前言
引例,当题目中给定某一个点是圆锥曲线上的任意一点时,满足某种条件,那么这时候如果让这一点成为圆锥曲线的顶点,题目立马就变得简单了许多,这种策略就称为特殊化策略,其本质类似于函数中的赋值法,⚠️由此引申,题目中若出现任意角、任意位置、任意形状时,则任意角可以取特殊角,任意位置可以取特殊位置,任意形状可以取特殊形状。
使用前提
以题目例 10 为例,我们一般都会画出一个很一般的等腰三角形,但是若将 ∠ A ∠ A 变化为 π 3 π 3 或 π 2 π 2 时,都可以保证不改变题目中给定的已知条件,这时候我们就可以尝试考虑特殊化策略,毕竟图形越特殊,越有利于计算。
典例剖析
过抛物线 y 2 = 4 x y 2 = 4 x 的焦点的直线交抛物线于 A A ,B B 两点,O O 为坐标原点,则 − − → O A ⋅ − − → O B O A → ⋅ O B → 的值为_________。
解法 1️⃣:一般方法,利用韦达定理和向量求解;
解法 2️⃣:特殊化策略,直接将过焦点的直线特殊化为直线 x = 1 x = 1 ,则可以得到 A ( 1 , 2 ) A ( 1 , 2 ) 和 B ( 1 , − 2 ) B ( 1 , − 2 ) ,
代入 − − → O A ⋅ − − → O B = 1 × 1 + 2 × ( − 2 ) = − 3 O A → ⋅ O B → = 1 × 1 + 2 × ( − 2 ) = − 3 。
【2016⋅ ⋅ 山东济南模拟】在 Δ A B C Δ A B C 中,角 A 、 B 、 C A 、 B 、 C 所对的边分别为 a 、 b 、 c a 、 b 、 c ,若 a 、 b 、 c a 、 b 、 c 成等差数列,则 c o s A + c o s C 1 + c o s A c o s C c o s A + c o s C 1 + c o s A c o s C =_______________.
分析:读完题目,我们最容易想到的思路是设三边分别为 b − d b − d ,b b ,b + d b + d ,然后利用余弦定理分别求解 c o s A c o s A ,c o s C c o s C ,最后求值。想一想运算的复杂程度,我们都大概能感受到这个解法不太可行。
猜想:当 a 、 b 、 c a 、 b 、 c 成等差数列时,三个角也是有一定关系的,所求的式子的值应该是定值,那么我们就可以有如下的解法:
解法 1️⃣:【特殊化策略,最特殊】当等差数列的公差为 0 时,也是满足题意的,此时 a = b = c a = b = c ,则 A = C = π 3 A = C = π 3 ;
故 c o s A + c o s C 1 + c o s A c o s C = c o s π 3 + c o s π 3 1 + c o s π 3 c o s π 3 = 4 5 c o s A + c o s C 1 + c o s A c o s C = c o s π 3 + c o s π 3 1 + c o s π 3 c o s π 3 = 4 5 ;
解法 2️⃣:【特殊化策略,次特殊】我们自然能想到的是 a = 3 , b = 4 , c = 5 a = 3 , b = 4 , c = 5 的等差数列,(或 a = 6 , b = 8 , c = 10 a = 6 , b = 8 , c = 10 ),则 c o s A = 4 5 c o s A = 4 5 ,c o s C = 0 c o s C = 0 ,代入原式得到,
c o s A + c o s C 1 + c o s A c o s C = 4 5 + 0 1 + 0 = 4 5 c o s A + c o s C 1 + c o s A c o s C = 4 5 + 0 1 + 0 = 4 5 。
【2019 高三理科数学第二次月考第 16 题】在平行四边形 A B C D A B C D 中,点 M M 在边 C D C D 上,且满足 D M = 1 3 D C D M = 1 3 D C ,点 N N 在 C B C B 的延长线上,且满足 C B = B N C B = B N ,若 A B = 3 A B = 3 ,A D = 4 A D = 4 ,则 − − → A M ⋅ − −− → N M A M → ⋅ N M → 的值为__________。
