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洞见症结,端本正源
例1 (2014年高考安徽卷)在平面直角坐标系[xOy]中,已知[a,b,|a|=|b|=1,][a?b=0,]点[Q]满足[OQ=][2(a+b).]曲线[C={POP=acosθ+bsinθ,0≤θ≤2π},]区域[Ω={P0<r≤PQ≤R,r<R}].若[C?Ω]为两段分离的曲线,则( )
A. [1<r<R<3] B. [1<r<3≤R]
C. [r≤1<R<3] D. [1<r<3<R]
解析 由已知可设[OA=a=1,0],[OB=b=][0,1],[Px,y],则[OQ=2,2],[OP=cosθ,sinθ,][0≤θ≤2π],即[C]的轨迹为圆:[x2+y2=1]. 又[Ω=P0<r≤PQ≤R,r<R]表示[P1:x-22+][y-22=r2],[P2:x-22+y-22][=R2]所表示的圆环,如图,要使[C?Ω]为两段分离的曲线,只有[1<r<R<3].
答案 A
点拨 向量是一个工具,解决向量问题多从两个角度转化,其一是基底形式,要注意平面几何性质;其二是坐标形式,要注意解析几何的相关知识.解决此题就是要找到问题的关键,把向量语言坐标化、找出定点位置和动点的轨迹方程,这样就把问题变为一个解析几何问题.
合理分类,借水行舟
例2 (2014年高考辽宁卷)已知定义在[[0,1]]上的函数[f(x)]满足:①[f(0)=f(1)=0];②对所有[x,y∈[0,1]],且[x≠y],有[|f(x)-f(y)|<12|x-y|].若对所有[x,y∈[0,1]],[|f(x)-f(y)|<k],则[k]的最小值为( )
A. [12] B. [14]
C. [12π] D. [18]
解析 当[x-y≤12]时,
有[fx-fy<12x-y≤14.]
当[x-y>12]时,不妨令[x<y],则有
[fx-fy=][fx-f0+f1-fy]
[≤fx-f0+f1-fy]
[<12x-0+121-y=12-12y-x],
又[y-x>12],所以[fx-fy<12-12×12=14].
综上所述,[k≥14],即[k]的最小值为[14].
答案 B
点拨 注意到[x-y]的长度没有目标,可以考虑将[x-y]的长度进行分类,将不定性的问题转化为定性的问题. 定义域的区间长度为1,我们可以尝试利用1的一半[12]进行分类.
顺藤摸瓜,按图索骥
例3 (2014年高考浙江卷)设函数[f1(x)=x2,][f2(x)][=2(x-x2),][f3(x)=13|sin2πx|,][ai=i99],[i=0,1,2,…,][99].记[Ik=|fk(a1)-fk(a0)|][+|fk(a2)-fk(a1)|][+…+|fk(a99)-fk(a98)|],记[k=1,2,3…],则( )
A. [I1<I2<I3] B. [I2<I1<I3]
C. [I1<I3<I2] D. [I3<I2<I1]
解析 此题看起来比较复杂,但是是有规律的,我们不要被假象所迷惑,只要循序渐进即可.
因为[ai+1-ai=i+199-i99=199,ai+1+ai=2i+199],
[f1(ai+1)-f1(ai)=a2i+1-a2i=199?2i+199],
[∴I1=|f1(a1)-f1(a0)|+|f1(a2)-f1(a1)|+…+|f1(a99)-f1(a98)|]
[=1992?0+1+2?1+1+…+2?98+199=1].
又[f2(ai+1)-f2(ai)=2(ai+1-ai)-(ai+12-ai2)]
[=2991-2i+199=2(98-2i)99?99],
[∴I2=|f2(a1)-f2(a0)|+|f2(a2)-f2(a1)|+…+|f2(a99)-f2(a98)|]
[=299?99(98+96+…+0+2+…+98)]
[=299?99?(2+98)?49=992-199?99<1].
又[f3(ai+1)-f3(ai)=13sin2π?i+199-sin2π?i99],
[∴I3=|f3(a1)-f3(a0)|+|f3(a2)-f3(a1)|+…+|f3(a99)-f3(a98)|]
[=13(sin2π199-sin2π099+sin2π299-sin2π199]
[+…+sin2π9999-sin2π9899)]
[=132sin2π?2599-2sin2π?7499=43sin50π99>1].
