第九講極限與探索性問題的解題技巧
【命題趨向】綜觀2023年全國各套高考數學試題,我們發現對極限的考查有以下一些知識型別與特點:
1.數學歸納法
①客觀性試題主要考查學生對數學歸納法的實質的理解,掌握數學歸納法的證題步驟(特別要注意遞推步驟中歸納假設的運用和恒等變換的運用).
②解答題大多以考查數學歸納法內容為主,並涉及到函式、方程、數列、不等式等綜合性的知識,在解題過程中通常用到等價轉化,分類討論等數學思想方法,是屬於中高檔難度的題目
③數學歸納法是高考考查的重點內容之一.模擬與猜想是應用數學歸納法所體現的比較突出的思想,抽象與概括,從特殊到一般是應用數學歸納法的一種主要思想方法. 在由n=k時命題成立,證明n=k+1命題也成立時,要注意設法化去增加的項,通常要用到拆項、組合、添項、減項、分解、化簡等技巧,這一點要高度注意.
2. 數列的極限
①客觀性試題主要考查極限的四則運算法則、無窮遞縮等比數列所有項和等內容,對基本的計算技能要求比較高,直接運用四則運算法則求極限.
②解答題大多結合數列的計算求極限等,涉及到函式、方程、不等式知識的綜合性試題,在解題過程中通常用到等價轉化,分類討論等數學思想方法,是屬於中高檔難度的題目.
③數列與幾何:由同樣的方法得到非常有規律的同一類幾何圖形,通常相關幾何量構成等比數列,這是一類新題型.
3.函式的極限
①此部分為新增內容,本章內容在高考中以填空題和解答題為主.應著重在概念的理解,通過考查函式在自變數的某一變化過程中,函式值的變化趨勢,說出函式的極限.
②利用極限的運算法則求函式的極限進行簡單的運算.
③利用兩個重要極限求函式的極限.
④函式的連續性是新教材新增加的內容之一.它把高中的極限知識與大學知識緊密聯在一起.在高考中,必將這一塊內容溶入到函式內容中去,因而一定成為高考的又乙個熱點.
4.在一套高考試題中,極限一般分別有1個客觀題或1個解答題,分值在5分—12分之間.
5.在高考試題中,極限題多以低檔或中檔題目為主,一般不會出現較難題,更不會出現難題,因而極限題是高考中的得分點.
6.注意掌握以下思想方法
1 極限思想:在變化中求不變,在運動中求靜止的思想;
2 數形結合思想,如用導數的幾何意義及用導數求單調性、極值等.
此類題大多以解答題的形式出現,這類題主要考查學生的綜合應用能力,分析問題和學生解決問題的能力,對運算能力要求較高.
【考點透視】
1.理解數學歸納法的原理,能用數學歸納法證明一些簡單的數學命題.
2.了解數列極限和函式極限的概念.
3.掌握極限的四則運算法則;會求某些數列與函式的極限.
4.了解函式連續的意義,了解閉區間上連續函式有最大值和最小值的性質.
【例題解析】
考點1 數列的極限
1.數列極限的定義:一般地,如果當項數n無限增大時,無窮數列的項an無限地趨近於某個常數a(即|an-a|無限地接近於0),那麼就說數列以a為極限.
注意:a不一定是{an}中的項.
2.幾個常用的極限:① c=c(c為常數);②=0;③qn=0(|q|<1).
3.數列極限的四則運算法則:設數列{an}、{bn},
當an=a, bn=b時, (an±bn)=a±b;
例1. ( 2023年湖南卷)數列{}滿足:,且對於任意的正整數m,n都有,則
a. b. c. d.2
[考查目的]本題考查無窮遞縮等比數列求和公式和公式的應用.
[解答過程]由和得
故選a.
例2.(2023年安徽卷)設常數,展開式中的係數為,則_____.
[考查目的]本題考查利用二項式定理求出關鍵數, 再求極限的能力.
[解答過程],由,所以,所以為1.
例3. (2023年福建卷理)把展開成關於的多項式,其各項係數和為,則等於
a. b. c. d.2
[考查目的]本題考查無窮遞縮等比數列求和公式和公式的應用.
[解答過程]
故選d例4. (2023年天津卷理)設等差數列的公差是2,前項的和為,則 .
思路啟迪:由等差數列的公差是2,先求出前項的和為和通項.
[解答過程]
故填3小結:
1.運用數列極限的運算法則求一些數列的極限時必須注意以下幾點:
(1)各數列的極限必須存在;
(2)四則運算只限於有限個數列極限的運算.
2.熟練掌握如下幾個常用極限:
(1)c=c(c為常數);
(2)()p=0(p>0);
(3)=(k∈n *,a、b、c、d∈r且c≠0);
(4)qn=0(|q|<1).
例5. (2023年重慶卷理)設正數a, b滿足則( )
(a)0 (b) (c) (d)1
解: 故選b
小結:重視在日常學習過程中運用化歸思想.