分析:我们一般做出的平行四边形是 ∠ B A D ≠ 90 ∘ ∠ B A D ≠ 90 ∘ 的,从形上思考求向量的内积时几乎没有思路,
此时我们不妨思考,能不能建立直角坐标系,引入点的坐标,然后利用坐标运算内积。这是一个突破;由形到数的思维转化;
其次,观察你做出来的平行四边形,当边 A D A D 绕着点 A A 逆时针旋转时,我们仍可以保证边 A B A B 和 A D A D 的长度不变化,
那么此时自然就会想起来 “特殊化策略”,这是思维上的第二个突破;
【特殊化策略】将平行四边形 A B C D A B C D 直接特殊化为矩形,以点 A A 为原点,分别以 A B 、 A D A B 、 A D 所在直线为 x x 轴和 y y 轴,建立平面直角坐标系,
则点 A ( 0 , 0 ) A ( 0 , 0 ) ,点 M ( 1 , 4 ) M ( 1 , 4 ) ,点 N ( 3 , − 4 ) N ( 3 , − 4 ) ,则 − − → A M = ( 1 , 4 ) A M → = ( 1 , 4 ) ,− −− → N M = ( − 2 , 8 ) N M → = ( − 2 , 8 ) ,
则 − − → A M ⋅ − −− → N M = ( 1 , 4 ) ⋅ ( − 2 , 8 ) = − 2 + 32 = 30 A M → ⋅ N M → = ( 1 , 4 ) ⋅ ( − 2 , 8 ) = − 2 + 32 = 30 。
【2018 浙江六校联考,选择改编为填空】已知向量 → a a → ,→ b b → 是单位向量,若 → a ⋅ → b = 0 a → ⋅ b → = 0 ,且 | → c − → a | + | → c − 2 → b | = √ 5 | c → − a → | + | c → − 2 b → | = 5 ,则 | → c + 2 → a | | c → + 2 a → | 的取值范围是_________。
分析:利用向量减法的几何意义确定 | → c − → a | + | → c − 2 → b | = √ 5 | c → − a → | + | c → − 2 b → | = 5 表达的图形和 | → c + 2 → a | | c → + 2 a → | 的几何意义。
解法 1:由于向量 → a a → ,→ b b → 是相互垂直的单位向量,不妨采用特殊化策略,
设 → a = ( 1 , 0 ) a → = ( 1 , 0 ) ,→ b = ( 0 , 1 ) b → = ( 0 , 1 ) ,将向量 → c c → 的起点放置在坐标原点,
则 | → c − → a | + | → c − 2 → b | | c → − a → | + | c → − 2 b → | 的几何意义就是向量 → c c → 的终点到向量 → a a → ,向量 2 → c 2 c → 的终点 ( 1 , 0 ) ( 1 , 0 ) 和 ( 0 , 2 ) ( 0 , 2 ) 的距离之和,
由于这两点间的距离等于 √ 5 5 ,故向量 → c c → 的终点在以 ( 1 , 0 ) ( 1 , 0 ) ,( 0 , 2 ) ( 0 , 2 ) 为端点的线段上,
该线段所在的直线方程为 x + y 2 = 1 ( 0 ≤ x ≤ 1 ) x + y 2 = 1 ( 0 ≤ x ≤ 1 ) ,
| → c + 2 → a | = | → c − ( − 2 → a ) | | c → + 2 a → | = | c → − ( − 2 a → ) | 的几何意义是向量 → c c → 的终点到向量 − 2 → a − 2 a → 的终点 ( − 2 , 0 ) ( − 2 , 0 ) 的距离,