所以[I3>I1>I2]. 答案 B
切线划界,泾渭分明
例4 (2014年高考山东卷)已知函数[y=f(x)(x∈R)],对函数[y=g(x)(x∈I)],定义[g(x)]关于[f(x)]的“对称函数”为函数[y=hxx∈I],[y=hx]满足:对任意[x∈I],两个点[x,hx,x,gx]关于点[x,fx]对称,若[hx]是[gx=4-x2]关于[fx=3x+b]的“对称函数”,且[hx>gx]恒成立,则实数[b]的取值范围是 .
解析 由题意得[g(x)与h(x)]的图象位于直线[f(x)=3x+b]的两侧,可谓一线分南北,要使[h(x)>g(x)]恒成立,则[g(x)]的图象应位于直线[f(x)=3x+b]的右下方.当[f(x)=3x+b]与[g(x)=4-x2]在第二象限相切时,[b=210]. 由此可知,当[h(x)>g(x)]恒成立时有[b>210].
以形助数,相得益彰
例5 (2014年高考湖南卷)已知函数[f(x)=x2+ex-12(x<0)]与[g(x)=x2+ln(x+a)]的图象上存在关于[y]轴对称的点,则[a]的取值范围是( )
A. [( - ∞ , 1e )] B. [( - ∞ , e )]
C. [(-1e,e)] D. [(-e,1e)]
解析 由题意可得,函数[f(x)]的图象上存在点[P(x0,x02+ex0-12)(x0<0)]关于[y]轴对称的点[Q(-x0,x02+][ex0-12)]在函数[g(x)=x2+ln(x+a)]的图象上,
即[x02+ex0-12=-x02+ln(-x0+a)],
即[ex0-ln(-x0+a)-12=0].
问题等价于函数[R(x)=ex-ln(-x+a)-12]在[x∈-∞,0]上存在零点,继而等价于函数[φ(x)=ex-12]与[h(x)=][ln(-x+a)]的图象在[-∞,0]上有交点,在同一坐标系中作出这两个函数的图象,以形助数,当[h(x)=ln(-x+a)]的图象在左右平移的过程中,满足[φ(0)>h(0)]即可,即[a<e].
答案 B
换位思考,避实求虚
例6 (2014年高考福建卷)用[a]代表红球,[b]代表蓝球,[c]代表黑球,由加法原理及乘法原理,从1个红球和1个篮球中取出若干个球的所有取法可由[1+a1+b]的展开式[1+a][+b+ab]表示出来,如:“1”表示一个球都不取、“[a]”表示取出一个红球,面“[ab]”用表示把红球和篮球都取出来.以此类推,下列各式中,其展开式可用来表示从5个无区别的红球、5个有区别的黑球中取出若干个球,且所有的篮球都取出或都不取出的所有取法的是( )
A. [1+a+a2+a3+a4+a51+b51+c5]
B.[1+a51+b+b2+b3+b4+b51+c5]
C. [1+a51+b+b2+b3+b4+b51+c5]
D.[1+a51+b51+c+c2+c3+c4+c5]
解析 要注意审题,透彻地理解题意,从正面考虑. 由题意得,从5个无区别的红球取出若干个球对应于[1+a+a2+a3+a4+a5],从5个无区别的蓝球中取球,且所有的蓝球都取出或都不取出对应于[b5+1];从5个有区别的黑球中取出若干个球(可分为5 类不同的黑球)对应于[1+c1+c1+c1+c1+c][=1+c5],所以所求的取法为[1+a+a2+a3+a4+a51+b51+c5].
答案 A
点拨 此题的选择支比较复杂,我们可以换位思考,即所有的篮球都取出或都不取出的所有取法必有含有[b5]的式子或不含有[b]的式子,对照选择支,只有A项适合. 这么做,就简单多了.
