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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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集合的含义与表示 | √ |
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集合间的基本关系 |
| √ |
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集合的基本运算 |
| √ |
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函数的概念 |
| √ |
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| 包括求简单函数的解析式、定义域和值域 |
函数的表示法 |
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| √ |
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函数的单调性与最大(小)值 |
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| √ |
| 关注学科内综合 |
函数的奇偶性 |
| √ |
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1.集合的概念
集合中元素的特征有__________(集合中的元素应该是确定的)、__________(集合中的元素应该是互不相同的)、__________(集合中的元素排列是无序的);元素和集合的关系是属于(∈)、不属于(∉).
2.集合间的基本关系及集合的基本运算
关系或 |
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运算 | 自然语言 | 符合语言 | 图形语言 |
子集: |
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A⊆B |
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(或B⊇A) | 集合A中任意一个元素都是集合B中的元素 | A⊆B(或B⊇A)⇔x∈A⇒x∈B |
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交集: |
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A∩B | 由属于集合A且属于集合B的所有元素组成的集合 | A∩B={x|x∈A,且x∈B} |
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并集: |
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A∪B | 由所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合 | A∪B={x|x∈A,或x∈B} |
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补集: |
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∁UA | 已知全集U,集合A⊆U,由全集U中不属于集合A的所有元素组成的集合称为集合A相对于全集U的补集 | ∁UA={x|x∈U,且x∉A} |
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3.函数的概念
(1)函数的定义:设A、B是非空的数集,如果按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的________一个数x,在集合B中都有______________数f(x)和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数,记作:y=f(x),x∈A.
(2)一个函数的三要素是:________;________;________________.
(3)函数的常用表示方式有:________;________;__________.
4.映射的概念
设A、B是两个非空集合,如果按照某一个确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个元素x,在集合B中都有唯一的元素与之对应,那么就称对应f:A→B为从集合A到集合B的一个映射.
注意:函数是一类特殊的映射,而映射是函数的拓展.
5.函数的基本性质
(1)函数的最值:函数的最大(小)值首先应该是某一个函数值,即存在x0∈I,使得f(x0)=M;函数的最大(小)值应该是所有函数值中最大(小)的,即对于任意的x∈I,都有f(x)≤M(f(x)≥M).
(2)函数的单调性:如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)<(>)f(x2),那么就称f(x)在区间D上是________.函数的单调性是函数在定义域内的某个区间上的性质,是函数的局部性质.
(3)函数的奇偶性是函数的整体性质,函数具有奇偶性的一个前提条件是函数的定义域关于原点对称.如果对于f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=∓f(x),那么函数f(x)就叫__________;偶函数的图像关于y轴对称,奇函数的图像关于原点对称.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知集合M={x|1<x<3},N={x|2<x<5},则M∩N=( )
A.{x|1<x<2} B.{x|3<x<5}
C.{x|2<x<3} D.∅
[解析] C 借助数轴数形结合。
【例2】 (1)(2017·湖南学业水平真题)已知集合A={0,1},B={1,2},则A∪B中元素的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
(2)(2013·湖南学业水平考试真题)已知集合M={0,1,2},N={x},若M∪N={0,1,2,3},则x的值为( )
A.3 B.2 C.1 D.0
(3)A,B两城相距100 km,在两城之间距A城x(km)处建一核电站给A,B两城供电,为保证城市安全,核电站距城市距离不得小于10 km.已知供电费用等于供电距离(km)的平方与供电量(亿度)之积的0.25倍,若A城供电量为每月20亿度,B城供电量为每月10亿度.
①求x的取值;
②把月供电总费用y表示成x的函数;
③核电站建立在距A城多远,才能使供电总费用y最少?
[解析] (1)C ∵A={0,1},B={1,2},则A∪B={0,1,2},∴A∪B中有3个元素.
(2)A 因为M={0,1,2},N={x}
M∪N={0,1,2,3}
∴x=3
所以选A.
(3)①x的取值范围为10≤x≤90.
②y=5x2+(100-x)2(10≤x≤90).
③因为y=5x2+(100-x)2=x2-500x+25 000=2+,所以当x=时,ymin=.
故核电站建在距A城 km处,能使供电总费用y最少.
【例3】 (1)(2015·湖南学业水平真题)函数f(x)=lg(x-3)的定义域为________.
(2)已知函数f(x)=则f(f(-2))=__________.
(1)[解析] 由题意知,x-3>0,x>3
所以定义域为(3,+∞).
[答案] (3,+∞)
(2)[解析] 本题考查如何求分段函数的函数值,易知答案为1.
[答案] 1
【例4】 已知集合A={x,xy,x-y},B={0,|x|,y}且A=B求x与y的值.
[解析] 因为0∈B,A=B,所以0∈A,
因为集合中元素具有互异性,所以x≠0,
又因为0∈B,y∈B,所以y≠0,
所以x-y=0,所以x=y,
这时A={x,x2,0},B={0,|x|,x},
因为A=B,所以x2=|x|,
解得x=0,x=1或x=-1,
经检验,x=y=-1.
【例5】 已知f(x)=是定义在R上的奇函数.
(1)求实数a的值,并求f(1)的值;
(2)判断函数的单调性,并证明你的结论;
(3)解不等式f(2x-1)<.
[解析] (1)法一:因为f(x)是奇函数,
所以f(-x)=-f(x),
又f(x)==a-,
所以a-=-a+,
所以2a=+=+=2,
所以a=1.
法二:因为f(x)是R上的奇函数,
所以f(0)=a-1=0,所以a=1.
即f(x)=,所以f(1)=.
(2)f(x)在定义域R上为增函数.证明如下:
由(1)知f(x)=(x∈R).
任取x1,x2∈R且x1<x2
因为f(x1)-f(x2)=-
=.
因为x1<x2,所以2x1<2x2.
所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2).
所以f(x)在定义域R上为增函数.
(3)由(1),(2)可知,不等式f(2x-1)<可化为f(2x-1)<f(1),即2x-1<1,解得x<1.
所以原不等式的解为x<1.
【例6】 (2015·湖南学业水平真题)已知函数f(x)=(x-m)2+2.
(1)若函数f(x)的图像过点(2,2),求函数y=f(x)的单调递增区间;
(2)若函数f(x)是偶函数,求m的值.
[解析] (1)因为f(x)过(2,2)
所以(2-m)2+2=2
(2-m)2=0
m=2,所以f(x)=(x-2)2+2
所以f(x)的单调递增区间为[2,+∞).
(2)若f(x)为偶函数
所以f(-x)=f(x)
所以(-x-m)2+2=(x-m)2+2
所以(x+m)2=(x-m)2
所以x2+2xm+m2=x2-2xm+m2
所以4xm=0
因为x∈R,所以m=0.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.下列说法:
①集合{x∈N|x3=x},用列举法表示为{-1,0,1};
②实数集可以表示为{x|x为所有实数}或{R};
③方程组的解集为{x=1,y=2},
其中正确的有( )
A.3个 B.2个 C.1个 D.0个
2.已知集合M={0,x},N={1,2}若M∩N={2},则M∪N=( )
A.{0,x,1,2} B.{2,0,1,2}
C.{0,1,2} D.不能确定
3.已知集合M={(x,y)|x+y=2},N={(x,y)|x-y=4},那么集合M∩N为( )
A.x=3,y=-1 B.(3,-1)
C.{3,-1} D.{(3,-1)}
4.已知全集U=R,集合A={x|x>1或x<-2},B={x|-1≤x<0},则A∪(∁UB)等于( )
A.{x|x<-1或x≥0}
B.{x|x<-1或x>1}
C.{x|x<-2或x>1}
D.{x|x<-2或x≥0}
5. 用描述法表示一元二次方程的全体,应是( )
A.{x|ax2+bx+c=0,a,b,c∈R}
B.{x|ax2+bx+c=0,a,b,c∈R,且a≠0}
C.{ax2+bx+c=0|a,b,c∈R}
D.{ax2+bx+c=0|a,b,c∈R,且a≠0}
6.已知全集U={0,1,2}且∁UA={2},则集合A的真子集共有( )
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
7.设f(x)=则f(1)的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.-1
8.函数f(x)=的最值情况为( )
A.最小值0,最大值1 B.最小值1,最大值5
C.最小值0,最大值5 D.最小值0,无最大值
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.构造一个满足下面三个条件的函数:①函数在(-∞,-1)上递减;②函数具有奇偶性;③函数有最小值,则该函数的解析式为__________.
10.若不等式x2-ax<0的解集是{x|0<x<1},则a=__________.
11.若函数y=f(x)为奇函数,当x≥0时,f(x)=x(1-x),则当x≤0时,f(x)=__________.
12.设集合A={x|-3≤x≤2},B={x|2k-1≤x≤2k+1},且A⊇B,则实数k的取值范围是________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.设U={2,3,a2+2a-3},A={b,2},∁UA={5},求实数a和b的值.
14.已知,全集U={x|-5≤x≤3},A={x|-5≤x<-1},B={x|-1≤x<1},求∁UA,∁UB,(∁UA)∩(∁UB),(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∩B),∁U(A∪B),并指出其中相等的集合.
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15.判断函数y=f(x)=x3+x的单调性和奇偶性,并证明你的结论.
四、拔高训练
16.已知f(x)=,求f[f(0)]的值.
17.设A={x|x2+4x=0},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0},若A∩B=B,求a的值.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
指数与指数幂的运算 |
| √ |
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指数函数及其性质 |
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| √ |
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对数与对数运算 |
| √ |
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对数函数及其性质 |
|
| √ |
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幂函数 | √ |
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1.指数与指数幂的运算
(1)根式
一般地,如果xn=a,那么x叫作a的________,其中n>1,且n∈N.
当n是奇数时,正数的n次方根是一个正数,负数的n次方根是一个负数.这时a的n次方根用符号表示.
当n是偶数时,正数的n次方根有两个,这两个数互为相反数.这时正数a的正的n次方根用符号表示,负的n次方根用符号-表示.__________没有偶次方根,0的任何次方根都是__________,记作=0.
式子叫作根式,这里n叫作根指数,a叫作被开方数.
(2)根式的性质
当n为奇数时,=a;
当n为偶数时,=|a|=
无论n为奇数还是偶数,()n=a(a≥0).
(3)分数指数幂
我们规定正数的正分数指数幂的意义是:
a=(a>0,m,n∈N*且n>1).
正数的负分数指数幂的意义是:a-=(a>0,m,n∈N*,且n>1).
0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂没有意义.
对于任意实数r,s,均有下列运算性质(其中a>0,b>0).
①aras=ar+s;②(ar)s=ars;③(ab)r=arbr.
2.指数函数及其性质
一般地,函数y=ax(a>0,且a≠1)叫作指数函数.
指数函数y=ax(a>0,且a≠1)的图像和性质如下表所示:
| 0<a<1 | a>1 |
图 象 | |
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定义域 | __________ |
|
值 域 | (0,+∞) |
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性 质 |
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(1)过定点(0,1),即x=0,y=1 |
|
|
(2)在R上是______ | (2)在R上是增函数 |
|
3.对数与对数的运算
(1)对数的概念
一般地,如果ax=N(a>0,且a≠1),那么数x叫作以a为底N的对数,记作x=logaN,其中a叫作对数的底数,N叫作真数.
对数与指数的关系:
当a>0,且a≠1时,ax=N⇔x=logaN.
对数的几个结论:
loga1=0,logaa=1;负数和零没有对数.
(2)对数的运算性质
如果a>0,且a≠1,M>0,N>0,那么:
①loga(MN)=logaM+logaN;
②loga=logaM-logaN;
③logaMn=nlogaM(n∈R);
(3)对数的换底公式
logab=(a>0且a≠1;c>0且c≠1;b>0)
(4)对数恒等式
alogaN=N,(a>0,且a≠1,N>0).
4.对数函数及其性质
一般地,我们把函数y=logax(a>0,且a≠1)叫作对数函数.
对数函数y=logax(a>0,且a≠1)的图像和性质如下表所示:
| 0<a<1 | a>1 |
图 像 |
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|
定义域 | (0,+∞) |
|
值 域 | __________ |
|
性 质 |
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|
(1)过定点(1,0),即x=1,y=0 |
|
|
(2)在(0,+∞)上是减函数 | (2)在(0,+∞)上是__________ |
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5.幂函数
一般地,函数y=xa叫作幂函数,其中x是自变量,a是常数,幂函数的图像恒过定点(1,1).当a>0时,函数y=xa在(0,+∞)上是__________;当a<0时,函数y=xa在(0,+∞)上是__________.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知幂函数y=xα(α为常数)的图象经过点A(4,2),则α=________________________________________________________________________.
[解析] 由4α=2可得22α=2,∴2α=1,故α=
[答案]
【例2】 (2016·湖南学业水平卷)已知函数f(x)=logax(a>0,且a≠1),且f(3)=1.
(1)求a的值,并写出函数f(x)的定义域;
(2)设函数g(x)=f(1+x)-f(1-x),试判断g(x)的奇偶性,并说明理由:
(3)若不等式f(t·4x)≥f(2x-t)对任意x∈[1,2]恒成立,求实数t的取值范围.
[解] (1)由f(3)=1,得loga3=1,所以a=3.
函数f(x)=log3x的定义域为(0,+∞).
(2)g(x)=log3(1+x)-log3(1-x),定义域为(-1,1)。
因为g(-x)=log3(1-x)-log3(1+x)=-g(x),所以g(x)是奇函数.
(3)因为f(x)=log3x在(0,+∞)上是增函数,所以不等式f(t·4x)≥f(2x-t)对任意x∈[1,2]恒成立,等价于不等式组
对任意x∈[1,2]恒成立.
由①得t>0;由②得t<2x,依题意,得t<2;由③得t≥=.
令μ=2x,则u∈[2,4].易知y=μ+在区间[2,4]上是增函数,所以y=μ+在区间[2,4]上的最小值为,故的最大值为,依题意,得t≥.综上所述,t的取值范围为≤t<2.
【例3】 (1)(2017·湖南学业水平真题)既在函数f(x)=x的图象上,又在函数g(x)=x-1的图象上的点是( )
A.(0,0) B.(1,1)
C.(2,) D.(,2)
(2)已知a>0,a≠1,M>0,N>0,那么下列等式中不正确的是( )
A.loga(M+N)=logaM+logaN
B.loga=logaM-logaN
C.logaMn=nlogaM
D.loga(MN)=logaM+logaN
[解析] (1)B 把选项中给出的坐标代入检查,只有B项中的(1,1)既满足f(x)=x,又满足g(x)=x-1.
(2)A 由对数的运算易知答案为A,对数的运算是学生比较容易出错的地方,在复习的时候要特别注意.
【例4】 已知函数f(x)=ax(a>0,且a≠1),若f(1)=2,则函数f(x)的解析式为( )
A.f(x)=4x B.f(x)=
C.f(x)=2x D.f(x)=
[解析] C 由f(1)=2,得2=a1,所以a=2,故f(x)=2x.
【例5】 (1)(2013·湖南学业水平考试真题)计算:log21+log24=__________.
(2)(2012·湖南学业水平考试真题)比较大小:log25__________log23(选填“>”“<”或“=”).
(3)(2017·湖南学业水平真题)已知a=log2,b=1,c=log24,则( )
A.a<b<c B.b<a<c
C.c<a<b D.c<b<a
[解析] (1)2 由对数的运算易知答案为2.
(2)>
(3)A ∵a=log2=-1,b=1,c=log24=2.∴a<b<c.
【例6】 计算下列各式的值:
(1)2÷4·3;
(2)+(-a-b-)·(a-b-);
(3)lg -lg+lg;
(4)lg 52+lg 8+lg 5·lg 20+(lg 2)2.
[解析] (1)原式=2a÷(4ab)·(3b)
=a-b-·3b=ab.
(2)原式=+(-b-)2-(a)2=a-1-b-1+b-1-a=-a=.
(3)原式=(lg 25-lg 72)-lg 2+lg(72×5) =lg 2-lg 7-2lg 2+lg 7+lg 5
=(lg 2+lg 5)=.
(4)原式=2lg 5+2lg 2+lg 5(2lg 2+lg 5)+(lg 2)2=2lg 10+(lg 5+lg 2)2
=2+(lg 10)2=2+1=3.
【例7】 已知幂函数y=x3m-9(m∈N*)的图像关于y轴对称,且在(0,+∞)上函数值随x的增大而减小,求满足(a+1)-<(3-2a)-的a的取值范围.
[解析] 因为函数y=x3m-9在(0,+∞)上单调递减,
所以3m-9<0,解得m<3.
又m∈N*,所以m=1,2.
又函数图像关于y轴对称,
所以3m-9为偶数,故m=1.
所以有(a+1)-<(3-2a)-.
又因为y=x-在(-∞,0),(0,+∞)上均递减,
所以a+1>3-2a>0或0>a+1>3-2a
或a+1<0<3-2a.
解得a<a<或a<-1.
【例8】 已知函数f(x)=log(-1).
(1)求f(x)的定义域;
(2)讨论函数f(x)的单调性;
(3)解不等式f(x)>0.
[解析] (1)因为-1>0,即x<0,
所以原函数的定义域为{x|x<0}.
(2)因为y=-1在R上是减函数,g(t)=logt在(0,+∞)上是减函数,
所以f(x)=log(-1)在(-∞,0)上是增函数.
(3)f(x)>0⇔log(-1)>0⇔0<-1<1⇔<2⇔-1<x<0.
【例9】 已知函数f(x)=(a>0且a≠1)
(1)求f(x)的定义域和值域;
(2)讨论f(x)的奇偶性;
(3)讨论当a>1时, f(x)的单调性.
[解析] (1)ax>0,ax+1>1,
所以对任意实数f(x)都有意义,所以f(x)的定义域为R.
由y==1-,
又因为ax∈(0,+∞),所以∈(0,2),
则f(x)的值域为{y|-1<y<1}.
(2)因为f(x) 的定义域为R,
且f(-x)===-f(x),
所以f(x)是奇函数.
(3)因为a>1,ax+1为增函数,且ax+1>1,
所以 为减函数,
从而f(x)=1-在R上为增函数.
下面证明,设x1,x2∈R且x1<x2.
f(x1)-f(x2)=1--1+
=.
因为x1<x2且a>1,所以ax1<ax2,所以ax1-ax2<0,
所以f(x1)-f(x2)<0,f(x1)<f(x2),
所以f(x)在R上为增函数.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 指数函数y=ax的图像经过点(2,16),则a的值是( )
A. B. C.2 D.4
2.下列函数中,在区间(0,+∞)上是增函数的是( )
A.y=-x2 B.y=x2-x+2
C.y=()x D.y=log3x
3.若100a=5,10b=2,则2a+b=( )
A.0 B.1 C.2 D.3
4.函数f(x)=lg(x-1)+的定义域为( )
A.(1,4] B.(1,4) C.[1,4] D.[1,4)
5.已知函数f(x)=2|x|,那么函数f(x)( )
A.是奇函数,且在(-∞,0)上是增函数
B.是偶函数,且在(-∞,0)上是减函数
C.是奇函数,且在(0,+∞)上是增函数
D.是偶函数,且在(0,+∞)上是减函数
6.式子的值为( )
A. B. C.2 D.3
7.若a+=7,则a+a-=( )
A.3 B.9 C.-3 D.±3
8.函数y=|lg(x-1)|的图象是( )

