高三数学（人教版A版）第一轮复习资料

2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第8讲 空间几何体
一．【课标要求】
1．利用实物模型、计算机软件观察大量空间图形，认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征，并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构；
2．能画出简单空间图形（长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱等的简易组合）的三视图，能识别上述的三视图所表示的立体模型，会使用材料（如：纸板）制作模型，会用斜二侧法画出它们的直观图；
3．通过观察用两种方法（平行投影与中心投影）画出的视图与直观图，了解空间图形的不同表示形式；
4．完成实习作业，如画出某些建筑的视图与直观图（在不影响图形特征的基础上，尺寸、线条等不作严格要求）；
二．【命题走向】
近几年来，立体几何高考命题形式比较稳定，题目难易适中，解答题常常立足于棱柱、棱锥和正方体位置关系的证明和夹角距离的求解，而选择题、填空题又经常研究空间几何体的几何特征和体积表面积。因此复习时我们要首先掌握好空间几何体的空间结构特征。培养好空间想能力。
预测2010年高考对该讲的直接考察力度可能不大，但经常出一些创新型题目，具体预测如下：
（1）题目多出一些选择、填空题，经常出一些考察空间想象能力的试题；解答题的考察位置关系、夹角距离的载体使空间几何体，我们要想像的出其中的点线面间的位置关系；
（2）研究立体几何问题时要重视多面体的应用，才能发现隐含条件，利用隐蔽条件解题。
三．【要点精讲】
1．柱、锥、台、球的结构特征
（1）柱
棱柱：一般的，有两个面互相平行，其余各面都是四边形，并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行，由这些面所围成的几何体叫做棱柱；棱柱中两个互相平行的面叫做棱柱的底面，简称为底；其余各面叫做棱柱的侧面；相邻侧面的公共边叫做棱柱的侧棱；侧面与底面的公共顶点叫做棱柱的顶点。
底面是三角形、四边形、五边形……的棱柱分别叫做三棱柱、四棱柱、五棱柱……
圆柱：以矩形的一边所在的直线为旋转轴，其余边旋转形成的曲面所围成的几何体叫做圆柱；旋转轴叫做圆柱的轴；垂直于轴的边旋转而成的曲面叫做圆柱的侧面；无论旋转到什么位置，不垂直于轴的边都叫做圆柱侧面的母线
棱柱与圆柱统称为柱体；
（2）锥
棱锥：一般的有一个面是多边形，其余各面都是有一个公共顶点的三角形，由这些面所围成的几何体叫做棱锥；这个多边形面叫做棱锥的底面或底；有公共顶点的各个三角形面叫做棱锥的侧面；各侧面的公共顶点叫做棱锥的顶点；相邻侧面的公共边叫做棱锥的侧棱。
底面是三角锥、四边锥、五边锥……的棱柱分别叫做三棱锥、四棱锥、五棱锥……
圆锥：以直角三角形的一条直角边所在的直线为旋转轴，其余两边旋转形成的曲面所围成的几何体叫做圆锥；旋转轴为圆锥的轴；垂直于轴的边旋转形成的面叫做圆锥的底面；斜边旋转形成的曲面叫做圆锥的侧面。
棱锥与圆锥统称为锥体
（3）台
棱台：用一个平行于底面的平面去截棱锥，底面和截面之间的部分叫做棱台；原棱锥的底面和截面分别叫做棱台的下底面和上底面；棱台也有侧面、侧棱、顶点。
圆台：用一个平行于底面的平面去截圆锥，底面和截面之间的部分叫做圆台；原圆锥的底面和截面分别叫做圆台的下底面和上底面；圆台也有侧面、母线、轴
圆台和棱台统称为台体。
（4）球
以半圆的直径所在的直线为旋转轴，半圆面旋转一周形成的几何体叫做球体，简称为球；半圆的圆心叫做球的球心，半圆的半径叫做球的半径，半圆的直径叫做球的直径。
（5）组合体
由柱、锥、台、球等几何体组成的复杂的几何体叫组合体。
2．空间几何体的三视图
三视图是观测者从不同位置观察同一个几何体，画出的空间几何体的图形。
他具体包括：
（1）正视图：物体前后方向投影所得到的投影图；
它能反映物体的高度和长度；
（2）侧视图：物体左右方向投影所得到的投影图；
它能反映物体的高度和宽度；
（3）俯视图：物体上下方向投影所得到的投影图；
它能反映物体的长度和宽度；
3．空间几何体的直观图
（1）斜二测画法
①建立直角坐标系，在已知水平放置的平面图形中取互相垂直的OX，OY，建立直角坐标系；
②画出斜坐标系，在画直观图的纸上（平面上）画出对应的O’X’,O’Y’,使=450（或1350），它们确定的平面表示水平平面；
③画对应图形，在已知图形平行于X轴的线段，在直观图中画成平行于X‘轴，且长度保持不变；在已知图形平行于Y轴的线段，在直观图中画成平行于Y‘轴，且长度变为原来的一半；
④擦去辅助线，图画好后，要擦去X轴、Y轴及为画图添加的辅助线（虚线）。
（2）平行投影与中心投影
平行投影的投影线是互相平行的，中心投影的投影线相交于一点
四．【典例解析】
题型1：空间几何体的构造
例1．9，如图，已知三棱锥的底面是直角三角形，直角边长分别为3和4，过直角顶点的侧棱长为4，且垂直于底面，该三棱锥的主视图是（ ）
答案 B
2. (2009湖南卷理)正方体ABCD—的棱上到异面直线AB，C的距离相等的点的个数为（C）
A．2 B．3 C. 4 D. 5
【答案】：C
【解析】解析如图示，则BC中点，点，点，点分别到两异面直线的距离相等。即满足条件的点有四个，故选C项
（3）正方体ABCD_A1B1C1D1的棱长为2，点M是BC的中点，点P是平面ABCD内的一个动点，且满足PM=2，P到直线A1D1的距离为，则点P的轨迹是[ ]
A.圆 B.双曲线 C.两个点 D.直线
解析： 点P到A1D1的距离为，则点P到AD的距离为1，满足此条件的P的轨迹是到直线AD的距离为1的两条平行直线，
又，满足此条件的P的轨迹是以M为圆心，半径为2的圆，这两种轨迹只有两个交点.
故点P的轨迹是两个点。选项为C。
点评：该题考察空间内平面轨迹的形成过程，考察了空间想象能力。
例2．（07江苏9）
两相同的正四棱锥组成如图1所示的几何体，可放棱长为1的正方体内，使正四棱锥的底面ABCD与正方体的某一个平面平行，且各顶点均在正方体的面上，则这样的几何体体积的可能值有（ ）
A．1个　　　　　B．2个 C．3个　　　　　D．无穷多个
解析：由于两个正四棱锥相同，所以所求几何体的中心在正四棱锥底面正方形ABCD中心，有对称性知正四棱锥的高为正方体棱长的一半，影响几何体体积的只能是正四棱锥底面正方形ABCD的面积，问题转化为边长为1的正方形的内接正方形有多少种，所以选D。
点评：本题主要考查空间想象能力，以及正四棱锥的体积。正方体是大家熟悉的几何体，它的一些内接或外接图形需要一定的空间想象能力，要学会将空间问题向平面问题转化。
题型2：空间几何体的定义
例3．（2009四川卷理）如图，在半径为3的面上有三点，，球心到平面的距离是，则两点的球面距离是
A. B. C. D.
【考点定位】本小题考查球的截面圆性质、球面距，基础题。（同文9）
解析：由知截面圆的半径
，故，所以两点的球面距离为，故选择B。
解析2：过球心作平面的垂线交平面与，，则在直线上，由于，，所以，由为等腰直角三角形可得，所以为等边三角形，则两点的球面距离是。
例4．2009浙江卷文）设是两个不同的平面，是一条直线，以下命题正确的是（ ）
A．若，则 B．若，则
C．若，则 D．若，则
【命题意图】此题主要考查立体几何的线面、面面的位置关系，通过对平行和垂直的考查，充分调动了立体几何中的基本元素关系．
【解析】对于A、B、D均可能出现，而对于C是正确的．.
点评：对于空间几何体的定义要有深刻的认识，掌握它们并能判断它们的性质。
题型3：空间几何体中的想象能力
例5．（2009北京卷理）（本小题共14分）
如图，在三棱锥中，底面，
点，分别在棱上，且
（Ⅰ）求证：平面；
（Ⅱ）当为的中点时，求与平面所成的角的大小；
（Ⅲ）是否存在点使得二面角为直二面角？并说明理由.
【解法1】本题主要考查直线和平面垂直、直线与平面所成的角、二面角等基础知识，考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力．
（Ⅰ）∵PA⊥底面ABC，∴PA⊥BC.
又，∴AC⊥BC.
∴BC⊥平面PAC.
（Ⅱ）∵D为PB的中点，DE//BC，
∴，
又由（Ⅰ）知，BC⊥平面PAC，
∴DE⊥平面PAC，垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角，
∵PA⊥底面ABC，∴PA⊥AB，又PA=AB，
∴△ABP为等腰直角三角形，∴，
∴在Rt△ABC中，，∴.
∴在Rt△ADE中，，
∴与平面所成的角的大小.
（Ⅲ）∵AE//BC，又由（Ⅰ）知，BC⊥平面PAC，∴DE⊥平面PAC，
又∵AE平面PAC，PE平面PAC，∴DE⊥AE，DE⊥PE，
∴∠AEP为二面角的平面角，
∵PA⊥底面ABC，∴PA⊥AC，∴.
∴在棱PC上存在一点E，使得AE⊥PC，这时，
故存在点E使得二面角是直二面角.
【解法2】如图，以A为原煤点建立空间直角坐标系，
设，由已知可得
.
（Ⅰ）∵，
∴，∴BC⊥AP.
又∵，∴BC⊥AC，∴BC⊥平面PAC.
（Ⅱ）∵D为PB的中点，DE//BC，∴E为PC的中点，
∴，
∴又由（Ⅰ）知，BC⊥平面PAC，∴∴DE⊥平面PAC，垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角，
∵，
∴.
∴与平面所成的角的大小.
（Ⅲ）同解法1.
例6．（2009全国卷Ⅱ文）（本小题满分12分）.
如图，直三棱柱ABC-A1B1C1中，AB⊥AC,D、E分别为AA1、B1C的中点，DE⊥平面BCC1
（Ⅰ）证明：AB=AC
（Ⅱ）设二面角A-BD-C为60°,求B1C与平面BCD所成的角的大小
解析：本题考查线面垂直证明线面夹角的求法，第一问可取BC中点F，通过证明AF⊥平面BCC1,再证AF为BC的垂直平分线，第二问先作出线面夹角，即证四边形AFED是正方形可证平面DEF⊥平面BDC，从而找到线面夹角求解。此题两问也可建立空间直角坐标系利用向量法求解。
解法一：（Ⅰ）取BC中点F，连接EF，则EF，从而EFDA。
连接AF，则ADEF为平行四边形，从而AF//DE。又DE⊥平面，故AF⊥平面，从而AF⊥BC，即AF为BC的垂直平分线，所以AB=AC。
（Ⅱ）作AG⊥BD，垂足为G，连接CG。由三垂线定理知CG⊥BD，故∠AGC为二面角A-BD-C的平面角。由题设知，∠AGC=600..
设AC=2，则AG=。又AB=2，BC=，故AF=。
由得2AD=，解得AD=。
故AD=AF。又AD⊥AF，所以四边形ADEF为正方形。
因为BC⊥AF，BC⊥AD，AF∩AD=A，故BC⊥平面DEF，因此平面BCD⊥平面DEF。
连接AE、DF，设AE∩DF=H，则EH⊥DF，EH⊥平面BCD。
连接CH，则∠ECH为与平面BCD所成的角。.
因ADEF为正方形，AD=，故EH=1，又EC==2，
所以∠ECH=300，即与平面BCD所成的角为300.
解法二：
（Ⅰ）以A为坐标原点，射线AB为x轴的正半轴，建立如图所示的直角坐标系A—xyz。
设B（1，0，0），C（0，b，0），D（0，0，c），则（1，0，2c）,E（，，c）.
于是=（，，0），=（-1，b,0）.由DE⊥平面知DE⊥BC， =0，求得b=1，所以 AB=AC。
（Ⅱ）设平面BCD的法向量则
又=（-1，1， 0），
=（-1，0，c）,故
令x=1, 则y=1, z=,=(1,1, ).
又平面的法向量=（0，1，0）
由二面角为60°知，=60°，
故 °，求得
于是 ，
，
°
所以与平面所成的角为30°
题型4：斜二测画法
例7．画正五棱柱的直观图，使底面边长为3cm侧棱长为5cm。
解析：先作底面正五边形的直观图，再沿平行于Z轴方向平移即可得
作法：
（1）画轴：画X′，Y′，Z′轴，使∠X′O′Y′=45°（或135°），∠X′O′Z′=90°。
（2）画底面：按X′轴，Y′轴画正五边形的直观图ABCDE。
（3）画侧棱：过A、B、C、D、E各点分别作Z′轴的平行线，并在这些平行线上分别截取AA′，BB′，CC′，DD′，EE。′
（4）成图：顺次连结A′，B′，C′，D′，F′，加以整理，去掉辅助线，改被遮挡的部分为虚线
点评：用此方法可以依次画出棱锥、棱柱、棱台等多面体的直观图。
例8．是正△ABC的斜二测画法的水平放置图形的直观图，若的面积为，那么△ABC的面积为_______________。
解析：。
点评：该题属于斜二测画法的应用，解题的关键在于建立实物图元素与直观图元素之间的对应关系。特别底和高的对应关系。
题型5：平行投影与中心投影
例9．（1）如图，在正四面体A－BCD中，E、F、G分别是三角形ADC、ABD、BCD的中心，则△EFG在该正四面体各个面上的射影所有可能的序号是（ ）
A．①③ B．②③④ C．③④ D．②④
（2）（2009宁夏海南卷理）（本小题满分12分）
如图，四棱锥S-ABCD 的底面是正方形，每条侧棱的长都是地面边长的倍，P为侧棱SD上的点。
（Ⅰ）求证：AC⊥SD；
（Ⅱ）若SD⊥平面PAC，求二面角P-AC-D的大小
（Ⅲ）在（Ⅱ）的条件下，侧棱SC上是否存在一点E， 使得BE∥平面PAC。若存在，求SE：EC的值；若不存在，试说明理由。
解法一：
（Ⅰ）连BD，设AC交BD于O，由题意。在正方形ABCD中，，所以,得.
(Ⅱ)设正方形边长，则。
又，所以,
连，由（Ⅰ）知,所以,
且,所以是二面角的平面角。
由,知,所以,
即二面角的大小为。
（Ⅲ）在棱SC上存在一点E，使
由（Ⅱ）可得，故可在上取一点,使,过作的平行线与的交点即为。连BN。在中知，又由于,故平面，得,由于,故.
解法二：
（Ⅰ）；连,设交于于，由题意知.以O为坐标原点，分别为轴、轴、轴正方向，建立坐标系如图
设底面边长为，则高。
于是
故
从而
(Ⅱ)由题设知，平面的一个法向量，平面的一个法向量，设所求二面角为，则,所求二面角的大小为
（Ⅲ）在棱上存在一点使.
由（Ⅱ）知是平面的一个法向量，
且
设
则
而
即当时，
而不在平面内，故
例10．多面体上，位于同一条棱两端的顶点称为相邻的，如图，正方体的一个顶点A在平面内，其余顶点在的同侧，正方体上与顶点A相邻的三个顶点到的距离分别为1，2和4，P是正方体的其余四个顶点中的一个，则P到平面的距离可能是： ①3； ②4； ③5； ④6； ⑤7
以上结论正确的为________________________（写出所有正确结论的编号）
解析：如图，B、D、A1到平面的距离分别为1、2、4，则D、A1的中点到平面的距离为3，所以D1到平面的距离为6；B、A1的中点到平面的距离为，所以B1到平面的距离为5；则D、B的中点到平面的距离为，所以C到平面的距离为3；C、A1的中点到平面的距离为，所以C1到平面的距离为7；而P为C、C1、B1、D1中的一点，所以选①③④⑤。
点评：该题将计算蕴涵于射影知识中，属于难得的综合题目
题型6：三视图
例11．（1）画出下列几何体的三视图
解析：这二个几何体的三视图如下
（2）如图，设所给的方向为物体的正前方，试画出它的三视图（单位：cm）
点评：画三视图之前，应把几何体的结构弄清楚，选择一个合适的主视方向。一般先画主视图，其次画俯视图，最后画左视图。画的时候把轮廓线要画出来，被遮住的轮廓线要画成虚线。物体上每一组成部分的三视图都应符合三条投射规律。
例12．某物体的三视图如下，试判断该几何体的形状
解析：该几何体为一个正四棱锥分析：三视图是从三个不同的方向看同一物体得到的三个视图。
点评：主视图反映物体的主要形状特征，主要体现物体的长和高，不反映物体的宽。而俯视图和主视图共同反映物体的长要相等。左视图和 俯视图共同反映物体的宽要相等。据此就不难得出该几何体的形状
五．【思维总结】
1.几种常凸多面体间的关系
2.一些特殊棱柱、棱锥、棱台的概念和主要性质
名称 棱柱 直棱柱 正棱柱
图 形
定 义 有两个面互相平行，而其余每相邻两个面的交线都互相平行的多面体 侧棱垂直于底面的棱柱 底面是正多边形的直棱柱
侧棱 平行且相等 平行且相等 平行且相等
侧面的形状 平行四边形 矩形 全等的矩形
对角面的形状 平行四边形 矩形 矩形
平行于底面的截面的形状 与底面全等的多边形 与底面全等的多边形 与底面全等的正多边形
名称 棱锥 正棱锥 棱台 正棱台
图形
定义 有一个面是多边形，其余各面是有一个公共顶点的三角形的多面体 底面是正多边形，且顶点在底面的射影是底面的射影是底面和截面之间的部分 用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥，底面和截面之间的部分 由正棱锥截得的棱台
侧棱 相交于一点但不一定相等 相交于一点且相等 延长线交于一点 相等且延长线交于一点
侧面的形状 三角形 全等的等腰三角形 梯形 全等的等腰梯形
对角面的形状 三角形 等腰三角形 梯形 等腰梯形
平行于底的截面形状 与底面相似的多边形 与底面相似的正多边形 与底面相似的多边形 与底面相似的正多边形
其他性质 高过底面中心；侧棱与底面、侧面与底面、相邻两侧面所成角都相等 两底中心连线即高；侧棱与底面、侧面与底面、相邻两侧面所成角都相等
几种特殊四棱柱的特殊性质
名称 特殊性质
平行六面体 底面和侧面都是平行四边行；四条对角线交于一点，且被该点平分
直平行六面体 侧棱垂直于底面，各侧面都是矩形；四条对角线交于一点，且被该点平分
长方体 底面和侧面都是矩形；四条对角线相等，交于一点，且被该点平分
正方体 棱长都相等，各面都是正方形四条对角线相等，交于一点，且被该点平分
3．三视图画法规则
高平齐：主视图与左视图的高要保持平齐
长对正：主视图与俯视图的长应对正
宽相等：俯视图与左视图的宽度应相等
4．画水平放置的多边形的直观图的关键是确定多边形顶点的位置，因为多边形顶点的位置一旦确定，依次连结这些顶点就可画出多边形来，因此平面多边形水平放置时，直观图的画法可以归结为确定点的位置的画法
A
C
B
A1
B1
C1
D
E
① ② ③ ④
A
B
C
D
A1
B1
C1
D1
A1
（2）2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第9讲 空间几何体的表面积和体积
一．【课标要求】
了解球、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式（不要求记忆公式）。
二．【命题走向】
近些年来在高考中不仅有直接求多面体、旋转体的面积和体积问题，也有已知面积或体积求某些元素的量或元素间的位置关系问题。即使考查空间线面的位置关系问题，也常以几何体为依托.因而要熟练掌握多面体与旋转体的概念、性质以及它们的求积公式.同时也要学会运用等价转化思想，会把组合体求积问题转化为基本几何体的求积问题，会等体积转化求解问题，会把立体问题转化为平面问题求解，会运用“割补法”等求解。
由于本讲公式多反映在考题上，预测2010年高考有以下特色：
（1）用选择、填空题考查本章的基本性质和求积公式；
（2）考题可能为：与多面体和旋转体的面积、体积有关的计算问题；与多面体和旋转体中某些元素有关的计算问题；
三．【要点精讲】
1．多面体的面积和体积公式
名称 侧面积(S侧) 全面积(S全) 体 积(V)
棱柱 棱柱 直截面周长×l S侧+2S底 S底·h=S直截面·h
直棱柱 ch S底·h
棱锥 棱锥 各侧面积之和 S侧+S底 S底·h
正棱锥 ch′
棱台 棱台 各侧面面积之和 S侧+S上底+S下底 h(S上底+S下底+)
正棱台 (c+c′)h′
表中S表示面积，c′、c分别表示上、下底面周长，h表斜高，h′表示斜高，l表示侧棱长。
2．旋转体的面积和体积公式
名称 圆柱 圆锥 圆台 球
S侧 2πrl πrl π(r1+r2)l
S全 2πr(l+r) πr(l+r) π(r1+r2)l+π(r21+r22) 4πR2
V πr2h(即πr2l) πr2h πh(r21+r1r2+r22) πR3
表中l、h分别表示母线、高，r表示圆柱、圆锥与球冠的底半径，r1、r2分别表示圆台 上、下底面半径，R表示半径
四．【典例解析】
题型1：柱体的体积和表面积
例1．一个长方体全面积是20cm2，所有棱长的和是24cm，求长方体的对角线长.
