第一板块 ?
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学通考场解题常用12术——解得快
第1术 抛砖引玉 活用特例
方法一:取特殊数值
[例1]设f (x )=?????
log 2
[4(x -1)],x ≥2,????12x +1,x <2,
若f (x 0)>3,则x 0的取值范围为( ) A .(-∞,0)∪(2,+∞) B .(0,2) C .(-∞,-1)∪(3,+∞) D .(-1,3) [常规解法]
当x 0≥2时,log 2[4(x 0-1)]>3,
即log 24+log 2(x 0-1)>3,∴log 2(x 0-1)>1, ∴x 0-1>2,即x 0>3.
当x 0<2时,????12x 0+1>3,即????1
2x 0>2,∴x 0<-1. 综上可知x 0>3或x 0<-1,
即x 0的取值范围为(-∞,-1)∪(3,+∞). [提速解法]
取x 0=1,则f (1)=12+1=3
2<3,故x 0≠1,排除B 、D ;取x 0=3,则f (3)=log 28=3,
故x 0≠3,排除A ,故选C.
[答案]C
[例2]在数列{a n }中,a 1=2,a n =a n -1+ln ???
?
1+
1n -1(n ≥2),则a n =( )
A .2+ln n
B .2+(n -1)ln n
C .2+n ln n
D .1+n +ln n
[常规解法]
∵a n =a n -1+ln ? ??
??
1+1n -1,
∴a n -a n -1=ln ? ???
?1+1n -1=ln n
n -1
=ln n -ln(n -1). 又a 1=2,
∴a n =a 1+(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+(a 4-a 3)+…+(a n -a n -1)=2+[ln 2-ln 1+ln 3-ln 2+ln 4-ln 3+…+ln n -ln(n -1)]=2+ln n -ln 1=2+ln n .
[提速解法]
不妨取n =2,则a 2=a 1+ln 2=2+ln 2,选项A 、B 符合,C 、D 不符合,排除C 、D ;再取n =3,则a 3=a 2+ln 3
2
=2+ln 3,选项B 中,a 3=2+2ln 3,不符合,排除B ,故选A.
[答案]A
方法二:取特殊点
[例3]函数f (x )=|1-x 2|
1-|x |
的图象是( )
[常规解法]
f (x )=|1-x 2|1-|x |=|(1-x )(1+x )|1-|x |.
当x >1时,f (x )=-x -1; 当x <-1时,f (x )=x -1; 当0≤x <1时,f (x )=x +1;
当-1 因为x ≠±1,所以排除A ;因为f (0)=1,所以排除D ;因为f ????12=????1-????1221-??? ?12=3 2,所以排除B ,故选C. [答案]C [例4]如图,点P 为椭圆x 225+y 29=1上第一象限内的任意一点,过 椭圆的右顶点A 、上顶点B 分别作y 轴、x 轴的平行线,它们相交于点C ,过点P 引BC ,AC 的平行线交AC 于点N ,交BC 于点M ,交AB 于D ,E 两点,记矩形PMCN 的面积为S 1,三角形PDE 的面积为S 2,则S 1∶S 2=( ) A .1 B .2 C.12D.13 [常规解法] 设P (x ,y ),由题意可知直线AB 的方程为x 5+y 3=1, ∴D ????5-53y ,y ,E ????x ,3-35x . 又∵N (5,y ),M (x ,3), ∴S △ADN =12×y ×53y =5 6 y 2, S 梯形ACME =12×????35x +3×(5-x )=3 10(25-x 2). ∵P (x ,y )在椭圆上,∴x 225+y 29=1,∴y 2 =9-9x 225, ∴56y 2=3 10(25-x 2). ∴S △ADN =S 梯形ACME . ∵矩形PMCN 的面积是S 1,三角形PDE 的面积是S 2, ∴S 1∶S 2=1∶1. [提速解法] 不妨取点P ????4,95,则可计算S 1=????3-95×(5-4)=65.