内容正文:
二 数形结合思想——直观快捷,别有洞天
以形助数(数题形解)
以数辅形(形题数解)
借助形的生动性和直观性来阐述数之间的关系,把数转化为形,即以形作为手段,数作为目的来解决数学问题的数学思想
借助于数的精确性、规范性及严密性来阐明形的某些属性,即以数作为手段,形作为目的来解决数学问题的数学思想
数形结合思想通过“以形助数,以数辅形”,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,能够变抽象思维为形象思维,有助于把握数学问题的本质,它是数学的规律性与灵活性的有机结合
应用1 借用函数图象解决问题
[例1] [2024·全国甲卷]曲线与在上有两个不同的交点,则的取值范围为____________.
【答案】
【解析】令,
即,
令,
则,
令 得,
当 时,,单调递减,
当 时,,单调递增,,.
因为曲线 与 在 上有两个不同的交点,
所以等价于直线 与曲线 在 上有两个交点,所以.
研究函数的零点及方程的根、不等式的求解及参数范围等问题,常转化为函数图象的交点问题,其思维流程为:
[对点训练].
1.已知函数是定义域为的奇函数,且当时,单调递增,,若,则实数的取值范围为( )
A. 或 B. 或
C. 或 D. 或
2.已知正实数,满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】1.A
2.B
【解析】
1.选A.因为函数 是定义域为 的奇函数,所以,,又函数 在 上单调递增,所以函数 在 上单调递增,由此可作出函数 的大致图象,如图,则不等式 可转化为 或,解得 或.
2.选B.由题意,在同一平面直角坐标系内,分别作出函数,,的图象,结合图象可得,.
应用2 巧借几何性质解决问题
[例2] [2024· 九省联考]已知平面向量,满足,,的夹角为,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】依题意,作出如图的示意图:
其中,,的长度均为1,
,,
且点C在以B为圆心,1为半径的圆上运动,
所以,
.
(1)对于几何图形中的动态问题,应分析各个变量的变化过程,找出其中的相互关系求解.
(2)应用几何意义法解决问题需要熟悉常见的几何结构的代数形式,主要有:
①比值——可考虑直线的斜率;
②二元一次式——可考虑直线的截距;
③分母为根式的分式——可考虑点到直线的距离;
④根式——可考虑两点间的距离.
[对点训练].
1.[2024·北京三模]已知圆和两点,,若圆上存在点,使得,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
2.已知为坐标原点,双曲线的左、右焦点分别为,,离心率为,点是的右支上异于顶点的任意一点,过点作的平分线的垂线,垂足是,,则( )
A. B. C. 1 D. 2
【答案】1.B
2.C
【解析】
1.选B.说明点 在以 为直径的圆 上,而 又在圆C上,因此两圆有公共点,所以,即,又,解得.
2.选C.设半焦距为,如图,延长 交 于点,因为 是 的平分线,,所以 是等腰三角形,所以,且 是 的中点.根据双曲线的定义可知,所以.由于 是 的中点,所以 是 的中位线,所以,又双曲线的离心率为,故,所以,所以.
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