高中数学文科1一2课本-学好高中数学的人
必修一
第一章 集合与函数概念
集合的含义与表示
集合元素的三大特征:确定性、互异性、无序性。
通常,集合用大写字母表示,集合元素用小写字母表示。
如果
a
是集合A的元素,就说
a
属于集合A,记作
a?A
。
如果
a
不是集合A的元素,就说
a
不属于集合A,记作
a?A
。
非负整数集(自然数集) N 整数集
N
*
或N
+
整数集 Z 有理数集 Q 实数集
R
集合的两种表示方式:列举法,描述法。
集合间的基本关系
①一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是
集合B中的元素,我们就说这
两个集合有包含关系,称集合A为B的
子集。
记作:
A?B(或B?A)
读作:A含于B(或B包含A)。
②如果两个集合所含的元素完全相同,那么我们称这两个集合相
等。
Venn图法表示集合。
空集的定义:不含任何元素的集合称为空集。
空集的性质:空集是一切集合的子集。空集是任何非空集合的真
子集。
子集
的定义:对于两个集合A与B,若然任何属于A的元素也属
于B,我们就说A是B的子集。
<
br>真子集的定义:如果A是B的子集,并且B中至少有一个元素不
属于A,那么集合A叫做集合B的
真子集。
集合的基本运算
交集、并集、全集、补集。
一般地,由属于集合A且属于集合B的所有元素组成的集合,称
为A与B的交集。
记作:A∩B。 读作:A交B。
其含义用符号表示为:
AB?{x|x?A,且x?B}.
用Venn图表示如下:
A
B
—般地,由所有属
于集合A或属于集合B的元素所组成的集合,
称为集合A与B的并集。
记作:A∪B. 读作:A并B.
其含义用符号表示为:
AB?{x|x?A,或x?B}
用Venn图表示如下:
A
补集:一般地,设S是一个集合,A是S的一个真子集,由S中所
有不属于A的元素组成的集合
,叫做子集A在S中的补集记作?sA.
读作A在S中的补集。
函数的概念
(1)设A、B是非空的数集,如果按照某个确定的对应关系
f
,
使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数
f<
br>(
x
)
和它对应,那么就称
f
:A→B为从集合A到集合B的
一个函数.
记作:
y
=
f
(
x
),
x
∈A.
其中,
x
叫做自变量,
x
的取值范围A叫做函数的定义域;与
x
的
值相对应的
y
值叫做函数值,函数值的集合{
f
(
x
)|
x
∈A }叫做函数
的值域.
注意:
① “
y
=
f
(
x
)”是函数符号,可以用任意的
字母表示,如“
y
=
g
(
x
)”;
②
函数符号“
y
=
f
(
x
)”中的
f
(x
)表示与
x
对应的函数值,一个
数,而不是
f
乘x
.
(2)
构成函数的三要素:定义域、值域、对应关系。
(3)区间的概念
①区间的分类:开区间、闭区间、半开半闭区间;
②无穷区间;
③区间的数轴表示.
(4)
求函数定义域的方法:
1)如果f(x)是整式,那么函数的定义域是实数集R .
2)如
果
f
(
x
)是分式,那么函数的定义域是使分母不等于零的实
数的集
合 .
3)如果
f
(
x
)是二次根式,那么函数的定义域
是使根号内的式子
大于或等于零的实数的集合.
4)如果
f
(x
)是由几个部分的数学式子构成的,那么函数定义域
是使各部分式子都有意义的实数集合
.(即求各集合的交集)
5)满足实际问题有意义.
函数的表示法
函数的三种常用表示法:解析法、列表法、图像法
解析式的特点为:函数关系清楚,容易从自变量的值求出其对应
的函数值,便于用解析式来研究函数的性
质,还有利于我们求函数的
值域。
列表法的特点为:不通过计算就知道自变量取某些值时函数的对
应值。
图像法的特点是:能直观形象地表示出函数的变化情况。
注意:
①函数图象既可以是连续的曲线,也可以是直线、折线、离散的
点等等。
②解析法:必须注明函数的定义域。
③图象法:是否连线。
④列表法:选取的自变量要有代表性,应能反映定义域的特征。
映射
一般地,设A、B是两个非空的集合,如果按某一个确定的对应法
则
f
,使对于集
合A中的任意一个元素
x
,在集合B中都有唯一确定
的元素
y
与之对
应,那么就称对应
f
:A→B为从集合A到集合B的一
个映射。
记作“
f
:A→B”。
说明:
(1)这两个集
合有先后顺序,A到B的映射与B到A的映射是截
然不同的,其中
f
表示具体的对应法
则,可以用多种形式表述.