由题易得PD =2,PE =6 5,所以S 2=12×2×65=6 5 ,所以S 1∶S 2=1. [答案]A 方法三:取特殊函数 [例5]若函数y =f (x )对定义域D 中的每一个x 1,都存在唯一的x 2∈D ,使f (x 1)·f (x 2)=1成立,则称f (x )为“影子函数”,有下列三个命题: ①“影子函数”f (x )的值域可以是R ; ②“影子函数”f (x )可以是奇函数; ③若y =f (x ),y =g (x )都是“影子函数”,且定义域相同,则y =f (x )·g (x )是“影子函数”. 上述命题正确的序号是( ) A .①B .② C .③D .②③ [解析]对于①:假设“影子函数”的值域为R ,则存在x 1,使得f (x 1)=0,此时不存在x 2,使得f (x 1)f (x 2)=1,所以①错误; 对于②:函数f (x )=x (x ≠0),对任意的x 1∈(-∞,0)∪(0,+∞),取x 2=1x 1 ,则f (x 1)f (x 2) =1,又因为函数f (x )=x (x ≠0)为奇函数,所以“影子函数”f (x )可以是奇函数,②正确; 对于③:函数f (x )=x (x >0),g (x )=1 x (x >0)都是“影子函数”,但F (x )=f (x )g (x )=1(x >0) 不是“影子函数”(因为对任意的x 1∈(0,+∞),存在无数多个x 2∈(0,+∞),使得F (x 1)·F (x 2)=1),所以③错误. [答案]B 方法四:取特殊位置 [例6]已知E 为△ABC 的重心,AD 为BC 边上的中线,过点E 的直线分别交AB ,AC 于P ,Q 两点,且AP ―→=m AB ―→,A Q ―→=n AC ―→,则1m +1 n =( ) A .3 B .4 C .5 D.1 3 [常规解法] 分别过点B ,C 作BM ∥AD ,CN ∥AD ,分别交P Q 于点M ,N . ∵D 是BC 的中点, ∴DE 是梯形CNMB 的中位线. 又AP ―→=m AB ―→,A Q ―→=n AC ―→, ∴m =|AP ―→| |AB ―→|,n =|A Q ―→||AC ―→|, ∴1m +1n =|AB ―→||AP ―→|+|AC ―→||A Q ―→ | =|AP |+|BP ||AP |+|A Q |+|Q C ||A Q | =1+ |BP ||AP |+1+|Q C ||A Q |=2+|BP ||AP |+|Q C | |A Q | =2+|BM ||AE |+|CN ||AE |=2+|BM |+|CN ||AE | =2+ 2|DE ||AE |=2+|AE | |AE | =2+1=3. [提速解法] 由于直线P Q 是过点E 的一条“动”直线,所以结果必然是一个定值.故可利用特殊直线确定所求值. 法一:如图(1),令P Q ∥BC , 则AP ―→=23AB ―→,A Q ―→=23AC ―→,此时,m =n =23, 故1m +1 n =3. 法二:如图(2),直线BE 与直线P Q 重合,此时,AP ―→=AB ―→,A Q ―→=12AC ―→ ,故m =1, n =12 ,所以1m +1 n =3. [答案]A [例7]如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧棱A 1A 和B 1B 上各有一动点P ,Q 满足A 1P =B Q ,过P ,Q ,C 三点的截面把棱柱分成两部分,则其体积之比为( ) A .3∶1 B .2∶1 C .4∶1 D.3∶1 [常规解法] 设三棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积为V , ∵侧棱AA 1和BB 1上各有一动点P ,Q 满足A 1P =B Q , ∴四边形P Q BA 与四边形P Q B 1A 1的面积相等, 故四棱锥C -P Q BA 的体积等于三棱锥C -ABA 1的体积,等于1 3V , 则几何体CP Q -C 1B 1A 1的体积等于2 3 V , 故过P ,Q ,C 三点的截面把棱柱分成的两部分体积之比为2∶1. [提速解法] 将P ,Q 置于特殊位置:P →A 1,Q →B , 此时仍满足条件A 1P =B Q (=0), 则有VC -AA 1B =VA 1-ABC =1 3 VABC -A 1B 1C 1. 