显然最大距离即为点 ( − 2 , 0 ) ( − 2 , 0 ) 到点 ( 1 , 0 ) ( 1 , 0 ) 的距离 3 3 ,最小距离为点 ( − 2 , 0 ) ( − 2 , 0 ) 到直线 x + y 2 = 1 x + y 2 = 1 的距离,
此距离为 d = | − 2 − 1 | √ 1 + 1 4 = 6 √ 5 5 d = | − 2 − 1 | 1 + 1 4 = 6 5 5 ;
故 | → c + 2 → a | | c → + 2 a → | 的取值范围是 [ 6 √ 5 5 , 3 ] [ 6 5 5 , 3 ] 。
【2018・广州综合测试】已知数列 { a n } { a n } 为等比数列,若 a 4 + a 6 = 10 a 4 + a 6 = 10 ,则 a 7 ( a 1 + 2 a 3 ) + a 3 a 9 a 7 ( a 1 + 2 a 3 ) + a 3 a 9 的值为 【 】
A .10 A .10 B .20 B .20 C .100 C .100 D .200 D .200
解法 1️⃣:由于 a 7 ( a 1 + 2 a 3 ) + a 3 a 9 a 7 ( a 1 + 2 a 3 ) + a 3 a 9 = = a 7 a 1 + 2 a 3 a 7 + a 3 a 9 a 7 a 1 + 2 a 3 a 7 + a 3 a 9
= a 2 4 + 2 a 4 a 6 + a 2 6 = a 4 2 + 2 a 4 a 6 + a 6 2 = = ( a 4 + a 6 ) 2 ( a 4 + a 6 ) 2 = = 10 2 10 2 = = 100 100 。故选 C C 。
解法 2️⃣:特殊化策略,由于题目数列 { a n } { a n } 为等比数列,a 4 + a 6 = 10 a 4 + a 6 = 10 ,则可以将其特殊化为 a 4 = a 6 = 5 a 4 = a 6 = 5 的特殊的等比数列,即常数列,
此时 a n = 5 a n = 5 ,代入运算得到 a 7 ( a 1 + 2 a 3 ) + a 3 a 9 = 100 a 7 ( a 1 + 2 a 3 ) + a 3 a 9 = 100 ,故选 C C 。
【2019 届宝鸡市高三理科数学质检 Ⅰ 第 6 题】现执行如图所示的程序框图,该算法的功能是【】
A A . 求两个正数 a a ,b b 的最小公倍数
B . B . 判断两个正数 a a ,b b 是否相等
C . C . 判断其中一个正数能否被另一个正数整除
D . D . 求两个正数 a a ,b b 的最大公约数
分析:抽象问题具体化,采用特殊化策略,
令 a = 6 a = 6 ,b = 8 b = 8 ,按程序框图执行,
STEP1:a ≠ b a ≠ b ,是,a > b a > b ,否,b = 2 b = 2 ;
STEP2:a ≠ b a ≠ b ,是,a > b a > b ,是,a = 4 a = 4 ;
STEP3:a ≠ b a ≠ b ,是,a > b a > b ,是,a = 2 a = 2 ;
STEP4:a ≠ b a ≠ b ,否,输出 a = 2 a = 2 ;
即算法的功能是利用 “更相减损术” 求两个正数的最大公约数。故选 D D 。
【2019 届高三理科数学资料用题】【2016 北京卷】袋中装有偶数个球,其中红球和黑球各占一半,甲乙丙为三个空盒子,每次从袋中任意取出两个球,将其中一个球放入甲盒,如果这个球是红球,就将另一个球放入乙盒,否则就放入丙盒,重复上述过程,知道袋中所有球都被放入盒中,则【】
A A . 乙盒中黑球不多于丙盒中黑球
B . B . 乙盒中红球与丙盒中黑球一样多
C . C . 乙盒中红球不多于丙盒中红球
D . D . 乙盒中黑球与丙盒中红球一样多
法 1:待录
法 2:特殊化策略,设袋中有两个球,红球和黑球各一个,(想一想为什么可以这样?)
现取出两个球,若第一次直接将红球放入甲盒中,则黑球要放入乙盒;全部放置完毕。(想一想为什么可以这样?)
则此时乙盒中红球 0 0 个,黑球 1 1 个;丙盒中红球 0 0 个,黑球 0 0 个;则排除 A 、 D A 、 D ;
设袋中有四个球,红球和黑球各两个,(想一想为什么可以这样?)
