高中数学解题四大思想方法(数学)
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思想方法一、函数与方程思想
方法1 构造函数关系,利用函数性质解题
根据题设条件把所求的问题转化为对某一函数性质的讨论,从而使问题得到解决,称为构造函数解题。通过构造函数,利用函数的单调性解题,在解方程和证明不等式中最为广泛,解题思路简洁明快。
例1 (10安徽)设232555322(),(),(),555
a b c ===则,,a b c 的大小关系是( ) ....A a c b
B a b c
C c a b
D b c a >>>>>>>>
例2 已知函数21()(1)ln , 1.2
f x x ax a x a =-+-> (1) 讨论函数()f x 的单调性;
(2) 证明:若5,a <则对任意12121212()(),(0,),, 1.f x f x x x x x x x -∈+∞≠>--有
方法2 选择主从变量,揭示函数关系
含有多个变量的数学问题中,对变量的理解要选择更加合适的角度,先选定合适的主变量,从而揭示其中的函数关系,再利用函数性质解题。
例3 对于满足04p ≤≤的实数p ,使243x px x p +>+-恒成立的x 的取值范围是 .
方法3 变函数为方程,求解函数性质
实际问题→数学问题→代数问题→方程问题。宇宙世界,充斥着等式和不等式,我们知道,哪里有等式,哪里就有方程;哪里有公式,哪里就有方程;求值问题一般是通过方程来实现的……函数与方程是密切相关的。列方程、解方程和研究方程的特性,都是应用方程思想时需要重点考虑的。
例4
函数()2)f x x π=≤≤的值域是( ) 11111122.,.,.,.,44332233A B C D ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤----⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦
⎣⎦⎣⎦⎣⎦
方法1 函数与不等式问题中的数形结合
研究函数的性质可以借助于函数的图像,从函数图像上能直观地观察单调性、周期性、对称性等性质。不等式问题与函数的图像也有密切的联系,比如应用二次函数的图像解决一元二次不等式,就体现了数形结合的思想方法。因此,解决不等式问题要常联系对应的函数图像,利用函数图像,直观地得到不等式的解集,避免复杂的运算。
例1 (10新课标全国卷)已知函数lg ,010,()16,10.2
x x f x x x ⎧<≤⎪=⎨-+>⎪⎩若,,a b c 互不相等,且()()(),f a f b f c ==则abc 的取值范围是( )
.(1,10).(5,6).(10,12).(20,24)A B C D
变式:函数236,2,()2, 2.
x x f x x x x +≥-⎧=⎨+-<-⎩若不等式()2f x x m ≥-恒成立,则实数m 的取值范围是 . 方法2 解析几何中的数形结合
解析几何是用方程研究曲线的问题,蕴含着丰富的数形结合思想,往往要先把题目中的几何语言转化为几何图形,然后再结合这种图形(一般为曲线)的几何特征,用代数语言即方程表现出来,从而用代数的方法解决几何问题。
例 2 已知双曲线22221(0,0)x y a b a b
-=>>的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为060的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是( )
.(1,2].(1,2).[2,).(2,)A B C D +∞+∞
例3 已知P 为抛物线214
y x =上的动点,点P 在x 轴上的射影为M ,点A 的坐标为(2,0),则PA PM +的最小值是 .
方法3 参数范围问题中的数形结合
如果参数具有明显的几何意义,那么可以考虑应用数形结合思想解决问题。一般地,常见的对应关系有:
(1)y kx b =+中的k 表示直线的 ,b 表示直线在 轴上的 ;
(2)b n a m
--表示连接(,)a b 和(,)m n 两点直线的 ; (3
(,)a b 和(,)m n 之间的 ;
(4)导数'0()f x 表示曲线在点00(,())x f x 处的 。
利用这些对应关系,由数想形,可以巧妙的利用几何法解决。
例4 若直线1y kx =+与圆221x y +=交于P Q 、两点,且0
120POQ ∠=(其中O 为原点),则k 的值为( )
....A B C D -
变式:直线3y kx =+与圆2239()(3)24x y -+-=交于M N 、
两点,若MN ,则k 的取值范围值是( )
32.,0...,043A B C D ⎡⎡⎤⎡⎤⎡--⎢⎢⎥⎢⎥⎣⎣⎦
⎣⎦⎣⎦
方法1 概念分类型
有许多核心的数学概念是分类的,比如:直线的斜率、指数函数、对数函数等,与这样的数学概念有关的问题往往需要根据数学概念进行分类,从而全面完整得解决问题。
例1 若函数()(01)x f x a x a a a =-->≠且有两个零点,则实数a 的取值范围是
方法2 运算需要型
分类讨论的许多问题是由运算的需要引发的,比如:除法运算中分母是否为0;解方程、不等式中的恒等变形;用导数求函数单调性时导数正负的讨论;对数运算中底数是否大于1;数列运算中对公差、公比限制条件的讨论等,如果运算需要对不同情况作出解释,就要进行分类讨论.
例2 设函数329()62f x x x x a =-
+-. (1) 对于任意实数',()x f x m ≥恒成立,求m 的最大值.
(2) 若方程()0f x =有且仅有一个实数,求a 的取值范围.
方法3 参数变化型
很多问题中参数的不同取值会对结果产生影响,因此,需要对参数的取值进行分类,常见的问题有:含参不等式的求解;解析式中含有参数的函数的性质问题;含参二元二次方程表示的曲线类型;参数的几何意义等.
例3 已知函数22()+23(),.x
f x x ax a a e x R a R =
-+∈∈()其中 (1) 当0a =时,求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程;
(2) 讨论函数()f x 的单调性.