每日一题[56] 向量问题的图解法

今天的题目是2012年安徽高考数学理科卷的填空题.

若\(\left|2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}\right|\leqslant 3\),则\(\overrightarrow a\cdot\overrightarrow b\)的最小值是_______.

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每日一题[55] 合体攻击combos

嗯...今天的发布时间应该定在3月14日15时9分26秒的,纪念这个伟大的数字.

定义在\(\mathcal R\)上的可导函数\(f(x)\)满足\[\left(x-314\right)f(2x)-2xf'(2x)>0\]恒成立,求证:\(\forall x\in\mathcal R,f(x)<0\).

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每日一题[54] 强势放缩

已知数列\(\left\{a_n\right\}\)满足\(a_1=1\),\(a_{n+1}=a_n+\dfrac{1}{a_n}\),求证:\(a_{2015}>63\).

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每日一题[53] 你能识破伪装吗

若实数\(a,b\)满足\[\begin{cases}4^a+a=2\\{\log_2}\sqrt{2b+1}+b=2\end{cases}\]求\(a+b\)的值. 继续阅读

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还是熟悉的配方,还是原来的味道

配方是代数变形的重要手段,尤其在不等式问题中更是如此.配方法是初中就已经学习,并且非常熟练掌握的方法,我们今天再来品味一下熟悉的味道.


配方一    主元配方法

例题1、已知点\(P\)为曲线\(xy-\dfrac 52x-2y+3=0\)上一点,则\(x^2+y^2\)的最小值为_______.


解    对\(x^2+y^2\)配合已知条件进行配方\[\begin{split}x^2+y^2&=x^2+y^2+xy-\frac 52x-2y+3\\&=\underbrace{x^2+\left(y-\frac 52\right)x}_{x}+y^2-2y+3\\&=\left(x+\frac 12y-\frac 54\right)^2-\left(\frac 12y-\frac 54\right)^2+y^2-2y+3\\&=\left(x+\frac 12y-\frac 54\right)^2+\underbrace{\frac 34y^2-\frac 34y+\frac{23}{16}}_{y}\\&=\left(x+\frac 12y-\frac 54\right)^2+\frac 34\left(y-\frac 12\right)^2+\frac 54\end{split}\]于是\(x^2+y^2\)的最小值为\(\dfrac 54\),当且仅当\(x=1\land y=\dfrac 12\)时取得.

上述配方过程中先视\(x\)为主元进行配方,然后再对\(y\)进行配方,这种方法称为主元配方法,又称为拉格朗日配方法.

练习1、用拉格朗日配方法证明:\[a^2+b^2+c^2\geqslant ab+bc+ca.\]


 配方二    参数配方法

例题2、(2014年高考辽宁卷理科数学第16题)对于\(c>0\),当非零实数\(a,b\)满足\[4a^2-2ab+4b^2-c=0\]且使\(|2a+b|\)最大时,\(\dfrac 3a-\dfrac 4b+\dfrac 5c\)的最小值为_______.


   根据已知\[\begin{split}c+\lambda\left(2a+b\right)^2&=\left(4a^2-2ab+4b^2\right)+\lambda\left(4a^2+4ab+b^2\right)\\&=\left(4+4\lambda\right)a^2+\left(4\lambda-2\right)ab+\left(4+\lambda\right)b^2,\end{split}\]为了使得右边为完全平方式,其判别式\[\Delta=\left(4\lambda-2\right)^2-4\cdot\left(4+4\lambda\right)\left(4+\lambda\right)=0,\]解得\[\lambda=-\frac 58.\]

这样我们就有\[c-\frac 58\left(2a+b\right)^2=\frac 32\left(a-\frac 32b\right)^2.\]

因此当\(|2a+b|\)取最大值时,\(a=\dfrac 32b\),进而\(c=10b^2\).代入欲求最小值的式子中,有\[\frac 3a-\frac 4b+\frac 5c=\frac 12\cdot\left(\frac 1b\right)^2-2\cdot\left(\frac 1b\right)\geqslant -2,\]等号当且仅当\(\dfrac 1b=2\)时取得.

上述配方过程中,为了达到配凑完全平方式的目的,我们引入了参数\(\lambda\),并利用了二次式的判别式辅助配方.

练习2、设\(x,y\in\mathcal R\),若\(4x^2+y^2+xy=1\),则\(2x+y\)的最大值是_______.(\(\dfrac{2\sqrt{10}}{5}\))


   判别式可以辅助配方,也可以单独使用.比如上面的练习2有基于判别式的以下解法:

令\(t=2x+y\),则\(y=t-2x\),代入条件中有\[4x^2+\left(t-2x\right)^2+x\left(t-2x\right)=1,\]即\[6x^2-3tx+t^2-1=0,\]其判别式\[\Delta=9t^2-24\left(t^2-1\right)\geqslant 0,\]解得\[-\frac{2\sqrt{10}}5\leqslant t\leqslant\frac{2\sqrt{10}}5.\]

经验证,等号可以取得,因此\(2x+y\)的最大值为\(\dfrac{2\sqrt{10}}5\).


 练习3、(练习1的推广)用判别式法证明嵌入不等式:\[x^2+y^2+z^2\geqslant 2xy\cdot\cos C+2yz\cdot\cos A+2zx\cdot\cos B,\]其中\(A,B,C\)为某个三角形的三个内角.