二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.使不等式23x-2-2>0成立的x的取值范围是__________.
10.指数函数y=(2-a)x在定义域内是减函数,则a的取值范围是________.
11.函数y=log(x2-2x)的单调递减区间是________.
12.已知f(x)=x5+ax3+bx-8,f(-2)=10,则f(2)=__________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.计算:
(1)0.25-2+()--lg 16-2lg 5+()0;
(2)log2+(log43+log83)(log32+log92)-log.
14.设函数f(x)=,求满足f(x)=的x的值.
15.已知函数f(x)=-log2,求函数f(x)的定义域,并判断它的奇偶性.
四、拔高训练
16.已知函数f(x)=ax(a>0,且a≠1)在区间[1,2]上的最大值与最小值的差为,求a的值.
17.某光线通过一块玻璃,其强度要损失10%,把几块这样的玻璃重叠起来,设光线原来的强度为a,通过x块玻璃后强度为y.
(1)写出y关于x的函数关系式;
(2)通过多少块玻璃后,光线强度减弱到原来的以下?(lg 3≈0.4771)
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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方程的根与函数的零点 |
| √ |
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用二分法求方程的近似解 | √ |
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几类不同增长的函数模型 |
| √ |
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函数模型的应用 |
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| √ | 关注实践应用 |
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1.函数与方程
(1)方程的根与函数的零点:如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是一条__________的曲线,并且有__________,那么,函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在c∈(a,b),使得__________,这个c也就是方程f(x)=0的根.
(2)二分法:二分法主要应用在求函数的变号零点.牢记二分法的基本计算步骤,即基本思路:任取两点x1和x2,判断方程f(x)=0在区间(x1,x2)内有无一个实根,如果f(x1)和f(x2)符号__________,则说明它在区间(x1,x2)内有一个实根;继续取区间(x1,x2)的中点x,检查f(x)与f(x1)是否同号,如果不同号,说明实根在区间(x1,x)内,否则实根在区间(x,x2)内,这样就已经将寻找根的范围减小一半,然后用同样的办法再进一步缩小范围,直到区间相当小为止.
2.函数模型及其应用
(1)常见函数模型
①一次函数模型:形如y=kx+b(k≠0),变量y随x“匀速增长”,增长率为常数k.
②二次函数模型:形如y=ax2+bx+c(a≠0),变量y随x“匀加速增长”,增长率为一次函数.
③指数函数模型:形如y=ax(a>0,且a≠1)的函数模型.函数y=c·ax+b(c≠0)可看成是由指数函数y=ax经过伸缩、平移变换而得.指数函数的增长率也为指数函数.
④对数函数模型:形如y=logax(a>0,且a≠1)的函数模型.对数函数的增长率为反比例函数.当a>1时,增长率为减函数,增长率越来越小.
⑤y=x+(a>0):此函数在(0,)上递减,在(,+∞)上递增,在x=处取得最小值.
⑥y=N(1+p)x:应用此函数模型解决有关增长率及利息等问题.
⑦y=:此函数可看成是由反比例函数y=平移而来.当k>0,x>0时为减函数.
(2)运用函数模型解决实际问题的过程:

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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)函数f(x)=2x-1的零点为( )
A.2 B. C.- D.-2
[解析] B 由f(x)=2x-1=0得x=
【例2】 (2015·湖南学业水平真题)已知函数f(x)的图像是连续不断的,且有如下对应值表:
x | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 |
f(x) | 8 | 4 | -2 | 0 | 6 |
则函数f(x)一定存在零点的区间是( )
A.(-1,0) B.(0,1)
C.(1,2) D.(2,3)
[解析] B 由图表知f(0)=4>0,
f(1)=-2<0,所以f(0)f(1)<0
所以零点存在于(0,1),所以选B.
【例3】 (2014·湖南学业水平真题)已知a是函数f(x)=2-log2x的零点,则实数a的值为________.
[解析] 令f(x)=2-log2a=0,所以log2a=2,所以a=4.
[答案] 4
【例4】 已知函数f(x)=x2-2x+b在区间(2,4)内有唯一零点,则b的取值范围是( )
A.R B.(-∞,0)
C.(-8,+∞) D.(-8,0)
[解析] D 因为f(2)=b,f(4)=8+b,
所以f(2)·f(4)<0,即-8<b<0.
【例5】 设函数f(x)=x+lg x-3,则f(x)的零点所在的区间可能是( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
[解析] C f(2)=2+lg 2-3=-1+lg 2<0,
f(3)=3+lg 3-3=lg 3>0,满足f(2)·f(3)<0,又f(x)在(0,+∞)为增函数,故选项C正确.
【例6】 若方程x2-3x+mx+m=0的两根均在(0,+∞)内,则m的取值范围是( )
A.m≤1 B.0<m≤1
C.m>1 D.0<m<1
[解析] B 设方程x2+(m-3)x+m=0的两根为x1,x2,则有Δ=(m-3)2-4m≥0,且x1+x2=3-m>0,x1·x2=m>0,解得0<m≤1.
【例7】 (2017·湖南学业水平真题)已知函数f(x)=
(1)若m=-1,求f(0)和f(1)的值,并判断函数f(x)在区间(0,1)内是否有零点;
(2)若函数f(x)的值域为[-2,+∞),求实数m的值.
[解析] (1)由m=-1可得
f(x)=
则f(0)=2(0-1)2-1=1,
f(1)=2(1-1)2-1=-1,由f(0)·f(1)<0,
可得f(x)在区间(0,1)内有零点.
(2)由已知,当x∈(-∞,0)时,
f(x)=2x∈(0,1).
又因为f(x)的值域为[-2,+∞),
所以,当x∈[0,+∞)时,
应有f(x)min=f(1)=m=-2,即m=-2.
【例8】 已知函数f(x)=log2(x-1).
(1)求函数y=f(x)的定义域;
(2)设g(x)=f(x)+a,若函数y=g(x)在(2,3)内有且仅有一个零点,求实数a的取值范围;
(3)设h(x)=f(x)+,是否存在正实数m,使得函数y=h(x)在[3,9]内的最小值为4?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
[解析] (1)由x-1>0,得x>1,
所以函数y=f(x)的定义域为(1,+∞).
(2)g(x)=log2(x-1)+a在区间(2,3)是增函数.
若仅有一个零点时,g(2)·g(3)<0,
即a·(a+1)<0,所以a的取值范围是(-1,0).
(3)h(x)=f(x)+
=+log2(x-1)≥2.
当且仅当=log2(x-1)时取等号
要使y=h(x)在[3,9]内的最小值为4时,令2=4,所以m=4.
当m=4时,x=5∈[3,9],故存在m=4.
【例9】 商店出售茶壶和茶杯,茶壶每个定价20元,茶杯每个定价5元,该店推出两种优惠方案:
(1)买一个茶壶赠送一个茶杯;
(2)按总价的92%付款.
某顾客需购茶壶4个,茶杯若干个(不少于4个),若设购买茶杯数x个,付款为y(元),试分别建立两种优惠方案中y与x之间的函数关系式,并讨论顾客买同样多的茶杯时,两种方案哪一种更省钱?
[解析] 由优惠方案(1)可得函数关系式为y1=20×4+5(x-4)=5x+60(x≥4,且x∈N+);
由优惠方案(2)可得函数关系式为
y2=(5x+20×4)×92%=4.6x+73.6(x≥4,且x∈N+).
y1-y2=0.4x-13.6(x≥4,且x∈N+),令y1-y2=0,得x=34.
当4≤x<34时,y1<y2,优惠方案(1)省钱;当x=34时,y1=y2,两种方案花费相同;
当x>34时,y1>y2,优惠方案(2)省钱.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.函数y=x2-2x-3的零点是( )
A.1,-3 B.3,-1
C.1,2 D.不存在
2.方程log3x+x=3的解所在的区间为( )
A.(0,2) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
3.下列函数中能用二分法求零点的是( )

4.方程x-1=lg x必有一个根的区间是( )
A.(0.1,0.2) B.(0.2,0.3)
C.(0.3,0.4) D.(0.4,0.5)
5.若函数f(x)唯一的零点一定在三个区间(2,16)、(2,8)、(2,4)内,那么下列命题中正确的是( )
A.函数f(x)在区间(2,3)内有零点
B.函数f(x)在区间(2,3)或(3,4)内有零点
C.函数f(x)在区间(3,16)内有零点
D.函数f(x)在区间(4,16)内无零点
6.某动物数量y(只)与时间x(年)的关系为y=alog3(x+1),设第二年有100只,则到第八年它们发展到( )
A.200只 B.400只
C.500只 D.600只
7.如图表示人的体重与年龄的关系,则( )

A.体重随年龄的增长而增加
B.25岁之后体重不变
C.体重增加最快的是15~25岁
D.体重增加最快的是15岁之前
8.函数f(x)=ax-b的图像如图所示,其中a、b为常数,则下列结论正确的是( )

A.a>1,b<0 B.a>1,b>0
C.0<a<1,b>0 D.0<a<1,b<0
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.函数y=的零点为________.
10.已知函数f(x)=ax2-bx+1的零点为-,,则a=__________,b=__________.
11.函数f(x)=()x+3x2-2的零点有________个.
12.已知函数f(x)=ax2+bx+c的两个零点是-1和2,且f(5)<0,则函数f(x)的单调递增区间为__________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.设函数f(x)=ax2+(b-8)x-a-ab的两个零点分别是-3和2,求f(x).
14.设函数f(x)=x-ln(x+2),证明函数f(x)在区间[e-2-2,e4-2]内至少有两个零点.
15.某公司每生产一批产品都能维持一段时间的市场供应.若公司本次新产品生产开始x月后,公司的存货量大致满足模拟函数f(x)=-3x3+12x+8,那么下次生产应在多长时间后开始?
四、拔高训练
16.某化工厂生产一种溶液,按市场要求,杂质含量不能超过0.1%,若初时含杂质2%,每过滤一次杂质含量可减少,问至少应过滤几次才能使产品达到市场要求?(已知lg 2=0.301,lg 3=0.477)
17.(2013·湖南学业水平考试真题)已知函数f(x)=2x+λ·2-x(λ∈R).
(1)当λ=-1时,求函数f(x)的零点;
(2)若函数f(x)为偶函数,求实数λ的值;
(3)若不等式≤f(x)≤4在x∈[0,1]上恒成立,求实数λ的取值范围.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
柱、锥、台、球的结构特征 | √ |
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简单组合体的结构特征 | √ |
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中心投影与平行投影 | √ |
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空间几何体的三视图 |
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| √ |
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空间几何体的直观图 | √ |
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柱体、锥体、台体、球的表面积和体积 | √ |
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1.棱(圆)柱、棱(圆)锥、棱(圆)台的结构特征
(1)有两个面互相平行(即底面平行且全等),其余各面(即侧面)都是四边形,每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的多面体叫作__________.
(2)有一个面(即底面)是多边形,其余各面(即侧面)是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的多面体叫作__________.
(3)用一个__________________,底面与截面之间的部分叫作棱台.
(4)以矩形的一边所在直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面所围成的旋转体叫作__________,旋转轴叫作圆柱的轴,垂直于轴的边旋转而成的圆面叫作圆柱底面,平行于轴的边旋转而成的曲面叫作圆柱侧面,无论旋转到什么位置,不垂直于轴的边都叫作圆柱侧面的母线.
(5)以直角三角形的__________为旋转轴,其余两边旋转形成的面所围成的旋转体叫作圆锥.
(6)用平行于圆锥底面的平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫作__________.
(7)以________________,半圆面旋转一周形成的旋转体叫作球体,简称球.
2.中心投影、平行投影及空间几何体的三视图、直视图
(1)光由一点向外散射形成的投影,叫作______________.
(2)在一束平行光线照射下形成的投影,叫作__________投影.投影线正对着投影面时,叫作正投影,否则叫作斜投影.
(3)正视图:光线从物体的__________投影所得的投影图,它能反映物体的高度和长度.
侧视图:光线从物体的__________投影所得的投影图;它能反映物体的高度和宽度.
俯视图:光线从物体的__________投影所得的投影图;它能反映物体的长度和宽度.(被遮挡的轮廓线要画虚线)
3.多面体和旋转体的面积和体积公式
下表中,C′、C分别表示上、下底面的周长,h表示高,h′表示斜高,l表示侧棱长,r表示圆柱、圆锥的底面半径,r1、r2分别表示圆台的上、下底面半径,R表示球半径.
名称 | 侧面积(S侧) | 全面积(S全) | 体积(V) |
直棱柱 | Ch | S侧+2S底 | S底·h |
正棱锥 | Ch′ | S侧+S底 | S底·h |
正棱台 | (C+C′)h′ | S侧+S上底+S下底 | h(S上底+S下底+ |
) |
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圆柱 | 2πrl | 2πr(l+r) | πr2h |
圆锥 | πrl | πr(l+r) | πr2h |
圆台 | π(r1+r2)l | π(r1+r2)l+ |
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π(r+r) | πh(r+r1· |
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r2+r) |
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球 |
| __________ | __________ |
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)图1是某圆柱的直观图,则其正视图是( )

A.三角形 B.梯形 C.矩形 D.圆
[解析] C 正视图为光线从物体的正前方投影所得。
【例2】 (2017·湖南学业水平真题)已知一个几何体的三视图如图所示,则该几何体可以是( )

A.正方体 B.圆柱
C.三棱柱 D.球
[解析] A 圆柱的三视图中有圆,三棱柱的三视图中有三角形,球的三视图全是圆,只有正方体的三视图才可以是三个正方形,故选A.
【例3】 (2015·湖南学业水平真题)如图,一个几何体的三视图都是半径为1的圆,则该几何体的表面积等于( )

A.π B.2π C.4π D.π
[解析] C 由三视图知,该几何体是半径为1的球,所以S=4πR2=4π,所以选C.
【例4】 (2017·湖南学业水平真题)已知圆柱OO1及其侧面展开图如图所示,则该圆柱的体积为________.

[解析] 设圆柱的底面半径为r,则2πr=2π,r=1,所以圆柱OO1的底面半径为1,高为4,体积为:V=π×12×4=4π.
[答案] 4π
【例5】 判断下列说法是否正确:
(1)台体上底面的面积与下底面的面积之比一定小于1;( )
(2)矩形绕任意一条直线旋转都可以围成圆柱;( )
(3)棱台的侧面是全等的梯形,侧棱长一定相等;( )
(4)圆锥、圆台中过轴的截面是轴截面,圆锥的轴截面是等腰三角形,圆台的轴截面是等腰梯形.( )
[解析] (1)正确.台体是由锥体截得的,截面是其上底面,其面积小于下底面的面积.
(2)错误.矩形绕对角线所在直线旋转,不能围成圆柱.
(3)错误.棱台的上、下底面是相似且对应边平行的多边形,棱台的各侧棱延长后交于一点,但是棱台的各侧棱长不一定相等.
(4)正确.
【例6】 下列几何体各自的三视图中,有且仅有两个视图相同的是( )

A.①② B.①③ C.①④ D.②④
[解析] D 正方体的正视图、侧视图、俯视图都相同;圆锥的正视图、侧视图相同;三棱台的三个视图都不相同;正四棱锥的正视图和侧视图相同.
【例7】 一个圆柱的侧面展开图是一个正方形,这个圆柱的全面积与侧面积的比是( )
A. B. C. D.
[解析] A 设圆柱的底面半径为r,高为h,则由题意知h=2πr.
S=2πr2+2πrh=2πr2(1+2π),
S侧=2πrh=2πr2(2π)
∴S∶S侧=.
【例8】 某个几何体的三视图如图所示(单位:m).

(1)求该几何体的表面积(结果保留π);
(2)求该几何体的体积(结果保留π).
[解析] 由三视图可知:该几何体的下半部分是棱长为2 m的正方体,上半部分是半径为1 m的半球.
(1)几何体的表面积为
S=×4π×12+6×22-π×12
=(24+π)m2.
(2)几何体的体积为
V=23+××π×13
=(8+) m3.
【例9】 圆台的上、下底面半径分别是10 cm和20 cm,它的侧面展开图的扇环的圆心角是180°,那么圆台的表面积是多少?
[解析]

如图所示,设圆台的上底面周长为c,因为扇环的圆心角是180°.
故c=π·SA=2π×10,
所以SA=20,
同理可得SB=40,
所以AB=SB-SA=20,
所以S表面积=S侧+S上+S下
=π(r1+r2)·AB+πr+πr
=π(10+20)×20+π×102+π×202
=1 100π(cm2).
故圆台的表面积为1 100πcm2.
【例10】 (1)如图,△A′B′C′是水平放置的平面图形的斜二测直观图,将其恢复成原图形.(2)若|C′A′|=2,B′D′∥y′且|B′D′|=1.5,求原平面图形△ABC的面积.

[解析] (1)画直角坐标系xOy,在x轴上取OA=O′A′,即CA=C′A′;

(2)在题图中,过B′作B′D′∥y′轴,交x′轴于D′,在x轴上取OD=O′D′,过D作DB∥y轴,并使DB=2D′B′.
(3)连接AB、BC,则△ABC即为△A′B′C′原来的图形,如图.
因为B′D′∥y′,所以BD⊥AC.
又|B′D′|=1.5,且|A′C′|=2,
所以|BD|=3,|AC|=2.
所以S△ABC=·|BD|·|AC|=3.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.图①是由下列哪个平面图形旋转得到的( )

2.下列命题不正确的是( )
A.过平面外一点有且只有一条直线与该平面垂直
B.如果平面的一条斜线在平面内的射影与某直线垂直,则这条斜线必与这条直线垂直
C.两异面直线的公垂线有且只有一条
D.如果两个平行平面同时与第三个平面相交,则它们的交线平行
3.