若第一次直接取出的两个球为红球,将红球其一放入甲盒中,则另一个红球放入乙盒;
第二次取出的两个球为黑球,将黑球其一放入甲盒中,则另一个黑球放入丙盒,全部放置完毕。
则此时乙盒中红球 1 1 个,黑球 0 0 个;丙盒中红球 0 0 个,黑球 1 1 个;则排除 C C ;
故选 B B ;
【2017-18 高三理科高考冲刺模拟试题 9 第 15 题】已知由样本数据点集合 { ( x i , y i ) { ( x i , y i ) ∣ ∣ i i = = 1 1 ,2 2 ,⋯ ⋯ ,n n } } 求得的回归直线方程为 ^ y = 1.5 x + 0.5 y ^ = 1.5 x + 0.5 ,且 ¯ x = 3 x ¯ = 3 ,现发现两个数据点 ( 1.1 , 2.1 ) ( 1.1 , 2.1 ) 和 ( 4.9 , 7.9 ) ( 4.9 , 7.9 ) 误差较大,去除后重新求得的回归直线 l l 的斜率为 1.2 1.2 ,那么,当 x = 2 x = 2 时,y y 的估计值是______。
法 1:由于样本中心点 ( ¯ x , ¯ y ) ( x ¯ , y ¯ ) 必在回归直线上,先代入计算得到 ¯ y = 5 y ¯ = 5 ,
即原数据的样本中心点为 ( 3 , 5 ) ( 3 , 5 ) ,故 n ∑ i = 1 x i = 3 n ∑ i = 1 n x i = 3 n ,n ∑ i = 1 y i = 5 n ∑ i = 1 n y i = 5 n ,
由于 1.1 + 4.9 = 6 1.1 + 4.9 = 6 ,2.1 + 7.9 = 10 2.1 + 7.9 = 10 ,去除两个样本点后,
新的样本中心点的坐标 ¯ x = 3 n − 6 n − 2 = 3 x ¯ = 3 n − 6 n − 2 = 3 ,¯ y = 5 n − 10 n − 2 = 5 y ¯ = 5 n − 10 n − 2 = 5 ,
故新的样本中心点 ( 3 , 5 ) ( 3 , 5 ) 必在回归直线 ^ y = 1.2 x + b y ^ = 1.2 x + b 上,
则有 5 = 1.2 × 3 + b 5 = 1.2 × 3 + b ,则 b = 1.4 b = 1.4 ,
即重新求得的回归直线 l l 为 ^ y = 1.2 x + 1.4 y ^ = 1.2 x + 1.4 ;
当 x = 2 x = 2 时,代入计算得到 ^ y = 1.2 × 2 + 1.4 = 3.8 y ^ = 1.2 × 2 + 1.4 = 3.8 。
法 2:特殊化策略,将样本数据点的个数认定为 5 5 个,其他的计算仿上完成。
【特殊化策略】设椭圆 x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 ( a > b > 0 ) x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 ( a > b > 0 ) 上的动点 Q Q ,过动点 Q Q 做椭圆的切线 l l ,过右焦点做 l l 的垂线交 l l 于点 P P ,则点 P P 的轨迹方程为【】
A . x 2 + y 2 = a 2 A . x 2 + y 2 = a 2 B . x 2 + y 2 = b 2 B . x 2 + y 2 = b 2 C . x 2 + y 2 = c 2 C . x 2 + y 2 = c 2 D . x 2 + y 2 = e 2 D . x 2 + y 2 = e 2
分析:由于点 Q Q 是椭圆上的任意一个动点,不妨取其在椭圆的四个特殊位置来思考,当点 Q ( a , 0 ) Q ( a , 0 ) 时,过动点 Q Q 做椭圆的切线 l : x = a l : x = a ,过右焦点做 l l 的垂线为 y = 0 y = 0 ,则点 P ( a , 0 ) P ( a , 0 ) ,代入验证,只有选项 A A 满足;当点 Q ( 0 , b ) Q ( 0 , b ) 时,过动点 Q Q 做椭圆的切线 l : y = b l : y = b ,过右焦点做 l l 的垂线为 x = c x = c ,则点 P ( c , b ) P ( c , b ) ,代入验证,也只有选项 A A 满足;故用特殊化策略可知,选 A A 。
解后反思:如果本题目直接求解,可能会很麻烦,由此也体现出特殊化策略在解选择题时的便捷性。
