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  • 备考反思|2021年全国卷乙卷理科数学解析版

    前言

    哈三中数学教师、全国高中数学竞赛优秀教练员杨治千老师,对高考数学全国乙卷进行分析。今年的高考数学卷呈如下特点:

    “题目中传统问题与创新问题相结合,重视数学应用、数学文化的考查,也出现结构不良试题及易错问题。总体来看选择题难度增大,填空题较为基础,大题虽较难但难度梯度设置合理。整张试卷较往年高考试题结构稳定,考查知识主体未变,稳中求新,向新高考靠拢,全面体现了基础性、综合性、应用性和创新性的考查要求。”

    发挥数学学科特色 关注社会发展及中华传统文化

    理科第6题以北京冬奥会志愿者的培训为试题背景,考查逻辑推理能力和运算求解能力。理科第9题以魏晋时期我国数学家刘徽的著作《海岛算经》中的测量方法为背景,考查考生综合运用知识解决问题的能力,让考生充分感悟到我国古代数学家的聪明才智。

    坚持开放创新 考查关键能力

    2020年10月,中共中央国务院《深化新时代教育评价改革总体方案》提出,稳步推进中高考改革,构建引导学生德智体美劳全面发展的考试内容体系,改变相对固化的试题形式,增强试题开放性,减少死记硬背和“机械刷题”现象。数学科高考积极贯彻《总体方案》要求,加大开放题的创新力度,利用开放题考查数学学科核心素养和关键能力,发挥数学科高考的选拔功能。“举例问题”灵活开放。如文、理科第16题有多组正确答案,有多种解题方案可供选择,考查了考生的空间想象能力,具有较好的选拔性。

    倡导理论联系实际 学以致用

    2021年数学高考在应用性进行重点探索,取得突破。试题注重理论联系实际,体现数学的应用价值,并让学生感悟到数学的应用之美。理论联系实际的试题,体现现代科技发展和现代社会生产等方面的特点,有机渗透数学建模、数据分析、逻辑推理等数学核心素养与数学思想方法的应用,对选拔与育人具有积极的意义。

    文科重视基础 理科重视能力

    文理科部分试题相同,如3、15、16、17、22、23题完全相同,理科4、5、10题分别是文科试题中的9、10、12题。18题考查立体几何知识,题中几何体完全一样,已知条件也一致,问题设置根据文理教学大纲的不同有差异。19题考查数列知识,文理共同点是信息量较大,数列关系复杂,文科题型常规,重视计算。理科在数列知识的考查中较往年难度有所提升,注重知识迁移能力,本题最能考察考生的考场心态及临场发挥能力。解析几何知识点的考查文科设置在11、14、20题,其中11、20考查的都是解析几何中的方程思想,尤其是解答题20,考生习惯于使用韦达定理解决问题,本次考题与韦达定理无关,但题目设置较易,学生容易上手。理科的考查设置在11、13、21题,其中21题主要考察切点弦知识,对了解切点弦结论的考生较有优势,可以较快上手。即便是使用韦达定理解题,与往年的21题相比难度仍有降低,但参量较多,考查学生计算过程中对代数式整体的处理能力。导数知识点的考察文科设置在12、21题,都设置成了三次函数,皆为常规题型,考查了极值点和切线问题,计算量不大,较往年比难度降低。理科设置在10、12、20题,10和20题是常规题,难度不大。12题看似是常规的比大小问题,但是用比较大小常用的介值法、放缩法都无法实现,需要用排除法再巧妙构造函数,这道题难度很大,考察了学生数学抽象、逻辑推理、数学运算、直观想象多个数学核心素养,需要学生有很强的知识整合能力才能得出正确答案。

    2021年全国乙卷重视难度和思维的层次性,解题方法的多样性,给学生提供多种分析问题和解决问题的途径,体现数学学科的综合性、创新性,思维的深刻性、灵活性,方法的探究性、创造性,发挥了数学学科高考的选拔性功能。

    典例剖析

    【2021年高考乙卷理数第(2)题】已知集合 (S={smid s=2n+1, nin Z})(T={tmid t=4n+1, nin Z}), 则 (Scap T)=【(quad)

    $A.varnothing$ $B.S$ $C.T$ $D.Z$

    法1:赋值法,将两个集合具体化,令 (n=1,2,3,4,cdots,)

    则集合 (S={cdots,3,5,7,9,cdots}),集合 (T={cdots,5,9,13,17,cdots})

    (T subsetneqq S),故 (S cap T=T),则选 (C) .