因此过P ,Q ,C 三点的截面把棱柱分成的两部分体积之比为2∶1. [答案]B 方法五:取特殊图形 [例8]AD ,BE 分别是△ABC 的中线,若|AD ―→|=|BE ―→|=1,且AD ―→与BE ―→ 的夹角为120°,则AB ―→·AC ―→=______________________________________________________________. [常规解法] 由已知得??? BA ―→+BC ―→=2BE ―→, AB ―→+AC ―→=2AD ―→ , BC ―→=AC ―→-AB ―→, 解得??? AB ―→=23AD ―→-23 BE ―→, AC ―→=43AD ―→+23 BE ―→ , 所以AB ―→·AC ―→=89|AD ―→|2-49|BE ―→|2-49AD ―→·BE ―→=23. [提速解法] 若△ABC 为等边三角形,则|AB ―→|=23 3, ∴AB ―→·AC ―→=|AB ―→||AC ―→|cos 60°=23. [答案]23 [即时应用体验] 1.动点A 在双曲线x 2m 2-y 2 n 2=1上,B ,C 为其左、右焦点.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ,且a =10,c -b =6,则tan B 2tan C 2 =( ) A.14 B.1 2 C.3 4 D .1 解析:选A 由题意得双曲线的方程为x 29-y 216=1,取特殊位置AC ⊥BC ,可得C =π 2, 则a 2+b 2=(6+b )2,解得b = 163,故tan B =8 15,则tan B 2=14 , 所以tan B 2tan C 2=1 4 . 2.若f (x )和g (x )都是定义在实数集R 上的函数,且方程x -f [g (x )]=0有实数解,则g [f (x )]的解析式不可能是( ) A .y =x 2+x -15 B .y =x 2+x +1 5 C .y =x 2-15 D .y =x 2+1 5 解析:选B 法一:设x 0为方程x -f [g (x )]=0的一个实根,则f [g (x 0)]=x 0.设g (x 0)=t 0,则f (t 0)=x 0.所以g (x 0)=g [f (t 0)]=t 0,即g [f (t 0)]-t 0=0,这说明方程g [f (x )]-x =0至少有一个实根t 0,而对于选项B ,当g [f (x )]=x 2+x +15时,方程x 2+x +1 5 =x 无实根,故选B. 法二:取特殊函数法.令f (x )=x ,即可把原题改写为x -g (x )=0有实数解,g (x )不可能是哪个代数式.A 、C 、D 均可使x -g (x )=0有实数解,只有B 不能使x -g (x )=0有实数解,故选B. 3.设f (x )=? ???? 1,x 为有理数, 0,x 为无理数,则使所有x 均满足不等式xf (x )≤g (x )的函数g (x )为( ) A .sin x B .x C .x 2 D .|x | 解析:选D 若g (x )=sin x ,应有xf (x )≤sin x ,取x =2,则f (x )=1,于是2 4.cos 2α+cos 2(α+120°)+cos 2(α+240°)=__________. 解析:令α=0°,则原式=3 2. 答案:3 2 5.在△ABC 中,M 是BC 的中点,AM =3,BC =10,则AB ―→·AC ―→ =________. 解析:将△ABC 视作特殊的三角形:边AB =AC 的等腰三角形,如图, 则AM =3,BC =10, AB =AC =34. 由余弦定理得cos ∠BAC =34+34-1002×34=-817, 所以AB ―→·AC ―→ =34×34×??? ?-817=-16. 答案:-16 6.椭圆x 29+y 2 4=1的焦点为F 1,F 2,点P 为其上动点,当∠F 1PF 2为钝角时,点P 横 坐标的取值范围是__________________________________________________________. 解析:设P (x ,y ),则当∠F 1PF 2=90°时,点P 的轨迹方程为x 2+y 2=5,由此可得点P 的横坐标x =±35 5 .又当点P 在x 轴上时,∠F 1PF 2=0;点P 在y 轴上时,∠F 1PF 2为钝角, 由此可得点P 横坐标的取值范围是????- 355 ,355. 答案:????- 355 ,355 第2术 探求思路 图作向导 应用一:求解函数问题 [例1]用min{a ,b ,c }表示a ,b ,c 三个数中的最小值,设f (x )=min{2x ,x +2,10-x }(x ≥0),则f (x )的最大值为( ) A .4 B .5 C .6 D .7 [解析]画出y =2x ,y =x +2,y =10-x 的图象如图所示,观 察图象可知f (x )=? ??? ? 