了两组对边均不平行的四边形，笔者就知道他对概念理解不清，对此我会为学生再次讲解，帮助学生巩固这一知识点．通过以上案例可以看出，让学生在课下收集数形结合的资料不仅降低了他们学习的难度，而且能让他们在搜集资料的过程中强化对数学知识的记忆，使记忆更加深刻㊁理解更加清晰，实现知识点的有效拓展．八㊁结束语总之，数形结合思想在数学教学中的运用能够将抽象的知识以直观的方式呈现出来，帮助学生理解概念性问题；能够为学生提供更多的解题思路，提高学生的解题效率；能够增加课堂互动，营造更加轻松的课堂氛围，使学生保持学习兴趣；能够丰富学生课后巩固的模式，减轻学生学习压力．因此，在实际教学中，教师应注重数形结合思想的运用，提高数学课堂教学效率，让数形结合思想发挥最大效用．ʌ参考文献ɔ［１］周宇欢．数形结合思想在小学数学教学的贯穿应用［Ｊ］．魅力中国，２０１９（４６）：７８－７９．［２］李巴落．数形结合思想方法在小学数学教学中的应用策略［Ｊ］．文存阅刊，２０１９（２４）：１２８．［３］徐小丽．数形结合思想在小学数学教学中的应用［Ｊ］．散文百家（下），２０１９（１０）：２５７．［４］卢誉娇．数形结合思想在小学数学教学中的应用［Ｊ］．儿童大世界（下半月），２０１９（９）：９８．。
高考数学数形结合思想分析与讲解
高考数学数形结合思想分析与讲解所谓数形结合，就是根据数与形之间的对应关系，通过数与形的相互转化来解决数学问题的思想，实现数形结合，常与以下内容有关：（1）实数与数轴上的点的对应关系；（2）函数与图象的对应关系；（3）曲线与方程的对应关系；（（4）以几何元素和几何条件为背景建立起来的概念，如复数、三角函数等；（5）所给的等式或代数式的结构含有明显的几何意义。
以“形”变“数” 虽然形有形象、直观的优点，但在定量方面还必须借助代数的计算，特别是对于较复杂的“形”，不但要正确的把图形数字化，而且还要留心观察图形的特点，发掘题目中的隐含条件，充分利用图形的性质或几何意义，把“形”正确表示成“数”的形式，进行分析计算。
解题的基本思路：明确题中所给条件和所求的目标，分析已给出的条件和所求目标的特点和性质，理解条件或目标在图形中的重要几何意义，用已学过的知识正确的将题中用到的图形的用代数式表达出来，再根据条件和结论的联系，利用相应的公式或定理等。
“形”“数”互变“形”“数”互变是指在有些数学问题中不仅仅是简单的以“数”变“形”或以“形”变“数”而是需要“形”“数”互相变换，不但要想到由“形”的直观变为“数”的严密还要由“数”的严密联系到“形”的直观。
解决这类问题往往需要从已知和结论同时出发，认真分析找出内在的“形”“数”互变。
一般方法是看“形”思“数”、见“数”想“形”。
实质就是以“数”化“形”、以“形”变“数”的结合。
数形结合思想是一种可使复杂问题简单化、抽象问题具体化的常用的数学思想方法。
要想提 高学生运用数形结合思想的能力，需要教师耐心细致的引导学生学会联系数形结合思想、理解数形结合思想、运用数形结合思想、掌握数形结合思想。
基础自测：1.已知10<<a ，则方程x aa xlog =的实数根的个数为（）A.1个B.2个C.3个D.1个或2个或3个 2.设数集⎭⎬⎫⎩⎨⎧+≤≤=43m x m x M ，数集⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤-=n x n x N 31，且N M ,都是集合{}10≤≤x x 的子集，如果把a b -叫做集合{}b x a x ≤≤的“长度”，那么集合N M 的长度的最小值为 A.31 B.32C.121D.1253.若奇函数)(x f 在()+∞,0上的增函数，有0)3(=-f ，则{}=<⋅0)(x f x x （ ） A.{}033<<->x x x 或 B.{}330-<<<x x x 或 C.{}33-<>x x x 或 D.{}0330<<-<<x x x 或 4.当y x ,满足条件1≤+y x 时，变量3-=y xu 的取值范围是（） A.[]3,3- B.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-31,31 C.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-31,21 D.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-21,31参考解析：1.解析 在同一坐标系下，画出函数y=a|x|， y=|logax|的图象，则图象有两个交点.2.解析 由题意知.集合M 的“长度”为43，集合N 的“长度”为31，而集合{x|0≤x ≤1}的“长度” 为1；设线段AB=1，41,43==b a ，a ，b 可在线段AB 上自由滑动，a ，b 重叠部分的长度即为M ∩N.如图，显然当a ，b 各自靠近AB 两端时，重叠部分最短,其值为12113143=-+ . 答案 C3.解析 由f(x)为奇函数且f(-3)=0，得f(3)=0.又f(x)在（0,+∞)上是增函数，据上条件做出满足题意的y=f(x)草图，如图，如右图中找出f(x)与x 异号 的部分，可以看出x ·f(x)＜0的解 集为{x|0＜x ＜3或-3＜x ＜0}. 答案 D4.解析 由题意在坐标系下画出|x|+|y|≤1的图象如右图阴影部分， ①若x=0时，|y|≤1,此时u=0;②若x ≠0时，变量 可看成点A (0，3)与可行域内的点B 连线斜率k 的 倒数,而k ∈(-∞,-3]∪[3,+∞),典型例题讲解题型一 代数问题“几何化”——以形助数【例1】求函数m m A -++=642的值域。
第2讲 解题有道——四大数学思想
