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高考题解题启示

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通过做2013年高考题,可以发现一些解题启示,对我们提高解题和复习的有效性有很大的指导作用.

一、利用坐标法解向量题

向量既有形又有数,是数形兼备的一个非常特殊的概念,在解题中我们既可以从形(作图研究)方面入手,也可以从数(建系计算)方面考虑,但形往往具有一定的难度,而数只需运算,简单的多.所以,用先建系再坐标运算解向量题是一种非常好的方法.

题1. 设ABC,P0是边AB上一定点,满足P0B=AB,且对于边AB上任一点P,恒有・≥・,则( )

A. ∠ABC=90° B. ∠BAC=90° C. AB=AC D. AC=BC

解析:不妨设AB=4,则P0B=1,P0A=3.可以根据向量坐标运算直接判断三角形形状.如图1,A(-2,0),B(2,0),P0(1,0),P(t,0)(-2≤t≤2),C(n,m),则・=t2-(n+2)t+2n,・=n-1,所以・-・=t2-(n+2)t+n+1=(t-1)[t-(n+1)]≥0对-2≤t≤2恒成立,故1=n+1,即n=0,所以C点在y轴上,故AC=BC.

题2. 在平面上,,||=||=1,=+. 若||

A. (0,] B. (,]

C. (,] D. (,]

解析:如图2建系,不妨设O(x,y),B1(a,0),B2(0,b),则P(a,b),

所以(x-a)2+y2=1……………………………①,

x2+(y-b)2=1…………………………………②,

由①②得(x-a)2+(y-b)2=2-(x2+y2),

代入③并整理得0≤2-(x2+y2)

解得

题3. 设D,E分别是ABC的边AB,BC上的点,AD=AB,BE=BC.若=1+2(1,2为实数),则1+2的值为 .

解析:如图3建系,设A(2a,2b),C(3c,0),则D(a,b),E(2c,0),故=(2c-a,-b),=(-2a,-2b),=(3c-2a,-2b),所以2c-a=-2a1+(3c-2a)2,-b=-2b1-2b2,由第二个方程得1+2=.

题4. 已知,是单位向量,・=0,若满足|--|=1,则||的取值范围是( )

A. [-1,+1]

B. [-1,+2]

C. [1,+1]

D. [1,+2]

解析:如图4,以OA为x轴、OB为y轴建立平面直角坐标系,设C(x,y),则=(1,0),=(0,1),则|--|=|(x-1,y-1)|==1,即(x-1)2+(y-1)2=1,所以-1≤≤+1,故-1≤||≤+1.

题5. 已知向量与的夹角为120°,且||=3,||=2,若=+,且,则实数的值为 .

解析:不妨取A(0,0),B(3,0),C(-1,)建系,则=(3-1,),=(-4,),所以・=-12+7=0,解得=.

评注:坐标法将问题的难点化解于无形,将很难的得分点成为得分生长点.

二、利用圆锥曲线中结论解题

圆锥曲线中有许多的有用结论,熟记这些结论对解题有非常大的帮助作用.下面举例说明利用椭圆和双曲线中斜率关系解题.

结论1:斜率为k1的直线l与椭圆+=1(a,b>0,a≠b)相交于A、B两点,线段AB中点为P,若OP斜率为k2,则k1・k2=-.

证明:设直线l的方程为y=k1x+m,代入椭圆方程+=1,

化简、整理得(b2+a2k12)x2+2k1ma2x+a2m2-a2b2=0.

设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),

则x1+x2=-,x1・x2=,

所以y1+y2=k1(x1+x2)+2m=,

于是k2===-,故k1・k2=-.

结论2:椭圆+=1(a,b>0,a≠b)长轴顶点为 A、B两点, P是椭圆上不同于A、B的任一点,若PA、PB斜率分别为k1、k2,则k1・k2=-.

证明:不妨取A(-a,0),B(a,0),设P(x,y),

则k1・k2=・==-.

思考:同学们能类比椭圆结论,写出双曲线中类似地结论吗?

结论3:P是焦点为F1、F2的椭圆+=1(a,b>0)上除长轴端点外的任一点,设过点P且与椭圆相切的直线l的斜率为k,若PF1、PF2斜率分别为k1、k2,则+=-.

证明:设P(x0,y0),则直线l的方程为+=1(此处请认真思考由来),

所以k=-,而k1=,所以=-,

同理=-,所以+=-.

题6. 已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交E于A、B两点,若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为( )

A. +=1 B. +=1

C. +=1 D. +=1

解析:由k1・k2=・=-=-,得a2=2b2……①,

四个选择子中只有D满足;另一方面,a2-b2=9………②,

由①②解得a2=18,b2=9,

所以椭圆E的方程为+=1 .

题7. 平面直角坐标系xOy中,过椭圆M:+=1(a>b>0)右焦点的直线x+y-=0交M于A、B两点,P为AB的中点,且 OP斜率为.(1)求M的方程;(2)略.

解析:右焦点为(,0),所以k1・k2=-1×=-,a2-b2=3,

解得a2=6,b2=3,所以M的方程+=1.

题8. 椭圆C:+=1的左、右顶点分别为A1、A2,点P在C上且直线PA2斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线PA1斜率的取值范围是( )

A. [,] B. [,] C.[,1] D. [,1]

解析:因为=-,所以=-×.

又因为-2≤≤-1,所以-1≤≤-.

从而,≤≤,选B.

题9. 椭圆C:+=1(a,b>0)的左右焦点为F1、F2,离心率为,过F1且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1.