    法2:当 (n) 是偶数时,设 (n=2k), 则 (s=2n+1=4k+1)

    (n) 是奇数时,设 (n=2k+1) , 则 (s=2n+1=4k+3)(kin Z)

    (T subsetneqq S), 则 (S cap T=T), 故选: (C) .

    【2021年高考乙卷文数第(3)题理数第(3)题】已知命题 (p: exists x in R)(sin x<1); 命题 (q: forall x in R)(e^{|x|}geqslant 1), 则下列命题中为真命题的是【 (quad)

    $A.p wedge q$ $B. eg p wedge q$ $C.p wedge eg q$ $D. eg(p vee q)$

    解析:容易判断命题 (p) 为真命题;而对于函数 (y=e^{|x|}) ,是偶函数,

    且当 (xin(0,+infty)) 时,函数变形为 (y=e^x),故单调递增,

    故很容易得到 (f(x)=e^{|x|}) 的最小值为 (f(0)=1),则命题 (q) 为真命题,

    则由此判断复合命题 (p wedge q) 为真命题,故选 (A) .

    〔解后反思〕:我们需要储备函数 (f(x)=e^{|x|})(g(x)=e^x+e^{-x})(h(x)=e^x-e^{-x})等常用常见函数的图像和性质,

    ①比如函数 (f(x)=e^{|x|})还可以在分段函数,图像变换类题目,转化划归类题目中做其他形式的考察,比如 (y=e^{|x-1|})的对称轴为 (x=1)

    ②本套试卷第 (8) 题中的函数 (m(x)=2^x+2^{2-x}) ,就是由函数 (g(x)=e^x+e^{-x})变换得到的,将底数 (e) 换为 (2),单调性不变,变换为 (h(x)=2^x+2^{-x}),对称轴为 (x=0),偶函数,然后向右平移一个单位,得到 (h(x-1))(=)(2^{x-1})(+)(2^{1-x}),然后再纵向扩大 (2) 倍,即

    [m(x)=2h(x-1)=2cdot 2^{x-1}+2cdot 2^{1-x}=2^x+2^{2-x} ]

    【2021年高考乙卷文数第(9)题理数第(4)题】设函数 (f(x)=cfrac{1-x}{1+x}), 则下列函数中为奇函数的是【(quad)

    $A.f(x-1)-1$ $B.f(x-1)+1$ $C.f(x+1)-1$ $D.f(x+1)+1$

    解析: 本题目的求解涉及到反比例函数函数的对称性,图像的变换,函数的奇偶性

    由于 (f(x)=cfrac{1-x}{1+x}=cfrac{-(x+1)+2}{1+x}=-1+cfrac{2}{x+1})

    所以函数 (f(x)) 的对称中心为 ((-1,-1))

    所以将函数 (f(x)) 向右平移一个单位,向上平移一个单位,

    得到函数 (y=f(x-1)+1) ,该函数的对称中心为 ((0,0))

    故函数 (y=f(x-1)+1) 为奇函数,故选: (B) .

    【2021年高考乙卷文数第(10)题理数第(5)题】 在正方体 (ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}) 中, (P)(B_{1}D_{1}) 的中点, 则直线 (PB)(AD_{1}) 所成的角为 【(quad)

    $A.cfrac{pi}{2}$ $B.cfrac{pi}{3}$ $C.cfrac{pi}{4}$ $D.cfrac{pi}{6}$

    解析: 由于 (AD_{1}//BC_{1}), 所以 (angle PBC_{1}) 是直线 (PB)(AD_{1}) 所成的角[或所成角的补角]准确的说法还需要添加这句话,或所成角的补角,原因是两条直线所成的角的范围是 ([0,cfrac{pi}{2}]) ,而图形中的角 (angle PBC_{1}) 的大小不一定在此范围内,

    设正方体 (ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}) 的棱长为 (2)

    (PB_{1}=PC_{1}=cfrac{1}{2}sqrt{2^{2}+2^{2}}=sqrt{2})

    (BC_{1}=sqrt{2^{2}+2^{2}}=2sqrt{2})(BP=sqrt{2^{2}+(sqrt{2})^{2}}=sqrt{6})

    所以 (cosangle PBC_{1}=cfrac{PB^{2}+BC_{1}^{2}-PC_{1}^{2}}{2 imes PB imes BC_{1}}=cfrac{6+8-2}{2 imessqrt{6} imes2sqrt{2}}=cfrac{sqrt{3}}{2})

    所以,(angle PBC_{1}=cfrac{pi}{6}), 则直线 (PB)(AD_{1}) 所成的角为 (cfrac{pi}{6}), 故选: (D) .