第2讲 解题有道——四大数学思想思想概述 高考数学以能力立意，一是考查数学的基础知识、基本技能；二是考查基本数学思想方法，考查数学思维的深度、广度和宽度.数学思想方法是指从数学的角度来认识、处理和解决问题，是数学意识、数学技能的升华和提高，中学数学思想主要有函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想、转化与化归思想.类型一 函数与方程思想函数与方程思想的实质就是用联系和变化的观点，描述两个量之间的依赖关系，刻画数量之间的本质特征，在提出数学问题时，抛开一些非数学特征，抽象出数量特征，建立明确的函数关系，并运用函数的知识和方法解决问题.有时需要根据已知量和未知量之间的制约关系，列出方程(组)，进而通过解方程(组)求得未知量.函数与方程思想是相互联系、互为所用的. 应用1 求解不等式、函数零点的问题【例1】 (1)设0<a <1，e 为自然对数的底数，则a ，a e ，e a －1的大小关系为( ) A.e a －1<a <a e B.a e <a <e a －1 C.a e <e a －1<aD.a <e a －1<a e(2)(2019·浙江新高考联盟考试)已知函数h (x )＝x ln x 与函数g (x )＝kx －1的图象在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e 上有两个不同的交点，则实数k 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1＋1e ，e －1B.⎝ ⎛⎦⎥⎤1，1＋1e C.(1，e －1]D.(1，＋∞)解析 (1)设f (x )＝e x －x －1，x >0， 则f ′(x )＝e x －1>0，∴f (x )在(0，＋∞)上是增函数，且f (0)＝0，f (x )>0， ∴e x －1>x ，即e a －1>a .又y ＝a x (0<a <1)在R 上是减函数，得a >a e ， 从而e a －1>a >a e .(2)令h (x )＝g (x )，得x ln x ＋1＝kx ， 即1x ＋ln x ＝k .若方程x ln x －kx ＋1＝0在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e 上有两个不等实根，则函数f (x )＝ln x ＋1x 与y＝k 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e 上有两个不相同的交点，f ′(x )＝1x －1x 2，令1x －1x 2＝0可得x ＝1，当x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫1e ，1时f ′(x )<0，函数是减函数；当x ∈(1，e]时，f ′(x )>0，函数是增函数，函数的极小值，也是最小值为f (1)＝1，而f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ＝－1＋e ，f (e)＝1＋1e ，又－1＋e>1＋1e ，所以，函数的最大值为e －1.所以关于x 的方程x ln x －kx ＋1＝0在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e 上有两个不等实根，则实数k 的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤1，1＋1e .答案 (1)B (2)B探究提高 1.第(1)题构造函数，转化为判定函数值的大小，利用函数的单调性与不等式的性质求解.2.函数方程思想求解方程的根或图象交点问题(1)应用方程思想把函数图象交点问题转化为方程根的问题，应用函数思想把方程根的问题转化为函数零点问题.(2)含参数的方程问题一般通过直接构造函数或分离参数化为函数解决. 【训练1】 (1)设函数f (x )＝x 2－cos x ，则方程f (x )＝π4所有实根的和为( )A.0B.π4C.π2D.3π2(2)(2019·郑州模拟)已知函数f (x )＝3x －13x ＋1＋x ＋sin x ，若存在x ∈[－2，1]，使得f (x 2＋x )＋f (x －k )<0成立，则实数k 的取值范围是( ) A.(－1，＋∞) B.(3，＋∞) C.(0，＋∞)D.(－∞，－1)解析 (1)由f (x )＝x 2－cos x ＝π4，得x 2－π4＝cos x ， 令y 1＝x 2－π4，y 2＝cos x .在同一坐标系内作出两函数图象，易知两图象只有一个交点⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，0.∴方程f (x )＝π4的实根之和为π2.(2)由题意知，函数f (x )的定义域为R ，且f (x )是奇函数.又f ′(x )＝2ln 3·3x（3x ＋1）2＋1＋cos x >0在x ∈[－2，1]上恒成立，函数f (x )在x ∈[－2，1]上单调递增.若存在x ∈[－2，1]，使得f (x 2＋x )＋f (x －k )<0成立， 则f (x 2＋x )<－f (x －k )f (x 2＋x )<f (k －x )x 2＋x <k －x ，故问题转化为存在x ∈[－2，1]，k >x 2＋2x ， 即k >(x 2＋2x )min ，当x ∈[－2，1]时，y ＝x 2＋2x ＝(x ＋1)2－1的最小值为－1. 故实数k 的取值范围是(－1，＋∞). 答案 (1)C (2)A应用2 函数与方程思想在数列中的应用【例2】 设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若S 4＝－2，S 5＝0，S 6＝3.(1)求数列{a n }的前n 项和S n ； (2)求nS n 的最小值.解 (1)∵S 4＝－2，S 5＝0，S 6＝3， ∴a 5＝S 5－S 4＝2，a 6＝S 6－S 5＝3， 又{a n }是等差数列，则公差d ＝a 6－a 5＝1， 由于S 5＝5（a 1＋a 5）2＝0，所以a 1＝－2，故S n ＝－2n ＋n （n －1）2＝n 2－5n2.(2)由(1)知nS n ＝n 3－5n 22，设f (x )＝x 3－5x 22， 则f ′(x )＝32x 2－5x (x >0)，令f ′(x )>0，得x >103；令f ′(x )<0，得0<x <103.∴f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫103，＋∞上单调递增，在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，103上单调递减，又f (3)＝－9，f (4)＝－8.∴当n ＝3时，nS n 取到最小值－9.探究提高 1.本题完美体现了函数与方程思想的应用，第(2)问利用数列前n 项和公式求出nS n ，构造函数，运用单调性求最值.2.