(1)求椭圆C的方程;

(2)点P是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接PF1、PF2,设∠F1PF2的角平分线PM交C的长轴于点M(m,0),求m的取值范围;

(3)在(2)的条件下,过点P作斜率为k的直线l,使得l与椭圆C有且只有一个公共点. 设直线PF1、PF2斜率分别为k1、k2. 若k≠0,试证明+为定值,并求出这个定值.

解析:(3)由(1)椭圆C:+y2=1知+=-=-8.

评注:熟记了结论显然有助于打开解决问题的突破口,能较轻松地解决问题.

三、利用数形结合解题

数形结合,是一种重要的数学思想方法,它既具有数学学科的鲜明特点,又是数学研究的常用方法.其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来,在“数”“形”之间互相转化,使数量关系和空间形式巧妙、和谐地结合起来,并充分利用这种“结合”寻找解题思路,从而巧妙地解决问题.

题10.已知函数f(x)=-x2+2x,x≤0ln(x+1),x>0若|f(x)|≥ax,则a的取值范围是( )

A. (-∞,0] B. (-∞,1] C. [-2,1] D. [-2,0]

解析:①当x≤0时,|f(x)|≥ax化为x2-2x≥ax,

即a≥x-2成立,所以a≥-2;

②当x>0时,|f(x)|≥ax化为ln(x+1)≥ax,即a≤成立,

所以a≤[]min.

记g(x)=,则g′(x)=;

令h(x)=-ln(x+1), 则h′(x)=-=0恒成立,所以h(x)

0递减,

又因为x>0时g(x)>0,所以a≤0.由①②知-2≤a≤0.

上述常规方法不仅思维含量比较高而且费时,我们可以数形结合从图形上来求解.作出函数|f(x)|的图像(如图5所示),由|f(x)|≥ax知,

要求|f(x)|的图像一直在直线y=ax上方,如图中直线是与y=x2-2x相切的直线,易知方程为y=-2x,且当该直线逆时针旋转至x轴时都满足题意,所以-2≤a≤0.

题11. 设函数f(x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax,其中a为实数.(1)略;(2)若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f(x)的零点个数,并证明你的结论.

解析:如题10所述,f(x)的零点个数就是函数y=lnx与y=ax图像交点个数,如图6所示,容易求得直线y=ax与对数函数y=lnx相切时a=.而由g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数得a≤,所以a=或a≤0时y=lnx与y=ax图像有1个交点,即f(x)有1个零点;0

评注:数形结合形象直观,少了代数推理的严密逻辑和繁杂计算,无疑是一种非常好的解题策略.

四、利用图形性质解题

初中学习的平面几何性质,在解题中若能合理、充分应用,则可以减化解题、降低难度、快速解答.

题12. 过点(3,1)作圆(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,则直线AB的方程为( )

A. 2x+y-3=0

B. 2x-y-3=0

C. 4x-y-3=0

D. 4x+y-3=0

解法1:设切线斜率为k,则切线方程为y-1=k(x-3),即y=kx+1-3k,故1=,化简得3k2-4k=0,解得k=0或k=. 当k=0时,切线为y=1,得切点A(1,1);当k=时,切线为4x-3y-9=0,得切点B(,-),故直线AB的方程为

2x+y-3=0.

解法2:设切点(x0,y0),则 (x0-1)2+y02=1……①,且切线方程为(x0-1)(x-1) + y0y=1,故2x0+y0-3=0……②,

由①②解得x0=1,y0=1或x0=,y0=-,

则切点A(1,1),B(,-),得切线AB的方程为2x+y-3=0.

解法3:同解法2得2x0+y0-3=0……②,因为切点A、B都满足②式,所以直线AB的方程为2x+y-3=0.

解法4:我们知道圆心C(1,0)、P(3,1)、A、B四点在以PC为直径的圆(x-2)2+(y-)2=上,故AB为两个圆的公共弦,则两圆方程作差即为AB方程,故所求方程为2x+y-3=0.

解法5:由平面几何知识知ABPC,故AB直线斜率为-2,观察选择子知答案必为A.

小结:上述解法1、解法2、解法4都是可以求得直线AB方程的基本方法,其中计算量一般依次减少;解法3是计算量比较小的一种方法,但对思维的要求较高,难在理解;解法5是一种巧解,但只能得到斜率,若选择项中有相同斜率的直线或不是选择题,则后续工作还很多.

变式1. 过直线x-y+2=0上一点P作圆C:(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,则四边形PACB面积的最小值为 .

解析:因为SPACB=2SPAC=PA×AC=,所以当PC最小,即为C(1,0)到直线x-y+2=0的距离时,四边形PACB面积的最小值为.

变式2. 过椭圆+=1上一点P作圆C:(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,则PAB面积的最小值为 .

解析:设P(x,y),则PC2=(x-1)2+y2=-2x+5=(x-2)2+3,

因为-2≤x≤2,所以3≤PC2≤9+4.

而PAB的面积S=PA×PB×sin∠APB=PA2×2sin∠APCcos∠APC= PA2××=,

令t=PC2-1∈[2,8+4], 则S=.

因为S′==>0恒成立,

所以S是[2,8+4]上的增函数,故PAB面积的最小值为.

变式3.过圆C:(x-1)2+y2=1外一点P作圆的两条切线,切点分别为A,B,则・的最小值为 .

解析:・=PA×PB×cos∠APB=PA2(1-2sin2∠APC)=

(PC2-1)(1-)=,

令t=PC2>1,则・==t+-3≥2-3,当且仅当t=即t=时等号成立,所以・的最小值为 2-3.

3个变式是对高考题的继承与发展,难度提高了许多,但解题时仍然在用图形性质.

评注:利用图形性质解题需要敏锐地观察力,更需要利用图形性质解题地意识和准备.

(作者单位:浙江省绍兴县越崎中学)

责任编校 徐国坚