将长方体截去一个四棱锥,得到的几何体如图所示,则该几何体的左视图为( )
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4.棱长都是1的三棱锥的表面积为( )
A. B.2
C.3 D.4
5.有一个几何体的三视图及其尺寸如下(单位:cm),则该几何体的表面积及体积为( )

A.24πcm2,12πcm3 B.15πcm2,12πcm3
C.24πcm2,36πcm3 D.以上都不正确
6.两球的体积之和是12π,它们过球心的截面圆周长之和是6π,则两球的半径之差是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
7.四棱锥成为正棱锥的一个充分但不必要条件是( )
A.各侧面是正三角形
B.底面是正方形
C.各侧面三角形的顶角为45度
D.顶点到底面的射影在底面对角线的交点上
8.下面的四个图中不能围成正方体的是( )

二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.利用斜二测画法得到的图形,有下列说法:①三角形的直观图仍是三角形;②正方形的直观图仍是正方形;③平行四边形的直观图仍是平行四边形;④菱形的直观图仍是菱形.其中说法正确的序号是__________.
10. 如图,E、F分别为正方体的面ADD1A1、面BCC1B1的中心,则四边形BFD1E在该正方体的面上的射影可能是________.(要求:把可能的图的序号都填上)


11.一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为________m3.

12.将装有水的长方体水槽固定底面一边后将水槽倾斜一个小角度,则倾斜后水槽中的水形成的几何体的形状是__________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为a,
(1)求三棱锥A-A1BD的表面积和体积;
(2)求三棱锥B-A1C1D的体积.
14.如图所示是一个几何体的正视图和俯视图.

(1)试判断这个几何体的形状;
(2)请画出它的侧视图,并求出侧视图的面积;
(3)求该几何体的体积.
15.圆柱内有一个四棱柱,四棱柱的底面是圆柱底面的内接正方形.已知圆柱表面积为6π,且底面圆直径与母线长相等,求四棱柱的体积.
四、拔高训练
16.一块边长为10 cm的正方形铁片按如图所示的阴影部分裁下,然后用余下的四个全等的等腰三角形加工成一个正四棱锥形容器,试建立容器的容积V与x的函数关系式,并求出函数的定义域.

17.等腰直角三角形的直角边为2,求以斜边所在的直线为旋转轴,其余二边旅转形成的面所围成的旋转体的体积和表面积.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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平面 | √ |
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空间中直线与直线之间的位置关系 |
| √ |
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| 包括异面直 |
线所成的角 |
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空间中直线与平面之间的位置关系 |
| √ |
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平面与平面之间的位置关系 |
| √ |
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直线与平面平行的判定与性质 |
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| √ |
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平面与平面平行的判定与性质 |
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| √ |
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直线与平面垂直的判定与性质 |
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| √ |
| 包括直线 |
与平面所 |
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成的角 |
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平面与平面垂直的判定与性质 |
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| √ |
| 包括二面角 |
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1.平面
公理1:如果一条直线上的__________在一个平面内,那么这条直线在此平面内.
公理2:过______________的三点,有且只有一个平面.
公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.
推论1:__________可确定一个平面.
推论2:__________可确定一个平面.
推论3:________________可确定一个平面.
2.(1)空间中两条直线有三种位置关系:__________;__________;__________.
(2)相交直线和平行直线统称为__________.
(3)异面直线——不同在__________内的两条直线叫作异面直线.
3.空间中直线和平面的位置关系有三种
(1)直线和平面相交——有且只有__________公共点;
(2)直线在平面内——有__________公共点;
(3)直线和平面平行——__________公共点.
4.空间中两平面的位置关系有两种:平行、相交.
5.(1)空间中的平行关系的转化与联系
(2)直线与平面平行的判定定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线__________,则该直线与此平面平行.
(3)直线与平面平行的性质定理:一条直线与一个平面平行,则过这条直线的任意一个平面与此平面的交线与该直线__________.
(4)平面与平面平行的判定定理:一个平面内的________直线与另一个平面平行,则这两个平面平行.
(5)平面与平面平行的性质定理:如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线________.
6.(1)空间中的垂直关系的转化与联系
(2)直线与平面垂直的判定定理:一条直线与一个平面内的__________直线都垂直,则该直线与此平面垂直.
(3)直线与平面垂直的性质定理:一条直线垂直一个平面,则这条直线垂直于这个平面内的__________一条直线.
(4)垂直于同一个平面的两条直线__________.
(5)平面与平面垂直的判定定理:一个平面过另一个平面的__________,则这两个平面垂直.
(6)平面与平面垂直的性质定理:两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面________________________________________________________________________.
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【例1】 (2017·湖南学业水平真题)如图所示,四面体ABCD中,E、F分别为AC,AD的中点,则直线CD与平面BEF的位置关系是( )

A.平行 B.在平面内
C.相交但不垂直 D.相交且垂直
[解析] A ∵E,F分别为AC,AD的中点,∴EF为△ACD的中位线,∴EF∥CD,又∵EF⊂平面BEF,CD⊄平面BEF,∴CD∥平面BEF.
【例2】 (2016·湖南学业水平卷)如图,四棱锥PABCD的底面是边长为2的菱形,PD⊥底面ABCD.
(1)求证:AC⊥平面PBD;
(2)若PD=2,直线PB与平面ABCD所成的角为45°,求四棱锥PABCD的体积.

[解析] (1)因为四边形ABCD是菱形,所以AC⊥BD.
又因为PD⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,所以PD⊥AC.故AC⊥平面PBD.
(2)因为PD⊥平面ABCD,所以∠PBD是直线PB与平面ABCD所成的角.于是∠PBD=45°,因此BD=PD=2.又AB=AD=2,所以菱形ABCD的面积为S=AB·AD·sin 60°=2.
故四棱锥PABCD的体积V=S·PD=.
【例3】 (1)正方体ABCDA1B1C1D1中,E为DD1的中点,则BD1与过A,C,E三点的平面的位置关系是__________.
(2)(2014·湖南学业水平真题)如图,在正方体ABCDA1B1C1D1中,异面直线BD与A1C1的位置关系是( )

A.平行 B.相交
C.异面但不垂直 D.异面且垂直
[解析] (1)

如图所示,连接BD交AC于点O,在正方体中容易得到点O为BD的中点,又因为E为DD1的中点,
所以OE∥BD1.
又因为OE⊂平面ACE,BD1⊄平面ACE,
所以BD1∥平面ACE.
(2)连接B1D1,因为BB1綊DD1,所以四边形BB1D1D为平行四边形,所以BD綊B1D1,而B1D1⊥A1C1,所以BD⊥A1C1,所以选D.
[答案] (1)平行 (2)D
【例4】

(2013·湖南学业水平考试真题)如图在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,D1D⊥平面ABCD,底面ABCD是正方形,且AB=1,D1D=.
(1)求直线D1B与平面ABCD所成角的大小;
(2)求证:AC⊥平面BB1D1D.
[解析] (1)因为D1D⊥平面ABCD,D为D1在平面ABCD的射影,
所以直线BD为直线D1B在平面ABCD上的射影,
所以∠D1BD是直线D1B与平面ABCD所成角,
因为D1D⊥平面ABCD,
所以DD1⊥BD,即∠D1DB=90°.
因为底面ABCD是正方形且AB=1,所以BD=.
在Rt△D1BD中,tan∠D1BD===1.
所以∠D1BD=45°.
直线D1B与平面ABCD所成角的大小为45°.
(2)证明:因为D1D⊥平面ABCD,
所以DD1⊥AC.
因为底面ABCD是正方形,所以AC⊥BD.
又因为DD1⊂平面BB1D1D,BD⊂平面BB1D1D,且DD1∩BD=D,
所以AC⊥平面BB1D1D.
【例5】

如图,在空间四边形ABCD中,AC⊥BD,且AC=BD,E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点,则四边形EFGH是什么形状?
[解析] 因为E、H分别是AB、AD的中点
所以EH∥BD且EH=BD
同理FG∥BD且FG=BD
所以EH綊FG
所以四边形EFGH是平行四边形
又因为E、F为AB、BC的中点
所以EF∥AC且EF=AC
又因为AC=BD,所以EF=EH.
又因为AC⊥BD,所以EF⊥EH
所以四边形EFGH是正方形.
【例6】

如图,△ABC为正三角形,EC⊥平面ABC,BD∥CE,且CE=CA=2BD,M是EA的中点.求证:
(1)DE=DA;
(2)平面BDM⊥平面ECA;
(3)平面DEA⊥平面ECA.

证明:(1)如图,取EC的中点F,连接DF.
因为EC⊥BC,DF∥BC,
所以DF⊥EC.
在Rt△EFD和Rt△DBA,
因为EF=EC=BD,FD=BC=AB.
所以Rt△EFD≌Rt△DBA,
故ED=DA.
(2)取CA的中点N,连接MN、BN,
则MN綊EC.
所以MN∥BD,所以N点在平面BDM内.
因为EC⊥平面ABC,
所以EC⊥BN.又CA⊥BN,
所以BN⊥平面ECA,
BN⊂平面MBD,
所以平面MBD⊥平面ECA.
(3)因为BD綊EC,MN綊EC,
所以BD綊MN
所以MNBD为平行四边形.
所以DB∥BN.又BN⊥平面ECA,
所以DM⊥平面ECA.又DM⊂平面DEA,
所以平面DEA⊥平面ECA.
【例7】 已知正方体ABCDA1B1C1D1.
(1)证明:D1A∥平面C1BD;
(2)求异面直线D1A与BD所成的角.

[解析] (1)证明:在正方体ABCDA1B1C1D1中
因为C1D1綊AB
所以四边形ABC1D1为平行四边形
所以BC1綊AD1
又因为BC1⊂面C1BD
AD1⊄面C1BD
所以D1A∥面C1BD.
(2)由(1)知,D1A∥BC1,
所以D1A与BD所成的角与BC1与BD所成的角相等为∠DBC1
又因为BC1,BD,DC1为正方体的面对角线,它们相等
所以△BDC1为正角形
所以∠DBC1=60°
所以D1A与BD所成的角为60°.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.垂直于同一条直线的两条直线一定( )
A.平行 B.相交
C.异面 D.以上都有可能
2.若直线a不平行于平面α,则下列结论成立的是( )
A.α内所有的直线都与a异面
B.α内不存在与a平行的直线
C.α内所有的直线都与a相交
D.直线a与平面α有公共点
3.已知两个平面垂直,下列命题
①一个平面内的已知直线必垂直于另一个平面的任意一条直线;
②一个平面内的已知直线必垂直于另一个平面的无数条直线;
③一个平面内的任一条直线必垂直于另一个平面;
④过一个平面内任意一点作交线的垂线,则垂线必垂直于另一个平面
其中正确的个数是( )
A.3 B.2 C.1 D.0
4.下列命题中,正确的个数是( )
①如果两条平行直线中的一条和一个平面相交,那么另一条直线也和这个平面相交;②一条直线和另一条直线平行,它就和经过另一条直线的任何平面都平行;③经过两条异面直线中的一条直线,有一个平面与另一条直线平行;④两条相交直线,其中一条与一个平面平行,则另一条一定与这个平面平行.
A.0 B.1 C.2 D.3
5.设P是△ABC所在平面α外一点,若PA,PB,PC两两垂直,则P在平面α内的射影是△ABC的( )
A.内心 B.外心 C.重心 D.垂心
6.正方体ABCD-A1B1C1D1中,与对角线AC1异面的棱有( )条( )
A.3 B.4 C.6 D.8
7.能保证直线a与平面α平行的条件是( )
A.b⊂α,a∥b
B.b⊂α,c∥α,a∥b,a∥c
C.b⊂α,A、B∈a,C、D∈b,且AC=BD
D.a⊄α,b⊂α,a∥b
8.

如图长方体中,AB=AD=2,CC1=,则二面角C1-BD-C的大小为( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.已知直线a∥平面α,平面α∥平面β,则a与β的位置关系为________.
10.如图,△ABC是直角三角形,∠ACB=90°,PA⊥平面ABC,此图形中有________个直角三角形.

11.如图,▱ADEF的边AF垂直于平面ABCD,AF=2,CD=3,则CE=__________.

12.已知命题:①平行于同一直线的两个平面平行;②平行于同一平面的两个平面平行;③垂直于同一直线的两直线平行;④垂直于同一平面的两直线平行.其中正确的是________(填序号).
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.已知正方体AC1的棱长为a.

(1)求证:BD⊥平面ACC1A1;
(2)设P为D1D中点,求点P到平面ACC1A1的距离.
14.如图,已知空间四边形ABCD,E、H分别是边AB、AD的中点,F、G分别是边BC、CD上的点,且==,求证直线EF、GH、AC交于一点.

15.

如图在△ABC中,∠ABC=90°,D是AC的中点,S是△ABC所在平面外一点,且SA=SB=SC.
(1)求证:SD⊥平面ABC;
(2)若AB=BC,求证:BD⊥平面SAC.
四、拔高训练
16.如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,M、N分别是AB、PC的中点,PA=AD=a.

(1)求证:MN∥平面PAD;
(2)求证:平面PMC⊥平面PCD.

17.如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.
(1)求证:PA∥平面EDB;
(2)求证:PB⊥平面EFD;
(3)求二面角CPBD的大小.
18.

如图所示,在直三棱柱ABCA1B1C1中,AB=BB1=BC,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点.
(1)求证:B1C∥平面A1BD;
(2)求证:B1C1⊥平面ABB1A1;
(3)在CC1上是否存在一点E,使得∠BA1E=45°,若存在,试确定E的位置,并判断平面A1BD与平面BDE是否垂直?若不存在,请说明理由.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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直线的倾斜角与斜率 |
| √ |
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| 包括斜率公式 |
两条直线平行与垂直的判定 |
|
| √ |
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直线的点斜式、两点式和一般式方程 |
|
| √ |
| 包括直线的 |
斜截式、截 |
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距式方程 |
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两直线的交点坐标 |
| √ |
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两点间的距离 |
| √ |
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点到直线的距离 |
| √ |
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两条平行直线之间的距离 | √ |
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1.直线的倾斜角和直线的斜率
(1)倾斜角:当直线l与x轴平行或重合时,规定此时直线的倾斜角为0°.
当直线l与x轴相交时,我们取x轴作为基准,x轴正方向与直线l向上方向之间所成的角叫作l的倾斜角.倾斜角的取值范围为[0,π).
(2)直线的斜率有存在和不存在两种情况:
当直线的倾斜角θ≠90°时,直线的斜率存在,且斜率k=tan θ;
当直线的倾斜角θ(θ≠90°),斜率为k,则k≥0⇔∈[0,);k<0⇔θ∈(,π).
(3)经过两点P1(x1,y1)、P2(x2,y2)(x1≠x2)的直线的斜率k=________.
2.两条直线平行或垂直的判定
直线l1∥l2或重合⇔倾斜角α1=α2⇔斜率存在时,k1=k2,或斜率都不存在;
直线l1∥l2⇔斜率存在时,________且在y轴上的截距不同,或斜率都不存在且在x轴上的截距不同;
直线l1⊥l2⇔斜率存在时,________,或一条直线的斜率为0,另一条直线的斜率不存在.
若直线l1:A1x+B1y+C1=0,直线l2:A2x+B2y+C2=0,且A1、A2、B1、B2都不为零.
(1)l1∥l2⇔________;
(2)l1⊥l2⇔________;
(3)l1与l2相交⇔________;
(4)l1与l2重合⇔________.
3.直线方程的形式
名称 | 方程形式 | 条件 | 备注 |
点斜式 | y-y1= |
|
|
k(x-x1) | 点P(x1,y1)、斜率k | 不包含垂直x轴的直线 |
|
斜截式 | y=kx+b | 斜率k,截距b | 不包含垂直x轴的直线 |
两点式 | = |
|
|
两点P1(x1,y1)、P2(x2,y2) | 不包含平行或重合于两坐标轴的直线 |
| |
截距式 | +=1 | 横截距a, |
|
纵截距b | 不包括坐标轴,平行于坐标轴和过原点的直线 |
|
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一般式 | Ax+By+C |
|
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=0(A2+ |
|
|
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B2≠0) |
|
|
|
4.两点P1(x1,y1)、P2(x2,y2)间的距离公式:|P1P2|=________.
5.点P(x0,y0)到直线Ax+By+C=0的距离公式:d=________.
6.平行直线Ax+By+C1=0、Ax+By+C2=0(C1≠C2)间的距离公式:d=________.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知直线l1:3x-y+2=0,l2:mx-y+1=0.若l1∥l2,则m=________.
[解析] 由题意有3×(-1)=(-1)m,∴m=3
[答案] 3
【例2】 (2015·湖南学业水平真题)直线x-y+3=0与直线x+y-4=0的位置关系为( )
A.垂直 B.平行
C.重合 D.相交但不垂直
[解析] A 因为x-y+4=0与x+y-4=0两条直线的斜率k1=1,k2=-1,k1·k2=-1
所以垂直,选A.
【例3】 (2012·湖南学业水平考试真题)经过点A(0,3),且与直线y=-x+2垂直的直线方程是________.
[答案] x-y+3=0
【例4】 已知下列命题:
①若一条直线的倾斜角为θ,则它的斜率k=tan θ;
②若直线的斜率k=-1,则它的倾斜角为135°;
③直线y=3的倾斜角为45°;
④经过A(-1,0),B(-1,3)两点的直线的倾斜角为90°;
⑤经过定点P0(x0,y0)的直线,都可以用方程y-y0=k(x-x0)来表示;
⑥不经过原点的直线,都可以用方程+=1来表示.
其中正确命题的序号是________.
[解析] ①当θ=90°时,直线的斜率k不存在,故错误;③直线y=3的斜率k=0,则其倾斜角为0°,故错误;⑤当直线经过P0(x0,y0),且倾斜角为90°,即斜率不存在时,直线的方程为x=x0,故错误;⑥当直线平行于x轴或y轴时,直线没有截距式方程,故错误.
[答案] ②④
【例5】 (1)当a为何值时,直线l1:y=-x+2a与直线l2:y=(a2-2)x+2平行?
(2)当a为何值时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直?
[解析] (1)由题意可知,kl1=-1,kl2=a2-2.
因为l1∥l2,
所以,解得a=-1.
故当a=-1时,
直线l1:y=-x+2a与直线l1:y=(a2-a)x+2平行.
(2)由题意可知,kl1=2a-1,kl2=4.
因为l1⊥l2所以4(2a-1)=-1,解得a=.
故当a=时,
直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直.
【例6】 求过两条直线3x+4y-2=0与2x+y+2=0的交点且垂直于直线6x-7y-3=0的直线方程.
[解析] 法一:联立解
得
即两直线的交点为(-2,2).
设所求直线的方程为7x+6y+m=0,
因为此直线过点(-2,2),
所以7×(-2)+6×2+m=0,所以m=2,
故所求的直线方程为7x+6y+2=0.
法二:设过两直线交点的直线方程为
3x+4y-2+λ(2x+y+2)=0.
整理为一般式,得(3+2λ)x+(4+λ)y-2+2λ=0.直线6x-7y-3=0的斜率k1=,
所求直线的斜率为k2=-.
由垂直条件可得k1·k2=×(-)=-1,解得λ=2,
故所求直线方程为(3+2×2)x+(4+2)y-2+2×2=0,
即7x+6y+2=0.
【例7】 直线l过定点A(-2,3),且与两坐标轴围成三角形的面积为4,求直线l的方程.
[解析] 显然,l不垂直于x轴,设l的方程为y-3=k(x+2),
令x=0得,y=2k+3;令y=0,得x=--2,由题意得|(2k+3)(--2)|=4;
解得k1=-,k2=-.
故所求直线方程为y-3=-(x+2),
或y-3=-(x+2).
即x+2y-4=0,或9x+2y+12=0.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.直线x+6y+2=0在x轴和y轴上的截距分别是( )
A.2, B.-2,-
C.-,-3 D.-2,-3
2.两平行直线3x+2y-3=0和6x+4y+1=0之间的距离是( )
A.4 B.
C. D.
3.若A(-4,2),B(6,-4),C(12,6),D(2,12),则下面四个结论正确的个数是( )
①AB∥CD;②AB⊥AD;③AC⊥BD;④AC∥BD.
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
4.直线过点(-3,-2)且在两坐标轴上的截距相等,则这直线方程为( )
A.2x-3y=0
B.x+y+5=0
C.2x-3y=0或x+y+5=0
D.x+y+5或x-y+5=0
5.已知ab<0,bc<0,则直线ax+by=c通过( )
A.第一、二、三象限 B.第一、二、四象限
C.第一、三、四象限 D.第二、三、四象限
6.点(2,1)到直线3x-4y+2=0的距离是( )
A. B. C. D.
7.与直线l:3x-4y+5=0关于x轴对称的直线的方程为( )
A.3x+4y-5=0 B.3x+4y+5=0
C.-3x+4y-5=0 D.-3x+4y+5=0
8.光线从点A(-3,5)射到x轴上,经反射以后经过点B(2,10),则光线从A到B的距离为( )
A.5 B.2 C.5 D.10
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.点(3,1)和(-4,6)在直线3x-2y+a=0的两侧,则a的取值范围是________.
10.已知过两点A(4,y),B(2,-3)的直线的倾斜角为135°,则y=__________.
11.已知直线ax+y+a+2=0恒经过一个定点,则过这一定点和原点的直线方程是__________.
12.如果三条直线mx+y+3=0,x-y-2=0,2x-y+2=0不能成为一个三角形三边所在的直线,那么m的一个值是________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.已知直线l经过点A(2,4),且被平行直线l1:x-y+1=0与l2:x-y-1=0所截得的线段的中点M在直线x+y-3=0上.求直线l的方程.
14.(1)要使直线l1:(2m2+m-3)x+(m2-m)y=2m与直线l2:x-y=1平行,求m的值.
(2)直线l1:ax+(1-a)y=3与直线l2:(a-1)x+(2a+3)y=2互相垂直,求a的值.
15.已知直线l:5ax-5y-a+3=0.
(1)求证:不论a为何值,直线l总经过第一象限;
(2)为使直线不经过第二象限,求a的取值范围.
四、拔高训练
16.已知△ABC中,A(1,3),AB、AC边上的中线所在直线方程分别为x-2y+1=0和y-1=0,求△ABC各边所在直线方程.
17.求直线x-2y-1=0关于直线x+y-1=0对称的直线方程.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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圆的标准方程 |
| √ |
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圆的一般方程 |
| √ |
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直线与圆的位置关系 |
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| √ | 关注学科 |
内综合 |
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圆与圆的位置关系 |
| √ |
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直线与圆的方程的应用 |
|
| √ |
| 关注实践应用 |
空间直角坐标系 | √ |
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空间两点间的距离公式 | √ |
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1.圆心坐标是(a,b),半径是r的圆的标准方程是________.
2.当方程x2+y2+Dx+Ey+F=0满足D2+E2-4F>0时表示圆,此圆的圆心的坐标是________,半径r=________.
3.直线与圆的位置关系有三种
(1)直线与圆相交⇔有2个公共点;
(2)直线与圆相切⇔有1个公共点;
(3)直线与圆相离⇔没有公共点.
4.直线l:Ax+By+C=0与圆(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)的位置关系的判定方法
(1)几何法
圆心O(a,b)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=.
若d<r⇔直线与圆________;
若d=r⇔直线与圆________;
若d>r⇔直线与圆________.
(2)代数法
由直线与圆的方程联立得方程组
,消元后得到的关于x或y的一元二次方程的判别式为Δ,则:
若Δ>0⇔直线与圆________;
若Δ=0⇔直线与圆________;
若Δ<0⇔直线与圆________.
5.直线被圆所截得的弦长公式