数列的本质是定义域为正整数集或其有限子集的函数，数列的通项公式与前n 项和公式即为相应的解析式，但要注意数列问题中n 的取值为正整数，涉及的函数具有离散性特点.【训练2】 设等比数列{a n }的前n 项和为S n ，公比q >0，a 1＋a 2＝4，a 3－a 2＝6. (1)求数列{a n }的通项公式；(2)若对任意n ∈N *，ka n ，S n ，－1成等差数列，求实数k 的值.解 (1)∵a 1＋a 2＝4，a 3－a 2＝6， ∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1（1＋q ）＝4，a 1（q 2－q ）＝6，∵q >0，∴q ＝3，a 1＝1，∴a n ＝1×3n －1＝3n －1(n ∈N *)， 故数列{a n }的通项公式为a n ＝3n －1.(2)由(1)知a n ＝3n －1，S n ＝1×（1－3n ）1－3＝3n －12，∵ka n ，S n ，－1成等差数列，∴2S n ＝ka n －1. 则2×3n －12＝k ·3n －1－1，解得k ＝3.应用3 函数与方程思想在几何问题中的应用【例3】 设椭圆中心在坐标原点，A (2，0)，B (0，1)是它的两个顶点，直线y ＝kx (k ＞0)与线段AB 相交于点D ，与椭圆相交于E ，F 两点. (1)若ED→＝6DF →，求k 的值； (2)求四边形AEBF 面积的最大值.解 (1)依题意得椭圆的方程为x 24＋y 2＝1，直线AB ，EF 的方程分别为x ＋2y ＝2，y ＝kx (k ＞0).如图，设D (x 0，kx 0)，E (x 1，kx 1)，F (x 2，kx 2)，其中x 1＜x 2，且x 1，x 2满足方程(1＋4k 2)x 2＝4，故x 2＝－x 1＝21＋4k2.①由ED →＝6DF →知x 0－x 1＝6(x 2－x 0)，得x 0＝17(6x 2＋x 1)＝57x 2＝1071＋4k2；由D 在AB 上知x 0＋2kx 0＝2， 得x 0＝21＋2k .所以21＋2k ＝1071＋4k2，化简得24k 2－25k ＋6＝0，解得k ＝23或k ＝38.(2)根据点到直线的距离公式和①式知，点E ，F 到AB 的距离分别为 h 1＝|x 1＋2kx 1－2|5＝2（1＋2k ＋1＋4k 2）5（1＋4k 2），h 2＝|x 2＋2kx 2－2|5＝2（1＋2k －1＋4k 2）5（1＋4k 2）.又|AB |＝22＋12＝5，所以四边形AEBF 的面积为 S ＝12|AB |(h 1＋h 2)＝12·5·4（1＋2k ）5（1＋4k 2）＝2（1＋2k ）1＋4k 2＝21＋4k 2＋4k 1＋4k2＝21＋41k ＋4k≤22，当且仅当4k 2＝1(k ＞0)，即当k ＝12时，上式取等号.所以S 的最大值为2 2.即四边形AEBF 面积的最大值为2 2.探究提高 解析几何中的最值是高考的热点，在圆锥曲线的综合问题中经常出现，求解此类问题的一般思路为在深刻认识运动变化的过程之中，找准函数关系，将目标量表示为一个(或者多个)变量的函数，然后借助于函数最值的求法来求解，这是求面积、线段长最值(范围)问题的基本方法.【训练3】 已知圆M ：x 2＋y 2＝r 2(r >0)与直线l 1：x －3y ＋4＝0相切，设点A 为圆上一动点，AB ⊥x 轴于点B ，且动点N 满足AB →＝2NB →，设动点N 的轨迹为曲线C .(1)求曲线C 的方程.(2)直线l 与直线l 1垂直且与曲线C 交于P ，Q 两点，求△OPQ (O 为坐标原点)面积的最大值.解 (1)设动点N (x ，y )，A (x 0，y 0)，因为AB ⊥x 轴于B ，所以B (x 0，0)， 由已知得，r ＝|4|1＋3＝2，所以圆M 的方程为x 2＋y 2＝4. 因为AB→＝2NB →， 所以(0，－y 0)＝2(x 0－x ，－y )，即⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝x ，y 0＝2y ，又A 点在圆上，所以x 20＋y 20＝4，即动点N 的轨迹方程为x 24＋y 2＝1.(2)由题意，设直线l ：3x ＋y ＋m ＝0，P (x 1，y 1)，Q (x 2，y 2)， 联立直线l 与椭圆C 的方程⎩⎪⎨⎪⎧y ＝－3x －m ，x 2＋4y 2＝4，消去y ，得13x 2＋83mx ＋4m 2－4＝0，Δ＝192m 2－4×13×(4m 2－4)＝16(－m 2＋13)>0， 解得m 2<13，x 1＋x 2＝－83m13，x 1·x 2＝4（m 2－1）13，又点O 到直线l 的距离d ＝|m |2， |PQ |＝2|x 1－x 2|＝813－m 213， 所以S △OPQ ＝12·|m |2·813－m 213＝2m 2（13－m 2）13≤113(m 2＋13－m 2)＝1，当且仅当m 2＝13－m 2，即m ＝±262时，等号成立. 所以△OPQ 面积的最大值为1. 类型二 数形结合思想数形结合思想，就是根据数与形之间的对应关系，通过数与形的相互转化来解决数学问题的思想.数形结合思想的应用包括以下两个方面：(1)“以形助数”，把某些抽象的数学问题直观化、生动化，能够变抽象思维为形象思维，揭示数学问题的本质；(2)“以数定形”，把直观图形数量化，使形更加精确. 应用1 数形结合思想在函数与方程中的应用【例4】 (1)记实数x 1，x 2，…，x n 中最小数为min{x 1，x 2，…，x n }，则定义在区间[0，＋∞)上的函数f (x )＝min{x 2＋1，x ＋3，13－x }的最大值为( ) A.5 B.6 C.8D.10(2)(2019·石家庄模拟)已知函数f (x )＝⎩⎨⎧e x ，x ≤0，ln x ，x >0， g (x )＝f (x )＋x ＋a .若g (x )存在2个零点，则a 的取值范围是( ) A.[－1，0) B.[0，＋∞) C.[－1，＋∞)D.[1，＋∞)解析 (1)在同一坐标系中作出三个函数y ＝x 2＋1，y ＝x ＋3，y ＝13－x 的图象如图：由图可知，在实数集R 上，min{x 2＋1，x ＋3，13－x }为y ＝x ＋3上A 点下方的射线，抛物线AB 之间的部分，线段BC ，与直线y ＝13－x 上点C 下方的部分的组合图.