2009年高考数学难点突破专题辅导四十
难点40 探索性问题
高考中的探索性问题主要考查学生探索解题途径,解决非传统完备问题的能力,是命题者根据学科特点,将数学知识有机结合并赋予新的情境创设而成的,要求考生自己观察、分析、创造性地运用所学知识和方法解决问题.
●难点磁场
1.(★★★★)已知三个向量a 、b 、c ,其中每两个之间的夹角为120°,若|a |=3, |b |=2,|c |=1,则a 用b 、c 表示为 .
2.(★★★★★)假设每一架飞机引擎在飞行中故障率为1–p ,且各引擎是否有故障是独立的,如有至少50%的引擎能正常运行,飞机就可成功飞行,则对于多大的p 而言,4引擎飞机比2引擎飞机更为安全?
●案例探究
[例1]已知函数1)(2++=
ax c bx x f (a ,c ∈R ,a >0,b 是自然数)是奇函数,f (x )有最大值21,且f (1)>5
2. (1)求函数f (x )的解析式;
(2)是否存在直线l 与y =f (x )的图象交于P 、Q 两点,并且使得P 、Q 两点关于点(1,0)对称,若存在,求出直线l 的方程,若不存在,说明理由.
命题意图:本题考查待定系数法求函数解析式、最值问题、直线方程及综合分析问题的能力,属★★★★★级题目.
知识依托:函数的奇偶性、重要不等式求最值、方程与不等式的解法、对称问题.
错解分析:不能把a 与b 间的等量关系与不等关系联立求b ;忽视b 为自然数而导致求不出b 的具体值;P 、Q 两点的坐标关系列不出解.
技巧与方法:充分利用题设条件是解题关键.本题是存在型探索题目,注意在假设存在的条件下推理创新,若由此导出矛盾,则否定假设,否则,给出肯定的结论,并加以论证.
解:(1)∵f (x )是奇函数
∴f (–x )=–f (x ),即
1
122++-=++-ax c bx ax c bx ∴–bx +c =–bx –c
∴c =0
∴f (x )=1
2+ax bx 由a >0,b 是自然数得当x ≤0时,f (x )≤0,
当x >0时,f (x )>0
∴f (x )的最大值在x >0时取得.
∴x >0时,22111
)(b a
bx x b a x f ≤+=
当且仅当bx
x b a 1= 即a x 1=时,f (x )有最大值2121
2=b a ∴2b
a =1,∴a =
b 2 ① 又f (1)>
52,∴1+a b >5
2,∴5b >2a +2 ② 把①代入②得2b 2–5b +2<0解得2
1<b <2 又b ∈N ,∴b =1,a =1,∴f (x )=12+x x (2)设存在直线l 与y =f (x )的图象交于P 、Q 两点,且P 、Q 关于点(1,0)对称,
P (x 0,y 0)则Q (2–x 0,–y 0),∴???
????-=+--=+020002001)2(21y x x y x x ,消去y 0,得x 02–2x 0–1=0
解之,得x 0=1±2,
∴P 点坐标为(42,21+)或(42,21--)进而相应Q 点坐标为Q (42,21--) 或Q (4
2,21+). 过P 、Q 的直线l 的方程:x –4y –1=0即为所求.
[例2]如图,三条直线a 、b 、c 两两平行,直线a 、
b 间的距离为p ,直线b 、
c 间的距离为2
p ,A 、B 为直线a 上两定点,且|AB |=2p ,MN 是在直线b 上滑动的长度为
2p 的线段.
(1)建立适当的平面直角坐标系,求△AMN 的外心C 的轨迹E ;
(2)接上问,当△AMN 的外心C 在E 上什么位置时,d +|BC |最小,最小值是多少?(其中d 是外心C 到直线c 的距离).
命题意图:本题考查轨迹方程的求法、抛物线的性质、数形结合思想及分析、探索问题、综合解题的能力.属★★★★★级题目.
知识依托:求曲线的方程、抛物线及其性质、直线的方程.
错解分析:①建立恰当的直角坐标系是解决本题的关键,如何建系是难点,②第二问中确定C 点位置需要一番分析.
技巧与方法:本题主要运用抛物线的性质,寻求点C
所在位置,然后加以论证和计算,
得出正确结论,是条件探索型题目.
