俞新龙
通过做2013年高考题,可以发现一些解题启示,对我们提高解题和复习的有效性有很大的指导作用.
一、利用坐标法解向量题
向量既有形又有数,是数形兼备的一个非常特殊的概念,在解题中我们既可以从形(作图研究)方面入手,也可以从数(建系计算)方面考虑,但形往往具有一定的难度,而数只需运算,简单的多.所以,用先建系再坐标运算解向量题是一种非常好的方法.
题1. 设ABC,P0是边AB上一定点,满足P0B=AB,且对于边AB上任一点P,恒有·≥·,则( )
A. ∠ABC=90° B. ∠BAC=90° C. AB=AC D. AC=BC
解析:不妨设AB=4,则P0B=1,P0A=3.可以根据向量坐标运算直接判断三角形形状.如图1,A(-2,0),B(2,0),P0(1,0),P(t,0)(-2≤t≤2),C(n,m),则·=t2-(n+2)t+2n,·=n-1,所以·-·=t2-(n+2)t+n+1=(t-1)[t-(n+1)]≥0对-2≤t≤2恒成立,故1=n+1,即n=0,所以C点在y轴上,故AC=BC.
题2. 在平面上,⊥,||=||=1,=+. 若||<,则||的取值范围是( )
A. (0,] B. (,]
C. (,] D. (,]
解析:如图2建系,不妨设O(x,y),B1(a,0),B2(0,b),则P(a,b),
所以(x-a)2+y2=1……………………………①,
x2+(y-b)2=1…………………………………②,
<……………………… ③,
由①②得(x-a)2+(y-b)2=2-(x2+y2),
代入③并整理得0≤2-(x2+y2)<,
解得<≤,即||∈(,] .
题3. 设D,E分别是ABC的边AB,BC上的点,AD=AB,BE=BC.若=1+2(1,2为实数),则1+2的值为 .
解析:如图3建系,设A(2a,2b),C(3c,0),则D(a,b),E(2c,0),故=(2c-a,-b),=(-2a,-2b),=(3c-2a,-2b),所以2c-a=-2a1+(3c-2a)2,-b=-2b1-2b2,由第二个方程得1+2=.
题4. 已知,是单位向量,·=0,若满足|--|=1,则||的取值范围是( )
A. [-1,+1]
B. [-1,+2]
C. [1,+1]
D. [1,+2]
解析:如图4,以OA为x轴、OB为y轴建立平面直角坐标系,设C(x,y),则=(1,0),=(0,1),则|--|=|(x-1,y-1)|==1,即(x-1)2+(y-1)2=1,所以-1≤≤+1,故-1≤||≤+1.
题5. 已知向量与的夹角为120°,且||=3,||=2,若=+,且⊥,则实数的值为 .
解析:不妨取A(0,0),B(3,0),C(-1,)建系,则=(3-1,),=(-4,),所以·=-12+7=0,解得=.
评注:坐标法将问题的难点化解于无形,将很难的得分点成为得分生长点.
二、利用圆锥曲线中结论解题
圆锥曲线中有许多的有用结论,熟记这些结论对解题有非常大的帮助作用.下面举例说明利用椭圆和双曲线中斜率关系解题.
结论1:斜率为k1的直线l与椭圆+=1(a,b>0,a≠b)相交于A、B两点,线段AB中点为P,若OP斜率为k2,则k1·k2=-.
证明:设直线l的方程为y=k1x+m,代入椭圆方程+=1,
化简、整理得(b2+a2k12)x2+2k1ma2x+a2m2-a2b2=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),
则x1+x2=-,x1·x2=,
所以y1+y2=k1(x1+x2)+2m=,
于是k2===-,故k1·k2=-.
结论2:椭圆+=1(a,b>0,a≠b)长轴顶点为 A、B两点, P是椭圆上不同于A、B的任一点,若PA、PB斜率分别为k1、k2,则k1·k2=-.
证明:不妨取A(-a,0),B(a,0),设P(x,y),
则k1·k2=·==-.
思考:同学们能类比椭圆结论,写出双曲线中类似地结论吗?
结论3:P是焦点为F1、F2的椭圆+=1(a,b>0)上除长轴端点外的任一点,设过点P且与椭圆相切的直线l的斜率为k,若PF1、PF2斜率分别为k1、k2,则+=-.
证明:设P(x0,y0),则直线l的方程为+=1(此处请认真思考由来),
所以k=-,而k1=,所以=-,
同理=-,所以+=-.