【2019 届宝鸡文数质检 Ⅲ 第 10 题】在 △ A B C △ A B C 中,A B = A C = 2 √ 2 A B = A C = 2 2 ,− − → D B = 3 − − → A D D B → = 3 A D → ,连接 C D C D 并取线段 C D C D 的中点为 F F ,则 − − → A F ⋅ − − → C D A F → ⋅ C D → 的值为________。
分析:当 △ A B C △ A B C 为等边三角形,或是等腰直角三角形时,题目中的条件仍然不变化,故可以采用特殊化策略,
比如 △ A B C △ A B C 为等腰直角三角形,以 A A 为坐标原点建系,然后利用相应点的坐标计算。− 15 4 − 15 4
【2019 届宝鸡文数质检 Ⅲ 第 10 题】已知 M M ,N N 是椭圆 x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 ( a > b > 0 ) ( a > b > 0 ) 上关于原点对称的两个点,P P 是椭圆上任意一点,直线 P M P M ,P N P N 的斜率分别是 k 1 k 1 、k 2 k 2 ,若 | k 1 k 2 | = 1 4 | k 1 k 2 | = 1 4 ,则椭圆的离心率为【】
A . 1 2 A . 1 2 B . √ 2 2 B . 2 2 C . √ 3 2 C . 3 2 D . √ 2 3 D . 2 3
分析:采用特殊化策略求解,由于点 M M ,N N 是椭圆 x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 ( a > b > 0 ) ( a > b > 0 ) 上关于原点对称的任意的两个点,那么就可以特殊化为椭圆的左右两个顶点,又点 P P 是椭圆上任意一点,那么就可以特殊化为椭圆上的上顶点,
那么如何让他们满足题目的条件呢,我们可以这样想,只要调整椭圆的三个参数恰当,就可以让其满足题目的条件,这样在这种特殊条件下,
k 1 = k P M = y 2 − y 1 x 2 − x 1 = b − 0 0 + a k 1 = k P M = y 2 − y 1 x 2 − x 1 = b − 0 0 + a ,k 2 = k P N = b − 0 0 − a k 2 = k P N = b − 0 0 − a ,
则 | k 1 k 2 | = | b 2 − a 2 | = b 2 a 2 = 1 4 | k 1 k 2 | = | b 2 − a 2 | = b 2 a 2 = 1 4 ,故 a 2 = 4 b 2 a 2 = 4 b 2 ,c 2 = a 2 − b 2 = 3 b 2 c 2 = a 2 − b 2 = 3 b 2 ,
则 e 2 = c 2 a 2 = 3 b 2 4 b 2 = 3 4 e 2 = c 2 a 2 = 3 b 2 4 b 2 = 3 4 ,故 e = c a = √ 3 2 e = c a = 3 2 。故选 C C 。
设平行四边形 A B C D A B C D 中,E E 为 C D C D 的中点,F F 为 A E A E 的中点,且 − − → B F = m − − → A B + n − − → A D B F → = m A B → + n A D → ,则 m + n m + n =【 】
A . 1 4 A . 1 4 B .1 B .1 C . − 1 4 C . − 1 4 D . − 1 D . − 1
法 1:基向量法,选 C C .
法 2:将平行四边形特殊化为矩形,比如长为 2,宽为 1 的矩形,再建系求解,选 C C .
三棱锥 P − A B C P − A B C 中,△ A B C △ A B C 为等边三角形,P A = P B = P C = 3 P A = P B = P C = 3 ,P A ⊥ P B P A ⊥ P B ,则三棱锥 P − A B C P − A B C 的外接球的表面积为__________。
分析:补体并特殊化为为正方体的一个角,如图所示,
则体对角线长为 3 √ 3 3 3 ,即 R = 3 √ 3 2 R = 3 3 2 ,故 S 表 = 4 π R 2 = 27 π S 表 = 4 π R 2 = 27 π .
【2019 届高三理科数学三轮模拟试题】已知在平面四边形 M N P Q M N P Q 中,− − → M P = ( 2 , 4 ) M P → = ( 2 , 4 ) ,− − → N Q = ( − 4 , 4 ) N Q → = ( − 4 , 4 ) ,则 − −− → M N ⋅ − − → P Q M N → ⋅ P Q → 的最小值为_________.