    【2021年高考乙卷理数第(6)题】将 (5) 名北京冬奥会志愿者分配到花样滑冰、短道速滑、冰球和冰壶 (4) 个项目进行培训,每名志愿者只分配到 (1) 个项目, 每个项目至少分配 (1) 名志愿者, 则不同的分配方案共有【(quad)】种

    $A.60$ $B.120$ $C.240$ $D.480$

    解析: 从 (5) 名志愿者中任选 (2) 个分成 (1) 组,再从剩余的 (3) 名志愿者中任选 (1) 个分成 (1) 组, 再从剩余的 (2) 名志愿者中任选 (1) 个分成 (1) 组,再从剩余的 (1) 名志愿者中任选 (1) 个分成 (1) 组, 共有分组数为 (cfrac{C_5^2C_3^1C_2^1C_1^1}{A_3^3}=C_5^2=10) 种方法,然后这 (4) 组进行全排列,有(A_{4}^{4})种,共有 (C_{5}^{2}A_{4}^{4}=240) 种,故选: (C) .

    【2021年高考乙卷文科数学第(12)题理数第(10)题】 设 (a eq 0), 若 (x=a) 为函数 (f(x)=a(x-a)^{2}(x-b)) 的极大值点,则【(quad)

    $A.a < b$ $B.a > b$ $C.ab < a^2$ $D.ab > a^2$

    解析:本题目的求解涉及函数的极值点穿根法的另类应用

    (f(x)=a(x-a)^{2}(x-b)=0),得到函数的两个零点, (x=a)(x=b)

    由于 (a eq 0) ,故我们针对 (a) 分类讨论如下:

    (a>0) 时,利用穿根法做函数简图的方法,(x=a) 为偶次根,(x=b) 为奇次根,

    做出适合题意的简图如下,

    由图可知,(0<a<b),则 (ab>a^2)

    (a<0) 时,利用穿根法做函数简图的方法,(x=a) 为偶次根,(x=b) 为奇次根,

    做出适合题意的简图如下,

    由图可知,(b<a<0),则 (ab>a^2)

    综上所述,总有 (ab>a^2),故选 (D)

    【2021年高考乙卷理科数学第 (11) 题】设 (B) 是椭圆 (C: cfrac{x^{2}}{a^2}+cfrac{y^{2}}{b^2}=1) ((a>b>0))的上顶点,若 (C) 上的任意一点 (P) 都满足 (|PB|leqslant 2b) ,则 (C) 的离心率的取值范围是【(quad)

    $A.[cfrac{sqrt{2}}{2},1)$ $B.[cfrac{1}{2},1)$ $C.(0,cfrac{sqrt{2}}{2}]$ $D.(0,cfrac{1}{2}]$

    解法1: 由题可知点 (B) 的坐标为 ((0, b)),因为 (C) 上的任意一点 (P) 都满足 (|PB|leqslant 2b)

    所以点 (P) 的轨迹可以看成以 (B) 为圆心, (2b) 为半径的圆与椭圆至多只有一个交点,

    (left{egin{array}{l}cfrac{x^{2}}{a^{2}}+cfrac{y^{2}}{b^{2}}=1\x^{2}+(y-b)^{2}=4b^{2}end{array} ight.) 至多一个解,

    消去 (x), 可得 (cfrac{b^{2}-a^{2}}{b^{2}}y^{2}-2by+a^{2}-3b^{2}=0)

    所以,(Delta=4b^{2}-4cdotcfrac{b^{2}-a^{2}}{b^{2}}cdot(a^{2}-3b^{2})leqslant 0)

    整理可得 (4b^{4}-4a^{2}b^{2}+a^{4}leqslant 0), 即 ((a^{2}-2b^{2})^{2}leqslant 0)

    解得 (a^{2}=2b^{2}), 则 (e=sqrt{1-cfrac{b^{2}}{a^{2}}}=cfrac{sqrt{2}}{2})

    (e) 的范围为 ((0,cfrac{sqrt{2}}{2}]),故选: (C).