题6. 已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交E于A、B两点,若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为( )
A. +=1 B. +=1
C. +=1 D. +=1
解析:由k1·k2=·=-=-,得a2=2b2……①,
四个选择子中只有D满足;另一方面,a2-b2=9………②,
由①②解得a2=18,b2=9,
所以椭圆E的方程为+=1 .
题7. 平面直角坐标系xOy中,过椭圆M:+=1(a>b>0)右焦点的直线x+y-=0交M于A、B两点,P为AB的中点,且 OP斜率为.(1)求M的方程;(2)略.endprint
解析:右焦点为(,0),所以k1·k2=-1×=-,a2-b2=3,
解得a2=6,b2=3,所以M的方程+=1.
题8. 椭圆C:+=1的左、右顶点分别为A1、A2,点P在C上且直线PA2斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线PA1斜率的取值范围是( )
A. [,] B. [,] C.[,1] D. [,1]
解析:因为=-,所以=-×.
又因为-2≤≤-1,所以-1≤≤-.
从而,≤≤,选B.
题9. 椭圆C:+=1(a,b>0)的左右焦点为F1、F2,离心率为,过F1且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)点P是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接PF1、PF2,设∠F1PF2的角平分线PM交C的长轴于点M(m,0),求m的取值范围;
(3)在(2)的条件下,过点P作斜率为k的直线l,使得l与椭圆C有且只有一个公共点. 设直线PF1、PF2斜率分别为k1、k2. 若k≠0,试证明+为定值,并求出这个定值.
解析:(3)由(1)椭圆C:+y2=1知+=-=-8.
评注:熟记了结论显然有助于打开解决问题的突破口,能较轻松地解决问题.
三、利用数形结合解题
数形结合,是一种重要的数学思想方法,它既具有数学学科的鲜明特点,又是数学研究的常用方法.其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来,在“数”“形”之间互相转化,使数量关系和空间形式巧妙、和谐地结合起来,并充分利用这种“结合”寻找解题思路,从而巧妙地解决问题.
题10.已知函数f(x)=-x2+2x,x≤0ln(x+1),x>0若|f(x)|≥ax,则a的取值范围是( )
A. (-∞,0] B. (-∞,1] C. [-2,1] D. [-2,0]
解析:①当x≤0时,|f(x)|≥ax化为x2-2x≥ax,
即a≥x-2成立,所以a≥-2;
②当x>0时,|f(x)|≥ax化为ln(x+1)≥ax,即a≤成立,
所以a≤[]min.
记g(x)=,则g′(x)=;
令h(x)=-ln(x+1), 则h′(x)=-=<0对x>0恒成立,所以h(x) <0恒成立,所以g(x)=在x>0递减, 又因为x>0时g(x)>0,所以a≤0.由①②知-2≤a≤0. 上述常规方法不仅思维含量比较高而且费时,我们可以数形结合从图形上来求解.作出函数|f(x)|的图像(如图5所示),由|f(x)|≥ax知, 要求|f(x)|的图像一直在直线y=ax上方,如图中直线是与y=x2-2x相切的直线,易知方程为y=-2x,且当该直线逆时针旋转至x轴时都满足题意,所以-2≤a≤0. 题11. 设函数f(x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax,其中a为实数.(1)略;(2)若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f(x)的零点个数,并证明你的结论.
解析:右焦点为(,0),所以k1·k2=-1×=-,a2-b2=3,
解得a2=6,b2=3,所以M的方程+=1.
题8. 椭圆C:+=1的左、右顶点分别为A1、A2,点P在C上且直线PA2斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线PA1斜率的取值范围是( )
A. [,] B. [,] C.[,1] D. [,1]
解析:因为=-,所以=-×.
又因为-2≤≤-1,所以-1≤≤-.
从而,≤≤,选B.
题9. 椭圆C:+=1(a,b>0)的左右焦点为F1、F2,离心率为,过F1且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)点P是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接PF1、PF2,设∠F1PF2的角平分线PM交C的长轴于点M(m,0),求m的取值范围;
(3)在(2)的条件下,过点P作斜率为k的直线l,使得l与椭圆C有且只有一个公共点. 设直线PF1、PF2斜率分别为k1、k2. 若k≠0,试证明+为定值,并求出这个定值.
解析:(3)由(1)椭圆C:+y2=1知+=-=-8.