显然，在区间[0，＋∞)上，在C 点时，y ＝min{x 2＋1，x ＋3，13－x }取得最大值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x ＋3，y ＝13－x得点C (5，8).所以f (x )max ＝8.(2)函数g (x )＝f (x )＋x ＋a 存在2个零点，即关于x 的方程f (x )＝－x －a 有2个不同的实根，即函数f (x )的图象与直线y ＝－x －a 有2个交点，作出直线y ＝－x －a 与函数f (x )的图象，如图所示，由图可知，－a ≤1，解得a ≥－1.答案 (1)C (2)C探究提高 1.第(1)题利用函数的图象求最值，避免分段函数的讨论；第(2)题把函数的零点或方程的根转化为两函数图象的交点问题，利用几何直观求解. 2.探究方程解的问题应注意两点：(1)讨论方程的解(或函数的零点)一般可构造两个函数，使问题转化为讨论两曲线的交点问题.(2)正确作出两个函数的图象是解决此类问题的关键，数形结合应以快和准为原则，不要刻意去用数形结合.【训练4】 已知函数f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧（－x ）12，x ≤0，log 5x ，x >0，函数g (x )是周期为2的偶函数且当x ∈[0，1]时，g (x )＝2x －1，则函数y ＝f (x )－g (x )的零点个数是( ) A.5 B.6 C.7D.8解析 在同一坐标系中作出y ＝f (x )和y ＝g (x )的图象如图所示，由图象可知当x >0时，有4个零点，当x ≤0时，有2个零点，所以一共有6个零点. 答案 B应用2 数形结合求解不等式与平面向量问题【例5】 (1)已知△ABC 是边长为2的等边三角形，P 为平面ABC 内一点，则P A →·(PB →＋PC →)的最小值是( ) A.－2 B.－32 C.－43D.－1(2)若实数x ，y 满足不等式组⎩⎨⎧x ≥1，x －y ＋1≤0，2x －y －2≤0，则x 2＋y 2的最小值是()A.25B.5C.4D.1解析 (1)如图，以等边三角形ABC 的底边BC 所在直线为x 轴，以BC 的垂直平分线为y 轴建立平面直角坐标系，则A (0，3)，B (－1，0)，C (1，0).设P (x ，y )，则P A →＝(－x ，3－y )，PB→＝(－1－x ，－y )，PC →＝(1－x ，－y ).所以P A →·(PB →＋PC →)＝(－x ，3－y)·(－2x ，－2y )＝2x 2＋2⎝ ⎛⎭⎪⎫y －322－32.当x ＝0，y ＝32时，P A →·(PB→＋PC →)取得最小值－32.(2)作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1，x －y ＋1≤0，2x －y －2≤0表示的平面区域(如图阴影部分).x 2＋y 2的最小值表示阴影部分(含边界)中的点到原点O (0，0)的距离的最小值的平方.由⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1，x －y ＋1＝0，得A (1，2). ∴(x 2＋y 2)min ＝|OA |2＝12＋22＝5. 答案 (1)B (2)B探究提高 1.平面向量中数形结合关注点：(1)能建系的优先根据目标条件建立适当的平面直角坐标系；(2)重视坐标运算、数量积及有关几何意义求解.2.求参数范围或解不等式问题经常联系函数的图象，根据不等式中量的特点，选择适当的两个(或多个)函数，利用两个函数图象的上、下位置关系转化为数量关系解决问题.【训练5】 (1)若不等式|x －2a |≥12x ＋a －1对x ∈R 恒成立，则a 的取值范围是________.(2)(2019·长沙调研)已知a ，b 是平面内两个互相垂直的单位向量，若向量c 满足(a －c )·(b －c )＝0，则|c |的最大值是( ) A.1 B.2 C. 2D.22解析 (1)在同一坐标系中，作出y ＝|x －2a |和y ＝12x ＋a －1的简图.依题意可知2a ≤2－2a ，解得a ≤12.(2)因为(a －c )·(b －c )＝0，所以(a －c )⊥(b －c ).如图所示，设OC→＝c ，OA →＝a ，OB →＝b ， 则CA →＝a －c ，CB →＝b －c ， 所以AC →⊥BC →.又因为OA→⊥OB →，所以O ，A ，C ，B 四点共圆，当且仅当OC 为圆的直径时，|c |最大，且最大值为 2. 答案 (1)⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，12 (2)C应用3 圆锥曲线中的数形结合思想【例6】 已知抛物线的方程为x 2＝8y ，点F 是其焦点，点A (－2，4)，在此抛物线上求一点P ，使△APF 的周长最小，此时点P 的坐标为________.解析 因为(－2)2<8×4，所以点A (－2，4)在抛物线x 2＝8y 的内部，如图，设抛物线的准线为l ，过点P 作PQ ⊥l 于点Q ，过点A 作AB ⊥l 于点B ，连接AQ .则△APF 的周长为|PF |＋|P A |＋|AF |＝|PQ |＋|P A |＋|AF |≥|AQ |＋|AF |≥|AB |＋|AF |， 当且仅当P ，B ，A 三点共线时，△APF 的周长取得最小值，即|AB |＋|AF |. 因为A (－2，4)，所以不妨设△APF 的周长最小时，点P 的坐标为(－2，y 0)，代入x 2＝8y ，得y 0＝12.故使△APF 的周长最小的点P 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫－2，12.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2，12探究提高 1.对于几何图形中的动态问题，应分析各个变量的变化过程，找出其中的相互关系求解.2.应用几何意义法解决问题需要熟悉常见的几何结构的代数形式，主要有：①比值——可考虑直线的斜率；②二元一次式——可考虑直线的截距；③根式分式——可考虑点到直线的距离；④根式——可考虑两点间的距离.