如图,|AB|=2(垂径分弦定理).
6.(1)圆与圆的位置关系有相离、相交、外切、内切、内含五种情况.
(2)设两圆(x-a1)2+(y-b1)2=r(r1>0)与(x-a2)2+(y-b2)2=r(r2>0)的圆心距|O1O2|=d,则:
d>r1+r2⇔相离;
d=r1+r2⇔外切;
|r1-r2|<d<r1+r2⇔相交;
d=|r1-r2|⇔内切;
0<d<|r1-r2|⇔内含.
7.空间直角坐标系,两点之间的距离公式

(1)xOy平面上的点的坐标的特征A(x,y,0):竖坐标z=0;
xOz平面上的点的坐标特征B(x,0,z):纵坐标y=0;
yOz平面上的点的坐标特征C(0,y,z):横坐标x=0;
x轴上的点的坐标特征D(x,0,0):纵、竖坐标y=z=0;
y轴上的点的坐标特征E(0,y,0):横、竖坐标x=z=0;
z轴上的点的坐标特征F(0,0,z):横、纵坐标x=y=0.
(2)空间中两点P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2)间的距离公式为
|P1P2|=.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知两直线x-2y=0和x+y-3=0的交点为M,则以点M为圆心,半径长为1的圆的方程是( )
A.(x+1)2+(y+2)2=1
B.(x-1)2+(y-2)2=1
C.(x+2)2+(y+1)2=1
D.(x-2)2+(y-1)2=1
[解析] D 由可解得圆心M(2,1),又半径为1,故所求圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=1
【例2】 (2013·湖南学业水平考试)已知两点P(4,0),Q(0,2),则以线段PQ为直径的圆的方程是( )
A.(x+2)2+(y+1)2=5
B.(x-2)2+(y-1)2=10
C.(x-2)2+(y-1)2=5
D.(x+2)2+(y+1)2=10
[解析] C 线段PQ的中点坐标为(2,1),|PQ|=2,所以圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=5.
【例3】 已知圆C与直线x-y=0及x-y-4=0都相切,圆心在直线x+y=0上,则圆C的方程为( )
A.(x+1)2+(y-1)2=2
B.(x-1)2+(y+1)2=2
C.(x-1)2+(y-1)2=2
D.(x+1)2+(y+1)2=2
[解析] B 直线x-y=0与x-y-4=0是平行直线且与圆C相切,则它们之间的距离即为圆C的直径长.
设圆C的半径长为r,则2r=,r=,又圆C的圆心在直线x+y=0上,所以设圆心C(a,-a),则点C到两条切线的距离都等于半径长,即,解得a=1,即圆C的圆心坐标为(1,-1),所以圆C的标准方程为(x-1)2+(y+1)2=2,故选B.
【例4】 (2015·湖南学业水平真题)已知直线l:x-y+2=0,圆C:x2+y2=r2(r>0),若直线l与圆C相切,则圆C的半径r=________.
[解析] 因为直线与圆C相切,所以d=r
即:d==r
所以r==.
[答案]
【例5】 (1)已知直线5x+12y+a=0与圆x2-2x+y2=0相切,则a的值为________.
(2)经过圆x2+2x+y2=0的圆心C,且与直线x+y=0垂直的直线方程是________.
(3)已知圆O:x2+y2=4,求过点P(2,4)与圆O相切的切线方程是________.
[解析] (1)圆x2-2x+y2=0化为标准方程为(x-1)2+y2=1,所以圆心为(1,0),半径为1,圆心到直线5x+12y+a=0的距离正好等于半径,易知a=8或a=-18.
[答案] 8或-18
[解析] (2)因为圆心坐标为(-1,0),与直线x+y=0垂直的直线的斜率为1,所以所求直线方程为x-y+1=0.
[答案] x-y+1=0
[解析] (3)画出直线与圆,由图易知x=2显然满足条件,再由圆心到直线的距离等于半径,求出另外一条直线3x-4y+10=0,本题最容易遗漏x=2这条直线,所以辅助用数形结合的方法防止漏解.
[答案] 3x-4y+10=0或x=2
【例6】 (2017·湖南学业水平考试真题)已知O为坐标原点,点P(1,)在圆M:x2+y2-4x+ay+1=0上.
(1)求实数a的值;
(2)求过圆心M且与直线OP平行的直线的方程;
(3)过点O作互相垂直的直线l1,l2,l1与圆M交于A,B两点,l2与圆M交于C,D两点,求|AB|·|CD|的最大值.
[解析] (1)把P(1,)代入圆M:x2+y2-4x+ay+1=0,可得:1+2-4+a+1=0,解得a=0.
(2)由(1)得圆M方程为x2+y2-4x+1=0.
即(x-2)2+y2=3.
∴M(2,0),又∵kOP==,
∴所求直线的方程为y-0=(x-2).
即y=x-2.
(3)若l1的斜率不存在,则l2的斜率为0.
此时l1的方程为y=0,l2的方程为x=0,
l2与圆相离,不合题意,所以l1的斜率存在且不为零.设为k,则l2的斜率为-.
则l1的方程为y=kx,即kx-y=0,
l2的方程为y=-x,即x+ky=0.
∴圆M的圆心(2,0)到l1的距离d1=,
又由(2)可得圆M的半径r=,
∴|AB|=2=2,
|CD|=2=2,
∴|AB|·|CD|=4≤4×=4×=4,
当且仅当=,即k=±1时等号成立.
故|AB|·|CD|的最大值为4.
【例7】 △ABC的三个顶点坐标分别为A(-1,5)、B(-2,-2)、C(5,5),求其外接圆的方程.
[解析] 设所求圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0.
由题设得方程组
解得D=-4,E=-2,F=-20.
所以△ABC的外接圆的方程为x2+y2-4x-2y-20=0.
【例8】 (2015·湖南学业水平真题)已知圆C:x2+y2+2x-3=0.
(1)求圆的圆心C的坐标和半径长;
(2)直线l经过坐标原点且不与y轴重合,l与圆C相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,求证:+为定值;
(3)斜率为1的直线m与圆C相交于D,E两点,求直线m的方程,使△CDE的面积最大.
[解析] (1)配方得(x+1)2+y2=4,则圆心C的坐标为(-1,0),
圆的半径长为2.
(2)设直线l的方程为y=kx,
联立方程组,
消去y得(1+k2)x2+2x-3=0,
则有
所以+==为定值.
(3)法一:设直线m的方程为y=kx+b,则圆心C到直线m的距离
d=,所以|DE|=2=2,
S△CDE=|DE|·d=·d≤=2,
当且仅当d=,即d=时,△CDE的面积最大,
从而=,解之得b=3或b=-1,
故所求直线方程为x-y+3=0或x-y-1=0.
法二:由(1)知|CD|=|CE|=R=2,
所以S△CDE=|CD|·|CE|·sin∠DCE=2sin∠DCE≤2,当且仅当CD⊥CE时,△CDE的面积最大,此时|DE|=2,
设直线m的方程为y=x+b
则圆心C到直线m的距离d=,
由|DE|=2=2=2,得d=,
由=,得b=3或b=-1,
故所求直线方程为x-y+3=0或x-y-1=0.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.方程x2+y2+2ax-by+c=0表示圆心为C(2,2),半径为2的圆,则a、b、c的值依次为( )
A.2、4、4 B.-2、4、4
C.2、-4、4 D.2、-4、-4
2.圆C1:x2+y2+2x+8y-8=0与圆C2:x2+y2-4x+4y-2=0的位置关系是( )
A.相交 B.外切
C.内切 D.相离
3.如果x2+y2-2x+y+k=0是圆的方程,则实数k的取值范围是( )
A.k<5 B.k<
C.k< D.k>
4.直线3x-4y-4=0被圆(x-3)2+y2=9截得的弦长为( )
A.2 B.4 C.4 D.2
5.过原点且倾斜角为60°的直线被圆x2+y2-4y=0所截得的弦长为( )
A. B.2
C. D.2
6.点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,则a的取值范围是( )
A.-1<a<1 B.0<a<1
C.a<-1或a>1 D.a=±1
7.若0≤θ≤,当点(1,cos θ)到直线xsin θ+ycos θ-1=0的距离是时,这条直线的斜率是( )
A.1 B.-1
C. D.-
8.若过点A(4,0)的直线l与曲线(x-2)2+y2=1有公共点,则直线l的斜率的取值范围为( )
A.[-,3] B.(-,)
C.[-,] D.(-,)
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.在△ABC中,设点B,C的坐标分别为(-2,0),(2,0),中线AD的长为3,则动点A的轨迹方程为__________.
10.已知圆C的圆心与抛物线y2=4x的焦点关于直线y=x对称.直线4x-3y-2=0与圆C相交于A、B两点,且|AB|=6,则圆C的方程为________.
11.以点A(1,4)、B(3,-2)为直径的两个端点的圆的方程为________.
12.设直线2x+3y+1=0和x2+y2-2x-3=0相交于点A、B,则弦AB所在直线的垂直平分线方程是________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.求下列各圆的标准方程:
(1)圆心在直线y=0上,且圆过A(1,4),B(3,2)两点;
(2)圆心在直线2x+y=0上,且圆与直线x+y-1=0切于点M(2,-1).
14.求与x轴相切,圆心在直线3x-y=0上,且被直线x-y=0所截弦长为2的圆的方程.
15.过点M(0,1)作直线,使它被直线l1:x-3y+10=0和l2:2x+y-8=0所截得的线段恰好被M平分,求此直线方程.
四、拔高训练
16.若直线y=x+m与曲线y=有且只有一个公共点,求实数m的取值范围.
17.将一块直角三角板ABO置于平面直角坐标系中(如右图所示).已知AB=OB=1,AB⊥OB,点P(,)是三角板内一点.现因三角板中阴影部分受到损坏,要把损坏部分锯掉,可用经过点P的任一直线MN将三角板锯成△AMN.问应如何确定直线MN的斜率,可使锯成的△AMN的面积最大?

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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
算法的概念 | √ |
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程序框图与算法的基本逻辑结构 |
| √ |
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输入语句、输出语句和贬值语句 |
| √ |
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条件语句 |
| √ |
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循环语句 |
| √ |
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算法案例 | √ |
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1.算法的含义
在数学中,现代意义上的“算法”通常是指按照一定规则解决某一类问题明确的和有限的步骤.
算法的特点是________(一个算法的步骤是有限的,必须在有限操作之后停止,不能是无限的)、________(算法的每一步骤和次序应当是确定的)、________(算法的每一步骤都必须是有效的).
2.程序框、流程线的名称与功能
图形符号 | 名称 | 功能 |
| 起止框(终端框) | 表示一个算法的起始和结束 |
| 输入、输出框 | 表示一个算法输入和输出的信息 |
| 处理框(执行框) | 赋值、计算 |
| 判断框 | 判断条件是否成立,成立时在出口处标明“是”或“Y”;不成立时标有“否”或“N” |
| 流程线 | 连接程序框 |
○ | 连接点 | 连接程序框图的两部分 |
3.算法的基本逻辑结构和基本算法语句
(1)三种基本逻辑结构:________、________、________;
(2)基本算法语句:________、________、________、________、________;
(3)循环语句分________和________.设计含循环语句的程序时要注意:(i)循环语句中的变量一般需要进行一定的初始化操作;(ii)循环语句在循环的过程中需要有“结束”的机会;(iii)循环的过程中变量的变化规律.
4.算法案例
(1)辗转相除法与更相减损术是用来求两个数的________的方法;
(2)秦九韶算法是一种用于计算一元n次多项式的值的方法;
(3)进位制是人们为了计数和运算方便而约定的计数系统,“满k进一”就是k进制,这种进位制的基数是k.
对以上算法案例必须了解其历史背景,理解解题原理,掌握解题步骤.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)执行如图2所示的程序框图.若输入a,b的值分别为4,3,则输出的S=( )
A.7 B.8
C.10 D.12
[解析] D S=4×3=12
【例2】 (2015·湖南学业水平真题)某程序框图如图所示,若输入x的值为-4,则输出的结果为________.

[解析] x=-4时,因为x≥0不成立,
所以输出-x,即4.
[答案] 4
【例3】 (2013·湖南学业水平考试真题)(1)某程序框图如图所示,若输入的x的值为2,则输出的y的值为________.

第(1)题 第(2)题
(2)(2017·湖南学业水平考试真题)执行如图所示的程序框图.若输入x的值为-2,则输出的y=( )
A.-2 B.0
C.2 D.4
[解析] (1)因为输入的x值为2>0,
所以y=.
(2)x=-2,不满足x≥0,
故y=2+x=2-2=0.
[答案] (1) (2)B
【例4】 当x=2时,下面的程序运行后输出的结果是( )
A.3 B.7 C.15 D.17
[解析] B 上述程序运行的步骤为:0×2+1=1,1×2+1=3,3×2+1=7.
【例5】 某地区为了解70~80岁的老人的日平均睡眠时间(单位:h),随机选择了50位老人进行调查,下表是这50位老人睡眠时间的频率分布表:
序号 | 分组 |
|
|
|
(睡眠时间) | 组中值 |
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(G1) | 频数 |
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|
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(人数) | 频率 |
|
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(F1) |
|
|
|
|
1 | [4,5) | 4.5 | 6 | 0.12 |
2 | [5,5) | 5.5 | 10 | 0.20 |
3 | [6,7) | 6.5 | 20 | 0.40 |
4 | [7,8) | 7.5 | 10 | 0.20 |
5 | [8,9) | 8.5 | 4 | 0.08 |
在上述统计数据的分析中一部分计算见算法流程图,求输出的S的值.

[解析] 由算法流程图可知S为5组数据中的组中值(Gi)与对应频率(Fi)之积的和:
S=G1F1+G2F2+G3F3+G4F4+G5F5
=4.5×0.12×5.5×0.20+6.5×0.40+7.5×0.2+8.5×0.08
=6.42.
【例6】 如果执行下面的框图如图,输入N=5,则输出的数等于( )

A. B. C. D.
[解析] D N=5,S=++++=(1-)+(-)+(-)+(-)+(-)=1-=.故选D.
【例7】 已知函数y=设计一个算法,输入自变量x的值,输出对应的函数值.请写出算法步骤,并画出算法框图.
[解析] 算法如下:(1)输入自变量x的值.
(2)判断x>0是否成立,若成立,计算y=1+x,否则,执行下一步.
(3)判断x=0是否成立,若成立,令y=0,否则,计算y=-x-3.
(4)输出y.算法框图如下图所示.

