高中數學解題基本方法等價轉化思想方法

2021-03-04 09:18:33 字數 4227 閱讀 1497

ⅰ、再現性題組:

1. f(x)是r上的奇函式,f(x+2)=f(x),當0≤x≤1時,f(x)=x,則f(7.5)等於_____。

a. 0.5 b. -0.5 c. 1.5 d. -1.5

2.設f(x)=3x-2,則f [f(x)]等於______。

a. b. 9x-8 c. x d.

3. 若m、n、p、q∈r且m+n=a,p+q=b,ab≠0,則mp+nq的最大值是______。

a. b. cd.

4. 如果複數z滿足|z+i|+|z-i|=2,那麼|z+i+1|的最小值為______。

a. 1 b. c. 2 d.

5. 設橢圓+=1 (a>b>0)的半焦距為c,直線l過(0,a)和(b,0),已知原點到l的距離等於c,則橢圓的離心率為_____。

a. b. c. d.

6. 已知三稜錐s-abc的三條側稜兩兩垂直,sa=5,sb=4,sc=3,d為ab的中點,e為ac的中點,則四稜錐s-bced的體積為_____。

a. b. 10 c. d.

【簡解】1小題:由已知轉化為週期為2,所以f(7.5)=f(-0.5)=-f(0.5),選b;

2小題:設f(x)=y,由互為反函式的值域與定義域的關係,選c;

3小題:由mp+nq≤+容易求解,選a;

4小題:由複數模幾何意義利用數形結合法求解,選a;

5小題:ab=×,變形為12e-31e+7=0,再解出e,選b;

6小題:由s=s和三稜椎的等體積轉化容易求,選a。

ⅱ、示範性題組:

例1. 若x、y、z∈r且x+y+z=1,求(-1)(-1)(-1)的最小值。

【分析】由已知x+y+z=1而聯想到,只有將所求式變形為含代數式x+y+z,或者運用均值不等式後含xyz的形式。所以,關鍵是將所求式進行合理的變形,即等價轉化。

【解】(-1)(-1)(-1)=(1-x)(1-y)(1-z)

=(1-x-y-z+xy+yz+zx-xyz)=(xy+yz+zx-xyz)

=++-1≥3-1=-1≥-1=9

【注】對所求式進行等價變換:先通分,再整理分子,最後拆分。將問題轉化為求++的最小值,則不難由平均值不等式而進行解決。此題屬於代數恒等變形題型,即代數式在形變中保持值不變。

例2. 設x、y∈r且3x+2y=6x,求x+y的範圍。

【分析】 設k=x+y,再代入消去y,轉化為關於x的方程有實數解時求引數k範圍的問題。其中要注意隱含條件,即x的範圍。

【解】由6x-3x=2y≥0得0≤x≤2。

設k=x+y,則y=k-x,代入已知等式得:x-6x+2k=0 ,

即k=-x+3x,其對稱軸為x=3。

由0≤x≤2得k∈[0,4]。

所以x+y的範圍是:0≤x+y≤4。

【另解】 數形結合法**化為解析幾何問題):

由3x+2y=6x得(x-1)+=1,即表示如圖所示橢圓,其乙個頂點在座標原點。x+y的範圍就是橢圓上的點到座標原點的距離的平方。由圖可知最小值是0,距離最大的點是以原點為圓心的圓與橢圓相切的切點。

設圓方程為x+y=k,代入橢圓中消y得x-6x+2k=0。由判別式△=36-8k=0得k=4,所以x+y的範圍是:0≤x+y≤4。

【再解】 三角換元法,對已知式和待求式都可以進行三角換元**化為三角問題):

由3x+2y=6x得(x-1)+=1,設,則

x+y=1+2cosα+cosα+sinα=1++2cosα-cosα

=-cosα+2cosα+∈[0,4]

所以x+y的範圍是:0≤x+y≤4。

【注】本題運用多種方法進行解答,實現了多種角度的轉化,聯絡了多個知識點,有助於提高發散思維能力。此題還可以利用均值換元法進行解答。各種方法的運用,分別將代數問題轉化為了其它問題,屬於問題轉換題型。

例3. 求值:ctg10°-4cos10°

【分析】分析所求值的式子,估計兩條途徑:一是將函式名化為相同,二是將非特殊角化為特殊角。

【解一】ctg10°-4cos10°=-4cos10°=

======

(基本過程:切化弦→通分→化同名→拆項→差化積→化同名→差化積)