2x ,0≤x <2, x +2,2≤x <4, 10-x ,x ≥4, 所以f (x )的最大值在x =4时取得,且为6. [答案]C [例2]设f (x )=(x -2)2e x +a e -x ,g (x )=2a |x -2|(e 为自然对数的底数),若关于x 的方程f (x )=g (x )有且仅有6个不等的实数解,则实数a 的取值范围是( ) A.??? ?e 2 2e -1,+∞B .(e ,+∞) C .(1,e) D.??? ?1,e 2 2e -1 [解析]由f (x )=g (x ), 得|x -2|2e 2x -2a |x -2|e x +a 2=a 2-a , 即(|x -2|e x -a )2=a 2-a . 所以|x -2|e x =a ± a 2-a ,其中a ≤0或a ≥1. 设h (x )=|x -2|e x ,m 1=a + a 2-a ,m 2=a - a 2-a . ①当x <2时,h (x )=(2-x )e x ,h ′(x )=e x (1-x ). 于是,当x <1时,h ′(x )>0,则h (x )单调递增; 当x >1时,h ′(x )<0,则h (x )单调递减. 由此可得,函数h (x )max =h (1)=e. 所以0 ②当x >2时,h (x )=(x -2)e x , h ′(x )=e x (x -1)>0. 则h (x )在(2,+∞)上单调递增,画出函数h (x )的大致图象如 图所示. 故方程f (x )=g (x )有六个不等的实数解等价于直线y =m 1,y =m 2与曲线h (x )=|x -2|e x 各有三个交点. 由图知,则需0 且a + a 2-a 解得1 2e -1. [答案]D 应用二:求解不等式问题 [例3]已知f (x )=????? x +2,x ≤0, -x +2,x >0, 则不等式f (x )≥x 2的解集为( ) A .[-1,1] B .[-2,2] C .[-2,1] D .[-1,2] [解析]分别作出f (x )=????? x +2,x ≤0, -x +2,x >0 和y =x 2的图象如图所 示. 由图可知,f (x )≥x 2的解集为[-1,1]. [答案]A 应用三:求解平面向量问题 [例4]设a ,b ,c 是单位向量,且a ·b =0,则(a -c )·(b -c )的最小值为( ) A .-2 B.2-2 C .-1 D .1- 2 [解析]由于(a -c )·(b -c )=-(a +b )·c +1,因此等价于求(a +b )·c 的最大值,这个最大值只有当向量a +b 与向量c 同向共线时取得.由于a ·b =0,故a ⊥b ,如图所示,|a +b |=2,|c |=1.当θ=0时,(a +b )·c 取得最大值且最大值为 2.故所求的最小值为1- 2. [答案]D [例5]已知△ABC 的三个顶点的坐标满足如下条件:向量OB ―→ =(2,0), OC ―→=(2,2),CA ―→ =(2cos α,2sin α),则∠AOB 的范围为__________. [解析]由|CA ―→ |= (2cos α)2+(2sin α)2=2,可知点A 的轨 迹是以C (2,2)为圆心,2为半径的圆.过原点O 作圆的切线,切点分别为M ,N ,如图所示, 连接CM ,CN ,则向量OA ―→与OB ―→ 的夹角θ的范围是[∠MOB ,∠NOB ].由图可知∠COB =π4,因为|OC ―→|=22,由|CM ―→|=|CN ―→|=12|OC ―→|,知∠COM =∠CON =π6,所以∠BOM =π4-π6=π12,∠BON =π4+π6=5π12,所以π12≤θ≤5π 12 ,故∠AOB 的范围为????π12,5π12. [答案]???? π12,5π12 应用四:求解解析几何问题 [例6]已知F 1,F 2分别为双曲线x 2 -y 2 6 =1的左、右焦点,点P 为右支上一点,O 为坐 标原点.若向量OP ―→+OF 2―→与PF 2―→ 的夹角为120°,则点F 2到直线PF 1的距离为( ) A.3 B.7 C .23D.21 [解析]如图,取PF 2的中点M ,连接OM , 则OP ―→+OF 2―→=2OM ―→ , 故〈OM ―→,PF 2―→ 〉=120°, ∠OMF 2=60°. 