    法2: 由题可知点 (B) 的坐标为 ((0, b)),设 (P(x_0,y_0))

    则由 (C: cfrac{x_0^{2}}{a^2}+cfrac{y_0^{2}}{b^2}=1) 可得到 (x_0^2=a^2(1-cfrac{y_0^2}{b^2}))

    (|PB|^{2}=x_{0}^{2}+(y_{0}-b)^{2}=a^{2}(1-cfrac{y_{0}^{2}}{b^{2}})+y_{0}^{2}-2by_{0}+b^{2})

    (=-cfrac{c^{2}}{b^{2}}y_{0}^{2}-2by_{0}+a^{2}+b^{2})(y_{0}in[-b, b])

    上述为以 (y_0) 为自变量的二次函数,图像为开口向下的抛物线,定义域为 (y_{0}in[-b, b])

    对称轴为 (y_0=-cfrac{-2b}{2 imes(-frac{c^2}{b^2})}=-cfrac{b^3}{c^2})

    由题意,当 (y_0=-b) 时,(|PB|^2)最大,则 (-cfrac{b^3}{c^2}leqslant -b)

    解得 (b^2geqslant c^2),即 (a^2-c^2geqslant c^2),则 (e=cfrac{c}{a}leqslantcfrac{sqrt{2}}{2})

    (e) 的范围为 ((0,cfrac{sqrt{2}}{2}]),故选: (C).

    【2021年高考乙卷理科数学第 (12) 题】设 (a=2ln1.01)(b=ln1.02)(c=sqrt{1.04}-1),则【(quad)

    $A.a < b < c$ $B.b < c < a$ $C.b < a < c$ $D.c < a < b$

    解析:通过构造函数来比较大小;

    (f(x)=ln(1+x)-sqrt{1+2x}+1), 则 (b-c=f(0.02)),易得到

    (f'(x)=cfrac{1}{1+x}-cfrac{2}{2sqrt{1+2x}}=cfrac{sqrt{1+2 x}-(1+x)}{(1+x)sqrt{1+2x}})

    (x geqslant 0) 时, (1+x=sqrt{(1+x)^{2}}geqslantsqrt{1+2 x}), 故 (f'(x)leqslant 0)

    所以, (f(x))([0,+infty)) 上单调递减,故 (f(0.02)<f(0)=0),故 (b<c) .

    再设 (g(x)=2ln(1+x)-sqrt{1+4x}+1), 则 (a-c=g(0.01)), 易得到

    (g'(x)=cfrac{2}{1+x}-cfrac{4}{2sqrt{1+4x}}=2cdotcfrac{sqrt{1+4x}-(1+x)}{(1+x)sqrt{1+4x}})

    (0leqslant x<2) 时,(sqrt{1+4x}geqslant sqrt{1+2x+x^2}=1+x),所以在 (xin [0,2))时,(g'(x)geqslant0)

    (g(x))([0,2)) 上单调递增,所以 (g(0.01)>g(0)=0),故 (a>c) .

    综上所述, (a>c>b),故选 (B) .

    【2021年高考乙卷理科数学第 (13) 题】已知双曲线 (C: cfrac{x^{2}}{m}-y^{2}=1(m>0)) 的一条渐近线为 (sqrt{3}x)(+)(my)(=)(0), 则 (C) 的焦距为_______.

    解析:易知双曲线的渐近线方程为 (y=pm cfrac{b}{a}x)

    根据题意,(a^2=m)(b^2=1),且一条渐近线方程为 (y=-cfrac{sqrt{3}}{m}x)

    则有 (cfrac{1}{sqrt{m}}=cfrac{sqrt{3}}{m}),解得 (m=3)

    (a^2=3)(c^2=a^2+b^2=4),则焦距为 (2c=4) .

    【2021年高考乙卷文理数学第 (17) 题】某厂研制了一种生产高精产品的设币,为检验新设币生产产品的某项指标有无提高, 用一台旧设备和一台新设备各生产了 (10) 件产品,得到各件产品该项指标数据如下:

    旧设备 (9.8) (10.3) (10.0) (10.2) (9.9) (9.8) (10.0) (10.1) (10.2) (9.7)
    新设备 (10.1) (10.4) (10.1) (10.0) (10.1) (10.3) (10.6) (10.5) (10.4) (10.5)

    旧设备和新设备生产产品的该项指标的样本平均数分别记为 (ar{x})(ar{y}) , 样本方差分别记为 (s_{1}^{2})(s_{2}^{2}) .