解:(1)以直线b 为x 轴,以过A 点且与b 直线垂直的直线为y 轴建立直角坐标系. 设△AMN 的外心为C (x ,y ),则有A (0,p )、M (x –p ,0),N (x +p ,0),
由题意,有|CA |=|CM | ∴2222)()(y p x x p y x ++-=-+,化简,得
x 2=2py
它是以原点为顶点,y 轴为对称轴,开口向上的抛物线.
(2)由(1)得,直线C 恰为轨迹E 的准线.
由抛物线的定义知d =|CF |,其中F (0,2
p )是抛物线的焦点. ∴d +|BC |=|CF |+|BC |
由两点间直线段最短知,线段BF 与轨迹E 的交点即为所求的点
直线BF 的方程为p x y 2
141+=联立方程组 ?????=+=py x p x y 221412得???
????+=+=.16179)171(41p y p x . 即C 点坐标为(p p 16
179,4171++). 此时d +|BC |的最小值为|BF |=
p 217. ●锦囊妙计
如果把一个数学问题看作是由条件、依据、方法和结论四个要素组成的一个系统,那么把这四个要素中有两个是未知的数学问题称之为探索性问题.条件不完备和结论不确定是探索性问题的基本特征.
解决探索性问题,对观察、联想、类比、猜测、抽象、概括诸方面有较高要求,高考题中一般对这类问题有如下方法:(1)直接求解;(2)观察——猜测——证明;(3)赋值推断;(4)数形结合;(5)联想类比;(6)特殊——一般——特殊.
●歼灭难点训练
一、选择题
1.(★★★★)已知直线l ⊥平面α,直线m ?平面β,有下面四个命题,其中正确命题是( )
①α∥β?l ⊥m ②α⊥β?l ∥m ③l ∥m ?α⊥β ④l ⊥m ?α∥β
A.①与②
B.①与③
C.②与④
D.③与④
2.(★★★★)某邮局只有0.60元,0.80元,1.10元的三种邮票.现有邮资为7.50元的邮件一件,为使粘贴邮票的张数最少,且资费恰为7.50元,则最少要购买邮票( )
A.7张
B.8张
C.9张
D.10张
二、填空题
3.(★★★★)观察sin 220°+cos 250°+sin20°cos50°=
43,sin 215°+cos 245°+sin15° 2cos45°=4
3,写出一个与以上两式规律相同的一个等式 .
三、解答题
4.(★★★★)在四棱锥P —ABCD 中,侧棱P A ⊥底面ABCD ,
底面ABCD 是矩形,问底面的边BC 上是否存在点E .(1)使
∠PED =90°;(2)使∠PED 为锐角.证明你的结论.
5.(★★★★★)已知非零复数z 1,z 2满足|z 1|=a ,|z 2|
=b ,|z 1+z 2|=c (a 、b 、c 均大于零),问是否根据上述条件求出1
2z z ?请说明理由. 6.(★★★★★)是否存在都大于2的一对实数a 、b (a >b )使得ab ,a
b ,a –b ,a +b 可以按照某一次序排成一个等比数列,若存在,求出a 、b 的值,若不存在,说明理由.
7.(★★★★★)直线l 过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点且与抛物线有两个交点,对于抛物线上另外两点A 、B 直线l 能否平分线段AB ?试证明你的结论.
8.(★★★★★)三个元件T 1、T 2、T 3正常工作的概率分别为0.7、0.8、0.9,将它们的某两个并联再和第三个串联接入电路,如图甲、乙、丙所示,问哪一种接法使电路不发生故障的概率最大?
参 考 答 案
●难点磁场
1.解析:如图–a 与b ,c 的夹角为60°,且|a |=|–a |=3.
由平行四边形关系可得–a =3c +
23b ,∴a =–3c –23b . 答案:a =–3c –2
3b 2.解析:飞机成功飞行的概率分别为:4引擎飞机为:
422244334222
4)1(4)1(6C )1(C )1(C P P P P P P P P P P +-+-=+-+-
2引擎飞机为222212)1(2C )1(C P P P P P P +-=+-?.