【训练6】 (2019·昆明诊断)设A ，B 在圆x 2＋y 2＝1上运动，且|AB |＝3，点P 在直线l ：3x ＋4y －12＝0上运动，则|P A →＋PB →|的最小值为( ) A.3 B.4 C.175D.195解析 设AB 的中点为D ，则P A →＋PB→＝2PD →，∴当且仅当O ，D ，P 三点共线且OP ⊥l 时，|P A →＋PB →|取得最小值. ∵圆心到直线l 的距离为129＋16＝125，|OD |＝1－34＝12，∴|P A →＋PB→|的最小值为2×⎝ ⎛⎭⎪⎫125－12＝195.答案 D类型三 分类讨论思想分类讨论思想是当问题的对象不能进行统一研究时，需对研究的对象按某个标准进行分类，然后对每一类分别研究，给出每一类的结论，最终综合各类结果得到整个问题的解答.实质上分类讨论就是“化整为零，各个击破，再集零为整”的数学思想.应用1 由概念、法则、公式、性质引起的分类讨论【例7】 若函数f (x )＝a x (a >0，a ≠1)在[－1，2]上的最大值为4，最小值为m ，且函数g (x )＝(1－4m )x 在[0，＋∞)上是增函数，则a ＝________. 解析 若a >1，有a 2＝4，a －1＝m . 解得a ＝2，m ＝12.此时g (x )＝－x 为减函数，不合题意. 若0<a <1，有a －1＝4，a 2＝m ， 故a ＝14，m ＝116，检验知符合题意. 答案 14探究提高 指数函数、对数函数的单调性取决于底数a ，因此，当底数a 的大小不确定时，应分0<a <1，a >1两种情况讨论.【训练7】 (1)(2019·济南调研)已知S n 为数列{a n }的前n 项和且S n ＝2a n －2，则S 5－S 4的值为( ) A.8 B.10 C.16D.32(2)函数f (x )＝⎩⎨⎧sin （πx 2），－1<x <0，e x －1，x ≥0.若f (1)＋f (a )＝2，则a 的取值集合是________.解析 (1)当n ＝1时，a 1＝S 1＝2a 1－2，解得a 1＝2. 因为S n ＝2a n －2，当n ≥2时，S n －1＝2a n －1－2，两式相减得，a n ＝2a n －2a n －1，即a n ＝2a n －1，则数列{a n }是首项为2，公比为2的等比数列，则a n ＝2n ， 有S 5－S 4＝a 5＝25＝32. (2)f (1)＝e 0＝1，即f (1)＝1. 由f (1)＋f (a )＝2，得f (a )＝1.当a ≥0时，f (a )＝1＝e a －1，所以a ＝1. 当－1<a <0时，f (a )＝sin(πa 2)＝1， 所以πa 2＝2k π＋π2(k ∈Z ).所以a 2＝2k ＋12(k ∈Z )，k 只能取0，此时a 2＝12， 因为－1<a <0，所以a ＝－22. 则实数a取值的集合为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫－22，1. 答案 (1)D(2)⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫－22，1 应用2 由参数变化引起的分类讨论【例8】 (2018·北京卷)设函数f (x )＝[ax 2－(3a ＋1)x ＋3a ＋2]e x . (1)若曲线y ＝f (x )在点(2，f (2))处的切线斜率为0，求a ； (2)若f (x )在x ＝1处取得极小值，求a 的取值范围. 解 (1)由f (x )＝[ax 2－(3a ＋1)x ＋3a ＋2]e x ， 得f ′(x )＝[ax 2－(a ＋1)x ＋1]e x . f ′(2)＝(2a －1)e 2.由题设知f ′(2)＝0，即(2a －1)e 2＝0，解得a ＝12.(2)由(1)得f ′(x )＝[ax 2－(a ＋1)x ＋1]e x ＝(ax －1)(x －1)e x .若a >1，则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ，1时，f ′(x )<0；当x ∈(1，＋∞)时，f ′(x )>0. 所以f (x )在x ＝1处取得极小值.若a ≤1，则当x ∈(0，1)时，ax －1≤x －1<0， 所以f ′(x )>0.所以1不是f (x )的极小值点.综上可知，a 的取值范围是(1，＋∞).探究提高 1.若遇到题目中含有参数的问题，常常结合参数的意义及对结果的影响进行分类讨论.2.如果参数有明确的几何意义，在讨论时还应适当地运用数形结合思想.注意分类标准要明确统一，做到“不重不漏”.【训练8】 已知函数f (x )＝mx 2－x ＋ln x .若在函数f (x )的定义域内存在区间D ，使得该函数在区间D 上为减函数，则实数m 的取值范围为________.解析 f ′(x )＝2mx －1＋1x ＝2mx 2－x ＋1x(x >0)，即2mx 2－x ＋1<0在(0，＋∞)上有解. 当m ≤0时显然成立；当m >0时，由于函数y ＝2mx 2－x ＋1的图象的对称轴x ＝14m >0，故需且只需Δ>0，即1－8m >0，故m <18.综上所述，实数m 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，18.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，18应用3 由图形位置或形状引起的分类讨论【例9】 (1)已知变量x ，y 满足的不等式组⎩⎨⎧x ≥0，y ≥2x ，kx －y ＋1≥0表示的是一个直角三角形围成的平面区域，则实数k ＝( ) A.－12 B.12 C.0D.－12或0(2)设点A ，B 是椭圆C ：x 23＋y 2m ＝1长轴的两个端点.若C 上存在点M 满足∠AMB ＝120°，则m 的取值范围是( ) A.(0，1]∪[9，＋∞) B.(0，3]∪[9，＋∞) C.(0，1]∪[4，＋∞)D.(0，3]∪[4，＋∞)解析(1)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0，y ≥2x ，kx －y ＋1≥0表示的可行域如图(阴影部分)所示.由图可知，若要使不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0，y ≥2x ，kx －y ＋1≥0表示的平面区域是直角三角形，只有当直线kx －y ＋1＝0与直线y 轴或y ＝2x 垂直时才满足.