三角轮换,合理取舍
例7 (2014年高考重庆卷)已知[ΔABC]的内角[A,B,C]满足[sin2A+sinA-B+C=sinC-A-B+12],面积满足[1≤S≤2],记[a,b,c]分别为[A,B,C]所对的边,则下列不等式成立的是( )
A. [bcb+c>8] B. [aca+c>162]
C. [6≤abc≤12] D. [12≤abc≤24]
解析 将角的正弦和变为角的正弦积,
因为[sin2A+sin2B+sin2C]
[=sin2A+sin2B-sin2A+2B]
[=sin2A+sin2B-sin2Acos2B-cos2Asin2B]
[=sin2A1-cos2B+sin2B1-cos2A]
[=4sinAcosAsin2B+4sinBcosBsin2A]
[=4sinAsinBcosAsinB+sinAcosB]
[=4sinAsinBsinC=12],
所以[8sinAsinBsinC=1].
因为[S=12absinC][=2R2sinAsinBsinC],
所以[S=R24∈1,2],即[R∈2,22],
而[abc=8R3sinAsinBsinC∈8,162],排除C,D项,注意到[a,b,c]的无序性,若B项成立,则A项必然成立,排除B项.
答案 A
点拨 条件[sin2A+sinA-B+C=sinC-A-B][+12]经过化简后为[sin2A+sin2B+sin2C=12],解题时要充分利用这个条件中的[A,B,C](或者[a,b,c])的无序性.
分类讨论,各个击破
例8 (2014年高考广东卷)设集合[A=x1,x2,x3,x4,x5xi∈{-1,0,1},i=1,2,3,4,5],那么集合[A]中满足条件“[1≤x1+x2+x3+x4+x5≤3]”的元素个数为( )
A. 60 B. 90 C. 120 D. 130
解析 由题设,[x1+x2+x3+x4+x5]可取值为1,2,3,即[xii=1,2,3,4,5]最少1个1,最多3个1.
当[xi]仅有1个1时,元素的个数为[C12C15=10].
当[xi]仅有2个1时,元素的个数为[2×2C25=40].
当[xi]有3个1时,元素的个数为[2×2×2C35=80].
所以满足条件的元素总的个数为[130].
答案 D
点拨 对照[x1+x2+x3+x4+x5]出现的各种情况,分类讨论,得出结果.
例1 (2014年高考安徽卷)在平面直角坐标系[xOy]中,已知[a,b,|a|=|b|=1,][a?b=0,]点[Q]满足[OQ=][2(a+b).]曲线[C={POP=acosθ+bsinθ,0≤θ≤2π},]区域[Ω={P0<r≤PQ≤R,r<R}].若[C?Ω]为两段分离的曲线,则( )
A. [1<r<R<3] B. [1<r<3≤R]
C. [r≤1<R<3] D. [1<r<3<R]
解析 由已知可设[OA=a=1,0],[OB=b=][0,1],[Px,y],则[OQ=2,2],[OP=cosθ,sinθ,][0≤θ≤2π],即[C]的轨迹为圆:[x2+y2=1]. 又[Ω=P0<r≤PQ≤R,r<R]表示[P1:x-22+][y-22=r2],[P2:x-22+y-22][=R2]所表示的圆环,如图,要使[C?Ω]为两段分离的曲线,只有[1<r<R<3].
答案 A
点拨 向量是一个工具,解决向量问题多从两个角度转化,其一是基底形式,要注意平面几何性质;其二是坐标形式,要注意解析几何的相关知识.解决此题就是要找到问题的关键,把向量语言坐标化、找出定点位置和动点的轨迹方程,这样就把问题变为一个解析几何问题.
合理分类,借水行舟
例2 (2014年高考辽宁卷)已知定义在[[0,1]]上的函数[f(x)]满足:①[f(0)=f(1)=0];②对所有[x,y∈[0,1]],且[x≠y],有[|f(x)-f(y)|<12|x-y|].若对所有[x,y∈[0,1]],[|f(x)-f(y)|<k],则[k]的最小值为( )
A. [12] B. [14]
C. [12π] D. [18]
解析 当[x-y≤12]时,
有[fx-fy<12x-y≤14.]
当[x-y>12]时,不妨令[x<y],则有
[fx-fy=][fx-f0+f1-fy]
[≤fx-f0+f1-fy]
[<12x-0+121-y=12-12y-x],
又[y-x>12],所以[fx-fy<12-12×12=14].