解：设长方体的长、宽、高、对角线长分别为xcm、ycm、zcm、lcm
依题意得：
由（2）2得：x2+y2+z2+2xy+2yz+2xz=36（3）
由（3）－（1）得x2+y2+z2=16
即l2=16
所以l=4(cm)。
点评：涉及棱柱面积问题的题目多以直棱柱为主，而直棱柱中又以正方体、长方体的表面积多被考察。我们平常的学习中要多建立一些重要的几何要素（对角线、内切）与面积、体积之间的关系。
例2．如图1所示，在平行六面体ABCD—A1B1C1D1中，已知AB=5，AD=4，AA1=3，AB⊥AD，∠A1AB=∠A1AD=。
（1）求证：顶点A1在底面ABCD上的射影O在∠BAD的平分线上；
（2）求这个平行六面体的体积
图1 图2
解析：（1）如图2，连结A1O，则A1O⊥底面ABCD。作OM⊥AB交AB于M，作ON⊥AD交AD于N，连结A1M，A1N。由三垂线定得得A1M⊥AB，A1N⊥AD。∵∠A1AM=∠A1AN，
∴Rt△A1NA≌Rt△A1MA,∴A1M=A1N，
从而OM=ON。
∴点O在∠BAD的平分线上。
（2）∵AM=AA1cos=3×=
∴AO==。
又在Rt△AOA1中，A1O2=AA12 – AO2=9－=，
∴A1O=，平行六面体的体积为。
题型2：柱体的表面积、体积综合问题
例3．一个长方体共一顶点的三个面的面积分别是，这个长方体对角线的长是（ ）
A．2 B．3 C．6 D．
解析：设长方体共一顶点的三边长分别为a=1，b＝，c＝，则对角线l的长为l=；答案D。
点评：解题思路是将三个面的面积转化为解棱柱面积、体积的几何要素—棱长。
例4．如图，三棱柱ABC—A1B1C1中，若E、F分别为AB、AC 的中点，平面EB1C1将三棱柱分成体积为V1、V2的两部分，那么V1∶V2= ____ _。
解：设三棱柱的高为h，上下底的面积为S，体积为V，则V=V1+V2＝Sh。
∵E、F分别为AB、AC的中点，
∴S△AEF=S,
V1=h(S+S+)=Sh
V2=Sh-V1=Sh，
∴V1∶V2=7∶5。
点评：解题的关键是棱柱、棱台间的转化关系，建立起求解体积的几何元素之间的对应关系。最后用统一的量建立比值得到结论即可
题型3：锥体的体积和表面积
例5． 7. (2009山东卷理)一空间几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( ).
A. B.
C. D.
【解析】:该空间几何体为一圆柱和一四棱锥组成的,
圆柱的底面半径为1,高为2,体积为,四棱锥的底面
边长为，高为，所以体积为
所以该几何体的体积为.
答案:C
【命题立意】:本题考查了立体几何中的空间想象能力,
由三视图能够想象得到空间的立体图,并能准确地
计算出.几何体的体积.
（2009四川卷文）如图，已知六棱锥的底面是正六边形，
则下列结论正确的是
A.
B.
C. 直线∥
D. 直线所成的角为45°
【答案】D
【解析】∵AD与PB在平面的射影AB不垂直，所以A不成立，又，平面PAB⊥平面PAE，所以也不成立；BC∥AD∥平面PAD, ∴直线∥也不成立。在中，PA＝AD＝2AB，∴∠PDA＝45°. ∴D正确
（2009全国卷Ⅱ文）设OA是球O的半径，M是OA的中点，过M且与OA成45°角的平面截球O的表面得到圆C。若圆C的面积等于，则球O的表面积等于 ×
答案：8π
解析：本题考查立体几何球面知识，注意结合平面几何知识进行运算，由
例61.(2009年广东卷文)（本小题满分13分）
某高速公路收费站入口处的安全标识墩如图4所示,墩的上半部分是正四棱锥P－EFGH,下半部分是长方体ABCD－EFGH.图5、图6分别是该标识墩的正(主)视图和俯视图.
（1）请画出该安全标识墩的侧(左)视图;
（2）求该安全标识墩的体积
（3）证明:直线BD平面PEG
【解析】(1)侧视图同正视图,如下图所示.
　　　（２）该安全标识墩的体积为：
　　　　　
　　　（３）如图,连结EG,HF及 BD，EG与HF相交于O,连结PO.
由正四棱锥的性质可知,平面EFGH ,
又 平面PEG
又 平面PEG；.
例7．ABCD是边长为4的正方形，E、F分别是AB、AD的中点，GB垂直于正方形ABCD所在的平面，且GC＝2，求点B到平面EFC的距离？
解：如图，取EF的中点O，连接GB、GO、CD、FB构造三棱锥B－EFG。
设点B到平面EFG的距离为h，BD＝，EF，CO＝。
。
而GC⊥平面ABCD，且GC＝2。
由，得·
点评：该问题主要的求解思路是将点面的距离问题转化为体积问题来求解。构造以点B为顶点，△EFG为底面的三棱锥是解此题的关键，利用同一个三棱锥的体积的唯一性列方程是解这类题的方法，从而简化了运算。
例8．2009年上海卷理）已知三个球的半径，，满足，则它们的表面积，，，满足的等量关系是___________.
【答案】
【解析】，，同理：，即R1＝，R2＝，R3＝，由得
例9．（2009安徽卷文）（本小题满分13分）
如图，ABCD的边长为2的正方形，直线l与平面ABCD平行，g和F式l上的两个不同点，且EA=ED，FB=FC， 和是平面ABCD内的两点，和都与平面ABCD垂直，
（Ⅰ）证明：直线垂直且平分线段AD：
（Ⅱ）若∠EAD=∠EAB=60°，EF=2，求多面
体ABCDEF的体积。
【思路】根据空间线面关系可证线线垂直，由分割法可求得多面体体积，体现的是一种部分与整体的基本思想
【解析】(1)由于EA=ED且
点E在线段AD的垂直平分线上,同理点F在线段BC的垂直平分线上.
又ABCD是四方形
线段BC的垂直平分线也就是线段AD的垂直平分线
即点EF都居线段AD的垂直平分线上. .
所以,直线EF垂直平分线段AD.
(2)连接EB、EC由题意知多面体ABCD可分割成正四棱锥E—ABCD和正四面体E—BCF两部分.设AD中点为M,在Rt△MEE中,由于ME=1, .
—ABCD
又—BCF=VC－BEF=VC－BEA=VE－ABC
多面体ABCDEF的体积为VE—ABCD＋VE—BCF=
例10．（1）（2009浙江卷理）如图，在长方形中，，，为的中点，为线段（端点除外）上一动点．现将沿折起，使平面平面．在平面内过点
作，为垂足．设，则的取值范围是 ．
答案：
【解析】此题的破解可采用二个极端位置法，即对于F位于DC的中点时，，随着F点到C点时，因平面，即有，对于，又，因此有，则有，因此的取值范围是 .
例11．3.（2009浙江卷文）若某几何体的三视图（单位：）如图所示，则此几何体的体积是 ．
【命题意图】此题主要是考查了几何体的三视图，通过三视图的考查充分体现了几何体直观的考查要求，与表面积和体积结合的考查方法．
【解析】该几何体是由二个长方体组成，下面体积为，上面的长方体体积为，因此其几何体的体积为18
例12．2009全国卷Ⅰ理）直三棱柱的各顶点都在同一球面上，若,，则此球的表面积等于 。
解:在中,,可得,由正弦定理,可得外接圆半径r=2,设此圆圆心为，球心为，在中，易得球半径，故此球的表面积为.
例13．已知过球面上三点的截面和球心的距离为球半径的一半，且，求球的表面积
解：设截面圆心为，连结，设球半径为，
则，
在中，，
∴，
∴，
∴。
点评： 正确应用球的表面积公式，建立平面圆与球的半径之间的关系。
例14．如图所示，球面上有四个点P、A、B、C，如果PA，PB，PC两两互相垂直，且PA=PB=PC=a，求这个球的表面积。
解析：如图，设过A、B、C三点的球的截面圆半径为r，圆心为O′，球心到该圆面的距离为d。
在三棱锥P—ABC中，∵PA，PB，PC两两互相垂直，且PA=PB=PC=a,
∴AB=BC=CA=a,且P在△ABC内的射影即是△ABC的中心O′。
由正弦定理，得 =2r,∴r=a。
又根据球的截面的性质，有OO′⊥平面ABC，而PO′⊥平面ABC，
∴P、O、O′共线，球的半径R=。又PO′===a，
∴OO′=R － a=d=,(R－a)2=R2 – (a)2，解得R=a,
∴S球=4πR2=3πa2。
点评：本题也可用补形法求解。将P—ABC补成一个正方体，由对称性可知，正方体内接于球，则球的直径就是正方体的对角线，易得球半径R=a,下略
题型9：球的面积、体积综合问题
例15．（1）表面积为的球，其内接正四棱柱的高是，求这个正四棱柱的表面积。
（2）正四面体ABCD的棱长为a，球O是内切球，球O1是与正四面体的三个面和球O都相切的一个小球，求球O1的体积。
解：（1）设球半径为，正四棱柱底面边长为，
则作轴截面如图，，，
又∵，∴，
∴，∴，
∴
（2）如图，设球O半径为R，球O1的半径为r，E为CD中点，球O与平面ACD、BCD切于点F、G，球O1与平面ACD切于点H
由题设
∵　△AOF∽△AEG ∴　，得
∵　△AO1H∽△AOF ∴ ，得
∴　
点评：正四面体的内切球与各面的切点是面的中心，球心到各面的距离相等
题型10：球的经纬度、球面距离问题
例19．（1）我国首都靠近北纬纬线，求北纬纬线的长度等于多少？（地球半径大约为）
（2）在半径为的球面上有三点，，求球心到经过这三点的截面的距离。
解：（1）如图，是北纬上一点，是它的半径，
∴，
设是北纬的纬线长，
∵，
∴
答：北纬纬线长约等于．
（2）解：设经过三点的截面为⊙，
设球心为，连结，则平面，
∵，
∴，
所以，球心到截面距离为．
例16．在北纬圈上有两点，设该纬度圈上两点的劣弧长为（为地球半径），求两点间的球面距离
解：设北纬圈的半径为，则，设为北纬圈的圆心，，
∴，∴，
∴，∴，
∴中，，
所以，两点的球面距离等于．
点评：要求两点的球面距离，必须先求出两点的直线距离，再求出这两点的球心角，进而求出这两点的球面距离
2009江苏卷）（本小题满分14分）
如图，在直三棱柱中，、分别是、的中点，点在上，。
求证：（1）EF∥平面ABC；
（2）平面平面.
【解析】 本小题主要考查直线与平面、平面与平面得位置关系，考查空间想象能力、推理论证能力。满分14分
五．【思维总结】
1．正四面体的性质 设正四面体的棱长为a，则这个正四面体的
(1)全面积：S全=a2；
(2)体积：V=a3；
(3)对棱中点连线段的长：d=a；
(4)内切球半径：r=a；
(5)外接球半径 R=a；
(6)正四面体内任意一点到四个面的距离之和为定值(等于正四面体的高)。
2．直角四面体的性质 有一个三面角的各个面角都是直角的四面体叫做直角四面体.直角四面 体有下列性质：
如图，在直角四面体AOCB中，∠AOB=∠BOC=∠COA=90°，OA=a,OB=b,OC=c。
则：①不含直角的底面ABC是锐角三角形；
②直角顶点O在底面上的射影H是△ABC的垂心；
③体积 V=abc；
④底面△ABC=；
⑤S2△ABC=S△BHC·S△ABC；
⑥S2△BOC=S2△AOB+S2△AOC=S2△ABC
⑦=++;
⑧外切球半径 R=；
⑨内切球半径 r=
3．圆锥轴截面两腰的夹角叫圆锥的顶角.
①如图，圆锥的顶角为β，母线与下底面所成角为α，母线为l，高为h，底面半径为r，则
sinα=cos = ，
α+=90°
cosα=sin = .
②圆台 如图，圆台母线与下底面所成角为α，母线为l，高为h，上、下底面半径分别为r ′、r，则h=lsinα，r-r′=lcosα。
③球的截面
用一个平面去截一个球，截面是圆面.
(1)过球心的截面截得的圆叫做球的大圆；不经过球心的截面截得的圆叫做球的小圆；
(2)球心与截面圆圆心的连线垂直于截面；
(3)球心和截面距离d,球半径R，截面半径r有关系：
r=.
4．经度、纬度：
经线：球面上从北极到南极的半个大圆；
纬线：与赤道平面平行的平面截球面所得的小圆；
经度：某地的经度就是经过这点的经线与地轴确定的半平面与经线及轴确定的半平面所成的二面角的度数
纬度：某地的纬度就是指过这点的球半径与赤道平面所成角的度数。
5. 两点的球面距离：
球面上两点之间的最短距离，就是经过两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长度，我们把这个弧长叫做两点的球面距离
两点的球面距离公式：（其中R为球半径，为A,B所对应的球心角的弧度数）
P
A
B
C
D
O
E
2
2
2
正(主)视图
2
2
侧(左)视图2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第7讲 函数模型及其应用
一．【课标要求】
1．利用计算工具，比较指数函数、对数函数以及幂函数增长差异；结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不同函数类型增长的含义；
2．收集一些社会生活中普遍使用的函数模型（指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等）的实例，了解函数模型的广泛应用。
二．【命题走向】
函数应用问题是高考的热点，高考对应用题的考察即考小题又考大题，而且分值呈上升的趋势。高考中重视对环境保护及数学课外的的综合性应用题等的考察。出于“立意”和创设情景的需要，函数试题设置问题的角度和方式也不断创新，重视函数思想的考察，加大函数应用题、探索题、开放题和信息题的考察力度，从而使高考考题显得新颖、生动和灵活。
预测2010年的高考，将再现其独特的考察作用，而函数类应用题，是考察的重点，因而要认真准备应用题型、探索型和综合题型，加大训练力度，重视关于函数的数学建模问题，学会用数学和方法寻求规律找出解题策略。
（1）题型多以大题出现，以实际问题为背景，通过解决数学问题的过程，解释问题；
（2）题目涉及的函数多以基本初等函数为载体，通过它们的性质（单调性、极值和最值等）来解释生活现象，主要涉计经济、环保、能源、健康等社会现象
三．【要点精讲】
1．解决实际问题的解题过程
（1）对实际问题进行抽象概括：研究实际问题中量与量之间的关系，确定变量之间的主、被动关系，并用x、y分别表示问题中的变量；
（2）建立函数模型：将变量y表示为x的函数，在中学数学内，我们建立的函数模型一般都是函数的解析式；
（3）求解函数模型：根据实际问题所需要解决的目标及函数式的结构特点正确选择函数知识求得函数模型的解，并还原为实际问题的解.
这些步骤用框图表示：
2．解决函数应用问题应着重培养下面一些能力：
（1）阅读理解、整理数据的能力：通过分析、画图、列表、归类等方法，快速弄清数据之间的关系，数据的单位等等；
（2）建立函数模型的能力：关键是正确选择自变量将问题的目标表示为这个变量的函数，建立函数的模型的过程主要是抓住某些量之间的相等关系列出函数式，注意不要忘记考察函数的定义域；
（3）求解函数模型的能力：主要是研究函数的单调性，求函数的值域、最大（小）值，计算函数的特殊值等，注意发挥函数图象的作用
四．【典例解析】
题型1：正比例、反比例和一次函数型
例（1）(2009山东卷理)（本小题满分12分）
两县城A和B相距20km，现计划在两县城外以AB为直径的半圆弧上选择一点C建造垃圾处理厂，其对城市的影响度与所选地点到城市的的距离有关，对城A和城B的总影响度为城A与城B的影响度之和，记C点到城A的距离为x km，建在C处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度为y,统计调查表明：垃圾处理厂对城A的影响度与所选地点到城A的距离的平方成反比，比例系数为4；对城B的影响度与所选地点到城B的距离的平方成反比，比例系数为k ,当垃圾处理厂建在的中点时，对城A和城B的总影响度为0.065.
（1）将y表示成x的函数；
（11）讨论（1）中函数的单调性，并判断弧上是否存在一点，使建在此处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度最小？若存在，求出该点到城A的距离;若不存在，说明理由。
解法一:（1）如图,由题意知AC⊥BC,,
其中当时，y=0.065,所以k=9
所以y表示成x的函数为
（2）,,令得,所以,即,当时, ,即所以函数为单调减函数,当时, ,即所以函数为单调增函数.所以当时, 即当C点到城A的距离为时, 函数有最小值.
解法二: （1）同上.
（2）设,
则,,所以
当且仅当即时取”=”.
下面证明函数在(0,160)上为减函数, 在(160,400)上为增函数.
设0,
因为04×240×240
9 m1m2<9×160×160所以,
所以即函数在(0,160)上为减函数.
同理,函数在(160,400)上为增函数,设160因为16009×160×160
所以,
所以即函数在(160,400)上为增函数.
所以当m=160即时取”=”,函数y有最小值,
所以弧上存在一点，当时使建在此处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度最小.
【命题立意】:本题主要考查了函数在实际问题中的应用,运用待定系数法求解函数解析式的 能力和运用换元法和基本不等式研究函数的单调性等问题.
（2）．某地区1995年底沙漠面积为95万公顷，为了解该地区沙漠面积的变化情况，进行了连续5年的观测，并将每年年底的观测结果记录如下表。根据此表所给的信息进行预测：（1）如果不采取任何措施，那么到2010年底，该地区的沙漠面积将大约变为多少万公顷；（2）如果从2000年底后采取植树造林等措施，每年改造0.6万公顷沙漠，那么到哪一年年底该地区沙漠面积减少到90万公顷？

观测时间 1996年底 1997年底 1998年底 1999年底 2000年底
该地区沙漠比原有面积增加数（万公顷） 0.2000 0.4000 0.6001 0.7999 1.0001

解析：（1）由表观察知，沙漠面积增加数y与年份数x之间的关系图象近似地为一次函数y=kx+b的图象
将x=1，y=0.2与x=2，y=0.4，代入y=kx+b，
求得k=0.2，b=0，
所以y=0.2x（x∈N）。
因为原有沙漠面积为95万公顷，则到2010年底沙漠面积大约为
95+0.5×15=98（万公顷）。
（2）设从1996年算起，第x年年底该地区沙漠面积能减少到90万公顷，由题意得
95+0.2x－0.6(x－5)=90，
解得x=20（年）。
故到2015年年底，该地区沙漠面积减少到90万公顷。
点评：初中我们学习过的正比例、反比例和一元一次函数的定义和基本性质，我们要牢固掌握。特别是题目中出现的“成正比例”、“成反比例”等条件要应用好
例2．(2009湖南卷理)（本小题满分13分）
某地建一座桥，两端的桥墩已建好，这两墩相距米，余下工程只需要建两端桥墩之间的桥面和桥墩，经预测，一个桥墩的工程费用为256万元，距离为米的相邻两墩之间的桥面工程费用为万元。假设桥墩等距离分布，所有桥墩都视为点，且不考虑其他因素，记余下工程的费用为万元。
（Ⅰ）试写出关于的函数关系式；
（Ⅱ）当=640米时，需新建多少个桥墩才能使最小？
解 （Ⅰ）设需要新建个桥墩，
所以
（Ⅱ） 由（Ⅰ）知，
令，得，所以=64
当0<<64时<0， 在区间（0，64）内为减函数；
当时，>0. 在区间（64，640）内为增函数，
所以在=64处取得最小值，此时，
故需新建9个桥墩才能使最小
题型2：二次函数型
例3．一辆中型客车的营运总利润y（单位：万元）与营运年数x（x∈N）的变化关系如表所示，则客车的运输年数为（）时该客车的年平均利润最大
（A）4 （B）5 （C）6 （D）7
x年 4 6 8 …
（万元） 7 11 7 …
解析：表中已给出了二次函数模型
，
由表中数据知，二次函数的图象上存在三点（4，7），（6，11），（8，7），则
。
解得a=－1，b=12，c=-25，
即。
而取“=”的条件为，
即x=5，故选（B）。
点评：一元二次函数是高中数学函数中最重要的一个模型，解决此类问题要充分利用二次函数的结论和性质，解决好实际问题。
例4．（2009福州八中）某造船公司年造船量是20艘，已知造船艘的产值函数为R(x)=3700x+45x2-10x3（单位：万元），成本函数为C(x)=460x+5000（单位：万元），又在经济学中，函数f(x)的边际函数Mf(x)定义为Mf(x)=f(x+1)-f(x)。
（Ⅰ）求利润函数P(x)及边际利润函数MP(x)；（提示：利润=产值成本）
（Ⅱ）问年造船量安排多少艘时，可使公司造船的年利润最大？
（Ⅲ）求边际利润函数MP(x)单调递减时x的取值范围，并说明单调递减在本题中的实际意义是什么？
解 （Ⅰ）P(x)=R(x)-C(x)=-10x3+45x2+3240x-5000,(xN*,且1≤x≤20); MP(x)=P(x+1)-P(x)=-30x2+60x+3275，(xN*,且1≤x≤19)
（Ⅱ）.
∴当0＜x＜12时＞0,当x＜12时，＜0.
