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  • 高中数学中高频变形技巧收录

    前言

    在高中数学的学习中,有一些变形的技巧非常常见,需要我们高度的关注和学习,现加以整理收录如下:

    代数方面

    ⒈三角变形,如逆用二倍角的正余弦公式和辅助角公式,整体思想等

    ⒉化为部分分式法(配凑法、代换法),应用变量集中思想,

    ⒊分子分母同除以,在分子分母位置构造(ax+cfrac{b}{x}(a,b>0 )),这一变形经常和均值不等式加以联系。

    ⒋乘常数同时除常数(或叫常数代换),均值不等式

    ⒌关于(sin heta、cos heta)的一次齐次式,二次齐次式的变形处理策略

    ⒍常见的图像变换(y=cfrac{1}{x})(y=x+cfrac{k}{x})(y=x-cfrac{k}{x})(y=|x|)(y=[x],y=[x-1])

    ⒎三角中给值求值的变形技巧,代数式的变换,角的变换等

    ⒏引入参数的技巧,(a:b:c=2:3:4)( an heta=cfrac{3}{4}),则(sin heta=3k,cos heta=4k,(k= e 0))

    ⒐裂项法常用变形公式:(cfrac{1}{n(n+1)}=cfrac{1}{n}-cfrac{1}{n+1})(hspace{2cm}) (cfrac{1}{sqrt{n+1}+sqrt{n}}=sqrt{n+1}-sqrt{n})

    (cfrac{1}{n(n+k)}=cfrac{1}{k}(cfrac{1}{n}-cfrac{1}{n+1}))(hspace{2cm}) (cfrac{1}{4n^2-1}=cfrac{1}{2}(cfrac{1}{2n-1}-cfrac{1}{2n+1}))

    (cfrac{1}{n(n+1)(n+2)}=cfrac{1}{2}(cfrac{1}{n(n+1)}-cfrac{1}{(n+1)(n+2)}))(hspace{2cm}) (log_a(1+cfrac{1}{n})=log_a(n+1)-log_an)

    放缩法常用变形公式:(cfrac{1}{(n+1)(n+1)}<cfrac{1}{n(n+1)}<cfrac{1}{n^2}<cfrac{1}{n(n-1)}<cfrac{1}{(n-1)(n-1)})

    ⒑分子有理化、分母有理化

    ⒒抽象函数的性质的刻画表达,如(f(x+2)=f(x-2)iff f(x+4)=f(x));函数(f(x))的对称轴是(x=2) (iff f(2-x)=f(x+2) iff f(x+4)=f(-x))

    ⒓⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛

    几何方面

    ⒈弦长公式

    $ |AB|xlongequal[韦达定理]{直角坐标系下}|x_1-x_2|sqrt{1+k^2}= sqrt{(x_1+x_2)^2-4x_1x_2}sqrt{1+k^2}xlongequal[极角相同]{极坐标系下}| ho_1- ho_2|$

    抛物线的焦点弦长公式:(|AB|=cfrac{2p}{sin^2alpha})

    ⒉解直线和圆、椭圆的方程组,韦达定理

    ⒊向量 由题目可知(overrightarrow{OA}+2overrightarrow{OB}+3overrightarrow{OC}=vec{0}),将其系数做恰当的拆分得到,((overrightarrow{OA}+overrightarrow{OC})+2(overrightarrow{OB}+overrightarrow{OC})=vec{0}),如图即(2overrightarrow{OD}=-4overrightarrow{OE}),即(overrightarrow{OD}=-2overrightarrow{OE}),即可知点(O)一定在(Delta ABC)的中位线(DE)上,且在中位线上靠近点(E)的三等分点处。

    函数

    ⒈导数的学习和考查中的高频函数,比如(y=xe^x,y=cfrac{e^x}{x},y=xlnx,y=cfrac{lnx}{x})

    ⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ

    ⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛

    例5【高三理科用题】已知(f(x))是定义在(R)上不恒为零的函数,对于任意的(x,yin R)都有(f(xy))(=xf(y))(+yf(x))成立,数列({a_n})满足(a_n=f(2^n)(nin N^*))(a_1=2),则数列({a_n})的通项公式(a_n)=______________.