分析:特殊化策略,由于平面向量是自由向量,故我们可以将点 M M 平移到坐标原点,将点 N N 放置到 x x 轴上,
故点 M ( 0 , 0 ) M ( 0 , 0 ) ,N ( x , 0 ) N ( x , 0 ) ,则点 P ( 2 , 4 ) P ( 2 , 4 ) ,可以计算得到点 Q ( x − 4 , 0 ) Q ( x − 4 , 0 ) ,
则 − −− → M N = ( x , 0 ) M N → = ( x , 0 ) ,− − → P Q = ( x − 6 , − 4 ) P Q → = ( x − 6 , − 4 ) ,
故 − −− → M N ⋅ − − → P Q = ( x , 0 ) ⋅ ( x − 6 , − 4 ) = x ( x − 6 ) = ( x − 3 ) 2 − 9 M N → ⋅ P Q → = ( x , 0 ) ⋅ ( x − 6 , − 4 ) = x ( x − 6 ) = ( x − 3 ) 2 − 9 ,
故当 x = 3 x = 3 时,其有最小值为 − 9 − 9 。
【2017⋅ ⋅ 全国卷 3 理科第 12 题】函数 f ( x ) = m x 2 − 2 x + 1 f ( x ) = m x 2 − 2 x + 1 有且只有一个正实根零点,则实数 m m 的取值范围是【 】
A . ( − ∞ , 0 ) A . ( − ∞ , 0 ) B . ( − ∞ , 0 ] ∪ { 1 } B . ( − ∞ , 0 ] ∪ { 1 } C . ( − ∞ , 0 ) ∪ { 1 } C . ( − ∞ , 0 ) ∪ { 1 } D . ( − ∞ , 1 ] D . ( − ∞ , 1 ]
解法 1️⃣:验证法;
令 m = 0 m = 0 ,则由 − 2 x + 1 = 0 − 2 x + 1 = 0 可得一个正实根 x = 1 2 x = 1 2 ,故 m = 0 m = 0 满足题意,排除 C C ;
令 m = 1 m = 1 ,则由 ( x − 1 ) 2 = 0 ( x − 1 ) 2 = 0 可得一个正实根 x = 1 x = 1 ,故 m = 1 m = 1 满足题意,排除 D D ;
令 m = 1 2 m = 1 2 ,则由 1 2 x 2 − 2 x + 1 = 1 2 ( x − 2 ) 2 − 1 = 0 1 2 x 2 − 2 x + 1 = 1 2 ( x − 2 ) 2 − 1 = 0 可得两个正实根 x = 2 ± √ 2 x = 2 ± 2 ,排除 A A ;
故选 B B .
解法 2️⃣:分类讨论法;
注意到函数 f ( x ) = m x 2 − 2 x + 1 f ( x ) = m x 2 − 2 x + 1 为仿二次函数,故想到需要分类讨论,令 f ( x ) = m x 2 − 2 x + 1 = 0 f ( x ) = m x 2 − 2 x + 1 = 0 ,注意隐含条件 f ( 0 ) = 1 f ( 0 ) = 1
1 ∘ 1 ∘ 当 m = 0 m = 0 时,由 − 2 x + 1 = 0 − 2 x + 1 = 0 可得一个正实根 x = 1 2 x = 1 2 ,故 m = 0 m = 0 满足题意;
2 ∘ 2 ∘ 当 m > 0 m > 0 时,抛物线开口向上,f ( 0 ) = 1 f ( 0 ) = 1 ,对称轴为 x = 1 m > 0 x = 1 m > 0 ,只能 Δ = 4 − 4 m = 0 Δ = 4 − 4 m = 0 ,
可得一个正实根 x = 1 m x = 1 m ,解得 m = 1 m = 1 ;
3 ∘ 3 ∘ 当 m < 0 m < 0 时,抛物线开口向下,f ( 0 ) = 1 f ( 0 ) = 1 ,对称轴为 x = 1 m < 0 x = 1 m < 0 ,
要满足题意只需 Δ = 4 − 4 m > 0 Δ = 4 − 4 m > 0 即可,解得 m < 0 m < 0 ;
综上所述,m m 的取值范围为 ( − ∞ , 0 ] ∪ { 1 } ( − ∞ , 0 ] ∪ { 1 } ,选 B。
解法 3️⃣:分离参数法,由于函数有且只有一个正零点,
在 x > 0 x > 0 时,分离参数得到 m = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) m = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) ,
要使得原函数有且只有一个正零点,只需要函数 y = m y = m 和函数 g ( x ) = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) g ( x ) = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) ,
在 x > 0 x > 0 时的图像的交点有且仅有一个即可。
用导数研究函数 g ( x ) = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) g ( x ) = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) 的单调性,然后做出简图,此处简略。
在同一坐标系中,做出函数 y = m y = m 和 g ( x ) = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) g ( x ) = 2 x − 1 x 2 ( x > 0 ) 的图像 ,