要使4引擎飞机比2引擎飞机安全,则有:
6P 2(1–P )2+4P 2(1–P )+P 4≥2P (1–P )+P 2,解得P ≥3
2.
即当引擎不出故障的概率不小于3
2时,4引擎飞机比2引擎飞机安全. ●歼灭难点训练
一、1.解析:①l ⊥α且α∥β?l ⊥β,m ?β?l ⊥m .
②α⊥β且l ⊥α?l ∥β,但不能推出l ∥m .
③l ∥m ,l ⊥α?m ⊥α,由m ?β?α⊥β.
④l ⊥m ,不能推出α∥β.
答案:B
2.解析:选1.1元5张,0.6元2张,0.8元1张.故8张.
答案:B
二、3.解析:由50°–20°=(45°–15°)=30°
可得sin 2α+cos 2(α+30°)+sin αcos(α+30°)=
4
3. 答案:sin 2α+cos 2(α+30°)+sin αcos(α+30°)=4
3 三、4.解:(1)当AB ≤21AD 时,边BC 上存在点E ,使∠PED =90°;当AB >21AD 时,使∠PED =90°的点E 不存在.(只须以AD 为直径作圆看该圆是否与BC 边有无交点)(证略)
(2)边BC 上总存在一点,使∠PED 为锐角,点B 就是其中一点.
连接BD ,作AF ⊥BD ,垂足为F ,连PF ,∵PA ⊥面ABCD ,∴PF ⊥BD ,又△ABD 为直角三角形,∴F 点在BD 上,∴∠PBF 是锐角.
同理,点C 也是其中一点.
5.解:∵|z 1+z 2|2=(z 1+z 2)(1z +2z )=|z 1|2+|z 2|2+(z 12z +1z z 2)
∴c 2=a 2+b 2+(z 12z +1z z 2)
即:z 12z +1z z 2=c 2–a 2–b 2
∵z 1≠0,z 2≠0,∴z 12z +1z 2z 2=1
2112221z z z z z z z z + =|z 2|2(21z z )+|z 1|2(12z z ) 即有:b 2(21z z )+a 2(1
2z z )=z 1z 2+z 1z 2 ∴b 2(21z z )+a 2(1
2z z )=c 2–a 2–b 2 ∴a 2(12z z )2+(a 2+b 2–c 2)(1
2z z )+b 2=0 这是关于
12z z 的一元二次方程,解此方程即得12z z 的值.
6.解:∵a >b ,a >2,b >2,∴ab ,
a b ,a –b ,a +b 均为正数,且有ab >a +b >a
b ,ab >a +b >a –b . 假设存在一对实数a ,b 使ab ,a b ,a +b ,a –b 按某一次序排成一个等比数列,则此数列必是单调数列.不妨设该数列为单调减数列,则存在的等比数列只能有两种情形,即①ab ,a +b , a –b ,a b ,或②ab ,a +b ,a b ,a –b 由(a +b )2≠ab 2a
b 所以②不可能是等比数列,若①为等比数列,则有:
??
???+=+=??????=-+-=+22710257 ))(()()(2b a a b ab b a b a b a ab b a 解得 经检验知这是使ab ,a +b ,a –b ,a
b 成等比数列的惟一的一组值.因此当a =7+25,b =2
2710+时,ab ,a +b ,a –b ,a b 成等比数列. 7.解:如果直线l 垂直平分线段AB ,连AF 、BF ,∵F (|,设
A (x 1,y 1),
B (x 2,y 2),显然x 1>0,x 2>0,y 1≠y 2,于是有(x 1–PERLINK "https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" x 2–p )(x 1–x 2)=y 22–y 12=–2p (x 1–x 2).显然x 1≠x 2(否则AB ⊥x 轴,l 与x 轴重合,与题设矛盾)得:x 1+x 2–p =–2p 即x 1+x 2=–p <0,这与x 1+x 2>0矛盾,故直线l 不能垂直平分线段AB .
8.解:设元件T 1、T 2、T 3能正常工作的事件为A 1、A 2、A 3,电路不发生故障的事件为A ,则P (A 1)=0.7,P (A 2)=0.8,P (A 3)=0.9.