    法1:【迭代递推】

    (a_1=f(2^1)=2),即(f(2)=2)

    (a_n=f(2^n)=f(2cdot2^{n-1})=2f(2^{n-1})+2^{n-1}f(2))

    (=2^1cdot f(2^{n-1})+2^ncdot 1=2[2f(2^{n-2})+2^{n-2}f(2)]+2^ncdot 1)

    (=2^2cdot f(2^{n-2})+2^ncdot 2)

    (=2^3cdot f(2^{n-3})+2^ncdot 3)

    (=2^4cdot f(2^{n-4})+2^ncdot 4)

    (=2^{n-1}cdot f(2^1)+2^n cdot (n-1)=ncdot 2^n)

    法2:【赋值法】

    由题目(a_n=f(2^n))可知,(a_{n+1}=f(2^{n+1})),且(a_1=f(2)=2)

    由于对任意的(x,yin R)都有(f(xy))(=xf(y))(+yf(x))成立,

    (x=2^n)(y=2),则有(f(2^{n+1})=f(2^ncdot 2)=2^nf(2)+2f(2^n))

    (a_{n+1}=2a_n+2 imes 2^n),即(a_{n+1}=2a_n+2^{n+1})

    接下来两边同时除以(2^{n+1}),得到

    (cfrac{a_{n+1}}{2^{n+1}}=cfrac{a_{n}}{2^{n}}+1)

    则数列({cfrac{a_n}{2^n}})是首项为(1),公差为(1)的等差数列,

    则有(cfrac{a_n}{2^n}=1+(n-1) imes 1=n)

    即所求通项公式为(a_n=ncdot 2^n)

    例7【高三理科用题】设(f_1(x)=cfrac{2}{1+x},f_{n+1}(x)=f_1(f_n(x))),且(a_n=cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+1}),则(a_{2017}=?)

    法1:可以计算出数列的前有限项,归纳猜想得到通项公式从而求解;

    由题目可知(f_1(x)=cfrac{2}{1+x},f_{n+1}(x)=f_1(f_n(x)))

    (f_n(x))代入(f_1(x))得到,(f_{n+1}(x)=cfrac{2}{1+f_n(x)})

    用此式依次计算得到:

    (f_1(x)=cfrac{2}{1+x},f_1(0)=2,a_1=cfrac{f_1(0)-1}{f_1(0)+1}=cfrac{1}{4})

    (f_2(x)=cfrac{2(1+x)}{3+x},f_2(0)=cfrac{2}{3},a_2=cfrac{f_2(0)-1}{f_2(0)+1}=-cfrac{1}{8})

    (f_3(x)=cfrac{2(3+x)}{5+3x},f_3(0)=cfrac{6}{5},a_3=cfrac{f_3(0)-1}{f_3(0)+1}=cfrac{1}{16},cdots)

    由此猜想数列({a_n})是首项为(cfrac{1}{4}),公比为(-cfrac{1}{2})的等比数列,

    通项公式为(a_n=cfrac{1}{4}cdot(-cfrac{1}{2})^{n-1})

    (a_{2017}=cfrac{1}{4}cdot(-cfrac{1}{2})^{2017-1}=cfrac{1}{2^{2018}}).

    法2:由上式得到启发,我们可以直接计算如下:

    (cfrac{a_{n+1}}{a_n}=cfrac{cfrac{f_{n+1}(0)-1}{f_{n+1}(0)+2}}{cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}}=cfrac{cfrac{f_1(f_n(0))-1}{f_1(f_n(0))+2}}{cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}})

    (=cfrac{cfrac{frac{2}{1+f_n(0)}-1}{frac{2}{1+f_n(0)}+2}}{cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}}=cfrac{cfrac{1-f_n(0)}{2(f_n(0)+2)}}{cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}} =-cfrac{1}{2})

    (q=-cfrac{1}{2}),再计算(a_1=cfrac{f_1(0)-1}{f_1(0)+1}=cfrac{1}{4})

    故数列({a_n})是首项为(cfrac{1}{4}),公比为(-cfrac{1}{2})的等比数列,

    通项公式为(a_n=cfrac{1}{4}cdot(-cfrac{1}{2})^{n-1}),则(a_{2017}=cfrac{1}{4}cdot(-cfrac{1}{2})^{2017-1}=cfrac{1}{2^{2018}}).

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