    (1) 求 (ar{x})(ar{y})(s_{1}^{2})(s_{2}^{2}) .

    解析: (ar{x}=10+cfrac{(-0.2)+0.3+0+0.2+(-0.1)+(-0.2)+0+0.1+0.2+(-0.3)}{10}=10)

    (ar{y}=10+cfrac{0.1+0.4+0.1+0+0.1+0.3+0.6+0.5+0.4+0.5}{10}=10.3)

    (s_{1}^{2}=cfrac{1}{10}[(-0.2)^2+0.3^2+0^2+0.2^2+(-0.1)^2+(-0.2)^2+0^2+0.1^2+0.2^2+0.3^2]=0.036)

    (s_{2}^{2}=cfrac{1}{10}[(-0.2)^2+0.1^2+(-0.2)^2+(-0.3)^2+(-0.2)^2+0^2+0.3^2+0.2^2+0.1^2+0.2^2]=0.04)

    (2) 判断新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备是否有显著提高(如果 (ar{y}-ar{x}geqslant)(2sqrt{cfrac{s_{1}^{2}+s_{2}^{2}}{10}}), 则认为新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高, 否则不认为有显著提高).

    解析: (ar{y}-ar{x}=10.3-10=0.3=sqrt{0.09})

    (2sqrt{cfrac{s_{1}^{2}+s_{2}^{2}}{10}})(=)(2sqrt{cfrac{0.036+0.04}{10}})(=)(2sqrt{0.0076})(=)(sqrt{0.0304})

    由于 (sqrt{0.09}>sqrt{0.0304}),即 (ar{y}-ar{x}>) (2sqrt{cfrac{s_{1}^{2}+s_{2}^{2}}{10}})

    故新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高。

    【2021年高考乙卷理科数学第 (18) 题】 如图,四棱锥 (P-ABCD) 的底面是矩形, (PDperp) 底面 (ABCD)(M)(BC) 的中点,且 (PB perp AM) .

    (1). 求 (BC) ;

    解析:求解矩形的宽 (BC) 时 ,可以从以下三个思路思考求解:

    思路一:利用直角三角形相似求解,由于 (AMperp)平面 (PBD) ,故有 (AMperp BD)

    由于 (angle BAM+angle DAM=cfrac{pi}{2})(angle ADB+angle DAM=cfrac{pi}{2})

    (angle ADB=angle BAM), 且 (Rt riangle ADBsim Rt riangle BAM)

    则有 (cfrac{AD}{AB}=cfrac{AB}{BM}),令 (BM=x),则 (cfrac{2x}{1}=cfrac{1}{x})

    解得 (x=cfrac{sqrt{2}}{2}),故 (BC=2x=sqrt{2})

    思路二:由于 (AMperp)平面 (PBD) ,故有 (AMperp BD),此时我们可以利用平面向量解决问题,

    建立如右图所示的平面坐标系,利用平面向量求解,[或直接在立体图形中建系,利用空间向量求解],

    则点(D(0,0))(C(1,0)),设 (|AD|=|BC|=2x),则 (A(0,-2x))(M(1,-x))(B(1,-2x))

    (overrightarrow{DB}=(1,-2x))(overrightarrow{AM}=(1,x)),由于 (AMperp BD)

    (overrightarrow{DB}cdotoverrightarrow{AM}=0),即 ((1,-2x)cdot(1,x)=0)

    (1-2x^2=0),解得(x=cfrac{sqrt{2}}{2}),故 (AD=BC=sqrt{2})

    思路三:利用 (Rt riangle) 求解 (BC) 的长度;

    (DC)(PC) 的中点分别为 (E)(F) ,连结 (EA)(EM)(EF)(FA)(FM)

    由于 (PDperp) 下底面 (ABCD) ,故 (FEperp) 下底面 (ABCD)

    ( riangle FEA)( riangle FEM)(Rt riangle)

    又由于 (ME//BD)(MF//PB)(AMperp PB)

    (AMperp MF) ,则 ( riangle AMF)(Rt riangle)

