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1、
難點38 分類討論思想
分類討論思想就是根據(jù)所研究對象的性質(zhì)差異,分各種不同的情況予以分析解決.分類討論題覆蓋知識點較多,利于考查學(xué)生的知識面、分類思想和技巧;同時方式多樣,具有較高的邏輯性及很強(qiáng)的綜合性,樹立分類討論思想,應(yīng)注重理解和掌握分類的原則、方法與技巧、做到“確定對象的全體,明確分類的標(biāo)準(zhǔn),分層別類不重復(fù)、不遺漏的分析討論.”
●難點磁場
1.(★★★★★)若函數(shù)在其定義域內(nèi)有極值點,則a的取值為.
2.(★★★★★)設(shè)函數(shù)f(x)=x2+|x–a|+1,x∈R.
(1)判斷函數(shù)f(x)的奇偶性;
(2)求函數(shù)f(x)的最小值.
●案例探究
[例1]已知{a
2、n}是首項為2,公比為的等比數(shù)列,Sn為它的前n項和.
(1)用Sn表示Sn+1;
(2)是否存在自然數(shù)c和k,使得成立.
命題意圖:本題主要考查等比數(shù)列、不等式知識以及探索和論證存在性問題的能力,屬★★★★★級題目.
知識依托:解決本題依據(jù)不等式的分析法轉(zhuǎn)化,放縮、解簡單的分式不等式;數(shù)列的基本性質(zhì).
錯解分析:第2問中不等式的等價轉(zhuǎn)化為學(xué)生的易錯點,不能確定出.
技巧與方法:本題屬于探索性題型,是高考試題的熱點題型.在探討第2問的解法時,采取優(yōu)化結(jié)論的策略,并靈活運用分類討論的思想:即對雙參數(shù)k,c輪流分類討論,從而獲得答案.
解:(1)由Sn=4(1–),得
,(n∈N*
3、)
(2)要使,只要
因為
所以,(k∈N*)
故只要Sk–2<c<Sk,(k∈N*)
因為Sk+1>Sk,(k∈N*)①
所以Sk–2≥S1–2=1.
又Sk<4,故要使①成立,c只能取2或3.
當(dāng)c=2時,因為S1=2,所以當(dāng)k=1時,c<Sk不成立,從而①不成立.
當(dāng)k≥2時,因為,由Sk<Sk+1(k∈N*)得
Sk–2<Sk+1–2
故當(dāng)k≥2時,Sk–2>c,從而①不成立.
當(dāng)c=3時,因為S1=2,S2=3,
所以當(dāng)k=1,k=2時,c<Sk不成立,從而①不成立
因為,又Sk–2<Sk+1–2
所以當(dāng)k≥3時,Sk–2>c,從而①成立.
綜上所述
4、,不存在自然數(shù)c,k,使成立.
[例2]給出定點A(a,0)(a>0)和直線l:x=–1,B是直線l上的動點,∠BOA的角平分線交AB于點C.求點C的軌跡方程,并討論方程表示的曲線類型與a值的關(guān)系.
命題意圖:本題考查動點的軌跡,直線與圓錐曲線的基本知識,分類討論的思想方法.綜合性較強(qiáng),解法較多,考查推理能力和綜合運用解析幾何知識解題的能力.屬★★★★★級題目.
知識依托:求動點軌跡的基本方法步驟.橢圓、雙曲線、拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程的基本特點.
錯解分析:本題易錯點為考生不能巧妙借助題意條件,構(gòu)建動點坐標(biāo)應(yīng)滿足的關(guān)系式和分類討論軌跡方程表示曲線類型.
技巧與方法:精心思考,發(fā)散思維、多途徑
5、、多角度的由題設(shè)條件出發(fā),探尋動點應(yīng)滿足的關(guān)系式.巧妙地利用角平分線的性質(zhì).
解法一:依題意,記B(–1,b),(b∈R),則直線OA和OB的方程分別為y=0和y=–bx.
設(shè)點C(x,y),則有0≤x<a,由OC平分∠AOB,知點C到OA、OB距離相等.