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练习题[11] 创新能力培养基础练习

1、设连续正整数的集合\(I=\{1,2,3,\cdots,238\}\),若\(T\)是\(I\)的子集且满足条件:当\(x\in T\)时,\(7x\not\in T\), 则集合\(T\)中元素个数最多是_______.

2、已知\(f(x)\)在\(\mathcal R\)上单调递增,且对于任何实数\(x\),均有\(f\left[f(x)-3^x\right]=4\),则\(f(2015)\)的值为_______.

3、已知函数\(f(x)=\dfrac{\sin{\pi x}}{{\pi}^x+{\pi}^{1-x}}\)(\(x\in\mathcal{R}\)).下列命题:

① 函数\(f(x)\)既有最大值又有最小值;

② 函数\(f(x)\)是轴对称图形;

③ 函数\(f(x)\)在区间\(\left[-\pi,\pi\right]\)上共有\(7\)个零点;

④ 函数\(f(x)\)在区间\((0,1)\)上单调递增.

其中真命题是_______.(填上所有真命题的序号)

4、函数\(f(x)=\cos x+x\sin x\),\(x\in\left[-\pi,\pi\right]\)的极值点个数为_______.

5、设\(a\)为实数,函数\(f(x)=x^2+\left|x-a\right|+1\)的最小值_______.

6、定义在\(\mathcal{R}\)上的函数\(f(x)\)为奇函数且为减函数,若\(s,t\)满足\[f\left(s^2-2s\right)\leqslant{-f\left(2t-t^2\right)},\]则当\(1\leqslant{s}\leqslant{4}\)时,\(\dfrac{s}{t}\)的取值范围是_______.

7、中韩围棋擂台赛每方出八名棋手进行比赛(双方棋手的出场顺序已经确定),规定:每方先出一名棋手进行比赛,胜者继续参赛,负者被淘汰,依次进行,直到一方选手全部被淘汰,则比赛结束.假定中韩双方胜负的概率均等,那么

(1)一共可能出现的比赛结果总数为_______;(写出算式即可)

(2)中方在获胜的时候只剩下最后一名选手的概率为_______.(写出算式即可)

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每日一题[52] 透过现象看本质

(2015年北京市海淀区高三期末理科)如图所示,在正方体\(ABCD-A_1B_1C_1D_1\)中,点\(E\)是边\(BC\)的中点.点\(P\)在直线\(BD_1\)(除\(B\)、\(D_1\)两点)上运动的过程中,平面\(DEP\)可能经过的该正方体的顶点是_______.(写出满足条件的所有顶点)QQ20150306-4 cover正确的答案是\(A_1,B_1,D\).

当然,将正方体的顶点逐一代入验证是得到答案的简捷方法.但我们今天的问题是,确定平面\(DEP\)可能经过的该正方体表面的所有的点.

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一些杂七杂八的感想

一    学习大致有两种心态

第一种关心高考能用什么就学什么;第二种关心高考考过什么就学什么.心态不同,最后的结局也不同.

 

二    对于概念

对于概念的教学,往往有两种不可取的极端.一种认为概念不重要,技巧才重要,因为没有试题只考概念.这种观点要不得,因为没有概念之土壤,技巧之花草无从生根.另外一种认为概念很重要,学生之所以没有掌握好数学知识就是因为概念没有讲清楚.这种观念更要不得,对概念的理解需要在解题实践中逐渐提纯,慢慢的磨砺.概念不是讲清楚的,是练清楚的.

 

三    解题的层次

解题有四个递进的层次:解答解析解法解释.解答追求把正确答案做出来;解析追求将得到答案的步骤结构化;解法追求将不同的解析过程抽象成可复用的方法;解释是将解法纳入自己的数学思维体系中去,和已有的观点进行融合.

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每日一题[51] 划清界限得范围

今天的题目是2015年北京市东城区高三期末理科数学选择题的最后一题.

已知圆\(C:x^2+y^2=2\),直线\(l:x+2y-4=0\),点\(P\left(x_0,y_0\right)\)在直线\(l\)上.若存在圆\(C\)上的点\(Q\),使得\(\angle OPQ=45^\circ\)(\(O\)为坐标原点),则\(x_0\)的取值范围是(        )

A.\([0,1]\)

B.\(\left[0,\dfrac 85\right]\)

C.\(\left[-\dfrac 12,1\right]\)

D.\(\left[-\dfrac 12,\dfrac 85\right]\)

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拼车该如何付车费

这是现实生活中经常遇到的例子,甲乙两人从同一出发地拼车,乙的终点位于去往甲的终点的途中,最后甲支付了所有车费,那么乙需要支付给甲多少钱?

比如,甲单独打车需要花60元,乙单独打车需要花40元,最后甲、乙分别需要向司机支付多少元?

再比如,某商场举行买一送一的活动,活动的规则是任选两件商品,按价高者付费即可.那么如果甲看中了一件60元的商品,乙看中了一件40元的商品,一起结账的时候需要各自支付多少元?

一个简单的算法是这样的,甲乙一共享受了100元的服务,一共需要支出60元,相当于打6折,于是甲应该支付36元,乙需要支付24元.

PS:这个算法不直接适用于变态的星巴克买一赠一(Buy One Get One),因为那个券是要花钱买的,需要把券的成本也考虑进支出.

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