评注:熟记了结论显然有助于打开解决问题的突破口,能较轻松地解决问题.
三、利用数形结合解题
数形结合,是一种重要的数学思想方法,它既具有数学学科的鲜明特点,又是数学研究的常用方法.其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来,在“数”“形”之间互相转化,使数量关系和空间形式巧妙、和谐地结合起来,并充分利用这种“结合”寻找解题思路,从而巧妙地解决问题.
题10.已知函数f(x)=-x2+2x,x≤0ln(x+1),x>0若|f(x)|≥ax,则a的取值范围是( )
A. (-∞,0] B. (-∞,1] C. [-2,1] D. [-2,0]
解析:①当x≤0时,|f(x)|≥ax化为x2-2x≥ax,
即a≥x-2成立,所以a≥-2;
②当x>0时,|f(x)|≥ax化为ln(x+1)≥ax,即a≤成立,
所以a≤[]min.
记g(x)=,则g′(x)=;
令h(x)=-ln(x+1), 则h′(x)=-=<0对x>0恒成立,所以h(x) <0恒成立,所以g(x)=在x>0递减, 又因为x>0时g(x)>0,所以a≤0.由①②知-2≤a≤0. 上述常规方法不仅思维含量比较高而且费时,我们可以数形结合从图形上来求解.作出函数|f(x)|的图像(如图5所示),由|f(x)|≥ax知, 要求|f(x)|的图像一直在直线y=ax上方,如图中直线是与y=x2-2x相切的直线,易知方程为y=-2x,且当该直线逆时针旋转至x轴时都满足题意,所以-2≤a≤0. 题11. 设函数f(x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax,其中a为实数.(1)略;(2)若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f(x)的零点个数,并证明你的结论.
解析:右焦点为(,0),所以k1·k2=-1×=-,a2-b2=3,
解得a2=6,b2=3,所以M的方程+=1.
题8. 椭圆C:+=1的左、右顶点分别为A1、A2,点P在C上且直线PA2斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线PA1斜率的取值范围是( )
A. [,] B. [,] C.[,1] D. [,1]
解析:因为=-,所以=-×.
又因为-2≤≤-1,所以-1≤≤-.
从而,≤≤,选B.
题9. 椭圆C:+=1(a,b>0)的左右焦点为F1、F2,离心率为,过F1且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)点P是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接PF1、PF2,设∠F1PF2的角平分线PM交C的长轴于点M(m,0),求m的取值范围;
(3)在(2)的条件下,过点P作斜率为k的直线l,使得l与椭圆C有且只有一个公共点. 设直线PF1、PF2斜率分别为k1、k2. 若k≠0,试证明+为定值,并求出这个定值.
解析:(3)由(1)椭圆C:+y2=1知+=-=-8.
评注:熟记了结论显然有助于打开解决问题的突破口,能较轻松地解决问题.
三、利用数形结合解题
数形结合,是一种重要的数学思想方法,它既具有数学学科的鲜明特点,又是数学研究的常用方法.其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来,在“数”“形”之间互相转化,使数量关系和空间形式巧妙、和谐地结合起来,并充分利用这种“结合”寻找解题思路,从而巧妙地解决问题.
题10.已知函数f(x)=-x2+2x,x≤0ln(x+1),x>0若|f(x)|≥ax,则a的取值范围是( )
A. (-∞,0] B. (-∞,1] C. [-2,1] D. [-2,0]
解析:①当x≤0时,|f(x)|≥ax化为x2-2x≥ax,
即a≥x-2成立,所以a≥-2;
②当x>0时,|f(x)|≥ax化为ln(x+1)≥ax,即a≤成立,
所以a≤[]min.
记g(x)=,则g′(x)=;
令h(x)=-ln(x+1), 则h′(x)=-=<0对x>0恒成立,所以h(x) <0恒成立,所以g(x)=在x>0递减, 又因为x>0时g(x)>0,所以a≤0.由①②知-2≤a≤0. 上述常规方法不仅思维含量比较高而且费时,我们可以数形结合从图形上来求解.作出函数|f(x)|的图像(如图5所示),由|f(x)|≥ax知, 要求|f(x)|的图像一直在直线y=ax上方,如图中直线是与y=x2-2x相切的直线,易知方程为y=-2x,且当该直线逆时针旋转至x轴时都满足题意,所以-2≤a≤0. 题11. 设函数f(x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax,其中a为实数.(1)略;(2)若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f(x)的零点个数,并证明你的结论.