    (BM=CM=x),则 (AD=2x)(DE=EF=CE=cfrac{1}{2})

    (MF^2=ME^2+EF^2=cfrac{1}{4}+x^2+cfrac{1}{4}=cfrac{1}{2}+x^2)

    (AF^2=AE^2+EF^2=cfrac{1}{4}+(2x)^2+cfrac{1}{4}=cfrac{1}{2}+4x^2)

    (AM^2=1+x^2),由于 (AF^2=AM^2+MF^2)

    则有 (cfrac{1}{2}+4x^2=cfrac{1}{2}+x^2+1+x^2)

    解得 (x=cfrac{sqrt{2}}{2}),故 (BC=2x=sqrt{2}) .

    (2). 求二面角 (A-PM-B) 的正弦值;

    解析:由题可知,(DA)(DC)(DP) 两两互相垂直,故以点 (D) 为坐标原点,建立空间直角坐标系如图所示,

    (A(sqrt{2},0,0))(B(sqrt{2},1,0))(M(cfrac{sqrt{2}}{2},1,0))(P(0,0,1))

    (overrightarrow{AP}=(-sqrt{2},0,1))(overrightarrow{PM}=(cfrac{sqrt{2}}{2},1,-1))

    设平面 (APM) 的法向量为 (vec{n}=(x,y,z))

    则有 (left{egin{array}{l}{vec{n}cdotoverrightarrow{AP}=0}\{vec{n}cdotoverrightarrow{PM}=0}end{array} ight.quad) ,即 (left{egin{array}{l}{-sqrt{2}x+z=0}\{cfrac{sqrt{2}}{2}x+y-z=0}end{array} ight.quad)

    (x=sqrt{2}) 此处实质是求解不定方程,故常常使用赋值法,为了减少或防止坐标中出现分数,避免运算出错,具体的赋值还是有一定的讲究和技巧的。(quad),则 (y=1)(z=2),即 (vec{n}=(sqrt{2},1,2))

    同理,设平面 (PMB)的法向量为 (vec{v}=(p,q,r))注意,将向量 (overrightarrow{PM})作为公共量,下面的计算就可以减少运算量(quad)

    则有 (left{egin{array}{l}{vec{v}cdotoverrightarrow{PM}=0}\{vec{v}cdotoverrightarrow{MB}=0}end{array} ight.quad) ,即 (left{egin{array}{l}{cfrac{sqrt{2}}{2}p+q-r=0}\{-sqrt{2}p=0}end{array} ight.quad)

    (q=1),则 (r=1)(p=0),即 (vec{v}=(0,1,1))

    所以 (|cos<vec{n},vec{v}>|=cfrac{|vec{n}cdotvec{v}|}{|vec{n}||vec{v}|}=cfrac{3}{sqrt{7} imessqrt{2}}=cfrac{3}{sqrt{14}})

    [注意,此处仅仅是一步中间过程,接下来还要平方,故可以不做分母有理化,省时省力]

    设二面角 (A-PM-B) 的平面角为 (alpha)

    (sinalpha=sqrt{1-cos^{2}alpha}=sqrt{1-cos^{2}<vec{n}, vec{v}>}=sqrt{1-(cfrac{3}{sqrt{14}})^{2}}=cfrac{sqrt{70}}{14})

    所以二面角 (A-PM-B) 的正弦值为 (cfrac{sqrt{70}}{14}).

    〔解后反思〕:① 二面角的平面角用这两个平面的法向量的夹角来刻画;

    ② 若两个平面的法向量分别为 (vec{n}=(x,y,z))(vec{v}=(p,q,r)),二面角的平面角或其补角为 ( heta=<vec{n},vec{v}>)

    (cos heta=cos<vec{n},vec{v}>=cfrac{vec{n}cdotvec{v}}{|vec{n}||vec{v}|}=cfrac{xp+yq+rz}{sqrt{x^2+y^2+z^2}sqrt{p^2+q^2+r^2}})

    ③ 若题目需要求解二面角的余弦值时,需要特别注意,此时还需要通过观察图形[而不是通过计算来确定]来确定二面角的平面角是锐角、直角或钝角;容易出错的是有人计算得到 (cos heta<0),就认为平面角为钝角,这是错误的,其实平面角的正负与我们所取的法向量的方向有关,并不能说明平面角是不是钝角。

    ④ 若题目需要求解二面角的正弦值时,采用公式 (sin heta=sqrt{1-cos^2 heta}) 来求解;

    【2021年高考乙卷理科数学第 (19) 题】记 (S_{n}) 为数列 ({a_{n}}) 的前 (n) 项和, (b_{n}) 为数列 ({S_{n}}) 的前 (n) 项积, 已知 (cfrac{2}{S_{n}}+cfrac{1}{b_{n}}=2).