根據(jù)點到直線的距離公式得|y|=①
依題設(shè),點C在直線AB上,故有
由x–a≠0,得②
將②式代入①式,得y2[(1–a)x2–2ax+(1+a)y2]=0
若y≠0,則
(1–a)x2–2ax+(1+a)y2=0(0<x<a)
若y=0則b=0,∠AOB=π,點C的坐標(biāo)為(0,0)滿足上式.
綜上,得點C的軌跡方程
6、為
(1–a)x2–2ax+(1+a)y2=0(0<x<a
(i)當(dāng)a=1時,軌跡方程化為y2=x(0≤x<1③
此時方程③表示拋物線弧段;
(ii)當(dāng)a≠1,軌跡方程化為
④
所以當(dāng)0<a<1時,方程④表示橢圓弧段;
當(dāng)a>1時,方程④表示雙曲線一支的弧段.
解法二:如圖,設(shè)D是l與x軸的交點,過點C作CE⊥x軸,E是垂足.
(i)當(dāng)|BD|≠0時,
設(shè)點C(x,y),則0<x<a,y≠0
由CE∥BD,得.
∵∠COA=∠COB=∠COD–∠BOD=π–∠COA–∠BOD
∴2∠COA=π–∠BOD
∴
∵
∴整理,得
(1–a)x2–2ax+(1
7、+a)y2=0(0<x<a)
(ii)當(dāng)|BD|=0時,∠BOA=π,則點C的坐標(biāo)為(0,0),滿足上式.
綜合(i)、(ii),得點C的軌跡方程為
(1–a)x2–2ax+(1+a)y2=0(0≤x<a)
以下同解法一.
解法三:設(shè)C(x,y)、B(–1,b),則BO的方程為y=–bx,直線AB的方程為
∵當(dāng)b≠0時,OC平分∠AOB,設(shè)∠AOC=θ,
∴直線OC的斜率為k=tanθ,OC的方程為y=kx于是
又tan2θ=–b
∴–b=①
∵C點在AB上
∴②
由①、②消去b,得③
又,代入③,有
整理,得(a–1)x2–(1+a)y2+2ax=0
8、 ④
當(dāng)b=0時,即B點在x軸上時,C(0,0)滿足上式:
a≠1時,④式變?yōu)?
當(dāng)0<a<1時,④表示橢圓弧段;
當(dāng)a>1時,④表示雙曲線一支的弧段;
當(dāng)a=1時,④表示拋物線弧段.
●錦囊妙計
分類討論思想就是依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn),對問題分類、求解,要特別注意分類必須滿足互斥、無漏、最簡的原則.分類討論常見的依據(jù)是:
1.由概念內(nèi)涵分類.如絕對值、直線的斜率、指數(shù)對數(shù)函數(shù)、直線與平面的夾角等定義包含了分類.
2.由公式條件分類.如等比數(shù)列的前n項和公式、極限的計算、圓錐曲線的統(tǒng)一定義中圖形的分類等.
3.由實際意義分類.如排列、組合、概率中較常見,但不明顯、有些應(yīng)
9、用問題也需分類討論.
在學(xué)習(xí)中也要注意優(yōu)化策略,有時利用轉(zhuǎn)化策略,如反證法、補(bǔ)集法、變更多元法、數(shù)形結(jié)合法等簡化甚至避開討論.
●殲滅難點訓(xùn)練
一、選擇題
1.(★★★★)已知其中a∈R,則a的取值范圍是( )
A.a<0 B.a<2或a≠–2
C.–2<a<2 D.a<–2或a>2
2.(★★★★★)四面體的頂點和各棱的中點共10個點,在其中取4個不共面的點,不同的取法共有( )
A.150種 B.147種 C.144種 D.141
10、種
二、填空題
3.(★★★★)已知線段AB在平面α外,A、B兩點到平面α的距離分別為1和3,則線段AB的中點到平面α的距離為.
4.(★★★★★)已知集合A={x|x2–3x+2=0},B={x|x2–ax+(a–1)=0},C={x|x2–mx+2=0},且A∪B=A,A∩C=C,則a的值為,m的取值范圍為.
三、解答題
5.(★★★★)已知集合A={x|x2+px+q=0},B={x|qx2+px+1=0},A,B同時滿足:
①A∩B≠,②A∩B={–2}.求p、q的值.