结合图形可知斜率k 的值为0或－12.(2)当0<m <3时，焦点在x 轴上，若曲线C 上存在点M 满足∠AMB ＝120°，则ab ≥tan 60°＝3，即3m≥3，得0<m ≤1；当m >3时，焦点在y 轴上，依题设，则ab ≥tan 60°＝3，即m3≥3，得m ≥9.故m 的取值范围为(0，1]∪[9，＋∞)，故选A. 答案 (1)D (2)A探究提高 1.相关计算中，涉及图形问题时，也常按图形的位置不同、大小差异等来分类讨论.2.圆锥曲线形状不确定时，常按椭圆、双曲线来分类讨论，求圆锥曲线的方程时，常按焦点的位置不同来分类讨论.【训练9】 (1)设圆锥曲线C 的两个焦点分别为F 1，F 2，若曲线C 上存在点P 满足|PF 1|∶|F 1F 2|∶|PF 2|＝4∶3∶2，则曲线C 的离心率等于________.(2)设△ABC 的内角A ，B ，C 所对边的长分别是a ，b ，c ，且b ＝3，c ＝1，△ABC 的面积为2，则a 的值为________.解析 (1)不妨设|PF 1|＝4t ，|F 1F 2|＝3t ，|PF 2|＝2t ，其中t ≠0. 若该曲线为椭圆，则有|PF 1|＋|PF 2|＝6t ＝2a ， |F 1F 2|＝3t ＝2c ，e ＝c a ＝2c 2a ＝3t 6t ＝12；若该曲线为双曲线，则有|PF 1|－|PF 2|＝2t ＝2a ， |F 1F 2|＝3t ＝2c ，e ＝c a ＝2c 2a ＝3t 2t ＝32. ∴曲线C 的离心率为12或32.(2)由三角形面积公式，得12×3×1×sin A ＝2， 故sin A ＝223.因为sin 2A ＋cos 2A ＝1， 所以cos A ＝±1－sin 2A ＝±1－89＝±13.①当cos A ＝13时，由余弦定理，得a 2＝b 2＋c 2－2bc cos A ＝32＋12－2×1×3×13＝8， 所以a ＝2 2.②当cos A ＝－13时，由余弦定理，得a 2＝b 2＋c 2－2bc cos A ＝32＋12－2×1×3×⎝ ⎛⎭⎪⎫－13＝12，所以a ＝2 3.综上所述，a ＝22或2 3. 答案 (1)12或32 (2)22或23 类型四 转化与化归思想转化与化归思想方法适用于在研究、解决数学问题时，思维受阻或试图寻求简单方法或从一种情形转化到另一种情形，也就是转化到另一种情形使问题得到解决，这种转化是解决问题的有效策略，同时也是获取成功的思维方式. 应用1 特殊与一般的转化【例10】 (1)过抛物线y ＝ax 2(a >0)的焦点F ，作一直线交抛物线于P ，Q 两点.若线段PF 与FQ 的长度分别为p ，q ，则1p ＋1q 等于( )A.2aB.1 2aC.4aD.4 a(2)已知向量a，b满足|a|＝1，|b|＝2，则|a＋b|＋|a－b|的最小值是________，最大值是________.解析(1)抛物线y＝ax2(a>0)的标准方程为x2＝1a y(a>0)，焦点F⎝⎛⎭⎪⎫0，14a.不妨设过焦点F作直线垂直于y轴，则|PF|＝|QF|＝12a ，∴1p＋1q＝4a.(2)由题意，不妨设b＝(2，0)，a＝(cos θ，sin θ)，则a＋b＝(2＋cos θ，sin θ)，a－b＝(cos θ－2，sin θ).令y＝|a＋b|＋|a－b|＝（2＋cos θ）2＋sin2θ＋（cos θ－2）2＋sin2θ＝5＋4cos θ＋5－4cos θ，则y2＝10＋225－16cos2θ∈[16，20].由此可得(|a＋b|＋|a－b|)max＝20＝25，(|a＋b|＋|a－b|)min＝16＝4，即|a＋b|＋|a－b|的最小值是4，最大值是2 5.答案(1)C(2)42 5探究提高 1.一般问题特殊化，使问题处理变得直接、简单.特殊问题一般化，可以使我们从宏观整体的高度把握问题的一般规律，从而达到成批处理问题的效果.2.对于某些选择题、填空题，如果结论唯一或题目提供的信息暗示答案是一个定值时，可以把题中变化的量用特殊值代替，即可得到答案.【训练10】(1)如果a1，a2，…，a8为各项都大于零的等差数列，公差d≠0，那么()A.a1a8>a4a5B.a1a8<a4a5C.a 1＋a 8>a 4＋a 5D.a 1a 8＝a 4a 5(2)(2019·许昌模拟)在△ABC 中，三边长a ，b ，c 满足a ＋c ＝3b ，则tan A 2tan C 2的值为( )A.15B.14C.12D.23解析 (1)取特殊数列{a n }，其中a n ＝n (n ∈N *).显然a 1·a 8＝8<a 4·a 5＝20.(2)令a ＝4，c ＝5，b ＝3，则符合题意(取满足条件的三边).则由∠C ＝90°，得tan C 2＝1，由tan A ＝43，得tan A 2＝12.所以tan A 2tan C 2＝12×1＝12.答案 (1)B (2)C应用2 正与反、常量与变量的转化【例11】 (1)设y ＝(log 2x )2＋(t －2)log 2x －t ＋1，若t 在[－2，2]上变化时，y 恒取正值，则x 的取值范围是________.(2)若对于任意t ∈[1，2]，函数g (x )＝x 3＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2＋2x 2－2x 在区间(t ，3)上总不为单调函数，则实数m 的取值范围是________.解析 (1)设y ＝f (t )＝(log 2x －1)t ＋(log 2x )2－2log 2x ＋1，则f (t )是一次函数，当t ∈[－2，2]时，f (t )>0恒成立，则⎩⎪⎨⎪⎧f （－2）>0，f （2）>0，即⎩⎪⎨⎪⎧（log 2x ）2－4log 2x ＋3>0，（log 2x ）2－1>0，解得log 2x <－1或log 2x >3，即0<x <12或x >8，故实数x 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12∪(8，＋∞). (2)g ′(x )＝3x 2＋(m ＋4)x －2，若g (x )在区间(t ，3)上总为单调函数，则①g ′(x )≥0在(t ，3)上恒成立，或②g ′(x )≤0在(t ，3)上恒成立.由①得3x 2＋(m ＋4)x －2≥0，即m ＋4≥2x －3x .