2018年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題八 第2講 分類討論思想、轉(zhuǎn)化與化歸思想名師導(dǎo)學(xué)案 文

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2018年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題八 第2講 分類討論思想、轉(zhuǎn)化與化歸思想名師導(dǎo)學(xué)案 文_第1頁(yè)
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1、 第2講 分類討論思想、轉(zhuǎn)化與化歸思想 數(shù)學(xué)思想解讀 1.分類討論的思想是當(dāng)問(wèn)題的對(duì)象不能進(jìn)行統(tǒng)一研究時(shí),就需要對(duì)研究的對(duì)象按某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,然后對(duì)每一類分別研究,給出每一類的結(jié)論,最終綜合各類結(jié)果得到整個(gè)問(wèn)題的解答.實(shí)質(zhì)上分類討論就是“化整為零,各個(gè)擊破,再集零為整”的數(shù)學(xué)思想. 2.轉(zhuǎn)化與化歸思想方法用在研究、解決數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),思維受阻或?qū)で蠛?jiǎn)單方法或從一種狀況轉(zhuǎn)化到另一種情形,也就是轉(zhuǎn)化到另一種情境使問(wèn)題得到解決,這種轉(zhuǎn)化是解決問(wèn)題的有效策略,同時(shí)也是獲取成功的思維方式. 熱點(diǎn)一 分類討論思想的應(yīng)用 應(yīng)用1 由概念、法則、公式、性質(zhì)引起的分類討論 【例1】 (1)若函數(shù)

2、f(x)=ax(a>0,a≠1)在[-1,2]上的最大值為4,最小值為m,且函數(shù)g(x)=(1-4m)在[0,+∞)上是增函數(shù),則a=________; (2)在等比數(shù)列{an}中,已知a3=,S3=,則a1=________. 解析 (1)若a>1,有a2=4,a-1=m,解得a=2,m=. 此時(shí)g(x)=-為減函數(shù),不合題意. 若0

3、=-時(shí),a1==6, 綜上可知,a1=或a1=6. 答案 (1) (2)或6 探究提高 1.指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的單調(diào)性取決于底數(shù)a,因此,當(dāng)?shù)讛?shù)a的大小不確定時(shí),應(yīng)分01兩種情況討論. 2.利用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式時(shí),若公比q的大小不確定,應(yīng)分q=1和q≠1兩種情況進(jìn)行討論,這是由等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式?jīng)Q定的. 【訓(xùn)練1】 (1)(2017·長(zhǎng)沙一中質(zhì)檢)已知Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和且Sn=2an-2,則S5-S4的值為(  ) A.8 B.10 C.16 D.32 (2)函數(shù)f(x)=若f(1)+f(a)=2,則a的所有可能取值的集合是______

4、__. 解析 (1)當(dāng)n=1時(shí),a1=S1=2a1-2,解得a1=2. 因?yàn)镾n=2an-2, 當(dāng)n≥2時(shí),Sn-1=2an-1-2, 兩式相減得,an=2an-2an-1,即an=2an-1, 則數(shù)列{an}為首項(xiàng)為2,公比為2的等比數(shù)列, 則S5-S4=a5=25=32. (2)f(1)=e0=1,即f(1)=1. 由f(1)+f(a)=2,得f(a)=1. 當(dāng)a≥0時(shí),f(a)=1=ea-1,所以a=1. 當(dāng)-1

5、所以a=-. 則實(shí)數(shù)a取值的集合為. 答案 (1)D (2) 應(yīng)用2 由圖形位置或形狀引起的分類討論 【例2】 (1)(2017·昆明一中質(zhì)檢)已知雙曲線的離心率為,則其漸近線方程為________; (2)設(shè)圓錐曲線C的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,若曲線C上存在點(diǎn)P滿足|PF1|∶|F1F2|∶|PF2|=4∶3∶2,則曲線C的離心率等于________. 解析 (1)由于e==, ∴==,則a2=3b2, 若雙曲線焦點(diǎn)在x軸上,漸近線方程y=±x. 若雙曲線焦點(diǎn)在y軸上,漸近線方程y=±x. (2)不妨設(shè)|PF1|=4t,|F1F2|=3t,|PF2|=2t,其中t≠0.