∴x=12，P（x）有最大值.
即年造船量安排12 艘时，可使公司造船的年利润最大．
（Ⅲ）∵MP（x）=-30x2+60x+3275=-30(x-1)2+3305,
所以，当x≥1时，MP（x）单调递减，x的取值范围为[1,19]，且xN*
是减函数的实际意义：随着产量的增加，每艘船的利润在减少．
例5．（2008湖南理21．）
已知函数有三个极值点
（I）证明：；
（II）若存在实数c，使函数在区间上单调递减，求的取值范围。
解：（I）因为函数有三个极值点,
所以有三个互异的实根.
设则
当时， 在上为增函数;
当时， 在上为减函数;
当时， 在上为增函数;
所以函数在时取极大值,在时取极小值.
当或时,最多只有两个不同实根.
因为有三个不同实根, 所以且.
即,且,
解得且故.
（II）由（I）的证明可知，当时, 有三个极值点.
不妨设为（），则
所以的单调递减区间是,
若在区间上单调递减，
则, 或,
若,则.由（I）知，,于是
若,则且.由（I）知，
又当时，;
当时，.
因此, 当时，所以且
即故或反之, 当或时，
总可找到使函数在区间上单调递减.
综上所述, 的取值范围是.
题型3：分段函数型
例6．（2009福建省）已知某企业原有员工2000人,每人每年可为企业创利润3.5万元.为应对国际金融危机给企业带来的不利影响,该企业实施“优化重组,分流增效”的策略,分流出一部分员工待岗.为维护生产稳定,该企业决定待岗人数不超过原有员工的5％,并且每年给每位待岗员工发放生活补贴O.5万元.据评估,当待岗员工人数x不超过原有员工1％时,留岗员工每人每年可为企业多创利润(1-)万元；当待岗员工人数x超过原有员工1％时,留岗员工每人每年可为企业多创利润O.9595万元.为使企业年利润最大,应安排多少员工待岗
解 设重组后,该企业年利润为y万元.
∵2000×1%=20,∴当0y=(2000-x)(3.5+1-)-0.5x=-5(x+)+9000.81.
∵x≤2000×5% ∴x≤100,∴当20y=(2000-x)(3.5+0.9595)-0.5x=-4.9595x+8919.
∴
当0y=-5(x+)+9000.81≤-5×2+9000.81=8820.81,
当且仅当x=,即x=18时取等号,此时y取得最大值.
当20所以y<-4.9595×20+8919=8819.81.
综上所述x=18时,y有最大值8820.81万元.
即要使企业年利润最大,应安排18名员工待岗.
例7．（2008广东，17）
（本小题满分12分）
某单位用2160万元购得一块空地，计划在该地块上建造一栋至少10层、每层2000平方米的楼房.经测算，如果将楼房建为x(x≥10)层，则每平方米的平均建筑费用为560+48x（单位：元）.为了使楼房每平方米的平均综合费用最少，该楼房应建为多少层？
（注：平均综合费用＝平均建筑费用+平均购地费用，平均购地费用＝）
【解析】设楼房每平方米的平均综合费为f（x）元，则
, 令 得
当 时， ；当 时，
因此 当时，f（x）取最小值；
答：为了楼房每平方米的平均综合费最少，该楼房应建为15层。
点评：本题主要考查由函数图象建立函数关系式和求函数最大值的问题.考查运用所学知识解决实际问题的能力.
题型4：三角函数型
例8．某港口水的深度y(m)是时间t（0≤t≤24，单位：h）的函数，记作y=f(t)。下面是某日水深的数据：

t/h 0 3 6 9 12 15 18 21 24
y/m 10.0 13.0 9.9 7.0 10.0 13.0 10.1 7.0 10.0

经长期观察，y=f(t)的曲线可以近似地看成函数y=Asinωt+b的图象。（1）试根据以上数据求出函数y=f(t)的近似表达式；（2）一般情况下，船舶航行时，船底离海底的距离为5m或5m以上时认为是安全的（船舶停靠时，船底只需不碰海底即可）。某船吃水深度（船底离水面的距离）为6.5m，如果该船希望在同一天内安全进出港，请问，它最多能在港内停留多少时间（忽进出港所需的时间）？
解析：题中直接给出了具体的数学模型，因此可直接采用表中的数据进行解答
（1）由表中数据易得，周期T=12，，b=10，
所以。
（2）由题意，该船进出港时，水深应不小于
5+6.5=11.5（m），
所以，
化为，
应有，
解得12k+1≤t≤12k+5 （k∈Z）。
在同一天内取k=0或1，
所以1≤t≤5或13≤t≤17，
所以该船最早能在凌晨1时进港，最晚在下午17时出港，在港口内最多停留16个小时。
点评：三角型函数解决实际问题要以三角函数的性质为先，通过其单调性、周期性等性质解决实际问题。特别是与物理知识中的电压、电流、简谐振动等知识结合到到一块来出题，为此我们要对这些物理模型做到深入了解
题型5：不等式型
例9．（2009年上海卷理）有时可用函数
描述学习某学科知识的掌握程度，其中x表示某学科知识的学习次数（），表示对该学科知识的掌握程度，正实数a与学科知识有关。
（1）证明 当时，掌握程度的增加量总是下降；
（2）根据经验，学科甲、乙、丙对应的a的取值区间分别为
,,。当学习某学科知识6次时，掌握程度是85%，请确定相应的学科。
证明 （1）当
而当，函数单调递增，且>0……..3分
故单调递减
当，掌握程度的增长量总是下降……………..6分
（2）由题意可知0.1+15ln=0.85……………….9分
整理得
解得…….13分
由此可知，该学科是乙学科……………..14分
例10．（2008湖北，文、理19）
（本不题满分12分）
如图，要设计一张矩形广告，该广告含有大小相等的左右两个矩形栏目（即图中阴影部分），这两栏的面积之和为18000cm2,四周空白的宽度为10cm，两栏之间的中缝空白的宽度为5cm，怎样确定广告的高与宽的尺寸（单位：cm），能使矩形广告面积最小？
解法1：设矩形栏目的高为a cm，宽为b cm，则ab=9000. ①
广告的高为a+20，宽为2b+25，其中a＞0，b＞0.
广告的面积S＝(a+20)(2b+25)
＝2ab+40b+25a+500＝18500+25a+40b
≥18500+2=18500+
当且仅当25a＝40b时等号成立，此时b=,代入①式得a=120，从而b=75.
即当a=120，b=75时,S取得最小值24500.
故广告的高为140 cm,宽为175 cm时，可使广告的面积最小.
解法2：设广告的高为宽分别为x cm，y cm，则每栏的高和宽分别为x－20，其中x＞20，y＞25
两栏面积之和为2(x－20),由此得y=
广告的面积S=xy=x()＝x,
整理得S=
因为x－20＞0，所以S≥2
当且仅当时等号成立，
此时有(x－20)2＝14400(x＞20)，解得x=140，代入y=+25,得y＝175，
即当x=140，y＝175时，S取得最小值24500，
故当广告的高为140 cm，宽为175 cm时，可使广告的面积最小.
点评：本题主要考查运用所学数学知识和方法解决实际问题的能力。以及函数概念、性质和不等式证明的基本方法。
题型6：指数、对数型函数
例11．有一个湖泊受污染，其湖水的容量为V立方米，每天流入湖的水量等于流出湖的水量。现假设下雨和蒸发平衡，且污染物和湖水均匀混合
用，表示某一时刻一立方米湖水中所含污染物的克数（我们称其湖水污染质量分数），表示湖水污染初始质量分数。
（1）当湖水污染质量分数为常数时，求湖水污染初始质量分数；
（2）分析时，湖水的污染程度如何。
解析： （1）设，
因为为常数，，即，
则；
（2）设，
=
因为，，。污染越来越严重。
点评：通过研究指数函数的性质解释实际问题。我们要掌握底数两种基本情况下函数的性质特别是单调性和值域的差别，它能帮我们解释具体问题。譬如向题目中出现的“污染越来越严重”还是“污染越来越轻”
例12．现有某种细胞100个，其中有占总数的细胞每小时分裂一次，即由1个细胞分裂成2个细胞，按这种规律发展下去，经过多少小时，细胞总数可以超过个？（参考数据：）.
解析：现有细胞100个，先考虑经过1、2、3、4个小时后的细胞总数，
1小时后，细胞总数为；
2小时后，细胞总数为；
3小时后，细胞总数为；
4小时后，细胞总数为；
可见，细胞总数与时间（小时）之间的函数关系为： ，
由，得，两边取以10为底的对数，得，
∴，
∵，
∴.
答：经过46小时，细胞总数超过个。
点评：对于指数函数、对数函数要熟练应用近似计算的知识，来对事件进行合理的解析。
（2008广东文17）
（本小题满分12分）
某单位用2160万元购得一块空地，计划在该地块上建造一栋至少10层、每层2000平方米的楼房.经测算，如果将楼房建为x(x≥10)层，则每平方米的平均建筑费用为560+48x（单位：元）.为了使楼房每平方米的平均综合费用最少，该楼房应建为多少层？
（注：平均综合费用＝平均建筑费用+平均购地费用，平均购地费用＝）
【解析】设楼房每平方米的平均综合费为f（x）元，则
, 令 得
当 时， ；当 时，
因此 当时，f（x）取最小值；
答：为了楼房每平方米的平均综合费最少，该楼房应建为15层。
五．【思维总结】
1．将实际问题转化为函数模型，比较常数函数、一次函数、指数函数、对数函数模型的增长差异，结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不同函数类型增长的含义。
2．怎样选择数学模型分析解决实际问题
数学应用问题形式多样，解法灵活。在应用题的各种题型中，有这样一类题型：信息由表格数据的形式给出，要求对数据进行合理的转化处理，建立数学模型，解答有关的实际问题。解答此类题型主要有如下三种方法：
（1）直接法：若由题中条件能明显确定需要用的数学模型，或题中直接给出了需要用的数学模型，则可直接代入表中的数据，问题即可获解；
（2）列式比较法：若题所涉及的是最优化方案问题，则可根据表格中的数据先列式，然后进行比较；
（3）描点观察法：若根据题设条件不能直接确定需要用哪种数学模型，则可根据表中的数据在直角坐标系中进行描点，作出散点图，然后观察这些点的位置变化情况，确
定所需要用的数学模型，问题即可顺利解决。
实际问题
函数模型
实际问题的解
函数模型的解
抽象概括
还原说明
运用函数性质
A
B
C
x2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第10讲 空间中的平行关系
一．【课标要求】
1．平面的基本性质与推论
借助长方体模型，在直观认识和理解空间点、线、面的位置关系的基础上，抽象出空间线、面位置关系的定义，并了解如下可以作为推理依据的公理和定理：
◆公理1：如果一条直线上的两点在一个平面内，那么这条直线在此平面内；
◆公理2：过不在一条直线上的三点，有且只有一个平面；
◆公理3：如果两个不重合的平面有一个公共点，那么它们有且只有一条过该点的公共直线；
◆公理4：平行于同一条直线的两条直线平行；
◆定理：空间中如果两个角的两条边分别对应平行，那么这两个角相等或互补
2．空间中的平行关系
以立体几何的上述定义、公理和定理为出发点，通过直观感知、操作确认、思辨论证，认识和理解空间中线面平行、垂直的有关性质与判定。通过直观感知、操作确认，归纳出以下判定定理：
◆平面外一条直线与此平面内的一条直线平行，则该直线与此平面平行；
◆一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行，则这两个平面平行；
通过直观感知、操作确认，归纳出以下性质定理，并加以证明：
◆一条直线与一个平面平行，则过该直线的任一个平面与此平面的交线与该直线平行；
◆两个平面平行，则任意一个平面与这两个平面相交所得的交线相互平行；
◆垂直于同一个平面的两条直线平行
能运用已获得的结论证明一些空间位置关系的简单命题
二．【命题走向】
立体几何在高考中占据重要的地位，通过近几年的高考情况分析，考察的重点及难点稳定，高考始终把直线与直线、直线与平面、平面与平面平行的性质和判定作为考察重点。在难度上也始终以中等偏难为主，在新课标教材中将立体几何要求进行了降低，重点在对图形及几何体的认识上，实现平面到空间的转化，示知识深化和拓展的重点，因而在这部分知识点上命题，将是重中之重。
预测2019年高考将以多面体为载体直接考察线面位置关系：
（1）考题将会出现一个选择题、一个填空题和一个解答题；
（2）在考题上的特点为：热点问题为平面的基本性质，考察线线、线面和面面关系的论证，此类题目将以客观题和解答题的第一步为主
三．【要点精讲】
1．平面概述
（1）平面的两个特征：①无限延展 ②平的（没有厚度）
（2）平面的画法：通常画平行四边形来表示平面
（3）平面的表示：用一个小写的希腊字母、、等表示，如平面、平面；用表示平行四边形的两个相对顶点的字母表示，如平面AC。
2．三公理三推论:
公理1：若一条直线上有两个点在一个平面内，则该直线上所有的点都在这个平面内：
A,B,A,B
公理2：如果两个平面有一个公共点，那么它们还有其他公共点，且所有这些公共点的集合是一条过这个公共点的直线。
公理3：经过不在同一直线上的三点，有且只有一个平面。
推论一：经过一条直线和这条直线外的一点,有且只有一个平面。
推论二：经过两条相交直线,有且只有一个平面。
推论三：经过两条平行直线,有且只有一个平面
3．空间直线:
（1）空间两条直线的位置关系：
相交直线——有且仅有一个公共点；
平行直线——在同一平面内，没有公共点；
异面直线——不同在任何一个平面内，没有公共点。相交直线和平行直线也称为共面直线。
异面直线的画法常用的有下列三种：
（2）平行直线：
在平面几何中，平行于同一条直线的两条直线互相平行，这个结论在空间也是成立的。即公理4：平行于同一条直线的两条直线互相平行。
（3）异面直线定理：连结平面内一点与平面外一点的直线，和这个平面内不经过此点的直线是异面直线。推理模式：与a是异面直线。
4．直线和平面的位置关系
（1）直线在平面内（无数个公共点）；
（2）直线和平面相交（有且只有一个公共点）；
（3）直线和平面平行（没有公共点）——用两分法进行两次分类。
它们的图形分别可表示为如下，符号分别可表示为，，。
线面平行的判定定理：如果不在一个平面内的一条直线和平面内的一条直线平行，那么这条直线和这个平面平行。推理模式：．
线面平行的性质定理：如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那么这条直线和交线平行
推理模式：．
5．两个平面的位置关系有两种：两平面相交（有一条公共直线）、两平面平行（没有公共点）
（1）两个平面平行的判定定理：如果一个平面内有两条相交直线都平行于一个平面，那么这两个平面平行。
定理的模式：
推论：如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条相交直线，那么这两个平面互相平行。
推论模式：
（2）两个平面平行的性质（1）如果两个平面平行，那么其中一个平面内的直线平行于另一个平面；（2）如果两个平行平面同时和第三个平面相交，那么它们的交线平行。
四．【典例解析】
题型1：共线、共点和共面问题
例1．（1）如图所示，平面ABD平面BCD ＝直线BD ，M 、N 、P 、Q 分别为线段AB 、BC 、CD 、DA 上的点，四边形MNPQ 是以PN 、QM 为腰的梯形。
试证明三直线BD 、MQ 、NP 共点。
证明：∵　四边形MNPQ 是梯形，且MQ 、NP 是腰，
∴直线MQ 、NP 必相交于某一点O 。
∵　O 直线MQ ；直线MQ 平面ABD ，
∴　O 平面ABD。
同理，O 平面BCD ，又两平面ABD 、BCD 的交线为BD ，
故由公理二知，O 直线BD ，从而三直线BD 、MQ 、NP 共点。
点评：由已知条件，直线MQ 、NP 必相交于一点O ，因此，问题转化为求证点O 在直线BD 上，由公理二，就是要寻找两个平面，使直线BD 是这两个平面的交线，同时点O 是这两个平面的公共点即可．“三点共线”及“三线共点”的问题都可以转化为证明“点在直线上”的问题。
（2）如图所示，在四边形ABCD中，已知AB∥CD，直线AB，BC，AD，DC分别与平面α相交于点E，G，H，F．求证：E，F，G，H四点必定共线
证明：∵AB∥CD，
∴AB，CD确定一个平面β．
又∵ABα＝E，ABβ，∴E∈α，E∈β，
即E为平面α与β的一个公共点。
同理可证F，G，H均为平面α与β的公共点．
∵两个平面有公共点，它们有且只有一条通过公共点的公共直线，
∴E，F，G，H四点必定共线。
点评：在立体几何的问题中，证明若干点共线时，常运用公理2，即先证明这些点都是某二平面的公共点，而后得出这些点都在二平面的交线上的结论。
例2．已知：a，b，c，d是不共点且两两相交的四条直线，求证：a，b，c，d共面。
证明：1o若当四条直线中有三条相交于一点，不妨设a，b，c相交于一点A，
但Ad，如图1所示：
∴直线d和A确定一个平面α。
又设直线d与a，b，c分别相交于E，F，G，
则A，E，F，G∈α。
∵A，E∈α，A，E∈a，∴aα。
同理可证bα，cα。
∴a，b，c，d在同一平面α内。
2o当四条直线中任何三条都不共点时，
如图2所示：
∵这四条直线两两相交，则设相交直线a，b确定一个平面α。
设直线c与a，b分别交于点H，K，则H，K∈α。
又 H，K∈c，∴c,则cα。
同理可证dα。
∴a，b，c，d四条直线在同一平面α内．
点评：证明若干条线(或若干个点)共面的一般步骤是：首先根据公理3或推论，由题给条件中的部分线(或点)确定一个平面，然后再根据公理1证明其余的线(或点)均在这个平面内。本题最容易忽视“三线共点”这一种情况。因此，在分析题意时，应仔细推敲问题中每一句话的含义。
题型2：异面直线的判定与应用
例3．已知：如图所示， ＝a ，b ，a b ＝A ，c ，c ∥a 。求证直线b 、c 为异面直线
证法一：假设b 、c 共面于 ．由A a ，a ∥c 知，A c ，而a b ＝A， ＝a ，
∴ A ，A 。
又c ，∴ 、 都经过直线c 及其外的一点A，
∴ 与 重合，于是a ，又b 。
又 、 都经过两相交直线a 、b ，从而 、 重合。
∴ 、 、 为同一平面，这与 ＝a 矛盾
∴ b 、c 为异面直线．
证法二：假设b 、c 共面，则b ，c 相交或平行。
（1）若b ∥c ，又a ∥c ，则由公理4知a ∥b ，这与a b ＝A 矛盾。
（2）若b c ＝P ，已知b ，c ，则P 是 、 的公共点，由公理2，P a ，又b c ＝P ，即P c ，故a c ＝P ，这与a ∥c 矛盾
综合（1）、（2）可知，b 、c 为异面直线。
证法三：∵ ＝a ，a b ＝A ，∴ A a 。
∵ a ∥c ，∴ A c ，
在直线b 上任取一点P（P 异于A），则P （否则b ，又a ，则 、 都经过两相交直线a 、b ，则 、 重合，与 ＝a 矛盾）。
又c ，于是根据“过平面外一点与平面内一点的直线，和平面内不经过该点的直线是异面直线”知，b 、c 为异面直线。
点评：证明两直线为异面直线的思路主要有两条：一是利用反证法；二是利用结论“过平面外一点与平面内一点的直线，和平面内不经过该点的直线是异面直线．。异面直线又有两条途径：其一是直接假设b 、c 共面而产生矛盾；其二是假设b 、c 平行与相交；分别产生矛盾。判定直线异面，若为解答题，则用得最多的是证法一、二的思路；若为选择或填空题，则往往都是用证法三的思路。用反证法证题，一般可归纳为四个步骤：（1）否定结论；（2）进行推理；（3）导出矛盾；（4）肯定结论．
宜用反证法证明的命题往往是（1）基本定理或某一知识系统的初始阶段的命题（如立体几何中的线面、面面平行的判定定量的证明等）；（2）肯定或否定型的命题（如结论中出现“必有”、“必不存在”等一类命题）；（3）唯一型的命题（如“图形唯一”、“方程解唯一”等一类命题）；（4）正面情况较为繁多，而结论的反面却只有一两种情况的一类命题；（5）结论中出现“至多”、“不多于”等一类命题。
例4．（1）已知异面直线a,b所成的角为70，则过空间一定点O，与两条异面直线a,b都成60角的直线有( )条
A．1 B．2 C．3 D．4
（2）异面直线a,b所成的角为,空间中有一定点O，过点O有3条直线与a,b所成角都是60，则的取值可能是（ ）
A．30 B．50 C．60 D．90
解析：（1）过空间一点O分别作∥a,∥b。
将两对对顶角的平分线绕O点分别在竖直平面内转动，总能得到与 都成60角的直线。故过点 O与a,b都成60角的直线有4条，从而选D。
（2）过点O分别作∥a、∥b，则过点O有三条直线与a,b所成角都为60，等价于过点O有三条直线与所成角都为60，其中一条正是角的平分线。从而可得选项为C。
点评：该题以学生对异面直线所成的角会适当转化，较好的考察了空间想象能力
题型3：线线平行的判定与性质
例5．（2009江苏卷）设和为不重合的两个平面，给出下列命题：
（1）若内的两条相交直线分别平行于内的两条直线，则平行于；
（2）若外一条直线与内的一条直线平行，则和平行；
（3）设和相交于直线，若内有一条直线垂直于，则和垂直；
（4）直线与垂直的充分必要条件是与内的两条直线垂直。
上面命题中，真命题的序号 （写出所有真命题的序号）.