当x ∈(t ，3)时恒成立，∴m ＋4≥2t －3t 恒成立，则m ＋4≥－1，即m ≥－5；由②得m ＋4≤2x －3x ，当x ∈(t ，3)时恒成立，则m ＋4≤23－9，即m ≤－373.∴使函数g (x )在区间(t ，3)上总不为单调函数的m 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫－373，－5. 答案 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12∪(8，＋∞) (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫－373，－5 探究提高 1.第(1)题是把关于x 的函数转化为在[－2，2]内关于t 的一次函数大于0恒成立的问题.在处理多变元的数学问题时，我们可以巧妙选取其中的参数，将其看作是“主元”，而把其它变元看作是参数.2.第(2)题是正与反的转化，由于不为单调函数有多种情况，先求出其反面，体现“正难则反”的原则.【训练11】 (1)(2019·日照调研)由命题“存在x 0∈R ，使e |x 0－1|－m ≤0”是假命题，得m 的取值范围是(－∞，a )，则实数a 的取值是( )A.(－∞，1)B.(－∞，2)C.1D.2(2)已知函数f (x )＝x 3＋3ax －1，g (x )＝f ′(x )－ax －5，其中f ′(x )是f (x )的导函数.对满足－1≤a ≤1的一切a 的值，都有g (x )<0，则实数x 的取值范围为________. 解析 (1)命题的否定：“任意x ∈R ，使e |x －1|－m >0”是真命题，∴m <e |x －1|恒成立，∴m 取值范围为(－∞，1).因此(－∞，1)与(－∞，a )相等，故a ＝1.(2)由题意，知g (x )＝3x 2－ax ＋3a －5，令φ(a )＝(3－x )a ＋3x 2－5，－1≤a ≤1.对－1≤a ≤1，恒有g (x )<0，即φ(a )<0，∴⎩⎪⎨⎪⎧φ（1）<0，φ（－1）<0，即⎩⎪⎨⎪⎧3x 2－x －2<0，3x 2＋x －8<0，解得－23<x <1. 故当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－23，1时，对满足－1≤a ≤1的一切a 的值，都有g (x )<0. 答案 (1)C (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫－23，1 应用3 函数、方程、不等式之间的转化【例12】 已知函数f (x )＝3e |x |.若存在实数t ∈[－1，＋∞)，使得对任意的x ∈[1，m ]，m ∈Z 且m >1，都有f (x ＋t )≤3e x ，试求m 的最大值.解 ∵当t ∈[－1，＋∞)且x ∈[1，m ]时，x ＋t ≥0，∴f (x ＋t )≤3e x e x ＋t ≤e x t ≤1＋ln x －x .∴原命题等价转化为：存在实数t ∈[－1，＋∞)，使得不等式t ≤1＋ln x －x 对任意x ∈[1，m ]恒成立.令h (x )＝1＋ln x －x (1≤x ≤m ).∵h ′(x )＝1x －1≤0，∴函数h (x )在[1，＋∞)上为减函数，又x ∈[1，m ]，∴h (x )min ＝h (m )＝1＋ln m －m .∴要使得对任意x ∈[1，m ]，t 值恒存在，只需1＋ln m －m ≥－1.∵h (3)＝ln 3－2＝ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ·3e >ln 1e＝－1，h (4)＝ln 4－3＝ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ·4e 2<ln 1e＝－1，又函数h (x )在[1，＋∞)上为减函数， ∴满足条件的最大整数m 的值为3. 探究提高 1.函数与方程、不等式联系密切，解决方程、不等式的问题需要函数帮助.2.解决函数的问题需要方程、不等式的帮助，因此借助于函数与方程、不等式进行转化与化归可以将问题化繁为简，一般可将不等关系转化为最值(值域)问题，从而求出参变量的范围.【训练12】 已知e 为自然对数的底数，若对任意的x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，1，总存在唯一的y ∈[－1，1]，使得ln x －x ＋1＋a ＝y 2e y 成立，则实数a 的取值范围是( ) A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e B.⎝ ⎛⎦⎥⎤2e ，e C.⎝ ⎛⎭⎪⎫2e ，＋∞ D.⎝ ⎛⎭⎪⎫2e ，e ＋1e 解析 设f (x )＝ln x －x ＋1＋a ，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，1， ∴f ′(x )＝1x －1＝1－x x ≥0，f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，1上是增函数， 因此a －1e ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ≤f (x )≤f (1)＝a ， 设g (y )＝y 2e y ，则g ′(y )＝e y y (y ＋2)，则g (y )在[－1，0)上单调递减，在[0，1]上单调递增，且g (－1)＝1e <g (1)＝e.因为对任意的x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，1，存在唯一的y ∈[－1，1]，使得f (x )＝g (y )成立， 所以⎣⎢⎡⎦⎥⎤a －1e ，a ⎝ ⎛⎦⎥⎤1e ，e ，⎩⎨⎧a －1e >1e ，a ≤e ，解得2e<a≤e. 答案 B。
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解析 作出f(x)的图象如图所示， 当x>m时，x2－2mx＋4m＝(x－m)2＋4m－m2. 要使方程f(x)＝b有三个不同的根，则有4m－m2<m， 即m2－3m>0.又m>0，解得m>3.