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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.下面对算法描述正确的一项是( )
A.算法只能用自然语言来描述
B.算法只能用图形方式来表示
C.同一问题可以有不同的算法
D.同一问题的算法不同,结果必然不同
2.当a=3时,下面的程序段输出的结果是( )
IF a<10 THEN
y=2]B.3 C.10 D.6
3.阅读下边的程序框图,运行相应的程序,则输出n的值为( )

A.7 B.6 C.5 D.4
4.执行下列程序后,x的值是( )
A.25 B.24 C.23 D.22
5.如图程序框图输出的结果是( )
A.1,1 B.2,1 C.1,2 D.2,2
6.如图是把二进制数11111(2)化为十进制数的一个程序框图,判断框内应填入的条件是( )

A.i>4 B.i≤4 C.i>5 D.i≤5
7.某算法框图如图所示,该程序运行输出的k的值是( )

A.4 B.5 C.6 D.7
8.阅读下边的程序框图,运行相应的程序,则输出S的值为( )

A.8 B.18 C.26 D.80
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.执行下边的程序框图,若p=0.8,则输出的n=________.

10.960与1 632的最大公约数为________.
11.如图是某个函数求值的程序框图,则满足该程序的函数解析式为__________.

12.(如图所示)程序框图能判断任意输入的正整数x是奇数或是偶数.其中判断框内的条件是( )
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.求满足1+2+3+…+n > 500的最小的自然数n.画出执行该问题的程序框图.
14.高等数学中经常用到符号函数,符号函数的定义为y=,试写出算法,并画出程序框图实现输入x的值,输出y的值.
15.画出求13+23+33+…+1003的值的算法的程序框图.
四、拔高训练
16.对任意非零实数a,b,若a⊗b的运算原理如图所示,则lg 1000⊗()-2=________.

17.如图所示的程序框图表示的算法功能是( )

A.计算小于100 的奇数的连乘积
B.计算从1开始的连续奇数的连乘积
C.计算从1开始的连续奇数的连乘积,当乘积大于100时,计算奇数的个数
D.计算1×3×5×…×n≥100成立时n的最小值
18.某高中男子体育小组的50 m赛跑成绩(单位:s)为6.4,6.5,7.0,6.8,7.1,7.3,6.9,7.4,7.5,7.6,6.3,6.4,6.4,6.5,6.7,7.1,6.9,6.4,7.1,7.0.设计一个算法,从这些成绩中搜索出小于6.8 s的成绩,并画出流程图.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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简单随机抽样 |
| √ |
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系统抽样 |
| √ |
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分层抽样 |
| √ |
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用样本的频率分布估计总体分布 |
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| √ |
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用样本的数字特征估计总体的数字特征 |
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| √ | 关注实践应用 |
变量之间的相关关系 | √ |
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1.三种抽样方法
抽样分为________、________、________,其中简单随机抽样分为________、________.
三种抽样方法的区别与联系:
(1)联系:简单随机抽样、系统抽样与分层抽样都是一种等概率抽样,抽样时每个个体被抽到的可能性是________的,它们都是________抽样;
(2)区别:一般地,当总体个数较多时,常采用________;当总体由差异明显的几部分组成时,常采用________;一般情况下,采用简单随机抽样.
2.用样本的频率分布估计总体分布、用样本的数字特征估计总体的数字特征
(1)在频率分布直方图中,纵轴表示________,数据落在各个小组内的频率用________表示,各小长方形的面积总和为________.
(2)用样本的频率分布估计总体分布的方法包括频率分布直方图、折线图与茎叶图.
连接频率分布直方图中各小长方形上端的中点,就得到频率分布折线图.随着样本容量的增加,作图时所分的组数也增加,组距减小,相应的频率分布折线图也就会越来越接近于一条光滑曲线,统计中称之为总体密度曲线,它能够更加精确地反映总体在各个范围内取值的百分比.
(3)用样本的数字特征估计总体的数字特征,这些数字特征包括平均数、中位数、众数、方差和标准差.
3.变量间的相关关系
现实世界中两个变量的关系中更多的是相关关系而不是确定性关系,比如粮食产量与施肥量之间的相关关系等.现在广泛采用的最小二乘法所用的思想是找到使散点到直线=bx+a在垂直方向上的距离的平方和最小的直线=bx+a,用这个方法对a,b的求解最简单.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)某社区有300户居民.为了解该社区居民的用水情况,从中随机抽取一部分住户某年每月的用水量(单位:t)进行分析,得到这些住户月均用水量的频率分布直方图(如图4),由此可以估计该社会居民月均用水量在[4,6]的住户数为( )

A.50 B.80
C.120 D.150
[解析] C 所求住户数为300×(0.20×2)=120
【例2】 (2016·湖南学业水平卷)某车间为了规定工时定额,需要确定加工零件所花费的时间,为此收集了若干数据,并对其进行分析,得到加工时间y(min)与零件数x(个)的回归方程为=0.67x+51.由此可以预测,当零件数为100个时,加工时间为______(min).
[解析] =0.67×100+51=118
[答案] 118
【例3】 (2015·湖南学业水平真题)某班有50名学生,将其编为1,2,3,…,50号,并按编号从小到大平均分成5组,现从该班抽取5名学生进行某项调查,若用系统抽样方法,从第1组抽取学生的号码为5,则抽取5名学生的号码是( )
A.5,15,25,35,45 B.5,10,20,30,40
C.5,8,13,23,43 D.5,15,26,36,46
[解析] A 第一组抽取号码为5,则一组号码为10+5,依次为10×2+5,10×3+5,10×4+5
所以分别为5,15,25,35,45.所以选A.
【例4】 (2013·湖南学业水平考试真题)某校高一,高二,高三年级的学生人数分别为600,400,800.为了了解教师的教学情况,该校采用分层抽样的方法从这三个年级中抽取45名学生进行座谈,则高一,高二,高三年级抽取的人数分别为( )
A.15,5,25 B.15,15,15
C.10,5,30 D.15,10,20
[解析] D 由分层抽样的定义易知答案为D.
【例5】 (1)(2017·湖南学业水平考试真题)某班有男生30人,女生20人,用分层抽样的方法从该班抽取5人参加社区服务,则抽出的学生中男生比女生多________人.

(2)右图是一名篮球运动员在某一赛季10场比赛得分原始记录的茎叶图.
①计算该运动员这10场比赛的平均得分;
②估计该运动员在每场比赛中得分不少于40分的概率.
[解析] (1)1 抽出的男生人数为5×=3.
抽出的女生人数为5×=2.
所以抽出的男生比女生多1人.
(2)①平均得分为=
=34.
②不少于40分的概率为P==0.3.
【例6】 (2015·湖南学业水平真题)学校举行班级篮球赛,某名运动员每场比赛得分记录的茎叶图如下.
(1)求该运动员得分的中位数和平均数;
(2)估计该运动员每场得分超过10分的概率.

[解] (1)这次比赛得分排列如下:
3 5 7 8 10 10 10 11 12 14
所以中位数为10.
平均数为:=(3+5+7+8+10+10+10+12+11+14)=×90=9.
(2)由此表知,该场比赛超过10分的分数为11,12,14三次,所以P=.
【例7】 一次科技知识竞赛,两组学生成绩如下表:
分数 |
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
人数 |
|
|
|
|
|
|
|
甲组 | 2 | 5 | 10 | 13 | 14 | 6 |
|
乙组 | 4 | 4 | 16 | 2 | 12 | 12 |
|
已经算得两个组的平均分都是80分,请根据你所学过的统计知识,进一步判断这两个组在这次竞赛中谁优谁劣,并说明理由.
[解析] (1)甲组成绩的众数为90分,乙组成绩的众数为70分,从成绩的众数比较看,甲组成绩好些.
(2)s=[2×(-30)2+5×(-20)2+10×(-10)2+13×0+14×102+6×202]=×(2×900+5×400+10×100+0+14×100+6×400)=172,
s=×(4×900+4×400+16×100+0+12×100+12×400)=256,因为s<s,
所以甲组成绩较乙组成绩稳定,故甲组成绩好些.
(3)甲、乙两组成绩的中位数、平均数都是80分,其中,甲组成绩在80分以上(含80分)的有33人,乙组成绩在80分以上(含80分)的有26人,从这一角度看,甲组的成绩总体较好.
(4)从成绩统计表看,甲组成绩大于或等于90分的人数为20人,乙组成绩大于或等于90分的人数为24人,所以乙组成绩集中在高分段的人数多,同时,乙组得满分的比甲组得满分的多6人,从这一角度看,乙组的成绩较好.
【例8】 (2011·湖南学业水平考试真题)某中学有高一学生1 200人,高二学生800人参加环保知识竞赛,现用分层抽样的方法从中抽取200名学生,对其成绩进行统计分析,得到如下图所示的频率分布直方图.
(1)求从该校高一、高二学生中各抽取的人数;
(2)根据频率分布直方图,估计该校这2 000名学生中竞争成绩在60分(含60分)以上的人数.

[解析] (1)高一应抽取人数为
×1 200=120(人),
高二应抽取人数为200-120=80(人).
(2)因为频率为0.015×10+0.03×10+0.025×10+0.005×10=0.75,
所以人数为0.75×2 000=1 500(人).
【例9】 某产品的广告支出x(单位:万元)与销售收入y(单位:万元)之间有下表所对应的数据.
广告支出x(单位:万元) | 1 | 2 | 3 | 4 |
销售收入y(单元:万元) | 12 | 28 | 42 | 56 |
(1)画出表中数据的散点图;
(2)求出y对x的线性回归方程;
(3)若广告费为9万元,则销售收入约为多少万元?
[解析] (1)散点图如图:

(2)观察散点图可知各点大致分布在一条直线附近,列出下列表格,以备计算a、b.
i | xi | yi | x | xiyi |
1 | 1 | 12 | 1 | 12 |
2 | 2 | 28 | 4 | 56 |
3 | 3 | 42 | 9 | 126 |
4 | 4 | 56 | 16 | 224 |
于是=,=,
代入公式得:b=
==,
a=-b=-×=-2.
故y与x的线性回归方程为y=x-2,其中回归系数为,它的意义是:广告支出x每增加1万元,销售收入y平均增加万元.
(3)当x=9万元时,y=×9-2=129.4(万元).
即广告费为9万元,则销售收入约为129.4万元.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.甲、乙两人下棋,两人下成和棋的概率是,甲获胜的概率是,则甲不输的概率为( )
A. B.
C. D.
2.下列说法中,正确的是( )
A.数据5,4,4,3,5,2的众数是4
B.一组数据的标准差是这组数据的方差的平方
C.数据2,3,4,5的标准差是数据4,6,8,10的标准差的一半
D.频率分布直方图中各小长方形的面积等于对应各组的频数
3.某质检人员从编号为1~100这100件产品中,依次抽出号码为3,13,23,…,93的产品进行检验,则这样的抽样方法是( )
A.简单随机抽样 B.系统抽样
C.分层抽样 D.以上都不对
4.若某校高一年级8个班参加合唱比赛的得分如茎叶图所示,则这组数据的中位数和平均数分别是( )
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| 8 | 9 7 |
| 9 | 3 1 6 4 0 2 |
A.91.5和91.5 B.91.5和92
C.91和91.5 D.92和92
5.根据下面给出的2004年至2013年我国二氧化硫排放量(单位:万吨)柱形图。以下结论不正确的是( )

A.逐年比较,2008年减少二氧化硫排放量的效果最显著
B.2007年我国治理二氧化硫排放显现
C.2006年以来我国二氧化硫年排放量呈减少趋势
D.2006年以来我国二氧化硫年排放量与年份正相关
6.根据某水文观测点的历史统计数据,得到某条河流水位的频率分布直方图(如图所示).从图中可以看出,该水文观测点平均至少一百年才遇到一次的洪水的最低水位是( )

A.48 m B.49 m
C.50 m D.51 m
7.已知一组数据1,2,y的平均数为4,那么( )
A.y=7 B.y=8
C.y=9 D.y=10
8.在频率分布直方图中,每个小长方形的面积表示( )
A.组数 B.频数
C.频率 D.
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.常用的简单随机抽样方法有________和________,无论采用哪种方法,在每一次抽取时每个个体有________被抽到.
10.从一堆苹果中任取了20只,并得到它们的质量(单位:克)数据分布表如下:
分组 | [90,100) | [100,110) | [110,120) | [120,130) | [130,140) | [140,150) |
频数 | 1 | 2 | 3 | 10 |
| 1 |
则这堆苹果中,质量不小于120克的苹果数约占苹果总数的_________%.
11.有一个简单的随机样本10,12,9,14,13,则样本平均数=________,样本方差s2=________.
12.一个单位共有职工200人,其中不超过45岁的有120人,超过45岁的有80人.为了调查职工的健康状况,用分层抽样的方法从全体职工中抽取一个容量为25的样本,应抽取超过45岁的职工________________人.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.为了了解某市800个企业的管理情况,拟取40个企业作为样本.这800个企业中有中外合资企业160家,私营企业320家,国有企业240家,其他性质的企业80家.应如何抽取?
14.有一容量为200的样本,数据的分组以及各组的频数如下:
[-20,-15),7;[-15,-10),11,[-10,-5),15;[-5,0),40;[0,5),49;[5,10),41;[10,15),20;[15,20),17.
(1)列出样本的频率分布表;
(2)画出频率分布直方图;
(3)求样本数据不足0的频率.
15.某地区2007年至2013年农村居民家庭纯收入y(单位:千元)的数据如下表:
年份 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 |
年份代号t | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
人均纯 |
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收入y | 2.9 | 3.3 | 3.6 | 4.4 | 4.8 | 5.2 | 5.9 |
(1)求y关于t的线性回归方程;
(2)利用(1)中的回归方程,分析2007年至2013年该地区农村居民家庭人均纯收入的变化情况,并预测该地区2015年农村居民家庭人均纯收入.
附:回归直线的斜率和截距的最小二乘法估计公式分别为:
=,=-.
四、拔高训练
16.在育民中学举行的电脑知识竞赛中,将九年级两个班参赛的学生成绩(得分均为整数)进行整理后分成五组,绘制如图所示的频率分布直方图.已知图中从左到右的第一、第三、第四、第五小组的频率分别是0.30,0.15,0.10,0.05,第二小组的频数是40.

(1)求第二小组的频率,并补全这个频率分布直方图;
(2)求这两个班参赛的学生人数是多少?
(3)这两个班参赛学生的成绩的中位数应落在第几小组内?(不必说明理由)
17.农科院的专家为了了解新培养的甲、乙两种麦苗的长势情况,从甲、乙两种麦苗的试验田中各抽取6株麦苗的株高,数据如下:(单位:cm)
甲:9,10,11,12,10,20
乙:8,14,13,10,12,21
(1)绘出所抽取的甲、乙两种麦苗株高的茎叶图;
(2)分别计算所抽取的甲、乙两种麦苗株高的平均数与方差,并由此判断甲、乙两种麦苗的长势情况.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
概率的意义 |
| √ |
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概率的基本性质 |
| √ |
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古典概型 |
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| √ |
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(整数值)随机数的产生 |
| √ |
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几何概型 |
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| √ |
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1.频率与概率
频率与概率P(A)有本质的区别.频率随着试验次数的改变而改变,而概率是一个________,是客观存在的,与每次试验无关.当试验次数越来越多时,频率稳定于________.
2.事件与事件间的关系
(1)随机事件的概念:在一定的条件S下所出现的某种结果叫作事件.
在一定的条件S下必然要发生的事件叫作相对于条件S的________;在一定的条件S下不可能发生的事件叫作相对于条件S的________;这两种事件统称为确定事件.在一定的条件S下可能发生也可能不发生的事件叫作相对于条件S的________.
(2)事件的关系与运算及概率的基本性质
不能同时发生的两个事件叫作________事件;
不能同时发生,但必有一个发生的两个事件叫作________事件;
事件A发生时事件B一定发生,称事件A包含于事件B(或事件B包含事件A);
若某事件的发生当且仅当事件A发生或事件B发生,则此事件称为事件A与事件B的并事件(或和事件);
若某事件的发生当且仅当事件A发生且事件B发生,则此事件称为事件A与事件B的交事件(或积事件).
3.概率的几个基本性质
(1)任何事件A的概率P(A)满足0≤P(A)≤1;若A为必然事件,则P(A)=1;若A为不可能事件;则P(A)=0;
(2)若事件A和B互斥,则事件A+B的概率满足加法公式:P(A+B)=P(A)+P(B)=1(A、B互斥);
(3)若事件A和B对立,则事件A+B的概率满足加法公式:P(A+B)=P(A)+P(B)=1,即P(A)=1-P(B).
4.古典概型
(1)古典概型:如果一次试验中所有可能出现的基本事件只有有限个,且每个基本事件出现的可能性________,则具有这两个特点的概率模型称为________;
(2)古典概型的概率公式:P(A)=事件A所包含的基本事件的个数÷基本事件的总数,即P(A)=.
5.几何概型
(1)如果一个随机试验可能出现的结果有无限多个,并且每个结果发生的可能性相等,若每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度(面积或体积)成比例,则称这样的概率模型为几何概率模型,简称为________;
(2)几何概型的概率公式
P(A)=构成事件A的区域长度(面积或体积)÷试验的全部结果所构成的区域长度(面积或体积).
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)从一个装有3个红球A1,A2,A3和2个白球B1,B2的盒子中,随机取出2个球.
(1)用球的标号列出所有可能的取出结果;
(2)求取出的2个球都是红球的概率.
[解] (1)所有可能的取出结果共有10个:
A1A2,A1A3,A1B4,A1B2,A2A3,A2B3,A2B2,A3B1,A1B2,B1B2.
(2)取出的2个球都是红球的基本事件共有3个:
A1A2,A1A3,A2A3.
所以,取出的2个球都是红球的概率为.
【例2】 (2014·湖南学业水平真题)在区间[0,5]内任取一个实数,则此数大于3的概率为( )
A. B.
C. D.
[解析] B 当实数x大于3时,3<x<5,区间长度为2,而x取自[0,5]长度为5,所以选B.
【例3】 (2015·湖南学业水平真题)

如图,ABCD是正方形,E为CD边上一点,在该正方形中椭机撒一粒豆子,落在阴影部分的概率为( )
A. B.
C. D.
[解析] C 设正方形边长为a,由几何概型可知,P===
所以选C.
【例4】 (2017·湖南学业水平考试真题)如图所示,正方形的面积为1.在正方形内随机撒1000粒豆子,恰好有600粒落在阴影部分内,则用随机模拟方法计算得阴影部分的面积为( )

A. B.
C. D.
[答案] B 由题意可得阴影部分的面积为:S=×1=.
【例5】 如图所示的圆盘由八个全等的扇形构成,指针绕中心旋转,可能随机停止,则指针停止在阴影部分内的概率为( )

A. B.
C. D.
[答案] D
【例6】 (2014·湖南学业水平真题)某班有学生50人,其中男同学30人,用分层抽样的方法从该班抽取5人去参加某社会服务活动.
(1)求从该班男、女同学中各抽取的人数;
(2)从抽取的5名同学中任选2名谈此活动的感受,求选出的2名同学中恰有1名男同学的概率.
[解析] (1)×5=3(人),×5=2(人),
所以从男同学中抽取3人,女同学中抽取2人.
(2)设男生ABC,女生ab,所以共有事件AB,AC,Aa,Ab,Ba,Bb,BC,Ca,cb,ab 10件满足条件的有Aa,Ab,Ba,Bb,Ca,Cb 6件,所以P==.
【例7】 (2017·湖南学业水平考试真题)为了解数学课外兴趣小组的学习情况,从某次测试的成绩中随机抽取20名学生的成绩进行分析,得到如图所示的频率分布直方图.

