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高中数学数形结合习题

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  • 2025/5/7 7:36:26

1. 若对任意x?R,不等式

A.a??1

B.

x≥ax恒成立,则实数a的取值范围是( )C

C.

a≤1

a?1

D.a≥1

22x?y?4x?4y?10?0上至少有三个不同点到直线l:ax?by?0的距离为22,2.若圆

?5?则直线l的倾斜角的取值范围是 ( ) [1212]

,x,x(x?x2)3.在下列四个函数中,满足性质:“对于区间(1,2)上的任意121,|f(x1)?f(x2)|?|x2?x1|恒成立”的只有 ( )A

f(x)?(A)

1x

(B)

f?x??|x|xf(x)?2 (C) 2f(x)?x(D)

24. 若直线y?x?k与曲线x?1?y恰有一个公共点,则k的取值范围是 ( )

k??2或(-1,1]

4. y?x?k

2表示一组斜率为1的平行直线,x?1?y

表示y轴的右半圆。如图可知,

[简要评述] 数形结合思想的灵活运用,此题

22可以进一步拓展,x??1?y,y??1?x等。

5.若关于x的方程x?4x?5?m有四个不相等的实根,则实数m的取值范围为________。

21?m?5

题型解析

例1.方程sin2x=sinx在区间(0,2π)解的个数为( ) y (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 g o f x

分析:解方程f(x)=g(x)的问题归结为两个函数y=f(x) 与y=g(x)的交点横坐标,特别是求方程近似解时此方法非常有效。

1

解:如图 在同一坐标系内,作出y=sin2x,x∈(0,2π);g=sinx,x∈(0,2π)的图有三个交点,故方程sin2x=sinx在(0,2π)内有三个解。

一般情况下将方程化为一端为曲线,一端为动直线时,解题较为简单,考查逻辑思维能力与计算能力,还体现了化归与转化和分类讨论的思想。

练习 设f(x)是定义在R上以2为周期的函数,对于K∈Z用Zk表示区间(2k-1,2k+1),已知x∈Z0时,有f(x)=x。

(1) 求f(x)在Zk上的解析式。

(2) 对于自然数K,求集合MK={a|使方程f(x)=ax在Zk上有两个不相等的实根}。 解(1)如右图 从图形可以看出f(x)=(x?2k)2。 y (2)如下图 由f(x)=ax,x∈Zk,得(x?2k)2=ax o x 即x-(4k+a)x+4k=0,考察函数f(x)= x-(4k+a)x+4k,x∈(2k-1,2k+1)的图

22222象位置,依题意该函数图象在(2k-1,2k+1)内必与x轴有两个不同交点。则有

△ >0 y f(2k-1) >0

f(2k+1)≥0 2k 2k-1<(4k+a)/2<2k+1 o 2k-1 2k+1 x 从中解得:0

例2 已知三点A(1,m?2),B(m?15),,C(m?2,4m?3)(m?0),问m为何值时,

d?AB?BC最小,并求最小值.

分析:根据三个点横坐标的特点可知,它们在坐标系中是从左到右依次排列的,当且仅当它们共线时,d?AB?BC最小.

解:依题意知,当三点共线时d?AB?BC最小,此时kAB?kBC,, ∵kAB?∴

5?m?23?m4m?3?5,kBC???4m?2,

m?1?1mm?2?m?13?m?4m?2, m

2

解得m??∴m?1,

3(舍去)或m?1, 4此时三个点分别为A(13),,B(2,,5)C(3,7), ∴d?AB?BC?AC?(7?3)2?(3?1)2?25.

练习.已知点M(3,5),在y轴和直线y?x上分别找一点P和N,使得△MNP的周长最小.

分析:作点M(3,5)关于y轴和直线y?x的对称点M1,M2,则MP?M1P,

MN?M2N,所以△MNP的周长等于M1P?PN?M2N,当且仅当M1,M2,P三

点共线时取最小值,所以点P,N应为直线M1M2和y轴与直线y?x的交点.

解:作点M(3,5)关于y轴和直线y?x的对称点M1,M2,则点M1,M2的坐标分别为(?3,,,5)(53),

由两点式得

y?5x?3, ?3?55?3整理得x?4y?17?0,即为直线M1M2的方程, 易得它和y轴和直线y?x的交点坐标分别为?0,?,??17??1717?,?.

455?????17??1717?,?.

?4??55?即使得△MNP周长最小的点P和N的坐标分别为?0,?,?评注:本题利用对称思想为线段找到了“替身”,从而将问题转化成了两点之间线段最短的问题.

例3.已知点P(a,b)在直线mx?y?1?0上,且a?b?2a?1的最小值为2,求m的值.

22解:∵a?b?2a?1?22(a?1)2?b2,

∴它是点P(a,b)和点(1,0)之间的距离,它的最小值就是点(1,0)到直线

mx?y?1?0的距离,由点到直线的距离公式可得m?1m?12?2,

3

平方得m?2m?1?2m?2, 整理得(m?1)?0, ∴m??1.

评注:本题通过挖掘代数式的几何意义,将点点距转化成了点线距,这种以距离为背景的题型时有出现,请同学们注意训练和总结.

练习.求点P(?1,4)到直线l:(m?1)x?(2?m)y?m?5?0的距离d的最大值.

分析:对直线方程(m?1)x?(2?m)y?m?5?0整理后,我们会发现它表示过定点

222Q(1,2)的一条直线,因为点线之间垂线段最短,所以d≤PQ,当且仅当PQ?l时取等

号,即此时d取得最大值PQ.

解:(m?1)x?(2?m)y?m?5?0可化为x?2y?5?m(x?y?1)?0, 它表示过直线x?2y?5?0和x?y?1?0交点的直线.

解方程组??x?2y?5?0,得两直线交点为Q(1,2),

?x?y?1?0,即直线l恒过定点Q(1,2), 当PQ?l时d取最大值PQ, ∵PQ?(?1?1)2?(4?2)2?22,

∴d的最大值为22. 例4.已知

求证:

,a2

【分析与解】 读完题目与任何一个图形似乎很难联系起来,我们在对已知条件的分析中,去寻觅解题的灵感. a2

,那么a与k如何取得联系呢?

4

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1. 若对任意x?R,不等式A.a??1 B.x≥ax恒成立,则实数a的取值范围是( )C C.a≤1 a?1 D.a≥1 22x?y?4x?4y?10?0上至少有三个不同点到直线l:ax?by?0的距离为22,2.若圆?5?则直线l的倾斜角的取值范围是 ( ) [1212] ,x,x(x?x2)3.在下列四个函数中,满足性质:“对于区间(1,2)上的任意121,|f(x1)?f(x2)|?|x2?x1|恒成立”的只有 ( )A f(x)?(A) 1x (B)f?x??|x|xf(x)?2 (C) 2f(x)?x(D

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