数形结合思想的应用
2021-08-03曾光
曾光
伟大数学家华罗庚曾说过:“数无形时少直觉,形少数时难入微,数形结合百般好,隔离分家万事休.”从这里我们可以看出,数形结合对于研究数学问题有着非常重要的作用. 新高考改革也强调要掌握好数形结合思想. 下面我们来看看其在高考中的应用.
【类型一】数形结合在向量问题中的应用
【例1】设 , 为单位向量,且 + =1,则 - =______.
【分析】向量是矢量,既有大小也有方向,非常适合用数形结合思想研究相关问题. 题中 , 为单位向量,其长度为1,但是不知道它们的夹角大小. 由 + =1可知它们的和的模为1,通过图形关系,可以求它们的差的模.
【解析】由图1可知, = + , = =1, = ,因为三角形△OAM为直角三角形,AM= ,所以AB= ,即 - = .
【小结】数形结合思想能够快速地解决向量的问题.
【类型二】数形结合在抽象函数问题中的应用
【2020全国高考山东理数1卷】若定义在R的奇函数 f(x)
在 (-∞, 0)单调递减,且f(2)=0,则满足xf(x-1)≥0的x的取值范围是( )
A. [-1, 1]∪[3, +∞) B. [-3, -1]∪[0, 1]
C. [-1, 0]∪[1, +∞) D. [-1, 0]∪[1, 3]
【分析】抽象函数问题由于没给出解析式,逻辑推理的难度较大. 而运用数形结合方法则能起到化抽象为具体的作用.
【解析】因为f(2)=0,f(x)为奇函数,所以f(-2)=-f(2)=0,因此y=f(x)的函数图像经过点(-2,0)、(2,0),且f(x)在(-∞, 0)是减函数,由对称性可得f(x)在x>0时的图像也是递减,从而可得出f(x)的草图,如图2. 把f(x)的图像整体往右平移1个单位,可得到f(x-1)的图像,如图3. xf(x-1)≥0即是x与f(x-1)同号,当x>0时f(x-1)≥0,由图像得出为[1, 3]. 当x<0时,f(x-1)≤0,由图像得出为[-1, 0]. 因此选D.
【小结】数形结合思想能够直观地解决抽象函数的问题.
【类型三】数形结合在几何问题中的应用
【2020年普通高等学校招生全国统一考试(浙江卷)】 设直线l∶ y=kx+b(k>0)与圆x2+y2=1和圆(x-4)2+y2=1均相切,则k=_……