(1)根据频率分布直方图估计本次测试成绩的众数;
(2)从成绩不低于80分的两组学生中任选2人,求选出的2人来自同一组的概率.
[解析] (1)由题干图可得本次测试成绩的众数为=75.
(2)由题干图可得所抽20名学生中成绩在[80,90)中的人数为0.015×10×20=3,设为A1,A2,A3;成绩在[90,100]中的人数为0.010×10×20=2,设为B1,B2.
则从成绩不低于80分的这5人中选出2人的不同选法共有如下10种情况:(A1,A2),(A1,A3),(A1,B1),(A1,B2),(A2,A3),(A2,B1),(A2,B2),(A3,B1),(A3,B2),(B1,B2).而2人来自同一组的情况有(A1,A2),(A1,A3),(A2,A3),(B1,B2)共4种情况.由古典概型的概率计算公式可得所求概率为=0.4.
【例8】 袋中有2个红球和2个白球,现从中任取两个小球,求下列事件的概率:
(1)两个小球中恰有一个红球与一个白球;
(2)所取的两个小球至少有一个是红球.
[解析] 给两个红球编号为1,2,两个白球编号为3,4,从中任取两个,共有6个基本事件:{1,2},{1,3},{1,4},{2,3}{2,4},{3,4}.
(1)以上6个基本事件中,包含一个红球与一个白球的结果有4个:{1,3},{1,4},{2,3},{2,4},
故所求概率为P==.
(2)至少有一个红球的结果有5个:{1,2},{1,3},{1,4},{2,3},{2,4},
则至少有一个红球的概率为P=.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.下列事件中随机事件的个数是( )
①明天是阴天;②方程x2+2x+5=0有两个不相等的实数根;③抛掷一枚硬币,其落地时正面朝上;④掷一颗骰子,得到点数是6点.
A.1 B.2
C.3 D.4
2.从装有除颜色外完全相同的2个红球和2个白球的口袋内任取2个球,那么互斥而不对立的两个事件是( )
A.至少有1个白球,都是白球
B.至少有1个白球,至少有1个红球
C.恰有1个白球,恰有2个白球
D.至少有1个白球,都是红球
3.某地区空气质量监测资料表明,一天的空气质量为优良的概率是0.75,连续两天为优良的概率是0.6,已知某天的空气质量为优良,则随后一天的空气质量为优良的概率是( )
A.0.8 B.0.75 C.0.6 D.0.45
4.有3个兴趣小组,甲、乙两位同学各自参加其中一个小组,每位同学参加各个小组的可能性相同,则这两位同学参加同一个兴趣小组的概率为( )
A. B. C. D.
5.甲、乙两人下棋,甲获胜的概率为40%,甲不输的概率为90%,则甲、乙两人下成和棋的概率为( )
A.60% B.30% C.10% D.50%
6.将一枚质地均匀的骰子掷一次,出现点数不小于3点的概率为( )
A. B. C. D.
7.下列事件(1)物体在重力作用下会自由下落;(2)方程x2+2x+3=0有两个不相等的实根;(3)某传呼台每天某一时段内收到传呼次数不超过10次;(4)下周日会下雨,其中随机事件的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
8.在5件产品中,有3件一等品和2张二等品,从中任取2件,那么以为概率的事件是( )
A.都不是一等品 B.恰有一件一等品
C.至少有一件一等品 D.至多一件一等品
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.从数字1,2,3,4,5中任取两个不同的数字构成一个两位数,这个两位数大于40的概率为__________.
10.一栋楼房有4个单元,甲,乙两人住在此楼内,则甲,乙两人同住一单元的概率为________.
11.抛掷甲、乙两枚质地均匀且四面上分别标有1,2,3,4的正四面体,其底面落于桌面,记所得的数字分别为x,y,则为整数的概率是__________.
12.从一筐苹果中任取一个,质量小于250克的概率为0.25,质量不小于350克的概率为0.22,则质量位于[250,350)克范围内的概率是________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.袋中有两个红球和两个白球,现从中任取两个小球,求所取的两个小球中至少有一个红球的概率.
14.射手张强在一次射击中射中10环,9环,8环,7环,7环以下的概率分别是0.24,0.28,0.19,0.16,0.13.计算这个射手在一次射击中:
(1)射中10环或9环的概率;
(2)至少射中7环的概率;
(3)射中环数小于8环的概率.
15.某地区有小学21所,中学14所,大学7所,现采用分层抽样的方法从这些学校中抽取6所学校对学生进行视力调查.
(1)求应从小学、中学、大学中分别抽取的学校数目;
(2)若从抽取的6所学校中随机抽取2所学校做进一步数据分析,
①列出所有可能的抽取结果;
②求抽取的2所学校均为小学的概率.
四、拔高训练
16.从含有两件正品a1,a2和一件次品b的三件产品中,每次任取一件,每次取出后不放回,连续取两次,求取出的两件产品中恰有一件次品的概率.
17.编号分别为A1,A2,…A16的16名篮球运动员在某次训练比赛中的得分记录如下:
运动员 编号 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 |
得分 | 15 | 35 | 21 | 28 | 25 | 36 | 18 | 34 |
运动员 编号 | A9 | A10 | A11 | A12 | A13 | A14 | A15 | A16 |
得分 | 17 | 26 | 25 | 33 | 22 | 12 | 31 | 38 |
(1)将得分在对应区间内的人数填入相应的空格:
区间 | [10,20) | [20,30) | [30,40) |
人数 |
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(2)从得分在区间[20,30)内的运动员中随机抽取2人,
(i)用运动员编号列出所有可能的抽取结果;
(ii)求这2人得分之和大于50的概率.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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任意角 | √ |
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弧度制 |
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任意角的三角函数 |
| √ |
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同角三角函数的基本关系 |
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| √ |
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三角函数的诱导公式 |
| √ |
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正弦函数、余弦函数的图象 |
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| 包括“五点法” |
作图 |
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正弦函数、余弦函数的性质 |
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| √ |
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正切函数的性质与图象 |
| √ |
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函数y=Asin(ωx+φ)的图象 |
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| √ |
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三角函数模型的简单应用 |
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| √ | 关注实践应用 |
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1.任意角和弧度制
角可以看成是平面内一条射线绕着端点从一个位置旋转到另一个位置所成的图形.按旋转方向可分为________角、________角、________角;按终边落在平面直角坐标系中的位置,可分为象限角、轴线角.
凡是与角α终边相同的角,都可以表示成α+k·360°(k∈Z)的形式.特别:终边在x轴上的角的集合为{α|α=k·180°,k∈Z},终边在y轴上的角的集合为{α|α=90°+k·180°,k∈Z},终边在坐标轴上的角的集合为{α|α=k·90°,k∈Z}.
在弧度制下,扇形的弧长公式为l=________,扇形的面积公式为S=________=________,其中0<α<2π为弧的对圆心角的弧度数.
2.任意角的三角函数
利用直角坐标系,可以把直角三角形中的三角函数推广到任意角的三角函数.设P(x,y)是角α的终边上任意一点(与原点不重合),记r=|OP|=,则sin α=,cos α=,tan α=(x≠0).
3.同角三角函数的基本关系
(1)平方关系:sin2α+cos2α=1;
(2)商数关系:=tan α.
4.三角函数的诱导公式
利用三角函数的定义,可以得到诱导公式,即α+π(k∈Z)与α之间函数值的关系,其规律是________变________不变,符合看________,主要是记住六组常用诱导公式.
5.三角函数的图像与性质
函数 | y=sin x | y=cos x | y=tan x |
图像 |
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定义域 | R | R | {x|x≠kπ+ |
,k∈Z} |
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值域 | [-1,1] | [-1,1] | R |
奇偶性 | 奇函数 | 偶函数 | 奇函数 |
周期性 | 2π | 2π | π |
单调性 | 在[2kπ-,2kπ+](k∈Z)上是增函数; |
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|
在[2kπ+,2kπ+](k∈Z)上是减函数 | 在[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上是增函数;在[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上是减函数 | 在(kπ-,kπ+)(k∈Z)上是增函数 |
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最值 | 当x=+2kπ,k∈Z时,ymax=1;当x=-+2kπ,k∈Z时,ymin=-1 | 当x=2kπ,k∈Z时,ymax=1; |
|
当x=(2k+1)π,k∈Z时,ymin=-1 | 无 |
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对称性 | 对称中心:(kπ,0),k∈Z;对称轴:x=kπ+(k∈Z) | 对称中心,(kπ+,0)k∈Z; |
|
对称轴:x=kπ(k∈Z) | 对称中心:(,0),k∈Z; |
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对称轴:无 |
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6.函数y=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0)
(1)作函数y=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0)的图像主要有以下两种方法.
①用“五点法”作图
用“五点法”作y=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0)的简图,主要是通过变量代换,设z=ωx+φ,由z取0,,π,,2π来求出相应的x,通过列表,计算得出五点的纵坐标,描点、连线后得出图像.
②用“图像变换法”作图
由函数y=sin x的图像通过变换得到y=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0)的图像,有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.
方法1:先平移后伸缩
当φ>0时,将y=sin x的图像向左平移φ个单位长度;当φ<0时,将y=sin x的图像向右移|φ|个单位,再将图像上各点的横坐标变为原来的倍,然后将图像上各点的纵坐标变为原来的A倍,即得到y=Asin(ωx+φ)的图像.
方法2:先伸缩后平移
将y=sin x的图像上各点的横坐标变为原来的倍,当φ>0时,再将得到的图像向左平移个单位长度,当φ<0时,再将得到的图像向右平移个单位,然后将图像上各点的纵坐标变为原来的A倍,即得到y=Asin(ωx+φ)的图像.
(2)当函数y=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0,x∈[0,+∞))表示一个振动量时,A就表示这个振动量离开平衡位置的最大距离,通常把它叫作这个振动的________;往复振动一次所需要的时间T=,它叫作振动的________;单位时间内往复振动的次数f==,它叫作振动的频率;ωx+φ叫作________,φ叫作________(即当x=0时的相位).
7.三角函数模型的简单应用
解答三角函数应用题的基本步骤是:审题、建模、模型求解、还原通过对三角函数模型的简单应用的学习,学会由图像求解析式的方法;体验将实际问题抽象为三角函数模型问题的过程;体会三角函数是描述周期变化现象的重要函数模型.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)若sin α=5cos α,则tan α=________.
[解析] tan α==5
[答案] 5
【例2】 (2015·湖南学业水平真题)化简(1-cos 30°)(1+cos 30°)得到的结果是( )
A. B.
C.0 D.1
[解析] B (1-cos 30°)(1+cos 30°)=(1-)(1-)=1-()2=1-=,选B.
【例3】 (2017·湖南学业水平真题)已知函数f(x)=cos ωx,x∈R(其中ω>0)的最小正周期为π,则ω=________.
[解析] 由题意得=π,解得ω=2.
[答案] 2
【例4】 (2017·湖南学业水平真题)已知定义在区间[-π,π]上的函数f(x)=sin x的部分图象如图所示.

(1)将函数f(x)的图象补充完整;
(2)写出函数f(x)的单调递增区间.
[解析] (1)补全图象如图:

(2)由图象可得f(x)=sin x在[-π,π]上的单调递增区间为[-,].
【例5】 已知sin α=,cos β=-且α、β为相邻象限角.求sin(α-β)的值.
[解析] 由已知条件可得
α为第一象限角,β为第二象限角
或α为第二象限角,β为三象限角.
(1)当α为第一象限角,β为第二象限角时,
sin α=,cos α=,cos β=-,sin β=.
sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β
=×(-)-×=-;
(2)当α为第二象限角,β为第三象限角时,
sin α=,cos α=-,cos β=-,sin β=-.
sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β
=×(-)-(-)×(-)=-.
【例6】 已知函数f(x)=cos2x-2sin xcos x-sin2x.
(1)在给定的坐标系(如图)中,作出函数f(x)在区间[0,π]上的图像;
(2)求函数f(x)在区间[-,0]上的最大值和最小值.

[解析] (1)f(x)=cos 2x-sin 2x
=cos(2x+).
因为x∈[0,π],
所以2x+∈[,].
2x+ | π | 2π | ||||
x | 0 | π | ||||
f(x) | 1 | 0 | - | 0 | 1 |

(2)在上图中作出[-,0]的图像,所以2x+∈[-,],当2x+=-时,f(x)取最小值-1.
当2x+=0时,f(x)取最大值.
【例7】 人的心脏跳动时,血压在增加或减少.心脏每完成一次跳动,血压就完成一次改变;血压的最大值和最小值分别称为收缩压和舒张压.已知某人在某时段的血压P(t)(单位:mmHg)与时间t(单位:min)的函数关系可以用函数P(t)=Asin ωt+b拟合,其图像如图所示.

[解析] (1)由图可知,A=20,b=90.
因为周期T=2(-)=,
所以ω==180 π.
所以P(t)=20sin 180πt+90.
(2)因为P(t)的最大值为110,最小值为70,频率f==90,
故此人在该时段的收缩压是110 mmHg,舒张压是70 mmHg,每分钟心跳的次数是90.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.若点P在的终边上,且OP=2,则点P的坐标( )
A.(1,) B.(,-1)
C.(-1,-) D.(-1,)
2.已知角α、β的终边相同,那么α-β的终边在( )
A.x轴的非负半轴上
B.y轴的非负半轴上
C.x轴的非正半轴上
D.y轴的非正半轴上
3.下列函数中,最小正周期为的是( )
A.y=sin(2x-) B. y=tan(2x-)
C.y=cos(2x+) D.y=tan(4x+)
4.若α是三角形的内角,且sin α=,则α等于( )
A.30° B.30°或150°
C.60° D.120°或60°
5.(2012·湖南学业水平考试真题)将函数y=sin x的图像向左平移个单位长度,得到的图像对应的函数解析式为( )
A.y=sin(x+) B.y=sin(x-)
C.y=sin(x+) D.y=sin(x-)
6.设tan(α+β)=,tan(β-)=,则tan(α+)的值是( )
A. B.
C. D.
7.已知tan α=,π<α<,那么cos α-sin α的值是( )
A.- B.
C. D.
二、填空题(把答案填在题中横线上)
8.(2015·湖南学业水平真题)函数y=sin2x+的最小正周期为________.
9.函数y=tan(-x)的定义域是__________.
10.(2012·湖南学业水平考试真题)已知角α终边与单位圆的交点坐标为(,),则cos α=__________.
11.用五点法作y=2sin 2x的图象时,首先应描出的五点的横坐标可以是________.
12.已知角α的终边过点P(4,-3),则2sin α+cos α的值为______.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.已知函数y=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0,0≤φ<2π)在同一周期内有最高点(,1)和最低点(,-3),求此函数的解析式.
14.已知函数y=acos x+b的最大值是1,最小值是-3,试确定f(x)=bsin(ax+)的单调区间.
15.已知函数y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0,0<φ<π)的两个邻近的最值点为(,3)和(,-1),求:
(1)函数的解析式;
(2)函数的单调递增区间.
四、拔高训练
16.单摆从某点开始来回摆动,离开平衡位置的距离s(cm)和时间t(s)的函数关系为s=6sin(2πt+).
(1)作出它的图像(一个周期内);
(2)单摆开始摆动(t=0)时,离开平衡位置多少厘米?
(3)单摆来回摆动一次需要多少时间?
17.已知:函数y=Asin(ωx+φ)+c(A>0,ω>0,|φ|<)在同一周期中最高点坐标为(2,2),最低点的坐标为(8,-4),求函数解析式.
18.已知sin α=cos 2α,α∈(,π),求tan α.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
平面向量的物理背景与概念 | √ |
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平面向量的几何表示 | √ |
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相等向量与共线向量 | √ |
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平面向量加法运算及其几何意义 |
| √ |
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平面向量减法运算及其几何意义 |
| √ |
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|
平面向量数乘运算及其几何意义 |
| √ |
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|
平面向量基本定理 |
| √ |
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|
平面向量的正交分解及坐标表示 | √ |
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平面向量共线的坐标表示 |
| √ |
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平面向量数量积的物理背景及其含义 |
| √ |
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平面向量数量积的坐标表示、模、夹角 |
| √ |
|
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1.向量有方向和大小,但两个向量不能比较大小.
2.长度为1个单位长度的向量叫单位向量.
3.方向相同或相反的非零向量叫________.
4.我们规定0与任一向量平行.
5.长度________且方向________的向量叫相等向量.
6.向量的加法常用的法则是________与________.
7.向量共线定理:
向量b与非零向量a共线,则有且只有一个非零实数λ,使b=λa.
8.向量的数量积的几何意义:
数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|·cos θ的乘积.
9.两个向量的数量积:a·b=________.
10.平面两向量数量积的坐标表示:
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=________.
11.(1)a⊥b⇔a·b=0;
(2)当a与b同向时,a·b=|a||b|;当a与b反向时,a·b=-|a||b|,特别的a·a=________或 |a|=;
(3)cos θ=;
(4)|a·b|≤|a||b|.
12.设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b⇔________.a⊥b⇔x1x2+y1y2=0.
13.平面内两点间的距离公式:|AB|=________.
14.平面向量的基本定理:如果e1,e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a,有且只有一对这数λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知向量a=(1,m),b=(3,1).若a⊥b,则m=( )
A.-3 B.-1 C.1 D.3
[解析] A ∵a⊥b,∴a·b=0,即3+m=0,
∴m=-3
【例2】 (1)(2015·湖南学业水平真题)已知向量a=(1,2),b=(-3,-6),若b=λa,则实数λ的值为( )
A. B.3 C.- D.-3
(2)在△ABC中,已知∠ACB=90°,CA=3,CB=4,点E是边AB的中点,则•=( )
A. 2 B. C.D.-
[解析](1) D 由b=λa,知:(-3,-6)=λ(1,2)
所以(-3,-6)=(λ,2λ)
所以,所以λ=-3,所以选D.