【解析】 考查立体几何中的直线、平面的垂直与平行判定的相关定理。
真命题的序号是(1)(2)
例6．两个全等的正方形ABCD和ABEF所在平面相交于AB，M∈AC，N∈FB，且AM=FN，求证：MN∥平面BCE。
证法一：作MP⊥BC，NQ⊥BE，P、Q为垂足，则MP∥AB，NQ∥AB。
∴MP∥NQ，又AM=NF，AC=BF，
∴MC=NB，∠MCP=∠NBQ=45°
∴Rt△MCP≌Rt△NBQ
∴MP=NQ，故四边形MPQN为平行四边形
∴MN∥PQ
∵PQ平面BCE，MN在平面BCE外，
∴MN∥平面BCE。
证法二：如图过M作MH⊥AB于H，则MH∥BC，
∴
连结NH，由BF=AC，FN=AM，得
∴ NH//AF//BE
由MH//BC, NH//BE得:平面MNH//平面BCE
∴MN∥平面BCE。
题型4：线面平行的判定与性质
例7．(2009山东卷理)（本小题满分12分）
如图，在直四棱柱ABCD-ABCD中，底面ABCD为等腰梯形，AB//CD，AB=4, BC=CD=2, AA=2, E、E、F分别是棱AD、AA、AB的中点。
证明：直线EE//平面FCC；
求二面角B-FC-C的余弦值。
解法一：（1）在直四棱柱ABCD-ABCD中，取A1B1的中点F1，
连接A1D，C1F1，CF1，因为AB=4, CD=2,且AB//CD，
所以CDA1F1，A1F1CD为平行四边形，所以CF1//A1D，
又因为E、E分别是棱AD、AA的中点，所以EE1//A1D，
所以CF1//EE1，又因为平面FCC，平面FCC，
所以直线EE//平面FCC.
（2）因为AB=4, BC=CD=2, 、F是棱AB的中点,所以BF=BC=CF,△BCF为正三角形,取CF的中点O,则OB⊥CF,又因为直四棱柱ABCD-ABCD中,CC1⊥平面ABCD,所以CC1⊥BO,所以OB⊥平面CC1F,过O在平面CC1F内作OP⊥C1F,垂足为P,连接BP,则∠OPB为二面角B-FC-C的一个平面角, 在△BCF为正三角形中,,在Rt△CC1F中, △OPF∽△CC1F,∵∴,
在Rt△OPF中,,,所以二面角B-FC-C的余弦值为.
解法二:（1）因为AB=4, BC=CD=2, F是棱AB的中点,
所以BF=BC=CF,△BCF为正三角形, 因为ABCD为
等腰梯形,所以∠BAC=∠ABC=60°,取AF的中点M,
连接DM,则DM⊥AB,所以DM⊥CD,
以DM为x轴,DC为y轴,DD1为z轴建立空间直角坐标系,
,则D（0,0,0）,A（,-1,0）,F（,1,0）,C（0,2,0）,
C1（0,2,2）,E（,,0）,E1（,-1,1）,所以,,设平面CC1F的法向量为则所以取,则,所以,所以直线EE//平面FCC.
（2）,设平面BFC1的法向量为,则所以,取,则,
,,
所以,由图可知二面角B-FC-C为锐角,所以二面角B-FC-C的余弦值为.
【命题立意】:本题主要考查直棱柱的概念、线面位置关系的判定和二面角的计算.考查空间想象能力和推理运算能力,以及应用向量知识解答问题的能力.
例8．（2008四川 19，理21）
（本小题满分12分）
如图，平面平面，四边形与都是直角梯形，，∥，∥．
（Ⅰ）证明：、、、四点共面；
（Ⅱ）设，求二面角的大小．
解析：不是会不会的问题，而是熟不熟的问题，答题时间是最大问题．
（Ⅰ）∵面面，
∴面．
∴以为原点，以，，所在直线为轴，轴，轴，
建立如图所示的空间直角坐标系．
不妨设，，，则
，，
，，
，．
∴，
，
∴，
∴，
∵，∴，∴C、D、E、F四点共面．
（Ⅱ）设，则，
∴，，．
设平面的法向量为，
由，得，
设平面的法向量为
由，得，
由图知，二面角为锐角，
∴其大小为．
点评：证共面就是证平行，求二面角转为求法向量夹角，时间问题是本题的困惑处．心浮气燥会在计算、书写、时间上丢分．因建系容易，提倡用向量法．本时耗时要超过17题与18题用时之和．
题型5：面面平行的判定与性质
例9．如图，正方体ABCD—A1B1C1D1 的棱长为a。证明：平面ACD1 ∥平面A1C1B 。
证明：如图，∵ A1BCD1 是矩形，A1B ∥D1C 。
又D1C 平面D1CA ，A1B 平面D1CA ，
∴ A1B ∥平面D1CA。
同理A1C1 ∥平面D1CA ，又A1C1 A1B ＝A1 ，∴ 平面D1CA ∥平面BA1C1 ．
点评：证明面面平行，关键在于证明A1C1 与A1B 两相交直线分别与平面ACD1 平行。
例10．P是△ABC所在平面外一点，A′、B′、C′分别是△PBC、△PCA、△PAB的重心。
（1）求证：平面A′B′C′∥平面ABC；
（2）S△A′B′C′∶S△ABC的值。
解析：(1)取AB、BC的中点M、N，
则
∴A′C′∥MN?A′C′∥平面ABC。
同理A′B′∥面ABC，
∴△A′B′C′∥面ABC.
(2)A′C′=MN=·AC=AC
，
同理
∴
五．【思维总结】
在掌握直线与平面的位置关系(包括直线与直线、直线与平面、平面与平面间的位置关系)的基础上，研究有关平行的判定依据(定义、公理和定理)、判定方法及有关性质的应用；在有关问题的解决过程中，进一步了解和掌握相关公理、定理的内容和功能，并探索立体几何中论证问题的规律；在有关问题的分析与解决的过程中提高逻辑思维能力、空间想象能力及化归和转化的数学思想的应用．
1．用类比的思想去认识面的垂直与平行关系，注意垂直与平行间的联系。
2．注意立体几何问题向平面几何问题的转化，即立几问题平面化
3．注意下面的转化关系：
4．直线和平面相互平行
证明方法：证明直线和这个平面内的一条直线相互平行；证明这条直线的方向量和这个平面内的一个向量相互平行；证明这条直线的方向量和这个平面的法向量相互垂直。
5．证明两平面平行的方法：
（1）利用定义证明。利用反证法，假设两平面不平行，则它们必相交，再导出矛盾。
（2）判定定理：一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面，则这两个平面平行，这个定理可简记为线面平行则面面平行。用符号表示是：a∩b，a α，b α，a∥β，b∥β，则α∥β。
（3）垂直于同一直线的两个平面平行。用符号表示是：a⊥α，a⊥β则α∥β。
（4）平行于同一个平面的两个平面平行。
两个平面平行的性质有五条：
（1）两个平面平行，其中一个平面内的任一直线必平行于另一个平面，这个定理可简记为：“面面平行，则线面平行”。用符号表示是：α∥β，a α，则a∥β。
（2）如果两个平行平面同时与第三个平面相交，那么它们的交线平行，这个定理可简记为：“面面平行，则线线平行”。用符号表示是：α∥β，α∩γ=a，β∩γ=b，则a∥b。
（3）一条直线垂直于两平行平面中的一个平面,它也垂直于另一个平面。这个定理可用于证线面垂直。用符号表示是：α∥β，a⊥α，则a⊥β。
（4）夹在两个平行平面间的平行线段相等
（5）过平面外一点只有一个平面与已知平面平行。
α
D
C
B
A
E
F
H
G
α
b
a
d
c
G
F
E
A
a
b
c
d
α
H
K
图1
图2
E
A
B
C
F
E1
A1
B1
C1
D1
D
E
A
B
C
F
E1
A1
B1
C1
D1
D
F1
O
P
E
A
B
C
F
E1
A1
B1
C1
D1
D
x
y
z
M
B
A
C
D
E
F2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
2第二讲 函数概念与表示
一．【课标要求】
1．通过丰富实例，进一步体会函数是描述变量之间的依赖关系的重要数学模型，在此基础上学习用集合与对应的语言来刻画函数，体会对应关系在刻画函数概念中的作用；了解构成函数的要素，会求一些简单函数的定义域和值域；了解映射的概念；
2．在实际情境中，会根据不同的需要选择恰当的方法（如图象法、列表法、解析法）表示函数；
3．通过具体实例，了解简单的分段函数，并能简单应用；
4．通过已学过的函数特别是二次函数，理解函数的单调性、最大（小）值及其几何意义；结合具体函数，了解奇偶性的含义；
5．学会运用函数图象理解和研究函数的性质
二．【命题走向】
函数是整个高中数学的重点，其中函数思想是最重要的数学思想方法，函数问题在历年的高考中都占据相当大的比例。
从近几年来看，对本部分内容的考察形势稳中求变，向着更灵活的的方向发展，对于函数的概念及表示多以下面的形式出现：通过具体问题（几何问题、实际应用题）找出变量间的函数关系，再求出函数的定义域、值域，进而研究函数性质，寻求问题的结果。
高考对函数概念与表示考察是以选择或填空为主，以解答题形式出现的可能性相对较小，本节知识作为工具和其他知识结合起来命题的可能性依然很大
预测2010年高考对本节的考察是：
1．题型是1个选择和一个填空；
2．热点是函数概念及函数的工具作用，以中等难度、题型新颖的试题综合考察函数成为新的热点。
三．【要点精讲】
1．函数的概念：
设A、B是非空的数集，如果按照某个确定的对应关系f，使对于集合A中的任意一个数x，在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应，那么就称f：A→B为从集合A到集合B的一个函数。记作：y=f(x)，x∈A。其中，x叫做自变量，x的取值范围A叫做函数的定义域；与x的值相对应的y值叫做函数值，函数值的集合{f(x)| x∈A }叫做函数的值域。
注意：
（1）“y=f(x)”是函数符号，可以用任意的字母表示，如“y=g(x)”；
（2）函数符号“y=f(x)”中的f(x)表示与x对应的函数值，一个数，而不是f乘x。
2．构成函数的三要素：定义域、对应关系和值域
（1）解决一切函数问题必须认真确定该函数的定义域，函数的定义域包含三种形式：
①自然型：指函数的解析式有意义的自变量x的取值范围（如：分式函数的分母不为零，偶次根式函数的被开方数为非负数，对数函数的真数为正数，等等）；
②限制型：指命题的条件或人为对自变量x的限制，这是函数学习中重点，往往也是难点，因为有时这种限制比较隐蔽，容易犯错误；
③实际型：解决函数的综合问题与应用问题时，应认真考察自变量x的实际意义。
（2）求函数的值域是比较困难的数学问题，中学数学要求能用初等方法求一些简单函数的值域问题
①配方法（将函数转化为二次函数）；
②判别式法（将函数转化为二次方程）；
③不等式法（运用不等式的各种性质）；
④函数法（运用基本函数性质，或抓住函数的单调性、函数图象等）。
3．两个函数的相等：
函数的定义含有三个要素，即定义域A、值域C和对应法则f。当函数的定义域及从定义域到值域的对应法则确定之后，函数的值域也就随之确定。因此，定义域和对应法则为函数的两个基本条件，当且仅当两个函数的定义域和对应法则都分别相同时，这两个函数才是同一个函数。
4．区间
（1）区间的分类：开区间、闭区间、半开半闭区间；
（2）无穷区间；
（3）区间的数轴表示
5．映射的概念
一般地，设A、B是两个非空的集合，如果按某一个确定的对应法则f，使对于集合A中的任意一个元素x，在集合B中都有唯一确定的元素y与之对应，那么就称对应f：AB为从集合A到集合B的一个映射。记作“f：AB”。
函数是建立在两个非空数集间的一种对应，若将其中的条件“非空数集”弱化为“任意两个非空集合”，按照某种法则可以建立起更为普通的元素之间的对应关系，这种的对应就叫映射。
注意：（1）这两个集合有先后顺序，A到B的射与B到A的映射是截然不同的．其中f表示具体的对应法则，可以用汉字叙述。
（2）“都有唯一”什么意思？
包含两层意思：一是必有一个；二是只有一个，也就是说有且只有一个的意思
6．常用的函数表示法
（1）解析法：就是把两个变量的函数关系，用一个等式来表示，这个等式叫做函数的解析表达式，简称解析式；
（2）列表法：就是列出表格来表示两个变量的函数关系；
（3）图象法：就是用函数图象表示两个变量之间的关系
7．分段函数
若一个函数的定义域分成了若干个子区间，而每个子区间的解析式不同，这种函数又称分段函数；
8．复合函数
若y=f(u)，u=g(x),x(a，b)，u(m,n)，那么y=f[g(x)]称为复合函数，u称为中间变量，它的取值范围是g(x)的值域
四．【典例解析】
题型1：函数概念
例1．21.（2009天津卷文）设函数则不等式的解集是（ ）
A. B.
C. D.
答案：A
解析：由已知，函数先增后减再增当，令
解得。
当，
故 ，解得
【考点定位】本试题考查分段函数的单调性问题的运用。以及一元二次不等式的求解
例2. 江苏省如皋中学2007—2008学年度第二学期阶段考试高三数学（理科）
请设计一个同时满足下列两个条件的函数y = f （x）：
①图象关于y轴对称；②对定义域内任意不同两点, 都有答： .
答案不唯一，在定义域内图象上凸的偶函数均可，如
等等.
首先由①知f （x）为偶函数，由②知f （x）在定义域内图象上凸，然后在基本初等函数中去寻找符合这两点的模型函数
【总结点评】本题主要考查函数的图象与性质，问题以开放的形式出现，着重突出对考生数学素质的要求.
点评：讨论了函数的解析式的一些常用的变换技巧（赋值、变量代换、换元等等），这都是函数学习的常用基本功
变式题：（2009北京文）已知函数若，则 . 答案：
解析：本题主要考查分段函数和简单的已知函数值求的值. 属于基础知识、基本运算的考查.
由，无解，故应填.
例3．（2007安徽 文理15）
（1）函数对于任意实数满足条件，若则__ ________；
（2）函数对于任意实数满足条件，若则__________。
解：（1）由得，
所以，则。
（2）由得，所以，则。
点评：通过对抽象函数的限制条件，变量换元得到函数解析式，考察学生的逻辑思维能力。
题型二：判断两个函数是否相同
例4．试判断以下各组函数是否表示同一函数？
（1）f（x）=，g（x）=；
（2）f（x）=，g（x）=
（3）f（x）=，g（x）=（）2n－1（n∈N*）；
（4）f（x）=，g（x）=；
（5）f（x）=x2－2x－1，g（t）=t2－2t－1。
解：（1）由于f（x）==|x|，g（x）==x，故它们的值域及对应法则都不相同，所以它们不是同一函数；
（2）由于函数f（x）=的定义域为（－∞，0）∪（0，+∞），而g（x）=的定义域为R，所以它们不是同一函数；
（3）由于当n∈N*时，2n±1为奇数，
∴f（x）==x，g（x）=（）2n－1=x，它们的定义域、值域及对应法则都相同，所以它们是同一函数；
（4）由于函数f（x）=的定义域为{x|x≥0}，而g（x）=的定义域为{x|x≤－1或x≥0}，它们的定义域不同，所以它们不是同一函数；
（5）函数的定义域、值域和对应法则都相同，所以它们是同一函数
点评：对于两个函数y=f（x）和y=g（x），当且仅当它们的定义域、值域、对应法则都相同时，y=f（x）和y=g（x）才表示同一函数若两个函数表示同一函数，则它们的图象完全相同，反之亦然。
（1）第（5）小题易错判断成它们是不同的函数，原因是对函数的概念理解不透要知道，在函数的定义域及对应法则f不变的条件下，自变量变换字母，以至变换成其他字母的表达式，这对于函数本身并无影响，比如f（x）=x2+1，f（t）=t2+1，f（u+1）=（u+1）2+1都可视为同一函数。（2）对于两个函数来讲，只要函数的三要素中有一要素不相同，则这两个函数就不可能是同一函数
题型三：函数定义域问题
例5．求下述函数的定义域：
（1）；
（2）
解：（1），解得函数定义域为.
（2） ，（先对a进行分类讨论，然后对k进行分类讨论），
①当a=0时，函数定义域为；
②当时，得，
1）当时，函数定义域为，
2）当时，函数定义域为，
3）当时，函数定义域为；
③当时，得，
1）当时，函数定义域为，
2）当时，函数定义域为，
3）当时，函数定义域为。
点评：在这里只需要根据解析式有意义，列出不等式，但第（2）小题的解析式中含有参数，要对参数的取值进行讨论，考察学生分类讨论的能力
例6．已知函数定义域为(0，2)，求下列函数的定义域：
(1) ；(2)。
解：（1）由0＜x＜2， 得
点评：本例不给出f(x)的解析式，即由f(x)的定义域求函数f[g(x)]的定义域关键在于理解复合函数的意义，用好换元法；求函数定义域的第三种类型是一些数学问题或实际问题中产生的函数关系，求其定义域，后面还会涉及到
变式题：已知函数f（x）=的定义域是R，则实数a的取值范围是（ ）
A．a＞ B．－12＜a≤0 C．－12＜a＜0 D．a≤
解：由a=0或可得－12＜a≤0，答案B。
题型四：函数值域问题
例7．求下列函数的值域：
（1）；（2）；（3）；
（4）；（5）；（6）；
（7）；（8）；（9）。
解：（1）（配方法），
∴的值域为
改题：求函数，的值域。
解：（利用函数的单调性）函数在上单调增，
∴当时，原函数有最小值为；当时，原函数有最大值为
∴函数，的值域为。
（2）求复合函数的值域：
设（），则原函数可化为。
又∵，
∴，故，
∴的值域为
（3）（法一）反函数法：
的反函数为，其定义域为，
∴原函数的值域为
（法二）分离变量法：，
∵，∴，
∴函数的值域为。
（4）换元法（代数换元法）：设，则，
∴原函数可化为，∴，
∴原函数值域为
注：总结型值域，
变形：或
（5）三角换元法：
∵，∴设，
则
∵，∴，∴，
∴，
∴原函数的值域为
（6）数形结合法：，
∴，∴函数值域为。
（7）判别式法：∵恒成立，∴函数的定义域为。
由得： ①
①当即时，①即，∴
②当即时，∵时方程恒有实根，
∴△，
∴且，
∴原函数的值域为。
（8），
∵，∴，
∴，
当且仅当时，即时等号成立。
∴，
∴原函数的值域为。
（9）（法一）方程法：原函数可化为：，
∴（其中），
∴，
∴，
∴，
∴，
∴原函数的值域为。
点评：上面讨论了用初等方法求函数值域的一些常见类型与方法，在现行的中学数学要求中，求值域要求不高，要求较高的是求函数的最大与最小值，在后面的复习中要作详尽的讨论。
题型五：函数解析式
例8．（1）已知，求；
（2）已知，求；
（3）已知是一次函数，且满足，求；
（4）已知满足，求。
解：（1）∵，
∴（或）。
（2）令（），则，
∴，。
（3）设，
则，
∴，，
∴。
（4） ①，
把①中的换成，得 ②，
①②得，
∴
点评：第（1）题用配凑法；第（2）题用换元法；第（3）题已知一次函数，可用待定系数法；第（4）题用方程组法。
例9．上海市杨浦区2007-2008学年度第二学期高三学科测试数学试卷
已知向量
（1）当时， 求的值．
（2）(文科考生做) 求·的最大值与最小值．
（理科考生做）求·， 在上的最大值与最小值．
[解] （1）（文）
（理）A={x|
∴ -1∴A=（-1，1），定义域关于原点对称
f（x）= lg，
则 f（-x）=lg= lg= lg，
∴f（x）是奇函数.
（2）B={x|
B=[-1-a，1-a]
当a 2时， -1-a-3， 1-a-1，
由A=（-1，1）， B=[-1-a，1-a]， 有
反之，若，可取-a-1=2，则a=-3，a小于2. （注：反例不唯一）
所以，a 2是的充分非必要条件。
例10．江苏省滨海县08届高三第三次联考数学试卷2008-5-4
据调查，某地区100万从事传统农业的农民，人均收入3000元，为了增加农民的收入，当地政府积极引进资本，建立各种加工企业，对当地的农产品进行深加工，同时吸收当地部分农民进入加工企业工作，据估计，如果有x(x＞0)万人进企业工作，那么剩下从事传统农业的农民的人均收入有望提高2x%，而进入企业工作的农民的人均收入为3000a元（a＞0）。
（1）在建立加工企业后，要使从事传统农业的农民的年总收入不低于加工企业建立前的农民的年总收入，试求x的取值范围；
（2）在（I）的条件下，当地政府应该如何引导农民（即x多大时），能使这100万农民的人均年收入达到最大。
解：（I）由题意得（100-x）·3000·（1+2x%）≥100×3000，
即x2－50x≤0，解得0≤x≤50，
又∵x＞0 ∴0＜x≤50；
（II）设这100万农民的人均年收入为y元，
则y= =
=－[x－25(a+1)]2+3000+475(a+1)2 (0（i）当0<25(a+1)≤50，即0＜a≤1，当x=25(a+1)时，y最大；
（ii）当25(a+1)＞50，即a ＞1，函数y在（0,50]单调递增，∴当x=50时，y取最大值。
答：在0＜a≤1时，安排25(a +1)万人进入企业工作，在a＞1时安排50万人进入企业工作，才能使这100万人的人均年收入最大
例11．北京奥运会纪念章某特许专营店销售纪念章，每枚进价为5元，同时每销售一枚这种纪念章还需向北京奥组委交特许经营管理费2元，预计这种纪念章以每枚20元的价格销售时该店一年可销售2000枚，经过市场调研发现每枚纪念章的销售价格在每枚20元的基础上每减少一元则增加销售400枚，而每增加一元则减少销售100枚，现设每枚纪念章的销售价格为x元（x∈N*）．
（Ⅰ）写出该特许专营店一年内销售这种纪念章所获得的利润y（元）与每枚纪念章的销售价格x的函数关系式（并写出这个函数的定义域）；
（Ⅱ）当每枚纪念销售价格x为多少元时，该特许专营店一年内利润y（元）最大，并求出这个最大值．
（Ⅰ）依题意
∴
此函数的定义域为
（Ⅱ）
当，则当时，（元）；
当，因为x∈N*，所以当x＝23或24时，（元）；
综合上可得当时，该特许专营店获得的利润最大为32400元．
例12. 已知函数的定义域为，且同时满足：
(1)对任意，总有；
(2)
(3)若且，则有.