【解二】ctg10°-4cos10°=-4cos10°=

====

===(基本過程:切化弦→通分→化同名→特值代入→積化和→差化積)

【解三】ctg10°-4cos10°=-4cos10°=

====

==(基本過程:切化弦→通分→化同名→拆角80°→和差角公式)

【注】無條件三角求值問題,是高考中常見題型,其變換過程是等價轉化思想的體現。此種題型屬於三角變換型。一般對,對於三角恒等變換,需要靈活運用的是同角三角函式的關係式、誘導公式、和差角公式、倍半形公式、和積互化公式以及萬能公式,常用的手段是:

切割化弦、拆角、將次與公升次、和積互化、異名化同名、異角化同角、化特殊角等等。對此,我們要掌握變換的通法,活用2公式,攻克三角恒等變形的每一道難關。

例4. 已知f(x)=tgx,x∈(0,),若x、x∈(0,)且x≠x,

求證: [f(x)+f(x)]>f() (94年全國高考)

【分析】從問題著手進行思考,運用分析法,一步步探求問題成立的充分條件。

【證明】[f(x)+f(x)]>f() [tgx+tgx]>tg

(+)> >

1+cos(x+x)>2cosxcosx 1+cosxcosx+sinxsinx>2cosxcosx

cosxcosx+sinxsinx<1 cos(x-x)<1

由已知顯然cos(x-x)<1成立,所以[f(x)+f(x)]>f()

samd n c

b【注】 本題在用分析法證明數學問題的過程中,每一步實施的都是等價轉化。此種題型屬於分析證明型。

例5. 如圖,在三稜錐s-abc中,s在底面上的射影n位於底面的高cd上,m是側稜sc上的一點,使截面mab與底面所成角等於∠nsc。求證:

sc垂直於截面mab。(83年全國高考)

【分析】 由三垂線定理容易證明sc⊥ab,再在平面sdnc中利用平面幾何知識證明sc⊥dm。

【證明】由已知可得:sn⊥底面abc,ab⊥cd,cd是斜線sc在底面ab的射影,

∴ ab⊥sc。

∵ ab⊥sc、ab⊥cd

∴ ab⊥平面sdnc

∴ ∠mdc就是截面mab與底面所成的二面角

由已知得∠mdc=∠nsc

又∵ ∠dcm=∠s**

∴ △dcm≌△scm

∴ ∠dmc=∠snc=rt∠

即 sc⊥dm

所以sc⊥截面mab。

【注】立體幾何中有些問題的證明,可以轉化為平面幾何證明來解決,即考慮在乙個平面上的證明時運用平面幾何知識。

ⅲ、鞏固性題組:

1. 正方形abcd與正方形abef成90°的二面角,則ac與bf所成的角為_____。

a. 45° b. 60° c. 30° d. 90°

2. 函式f(x)=|lgx|,若0f(b),則下列各式中成立的是_____。

a. ab≤1 b. ab<1 c. ab>1 d. a>1且b>1

3. [-] (n∈n)的值為______。

a. b. c. 0 d. 1

4. (a+b+c)展開式的項數是_____。

a. 11 b. 66 c. 132 d. 3

5. 已知長方體abcd-a』b』c』d』中,aa』=ad=1,ab=,則頂點a到截面a』bd的距離是_______。

6. 已知點m(3cosx,3sinx)、n(4cosy,4siny),則|mn|的最大值為

7. 函式y=+的值域是

8. 不等式log(x+x+3)>log (x+2)的解是

9.設x>0,y>0,求證:(x+y)>(x+y) (86年上海高考)

10. 當x∈[0,]時,求使cosx-mcosx+2m-2>0恆成立的實數m的取值範圍。

11. 設△abc的三內角a、b、c的對邊分別是a、b、c,若三邊a、b、c順次成等差數列,求複數z=[cos(π+)+isin(π+)]·[sin(-)+icos(-)]的輻角主值argz的最大值。

12. 已知拋物線c:y=(t+t-1)x-2(a+t) x+(t+3at+b)對任何實數t都與x軸交於p(1,0)點,又設拋物線c與x軸的另一交點為q(m,0),求m的取值範圍。

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