因为O 为F 1F 2的中点, 所以OM ∥PF 1, 所以∠F 1PF 2=∠OMF 2=60°. 在△F 1PF 2中,设|PF 1|=m ,|PF 2|=n , 因为a =1,b =6,所以c =7, 由余弦定理得, cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|, 即cos 60°=m 2+n 2-282mn =1 2, 整理得m 2+n 2-mn =28, 所以????? m -n =2,m 2+n 2-mn =28,解得????? m =6, n =4. 过点F 2作F 2N ⊥PF 1于N , 在Rt △PF 2N 中,|F 2N |=|PF 2|·sin 60°=23, 即点F 2到直线PF 1的距离为2 3. [答案]C [即时应用体验] 1.定义在R 上的函数y =f (x +2)的图象关于直线x =-2对称,且函数f (x +1)是偶函数.若当x ∈[0,1]时,f (x )=sin πx 2,则函数g (x )=f (x )-e - |x |在区间[-2 018,2 018]上的零 点个数为( ) A .2 017 B .2 018 C .4 034 D .4 036 解析:选D 由y =f (x +2)的图象关于直线x =-2对称,得f (x )是偶函数,即f (-x )=f (x ). 因为当x ∈[0,1]时,f (x )=sin πx 2 , 所以当x ∈[-1,0]时,f (x )=f (-x )=-sin πx 2. 因为函数f (x +1)是偶函数, 所以f (x +1)=f (-x +1), 所以f (x +2)=f (-x )=f (x ), 故f (x )是周期为2的偶函数. 作出函数y =f (x )与函数y =e -|x |的图象如图所示,可知每个周期内两个图象有两个交点, 所以函数g (x )=f (x )-e -|x |在区间[-2 018,2 018]上的零点个数为2 018×2=4 036. 2.在平面上,AB 1―→⊥AB 2―→,|OB 1―→|=|OB 2―→|=1,AP ―→=AB 1―→+AB 2―→,若|OP ―→|<12,则|OA ―→ | 的取值范围是( ) A.????0, 52 B.??? ?52,72 C. ????52,2D.??? ?72,2 解析:选D 根据AB 1―→⊥AB 2―→, AP ―→=AB 1―→+AB 2―→ ,可知四边形AB 1PB 2是一个矩形. 以A 为坐标原点,AB 1,AB 2所在直线为x 轴、y 轴建立如图所示 的平面直角坐标系. 设|AB 1|=a ,|AB 2|=b . 点O 的坐标为(x ,y ),点P (a ,b ). ∵|OB 1―→|=|OB 2―→ |=1, ∴????? (x -a )2+y 2=1,x 2+(y -b )2=1,变形为????? (x -a )2=1-y 2 ,(y -b )2=1-x 2. ∵|OP ―→|<12 , ∴(x -a )2+(y -b )2<1 4, ∴1-x 2+1-y 2<1 4, ∴x 2+y 2>7 4 .① ∵(x -a )2+y 2=1,∴y 2≤1. 同理,x 2≤1. ∴x 2+y 2≤2.② 由①②可知:7 4 ∵|OA ―→|= x 2+y 2,∴ 72 <|OA ―→ |≤ 2. 3.过双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左焦点F (-c,0)(c >0),作圆x 2+y 2 =a 24的切线,切 点为E ,延长FE 交双曲线右支于点P ,若OE ―→=12 (OF ―→+OP ―→ ),则双曲线的离心率为( ) A. 102 B.105 C.10 D. 2 解析:选A 由题意可知E 为FP 的中点,且OE ⊥FP .记F ′为双曲线的右焦点,作出示意图如图所示,连接F ′P ,则F ′P 綊2OE ,且FP ⊥F ′P ,所以|F ′P |=a ,由双曲线的定义可得|FP |=3a . 又FP ⊥F ′P ,可得(2c )2=10a 2,所以e =c a =10 2. 4.已知a >0,b >0,则不等式a >1 x >-b 的解是( ) A.????-1a ,1b B.????1a ,-1b C.????-1b ,0∪????1a ,+∞D.????-∞,-1b ∪????1 a ,+∞ 解析:选D 法一:直接求解法. -b <1