(1)按图甲的接法求P (A ):A =(A 1+A 2)2A 3,由A 1+A 2与A 3相互独立,则P (A )=P (A 1+A 2)2P (A 3)
又P (A 1+A 2)=1–P (NK "https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" ttp://https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" YPERLINK "https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" ttp://https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" RLINK "https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" ttp://https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" "https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" "https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" P (A 2)]=(1–0.7)3(1–0.8)=0.06,∴P (A 1+A 2)=0.1–P (ttp://https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,/" ∴P (A )=0.9430.9=0.846.
∴P (A )=0.9430.9=0.846.
(2)按图乙的接法求P (A ):A =(A 1+A 3)2A 2且A 1+A 3与A 2相互独立,则P (A )=P (A 1+A 3)2
P (A 2),用另一种算法求P (A 1+A 3).∵A 1与A 3彼此不互斥,根据容斥原理P (A 1+A 3)= P (A 1)+P (A 3)–P (A 1A 3),∵A 1与A 3相互独立,则P (A 12A 3)=P (A 1)2P (A 3)=0.730.9=0.63,P (A 1+A 3)=0.7+0.9–0.63=0.97.∴P (A )=P (A 1+A 3)2P (A 2)=0.9730.8=0.776.
(3)按图丙的接法求P (A ),用第三种算法.
A =(A 2+A 3)A 1=A 2A 1+A 3A 1,∵A 2A 1与A 3A 1彼此不互斥,据容斥原理,则P (A )=P (A 1A 2)+P (A 1A 3)–P (A 1A 2A 3),又由A 1、A 2、A 3相互独立,得P (A 12A 2)=P (A 1)P (A 2)=0.830.7=0.56,
P (A 3A 1)=P (A 3)2P (A 1)=0.930.7=0.63,
P (A 1A 2A 3)=P (A 1)2P (A 2)2P (A 3)=0.730.830.9=0.504,
∴P (A )=0.56+0.63–0.504=0.686.
综合(1)、(2)、(3)得,图甲、乙、丙三种接法电路不发生故障的概率值分别为0.846,0.776,0.686.
故图甲的接法电路不发生故障的概率最大.
本资料来源于《七彩教育网》https://www.wendangku.net/doc/9b11129758.html,
2019年高考数学试题带答案 一、选择题 1.已知二面角l αβ--的大小为60°,b 和c 是两条异面直线,且,b c αβ⊥⊥,则b 与 c 所成的角的大小为( ) A .120° B .90° C .60° D .30° 2.设集合(){} 2log 10M x x =-<,集合{ } 2N x x =≥-,则M N ?=( ) A .{} 22x x -≤< B .{} 2x x ≥- C .{}2x x < D .{} 12x x ≤< 3.如图所示的组合体,其结构特征是( ) A .由两个圆锥组合成的 B .由两个圆柱组合成的 C .由一个棱锥和一个棱柱组合成的 D .由一个圆锥和一个圆柱组合成的 4.在“一带一路”知识测验后,甲、乙、丙三人对成绩进行预测. 甲:我的成绩比乙高. 乙:丙的成绩比我和甲的都高. 丙:我的成绩比乙高. 成绩公布后,三人成绩互不相同且只有一个人预测正确,那么三人按成绩由高到低的次序为 A .甲、乙、丙 B .乙、甲、丙 C .丙、乙、甲 D .甲、丙、乙 5.已知P 为双曲线22 22:1(0,0)x y C a b a b -=>>上一点,12F F , 为双曲线C 的左、右焦点,若112PF F F =,且直线2PF 与以C 的实轴为直径的圆相切,则C 的渐近线方程为( ) A .43y x =± B .34 y x =? C .3 5 y x =± D .53 y x =± 6.在△ABC 中,a =5,b =3,则sin A :sin B 的值是( ) A . 53 B . 35 C . 37 D . 57 7.圆C 1:x 2+y 2=4与圆C 2:x 2+y 2﹣4x +4y ﹣12=0的公共弦的长为( ) A 2B 3 C .22 D .328.若干年前,某教师刚退休的月退休金为6000元,月退休金各种用途占比统计图如下面的条形图.该教师退休后加强了体育锻炼,目前月退休金的各种用途占比统计图如下面的折线图.已知目前的月就医费比刚退休时少100元,则目前该教师的月退休金为( ).