6.(★★★★)已知直角坐標(biāo)平面上點Q(2,0)和圓C:x2+y2=1,動點M到圓C的切線長與|MQ|
11、的比等于常數(shù)λ(λ>0).求動點M的軌跡方程,并說明它表示什么曲線.
7.(★★★★★)已知函數(shù)y=f(x)的圖象是自原點出發(fā)的一條折線.當(dāng)n≤y≤n+1(n=0,1,2,…)時,該圖象是斜率為bn的線段(其中正常數(shù)b≠1),設(shè)數(shù)列{xn}由f(xn)=n(n=1,2,…)定義.
(1)求x1、x2和xn的表達(dá)式;
(2)計算xn;
(3)求f(x)的表達(dá)式,并寫出其定義域.
8.(★★★★★)已知a>0時,函數(shù)f(x)=ax–bx2
(1)當(dāng)b>0時,若對任意x∈R都有f(x)≤1,證明a≤2b;
(2)當(dāng)b>1時,證明:對任意x∈[0,1],|f(x)|≤1的充要條件是b–1
12、≤a≤2;
(3)當(dāng)0<b≤1時,討論:對任意x∈[0,1],|f(x)|≤1的充要條件.
參 考 答 案
●難點磁場
1.解析:即f(x)=(a–1)x2+ax–=0有解.
當(dāng)a–1=0時,滿足.當(dāng)a–1≠0時,只需Δ=a2–(a–1)>0.
答案:或a=1
2.解:(1)當(dāng)a=0時,函數(shù)f(–x)=(–x)2+|–x|+1=f(x),此時f(x)為偶函數(shù).
當(dāng)a≠0時,f(a)=a2+1,f(–a)=a2+2|a|+1.f(–a)≠f(a),f(–a)≠–f(a)
此時函數(shù)f(x)既不是奇函數(shù),也不是偶函數(shù).
(2)①當(dāng)x≤a時,函數(shù)f(x)=x2–x+a+1=
13、(x–)2+a+
若a≤,則函數(shù)f(x)在(–∞,a]上單調(diào)遞減.
從而函數(shù)f(x)在(–∞,a上的最小值為f(a)=a2+1
若a>,則函數(shù)f(x)在(–∞,a上的最小值為f()=+a,且f()≤f(a).
②當(dāng)x≥a時,函數(shù)f(x)=x2+x–a+1=(x+)2–a+
若a≤–,則函數(shù)f(x)在[a,+∞]上的最小值為f(–)=–a,且f(–)≤f(a);
若a>–,則函數(shù)f(x)在[a,+∞)單調(diào)遞增.
從而函數(shù)f(x)在[a,+∞]上的最小值為f(a)=a2+1.
綜上,當(dāng)a≤–時,函數(shù)f(x)的最小值為–a;
當(dāng)–<a≤時,函數(shù)f(x)的最小值是a2+1;
當(dāng)a>
14、時,函數(shù)f(x)的最小值是a+.
●殲滅難點訓(xùn)練
一、1.解析:分a=2、|a|>2和|a|<2三種情況分別驗證.
答案:C
2.解析:任取4個點共C=210種取法.四點共面的有三類:(1)每個面上有6個點,則有4×C=60種取共面的取法;(2)相比較的4個中點共3種;(3)一條棱上的3點與對棱的中點共6種.
答案:C
二、3.解析:分線段AB兩端點在平面同側(cè)和異側(cè)兩種情況解決.
答案:1或2
4.解析:A={1,2},B={x|(x–1)(x–1+a)=0},
由A∪B=A可得1–a=1或1–a=2;
由A∩C=C,可知C={1}或.
答案:2或33或(–2,2)
三
15、、5.解:設(shè)x0∈A,x0是x02+px0+q=0的根.
若x0=0,則A={–2,0},從而p=2,q=0,B={–}.
此時A∩B=與已知矛盾,故x0≠0.
將方程x02+px0+q=0兩邊除以x02,得
.
即滿足B中的方程,故∈B.
∵A∩={–2},則–2∈A,且–2∈.
設(shè)A={–2,x0},則B={},且x0≠2(否則A∩B=).