批注
本课结束
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思想概述 数形结合思想，就是根据数与形之间的对应关系，通过数 与形的相互转化来解决数学问题的思想.数形结合思想的应用包括以下 两个方面：(1)“以形助数”，把某些抽象的数学问题直观化、生动化， 能够变抽象思维为形象思维，揭示数学问题的本质；(2)“以数定形”， 把直观图形数量化，使形更加精确.
内
规律 方法
应用几何意义法解决问题需要熟悉常见的几何结构的代数形 式，主要有：①比值——可考虑直线的斜率；②二元一次 式—可考虑直线的截距；③根式分式——可考虑点到直线的 距离；④根式——可考虑两点间的距离.
方法三 几何动态问题中的数形结合
对一些几何动态中的代数求解问题，可以结合各个变量的形成过 程，找出其中的相互关系求解. 例5 已知抛物线的方程为x2＝8y，点F是其焦点，点A(－2,4)，在抛物 线上求一点P，使△APF的周长最小，求此时点P的坐标. 思路分析 △APF的周长最小→结合抛物线定义转化|PF|＝|PQ|→结合 图形观察三边关系求最值
方法一
容 索Biblioteka 方法二引方法三
方法一 利用数形结合求解函数与方程、不等式问题
利用函数图象可直观研究函数的性质，求解与函数有关的方程、 不等式问题.
|x|，x≤m， 例 1 已知函数 f(x)＝x2－2mx＋4m，x>m， 其中 m>0.若存在实数 b，使
得关于 x 的方程 f(x)＝b 有三个不同的根，则 m 的取值范围是_(_3_，__＋__∞__)_.
所以底数a的取值范围为{a|1<a≤2}.
规律 方法
方程解的个数问题可通过构造函数，转化为函数图象的交点 个数问题；f(x)<g(x)可转化为函数y＝f(x)和函数y＝g(x)图象 的位置关系问题.
方法二 利用数学概念、表达式的几何意义求解最值、范围问题
向量、复数、圆锥曲线等数学概念具有明显的几何意义，可利用 图形观察求解有关问题；灵活应用一些几何结构的代数形式，如斜率、 距离公式等.
解 因为(－2)2<8×4，所以点A(－2,4)在抛物线x2＝8y的内部，如图， 设抛物线的准线为l，过点P作PQ⊥l于点Q，过点A作AB⊥l于点B，连 接AQ. 则△APF的周长为|PF|＋|PA|＋|AF|＝|PQ|＋|PA|＋ |AF|≥|AQ|＋|AF|≥|AB|＋|AF|，
当且仅当P，B，A三点共线时，△APF的周长取得最小值，即|AB|＋|AF|. 因为A(－2,4)，所以不妨设△APF的周长最小时，点P的坐标为(－2，y0)，
例 3 已知 a，b 是平面内两个互相垂直的单位向量，若向量 c 满足(a－
c)·(b－c)＝0，则|c|的最大值是
A.1
B.2
√C. 2
2 D. 2
思路分析 求|c|的最大值→考虑向量a，b，c的几何关系→通过几何意义 观察|c|的最值
解析 如图，
设O→A＝a，O→B＝b，O→C＝c， 则C→A＝a－c，C→B＝b－c. 由题意知C→A⊥C→B，
代入 x2＝8y，得 y0＝12. 故使△APF 的周长最小时点 P 的坐标为－2，12.
批注
通过定义转化|PF|＝|PQ|，利用三角形两边之和大于第三边， 两次放缩，图形间的关系是解题关键.
规律 方法
几何图形有关的最值问题，若通过代数方法计算则小题大做， 计算繁杂，解题时要充分考虑几何关系，充分利用“三角形 两边之和大于第三边”、“两点之间线段最短”等几何结论.
∴O，A，C，B四点共圆.
∴当 OC 为圆的直径时，|c|最大，此时，|O→C|＝ 2.
例4 设P是抛物线y2＝4x上的一个动点，则点P到点A(－1，1)的距离与 点P到直线x＝－1的距离之和的最小值为____5____.
解析 如图，易知抛物线的焦点为F(1,0)，准线是x＝－1， 由抛物线的定义知点P到直线x＝－1的距离等于点P到F的距离. 于是，问题转化为在抛物线上求一点P，使点P到点A(－1,1)的距离与点 P到F(1,0)的距离之和最小， 显然，连接AF与抛物线相交的点即为满足题意的点， 此时最小值为 [1－(－1)]2＋(0－1)2＝ 5.
正确作出两个函数图象是解题关键，直观是本解法的最大 优势.
例2 当x∈(1,2)时，不等式(x－1)2<logax恒成立，则底数a的取值范围为 __{_a_|1_<_a_≤__2_}__.
解析 设y＝(x－1)2，y＝logax，在同一坐标系中作出它们的图象， 如图所示. 若0<a<1，则当x∈(1,2)时，(x－1)2<logax是不可能的， 所以 a 应满足alo>g1a，2≥1， 解得 1<a≤2，