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每年的高考或者模拟试题都会出现一些非常新颖的试题,有让人耳目一新的感觉——这是数学的进步,也是公平、公正的需要.解决这些新问题,不仅要利用旧方法、旧知识,也要有创新思维,才能适应这些变化.本文所举的例子,都可以充当选择题中压轴题的位置,有一定的挑战性.
例1. (2011年石景山期末理8)下图展示了一个由区间(0,1)到实数集R的映射过程:区间(0,1)中的实数m对应数轴上的点M(如图1);将线段AB围成一个圆,使两端点A、B恰好重合(从A到B是逆时针,如图2);再将这个圆放在平面直角坐标系中,使其圆心在y轴上,点A的坐标为(0,1)(如图3),图3中直线AM与x轴交于点N(n,0),则m的象就是n,记作f(m)=n.
则下列命题中正确的是( )
A. f■=1
B. f(x)是奇函数
C. f(x)在其定义域上单调递增
D. f(x)的图像关于y轴对称
解析:从图像可以看出f■<0,所以A 错;因为f(x)的定义域是(0,1),其定义域不关于原点对称,故B、D错;显然随着m的增大,n也增大,所以f(x)在其定义域上单调递增,C是正确的,故选C.
例2.(2011福建省质量检查试题)如图,有8个村庄分别用A1,A2,…,A8表示.某人从A1出发,按箭头所示方向(不可逆行)可以选择任意一条路径走向其他某个村庄,那么他从A1出发,按图中所示方向到达A8(每个村庄至多经过一次)的走法种数有( )
A. 21种 B. 22种 C. 23种 D. 24种
解析:可以从特殊情况出发,看他们的规律:为方便计,设从A1到Ai的走法有ai种,则容易看出a2=1,a3=2, a4=3,a5=5,发现a4=a2+a3,a5=a3+a4,所以a6=a4+a5=8,a7=a5+a6=13,a8=a6+a7=21,所以从A1出发,按图中所示方向到达A8(每个村庄至多经过一次)有21种不同的走法,故选A.
点评:也可以画出树状图来分析求解.本题实质是斐波那契数列的的一部分,是世界名题在初等数学中的应用,所谓斐波那契数列指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21,34,55,89,…,这个数列从第三项开始,每一项都等于前两项之和.本题是世界名题的特殊化.
例3. 已知f(x)是定义在[a,b]上的函数,其图像是一条连续不断的曲线,且满足下列条件:
①f(x)的值域为G,且G?哿[a,b];
②对任意不同的x,y∈[a,b],都有f(x) - f(y) 那么关于x的方程f(x)=x在[a,b]上的根的情况是( )
A. 没有实数根
B. 有且只有一个实数根
C. 恰有两个不同的实数根
D. 有无数个不同的实数根
解析:构造函数g(x)=f(x)-x,易知g(x)在[a,b]上的图像是一条连续不断的曲线,且g(a)=f(a)-a,g(b)=f(b)-b.因为f(x)的值域是G,且G?哿[a,b],所以g(a)≥0,g(b)≤0,故存在x0∈[a,b],使得g(x0)=0,即f(x0)=x0,因此关于x的方程f(x)=x在[a,b]上至少有一个根x0.假设关于x的方程f(x)=x存在两个不同的实数根x1,x2∈[a,b],则f(x1)=x1,f(x2)=x2,从而f(x1) - f(x2)=x1-x2,这与条件②相矛盾,故正确答案是B.
例4. 若点P是△ABC的外心,且■+■+?姿■=■,∠C=120°,则实数?姿的值为( )
A. 1 B. -1 C. ■ D. -■
解析:假设D为AB的中点,则■+■=2■,因此2■+?姿■=■,即■与■共线.又P是三角形三边中垂线的交点,所以PC就是AB的中垂线,由正弦定理知■=2R?圯R=■R,在直角三角形PAD中,由AD=■,PA=R,得PD=■R. 因此,■=2■,2+2?姿=0,?姿=-1,选B.
例5. 将双曲线x2-y2=2绕原点逆时针旋转45°后可得到双曲线y=■.据此类推可求得双曲线y=■的焦距为( )
A. 2■ B. 2■ C. 4 D. 4■
解析:双曲线x2-y2=2绕原点逆时针旋转45°后得到双曲线y=■,此时双曲线y=■顶点坐标变为(1,1),与原点的距离就是a=■=b(给出的双曲线是等轴双曲线).
而y=■■=1-■,可由y=■的图像平移得到.
所以,要求出y=■的焦距,只要求出y=■的焦距即可,而y=■与y=x交于(■,■)此时它与原点的距离为■,即a=b=■,所以c=2■,故选D.
