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文件名称:小题应小做 图形巧助力.docx
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更新时间:2025-06-08
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文档摘要

小题应小做图形巧助力

在高中数学中,数形结合是数学学科中重要的数学思想,往往伴随函数与方程思想、分类讨论思想、特殊与一般思想等,与逻辑推理、数学运算、数学抽象等核心素养相交融.通过对图形的观察与分析,化抽象为直观,化直观为精确,本文以高考试题为例,仅从图形的角度浅谈它在高考小题中的巧用巧做,并列举两道方法类似的高考试题,以期抛砖引玉.

一、图形在函数中的巧用

函数是高中数学最重要的主干知识,也是解决实际生活、生产中的重要模型.初高中所学习的基本初等函数、其组合函数与复合函数,与参数的引入构成了丰富多彩的函数类型,其图象与基本性质相得益彰,图形凸显性质,性质勾勒出图形,相辅相成,尤其是在解决与抽象函数有关问题时,图形发挥出关键作用.

例1(2020年新高考卷Ⅰ第8题,卷Ⅱ第8题)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]

分析与解:本题考查函数的奇偶性、单调性以及抽象函数不等式的解法.如图1,先根据题设初步画出函数f(x)的大致图象,再向右平移1个单位长度,再结合xf(x-1)≥0可求得-1≤x≤0或1≤x≤3,故选D.

例2(2020年北京卷第6题)已知函数f(x)=2x-x-1,则不等式f(x)0的解集是().

A.(-1,1)[WB]B.(-∞,-1)∪(1,+∞)

C.(0,1)D.(-∞,0)∪(1,+∞)

分析与解:本题是函数与不等式的交汇,意图考查转化思想、函数思想、基本初等函数的图象与性质.先由f(x)0得2xx+1,转化为指数函数y=2x的图象与直线y=x+1的位置关系问题.如图2,不等式f(x)0表示的含义是指数函数y=2x的图象在直线y=x+1的上方,因而可得x0或x1,故选D.

点评:在解题中,通过图形呈现出函数的性质、关键特征,能迅速求解问题,有事半功倍之效,因此,作出函数对应的大致图形是解题的关键.与例1类似题有2014年新课标卷Ⅱ理科第15题、2017年新课标卷Ⅰ理科第5题,与例2类似题有2019年天津卷文科第8题、2015年北京卷理科第7题.

二、图形在立体几何中的巧用

高考对空间立体几何的考查主要是点线面之间的位置关系、常见几何体的结构特征及其表面积与体积、空间角与距离,还有一些动态问题,主要是应用传统几何方法或建系引入空间向量来求解相关问题.对于立几问题,借助它们的几何特征进行转化,运用有关的性质定理、判定定理或结论、计算公式进行求解.

例3(2021年新高考卷Ⅱ第10题)如下图,在正方体中,O为底面的中心,P为所在棱的中点,M,N为正方体的顶点.则满足MN⊥OP的是().

分析与解:对于选项A:平移直线OP至过点N,此时为正方体的对角线,易知该直线与直线MN斜交,不可能是垂直,选项A错误;对于选项B:平移直线OP至该正方体的体对角线位置(前左上方顶点、后右下方顶点),由三垂线定理可知,该直线与直线MN垂直,选项B正确;对于选项C:与选项B的情形相同,选项C正确;对于选项D:平移直线MN至前面,平移直线OP至左侧面,易知两直线斜交,不可能垂直,选项D错误.综上,故选BC.

点评:异面直线所成角的求解方法、有关的定理知识等是求解本题的关键.通过平移直线至同一平面内,或转化为具有明显的几何特征来准确判断两直线的位置关系.类似题有2017年新课标卷Ⅰ文科第6题、2017年新课标卷Ⅲ文科第10题.

例4(2020年新高考卷Ⅱ第13题)已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,M,N分别为BB1,AB的中点,则三棱锥A1-NMD1的体积为_____.

分析与解:如图3,直接求△NMD1的面积及其对应的高比较麻煩,利用等体积法将三棱锥A1-NMD1换顶点与换底面成三棱锥D1-A1NM,此时只需求底面A1NM的面积、确定对应高,即可求体积.△A1NM的面积S=2×2-2×12×2×1-12×1×1=32,又知对应高为A1D1=2,所以三棱锥A1-NMD1的体积V=13×S×A1D1=1.

点评:当直接求几何体的体积比较困难,或遇到动点问题时,往往进行置换顶点(或底面),或等体积(或面积)进行转化,探寻比较容易求解的几何模型.类似题有2015年四川卷文科第14题、2012年山东卷理科第14题.

三、图形在解析几何中的巧用

解析几何主要包括直线、圆、椭圆、双曲线和抛物线,高考重点考查它们的几何性质和位置关系,定义是它们的“根”,妙用平几知识也是破解小题的惯用手段,在解题中能巧妙求解问题,达到小题小做、巧做的目的.

例5(2012年安徽卷文科第9题)若直线x-y+1=0与圆(x-a)2+y2=2有公共