综上所述,[k≥14],即[k]的最小值为[14].
答案 B
点拨 注意到[x-y]的长度没有目标,可以考虑将[x-y]的长度进行分类,将不定性的问题转化为定性的问题. 定义域的区间长度为1,我们可以尝试利用1的一半[12]进行分类.
顺藤摸瓜,按图索骥
例3 (2014年高考浙江卷)设函数[f1(x)=x2,][f2(x)][=2(x-x2),][f3(x)=13|sin2πx|,][ai=i99],[i=0,1,2,…,][99].记[Ik=|fk(a1)-fk(a0)|][+|fk(a2)-fk(a1)|][+…+|fk(a99)-fk(a98)|],记[k=1,2,3…],则( )
A. [I1<I2<I3] B. [I2<I1<I3]
C. [I1<I3<I2] D. [I3<I2<I1]
解析 此题看起来比较复杂,但是是有规律的,我们不要被假象所迷惑,只要循序渐进即可.
因为[ai+1-ai=i+199-i99=199,ai+1+ai=2i+199],
[f1(ai+1)-f1(ai)=a2i+1-a2i=199?2i+199],
[∴I1=|f1(a1)-f1(a0)|+|f1(a2)-f1(a1)|+…+|f1(a99)-f1(a98)|]
[=1992?0+1+2?1+1+…+2?98+199=1].
又[f2(ai+1)-f2(ai)=2(ai+1-ai)-(ai+12-ai2)]
[=2991-2i+199=2(98-2i)99?99],
[∴I2=|f2(a1)-f2(a0)|+|f2(a2)-f2(a1)|+…+|f2(a99)-f2(a98)|]
[=299?99(98+96+…+0+2+…+98)]
[=299?99?(2+98)?49=992-199?99<1].
又[f3(ai+1)-f3(ai)=13sin2π?i+199-sin2π?i99],
[∴I3=|f3(a1)-f3(a0)|+|f3(a2)-f3(a1)|+…+|f3(a99)-f3(a98)|]
[=13(sin2π199-sin2π099+sin2π299-sin2π199]
[+…+sin2π9999-sin2π9899)]
[=132sin2π?2599-2sin2π?7499=43sin50π99>1].
所以[I3>I1>I2]. 答案 B
切线划界,泾渭分明
例4 (2014年高考山东卷)已知函数[y=f(x)(x∈R)],对函数[y=g(x)(x∈I)],定义[g(x)]关于[f(x)]的“对称函数”为函数[y=hxx∈I],[y=hx]满足:对任意[x∈I],两个点[x,hx,x,gx]关于点[x,fx]对称,若[hx]是[gx=4-x2]关于[fx=3x+b]的“对称函数”,且[hx>gx]恒成立,则实数[b]的取值范围是 .
解析 由题意得[g(x)与h(x)]的图象位于直线[f(x)=3x+b]的两侧,可谓一线分南北,要使[h(x)>g(x)]恒成立,则[g(x)]的图象应位于直线[f(x)=3x+b]的右下方.当[f(x)=3x+b]与[g(x)=4-x2]在第二象限相切时,[b=210]. 由此可知,当[h(x)>g(x)]恒成立时有[b>210].
以形助数,相得益彰
例5 (2014年高考湖南卷)已知函数[f(x)=x2+ex-12(x<0)]与[g(x)=x2+ln(x+a)]的图象上存在关于[y]轴对称的点,则[a]的取值范围是( )
A. [( - ∞ , 1e )] B. [( - ∞ , e )]
C. [(-1e,e)] D. [(-e,1e)]
解析 由题意可得,函数[f(x)]的图象上存在点[P(x0,x02+ex0-12)(x0<0)]关于[y]轴对称的点[Q(-x0,x02+][ex0-12)]在函数[g(x)=x2+ln(x+a)]的图象上,
即[x02+ex0-12=-x02+ln(-x0+a)],
即[ex0-ln(-x0+a)-12=0].