由图像可得,m m 的取值范围为 ( − ∞ , 0 ] ∪ { 1 } ( − ∞ , 0 ] ∪ { 1 } 。
补充:用导数研究函数 g ( x ) = 2 x − 1 x 2 g ( x ) = 2 x − 1 x 2 的单调性,
g ′ ( x ) = − 2 ( x 2 − 1 ) x 4 g ′ ( x ) = − 2 ( x 2 − 1 ) x 4 ,
令 g ′ ( x ) > 0 g ′ ( x ) > 0 解得 0 < x < 1 0 < x < 1 ;令 g ′ ( x ) < 0 g ′ ( x ) < 0 解得 x > 1 x > 1 ;
故函数 g ( x ) g ( x ) 在区间 ( 0 , 1 ] ( 0 , 1 ] 上单调递增,在区间 [ 1 , + ∞ ) [ 1 , + ∞ ) 上单调递减,
又 g ( 1 ) = 1 g ( 1 ) = 1 ,然后就能手动做出函数图像 。
已知 A A ,B B 是圆 O : x 2 + y 2 = 4 O : x 2 + y 2 = 4 上的两个动点, | − − → A B | = 2 | A B → | = 2 ,− − → O C = 1 3 − − → O A + 2 3 − − → O B O C → = 1 3 O A → + 2 3 O B → , 若 M M 是线段 A B A B 的中点, 则 − − → O C ⋅ − − → O M O C → ⋅ O M → 的值为 【 】
A . √ 3 A . 3 B .2 √ 3 B .2 3 C .2 C .2 D .3 D .3
解法 1️⃣:基向量法,即以向量 − − → O A O A → 和 − − → O B O B → 为基底,表达向量 − − → O C O C → 和 − − → O M O M → ,再代入运算即可。
因为 − − → O C = 1 3 − − → O A + 2 3 − − → O B O C → = 1 3 O A → + 2 3 O B → ,− − → O M = 1 2 ( − − → O A + − − → O B ) O M → = 1 2 ( O A → + O B → ) ,
所以 − − → O C ⋅ − − → O M = ( 1 3 − − → O A + 2 3 − − → O B ) ⋅ 1 2 ( − − → O A + − − → O B ) O C → ⋅ O M → = ( 1 3 O A → + 2 3 O B → ) ⋅ 1 2 ( O A → + O B → )
= 1 6 ( − − → O A 2 + 2 − − → O B 2 + 3 − − → O A ⋅ − − → O B ) = 1 6 ( O A → 2 + 2 O B → 2 + 3 O A → ⋅ O B → ) ,
又 △ O A B △ O A B 为等边三角形,所以 − − → O A ⋅ − − → O B = 2 × 2 cos 60 ∘ = 2 O A → ⋅ O B → = 2 × 2 cos 60 ∘ = 2 ,− − → O A 2 = 4 O A → 2 = 4 ,− − → O B 2 = 4 O B → 2 = 4 ,
所以 − − → O C ⋅ − − → O M = 3 O C → ⋅ O M → = 3 , 故选 D D .
解法 2️⃣:特殊化策略,【考试中的首选方法】既然点 A A 和点 B B 都是圆上的动点为什么可以这样思考呢,由于点 C C 和点 M M 在线段 A B A B 上的位置都是相对于点 A A 和点 B B 都是相对确定的,这样 | − − → O C | | O C → | 和 | − − → O M | | O M → | 都是确定值,而且向量夹角也是确定值,故 − − → O C ⋅ − − → O M | O C → ⋅ O M → | 应该是确定值,与夹角无关的,那么我们将点 A A 放在最特殊的位置,应该是可以的,运算也简单,何乐而不为呢! ,那么可以将点 A A 放置在 ( 2 , 0 ) ( 2 , 0 ) 处,此时由于 | A B | = 2 | A B | = 2 ,则 △ O A B △ O A B 为等边三角形,故 点 B B 可以放置在 点 ( 1 , √ 3 ) ( 1 , 3 ) 处,这样向量 − − → O A = ( 2 , 0 ) O A → = ( 2 , 0 ) , − − → O B = ( 1 , √ 3 ) O B → = ( 1 , 3 ) ,
则 − − → O C O C → = = 1 3 − − → O A 1 3 O A → + + 2 3 − − → O B 2 3 O B → = = 1 3 ( 2 , 0 ) 1 3 ( 2 , 0 ) + + 2 3 ( 1 , √ 3 ) 2 3 ( 1 , 3 ) = = ( 4 3 , 2 √ 3 3 ) ( 4 3 , 2 3 3 ) ,
又由于点 M M 为 A B A B 的中点,故 M ( 3 2 , √ 3 2 ) M ( 3 2 , 3 2 ) ,则 − − → O M O M → = = ( 3 2 , √ 3 2 ) ( 3 2 , 3 2 ) ,
故 − − → O C ⋅ − − → O M | = ( 4 3 , 2 √ 3 3 ) ⋅ ( 3 2 , √ 3 2 ) = 3 O C → ⋅ O M → | = ( 4 3 , 2 3 3 ) ⋅ ( 3 2 , 3 2 ) = 3 ,故选 D D .