考點2 函式的極限
1.函式極限的概念:
(1)如果f(x)=a且f(x)=a,那麼就說當x趨向於無窮大時,函式f(x)的極限是a,記作f(x)=a,也可記作當x→∞時,f(x)→a.
(2)一般地,當自變數x無限趨近於常數x0(但x不等於x0)時,如果函式f(x)無限趨近於乙個常數a,就說當x趨近於x0時,函式f(x)的極限是a,記作f(x)=a,也可記作當x→x0時,f(x)→a.
(3)一般地,如果當x從點x=x0左側(即x<x0=無限趨近於x0時,函式f(x)無限趨近於常數a,就說a是函式f(x)在點x0處的左極限,記作f (x)=a.如果從點x=x0右側(即x>x0)無限趨近於x0時,函式f (x)無限趨近於常數a,就說a是函式
f (x)在點x0處的右極限,記作f(x)=a.
2.極限的四則運算法則:
如果f (x)=a, g(x)=b,那麼
[f(x)±g(x)]=a±b; [f(x)·g(x)]=a·b; =(b≠0).
例6.(2023年江西卷理) =( )
a.等於0b.等於lc.等於3d.不存在
[考查目的]本題主要考查利用同解變形求函式極限的能力.
[解答過程]故選b
例7.(2023年四川卷理) ( )
(a)0 (b)1 (c) (d)
[考查目的]本題主要考查利用分解因式同解變形求函式極限的能力.
[解答過程]
故選d例8.若f (x)=在點x=0處連續,則f (0
思路啟迪:利用逆向思維球解.
解答過程:∵f(x)在點x=0處連續,∴f (0)=f (x),
f (x)= = =.
答案:例9.設函式f (x)=ax2+bx+c是乙個偶函式,且f (x)=0, f (x)=-3,求這一函式最大值..
思路啟迪:由函式f (x)=ax2+bx+c是乙個偶函式,利用f (-x)=f (x)構造方程,求出b的值.
解答過程:∵f (x)=ax2+bx+c是一偶函式,
∴f (-x)=f (x),即ax2+bx+c=ax2-bx+c.
∴b=0.∴f (x)=ax2+c.
又f (x)= ax2+c=a+c=0, f(x)=ax2+c=4a+c=-3,
∴a=-1,c=1.∴f (x)=-x2+1.∴f (x)max=f(0)=1.
∴f (x)的最大值為1.
例10.設f(x)是x的三次多項式,已知===1.
求的值(a為非零常數).
解答過程:由於=1,可知f(2a)=0
同理f(4a)=0
由①②,可知f(x)必含有(x-2a)與(x-4a)的因式,由於f(x)是x的三次多項式,故可設f(x)=a(x-2a)(x-4a)(x-c).
這裡a、c均為待定的常數.
由=1,即
=a(x-4a)(x-c)=1,
得a(2a-4a)(2a-c)=1,
即4a2a-2aca=-1
同理,由於=1,
得a(4a-2a)(4a-c)=1,
即8a2a-2aca=1
由③④得c=3a,a=,
因而f(x)=(x-2a)(x-4a)(x-3a).
∴=(x-2a)(x-4a)
=·a·(-a)=-.
例11 a為常數,若(-ax)=0,則a的值是
思路啟迪:先對括號內的的式子變形.
解答過程:∵(-ax)= ==0,
∴1-a2=0.∴a=±1.但a=-1時,分母→0,
∴a=1.
考點3.函式的連續性及極限的應用
1.函式的連續性.
一般地,函式f(x)在點x=x0處連續必須滿足下面三個條件:
(1)函式f(x)在點x=x0處有定義;(2)f(x)存在;(3)f(x)=f(x0).如果函式y=f(x)在點x=x0處及其附近有定義,而且f(x)=f(x0),就說函式f(x)在點x0處連續.
2.如果f(x)是閉區間[a,b]上的連續函式,那麼f(x)在閉區間[a,b]上有最大值和最小值.
3.若f(x)、g(x)都在點x0處連續,則f(x)±g(x),f(x)·g(x),(g(x)≠0)也在點x0處連續.若u(x)在點x0處連續,且f(u)在u0=u(x0)處連續,則復合函式f[u(x)]在點x0處也連續.
例12..f(x)在x=x0處連續是f(x)在x=x0處有定義的_________條件.
a.充分不必要b.必要不充分
c.充要d.既不充分又不必要
思路啟迪:說明問題即可.
解答過程:f(x)在x=x0處有定義不一定連續.
答案:a
例13.f(x)=的不連續點為( )
a.x=0b.x=(k=0,±1,±2,…)
c.x=0和x=2kπ(k=0,±1,±2,…) d.x=0和x=(k=0,±1,±2,…)
思路啟迪:由條件出發列方程解之.
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