问题等价于函数[R(x)=ex-ln(-x+a)-12]在[x∈-∞,0]上存在零点,继而等价于函数[φ(x)=ex-12]与[h(x)=][ln(-x+a)]的图象在[-∞,0]上有交点,在同一坐标系中作出这两个函数的图象,以形助数,当[h(x)=ln(-x+a)]的图象在左右平移的过程中,满足[φ(0)>h(0)]即可,即[a<e].
答案 B
换位思考,避实求虚
例6 (2014年高考福建卷)用[a]代表红球,[b]代表蓝球,[c]代表黑球,由加法原理及乘法原理,从1个红球和1个篮球中取出若干个球的所有取法可由[1+a1+b]的展开式[1+a][+b+ab]表示出来,如:“1”表示一个球都不取、“[a]”表示取出一个红球,面“[ab]”用表示把红球和篮球都取出来.以此类推,下列各式中,其展开式可用来表示从5个无区别的红球、5个有区别的黑球中取出若干个球,且所有的篮球都取出或都不取出的所有取法的是( )
A. [1+a+a2+a3+a4+a51+b51+c5]
B.[1+a51+b+b2+b3+b4+b51+c5]
C. [1+a51+b+b2+b3+b4+b51+c5]
D.[1+a51+b51+c+c2+c3+c4+c5]
解析 要注意审题,透彻地理解题意,从正面考虑. 由题意得,从5个无区别的红球取出若干个球对应于[1+a+a2+a3+a4+a5],从5个无区别的蓝球中取球,且所有的蓝球都取出或都不取出对应于[b5+1];从5个有区别的黑球中取出若干个球(可分为5 类不同的黑球)对应于[1+c1+c1+c1+c1+c][=1+c5],所以所求的取法为[1+a+a2+a3+a4+a51+b51+c5].
答案 A
点拨 此题的选择支比较复杂,我们可以换位思考,即所有的篮球都取出或都不取出的所有取法必有含有[b5]的式子或不含有[b]的式子,对照选择支,只有A项适合. 这么做,就简单多了.
三角轮换,合理取舍
例7 (2014年高考重庆卷)已知[ΔABC]的内角[A,B,C]满足[sin2A+sinA-B+C=sinC-A-B+12],面积满足[1≤S≤2],记[a,b,c]分别为[A,B,C]所对的边,则下列不等式成立的是( )
A. [bcb+c>8] B. [aca+c>162]
C. [6≤abc≤12] D. [12≤abc≤24]
解析 将角的正弦和变为角的正弦积,
因为[sin2A+sin2B+sin2C]
[=sin2A+sin2B-sin2A+2B]
[=sin2A+sin2B-sin2Acos2B-cos2Asin2B]
[=sin2A1-cos2B+sin2B1-cos2A]
[=4sinAcosAsin2B+4sinBcosBsin2A]
[=4sinAsinBcosAsinB+sinAcosB]
[=4sinAsinBsinC=12],
所以[8sinAsinBsinC=1].
因为[S=12absinC][=2R2sinAsinBsinC],
所以[S=R24∈1,2],即[R∈2,22],
而[abc=8R3sinAsinBsinC∈8,162],排除C,D项,注意到[a,b,c]的无序性,若B项成立,则A项必然成立,排除B项.
答案 A
点拨 条件[sin2A+sinA-B+C=sinC-A-B][+12]经过化简后为[sin2A+sin2B+sin2C=12],解题时要充分利用这个条件中的[A,B,C](或者[a,b,c])的无序性.
分类讨论,各个击破
例8 (2014年高考广东卷)设集合[A=x1,x2,x3,x4,x5xi∈{-1,0,1},i=1,2,3,4,5],那么集合[A]中满足条件“[1≤x1+x2+x3+x4+x5≤3]”的元素个数为( )
A. 60 B. 90 C. 120 D. 130
解析 由题设,[x1+x2+x3+x4+x5]可取值为1,2,3,即[xii=1,2,3,4,5]最少1个1,最多3个1.
当[xi]仅有1个1时,元素的个数为[C12C15=10].
当[xi]仅有2个1时,元素的个数为[2×2C25=40].
当[xi]有3个1时,元素的个数为[2×2×2C35=80].
所以满足条件的元素总的个数为[130].
答案 D
点拨 对照[x1+x2+x3+x4+x5]出现的各种情况,分类讨论,得出结果.