(2)B 如图,E是AB中点;
∴=(+),=-;
∴·=(2-2)=.
【例3】 (2013·湖南学业水平考试真题)(1)已知向量a=(1,2),b=(x,4),若a∥b,则实数x的值为( )
A.8 B.2 C.-2 D.-8
(2)已知向量a与b的夹角为,|a|=,且a·b=4,则|b|=________.
[解析] (1)B 因为a∥b,所以2x=4,x=2,故选B.
(2)4 由a·b=|a|·|b|·cos ,得|b|=4.

【例4】 (2012·湖南学业水平考试真题)如图,D为等腰三角形ABC底边AB的中点,则下列等式恒成立的是( )
A.·=0
B.·=0
C.·=0
D.·=0
[答案] B
【例5】 (2017·湖南学业水平考试真题)已知向量a=(x,1),b=(4,2),c=(6,3).若c=a+b,则x=( )
A.-10 B.10
C.-2 D.2
[解析] D ∵a=(x,1),b=(4,2),c=(6,3),则a+b=(x,1)+(4,2)=(x+4,3).∴x+4=6,x=2.
【例6】 (2014·湖南学业水平真题)已知向量a=(1,sin θ),b=(2,1).
(1)当θ=时,求向量2a+b的坐标;
(2)若a∥b,且θ∈(0,),求sin(θ+)的值.
[解析] ①当θ=时,a=(1,sin θ)=(1,),
b=(2,1)
所以2a+b=2(1,)+(2,1)=(4,2)
②a∥b,所以1×1-2·sin θ=0,sin θ=
又因为θ∈(0,),所以θ=
所以sin(θ+)=sincos+cos sin
=×+×=.
【例7】 已知向量a=(2sin x,1),b=(2 cos x,1),x∈R.
(1)当x=时,求向量a+b的坐标;
(2)设函数f(x)=a·b,将函数f(x)图像上的所有点向左平移个单位长度得到g(x)的图像,当x∈0,时,求函数g(x)的最小值.
[解析] (1)当x=时,a=2sin,1=(,1),b=(2cos x,1)=(,1)
所以a+b=(2,2).
(2)f(x)=a·b=(2sin x,1)(2cos x,1)
=4sin xcos x+1=2sin 2x+1
g(x)=2sin (2(x+))+1=2sin(2x+)+1=2cos 2x+1
因为0≤x≤,0≤2x≤π
因为0≤cos 2x≤1
所以1≤2cos x+1≤3
所以g(x)的最小值为1.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.如图所示的方格纸中有定点O,P,Q,E,F,G,H,则+=( )

A. B. C. D.
2.已知向量=(3,-2),=(-5,-1),则等于( )
A.(8,1) B.(-8,1)
C.(4,-) D.(-4,)
3.已知向量a=(3,-1),b=(-1,2),则-3a-2b的坐标是( )
A.(7,1) B.(-7,-1)
C.(-7,1) D.(7,-1)
4.(2014·新课标全国Ⅰ卷)设D,E,F分别为△ABC的三边BC,CA,AB的中点,则+=( )
A. B.
C. D.
5.已知a=(-1,3),b=(x,-1),且a∥b,则x等于( )
A.3 B.-3 C. D.-
6.已知向量a=(1,2),b=(2,3),c=(3,4),且c=λ1a+λ2b,则λ1,λ2的值分别为( )
A.-2,1 B.1,-2
C.2,-1 D.-1,2
7.若a=(3,4),b=(5,12),则a与b的夹角的余弦值为( )
A. B. C.- D.-
8.已知点O是△ABC所在平面上一点,且满足条件·=·=·,则点O是△ABC( )
A.重心 B.垂心 C.内心 D.外心
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.(2014·江西卷)已知单位向量e1,e2的夹角为α,且cos α=,若向量a=3e1-2e2,则|a|=________.
10.已知等边三角形ABC的边长为1,则·=__________ .
11.设平面内有四边形ABCD和点O,=a,=b,=c,=d,若a+c=b+d,则四边形ABCD的形状是________.
12.设e1、e2是两个单位向量,它们的夹角是60°,则(2e1-e2)·(-3e1+2e2)=________.
13.已知锐角△ABC的边长分别为2,4,x,试求x的取值范围________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
14.已知A(-3,2),=(8,0),求线段AB的中点C的坐标.
15已知|a|=4,|b|=8,a与b的夹角是120°.
(1)计算|a+b|,|4a-2b|;
(2)当k为何值时,(a+2b)⊥(ka-b)?
四、拔高训练
16.已知平面上3个向量a、b、c的模均为1,它们相互之间的夹角均为120°.
(1)求证:(a-b)⊥c;
(2)若|ka+b+c|>1(k∈R),求k的取值范围.
17.已知向量a=(cos x,sin x),b=(cos ,-sin ),且x∈[0,].
(1)求a·b及|a+b|;
(2)若f(x)=a·b-2λ|a+b|的最小值是-,求λ的值.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
两角和与差的正弦、余弦和正切公式 |
| √ |
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二倍角的正弦、余弦、正切公式 |
| √ |
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简单的三角恒等变换 |
| √ |
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1.sin(α-β)=________________________________________________________________________;
sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β.
2.cos(α-β)=________________________________________________________________________;
cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β.
3.tan(α-β)=________________________________________________________________________;
tan(α+β)=________________________________________________________________________.
4.asin α+bcos α=sin(α+φ)且tan φ=.
5.sin 2α=________.
cos 2α=________=________=________.
tan 2α=.
6.简单的三角恒等变换
(1)变换对象:角、名称和形式,三角恒等变换只变其形,不变其质.
(2)变换目标:利用公式化简三角函数式,达到化简、计算或证明的目的.
(3)变换依据:两角和与差的正弦、余弦、正切公式和二倍角的正弦、余弦、正切公式.
(4)变换思路:明确变换目标,选择变换公式,设计变换途径.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知函数f(x)=(sin x+cos x)2,x∈R.
(1)求f()的值;
(2)求f(x)的最小值,并写出f(x)取最小值时自变量x的集合.
[解] f(x)=1+2sin xcos x=1+sin 2x.
(1)f=1+sin=2.
(2)当sin 2x=-1时,f(x)的最小值为0,此时2x=-+2kπ,即x=-+kπ(k∈Z).
所以f(x)取最小值时x的集合为{x|x=-+kπ,k∈Z}.
【例2】 (2017·湖南学业水平卷)已知sin 2α=sin α,α∈(0,π),则cos α=( )
A. B.-
C. D.
[解析] C ∵sin 2α=sin α,
∴2sin α cosα=sin α,
又∵α∈(0,π),∴sin α≠0,
∴2cos α=1,cos α=.
【例3】 (2013·湖南学业水平考试真题)已知cos α=,α∈(0,).
(1)求tan α的值;
(2)求sin(α+)的值.
[解析] (1)由题意可得,sin α==,所以tan α==.
(2)sin(α+)=sin αcos +cos αsin
=×+×=1.
【例4】 (2012·湖南学业水平考试真题)已知向量a=(sin x,1),b=(cos x,1),x∈R.
(1)当x=时,求向量a+b的坐标;
(2)若函数f(x)=|a+b|2+m为奇函数,求实数m的值.
[解析] (1)当x=时,
a=(sin ,1),b=(cos ,1),
所以a+b=(sin ,1)+(cos ,1)
=(,2),
所以向量a+b的坐标为(,2).
(2)因为a+b=(sin x+cos x,2),
所以f(x)=|a+b|2+m
=(sin x+cos x)2+4+m
=sin 2x+5+m,
因为函数f(x)=|a+b|2+m为奇函数,
所以f(0)=0,即m=-5.
【例5】 (2011·湖南学业水平考试真题)已知sin α=,α∈(0,).
(1)求cos α的值;
(2)求sin 2α+cos 2α的值.
[答案] (1) (2)
【例6】 已知锐角α、β满足sin α=,cos β=.求α+β.
[解析] 因为α、β为锐角,且sin α=,cos β=,
所以cos α===,
sin β===,
所以cos(α+β)=cos α·cos β-sin αsin β
=·-·=.
由0<α<,0<β<得0<α+β<π,
又cos(α+β)>0,所以α+β为锐角,所以α+β=.
【例7】 化简:
+(其中π<α<).
[解析] 因为π<α<π,所以<<π,
所以=|cos |=-cos ,
=|sin |=sin ,
所以+
=+
=+
=-cos

【例8】 如右图,A、B是半径为1的圆O上任意两点,以AB为一边作等边△ABC,问A、B处于怎样的位置时,四边形OACB的面积最大?最大面积是多少?
[解析] 设∠AOB=θ(0<θ<π),四边形OACB的面积为S,
取AB的中点D,连接OD,则OD⊥AB.
在Rt△ODA中,OA=1,∠AOD=,
所以AD=AOsin∠AOD=sin ,
所以AB=2AD=2sin .
于是S=S△ABC+S△AOB
=AC·BCsin 60°+OA·OBsin θ
=·(AB)2·+·12·sin θ
=(2sin )2+sin θ
=sin2 +sin θ
=·+sin θ
=sin θ-cos θ+.
=sin(θ-)+.
因为0<θ<π,所以当θ-=,
即θ=时,S取得最大值1+.
故当OA与OB的夹角为时,四边形OACB的面积最大,最大面积是1+.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.cos 263° cos 203°+sin 83°sin 23°的值为( )
A. B.-
C. D.-
2.设0≤x<2π,且=sin x-cos x,则( )
A.0≤x≤π B.≤x≤
C.≤x≤ D.≤x≤
3.若sin(α+β)=,sin(α-β)=,则为( )
A.5 B.-1
C.6 D.
4.设函数f(x)=sin(ωx+φ)+cos(ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的最小正周期是π,且f(-x)=f(x),则( )
A.f(x)在(0,)单调递减
B.f(x)在(,)单调递减
C.f(x)在(0,)单调递增
D.f(x)在(,)单调递增
5.已知sin α=,且α为锐角,则cos =( )
A. B.
C. D.
6.已知sin(x-)cos(x-)=-,则cos 4x的值为( )
A.1 B.
C.- D.
7.已知sin(+x)=,且<x<,则的值为( )
A.- B.
C. D.-
8.函数y=sin +cos 的图像的一条对称轴方程是( )
A.x=π B.x=
C.x=- D.x=-
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.设向量a=(,sin θ),b=(cos θ,),其中θ∈(0,),若a∥b,则θ=__________.
10.函数y=sin 2x+2sin2x的对称轴方程为x=________.
11.已知tan α,tan β是方程6x2-5x+1=0的两个根,且0<α<,π<β<,则α+β的值是__________.
12.若≤α≤,则+=________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.已知A+B=,求证:(1+tan A)(1+tan B)=2.
14.已知tan(α+)=.
(1)求tan α的值;
(2)求2sin2α-sin(π-α)sin(-α)+sin2(+α)的值.
15.已知a=(-sin ωx,cos ωx),b=(cos ωx,cos ωx)(ω>0),令函数f(x)=a·b,且f(x)的最小正周期为π.
(1)求ω的值;
(2)求f(x)的单调区间.
四、拔高训练
16.已知:a=(2cos x,sin x),b=(cos x,2cos x),设函数f(x)=a·b-(x∈R)
求:(1)f(x)的最小正周期及最值;
(2)f(x)的对称轴及单调递增区间.
17.已知函数y=sin +cos ,x∈R.
(1)求y取最大值时相应的x的集合;
(2)该函数的图像经过怎样的平移和伸缩变换可以得到函数y=sin x(x∈R)的图像.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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正弦定理和余弦定理 |
| √ |
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| 包括三角形 |
的面积公式 |
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正弦定理和余弦定理的应用举例 |
|
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| √ | 关注实 |
践应用 |
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1.正弦定理及其变式
(1)正弦定理:===2R;
(2)变式:sin A∶sin B∶sin C=________.
2.余弦定理及其推论
(1)余弦定理:
a2=b2+c2-2bccos A;b2=a2+c2-2accos B;c2=________.
(2)推论:
cos A=;cos B=________;cos C=.
3.三角形的面积公式
S=absin C=acsin B=bcsin A.
4.应用正弦定理和余弦定理解决有关的实际问题
解三角形应用题的基本思路:实际问题数学问题解三角形,数学问题的解检验,实际问题的解.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=2,b=3,cos C=-,则c=________.
[解析] c2=a2+b2-2abcos C=4+9+2×2×3×=16,∴c=4
[答案] 4
【例2】 (2015·湖南学业水平真题)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知c=2a,sin A=,则sin C=________.
[解析] 由正弦定理=
得:=
所以sin C=2sin A=1.
[答案] 1
【例3】 (2013·湖南学业水平考试真题)如图,在高速公路建设中需要确定隧道的长度,工程技术人员已测得隧道两端的两点A,B到点C的距离AB=BC=1 km,且∠ACB=120°,则A,C两点间的距离为AC=BC=1 km,且∠ACB=120°,则A、B两点间的距离为( )

A. km B. km
C.1.5 km D.2 km
[解析] A 由余弦定理:AB2=AC2+BC2-2AB·BCcos∠ACB,得AB=.
【例4】 (2017·湖南学业水平卷)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知a=4,b=3,sinC=1,则△ABC的面积为________.
[解析] S△ABC=absin C=×4×3×1=6.
[答案] 6
【例5】 某海上养殖基地A,接到气象部门预报,位于基地南偏东60°相距20(+1)海里的海面上有一台风中心,影响半径为20海里,正以每小时10 海里的速度沿某一方向匀速直线前进,预计台风中心将从基地东北方向刮过且+1小时后开始影响基地持续2小时.求台风移动的方向.