(I)求的值；
(II)求的最大值；
(III)设数列的前项和为，且满足.
求证：.
解：（I）令，由(3),则
由对任意，总有 （2分）
（II）任意且，则
（6分）
(III)
(8分)
，即。
故
即原式成立。 （14分）
点评：本题贴近生活。要求考生读懂题目，迅速准确建立数学模型，把实际问题转化为数学问题并加以解决。该题典型代表高考的方向
题型7：课标创新题
例13．（1）设，其中a、b、c、d是常数。
如果求；
（2）若不等式对满足的所有m都成立，求x的取值范围。
解：（1）构造函数则故：
（2）原不等式可化为
构造函数，其图象是一条线段。
根据题意，只须：
即
解得。
点评：上面两个题目通过重新构造函数解决了实际问题，体现了函数的工具作用
例14. （2009四川卷文）设是已知平面上所有向量的集合，对于映射，记的象为。若映射满足：对所有及任意实数都有，则称为平面上的线性变换。现有下列命题：
①设是平面上的线性变换，，则
②若是平面上的单位向量，对，则是平面上的线性变
换；
③对，则是平面上的线性变换；
④设是平面上的线性变换，，则对任意实数均有。
其中的真命题是 （写出所有真命题的编号）
答案：①③④
解析：①：令，则故①是真命题
同理，④：令，则故④是真命题
③：∵，则有
是线性变换，故③是真命题
②：由，则有
∵是单位向量，≠0，故②是假命题
【备考提示】本小题主要考查函数，对应及高等数学线性变换的相关知识，试题立意
新颖，突出创新能力和数学阅读能力，具有选拔性质
五．【思维总结】
“函数”是数学中最重要的概念之一，学习函数的概念首先要掌握函数三要素的基本内容与方法。由给定函数解析式求其定义域这类问题的代表，实际上是求使给定式有意义的x的取值范围它依赖于对各种式的认识与解不等式技能的熟练。
1．求函数解析式的题型有：
（1）已知函数类型，求函数的解析式：待定系数法；
（2）已知求或已知求：换元法、配凑法；
（3）已知函数图像，求函数解析式；
（4）满足某个等式，这个等式除外还有其他未知量，需构造另个等式：解方程组法；
（5）应用题求函数解析式常用方法有待定系数法等。
2．求函数定义域一般有三类问题：
（1）给出函数解析式的：函数的定义域是使解析式有意义的自变量的取值集合；
（2）实际问题：函数的定义域的求解除要考虑解析式有意义外，还应考虑使实际问题有意义；
（3）已知的定义域求的定义域或已知的定义域求的定义域：
①掌握基本初等函数（尤其是分式函数、无理函数、对数函数、三角函数）的定义域；
②若已知的定义域，其复合函数的定义域应由解出。
3．求函数值域的各种方法
函数的值域是由其对应法则和定义域共同决定的。其类型依解析式的特点分可分三类：(1)求常见函数值域；(2)求由常见函数复合而成的函数的值域；(3)求由常见函数作某些“运算”而得函数的值域。
①直接法：利用常见函数的值域来求
一次函数y=ax+b(a0)的定义域为R，值域为R；
反比例函数的定义域为{x|x0}，值域为{y|y0}；
二次函数的定义域为R，
当a>0时，值域为{}；
当a<0时，值域为{}。
②配方法：转化为二次函数，利用二次函数的特征来求值；常转化为型如：的形式；
③分式转化法（或改为“分离常数法”）
④换元法：通过变量代换转化为能求值域的函数，化归思想；
⑤三角有界法：转化为只含正弦、余弦的函数，运用三角函数有界性来求值域；
⑥基本不等式法：转化成型如：，利用平均值不等式公式来求值域；
⑦单调性法：函数为单调函数，可根据函数的单调性求值域。
⑧数形结合：根据函数的几何图形，利用数型结合的方法来求值域2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第1讲 集 合
一．【课标要求】
1．集合的含义与表示
（1）通过实例，了解集合的含义，体会元素与集合的“属于”关系；
（2）能选择自然语言、图形语言、集合语言（列举法或描述法）描述不同的具体问题，感受集合语言的意义和作用；
2．集合间的基本关系
（1）理解集合之间包含与相等的含义，能识别给定集合的子集；
（2）在具体情境中，了解全集与空集的含义；
3．集合的基本运算
（1）理解两个集合的并集与交集的含义，会求两个简单集合的并集与交集；
（2）理解在给定集合中一个子集的补集的含义，会求给定子集的补集；
（3）能使用Venn图表达集合的关系及运算，体会直观图示对理解抽象概念的作用
二．【命题走向】
有关集合的高考试题，考查重点是集合与集合之间的关系，近年试题加强了对集合的计算化简的考查，并向无限集发展，考查抽象思维能力，在解决这些问题时，要注意利用几何的直观性，注意运用Venn图解题方法的训练，注意利用特殊值法解题，加强集合表示方法的转换和化简的训练。考试形式多以一道选择题为主，分值5分。
预测2010年高考将继续体现本章知识的工具作用，多以小题形式出现，也会渗透在解答题的表达之中，相对独立。具体题型估计为：
（1）题型是1个选择题或1个填空题；
（2）热点是集合的基本概念、运算和工具作用。
三．【要点精讲】
1．集合：某些指定的对象集在一起成为集合
（1）集合中的对象称元素，若a是集合A的元素，记作；若b不是集合A的元素，记作；
（2）集合中的元素必须满足：确定性、互异性与无序性；
①确定性：设A是一个给定的集合，x是某一个具体对象，则或者是A的元素，或者不是A的元素，两种情况必有一种且只有一种成立；
②互异性：一个给定集合中的元素，指属于这个集合的互不相同的个体（对象），因此，同一集合中不应重复出现同一元素；
③无序性：集合中不同的元素之间没有地位差异，集合不同与元素的排列顺序无关；
（3）表示一个集合可用列举法、描述法或图示法；
①列举法：把集合中的元素一一列举出来，写在大括号内；
②描述法：把集合中的元素的公共属性描述出来，写在大括号内。
具体方法：在大括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及取值（或变化）范围，再画一条竖线，在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征。
注意：列举法与描述法各有优点，应该根据具体问题确定采用哪种表示法，要注意，一般集合中元素较多或有无限个元素时，不宜采用列举法。
（4）常用数集及其记法：
非负整数集（或自然数集），记作N；
正整数集，记作N*或N+；
整数集，记作Z；
有理数集，记作Q；
实数集，记作R。
2．集合的包含关系：
（1）集合A的任何一个元素都是集合B的元素，则称A是B的子集（或B包含A），记作AB（或）；
集合相等：构成两个集合的元素完全一样。若AB且B A，则称A等于B，记作A=B；若AB且A≠B，则称A是B的真子集，记作AB；
（2）简单性质：1）AA；2）A；3）若AB，BC，则AC；4）若集合A是n个元素的集合，则集合A有2n个子集（其中2n－1个真子集）；
3．全集与补集：
（1）包含了我们所要研究的各个集合的全部元素的集合称为全集，记作U；
（2）若S是一个集合，AS，则，A=称S中子集A的补集；
（3）简单性质：1）(A)=A；2）S=，=S。
4．交集与并集：
（1）一般地，由属于集合A且属于集合B的元素所组成的集合，叫做集合A与B的交集。交集。
（2）一般地，由所有属于集合A或属于集合B的元素所组成的集合，称为集合A与B的并集。
注意：求集合的并、交、补是集合间的基本运算，运算结果仍然还是集合，区分交集与并集的关键是“且”与“或”，在处理有关交集与并集的问题时，常常从这两个字眼出发去揭示、挖掘题设条件，结合Venn图或数轴进而用集合语言表达，增强数形结合的思想方法。
5．集合的简单性质：
（1）
（2）
（3）
（4）；
（5）（A∩B）=（A）∪（B），（A∪B）=（A）∩（B）。
四．【典例解析】
题型1：集合的概念
例1. (2009湖南卷理)某班共30人，其中15人喜爱篮球运动，10人喜爱兵乓球运动，8
人对这两项运动都不喜爱，则喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为_ __
答案：12
解析：设两者都喜欢的人数为人，则只喜爱篮球的有人，只喜爱乒乓球的有人，由此可得，解得，所以，即所求人数为12人。
例2．（2009广东卷理）已知全集，集合和
的关系的韦恩（Venn）图如图1所示，则阴影部分所示
的集合的元素共有 ( )
A. 3个 B. 2个
C. 1个 D. 无穷多个
答案：B
解析：由得，则，有2个，选B.
题型2：集合的性质
例3．(2009山东卷理)集合,,若,则的值为 ( )
A.0 B.1 C.2 D.4
答案：D
解析 ∵,,∴∴,故选D.
【命题立意】:本题考查了集合的并集运算,并用观察法得到相对应的元素,从而求得答案,本题属于容易题.
例4．已知全集，A={1,} 如果，则这样的实数是否存在？若存在，求出，若不存在，说明理由
解：∵；
∴，即＝0，解得
当时，，为A中元素；
当时，
当时，
∴这样的实数x存在，是或。
另法：∵
∴，
∴＝0且
∴或。
点评：该题考察了集合间的关系以及集合的性质。分类讨论的过程中“当时，”不能满足集合中元素的互异性。此题的关键是理解符号是两层含义：。
变式题：已知集合，,,求的值。
解：由可知，
（1），或（2）
解（1）得，
解（2）得，
又因为当时，与题意不符，
所以，。
题型3：集合的运算
例5．(2008年河南省上蔡一中高三月考)已知函数的定义域集合是A,函
数的定义域集合是B
（1）求集合A、B
（2）若AB=B,求实数的取值范围．
解：（1）A＝
B＝
（2）由AB＝B得AB，因此
所以,所以实数的取值范围是
例6.（2009宁夏海南卷理）已知集合,则( )
A. B.
C. D.
答案：A
解析：易有，选A
点评：该题考察了集合的交、补运算。
题型4：图解法解集合问题
例7．湖南省长郡中学2008届高三第六次月考试卷数学（理）试卷
设全集，函数的定义域为A，集合，若恰好有2个元素，求a的取值集合。
解：
时， ∴
∴
，∴
∴
当时，在此区间上恰有2个偶数。
例8. ，其中，由中的元素构成两个相应的集合：
，．其中是有序数对，集合和中的元素个数分别为和．若对于任意的，总有，则称集合具有性质．
（I）对任何具有性质的集合，证明：；
（II）判断和的大小关系，并证明你的结论．
解：（I）证明：首先，由中元素构成的有序数对共有个．
因为，所以；
又因为当时，时，，所以当时，．
从而，集合中元素的个数最多为，
即．
（II）解：，证明如下：
（1）对于，根据定义，，，且，从而．
如果与是的不同元素，那么与中至少有一个不成立，从而与中也至少有一个不成立．
故与也是的不同元素．
可见，中元素的个数不多于中元素的个数，即，
（2）对于，根据定义，，，且，从而．如果与是的不同元素，那么与中至少有一个不成立，从而与中也不至少有一个不成立，
故与也是的不同元素．
可见，中元素的个数不多于中元素的个数，即，
由（1）（2）可知，．
例9．向50名学生调查对A、B两事件的态度，有如下结果 赞成A的人数是全体的五分之三，其余的不赞成，赞成B的比赞成A的多3人，其余的不赞成；另外，对A、B都不赞成的学生数比对A、B都赞成的学生数的三分之一多1人。问对A、B都赞成的学生和都不赞成的学生各有多少人？
解：赞成A的人数为50×=30，赞成B的人数为30+3=33，如上图，记50名学生组成的集合为U，赞成事件A的学生全体为集合A；赞成事件B的学生全体为集合B。
设对事件A、B都赞成的学生人数为x,则对A、B都不赞成的学生人数为+1,赞成A而不赞成B的人数为30－x，赞成B而不赞成A的人数为33－x。依题意(30－x)+(33－x)+x+(+1)=50,解得x=21。所以对A、B都赞成的同学有21人，都不赞成的有8人。
点评：在集合问题中，有一些常用的方法如数轴法取交并集，韦恩图法等，需要考生切实掌握。本题主要强化学生的这种能力。解答本题的闪光点是考生能由题目中的条件，想到用韦恩图直观地表示出来。本题难点在于所给的数量关系比较错综复杂，一时理不清头绪，不好找线索。画出韦恩图，形象地表示出各数量关系间的联系。
例10．求1到200这200个数中既不是2的倍数，又不是3的倍数，也不是5的倍数的自然数共有多少个？
解：如图先画出Venn图，不难看出不符合条件
的数共有（200÷2）＋（200÷3）＋(200÷5)
－(200÷10)－(200÷6)－(200÷15)
＋(200÷30)＝146
所以，符合条件的数共有200－146＝54（个）
点评：分析200个数分为两类，即满足题设条件的和不满足题设条件的两大类，而不满足条件的这一类标准明确而简单，可考虑用扣除法。
题型7：集合综合题
例11．（1999上海，17）设集合A={x||x－a|<2}，B={x|<1}，若AB，求实数a的取值范围。
解：由|x－a|<2，得a－2由<1，得<0，即－2因为AB，所以，于是0≤a≤1。
点评：这是一道研究集合的包含关系与解不等式相结合的综合性题目。主要考查集合的概念及运算，解绝对值不等式、分式不等式和不等式组的基本方法。在解题过程中要注意利用不等式的解集在数轴上的表示方法.体现了数形结合的思想方法。
例12．已知{an}是等差数列，d为公差且不为0，a1和d均为实数，它的前n项和记作Sn,设集合A={(an,)|n∈N*},B={(x,y)| x2－y2=1,x,y∈R}。
试问下列结论是否正确，如果正确，请给予证明；如果不正确，请举例说明：
（1）若以集合A中的元素作为点的坐标，则这些点都在同一条直线上；
（2）A∩B至多有一个元素；
（3）当a1≠0时，一定有A∩B≠。
解：（1）正确；在等差数列{an}中，Sn=,则(a1+an),这表明点(an,)的坐标适合方程y(x+a1),于是点(an, )均在直线y=x+a1上。
（2）正确；设(x,y)∈A∩B,则(x,y)中的坐标x,y应是方程组的解，由方程组消去y得：2a1x+a12=－4(*)，
当a1=0时，方程(*)无解，此时A∩B=；
当a1≠0时，方程(*)只有一个解x=,此时，方程组也只有一解,故上述方程组至多有一解。
∴A∩B至多有一个元素。
（3）不正确；取a1=1，d=1，对一切的x∈N*，有an=a1+(n－1)d=n>0, >0，这时集合A中的元素作为点的坐标，其横、纵坐标均为正，另外，由于a1=1≠0 如果A∩B≠，那么据(2)的结论，A∩B中至多有一个元素(x0,y0),而x0=＜0,y0=＜0，这样的(x0,y0)A,产生矛盾，故a1=1,d=1时A∩B=，所以a1≠0时，一定有A∩B≠是不正确的。
点评：该题融合了集合、数列、直线方程的知识，属于知识交汇题。
变式题：解答下述问题：
（Ⅰ）设集合，,求实数m的取值范围.
分析：关键是准确理解 的具体意义，首先要从数学意义上解释 的意义，然后才能提出解决问题的具体方法。
解：
的取值范围是UM={m|m<-2}.
（解法三）设这是开口向上的抛物线，，则二次函数性质知命题又等价于
注意，在解法三中，f(x)的对称轴的位置起了关键作用，否则解答没有这么简单。
（Ⅱ）已知两个正整数集合A={a1,a2,a3,a4},
、B.
分析：命题中的集合是列举法给出的，只需要根据“交、并”的意义及元素的基本性质解决，注意“正整数”这个条件的运用，
（Ⅲ）
分析：正确理解
要使,
由
当k=0时，方程有解,不合题意；
当①
又由
由②，
由①、②得
∵b为自然数，∴b=2，代入①、②得k=1
点评：这是一组关于集合的“交、并”的常规问题，解决这些问题的关键是准确理解问题条件的具体的数学内容，才能由此寻求解决的方法。
题型5：课标创新题
例13．七名学生排成一排，甲不站在最左端和最右端的两个位置之一，乙、丙都不能站在正中间的位置，则有多少不同的排法？
解：设集合A={甲站在最左端的位置}，
B={甲站在最右端的位置}，
C={乙站在正中间的位置}，
D={丙站在正中间的位置}，
则集合A、B、C、D的关系如图所示，
∴不同的排法有种.