    (1). 证明:数列 ({b_{n}}) 是等差数列;

    解析:由 (b_{n}) 的定义,(b_n=S_1 imes S_2 imescdots imes S_n)(b_{n-1}=S_1 imes S_2 imescdots imes S_{n-1})

    可得到 (cfrac{b_n}{b_{n-1}}=S_n)(ngeqslant 2),将其代入已知 (cfrac{2}{S_{n}}+cfrac{1}{b_{n}}=2)

    得到 (cfrac{2b_{n-1}}{b_n}+cfrac{1}{b_n}=2),即 (2b_{n-1}+1=2b_n)

    (b_n-b_{n-1}=cfrac{1}{2})(ngeqslant 2)

    又当 (n=1) 时, 由 (cfrac{2}{S_{1}}+cfrac{1}{b_{1}}=2), 解得 (b_1=cfrac{3}{2})

    故数列 ({b_n}) 是以 (cfrac{3}{2}) 为首项,以 (cfrac{1}{2}) 为公差的等差数列 .

    〔解后反思〕:①本小问的求解分析容易陷入泥沼,由于是证明 ({b_n}) 为等差数列,故我们一般能想到利用定义式证明 (b_n-b_{n-1}=m) ,其中 (m) 为常数,或者利用等差中项法证明 (2b_n=b_{n+1}+b_{n-1})((ngeqslant 2)) ,沿着此思路容易想到先将已知条件变形得到 (b_n=cfrac{S_n}{2S_n-2}) ,再类比得到 (b_{n-1})(=)(cfrac{S_{n-1}}{2S_{n-1}-2})((ngeqslant 2)),但是当设法计算 (b_n-b_{n-1}) 时思路受阻没法进行下去了,需要调整分析思路。

    ② 由于已知的式子中只含有两个变量 (S_n)(b_n) ,而要证明的只与 (b_n) 有关,故我们猜想需要替换掉 (S_n),但是这个 (S_n) 又不能用上面的思路得到,故此时只能研究题目所给的已知条件了。

    ③由我们所学的数列常识可知,

    (S_n=a_1+a_2+cdots+a_n),则 (S_{n-1}=a_1+a_2+cdots+a_{n-1})

    (a_n=S_n-S_{n-1})((ngeqslant 2)),由此类比思考可得到,

    依照 (b_{n}) 的定义,(b_n=S_1 imes S_2 imescdots imes S_n)(b_{n-1}=S_1 imes S_2 imescdots imes S_{n-1})

    可得到 (cfrac{b_n}{b_{n-1}}=S_n)(ngeqslant 2),这样代入已知 (cfrac{2}{S_{n}}+cfrac{1}{b_{n}}=2)

    就只剩下有关 (b_n) 类的表达式,从而容易达到证明的目的。

    (2). 求 ({a_{n}}) 的通项公式.

    解析:由 (1) 可知, (b_n=cfrac{3}{2}+(n-1) imescfrac{1}{2}=cfrac{n+2}{2})

    将其代入已知 (cfrac{2}{S_{n}}+cfrac{1}{b_{n}}=2) 替换 (b_n) 得到,

    (cfrac{2}{S_{n}}+cfrac{2}{n+2}=2) ,解得 (S_n=cfrac{n+2}{n+1})

    [题记:接下来,利用 (a_n)(S_n) 的关系求解 (a_n) ,就成了常规的数列求通项公式问题了]

    (ngeqslant 2) 时, (a_n=S_n-S_{n-1}=cfrac{n+2}{n+1}-cfrac{n+1}{n}=-cfrac{1}{n(n+1)})

    (n=1) 时, (a_1=S_1=cfrac{3}{2}) ,不符合上式,

    ({a_{n}}) 的通项公式为 (a_n=left{egin{array}{l}cfrac{3}{2},&n=1\-cfrac{1}{n(n+1)},&ngeqslant2end{array} ight.)

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