6、 若該曲線為橢圓,則有|PF1|+|PF2|=6t=2a, |F1F2|=3t=2c,e====; 若該曲線為雙曲線,則有|PF1|-|PF2|=2t=2a, |F1F2|=3t=2c,e====. 答案 (1)y=±x,或y=±x (2)或 探究提高 1.圓錐曲線形狀不確定時(shí),常按橢圓、雙曲線來(lái)分類討論,求圓錐曲線的方程時(shí),常按焦點(diǎn)的位置不同來(lái)分類討論. 2.相關(guān)計(jì)算中,涉及圖形問(wèn)題時(shí),也常按圖形的位置不同、大小差異等來(lái)分類討論. 【訓(xùn)練2】 設(shè)F1,F(xiàn)2為橢圓+=1的兩個(gè)焦點(diǎn),P為橢圓上一點(diǎn).已知P,F(xiàn)1,F(xiàn)2是一個(gè)直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),且|PF1|>|PF2|,則的值為_

7、_______. 解析 若∠PF2F1=90°.則|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2, 又因?yàn)閨PF1|+|PF2|=6,|F1F2|=2, 解得|PF1|=,|PF2|=,所以=. 若∠F1PF2=90°,則|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2, 所以|PF1|2+(6-|PF1|)2=20, 所以|PF1|=4,|PF2|=2,所以=2. 綜上知,=或2. 答案 或2 應(yīng)用3 由變量或參數(shù)引起的分類討論 【例3】 已知f(x)=x-aex(a∈R,e為自然對(duì)數(shù)的底). (1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性; (2)若f(x)≤e2x對(duì)x∈R恒成立,求實(shí)數(shù)a的

8、取值范圍. 解 (1)f′(x)=1-aex, 當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)>0,函數(shù)f(x)是(-∞,+∞)上的單調(diào)遞增函數(shù); 當(dāng)a>0時(shí),由f′(x)=0得x=-ln a, 所以函數(shù)f(x)在(-∞,-ln a)上的單調(diào)遞增,在(-ln a,+∞)上的單調(diào)遞減. (2)f(x)≤e2x?a≥-ex, 設(shè)g(x)=-ex,則g′(x)=. 當(dāng)x<0時(shí),1-e2x>0,g′(x)>0, ∴g(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增. 當(dāng)x>0時(shí),1-e2x<0,g′(x)<0, ∴g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減. 所以g(x)max=g(0)=-1,所以a≥-1. 故a的取值范圍是[

9、-1,+∞). 探究提高 1.(1)參數(shù)的變化取值導(dǎo)致不同的結(jié)果,需對(duì)參數(shù)進(jìn)行討論,如含參數(shù)的方程、不等式、函數(shù)等.本題中參數(shù)a與自變量x的取值影響導(dǎo)數(shù)的符號(hào)應(yīng)進(jìn)行討論. (2)解析幾何中直線點(diǎn)斜式、斜截式方程要考慮斜率k存在或不存在,涉及直線與圓錐曲線位置關(guān)系要進(jìn)行討論. 2.分類討論要標(biāo)準(zhǔn)明確、統(tǒng)一,層次分明,分類要做到“不重不漏”. 【訓(xùn)練3】 (2015·全國(guó)Ⅱ卷)已知函數(shù)f(x)=ln x+a(1-x). (1)討論f(x)的單調(diào)性; (2)當(dāng)f(x)有最大值,且最大值大于2a-2時(shí),求a的取值范圍. 解 (1)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=-a. 若a

10、≤0,則f′(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增. 若a>0,則當(dāng)x∈時(shí),f′(x)>0;當(dāng)x∈時(shí),f′(x)<0,所以f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減. 綜上,知當(dāng)a≤0時(shí),f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增; 當(dāng)a>0時(shí),f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減. (2)由(1)知,當(dāng)a≤0時(shí),f(x)在(0,+∞)上無(wú)最大值; 當(dāng)a>0時(shí),f(x)在x=處取得最大值,最大值為f=ln +a=-ln a+a-1. 因此f>2a-2等價(jià)于ln a+a-1<0. 令g(a)=ln a+a-1,則g(a)在(0,+∞)上單調(diào)遞增, g(1)=0. 于是,當(dāng)0<a<1時(shí),g