点评：这是一道排列应用问题，如果直接分类、分步解答需要一定的基本功，容易错，若考虑运用集合思想解答，则比较容易理解。上面的例子说明了集合思想的一些应用，在今后的学习中应注意总结集合应用的经验。
例14．A是由定义在上且满足如下条件的函数组成的集合：①对任意，都有 ； ②存在常数，使得对任意的，都有
（1）设，证明：
（2）设,如果存在,使得,那么这样的是唯一的;
（3）设,任取,令证明:给定正整数k,对任意的正整数p,成立不等式H。
解：
对任意,,,,所以
对任意的，
，
，
所以0<,
令=，
，
所以
反证法：设存在两个使得,。
则由，
得，所以，矛盾，故结论成立。
，
所以
+…
。
点评：函数的概念是在集合理论上发展起来的，而此题又将函数的性质融合在集合的关系当中，题目比较新颖
五．【思维总结】
集合知识可以使我们更好地理解数学中广泛使用的集合语言，并用集合语言表达数学问题，运用集合观点去研究和解决数学问题。
1．学习集合的基础能力是准确描述集合中的元素，熟练运用集合的各种符号，如、、、、=、A、∪，∩等等；
2．强化对集合与集合关系题目的训练，理解集合中代表元素的真正意义，注意利用几何直观性研究问题，注意运用Venn图解题方法的训练，加强两种集合表示方法转换和化简训练；解决集合有关问题的关键是准确理解集合所描述的具体内容（即读懂问题中的集合）以及各个集合之间的关系，常常根据“Venn图”来加深对集合的理解，一个集合能化简（或求解），一般应考虑先化简（或求解）；
3．确定集合的“包含关系”与求集合的“交、并、补”是学习集合的中心内容，解决问题时应根据问题所涉及的具体的数学内容来寻求方法。
① 区别∈与、与、a与{a}、φ与{φ}、{(1,2)}与{1,2}；
② AB时，A有两种情况：A＝φ与A≠φ
③若集合A中有n个元素，则集合A的所有不同的子集个数为，所有真子集的个数是－1, 所有非空真子集的个数是
④区分集合中元素的形式：
如；
；
；
；
；
；
⑤空集是指不含任何元素的集合。、和的区别；0与三者间的关系。空集是任何集合的子集，是任何非空集合的真子集。条件为，在讨论的时候不要遗忘了的情况。
⑥符号“”是表示元素与集合之间关系的，立体几何中的体现点与直线（面）的关系 ；符号“”是表示集合与集合之间关系的，立体几何中的体现面与直线(面)的关系。
逻辑是研究思维形式及其规律的一门学科，是人们认识和研究问题不可缺少的工具，是为了培养学生的推理技能，发展学生的思维能力2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第4讲 基本初等函数
一．【课标要求】
1．指数函数
（1）通过具体实例（如细胞的分裂，考古中所用的14C的衰减，药物在人体内残留量的变化等），了解指数函数模型的实际背景；
（2）理解有理指数幂的含义，通过具体实例了解实数指数幂的意义，掌握幂的运算。
（3）理解指数函数的概念和意义，能借助计算器或计算机画出具体指数函数的图象，探索并理解指数函数的单调性与特殊点；
（4）在解决简单实际问题的过程中，体会指数函数是一类重要的函数模型
2．对数函数
（1）理解对数的概念及其运算性质，知道用换底公式能将一般对数转化成自然对数或常用对数；通过阅读材料，了解对数的发现历史以及对简化运算的作用；
（2）通过具体实例，直观了解对数函数模型所刻画的数量关系，初步理解对数函数的概念，体会对数函数是一类重要的函数模型；能借助计算器或计算机画出具体对数函数的图象，探索并了解对数函数的单调性与特殊点；
3．知道指数函数与对数函数互为反函数（a＞0，a≠1）。
4.幂函数
（1）了解幂函数的概念
（2）结合函数y=x, ,y=, y=,y=,y=的图象，了解它们的变化情况
二．【命题走向】
指数函数、对数函数、幂函数是三类常见的重要函数，在历年的高考题中都占据着重要的地位。从近几年的高考形势来看，对指数函数、对数函数、幂函数的考查，大多以基本函数的性质为依托，结合运算推理，能运用它们的性质解决具体问题。为此，我们要熟练掌握指数、对数运算法则，明确算理，能对常见的指数型函数、对数型函数进行变形处理。
预测2010年对本节的考察是：
1．题型有两个选择题和一个解答题；
2．题目形式多以指数函数、对数函数、幂函数为载体的复合函数来考察函数的性质。同时它们与其它知识点交汇命题，则难度会加大
三．【要点精讲】
1．指数与对数运算
（1）根式的概念：
①定义：若一个数的次方等于，则这个数称的次方根。即若，则称的次方根，
1）当为奇数时，次方根记作；
2）当为偶数时，负数没有次方根，而正数有两个次方根且互为相反数，记作
②性质：1）；2）当为奇数时，；
3）当为偶数时，。
（2）．幂的有关概念
①规定：1）N*；2）；
n个
3）Q，4）、N* 且
②性质：1）、Q）；
2）、 Q）；
3） Q）。
（注）上述性质对r、R均适用。
（3）．对数的概念
①定义：如果的b次幂等于N，就是，那么数称以为底N的对数，记作其中称对数的底，N称真数
1）以10为底的对数称常用对数，记作；
2）以无理数为底的对数称自然对数，，记作；
②基本性质：
1）真数N为正数（负数和零无对数）；2）；
3）；4）对数恒等式：。
③运算性质：如果则
1）；
2）；
3）R）
④换底公式：
1）；2）。
2．指数函数与对数函数
（1）指数函数：
①定义：函数称指数函数，
1）函数的定义域为R；2）函数的值域为；
3）当时函数为减函数，当时函数为增函数。
②函数图像：
1）指数函数的图象都经过点（0，1），且图象都在第一、二象限；
2）指数函数都以轴为渐近线（当时，图象向左无限接近轴，当时，图象向右无限接近轴）；
3）对于相同的，函数的图象关于轴对称
③函数值的变化特征：
（2）对数函数：
①定义：函数称对数函数，
1）函数的定义域为；2）函数的值域为R；
3）当时函数为减函数，当时函数为增函数；
4）对数函数与指数函数互为反函数
②函数图像：
1）对数函数的图象都经过点（0，1），且图象都在第一、四象限；
2）对数函数都以轴为渐近线（当时，图象向上无限接近轴；当时，图象向下无限接近轴）；
4）对于相同的，函数的图象关于轴对称。
③函数值的变化特征：
（3）幂函数
1）掌握5个幂函数的图像特点
2）a>0时，幂函数在第一象限内恒为增函数，a<0时在第一象限恒为减函数
3）过定点（1，1）当幂函数为偶函数过（-1,1）,当幂函数为奇函数时过（-1，-1）
当a>0时过（0，0）
4）幂函数一定不经过第四象限
四．【典例解析】
题型1：指数运算
例1．（1）计算：；
（2）化简：。
解：（1）原式=
；
（2）原式=
。
点评：根式的化简求值问题就是将根式化成分数指数幂的形式，然后利用分数指数幂的运算性质求解，对化简求值的结果，一般用分数指数幂的形式保留；一般的进行指数幂运算时，化负指数为正指数，化根式为分数指数幂，化小数为分数运算，同时兼顾运算的顺序。
例2．（1）已知，求的值
解：∵，
∴，
∴，
∴，
∴，
∴，
又∵，
∴。
点评：本题直接代入条件求解繁琐，故应先化简变形，创造条件简化运算。
题型2：对数运算
（2）.(江苏省南通市2008届高三第二次调研考试)幂函数的图象经过点，则满足＝27的x的值是 .
答案
例3．计算
（1）；（2）；
（3）
解：（1）原式
；
（2）原式
；
（3）分子=；
分母=；
原式=。
点评：这是一组很基本的对数运算的练习题，虽然在考试中这些运算要求并不高，但是数式运算是学习数学的基本功，通过这样的运算练习熟练掌握运算公式、法则，以及学习数式变换的各种技巧
例4．设、、为正数，且满足
（1）求证：；
（2）若，，求、、的值。
证明：（1）左边
；
解：（2）由得，
∴……………①
由得………… ……………②
由①②得……………………………………③
由①得，代入得，
∵， ∴………………………………④
由③、④解得，，从而。
点评：对于含对数因式的证明和求值问题，还是以对数运算法则为主，将代数式化简到最见形式再来处理即可。
题型3：指数、对数方程
例5．(江西师大附中2009届高三数学上学期期中)
已知定义域为R的函数是奇函数.
（1）求a,b的值；
（2）若对任意的，不等式恒成立，求k的取值范围.
解 （1） 因为是R上的奇函数，所以
从而有 又由，解得
（2）解法一：由（1）知
由上式易知在R上为减函数，又因是奇函数，从而不等式
等价于
因是R上的减函数，由上式推得
即对一切从而
解法二：由（1）知
又由题设条件得
即
整理得，因底数2>1，故
上式对一切均成立，从而判别式
例6．（2008广东 理7）
设，若函数，有大于零的极值点，则（ B ）
A． B． C． D．
【解析】，若函数在上有大于零的极值点，即有正根。当有成立时,显然有,此时，由我们马上就能得到参数的范围为.
点评：上面两例是关于含指数式、对数式等式的形式，解题思路是转化为不含指数、对数因式的普通等式或方程的形式，再来求解。
题型4：指数函数的概念与性质
例7．设（ ）
A．0 　B．1 C．2 D．3
解：C；，。
点评：利用指数函数、对数函数的概念，求解函数的值
例8．已知试求函数f(x)的单调区间。
解：令，则x=，t∈R。
所以即，（x∈R）。
因为f(－x)=f(x)，所以f(x)为偶函数，故只需讨论f(x)在[0，+∞）上的单调性。
任取，，且使，则
（1）当a>1时，由，有，，所以，即f(x)在[0，+∞]上单调递增。
（2）当0综合所述，[0，+∞]是f(x)的单调增区间，（－∞，0）是f(x)的单调区间。
点评：求解含指数式的函数的定义域、值域，甚至是证明函数的性质都需要借助指数函数的性质来处理。特别是分两种情况来处理。
题型5：指数函数的图像与应用
例9．若函数的图象与x轴有公共点，则m的取值范围是（ ）
A．m≤－1 B．－1≤m<0 C．m≥1 D．0解：，
画图象可知－1≤m<0。
答案为B。
点评：本题考察了复杂形式的指数函数的图像特征，解题的出发点仍然是两种情况下函数的图像特征。
例10．设函数的取值范围。
解：由于是增函数，等价于　　　　①
1)当时，，①式恒成立；
2)当时，，①式化为，即；
3)当时，，①式无解；
综上的取值范围是。
点评：处理含有指数式的不等式问题，借助指数函数的性质将含有指数式的不等式转化为普通不等式问题（一元一次、一元二次不等式）来处理
题型6：对数函数的概念与性质
例11．（1）函数的定义域是（ ）
A． B． C． D．
（2）（2006湖北）设f(x)＝，则的定义域为（ ）
A． B．(－4,－1)(1，4)
C．(－2,－1)(1，2) D．(－4,－2)(2，4)
解：（1）D（2）B。
点评：求函数定义域就是使得解析是有意义的自变量的取值范围，在对数函数中只有真数大于零时才有意义。对于抽象函数的处理要注意对应法则的对应关系。
例12．（2009广东三校一模）设函数.
(1)求的单调区间;
(2)若当时,(其中)不等式恒成立,求实数的取值范围;
(3)试讨论关于的方程:在区间上的根的个数.
解 （1）函数的定义域为. 1分
由得; 2分
由得, 3分
则增区间为,减区间为. 4分
(2)令得,由(1)知在上递减,在上递增, 6分
由,且, 8分
时, 的最大值为,故时,不等式恒成立. 9分
(3)方程即.记,则
.由得;由得.
所以g(x)在[0,1]上递减，在[1，2]上递增.
而g(0)=1，g(1)=2-2ln2，g(2)=3-2ln3，∴g(0)＞g(2)＞g(1) 10分
所以，当a＞1时，方程无解；
当3-2ln3＜a≤1时，方程有一个解，
当2-2ln2＜a≤a≤3-2ln3时，方程有两个解；
当a=2-2ln2时，方程有一个解；
当a＜2-2ln2时，方程无解. 13分
字上所述，a时，方程无解；
或a=2-2ln2时，方程有唯一解；
时，方程有两个不等的解. 14分
例13．当a>1时，函数y=logax和y=(1－a)x的图象只可能是( )
解：当a>1时，函数y=logax的图象只能在A和C中选，
又a>1时，y=(1－a)x为减函数。
答案：B
点评：要正确识别函数图像，一是熟悉各种基本函数的图像，二是把握图像的性质，根据图像的性质去判断，如过定点、定义域、值域、单调性、奇偶性
例14．设A、B是函数y= log2x图象上两点, 其横坐标分别为a和a+4, 直线l: x=a+2与函数y= log2x图象交于点C, 与直线AB交于点D。
（1）求点D的坐标；
（2）当△ABC的面积大于1时, 求实数a的取值范围
解：（1）易知D为线段AB的中点, 因A(a, log2a ), B(a+4, log2(a+4))，
所以由中点公式得D(a+2, log2 )。
（2）S△ABC=S梯形AA′CC′+S梯形CC′B′B- S梯形AA′B′B=…= log2,
其中A′,B′,C′为A,B,C在x轴上的射影。
由S△ABC= log2>1, 得0< a<2－2。
点评：解题过程中用到了对数函数性质，注意底数分类来处理，根据函数的性质来处理复杂问题。
题型8：指数函数、对数函数综合问题
例15．在xOy平面上有一点列P1(a1,b1),P2(a2,b2),…,Pn(an,bn)…，对每个自然数n点Pn位于函数y=2000()x(0(1)求点Pn的纵坐标bn的表达式；
(2)若对于每个自然数n，以bn,bn+1,bn+2为边长能构成一个三角形，求a的取值范围；
(3)设Cn=lg(bn)(n∈N*),若a取(2)中确定的范围内的最小整数，问数列{Cn}前多少项的和最大？试说明理由
解：(1)由题意知：an=n+,∴bn=2000()。
(2)∵函数y=2000()x(0∴对每个自然数n,有bn>bn+1>bn+2。
则以bn,bn+1,bn+2为边长能构成一个三角形的充要条件是bn+2+bn+1>bn，
即()2+()－1>0，
解得a<－5(1+)或a>5(－1)。
∴5(－1)(3)∵5(－1)∴bn=2000()。数列{bn}是一个递减的正数数列，
对每个自然数n≥2,Bn=bnBn－1。
于是当bn≥1时，Bn因此数列{Bn}的最大项的项数n满足不等式bn≥1且bn+1<1，
由bn=2000()≥1得：n≤20。
∴n=20。
点评：本题题设从函数图像入手，体现数形结合的优越性，最终还是根据函数性质结合数列知识，以及三角形的面积解决了实际问题。
例16．已知函数为常数）
（1）求函数f(x)的定义域；
（2）若a=2，试根据单调性定义确定函数f(x)的单调性
（3）若函数y=f(x)是增函数，求a的取值范围。
解：（1）由
∵a＞0，x≥0
∴f(x)的定义域是。
（2）若a=2，则
设 ， 则
故f(x)为增函数。
（3）设
①
∵f(x)是增函数，
∴f(x1)＞f(x2)
即 ②
联立①、②知a＞1，
∴a∈(1，+∞)。
点评：该题属于纯粹的研究复合对函数性质的问题，我们抓住对数函数的特点，结合一般函数求定义域、单调性的解题思路，对“路”处理即可
题型9：课标创新题
例17．对于在区间上有意义的两个函数f(x)与g(x)，如果对任意的，均有，则称f(x)与g(x)在上是接近的，否则称f(x)与g(x)在上是非接近的，现有两个函数与，给定区间。
（1）若与在给定区间上都有意义，求a的取值范围；
（2）讨论与在给定区间上是否是接近的。
解：（1）两个函数与在给定区间有意义，因为函数给定区间上单调递增，函数在给定区间上恒为正数，
故有意义当且仅当；
（2）构造函数，
对于函数来讲，
显然其在上单调递减，在上单调递增。
且在其定义域内一定是减函数
由于，得
所以原函数在区间内单调递减，只需保证
当时，与在区间上是接近的；
当时，与在区间上是非接近的
点评：该题属于信息给予的题目，考生首先理解“接近”与“非接近”的含义，再对含有对数式的函数的是否“接近”进行研究，转化成含有对数因式的不等式问题，解不等式即可。
例18．设，，且，求的最小值。
解：令 ，
∵，，∴。
由得，∴，
∴，∵，∴，即，∴，
∴，
∵，∴当时，。
点评：对数函数结合不等式知识处理最值问题，这是出题的一个亮点。同时考察了学生的变形能力。
例19.（2009陕西卷文）设曲线在点（1，1）处的切线与x轴的交点的横坐标为,则的值为
A. B. C. D.1
答案 B
解析 对,令得在点（1，1）处的切线的斜率,在点
（1，1）处的切线方程为,不妨设,则, 故选 B.
五．【思维总结】
1．（其中）是同一数量关系的三种不同表示形式，因此在许多问题中需要熟练进行它们之间的相互转化，选择最好的形式进行运算.在运算中，根式常常化为指数式比较方便，而对数式一般应化为同应化为同底；
2．要熟练运用初中学习的多项式各种乘法公式；进行数式运算的难点是运用各种变换技巧，如配方、因式分解、有理化（分子或分母）、拆项、添项、换元等等，这些都是经常使用的变换技巧，必须通过各种题型的训练逐渐积累经验；
3．解决含指数式或对数式的各种问题，要熟练运用指数、对数运算法则及运算性质，更关键是熟练运用指数与对数函数的性质，其中单调性是使用率比较高的知识；
4．指数、对数函数值的变化特点（上面知识结构表中的12个小点）是解决含指数、对数式的问题时使用频繁的关键知识，要达到滚瓜烂熟，运用自如的水平，在使用时常常还要结合指数、对数的特殊值共同分析；
5．含有参数的指数、对数函数的讨论问题是重点题型，解决这类问题的最基本的分类方案是以“底”大于1或小于1分类；
6．在学习中含有指数、对数的复合函数问题大多数都是以综合形式出现，如与其它函数（特别是二次函数）形成的复合函数问题，与方程、不等式、数列等内容形成的各类综合问题等等，因此要努力提高综合能力
①，②，③ ①，②，③，
①，②，③. ①，②，③ HYPERLINK "http://www." EMBED Equation.3 .2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第3讲 函数基本性质
一．【课标要求】
1．通过已学过的函数特别是二次函数，理解函数的单调性、最大（小）值及其几何意义；
2．结合具体函数，了解奇偶性的含义；
二．【命题走向】
从近几年来看，函数性质是高考命题的主线索，不论是何种函数，必须与函数性质相关联，因此在复习中，针对不同的函数类别及综合情况，归纳出一定的复习线索
预测2010年高考的出题思路是：通过研究函数的定义域、值域，进而研究函数的单调性、奇偶性以及最值
预测明年的对本讲的考察是：
（1）考察函数性质的选择题1个或1个填空题，还可能结合导数出研究函数性质的大题；
（2）以中等难度、题型新颖的试题综合考察函数的性质，以组合形式、一题多角度考察函数性质预计成为新的热点
三．【要点精讲】
1．奇偶性
（1）定义：如果对于函数f(x)定义域内的任意x都有f(－x)=－f(x)，则称f(x)为奇函数；如果对于函数f(x)定义域内的任意x都有f(－x)=f(x)，则称f(x)为偶函数。
如果函数f(x)不具有上述性质，则f(x)不具有奇偶性.如果函数同时具有上述两条性质，则f(x)既是奇函数，又是偶函数。
注意：
函数是奇函数或是偶函数称为函数的奇偶性，函数的奇偶性是函数的整体性质；
由函数的奇偶性定义可知，函数具有奇偶性的一个必要条件是，对于定义域内的任意一个x，则－x也一定是定义域内的一个自变量（即定义域关于原点对称）。
（2）利用定义判断函数奇偶性的格式步骤：
首先确定函数的定义域，并判断其定义域是否关于原点对称；
确定f(－x)与f(x)的关系；
作出相应结论：
若f(－x) = f(x) 或 f(－x)－f(x) = 0，则f(x)是偶函数；
若f(－x) =－f(x) 或 f(－x)＋f(x) = 0，则f(x)是奇函数
（3）简单性质：
①图象的对称性质：一个函数是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称；一个函数是偶函数的充要条件是它的图象关于y轴对称；
②设，的定义域分别是，那么在它们的公共定义域上：
奇+奇=奇，奇奇=偶，偶+偶=偶，偶偶=偶，奇偶=奇
2．单调性
（1）定义：一般地，设函数y=f(x)的定义域为I， 如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量x1，x2，当x1f(x2)），那么就说f(x)在区间D上是增函数（减函数）；
注意：
函数的单调性是在定义域内的某个区间上的性质，是函数的局部性质；
必须是对于区间D内的任意两个自变量x1，x2；当x1（2）如果函数y=f(x)在某个区间上是增函数或是减函数，那么就说函数y=f(x)在这一区间具有（严格的）单调性，区间D叫做y=f(x)的单调区间。
（3）设复合函数y= f[g(x)]，其中u=g(x) , A是y= f[g(x)]定义域的某个区间，B是映射g : x→u=g(x) 的象集：
①若u=g(x) 在 A上是增（或减）函数，y= f(u)在B上也是增（或减）函数，则函数y= f[g(x)]在A上是增函数；
②若u=g(x)在A上是增（或减）函数，而y= f(u)在B上是减（或增）函数，则函数y= f[g(x)]在A上是减函数。
（4）判断函数单调性的方法步骤
利用定义证明函数f(x)在给定的区间D上的单调性的一般步骤：
任取x1，x2∈D，且x1作差f(x1)－f(x2)；
变形（通常是因式分解和配方）；
定号（即判断差f(x1)－f(x2)的正负）；
下结论（即指出函数f(x)在给定的区间D上的单调性）。
（5）简单性质
①奇函数在其对称区间上的单调性相同；
②偶函数在其对称区间上的单调性相反；
③在公共定义域内：
增函数增函数是增函数；
减函数减函数是减函数；
增函数减函数是增函数；
减函数增函数是减函数。
3．最值
（1）定义：
最大值：一般地，设函数y=f(x)的定义域为I，如果存在实数M满足：①对于任意的x∈I，都有f(x)≤M；②存在x0∈I，使得f(x0) = M。那么，称M是函数y=f(x)的最大值。
最小值：一般地，设函数y=f(x)的定义域为I，如果存在实数M满足：①对于任意的x∈I，都有f(x)≥M；②存在x0∈I，使得f(x0) = M。那么，称M是函数y=f(x)的最大值。
注意：
函数最大（小）首先应该是某一个函数值，即存在x0∈I，使得f(x0) = M；
函数最大（小）应该是所有函数值中最大（小）的，即对于任意的x∈I，都有f(x)≤M（f(x)≥M）。
（2）利用函数单调性的判断函数的最大（小）值的方法：
利用二次函数的性质（配方法）求函数的最大（小）值；
利用图象求函数的最大（小）值；
利用函数单调性的判断函数的最大（小）值：
如果函数y=f(x)在区间[a，b]上单调递增，在区间[b，c]上单调递减则函数y=f(x)在x=b处有最大值f(b)；
如果函数y=f(x)在区间[a，b]上单调递减，在区间[b，c]上单调递增则函数y=f(x)在x=b处有最小值f(b)；
4．周期性
（1）定义：如果存在一个非零常数T，使得对于函数定义域内的任意x，都有f(x+T)= f(x)，则称f(x)为周期函数；
（2）性质：①f(x+T)= f(x)常常写作若f(x)的周期中，存在一个最小的正数，则称它为f(x)的最小正周期；②若周期函数f(x)的周期为T，则f(ωx)（ω≠0）是周期函数，且周期为
四．【典例解析】
题型一：判断函数的奇偶性
例1．讨论下述函数的奇偶性：
解：（1）函数定义域为R，
，
∴f(x)为偶函数；
（另解）先化简：，显然为偶函数；从这可以看出，化简后再解决要容易得多。
（2）须要分两段讨论：
①设
②设
③当x=0时f(x)=0，也满足f(－x)=－f(x)；
由①、②、③知，对x∈R有f(－x) =－f(x)， ∴f(x)为奇函数；
（3），∴函数的定义域为，
∴f(x)=log21=0(x=±1) ，即f(x)的图象由两个点 A（－1，0）与B（1，0）组成，这两点既关于y轴对称，又关于原点对称，∴f(x)既是奇函数，又是偶函数；
（4）∵x2≤a2, ∴要分a >0与a <0两类讨论，
①当a >0时，
，∴当a >0时，f(x)为奇函数；
既不是奇函数，也不是偶函数.
点评：判断函数的奇偶性是比较基本的问题，难度不大，解决问题时应先考察函数的定义域，若函数的解析式能化简，一般应考虑先化简，但化简必须是等价变换过程（要保证定义域不变）
例2．(2007年江苏省南京师范大学附属中学)已知函数，给出以下三个条件:
(1) 存在，使得；
(2) 成立；
(3) 在区间上是增函数.