解法 3️⃣:向量坐标法,如果上述的方法理解还是有疑虑,那么可以采用这个方法来计算打消我们的顾虑,就是运算比较麻烦。
由于点 A A 和点 B B 都是圆上的动点,且 | A B | = 2 | A B | = 2 ,圆的半径也是 r = 2 r = 2 ,故 △ O A B △ O A B 为等边三角形,利用圆的参数方程,令点 A ( 2 cos θ , 2 sin θ ) A ( 2 cos θ , 2 sin θ ) ,则点 B ( 2 cos ( θ + π 3 ) , 2 sin ( θ + π 3 ) ) B ( 2 cos ( θ + π 3 ) , 2 sin ( θ + π 3 ) ) ,这样
− − → O A O A → = = ( 2 cos θ , 2 sin θ ) ( 2 cos θ , 2 sin θ ) ,− − → O B O B → = = ( 2 cos ( θ + π 3 ) , 2 sin ( θ + π 3 ) ) ( 2 cos ( θ + π 3 ) , 2 sin ( θ + π 3 ) ) ,
− − → O C O C → = = 1 3 − − → O A 1 3 O A → + + 2 3 − − → O B 2 3 O B → = = ( 2 3 cos θ + 4 3 cos ( θ + π 3 ) , 2 3 sin θ + 4 3 sin ( θ + π 3 ) ) ( 2 3 cos θ + 4 3 cos ( θ + π 3 ) , 2 3 sin θ + 4 3 sin ( θ + π 3 ) ) ,
− − → O M O M → = = ( cos θ + cos ( θ + π 3 ) , sin θ + sin ( θ + π 3 ) ) ( cos θ + cos ( θ + π 3 ) , sin θ + sin ( θ + π 3 ) ) ,
故 − − → O C ⋅ − − → O M O C → ⋅ O M → = = [ 2 3 cos θ + 4 3 cos ( θ + π 3 ) ] [ 2 3 cos θ + 4 3 cos ( θ + π 3 ) ] [ cos θ + cos ( θ + π 3 ) ] [ cos θ + cos ( θ + π 3 ) ]
+ + [ 2 3 sin θ + 4 3 sin ( θ + π 3 ) ] [ 2 3 sin θ + 4 3 sin ( θ + π 3 ) ] [ sin θ + sin ( θ + π 3 ) ] [ sin θ + sin ( θ + π 3 ) ]
= = 2 3 cos 2 θ 2 3 cos 2 θ + + 2 3 sin 2 θ 2 3 sin 2 θ + + 4 3 cos 2 ( θ + π 3 ) 4 3 cos 2 ( θ + π 3 ) + + 4 3 sin 2 ( θ + π 3 ) 4 3 sin 2 ( θ + π 3 )
+ + 2 3 [ cos θ cos ( θ + π 3 ) + sin θ sin ( θ + π 3 ) ] 2 3 [ cos θ cos ( θ + π 3 ) + sin θ sin ( θ + π 3 ) ] + + 4 3 [ cos θ cos ( θ + π 3 ) + sin θ sin ( θ + π 3 ) ] 4 3 [ cos θ cos ( θ + π 3 ) + sin θ sin ( θ + π 3 ) ]
= 2 + 2 cos ( θ − θ − π 3 ) = 2 + 1 = 3 = 2 + 2 cos ( θ − θ − π 3 ) = 2 + 1 = 3 ,故选 D D .
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