点评:本题是一个很好的类比推理题,在课本中能找到它的影子.
例6. 已知函数y=f(x)和y=g(x)在[-2,2]上的图像如下图所示.给出下列四个命题:
①方程f[g(x)]=0有且仅有6个根;
②方程g[f(x)]=0有且仅有3个根;
③方程f[f(x)]=0有且仅有5个根;
④方程g[g(x)]=0有且仅有4个根.
其中正确的命题的个数为( )
解析:∵在y为[-2,-1]时,g(x)有两个自变量满足,在y=0,y为[1,2]时,g(x)同样都是两个自变量满足,∴①正确.
∵f(x)值域在[-1,2]上都是一一对应,而在值域[0,1]上都对应3个原象,∴②错误,同理可知③④正确.故选C.
这样解析,可能有些同学还是不理解,我们具体一些:为了描述方便,把f(x)的“零点”(即f(x)=0的根)从左往右记为x1,0,x2,其中-2 g(x)=0的根)从左往右记为x3,x4,其中-2 下面依次考察每一个命题:
①方程f[g(x)]=0 即g(x)= x1或 g(x)=0 或 g(x)=x2,g(x)=x1的根有两个(图像上看出g(x)有两段位于[-2,-1]之间),g(x)=0的根有两个,g(x)=x2的根有2个,所以方程f[g(x)]=0有且仅有6个根,命题正确.
②方程g[f(x)]=0 即f(x)= x3或 f(x)=x4,f(x)=x3的根有1个,f(x)=x4 的根有3个,所以方程g[f(x)]=0有且仅有4个根,命题不正确.
③方程f[f(x)]=0 即f(x)=x1 或 f(x)=0 或 f(x)=x2, f(x)= x1的根有1个,f(x)=0 的根有3个,f(x)=x2 的根有1个, 所以方程f[f(x)]=0有且仅有5个根,命题正确
④方程g[g(x)]=0 即g(x)=x3 或 g(x)=x4 , g(x)=x3 的根有2个,g(x)= x4的根有2个, 所以方程g[g(x)]=0有且仅有4个根,命题正确.
因此正确的命题是①③④.
点评:本题不是很难,但是由于对4个命题都要进行分析,比较繁琐需要耐心仔细.把复合函数的定义域和值域进行对接,看满足外层函数为零时内层函数有几个自变量与之相对应.
例7. (2011年东城区示范校考试,文8)设非空集合S=x|m≤x≤l满足:当x∈S时,有x2∈S,给出如下三个命题:①若m=1,则S=1;②若m=-■,则■≤l≤1;③若l=■,则-■≤m≤0. 其中正确的命题的个数为( )
例1. (2011年石景山期末理8)下图展示了一个由区间(0,1)到实数集R的映射过程:区间(0,1)中的实数m对应数轴上的点M(如图1);将线段AB围成一个圆,使两端点A、B恰好重合(从A到B是逆时针,如图2);再将这个圆放在平面直角坐标系中,使其圆心在y轴上,点A的坐标为(0,1)(如图3),图3中直线AM与x轴交于点N(n,0),则m的象就是n,记作f(m)=n.
则下列命题中正确的是( )
A. f■=1
B. f(x)是奇函数
C. f(x)在其定义域上单调递增
D. f(x)的图像关于y轴对称
解析:从图像可以看出f■<0,所以A 错;因为f(x)的定义域是(0,1),其定义域不关于原点对称,故B、D错;显然随着m的增大,n也增大,所以f(x)在其定义域上单调递增,C是正确的,故选C.
例2.(2011福建省质量检查试题)如图,有8个村庄分别用A1,A2,…,A8表示.某人从A1出发,按箭头所示方向(不可逆行)可以选择任意一条路径走向其他某个村庄,那么他从A1出发,按图中所示方向到达A8(每个村庄至多经过一次)的走法种数有( )
A. 21种 B. 22种 C. 23种 D. 24种
解析:可以从特殊情况出发,看他们的规律:为方便计,设从A1到Ai的走法有ai种,则容易看出a2=1,a3=2, a4=3,a5=5,发现a4=a2+a3,a5=a3+a4,所以a6=a4+a5=8,a7=a5+a6=13,a8=a6+a7=21,所以从A1出发,按图中所示方向到达A8(每个村庄至多经过一次)有21种不同的走法,故选A.
点评:也可以画出树状图来分析求解.本题实质是斐波那契数列的的一部分,是世界名题在初等数学中的应用,所谓斐波那契数列指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21,34,55,89,…,这个数列从第三项开始,每一项都等于前两项之和.本题是世界名题的特殊化.