若同时满足条件 和 （填入两个条件的编号），则的一个可能的解析式为 .
答案 满足条件(1)(2)时,等；满足条件(1)(3)时,等；满足条件(2)(3)时,等
题型二：奇偶性的应用
例3．山东省潍坊市2008年高三教学质量检测
已知函数为奇函数，，且不等式的解集是
∪
（1）求a,b,c。
（2）是否存在实数m使不等式对一切成立？若存在，求出m的取值范围；若不存在，请说明理由。
解：（1）∵
∴ ……1分
∵ 的解集中包含2和－2,
∴
即得所以 ……2分
∵ ∴ ……3分
下证：当a>0时，在(0,+∞)上是增函数
在(0,+∞)内任取x1，x2，且x1即 …5分
所以，
综上所述： ……6分
（2）∵
∴在(－∞,0)上也是增函数。 …7分
又 ∴ 而
所以，m为任意实数时，不等式 ……12分
点评：结合函数的数字特征，借助函数的奇偶性，处理函数的解析式
题型三：判断证明函数的单调性
例5．（2008上海文，19）
（本题满分16分）本题共有2个小题，第1小题满分8分，第2小题满分8分．
已知函数．
（1）若，求的值；
（2）若对于恒成立，求实数m的取值范围．
解：（1）. …………….2分
由条件可知，解得 …………6分
∵ …………..8分
（2）当 ……………10分
即
………………13分
故m的取值范围是 …………….16分
点评：本题用了两种方法：定义法和导数法，相比之下导数法比定义法更为简洁
例6．已知f(x)是定义在R上的增函数，对x∈R有f(x)>0，且f(5)=1，设F(x)= f(x)+，讨论F (x)的单调性，并证明你的结论。
解：这是抽角函数的单调性问题，应该用单调性定义解决
在R上任取x1、x2，设x1∵f(x)是R上的增函数，且f(10)=1，
∴当x<10时0< f(x)<1, 而当x>10时f(x)>1;
若x1∴0< f(x1)f(x2)<1,
∴<0,
∴F (x2)< F(x1)；
②若x2 >x1>5，则f(x2)>f(x1)>1 ,
∴f(x1)f(x2)>1,
∴>0,
∴ F(x2)> F (x1)；
综上，F (x)在（－∞，5）为减函数，在（5，+∞）为增函数
点评：该题属于判断抽象函数的单调性。抽象函数问题是函数学习中一类比较特殊的问题，其基本能力是变量代换、换元等，应熟练掌握它们的这些特点
题型四：函数的单调区间
例7．(2009山东卷文)已知定义在R上的奇函数，满足,且在区间[0,2]上是增函数,则 ( ).
A. B.
C. D.
答案：D
解析 因为满足,所以,所以函数是以8为周期的周期函数, 则,,,又因为在R上是奇函数， ,得,,而由得,又因为在区间[0,2]上是增函数,所以,所以,即,故选D.
【命题立意】:本题综合考查了函数的奇偶性、单调性、周期性等性质,运用化归的数学思想和数形结合的思想解答问题.
例8．（1）求函数的单调区间；
（2）已知若试确定的单调区间和单调性。
解：（1）函数的定义域为，
分解基本函数为、
显然在上是单调递减的，而在上分别是单调递减和单调递增的。根据复合函数的单调性的规则：
所以函数在上分别单调递增、单调递减。
（2）解法一：函数的定义域为R，
分解基本函数为和。
显然在上是单调递减的，上单调递增；
而在上分别是单调递增和单调递减的。且，
根据复合函数的单调性的规则：
所以函数的单调增区间为；单调减区间为。
解法二：，
，
令 ，得或，
令 ，或
∴单调增区间为；单调减区间为。
点评：该题考察了复合函数的单调性。要记住“同向增、异向减”的规则。
题型五：单调性的应用
例9．已知偶函数f(x)在(0，+∞)上为增函数，且f(2)=0，解不等式f［log2(x2+5x+4)］≥0。
解：∵f(2)=0,∴原不等式可化为f［log2(x2+5x+4)］≥f(2)。
又∵f(x)为偶函数，且f(x)在(0，+∞)上为增函数，
∴f(x)在(－∞,0)上为减函数且f(－2)=f(2)=0。
∴不等式可化为　　log2(x2+5x+4)≥2 　　　　　　①
或　　　　　　　　log2(x2+5x+4)≤－2 ②
由①得x2+5x+4≥4，∴x≤－5或x≥0 ③
由②得0＜x2+5x+4≤得
≤x＜－4或－1＜x≤ ④
由③④得原不等式的解集为
{x|x≤－5或≤x≤－4或－1＜x≤或x≥0。
例10．已知奇函数f(x)的定义域为R，且f(x)在［0，+∞］上是增函数，是否存在实数m，使f(cos2θ－3)+f(4m－2mcosθ)>f(0)对所有θ∈［0,］都成立？若存在，求出符合条件的所有实数m的范围，若不存在，说明理由
解：∵f(x)是R上的奇函数，且在［0，+∞］上是增函数，
∴f(x)是R上的增函数，于是不等式可等价地转化为f(cos2θ－3)>f(2mcosθ－4m)，
即cos2θ－3>2mcosθ－4m,即cos2θ－mcosθ+2m－2>0。
设t=cosθ,则问题等价地转化为函数
g(t)?=t2－mt+2m－2=(t－)2－+2m－2在［0，1］上的值恒为正，又转化为函数g(t)在［0，1］上的最小值为正
∴当<0,即m<0时，g(0)=2m－2>0m>1与m<0不符；
当0≤≤1时，即0≤m≤2时，g(m)=－+2m－2>04－2∴4－2当>1,即m>2时，g(1)=m－1>0m>1。
∴m>2
综上，符合题目要求的m的值存在，其取值范围是m>4－2。
另法(仅限当m能够解出的情况)： cos2θ－mcosθ+2m－2>0对于θ∈［0,］恒成立，等价于m>(2－cos2θ)/(2－cosθ) 对于θ∈［0,］恒成立
∵当θ∈［0,］时，(2－cos2θ)/(2－cosθ) ≤4－2，∴m>4－2。
点评：上面两例子借助于函数的单调性处理了恒成立问题和不等式的求解问题
题型六：最值问题
例11．（2009江苏卷）(本小题满分16分)
设为实数，函数.
(1)若，求的取值范围；
(2)求的最小值；
(3)设函数，直接写出(不需给出演算步骤)不等式的解集.
解：本小题主要考查函数的概念、性质、图象及解一元二次不等式等基础知识，考查灵活运用数形结合、分类讨论的思想方法进行探索、分析与解决问题的综合能力。满分16分
（1）若，则
（2）当时， ( http: / / www. / )
当时，
综上
（3）时，得，
当时，；
当时，△>0,得：
讨论得：当时，解集为;
当时，解集为;
当时，解集为.
例12．设m是实数，记M={m|m>1}，f(x)=log3(x2－4mx+4m2+m+)。
(1)证明：当m∈M时，f(x)对所有实数都有意义；反之，若f(x)对所有实数x都有意义，则m∈M；
(2)当m∈M时，求函数f(x)的最小值；
(3)求证：对每个m∈M,函数f(x)的最小值都不小于1。
　(1)证明：先将f(x)变形：f(x)=log3［(x－2m)2+m+］,
当m∈M时，m>1,∴(x－m)2+m+>0恒成立，
故f(x)的定义域为R
反之，若f(x)对所有实数x都有意义，则只须x2－4mx+4m2+m+>0。
令Δ＜0，即16m2－4(4m2+m+)＜0，解得m>1，故m∈M。
(2)解析：设u=x2－4mx+4m2+m+，
∵y=log3u是增函数，
∴当u最小时，f(x)最小。
而u=(x－2m)2+m+，
显然，当x=m时，u取最小值为m+，
此时f(2m)=log3(m+)为最小值。
(3)证明：当m∈M时，m+=(m－1)+ +1≥3，
当且仅当m=2时等号成立。
∴log3(m+)≥log33=1
点评：该题属于函数最值的综合性问题，考生需要结合对数函数以及二次函数的性质来进行处理
题型七：周期问题
例13．若y=f(2x)的图像关于直线和对称，则f(x)的一个周期为（ ）
A． B． C． D．
解：因为y=f(2x)关于对称，所以f(a+2x)=f(a－2x)。
所以f(2a－2x)=f[a+(a－2x)]=f[a－(a－2x)]=f(2x)。
同理，f(b+2x) =f(b－2x)，
所以f(2b－2x)=f(2x)，
所以f(2b－2a+2x)=f[2b－(2a－2x)]=f(2a－2x)=f(2x)。
所以f(2x)的一个周期为2b－2a，
故知f(x)的一个周期为4(b－a)。选项为D。
点评：考察函数的对称性以及周期性，类比三角函数中的周期变换和对称性的解题规则处理即可。若函数y=f(x)的图像关于直线x=a和x=b对称（a≠b），则这个函数是周期函数，其周期为2（b－a）
例14．已知函数是定义在上的周期函数，周期，函数是奇函数又知在上是一次函数，在上是二次函数，且在时函数取得最小值。
①证明：；
②求的解析式；
③求在上的解析式。
解：∵是以为周期的周期函数，
∴，
又∵是奇函数，
∴，
∴。
②当时，由题意可设，
由得，
∴，
∴。
③∵是奇函数，
∴，
又知在上是一次函数，
∴可设，而，
∴，∴当时，，
从而当时，，故时，。
∴当时，有，
∴。
当时，，
∴
∴。
点评：该题属于普通函数周期性应用的题目，周期性是函数的图像特征，要将其转化成数字特征
五．【思维总结】
1．判断函数的奇偶性，必须按照函数的奇偶性定义进行，为了便于判断，常应用定义的等价形式：f(x)= f(x)f(x) f(x)=0；
2．对函数奇偶性定义的理解，不能只停留在f(-x)=f(x)和f(-x)=-f(x)这两个等式上，要明确对定义域内任意一个x，都有f(-x)=f(x)，f(-x)=-f(x)的实质是：函数的定义域关于原点对称这是函数具备奇偶性的必要条件。稍加推广，可得函数f(x)的图象关于直线x=a对称的充要条件是对定义域内的任意x，都有f(x+a)=f(a-x)成立函数的奇偶性是其相应图象的特殊的对称性的反映；
3．若奇函数的定义域包含0，则f(0)=0，因此，“f(x)为奇函数”是"f(0)=0"的非充分非必要条件；
4．奇函数的图象关于原点对称，偶函数的图象关于y轴对称，因此根据图象的对称性可以判断函数的奇偶性。
5．若存在常数T，使得f(x+T)=f(x)对f(x)定义域内任意x恒成立，则称T为函数f(x)的周期，一般所说的周期是指函数的最小正周期周期函数的定义域一定是无限集。
6．单调性是函数学习中非常重要的内容，应用十分广泛，由于新教材增加了“导数”的内容，所以解决单调性问题的能力得到了很大的提高，因此解决具体函数的单调性问题，一般求导解决，而解决与抽象函数有关的单调性问题一般需要用单调性定义解决。注意，关于复合函数的单调性的知识一般用于简单问题的分析，严格的解答还是应该运用定义或求导解决2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第5讲 函数图象及数字特征
一．【课标要求】
1．掌握基本初等函数的图象的画法及性质。如正比例函数、反比例函数、一元一次函数、一元二次函数、指数函数、对数函数、幂函数等；
2．掌握各种图象变换规则，如：平移变换、对称变换、翻折变换、伸缩变换等；
3．识图与作图：对于给定的函数图象，能从图象的左右、上下分布范围，变化趋势、对称性等方面研究函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性。甚至是处理涉及函数图象与性质一些综合性问题；
4．通过实例，了解幂函数的概念；结合函数的图像，了解它们的变化情况。
二．【命题走向】
函数不仅是高中数学的核心内容，还是学习高等数学的基础，所以在高考中，函数知识占有极其重要的地位。其试题不但形式多样，而且突出考查学生联系与转化、分类与讨论、数与形结合等重要的数学思想、能力。知识覆盖面广、综合性强、思维力度大、能力要求高，是高考考数学思想、数学方法、考能力、考素质的主阵地
从历年高考形势来看：
（1）与函数图象有关的试题，要从图中（或列表中）读取各种信息，注意利用平移变换、伸缩变换、对称变换，注意函数的对称性、函数值的变化趋势，培养运用数形结合思想来解题的能力，会利用函数图象，进一步研究函数的性质，解决方程、不等式中的问题；
（2）函数综合问题多以知识交汇题为主，甚至以抽象函数为原型来考察；
（3）与幂函数有关的问题主要以为主，利用它们的图象及性质解决实际问题；
预测2010年高考函数图象：（1）题型为1到2个填空选择题；（2）题目多从由解析式得函数图象、数形结合解决问题等方面出题；
函数综合问题：（1）题型为1个大题；（2）题目多以知识交汇题目为主，重在考察函数的工具作用；
幂函数：单独出题的可能性很小，但一些具体问题甚至是一些大题的小过程要应用其性质来解决；
三．【要点精讲】
1．函数图象
（1）作图方法：以解析式表示的函数作图象的方法有两种，即列表描点法和图象变换法，掌握这两种方法是本讲座的重点。
作函数图象的步骤：①确定函数的定义域；②化简函数的解析式；③讨论函数的性质即单调性、奇偶性、周期性、最值（甚至变化趋势）；④描点连线，画出函数的图象。
运用描点法作图象应避免描点前的盲目性，也应避免盲目地连点成线要把表列在关键处，要把线连在恰当处这就要求对所要画图象的存在范围、大致特征、变化趋势等作一个大概的研究。而这个研究要借助于函数性质、方程、不等式等理论和手段，是一个难点用图象变换法作函数图象要确定以哪一种函数的图象为基础进行变换，以及确定怎样的变换，这也是个难点
（2）三种图象变换：平移变换、对称变换和伸缩变换等等；
①平移变换：
Ⅰ、水平平移：函数的图像可以把函数的图像沿轴方向向左或向右平移个单位即可得到；
1）y=f(x)y=f(x+h)；2）y=f(x) y=f(xh)；
Ⅱ、竖直平移：函数的图像可以把函数的图像沿轴方向向上或向下平移个单位即可得到；
1）y=f(x) y=f(x)+h；2）y=f(x) y=f(x)h。
②对称变换：
Ⅰ、函数的图像可以将函数的图像关于轴对称即可得到；
y=f(x) y=f(x)
Ⅱ、函数的图像可以将函数的图像关于轴对称即可得到；
y=f(x) y= f(x)
Ⅲ、函数的图像可以将函数的图像关于原点对称即可得到；
y=f(x) y= f(x)
Ⅳ、函数的图像可以将函数的图像关于直线对称得到。
y=f(x) x=f(y)
Ⅴ、函数的图像可以将函数的图像关于直线对称即可得到；y=f(x) y=f(2ax)。
③翻折变换：
Ⅰ、函数的图像可以将函数的图像的轴下方部分沿轴翻折到轴上方，去掉原轴下方部分，并保留的轴上方部分即可得到；
Ⅱ、函数的图像可以将函数的图像右边沿轴翻折到轴左边替代原轴左边部分并保留在轴右边部分即可得到
④伸缩变换：
Ⅰ、函数的图像可以将函数的图像中的每一点横坐标不变纵坐标伸长或压缩（）为原来的倍得到；
y=f(x)y=af(x)
Ⅱ、函数的图像可以将函数的图像中的每一点纵坐标不变横坐标伸长或压缩（）为原来的倍得到。
f(x)y=f(x)y=f()
（3）识图：分布范围、变化趋势、对称性、周期性等等方面
2．幂函数
在第一象限的图象，可分为如图中的三类：
图
在考查学生对幂函数性的掌握和运用函数的性质解决问题时，所涉及的幂函数中限于在集合中取值
幂函数有如下性质：
⑴它的图象都过（1，1）点，都不过第四象限，且除原点外与坐标轴都不相交；
⑵定义域为R或 的幂函数都具有奇偶性，定义域为的幂函数都不具有奇偶性；
⑶幂函数都是无界函数；在第一象限中，当时为减函数，当时为增函数；
⑷任意两个幂函数的图象至少有一个公共点（1，1），至多有三个公共点；
四．【典例解析】
题型1：作图
例1．（08江苏理14）
设函数，若对于任意的都有成立，则实数的值为
【解析】本小题考查函数单调性的综合运用．若x＝0，则不论取何值，≥0显然成立；当x＞0 即时，≥0可化为，
设，则， 所以 在区间上单调递增，在区间上单调递减，因此，从而≥4；
当x＜0 即时，≥0可化为，
在区间上单调递增，因此，从而≤4，综上＝4
【答案】4
点评：该题属于实际应用的题目，结合函数值变化的趋势和一些特殊点函数值解决问题即可。要明确函数图像与函数自变量、变量值的对应关系，特别是函数单调性与函数图象个关系；
例2．（2009广东卷理）已知甲、乙两车由同一起点同时出发,并沿同一路线（假定为直线）行驶．甲车、乙车的速度曲线分别为（如图2所示）．那么对于图中给定的，下列判断中一定正确的是 （ ）
A. 在时刻，甲车在乙车前面
B. 时刻后，甲车在乙车后面
C. 在时刻，两车的位置相同
D. 时刻后，乙车在甲车前面
答案 A
解析 由图像可知，曲线比在0～、0～与轴所围成图形面积大，则在、时刻，甲车均在乙车前面，选A.
（2）. (2009山东卷理)函数的图像大致为 ( ).
答案 A
解析 函数有意义,需使,其定义域为,排除C,D,又因为,所以当时函数为减函数,故选A .
【命题立意】:本题考查了函数的图象以及函数的定义域、值域、单调性等性质.本题的难点在于给出的函数比较复杂,需要对其先变形,再在定义域内对其进行考察其余的性质.
例3．已知函数满足，且当时，，则与的图象的交点个数为 （ ）
A、2 B、3 C、4 D、5
解析：由知函数的周期为2，作出其图象如右，当x=5时，f(x)=1,log5x=1;
当x>5时，f(x)=1∈[0，1]，
log5x>1, 与的图象不再有交点，故选C
[巩固]设奇函数f(x)的定义域为R，且对任意实数x满足f(x+1)= -f(x)，若当x∈[0,1]时，f(x)=2x-1,则f()= .
例4．（2009江西卷文）如图所示，一质点在平面上沿曲线运动，
速度大小不 变，其在轴上的投影点的运动速度的图象
大致为 ( )
A B C D
答案 B
解析 由图可知，当质点在两个封闭曲线上运动时，投影点的速度先由正到0、到负数，再到0，到正，故错误；质点在终点的速度是由大到小接近0，故错误；质点在开始时沿直线运动，故投影点的速度为常数，因此是错误的，故选.