11、(a)<0;當(dāng)a>1時(shí),g(a)>0. 因此,a的取值范圍是(0,1). 熱點(diǎn)二 轉(zhuǎn)化與化歸思想 應(yīng)用1 特殊與一般的轉(zhuǎn)化 【例4】 (1)過(guò)拋物線y=ax2(a>0)的焦點(diǎn)F,作一直線交拋物線于P,Q兩點(diǎn).若線段PF與FQ的長(zhǎng)度分別為p,q,則+等于(  ) A.2a B. C.4a D. (2)(2017·浙江卷)已知向量a,b滿足|a|=1,|b|=2,則|a+b|+|a-b|的最小值是________,最大值是________. 解析 (1)拋物線y=ax2(a>0)的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=y(tǒng)(a>0),焦點(diǎn)F. 過(guò)焦點(diǎn)F作直線垂直于y軸,則|PF|=|QF|=,

12、 ∴+=4a. (2)由題意,不妨設(shè)b=(2,0),a=(cos θ,sin θ), 則a+b=(2+cos θ,sin θ),a-b=(cos θ-2,sin θ). 令y=|a+b|+|a-b| =+ =+, 令y=+, 則y2=10+2∈[16,20]. 由此可得(|a+b|+|a-b|)max==2, (|a+b|+|a-b|)min==4, 即|a+b|+|a-b|的最小值是4,最大值是2. 答案 (1)C (2)4 2 探究提高 1.一般問(wèn)題特殊化,使問(wèn)題處理變得直接、簡(jiǎn)單.特殊問(wèn)題一般化,可以使我們從宏觀整體的高度把握問(wèn)題的一般規(guī)律,從而達(dá)到成批處理問(wèn)題的

13、效果. 2.對(duì)于某些選擇題、填空題,如果結(jié)論唯一或題目提供的信息暗示答案是一個(gè)定值時(shí),可以把題中變化的量用特殊值代替,即可得到答案. 【訓(xùn)練4】 在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,若a,b,c成等差數(shù)列,則=________. 解析 令a=b=c,則△ABC為等邊三角形,且cos A=cos C=,代入所求式子,得==. 答案  應(yīng)用2 函數(shù)、方程、不等式之間的轉(zhuǎn)化 【例5】 已知函數(shù)f(x)=3e|x|,若存在實(shí)數(shù)t∈[-1,+∞),使得對(duì)任意的x∈[1,m],m∈Z且m>1,都有f(x+t)≤3ex,試求m的最大值. 解 ∵當(dāng)t∈[-1,+∞)且x∈[1,m

14、]時(shí),x+t≥0, ∴f(x+t)≤3ex?ex+t≤ex?t≤1+ln x-x. ∴原命題等價(jià)轉(zhuǎn)化為:存在實(shí)數(shù)t∈[-1,+∞),使得不等式t≤1+ln x-x對(duì)任意x∈[1,m]恒成立. 令h(x)=1+ln x-x(1≤x≤m). ∵h(yuǎn)′(x)=-1≤0, ∴函數(shù)h(x)在[1,+∞)上為減函數(shù), 又x∈[1,m],∴h(x)min=h(m)=1+ln m-m. ∴要使得對(duì)任意x∈[1,m],t值恒存在, 只需1+ln m-m≥-1. ∵h(yuǎn)(3)=ln 3-2=ln>ln=-1, h(4)=ln 4-3=ln

15、 ∴滿足條件的最大整數(shù)m的值為3. 探究提高 1.函數(shù)與方程、不等式聯(lián)系密切,解決方程、不等式的問(wèn)題需要函數(shù)幫助. 2.解決函數(shù)的問(wèn)題需要方程、不等式的幫助,因此借助于函數(shù)與方程、不等式進(jìn)行轉(zhuǎn)化與化歸可以將問(wèn)題化繁為簡(jiǎn),一般可將不等關(guān)系轉(zhuǎn)化為最值(值域)問(wèn)題,從而求出參變量的范圍. 【訓(xùn)練5】 (2017·江蘇卷)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,A(-12,0),B(0,6),點(diǎn)P在圓O:x2+y2=50上.若·≤20,則點(diǎn)P的橫坐標(biāo)的取值范圍是________. 解析 設(shè)點(diǎn)P(x,y),且A(-12,0),B(0,6). 則·=(-12-x,-y)·(-x,6-y)=x(12+x)+