若x0=–,則–2∈B,與–2B矛盾.
又由A∩B≠,∴x0=,即x0=±1.
即A={–2,1}或A={–2,–1}.
故方程x2+px+q=0有兩個不相等的實數(shù)根–2,1或–2,–1
∴
6.解:如圖,設(shè)MN切圓C于N,則
16、動點M組成的集合是P={M||MN|=λ|MQ|,λ>0}.
∵ON⊥MN,|ON|=1,
∴|MN|2=|MO|2–|ON|2=|MO|2–1
設(shè)動點M的坐標(biāo)為(x,y),
則
即(x2–1)(x2+y2)–4λ2x+(4λ2+1)=0.
經(jīng)檢驗,坐標(biāo)適合這個方程的點都屬于集合P,故方程為所求的軌跡方程.
(1)當(dāng)λ=1時,方程為x=,它是垂直于x軸且與x軸相交于點(,0)的直線;
(2)當(dāng)λ≠1時,方程化為:
它是以為圓心,為半徑的圓.
7.解:(1)依題意f(0)=0,又由f(x1)=1,當(dāng)0≤y≤1,函數(shù)y=f(x)的圖象是斜率為b0=1的線段,故由
∴x1=
17、1
又由f(x2)=2,當(dāng)1≤y≤2時,函數(shù)y=f(x)的圖象是斜率為b的線段,故由
即x2–x1=
∴x2=1+
記x0=0,由函數(shù)y=f(x)圖象中第n段線段的斜率為bn–1,故得
又由f(xn)=n,f(xn–1)=n–1
∴xn–xn–1=()n–1,n=1,2,……
由此知數(shù)列{xn–xn–1}為等比數(shù)列,其首項為1,公比為.
因b≠1,得(xk–xk–1)
=1++…+
即xn=
(2)由(1)知,當(dāng)b>1時,
當(dāng)0<b<1,n→∞, xn也趨于無窮大.xn不存在.
(3)由(1)知,當(dāng)0≤y≤1時,y=x,即當(dāng)0≤x≤1時,f(x)=x;
當(dāng)n
18、≤y≤n+1,即xn≤x≤xn+1由(1)可知
f(x)=n+bn(x–xn)(n=1,2,…),由(2)知
當(dāng)b>1時,y=f(x)的定義域為[0,);
當(dāng)0<b<1時,y=f(x)的定義域為[0,+∞).
8.(1)證明:依設(shè),對任意x∈R,都有f(x)≤1
∵
∴≤1
∵a>0,b>0
∴a≤2.
(2)證明:必要性:
對任意x∈[0,1],|f(x)|≤1–1≤f(x),據(jù)此可以推出–1≤f(1)
即a–b≥–1,∴a≥b–1
對任意x∈[0,1],|f(x)|≤1f(x)≤1.
因為b>1,可以推出f()≤1即a·–1≤1,
∴a≤2,∴b–1≤a≤2
19、充分性:
因為b>1,a≥b–1,對任意x∈[0,1].
可以推出ax–bx2≥b(x–x2)–x≥–x≥–1
即ax–bx2≥–1
因為b>1,a≤2,對任意x∈[0,1],可以推出ax–bx2≤2x–bx2≤1
即ax–bx2≤1,∴–1≤f(x)≤1
綜上,當(dāng)b>1時,對任意x∈[0,1],|f(x)|≤1的充要條件是b–1≤a≤2.
(3)解:∵a>0,0<b≤1
∴x∈[0,1],f(x)=ax–bx2≥–b≥–1
即f(x)≥–1
f(x)≤1f(1)≤1a–b≤1
即a≤b+1
a≤b+1f(x)≤(b+1)x–bx2≤1
即f(x)≤1
所以當(dāng)a>0,0<b≤1時,對任意x∈[0,1],|f(x)|≤1的充要條件是a≤b+1.
內(nèi)容總結(jié)
(1)難點38 分類討論思想
分類討論思想就是根據(jù)所研究對象的性質(zhì)差異,分各種不同的情況予以分析解決.分類討論題覆蓋知識點較多,利于考查學(xué)生的知識面、分類思想和技巧