题型3：函数的图象变换
例5．（2008全国文，21）
21．（本小题满分12分）
设，函数．
（Ⅰ）若是函数的极值点，求的值；
（Ⅱ）若函数，在处取得最大值，求的取值范围．
解：
（Ⅰ）．
因为是函数的极值点，所以，即，因此．
经验证，当时，是函数的极值点． 4分
（Ⅱ）由题设，．
当在区间上的最大值为时，
，
即．
故得． 9分
反之，当时，对任意，
，
而，故在区间上的最大值为．
综上，的取值范围为． 12分
点评：借助函数图像的变换规则解决实际问题。
例6．（2009四川卷文）已知函数是定义在实数集R上的不恒为零的偶函数，且对任意实数都有
，则的值是 ( )
A. 0 B. C. 1 D.
答案 A
解析 若≠0，则有，取，则有：
（∵是偶函数，则
）由此得于是
题型4：函数图象应用
例7．函数与的图像如下图：则函数的图像可能是（ ）
解析：∵函数的定义域是函数与的定义域的交集，图像不经过坐标原点，故可以排除C、D。
由于当x为很小的正数时且，故。∴选A。
点评：明确函数图像在x轴上下方与函数值符号改变的关系，数值相乘“同号为正、异号为负”。
例8．已知函数f(x)=ax3+bx2+cx+d的图象如图，求b的范围。
解法一：观察f(x)的图象，可知函数f(x)的图象过原点，即f(0)=0,得d=0，
又f(x)的图象过(1，0)，
∴f(x)=a+b+c　　　①
又有f(－1)＜0，即－a+b－c＜0　　　　 ②
①+②得b＜0，故b的范围是(－∞，0)
解法二：如图f(0)=0有三根0，1，2，
∴f(x)=ax3+bx2+cx+d=ax(x－1)(x－2)=ax3－3ax2+2ax，
∴b=－3a，
∵当x>2时，f(x)>0，从而有a>0，
∴b＜0。
点评：通过观察函数图像，变形函数解析式，得参数的取值范围。
题型5：函数图像变换的应用
例9．已知，方程的实根个数为（ ）
A．2 B．3 C．4 D．2或3或4
根据函数与方程的关系，知方程的根的个数即为函数与函数的图像交点的个数
该题通过作图很可能选错答案为A，这是我们作图的易错点。若作图标准的话，在同一个直角坐标系下画出这两个函数的图像，由图知当时，图像的交点个数为3个；当时，图像的交点个数为4个；当时，图像的交点个数为2个。选项为D。
点评：该题属于“数形结合”的题目。解题思路是将“函数的零点”问题转化为“函数的交点问题”，借助函数的图象以及函数的图象变换规则求得结果即可。
例10．设，若，且，则的取值范围是（ ）
A． B． C． D．
解析：保留函数在x轴上方的图像，将其在x轴下方的图像翻折到x轴上方区即可得到函数的图像
通过观察图像，可知在区间上是减函数，在区间上是增函数，由，且可知，所以，，从而，即，又，所以。选项为A。
点评：考察函数图像的翻折变换。体现了数学由简到繁的原则，通过研究函数的图像和性质，进而得到的图像和性质。
题型6：幂函数概念及性质
例11．函数互质）图像如图所示，则（ ）
A．均为奇数
B．一奇一偶
C．均为奇数
D．一奇一偶
解析：该题考察了幂函数的性质，由于幂函数在第一象限的图像趋势表明函数在上单调递减，此时只需保证，即，有；同时函数只在第一象限有图像，则函数的定义域为，此时定为偶数，即为偶数，由于两个数互质，则定为奇数
答案：选项为B。
点评：该题突破了传统借形言数思路，属于“由图形得解析式”的题目。为此需要分清幂函数在几种不同情况下函数的图像的特点，更甚至在同一种情形下取不同数值对函数图像的影响也要了解
题型7：抽象函数问题
例12．函数的定义域为D：且满足对于任意，有
（Ⅰ）求的值；
（Ⅱ）判断的奇偶性并证明；
（Ⅲ）如果上是增函数，求x的取值范围。
（Ⅰ）解：令
（Ⅱ）证明：令
令
∴为偶函数。
（Ⅲ）
∴ （1）
∵上是增函数，
∴（1）等价于不等式组：
∴
∴x的取值范 围为
点评：以抽象函数为模型，考查函数概念，图象函数的奇偶性和周期性以及数列极限等知识，还考查运算能力和逻辑思维能力。认真分析处理好各知识的相互联系，抓住条件f(x1+x2)＝f(x1)·f(x2)找到问题的突破口，由f(x1+x2)=f(x1)·f(x2)变形为是解决问题的关键
例13．设函数 上满足，且在闭区间[0，7]上，只有
（Ⅰ）试判断函数的奇偶性；
（Ⅱ）试求方程在闭区间[－2005，2005]上的根的个数，并证明你的结论
解析：（Ⅰ）由
，
从而知函数的周期为
又，
，所以
故函数是非奇非偶函数；
(II) 又
故f(x)在[0,10]和[－10,0]上均有有两个解，
从而可知函数在[0,2005]上有402个解，
在[－2005.0]上有400个解,所以函数在[－2005,2005]上有802个解。
点评：充分利用函数的数字特征，并将其转化为函数的性质，再来解题。
题型8：函数图象综合问题
例14．如图，点A、B、C都在函数y=的图象上，它们的横坐标分别是a、a+1、a+2。又A、B、C在x轴上的射影分别是A′、B′、C′,记△AB′C的面积为f(a)，△A′BC′的面积为g(a)。
（1）求函数f(a)和g(a)的表达式；
（2）比较f(a)与g(a)的大小，并证明你的结论
解： (1)连结AA′、BB′、CC′,
则f(a)=S△AB′C=S梯形AA′C′C－S△AA′B′－S△CC′B
=(A′A+C′C)=(),
g(a)=S△A′BC′=A′C′·B′B=B′B=。
∴f(a)点评：本题考查函数的解析式、函数图象、识图能力、图形的组合等，充分借助图象信息，利用面积问题的拆拼以及等价变形找到问题的突破口，解题思路：图形面积不会拆拼、数形结合、等价转化。
例15．（2008湖北理19）
如图，要设计一张矩形广告，该广告含有大小相等的左右两个矩形栏目（即图中阴影部分），这两栏的面积之和为18000cm2,四周空白的宽度为10cm，两栏之间的中缝空白的宽度为5cm，怎样确定广告的高与宽的尺寸（单位：cm），能使矩形广告面积最小？
本小题主要考查根据实际问题建立数学模型，以及运用函数、不等式等知识解决实际问题的能力.（满分12分）
解法1：设矩形栏目的高为a cm，宽为b cm，则ab=9000. ①
广告的高为a+20，宽为2b+25，其中a＞0，b＞0.
广告的面积S＝(a+20)(2b+25)
＝2ab+40b+25a+500＝18500+25a+40b
≥18500+2=18500+
当且仅当25a＝40b时等号成立，此时b=,代入①式得a=120，从而b=75.
即当a=120，b=75时,S取得最小值24500.
故广告的高为140 cm,宽为175 cm时，可使广告的面积最小.
解法2：设广告的高为宽分别为x cm，y cm，则每栏的高和宽分别为x－20，其中x＞20，y＞25
两栏面积之和为2(x－20),由此得y=
广告的面积S=xy=x()＝x,
整理得S=
因为x－20＞0，所以S≥2
当且仅当时等号成立，
此时有(x－20)2＝14400(x＞20)，解得x=140，代入y=+25,得y＝175，
即当x=140，y＝175时，S取得最小值24500，
故当广告的高为140 cm，宽为175 cm时，可使广告的面积最小.
点评：充分利用函数图像变换的原则，解决复合问题
五．【思维总结】
函数图象的几何特征与函数性质的数量特征紧密结合，有效地揭示了各类函数和定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性等基本属性，体现了数形结合的特征与方法，为此，既要从定形、定性、定理、定位各方面精确地观察图形、绘制图形，又要熟练地掌握函数图象的平移变换、对称变换。
常见的函数数字特征有：
（1）函数奇偶性：
奇函数；
偶函数。
（2）函数单调性：
单调递增或；
单调递增或。
（3）函数周期性
周期为：或；
（4）对称性
关于y轴对称：；
关于原点对称：；
关于直线对称：或；
关于点对称：或。
1
x
y
1
O
A
x
y
O
1
1
B
x
y
O
1
1
C
x
y
1
1
D
O
y
x
O
1
-1
1
5
O
x
y2011-2012学年度高三数学（人教版A版）第一轮复习资料
第6讲 函数与方程
一．【课标要求】
1．结合二次函数的图像，判断一元二次方程根的存在性及根的个数，从而了解函数的零点与方程根的联系；
2．根据具体函数的图像，能够借助计算器用二分法求相应方程的近似解，了解这种方法是求方程近似解的常用方法。
二．【命题走向】
函数与方程的理论是高中新课标教材中新增的知识点，特别是“二分法”求方程的近似解也一定会是高考的考点。从近几年高考的形势来看，十分注重对三个“二次”（即一元二次函数、一元二次方程、一元二次不等式）的考察力度，同时也研究了它的许多重要的结论，并付诸应用。高考试题中有近一半的试题与这三个“二次”问题有关
预计2010年高考对本讲的要求是：以二分法为重点、以二次函数为载体、以考察函数与方程的关系为目标来考察学生的能力
（1）题型可为选择、填空和解答；
（2）高考试题中可能出现复合了函数性质与函数零点的综合题，同时考察函数方程的思想。
三．【要点精讲】
1．方程的根与函数的零点
（1）函数零点
概念：对于函数，把使成立的实数叫做函数的零点。
函数零点的意义：函数的零点就是方程实数根，亦即函数的图象与轴交点的横坐标。即：方程有实数根函数的图象与轴有交点函数有零点。
二次函数的零点：
１）△＞０，方程有两不等实根，二次函数的图象与轴有两个交点，二次函数有两个零点；
２）△＝０，方程有两相等实根（二重根），二次函数的图象与轴有一个交点，二次函数有一个二重零点或二阶零点；
３）△＜０，方程无实根，二次函数的图象与轴无交点，二次函数无零点。
零点存在性定理：如果函数在区间上的图象是连续不断的一条曲线，并且有，那么函数在区间内有零点。既存在，使得，这个也就是方程的根。
2.二分法
二分法及步骤：
对于在区间，上连续不断，且满足·的函数，通过不断地把函数的零点所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近零点，进而得到零点近似值的方法叫做二分法．
给定精度，用二分法求函数的零点近似值的步骤如下：
（1）确定区间，，验证·，给定精度；
（2）求区间，的中点；
（3）计算：
①若=，则就是函数的零点；
②若·<，则令=（此时零点）；
③若·<，则令=（此时零点）；
（4）判断是否达到精度；
即若，则得到零点零点值（或）；否则重复步骤2~4。
注：函数零点的性质
从“数”的角度看：即是使的实数；
从“形”的角度看：即是函数的图象与轴交点的横坐标；
若函数的图象在处与轴相切，则零点通常称为不变号零点；
若函数的图象在处与轴相交，则零点通常称为变号零点。
注：用二分法求函数的变号零点：二分法的条件·表明用二分法求函数的近似零点都是指变号零点。
3．二次函数的基本性质
（1）二次函数的三种表示法：y=ax2+bx+c；y=a(x－x1)(x－x2)；y=a(x－x0)2+n。
（2）当a>0，f(x)在区间［p，q］上的最大值M，最小值m，令x0= (p+q)。
若－若p≤－若x0≤－若－≥q，则f(p)=M，f(q)=m。
（3）二次方程f(x)=ax2+bx+c=0的实根分布及条件。
①方程f(x)=0的两根中一根比r大，另一根比r小a·f(r)<0；
②二次方程f(x)=0的两根都大于r
③二次方程f(x)=0在区间(p，q)内有两根
④二次方程f(x)=0在区间(p，q)内只有一根f(p)·f(q)<0，或f(p)=0(检验)或f(q)=0(检验)检验另一根若在(p，q)内成立。
四．【典例解析】
题型1：方程的根与函数零点
例1．（1）方程lgx+x=3的解所在区间为（ ）
A．(0，1) B．(1，2) C．(2，3) D．(3，+∞)
（2）设a为常数，试讨论方程的实根的个数。
解析：
（1）在同一平面直角坐标系中，画出函数y=lgx与y=-x+3的图象(如图)。它们的交点横坐标，显然在区间(1，3)内，由此可排除A，D至于选B还是选C，由于画图精确性的限制，单凭直观就比较困难了。实际上这是要比较与2的大小。当x=2时，lgx=lg2，3-x=1。由于lg2＜1，因此＞2，从而判定∈(2，3)，故本题应选C。
（2）原方程等价于
即
构造函数和，作出它们的图像，易知平行于x轴的直线与抛物线的交点情况可得：
①当或时，原方程有一解；
②当时，原方程有两解；
③当或时，原方程无解
点评：图象法求函数零点，考查学生的数形结合思想。本题是通过构造函数用数形结合法求方程lgx+x=3解所在的区间。数形结合，要在结合方面下功夫。不仅要通过图象直观估计，而且还要计算的邻近两个函数值，通过比较其大小进行判断。
例2．（2008湖南理17）
已知函数.
（I）求函数的最小正周期；
（II）当且时，求的值
解：由题设有．
（I）函数的最小正周期是
（II）由得即
因为,所以
从而
于是
题型2：零点存在性定理
例3．设函数，其中常数为整数。
（1）当为何值时，；
（2）定理：若函数在上连续，且与异号，则至少存在一点，使得
试用上述定理证明：当整数时，方程在内有两个实根。
解析：（1）函数f(x)=x－ln(x+m),x∈(－m,+∞)连续，且
当x∈(－m,1－m)时,f ’（x）<0,f(x)为减函数,f(x)>f(1－m)
当x∈(1－m, +∞)时,f ’（x）>0,f(x)为增函数,f(x)>f(1－m)
根据函数极值判别方法，f(1－m)=1－m为极小值，而且
对x∈(－m, +∞)都有f(x)≥f(1－m)=1－m
故当整数m≤1时，f(x) ≥1－m≥0
(2)证明：由（I）知，当整数m>1时，f(1－m)=1-m<0,
函数f(x)=x－ln(x+m),在 上为连续减函数.
由所给定理知，存在唯一的
而当整数m>1时，
类似地，当整数m>1时，函数f(x)=x-ln(x+m),在 上为连续增函数且 f(1-m)与异号，由所给定理知，存在唯一的
故当m>1时，方程f(x)=0在内有两个实根
点评：本题以信息给予的形式考察零点的存在性定理。解决该题的解题技巧主要在区间的放缩和不等式的应用上。
例4．若函数在区间[a,b]上的图象为连续不断的一条曲线，则下列说法正确的是（ ）
A．若，不存在实数使得；
B．若，存在且只存在一个实数使得；
C．若，有可能存在实数使得；
D．若，有可能不存在实数使得；
解析：由零点存在性定理可知选项D不正确；对于选项B，可通过反例“在区间上满足，但其存在三个解”推翻；同时选项A可通过反例“在区间上满足，但其存在两个解”；选项D正确，见实例“在区间上满足，但其不存在实数解”
点评：该问题详细介绍了零点存在性定理的理论基础。
题型3：二分法的概念
例5．关于“二分法”求方程的近似解，说法正确的是（）
A．“二分法”求方程的近似解一定可将在[a,b]内的所有零点得到；
B．“二分法”求方程的近似解有可能得不到在[a,b]内的零点；
C．应用“二分法”求方程的近似解，在[a,b]内有可能无零点；
D．“二分法”求方程的近似解可能得到在[a,b]内的精确解；
解析：如果函数在某区间满足二分法题设，且在区间内存在两个及以上的实根，二分法只可能求出其中的一个，只要限定了近似解的范围就可以得到函数的近似解，二分法的实施满足零点存在性定理，在区间内一定存在零点，甚至有可能得到函数的精确零点。
点评：该题深入解析了二分法的思想方法
1.（2009福建卷文）若函数的零点与的零点之差的绝对值不超过0.25， 则可以是
A. B.
C. D.
答案 A
解析 的零点为x=,的零点为x=1, 的零点为x=0, 的零点为x=.现在我们来估算的零点，因为g(0)= -1,g()=1,所以g(x)的零点x(0, ),又函数的零点与的零点之差的绝对值不超过0.25，只有的零点适合，故选A。
题型4：应用“二分法”求函数的零点和方程的近似解
例7．借助计算器，用二分法求出在区间（1，2）内的近似解（精确到0.1）。
解析：原方程即。
令，
用计算器做出如下对应值表
x －2 －1 0 1 2
f(x) 2.5820 3.0530 27918 1.0794 －4.6974
观察上表，可知零点在（1，2）内
取区间中点=1.5，且，从而，可知零点在（1，1.5）内；
再取区间中点=1.25，且，从而，可知零点在（1.25，1.5）内；
同理取区间中点=1.375，且，从而，可知零点在（1.25，1.375）内；
由于区间（1.25，1.375）内任一值精确到0.1后都是1.3。故结果是1.3。
点评：该题系统的讲解了二分法求方程近似解的过程，通过本题学会借助精度终止二分法的过程。
例8．借助计算器或计算机用二分法求方程的近似解（精确到）。
分析：本例除借助计算器或计算机确定方程解所在的大致区间和解的个数外，你是否还可以想到有什么方法确定方程的根的个数？
略解：图象在闭区间，上连续的单调函数，在，上至多有一个零点。
点评：①第一步确定零点所在的大致区间，，可利用函数性质，也可借助计算机或计算器，但尽量取端点为整数的区间，尽量缩短区间长度，通常可确定一个长度为1的区间；
②建议列表样式如下：
零点所在区间 中点函数值 区间长度
[1，2] >0 1
[1，1.5] <0 0.5
[1.25，1.5] <0 0.25
如此列表的优势：计算步数明确，区间长度小于精度时，即为计算的最后一步。
题型5：一元二次方程的根与一元二次函数的零点
例9．　设二次函数，方程的两个根满足. 当时，证明。
证明：由题意可知，
,
∴ ,
∴ 当时，。
又,
∴ ,
综上可知，所给问题获证。
点评：在已知方程两根的情况下，根据函数与方程根的关系，可以写出函数的表达式，从而得到函数的表达式
例10．已知二次函数，设方程的两个实数根为和.
（1）如果，设函数的对称轴为，求证：；
（2）如果，，求的取值范围.
解析：设，则的二根为和。
（1）由及，可得 ，即，
即
两式相加得，所以，；
（2）由, 可得 。
又，所以同号
∴ ，等价于
或,
即 或
解之得 或。
点评：条件实际上给出了的两个实数根所在的区间，因此可以考虑利用上述图像特征去等价转化
题型6：一元二次函数与一元二次不等式
例11．设，若，，, 试证明：对于任意，有。
解析：∵ ,
∴ ,
∴ .
∴ 当时，
当时，
综上，问题获证。
点评：本题中，所给条件并不足以确定参数的值，但应该注意到：所要求的结论不是确定值，而是与条件相对应的“取值范围”，因此，我们可以用来表示。
例12．已知二次函数，当时，有，求证：当时，有
解析：由题意知：，
∴ ，
∴ 。
由时，有，可得 。
∴ ,
。
（1）若，则在上单调，故当时，
∴ 此时问题获证.
（2）若，则当时，
又，
∴ 此时问题获证。
综上可知：当时，有。
点评：研究的性质，最好能够得出其解析式，从这个意义上说，应该尽量用已知条件来表达参数. 确定三个参数，只需三个独立条件，本题可以考虑，，，这样做的好处有两个：一是的表达较为简洁，二是由于正好是所给条件的区间端点和中点，这样做能够较好地利用条件来达到控制二次函数范围的目的。
要考虑在区间上函数值的取值范围，只需考虑其最大值，也即考虑在区间端点和顶点处的函数值。
题型7：二次函数的图像与性质
例13．（2009福建省）已知某企业原有员工2000人,每人每年可为企业创利润3.5万元.为应对国际金融危机给企业带来的不利影响,该企业实施“优化重组,分流增效”的策略,分流出一部分员工待岗.为维护生产稳定,该企业决定待岗人数不超过原有员工的5％,并且每年给每位待岗员工发放生活补贴O.5万元.据评估,当待岗员工人数x不超过原有员工1％时,留岗员工每人每年可为企业多创利润(1-)万元；当待岗员工人数x超过原有员工1％时,留岗员工每人每年可为企业多创利润O.9595万元.为使企业年利润最大,应安排多少员工待岗
解 设重组后,该企业年利润为y万元.
∵2000×1%=20,∴当0y=(2000-x)(3.5+1-)-0.5x=-5(x+)+9000.81.
∵x≤2000×5% ∴x≤100,∴当20y=(2000-x)(3.5+0.9595)-0.5x=-4.9595x+8919.
∴
当0y=-5(x+)+9000.81≤-5×2+9000.81=8820.81,
当且仅当x=,即x=18时取等号,此时y取得最大值.
当20所以y<-4.9595×20+8919=8819.81.
综上所述x=18时,y有最大值8820.81万元.
即要使企业年利润最大,应安排18名员工待岗.
例14（2008陕西，理17）
（本小题满分12分）
已知函数．
（Ⅰ）求函数的最小正周期及最值；
（Ⅱ）令，判断函数的奇偶性，并说明理由．
17．解：（Ⅰ）．
的最小正周期．
当时，取得最小值；当时，取得最大值2．
（Ⅱ）由（Ⅰ）知．又．
．
．
函数是偶函数．
点评：该题考察到函数的图像与性质的综合应用，考察了分类讨论的思想
题型8：二次函数的综合问题
例15．（2008湖南文17）
17．已知函数.
（I）求函数的最小正周期；
（II）当且时，求的值。
解：由题设有．
（I）函数的最小正周期是
（II）由得即
因为,所以
从而
于是
点评：本题主要考查函数图象的对称、二次函数的基本性质与不等式的应用等基础知识，以及综合运用所学知识分析和解决问题的能力
例16．已知函数。
（1）将的图象向右平移两个单位，得到函数，求函数的解析式；
（2）函数与函数的图象关于直线对称，求函数的解析式；
（3）设，已知的最小值是且，求实数的取值范围
解析：(1)
(2)设的图像上一点，点关于的对称点为，由点Q在的图像上，所以
，
于是
即
（3）。
设，则。
问题转化为：对恒成立. 即
对恒成立. （*）
故必有.（否则，若，则关于的二次函数开口向下，当充分大时，必有；而当时，显然不能保证（*）成立.），此时，由于二次函数的对称轴，所以，问题等价于，即，
解之得：。
此时，，故在取得最小值满足条件
点评：紧扣二次函数的顶点式对称轴、最值、判别式显合力。
五．【思维总结】
1．函数零点的求法：
①（代数法）求方程的实数根；
②（几何法）对于不能用求根公式的方程，可以将它与函数的图象联系起来，并利用函数的性质找出零点。
2．学习二次函数，可以从两个方面入手：一是解析式，二是图像特征. 从解析式出发，可以进行纯粹的代数推理，这种代数推理、论证的能力反映出一个人的基本数学素养；从图像特征出发，可以实现数与形的自然结合，这正是中学数学中一种非常重要的思想方法. 本文将从这两个方面研究涉及二次函数的一些综合问题。
由于二次函数的解析式简捷明了，易于变形（一般式、顶点式、零点式等），所以，在解决二次函数的问题时，常常借助其解析式，通过纯代数推理，进而导出二次函数的有关性质
（1）二次函数的一般式中有三个参数. 解题的关键在于：通过三个独立条件“确定”这三个参数
（2）数形结合：二次函数的图像为抛物线，具有许多优美的性质，如对称性、单调性、凹凸性等。结合这些图像特征解决有关二次函数的问题，可以化难为易，形象直观。因为二次函数在区间和区间上分别单调，所以函数在闭区间上的最大值、最小值必在区间端点或顶点处取得；函数在闭区间上的最大值必在区间端点或顶点处取得