内容正文:
第2讲 数形结合思想
第一编 立足基本思想方法
「思想方法解读」 数形结合思想是根据数量与图形之间的对应关系,通过数与形的相互转化来解决数学问题的一种重要思想方法.数形结合思想体现了数与形之间的沟通与转化,它包含“以形助数”和“以数解形”两个方面.数形结合的实质是把抽象的数学语言与直观的图形语言结合起来,即将代数问题几何化、几何问题代数化.
数形结合思想常用来解决函数零点问题、方程根与不等式问题、参数范围问题、立体几何模型研究代数问题,以及解析几何中的斜率、截距、距离等模型问题.
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热点题型探究
PART ONE
答案
解析
由图可知,当m>1时,方程f(t)=m-t有一个大于1的实根;当m=1时,方程f(t)=m-t有两个实根,即0和1;当m<1时,方程f(t)=m-t有两个实根t1和t2,其中t1<0,0<t2<1.由已知求出t值后,再求关于x的方程g(x)=t,解得所有实根之和为4,g(x)=t的根就是函数y=g(x)的图象与y=t交点的横坐标,结合图形可知m<1.
解析
用图象法讨论方程(特别是含参数的指数、对数、根式、三角等复杂方程)的解(或函数零点)的个数是一种重要的思想方法,其基本思想是先把方程两边的代数式看作是两个熟悉函数的表达式(不熟悉时,需要作适当变形转化为两个熟悉的函数),然后在同一坐标系中作出两个函数的图象,图象的交点个数即为方程解(或函数零点)的个数.
答案
解析 由f(x)=f(2-x)知,函数f(x)的图象关于直线x=1对称,如图所示.令g(x)=0,得m|x|-2=f(x),设h(x)=m|x|-2,当x>0时,h(x)=mx-2.
解析
解析
热点2 数形结合化解不等式问题
例2 (1)(2021·湖南永州模拟)已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x<0时,f(x)=2-|x+2|.若对任意的x∈[-1,2],f(x+a)>f(x)成立,则实数a的取值范围是( )
A.(0,2) B.(0,2)∪(-∞,-6)
C.(-2,0) D.(-2,0)∪(6,+∞)
答案
解析 ∵f(x)是定义在R上的奇函数,当x<0时,f(x)=2-|x+2|.作出f(x)的图象,如图所示.
y=f(x+a)的图象可以看成是y=f(x)的图象向左(a>0)或向右(a<0)平移|a|个单位长度而得.当a>0时,y=f(x)的图象至少向左平移6个单位长度(不含6个单位长度)才能满足对任意的x∈[-1,2],f(x+a)>f(x)成立,当a<0时,y=f(x)的图象向右平移至多2个单位长度(不含2个单位长度)才能满足对任意的x∈[-1,2],f(x+a)>f(x)成立,故a∈(-2,0)∪(6,+∞).故选D.
解析
答案
解析
数形结合思想处理不等式问题,要从题目的条件与结论出发,着重分析其几何意义,从图形上找出解题思路.因此,往往构造熟知的函数,作出函数图象,利用图象的交点和图象的位置求解不等式.
1.(2021·河北省衡水中学模拟)如图,函数f(x)的图象为折线ACB,则不等式f(x)≥log2(x+1)的解集是( )
A.{x|-1<x≤0} B.{x|-1≤x≤1}
C.{x|-1<x≤1} D.{x|-1<x≤2}
答案
解析 如图所示,画出g(x)=log2(x+1)的函数图象,从而可知交点D(1,1),∴不等式f(x)≥g(x)的解集为{x|-1<x≤1},故选C.
解析
答案
解析
答案
解析
答案
解析
建坐标系可以实现平面向量问题的全面运算,即利用平面向量的坐标运算,把问题转化为代数中的函数最值与值域、不等式的解集、方程有解等问题,化繁为简,轻松破解.
2
解析
解析
答案
解析
与圆锥曲线有关的最值问题,通常是利用函数的观点,建立函数表达式求解.但一味的强调函数观点,有时会使思维陷入僵局,此时若能合理利用圆锥曲线的定义,以形助数,会使问题变得特别简单.
答案
解析
本课结束
热点1 数形结合化解方程、函数零点问题
例1 (2021·山东聊城一模)已知函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x,x≤0,,ln x,x>0,))g(x)=|x|·|x-2|,若方程f(g(x))+g(x)-m=0的所有实根之和为4,则实数m的取值范围是( )
A.m>1
B.m≥1
C.m<1
D.m≤1
解析 因为g(x)=|x|·|x-2|=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(xx-2,x≥2,,x2-x,0<x<2,,xx-