[解析] 如图所示,设预报时台风中心为B,开始影响基地时台风中心为C,基地刚好不受影响时台风中心为D,则B、C、D在一直线上,且AD=20、AC=20.
由题意AB=20(+1),DC=20,
BC=(+1)·10.
在△ADC中,因为DC2=AD2+AC2,
所以∠DAC=90°,∠ADC=45°.
在△ABC中,
由余弦定理得cos∠BAC==.
所以∠BAC=30°,
又因为B位于A南偏东60°,60°+30°+90°=180°,
所以D位于A的正北方向,
又因为∠ADC=45°,
所以台风移动的方向为向量的方向,即北偏西45°方向.
即台风向北偏西45°方向移动.
【例6】 已知△ABC中的三个内角A,B,C,且cos A=-,cos B=.
(1)求sin C的值;
(2)设BC=5,求△ABC的面积.
[解析] (1)由cos A=-,得sin A=;
由cos B=,得sin B=.
所以sin C=sin(A+B)
=sin Acos B+cos Asin B=.
(2)由正弦定理得
AC===.
所以△ABC的面积
S=×BC×AC×sin C
=×5××=.
【例7】 在△ABC中,sin A+cos A=,AC=2,AB=3,求tan A的值和△ABC的面积.
[解析] 法一:(先解三角形方程,求出角A的值)
因为sin A+cos A=cos(A-45°)=,
所以cos(A-45°)=.
又0°<A<180°,所以A-45°=60°,
即A=105°.
所以tan A=tan(45°+60°)
==-2-,
sin A=sin 105°=sin(45°+60°)
=sin 45°cos 60°+cos 45°sin 60°=,
S△ABC=AC×ABsin A
=×2×3×
=(+).
法二:(由sin A+cos A计算它的对偶关系式sin A-cos A的值)
因为sin A+cos A=,①
所以(sin A+cos A)2=,
所以2sin Acos A=-.
因为0°<A<180°,所以sin A>0,cos A<0.
另解(sin 2A=-)
所以(sin A-cos A)2=1-2sin Acos A=,
所以sin A-cos A=, ②
①+②得sin A=.
①-②得cos A=.
所以tan A==×=-2-.
以下同法一.
【例8】 已知向量a=(sin ,cos ),b=(cos ,cos ),设f(x)=a·b.
(1)求函数f(x)在[0,2π]上的零点;
(2)设△ABC的内角A、B、C的对边分别为a、b、c,已知f(A)=,b=2,sin A=2sin C,求边c的值.
[解析] (1)f(x)=a·b=sin ·cos +cos2=sin x+cos x+=sin(x+)+,
由sin(x+)+=0,
得x+=2kπ+,或x+=2kπ-,k∈Z,
由x∈[0,2π],得x=π或x=.
故函数f(x)的零点为π和.
(2)由f(A)=sin(A+)+=,A∈(0,π),
得A=.
由sin A=2sin C得a=2c.又b=2,
由a2=b2+c2-2bccos A
得4c2=22+c2-2·2ccos ,
所以3c2+2c-4=0,
因为c>0,所以c=.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.三角形三边长为a,b,c,且满足关系式(a+b+c)(a+b-c)=3ab,则c边的对角等于( )
A.15° B.45°
C.60° D.120°
2.在△ABC中,a=3,b=,c=2,那么B等于( )
A.30° B.45°
C.60° D.120°
3.在△ABC中,AB=5,BC=7,AC=8,则·的值为( )
A.79 B.69
C.5 D.-5
4.在△ABC中,a=10,B=60°,C=45°,则c等于( )
A.10+ B.10(-1)
C.+1 D.10
5.在△ABC中,a=2bccos C,则这个三角形的形状是( )
A.等腰三角形 B.直角三角形
C.等腰直角三角形 D.等腰或直角三角形
6.在△ABC中,a=12,b=13,C=60°,此三角形的解的情况是( )
A.无解 B.一解
C.二解 D.不能确定
7.已知锐角三角形的边长分别为1,3,a,则a的范围是( )
A.(8,10) B.(,)
C.(,10) D.(,8)
8.在△ABC中,AB=3,BC=,AC=4,则边AC上的高为( )
A. B.
C. D.3
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.在△ABC中,若∠A∶∠B∶∠C=1∶2∶3,则a∶b∶c=________.
10.在钝角△ABC中,已知a=1,b=2,则最大边c的取值范围是__________.
11.已知△ABC中,a=181,b=209,A=121°,则此三角形解的情况是________.
12.在△ABC中,a,b分别是内角A,B所对的边,若a=,b=1,∠B=30°,则∠A的值是__________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知△ABC的面积为3,b-c=2,cos A=-,
(1)求a和sin C的值;
(2)求cos(2A+)的值.
14.已知在△ABC中,c=2,a>b,C=,tan A·tan B=6,试求a,b及三角形的面积.
15.在△ABC中,已知AC=2,BC=3,cos A=-.
(1)求sin B的值;
(2)求sin(2B+)的值.
四、拔高训练
16.在△ABC中,三内角A,B,C对边分别为a,b,c,若向量m=(-cos ,sin ),向量n=(cos ,sin ),且m·n=.
(1)求角A的值;
(2)若a=2,b+c=4,求ABC的面积.
17.在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知a-c=b,sin B=sin C.
(1)求cos A的值;
(2)求cos(2A-)的值.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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数列的概念与简单表示法 | √ |
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等差数列 |
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| √ |
| 包括等差数列通项公式 |
等差数列的前n项和 |
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| √ |
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等比数列 |
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| √ |
| 包括等比数列通项公式 |
等比数列的前n项和 |
|
| √ |
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1.数列的概念与简单表示法
(1)数列是定义域为正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})的特殊函数,数列的通项公式就是相应的函数解析式.
(2)数列的表示方法有:解析法(通项公式法);列表法;图像法;递推法.
(3)an与Sn的关系式:
an=
2.等差数列
(1)定义:an+1-an=d(常数).这是证明一个数列是等差数列的依据,还可由2an+1=an+an+2(n∈N*)来判断.
(2)公差为d的等差数列{an}的通项公式:an=________,另外,an=am+(n-m)d.
(3)等差中项:若a,A,b成等差数列,则A叫作a与b的________中项,可以表示成A=________.
(4)前n项和公式Sn=________=________.
(5)等差数列的性质
(i)若公差d>0,则{an}是递增等差数列;若d<0,则{an}是递减等差数列;若d=0,则{an}是常数列.
(ii)若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则________.
(iii)若{an}是等差数列,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…仍成________数列,且公差为n2d.
3.等比数列
(1)定义:=q(q为常数,且q≠0).这是证明一个数列是等比数列的依据,还可由a=anan+2(n∈N*,an≠0)来判断.
(2)公比为q(q≠0)的等比数列{an}的通项公式:________,另外,an=amqn-m.
(3)等比中项:若a,G,b成等比数列,则G叫作a与b的________中项,可以表示成G=±.
(4)前n项和公式
Sn=
(5)等比数列的性质
(i)若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则am·an=ap·aq;
(ii)若{an} 是等比数列,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…仍成________数列(当Sn≠0时),且公比为qn(q≠-1).
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【例1】 (2017·湖南学业水平卷)在等差数列{an}中,已知a1+a2=11,a3=16,则公差d=( )
A.4 B.5
C.6 D.7
[解析] D 由题意可得解得
【例2】 (2016·湖南学业水平卷)已知等差数列{an}的公差d=2,且a1+a2=6.
(1)求a1及an;
(2)若等比数列{bn}满足b1=a1,b2=a2,求数列{an+bn}的前n项和Sn.
[解] (1)由a1+a2=6,得2a1+d=6.又d=2,所以a1=2,
故an=2+2(n-1)=2n.
(2)依题意,得b1=2,b2=2q=4,即q=2,所以bn=2n.于是an+bn=2n+2n.故
Sn=(2+4+…+2n)+(2+22+…+2n)
=n2+n+2n+1-2.
【例3】 (2015·湖南学业水平真题)一个蜂巢里有1只蜜蜂.第1天,它飞出去找回了1个伙伴;第2天,2只蜜蜂飞出去,各自找回了1个伙伴……如果这个找伙伴的过程继续下去,第n天所有的蜜蜂都归巢后,蜂巢中一共有蜜蜂的只数为( )
A.2n-1 B.2n
C.3n D.4n
[解析] B 第1天,蜜蜂为1+1=2
第2天,蜜蜂为2+2=4=22
第3天,蜜蜂为4+4=8=23
⋮
第n天,蜜蜂为2n-1+2n-1=2n.所以选B.
【例4】 (2017·湖南学业水平考试真题)已知数列{an}满足an+1=3an(n∈N*),且a2=6.
(1)求a1及an;
(2)设bn=an-2,求数列{bn}的前n项和Sn.
[解析] (1)由已知可得数列{an}是等比数列,而且公比q=3.又由a2=6,则a1==2,an=2×3n-1.
(2)由(1)得bn=an-2=2×3n-1-2,所以数列{bn}的前n项和Sn=-2n=3n-1-2n.
【例5】 (2015·湖南学业水平真题)已知等比数列{an}的公比q=2,且a2,a3+1,a4成等差数列.
(1)求a1及an;
(2)设bn=an+n,求数列{bn}的前5项和S5.
[解析] ①因为a2,a3+1,a4成等差数列,
所以2(a3+1)=a2+a4
2a1q2+2=a1q+a1q3
8a1+2=2a1+8a1
所以a1=1
所以an=a1-qn-1=2n-1.
②bn=2n-1+n
S5=b1+b2+b3+b4+b5
=(20+1)+(21+2)+(22+3)+(23+4)+(24+5)
=(20+21+22+23+24)+(1+2+3+4+5)
=46
【例6】 (2015·湖南学业水平真题)已知数列{an}满足a1=2,an+1=an+2,其中n∈N*.
(1)写出a2,a3及an;
(2)记数列{an}的前n项和为Sn,设Tn=++…+,试判断Tn与1的大小关系;
(3)对于(2)中的Sn,不等式Sn·Sn-1+4Sn-λ(n+1)Sn-1≥0对任意大于1的整数n恒成立,求实数λ的取值范围.
[解析] (1)当n=1时,a2=a1+2=4
当n=2时,a3=a2+2=6
因为an+1=an+2
所以an+1-an=2
所以{an}为等差数列,公差为d
所以an=2+(n-1)×2=2n.
(2)Sn=a1+a2+…+an==n(n+1)
所以==-
所以Tn=++…+=(1-)+(-)+(-)+…+(-)
=1-
所以Tn-1=-<0,所以Tn<1.
(3)因为Sn·Sn-1+4Sn-λ(n+1)·Sn-1≥0
所以1+-≥0
1+-≥0
所以≤+1
λ≤+n=+n-1+1
令y=(n-1)++1
因为n>1
所以n-1>0
所以y≥2+1=5
所以y最小值为5
又因为λ≤y恒成立,所以λ≤5.
【例7】 等差数列{an}中,a1<0,S9=S12,求该数列前多少项的和最小.
[解析] 法一:设等差数列{an}的公差为d,则由题意得:9a1+×9×(9-1)×a
=12a1+×12×(12-1)×d,
即3a1=-30d,所以a1=-10d.
因为a1<0,所以d>0,
所以Sn=na1+n(n-1)d=dn2-dn
=(n-)2-d.
因为d>0,所以Sn有最小值.
又因为n∈N+,
所以n=10或n=11时,Sn取最小值.
法二:由题意,得
因为a1=-10d<0,
所以,
解得10≤n≤11.
所以取10≤n≤11时,Sn取最小值.
【例8】 从社会效益和经济效益出发,某地投入资金进行生态环境建设,并以此发展旅游产业.根据规划,本年度投入800万元,以后每年投入资金将比上年减少.本年度当地旅游收入估计为400万元,由于该项目建设对旅游业的促进作用,预计今后旅游业收入每年会比上年增加.设n年内(本年度为第1年)总投入为an万元,旅游总收入为bn万元,写出an,bn的表达式.
[解析] 第k年总投入记为ck(k=1,2,…,n),则c1=800万元,c2=800×(1-)=800×万元,c3=800×(1-)2=800×()2万元,…,cn=800×(1-)n-1=800×()n-1万元.
所以n年内的总投入an=800+800×+800×()2+…+800×()n-1
=800[1++()2+…+()n-1]
=4 000×[1-()n]万元.
用同样的方法可得,n年内旅游的总收入
bn=400+400×+400×()2+…+400×()n-1=1 600[()n-1]万元.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.设{an}是等差数列,a1+a3+a5=9,a6=9.则这个数列的前6项和等于( )
A.12 B.24
C.36 D.48
2.等差数列{an}中,已知a1=,a2+a5=4,an=33,则n的值是( )
A.48 B.49
C.50 D.51
3.等比数列{an}中,a2=9,a5=243,则{an}的第4项为( )
A.81 B.243
C.27 D.192
4.设等差数列{an}的公差d不为0,a1=9d.若ak是a1与a2k的等比中项,则k=( )
A.2 B.4
C.6 D.8
5.若等差数列{an}的前5项和S5=25,且a2=3,则a7=( )
A.12 B.13
C.14 D.15
6.设{an}是首项为a1,公差为-1的等差数列,Sn为其前n项和,若S1,S2,S4成等比数列,则a1=( )
A.2 B.-2
C. D.-
7.已知点(n,an)(n∈N+)都在直线3x-y-24=0上,那么在数列{an}中有( )
A.a7+a9>0 B.a7+a9<0
C.a7+a9=0 D.a7·a9=0
8.公差不为零的等差数列{an}的前n项和为Sn.若a4是a3与a7的等比中项,S8=32,则S10等于( )
A.18 B.24
C.60 D.90
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.在等差数列{an}中,已知a1+2a8+a15=96,则2a9-a10=__________.
10.在数列{an}中,a1=1,a2=2,且an+2-an=1+(-1)n(n∈N*),则S100=________.
11.设等比数列{an}的公比为q=,前n项和为Sn,则=__________.
12.已知{an}是等差数列,Sn为其前n项和,n∈N*.若a3=16,S20=20,则S10的值为_______.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.已知等差数列{an}的前n项之和是Sn=2n2-25n.
(1)求a1,a2,a3的值;
(2)该数列所有负数项的和是多少?
14.等差数列{an}中,已知a1=,a2+a5=4,an=33,试求n的值.
15.已知:等差数列{an}中,a4=14,前10项和S10=185.
(1)求an;
(2)将{an}中的第2项,第4项,…,第2n项按原来的顺序排成一个新数列,求此数列的前n项和Gn.
四、拔高训练
16.已知等比数列{bn}与数列{an}满足bn=3an,n∈N*.
(1)判断{an}是何种数列,并给出证明;
(2)若a8+a13=m,求b1b2...b20.
17.已知等差数列{an}满足a3=7,a5+a7=26,{an}的前n项和为Sn.
(1)求an及Sn;
(2)令bn=(n∈N*),求数列{bn}的前n项和Tn.
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内容 |
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能力层级 |
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A | B | C | D | 备注 |
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不等关系与不等式 | √ |
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一元二次不等式及其解法 |
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| √ |
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二元一次不等式(组)与平面区域 |
| √ |
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|
简单的线性规划问题 |
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| √ |
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基本不等式 |
|
| √ |
| 关注学科 |
内综合 |
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1.比较实数a、b大小的依据:a-b>⇔________;
a-b=0⇔________;a-b<0⇔________.
2.不等式的性质
(1)(对称性)如果a>b,那么b<a;如果a<b,那么b>a.
(2)(传递性)如果a>b,b>c,那么a>c;如果a<b,b<c,那么a<c.
(3)(加数原理)如果a>b,那么a+c>b+c.
(4)(同向不等式相加)如果a>b,c>d,那么a+c>b+d.
(5)(乘数原理)如果a>b,c>0,那么________;如果a>b,c<0,那么________.
(6)(同向正数不等式相乘)如果a>b>0,c>d>0,那么________.
(7)(正数不等式的乘方法则)如果a>b>0,那么________(n∈N*,n≥2).
(8)(正数不等式的开方法则)如果a>b>0,那么________(n∈N*,n≥2).
3.一元二次不等式的解集
Δ=b2-4ac | Δ>0 | Δ=0 | Δ<0 |
y=ax2+bx+c |
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(a>0)的图像 |
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ax2+bx+ |
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c=0(a>0) |
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的根 | 有两个不相等的实根 | 有两个相等的实根 | 没有实根 |
ax2+bx+ |
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c>0(a>0) | ________ | ________ | ________ |
ax2+bx+ |
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c<0(a>0) | ________ | ________ | ________ |
4.二元一次不等式的几何意义
在平面直角坐标系中,二元一次不等式Ax+By+C>0表示直线Ax+By+C=0某侧所有点组成的平面区域,其作法分两步:①画直线Ax+By+C=0确定边界.直线画成虚线表示区域不包含边界,画成实线表示区域包含边界;②取特殊点确定区域.
5.应用两个正数的基本不等式:≤要特别注意以下结论:
若a,b∈R+,a+b=S,ab=P,则:如果P是定值,那么当a=b时,S的值最小;如果S是定值,那么当a=b时,P的值最大.求最值的必要条件:一定、二定、三相等.
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【例1】 (2016·湖南学业水平卷)已知不等式组表示的平面区域为Ω,则下列坐标对应的点落在区域Ω内的是( )
A.(1,1) B.(-3,-1)
C.(0,5) D.(5,1)
[解析] A 将各点的坐标代入约束条件检验。
【例2】 (2016·湖南学业水平卷)已知函数y=x(x-a)的图象如图所示,则不等式x(x-a)<0的解集为( )

A.{x|0≤x≤2}
B.{x|0<x<2}
C.{x|x≤0或x≥2}
D.{x|x<0或x>0}
[解析] B 由图可知,a=2,结合图像在x轴下方部分可得不等式解集。
【例3】 (2015·湖南学业水平真题)如图,点(x,y)在阴影部分所表示的平面区域上,则z=y-x的最大值为( )

A.-2 B.0 C.1 D.2
[解析] D因为z=y-x
所以y=x+z
作y=x的平行线y=x+z,y=x+z
当经过(0,2)时,z取最大值2,所以选D.
【例4】 (2013·湖南学业水平考试真题)已知点(x,y)在如图所示的平面区域(阴影部分)内运动,则z=x+y的最大值是( )

A.1 B.2 C.3 D.5
[答案] D
【例5】 (1)(2014·湖南学业水平真题)点P(m,1)不在不等式x+y-2<0表示的平面区域内,则实数m的取值范围是( )
A.m<1 B.m≤1
C.m≥1 D.m>1
(2)(2017·湖南学业水平考试真题)已知点A(1,m)在不等式组表示的平面区域内,则实数m的取值范围为________.
[解析] (1)C 因为P(m,1)不在x+y-2<0所在区域内,则满足m+1-2≥0,即m≥1.所以选C.
(2)由题意可得,解得:0<m<3.
[答案] (2)(0,3)
【例6】 已知x、y、z满足,且z=2x+4y的最小值为-6,求常数k的值.
[解析] 画出线性约束条件表示的可行域.

如图,当直线经过点B时,取得最小值.
由,得B(3,-3-k).
将点B(3,-3-k)的坐标代入表达式z=2x+4y中,可得k=0.
【例7】 解关于x的不等式x2-(a+a2)x+a3>0(a∈R).
[解析] 原不等式可化为(x-a)(x-a2)>0.
所以当a<0时,a<a2,解集为{x|x<a或x>a2};
当a=0时,a2=a,解集为{x|x≠0};
当0<a<1时,a2<a,解集为{x|x<a2或x>a};当a=1时,a2=a,解集为{x|x≠1};当a>1时,a<a2,解集为{x|x<a或x>a2}.
综上所述,
当a<0或a>1时,解集为{x|x<a或x>a2};
当0<a<1时,解集为{x|x<a2或x>0};
当a=0时,解集为{x|x≠0};
当a=1时,解集为{x|x≠1}.
【例8】 已知不等式ax2-3x+6>4的解集为{x|x<1或x>b}.
(1)求a,b的值;
(2)解不等式ax2-(ac+b)x+bc<0.
[解析] (1)据题意可得ax2-3x+6>4,
即ax2-3x+2>0.
由题意知1,b是方程ax2-3x+2=0的两根且a>0.则由根与系数的关系可得
解得
(2)由(1)知不等式ax2-(ac+b)x+bc<0,
即可化为x2-(c+2)x+2c<0,
即(x-2)(x-c)<0,
①当c=2时,不等式的解集是∅;
②当c>2时,不等式的解集是{x|2<x<c};
③当c<2时,不等式的解集是{x|c<x<2}.
【例9】 (1)已知x>2,求x+的最小值;
(2)已知0<x<,求函数y=x(1-3x)的最大值.
[解析] (1)因为x>2,
所以x-2>0,
所以x+=x-2++2≥
2 +2=6,
当且仅当x-2=,即x=4时,等号成立.
所以x+的最小值为6.
(2)因为0<x<,所以1-3x>0,
所以y=x(1-3x)=·3x(1-3x)≤[]2=.
当且仅当3x=1-3x即x=时,等号成立.
所以当x=时,函数取最大值.
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一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.不等式x2≥2x的解集是( )
A.{x|x≥2} B.{x|x≤2}
C.{x|0≤x≤2} D.{x|x≤0或x≥2}
2.已知logb<loga<logc,则( )
A.2b>2a>2c B.2a>2b>2c
C.2c>2b>2a D.2c>2a>2b
3.a,b∈R,且a>b,则下列不等式中恒成立的是( )
A.a2>b2 B.()a<()b
C.lg(a-b)>0 D.>1
4.设变量x、y满足约束条件,则目标函数z=2x+y的最小值为( )
A.2 B.3
C.4 D.9
5.设P=log23,Q=log32,R=log2(log32),则( )
A.R<Q<P B.P<R<Q
C.Q<R<P D.R<P<Q
6.设a=sin,b=cos ,c=tan,则( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.b<c<a D.b<a<c
7.已知-1<x+y<3且2<x-y<4,则2x+3y的取值范围是( )
A.(-,) B.(-,)
C.(-,) D.(-,)
8.若不等式ax2+x+a<0的解集为∅,则实数a的取值范围是( )
A.a≤-或a≥ B.a<
C.-≤a≤ D.a≥
二、填空题(把答案填在题中横线上)
9.若loga <1,则a的取值范围是__________.
10.若不等式组所表示的平面区域被直线y=kx+分为面积相等的两部分,则k的值是__________.
11.某公司一年购买某种货物400吨,每次都购买x吨,运费为4万元/次,一年的总存储费用为4x万元,要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x=_____________吨.
12.设x,y∈R,a>1,b>1.若ax=by=3,a+b=2,则+的最大值为________.
三、解答题(解答题要求写出文字说明,证明过程或计算步骤)
13.若0≤x≤1,x2-2ax+a2-1<0恒成立,求实数a的取值范围.
14.求函数y=(x>-1)的最小值.
15.已知a>0,b>0,求证+≥a+b.
四、拔高训练
16.已知正数a,b,x,y满足a+b=10,+=1,x+y的最小值为18,求a,b的值.
17.一批货物随17列货车从A市以v km/h的速度匀速直达B市.已知两地铁路线长400 km,为了安全,两列货车的间距不得小于 ()2km(货车长度忽略不计),那么这批货物全部运到B市最快需要多少小时?