例3. 已知f(x)是定义在[a,b]上的函数,其图像是一条连续不断的曲线,且满足下列条件:
①f(x)的值域为G,且G?哿[a,b];
②对任意不同的x,y∈[a,b],都有f(x) - f(y)
A. 没有实数根
B. 有且只有一个实数根
C. 恰有两个不同的实数根
D. 有无数个不同的实数根
解析:构造函数g(x)=f(x)-x,易知g(x)在[a,b]上的图像是一条连续不断的曲线,且g(a)=f(a)-a,g(b)=f(b)-b.因为f(x)的值域是G,且G?哿[a,b],所以g(a)≥0,g(b)≤0,故存在x0∈[a,b],使得g(x0)=0,即f(x0)=x0,因此关于x的方程f(x)=x在[a,b]上至少有一个根x0.假设关于x的方程f(x)=x存在两个不同的实数根x1,x2∈[a,b],则f(x1)=x1,f(x2)=x2,从而f(x1) - f(x2)=x1-x2,这与条件②相矛盾,故正确答案是B.
例4. 若点P是△ABC的外心,且■+■+?姿■=■,∠C=120°,则实数?姿的值为( )
A. 1 B. -1 C. ■ D. -■
解析:假设D为AB的中点,则■+■=2■,因此2■+?姿■=■,即■与■共线.又P是三角形三边中垂线的交点,所以PC就是AB的中垂线,由正弦定理知■=2R?圯R=■R,在直角三角形PAD中,由AD=■,PA=R,得PD=■R. 因此,■=2■,2+2?姿=0,?姿=-1,选B.
例5. 将双曲线x2-y2=2绕原点逆时针旋转45°后可得到双曲线y=■.据此类推可求得双曲线y=■的焦距为( )
A. 2■ B. 2■ C. 4 D. 4■
解析:双曲线x2-y2=2绕原点逆时针旋转45°后得到双曲线y=■,此时双曲线y=■顶点坐标变为(1,1),与原点的距离就是a=■=b(给出的双曲线是等轴双曲线).
而y=■■=1-■,可由y=■的图像平移得到.
所以,要求出y=■的焦距,只要求出y=■的焦距即可,而y=■与y=x交于(■,■)此时它与原点的距离为■,即a=b=■,所以c=2■,故选D.
点评:本题是一个很好的类比推理题,在课本中能找到它的影子.
例6. 已知函数y=f(x)和y=g(x)在[-2,2]上的图像如下图所示.给出下列四个命题:
①方程f[g(x)]=0有且仅有6个根;
②方程g[f(x)]=0有且仅有3个根;
③方程f[f(x)]=0有且仅有5个根;
④方程g[g(x)]=0有且仅有4个根.
其中正确的命题的个数为( )
解析:∵在y为[-2,-1]时,g(x)有两个自变量满足,在y=0,y为[1,2]时,g(x)同样都是两个自变量满足,∴①正确.
∵f(x)值域在[-1,2]上都是一一对应,而在值域[0,1]上都对应3个原象,∴②错误,同理可知③④正确.故选C.
这样解析,可能有些同学还是不理解,我们具体一些:为了描述方便,把f(x)的“零点”(即f(x)=0的根)从左往右记为x1,0,x2,其中-2
①方程f[g(x)]=0 即g(x)= x1或 g(x)=0 或 g(x)=x2,g(x)=x1的根有两个(图像上看出g(x)有两段位于[-2,-1]之间),g(x)=0的根有两个,g(x)=x2的根有2个,所以方程f[g(x)]=0有且仅有6个根,命题正确.
②方程g[f(x)]=0 即f(x)= x3或 f(x)=x4,f(x)=x3的根有1个,f(x)=x4 的根有3个,所以方程g[f(x)]=0有且仅有4个根,命题不正确.
③方程f[f(x)]=0 即f(x)=x1 或 f(x)=0 或 f(x)=x2, f(x)= x1的根有1个,f(x)=0 的根有3个,f(x)=x2 的根有1个, 所以方程f[f(x)]=0有且仅有5个根,命题正确
④方程g[g(x)]=0 即g(x)=x3 或 g(x)=x4 , g(x)=x3 的根有2个,g(x)= x4的根有2个, 所以方程g[g(x)]=0有且仅有4个根,命题正确.
因此正确的命题是①③④.
点评:本题不是很难,但是由于对4个命题都要进行分析,比较繁琐需要耐心仔细.把复合函数的定义域和值域进行对接,看满足外层函数为零时内层函数有几个自变量与之相对应.
例7. (2011年东城区示范校考试,文8)设非空集合S=x|m≤x≤l满足:当x∈S时,有x2∈S,给出如下三个命题:①若m=1,则S=1;②若m=-■,则■≤l≤1;③若l=■,则-■≤m≤0. 其中正确的命题的个数为( )