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- 2021-05-13 发布
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第17部分——选修系列(选修4-4:坐标系与参数方程)
知识点总结精华
1.极坐标:M是平面上一点,表示OM的长度,是,
则有序实数实数对,叫极径,叫极角;一般地,,。
2.极坐标和直角坐标互化公式
或 ,θ的象限由点(x,y)所在象限确定.
(1)它们互化的条件则是:极点与原点重合,极轴与x轴正半轴重合.
(2)将点变成直角坐标,也可以根据几何意义和三角函数的定义获得。
3.求轨迹方程的常用方法:
⑴直接法:直接通过建立、之间的关系,构成,是求轨迹的最基本的方法.
⑵待定系数法:可先根据条件设所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,代回所列的方程即可.⑶代入法(相关点法或转移法).
⑷定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可由曲线的定义直接写出方程.
⑸交轨法(参数法):当动点坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将、均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程.
十四 定积分
(1)概念:用分点a=x0b>0)的半焦距为c,直线l过(0,a)和(b,0),已知原点到l的距离等于c,则椭圆的离心率为_____。
A. B. C. D.
6. 已知三棱锥S-ABC的三条侧棱两两垂直,SA=5,SB=4,SC=3,D为AB的中点,E为AC的中点,则四棱锥S-BCED的体积为_____。
A. B. 10 C. D.
【简解】1小题:由已知转化为周期为2,所以f(7.5)=f(-0.5)=-f(0.5),选B;
2小题:设f(x)=y,由互为反函数的值域与定义域的关系,选C;
3小题:由mp+nq≤+容易求解,选A;
4小题:由复数模几何意义利用数形结合法求解,选A;
5小题:ab=×,变形为12e-31e+7=0,再解出e,选B;
6小题:由S=S和三棱椎的等体积转化容易求,选A。
Ⅱ、示范性题组:
例1. 若x、y、z∈R且x+y+z=1,求(-1)( -1)( -1)的最小值。
【分析】由已知x+y+z=1而联想到,只有将所求式变形为含代数式x+y+z,或者运用均值不等式后含xyz的形式。所以,关键是将所求式进行合理的变形,即等价转化。
【解】(-1)( -1)( -1)=(1-x)(1-y)(1-z)
=(1-x-y-z+xy+yz+zx-xyz)=(xy+yz+zx-xyz)
=++-1≥3-1=-1≥-1=9
【注】对所求式进行等价变换:先通分,再整理分子,最后拆分。将问题转化为求++的最小值,则不难由平均值不等式而进行解决。此题属于代数恒等变形题型,即代数式在形变中保持值不变。
例2. 设x、y∈R且3x+2y=6x,求x+y的范围。
【分析】 设k=x+y,再代入消去y,转化为关于x的方程有实数解时求参数k范围的问题。其中要注意隐含条件,即x的范围。
【解】由6x-3x=2y≥0得0≤x≤2。
设k=x+y,则y=k-x,代入已知等式得:x-6x+2k=0 ,
即k=-x+3x,其对称轴为x=3。
由0≤x≤2得k∈[0,4]。
所以x+y的范围是:0≤x+y≤4。
【另解】 数形结合法(转化为解析几何问题):
由3x+2y=6x得(x-1)+=1,即表示如图所示椭圆,其一个顶点在坐标原点。x+y的范围就是椭圆上的点到坐标原点的距离的平方。由图可知最小值是0,距离最大的点是以原点为圆心的圆与椭圆相切的切点。设圆方程为x+y=k,代入椭圆中消y得x-6x+2k=0。由判别式△=36-8k=0得k=4,所以x+y的范围是:0≤x+y≤4。
【再解】 三角换元法,对已知式和待求式都可以进行三角换元(转化为三角问题):
由3x+2y=6x得(x-1)+=1,设,则
x+y=1+2cosα+cosα+sinα=1++2cosα-cosα
=-cosα+2cosα+∈[0,4]
所以x+y的范围是:0≤x+y≤4。
【注】本题运用多种方法进行解答,实现了多种角度的转化,联系了多个知识点,有助于提高发散思维能力。此题还可以利用均值换元法进行解答。各种方法的运用,分别将代数问题转化为了其它问题,属于问题转换题型。
例3. 求值:ctg10°-4cos10°
【分析】分析所求值的式子,估计两条途径:一是将函数名化为相同,二是将非特殊角化为特殊角。
【解一】ctg10°-4cos10°=-4cos10°=
==
====
(基本过程:切化弦→通分→化同名→拆项→差化积→化同名→差化积)
【解二】ctg10°-4cos10°=-4cos10°=
==
==
===
(基本过程:切化弦→通分→化同名→特值代入→积化和→差化积)
【解三】ctg10°-4cos10°=-4cos10°=
==
==
==
(基本过程:切化弦→通分→化同名→拆角80°→和差角公式)
【注】无条件三角求值问题,是高考中常见题型,其变换过程是等价转化思想的体现。此种题型属于三角变换型。一般对,对于三角恒等变换,需要灵活运用的是同角三角函数的关系式、诱导公式、和差角公式、倍半角公式、和积互化公式以及万能公式,常用的手段是:切割化弦、拆角、将次与升次、和积互化、异名化同名、异角化同角、化特殊角等等。对此,我们要掌握变换的通法,活用2公式,攻克三角恒等变形的每一道难关。
例4. 已知f(x)=tgx,x∈(0, ),若x、x∈(0, )且x≠x,
求证:[f(x)+f(x)]>f()
【分析】从问题着手进行思考,运用分析法,一步步探求问题成立的充分条件。
【证明】[f(x)+f(x)]>f() [tgx+tgx]>tg
(+)>>
1+cos(x+x)>2cosxcosx 1+cosxcosx+sinxsinx>2cosxcosx
cosxcosx+sinxsinx<1 cos(x-x)<1
由已知显然cos(x-x)<1成立,所以[f(x)+f(x)]>f()
S
A M
D N C
B
【注】 本题在用分析法证明数学问题的过程中,每一步实施的都是等价转化。此种题型属于分析证明型。
例5. 如图,在三棱锥S-ABC中,S在底面上的射影N位于底面的高CD上,M是侧棱SC上的一点,使截面MAB与底面所成角等于∠NSC。求证:SC垂直于截面MAB。(83年全国高考)
【分析】 由三垂线定理容易证明SC⊥AB,再在平面SDNC中利用平面几何知识证明SC⊥DM。
【证明】由已知可得:SN⊥底面ABC,AB⊥CD,CD是斜线SC在底面AB的射影,
∴ AB⊥SC。
∵ AB⊥SC、AB⊥CD
∴ AB⊥平面SDNC
∴∠MDC就是截面MAB与底面所成的二面角
由已知得∠MDC=∠NSC
又∵∠DCM=∠SCN
∴△DCM≌△SCM
∴∠DMC=∠SNC=Rt∠
即 SC⊥DM
所以SC⊥截面MAB。
【注】立体几何中有些问题的证明,可以转化为平面几何证明来解决,即考虑在一个平面上的证明时运用平面几何知识。