16、y(y-6)≤20, 又x2+y2=50, ∴2x-y+5≤0, 則點(diǎn)P在直線2x-y+5=0上方的圓弧上(含交點(diǎn)). 聯(lián)立解得x=-5或x=1, 結(jié)合圖形知,-5≤x≤1. 故點(diǎn)P橫坐標(biāo)的取值范圍是[-5,1]. 答案 [-5,1] 應(yīng)用3 正與反、主與次的轉(zhuǎn)化 【例6】 (1)若對(duì)于任意t∈[1,2],函數(shù)g(x)=x3+x2-2x在區(qū)間(t,3)上總不為單調(diào)函數(shù),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________; (2)對(duì)于滿足0≤p≤4的所有實(shí)數(shù)p,不等式x2+px>4x+p-3恒成立,則x的取值范圍是________. 解析 (1)g′(x)=3x2+(m+4)x-2,若g

17、(x)在區(qū)間(t,3)上總為單調(diào)函數(shù), 則①g′(x)≥0在(t,3)上恒成立,或②g′(x)≤0在(t,3)上恒成立. 由①得3x2+(m+4)x-2≥0,即m+4≥-3x. 當(dāng)x∈(t,3)時(shí)恒成立,∴m+4≥-3t恒成立, 則m+4≥-1,即m≥-5; 由②得m+4≤-3x,當(dāng)x∈(t,3)時(shí)恒成立,則m+4≤-9,即m≤-. ∴使函數(shù)g(x)在區(qū)間(t,3)上總不為單調(diào)函數(shù)的m的取值范圍為-3或x<-1. 答案  

18、(2)(-∞,-1)∪(3,+∞) 探究提高 1.第(1)題是正與反的轉(zhuǎn)化,由于不為單調(diào)函數(shù)有多種情況,先求出其反面,體現(xiàn)“正難則反”的原則. 題目若出現(xiàn)多種成立的情形,則不成立的情形相對(duì)很少,從后面考慮較簡(jiǎn)單,因此,間接法多用于含有“至多”“至少”及否定性命題情形的問(wèn)題中. 2.第(2)題是把關(guān)于x的函數(shù)轉(zhuǎn)化為在[0,4]內(nèi)關(guān)于p的一次函數(shù)大于0恒成立的問(wèn)題. 在處理多變?cè)臄?shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),我們可以選取其中的參數(shù),將其看作是“主元”,而把其它變?cè)醋魇菂?shù). 【訓(xùn)練6】 已知函數(shù)f(x)=x3+3ax-1,g(x)=f′(x)-ax-5,其中f′(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù).對(duì)滿足-1≤a

19、≤1的一切a的值,都有g(shù)(x)<0,則實(shí)數(shù)x的取值范圍為________. 解析 由題意,知g(x)=3x2-ax+3a-5, 令φ(a)=(3-x)a+3x2-5,-1≤a≤1. 對(duì)-1≤a≤1,恒有g(shù)(x)<0,即φ(a)<0, ∴即 解得-

20、解題思想,降低問(wèn)題難度. 常見的分類討論問(wèn)題: (1)集合:注意集合中空集?討論. (2)函數(shù):對(duì)數(shù)函數(shù)或指數(shù)函數(shù)中的底數(shù)a,一般應(yīng)分a>1和0<a<1的討論,函數(shù)y=ax2+bx+c有時(shí)候分a=0和a≠0的討論,對(duì)稱軸位置的討論,判別式的討論. (3)數(shù)列:由Sn求an分n=1和n>1的討論;等比數(shù)列中分公比q=1和q≠1的討論. (4)三角函數(shù):角的象限及函數(shù)值范圍的討論. (5)不等式:解不等式時(shí)含參數(shù)的討論,基本不等式相等條件是否滿足的討論. (6)立體幾何:點(diǎn)線面及圖形位置關(guān)系的不確定性引起的討論. (7)平面解析幾何:直線點(diǎn)斜式中k分存在和不存在,直線截距式中分b=0和b≠0的討論;軌跡方程中含參數(shù)時(shí)曲線類型及形狀的討論. (8)去絕對(duì)值時(shí)的討論及分段函數(shù)的討論等. 2.轉(zhuǎn)化與化歸思想方法,就是在研究和解決有關(guān)數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)采用某種手段將問(wèn)題通過(guò)變換使之轉(zhuǎn)化,進(jìn)而解決問(wèn)題的一種方法.一般總是將復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)變換轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的問(wèn)題,將難解的問(wèn)題通過(guò)變換轉(zhuǎn)化為容易求解的問(wèn)題,將未解決的問(wèn)題通過(guò)變換轉(zhuǎn)化為已解決的問(wèn)題. - 9 -

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