(2)“都有唯一”什么意思
包含两层意思:一是必有一个;二是只有一个,也就是说有且只
有一个的意思.
函数的单调性
增函数:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果对于定义域
I内的某个区间D内的任意两个自变量x
1
,x
2
,
当x
1
时,都有
f(x
1
)
),那么就说f(x)在区间D上是增函数。
减函数:一般地,设函数y=f(
x)的定义域为I,如果对于定义域
I内的某个区间D内的任意两个自变量x
1
,x<
br>2
,当x
1
>x
2
时,都有
f(x
1
)
),那么就说f(x)在区间D上是增函数。
注意:
1)
函数的单调性是在定义域内的某个区间上的性质,是函数的
局部性质。
2)必须是对
于区间D内的任意两个自变量x
1
,x
2
;当x
1
时,
总有f(x
1
)
) 。
<
br>函数单调性的定义:如果函数y=f(x)在某个区间上是增函数或是
减函数,那么就说函数y=
f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,
区间D叫做y=f(x)的单调区间。
判断函数单调性的步骤:
① 任取x
1
,x
2
∈
D,且x
1
。
②
作差f(x
1
)-f(x
2
)。
③
变形(通常是因式分解和配方)。
④
定号(即判断差f(x
1
)-f(x
2
)的正负)。
⑤
下结论(即指出函数f(x)在给定的区间D上的单调性)。
函数的最大最小值
(1) 最大(小)值定义:一般地,设函数y?f(x)
的定义域为I,
如果存在实数M满足:
1)对于任意的
x?I
,都有f(x)<=(>=)M;
2)存在
x
0
?I
,使得
f(x
0
)?M
.
那么,称M是函数
y?f(x)
的最大值。
(2)
利用函数单调性来判断函数最大(小)值的方法。
①配方法 ②换元法
③数形结合法
函数的奇偶性
偶函数的定义:一般地,对于函数
f
(x)
的定义域内的任意一个
x
,
都有
f(?x)?f(x)
,那么
f(x)
就叫做偶函数。
奇函数的定义:一般地,对于函数
f(x)
的定义域的任意一个
x
,
都有
f(?x)??f(x)<
br>,那么
f(x)
就叫做奇函数.
注意:
1)函数是奇函数或是偶函数称为函数的奇偶性,函数的奇偶性是
函数的整体性质。
2)由函数的奇偶性定义可知,函数具有奇偶性的一个必要条件是,
对于定义域
内的任意一个
x
,则
?x
也一定是定义域内的一个自变量
(即定义域
关于原点对称)。
3)偶函数的图象关于
y
轴对称;奇函数的图象关于原点对称。
偶
函数在关于原点对称的区间上单调性相反;奇函数在关于原点
对称的区间上单调性一致。
第二章
基本初等函数
指数与指数幂的运算
n
次方根:一般地,若
x
n
?a
,则x叫做
a
的
n<
br>次方根,其中
n
>
1,且
n
∈N
*
,当<
br>n
为偶数时,
a
的
n
次方根中,正数用
n
a
表示,如
果是负数,用
?
n
a
表示,
n
a
叫做根式.
n
为奇数时,
a
的
n
次方根用
符号
n
a
表示,其中
n
称为根指数,a为被开方数。
n
?
?
n为奇数,
a的n次方根有一个,为a
a为正数:
?
n
?
?
n为偶数,
a的n次方根有两个,为?a
?
?
n为奇数,
a的n次方根只有一个,为
n
a
a为负数:
?
?
?
n为偶数,
a的n次方根不存在.
零的
n
次方根为零,记为
n
0?0
正数的分数指数幂的意义为:
a?
n
a
m
(a?0,m,n?N
*
)
m
n
正数的定负分数指数幂的意义与负整数幂的意义相同.
即:
a
?
m
n
?
1
a
m
n
(a?0,m,n?N
*
)
规定:0的正分数指数幂等于0,0的负分数指数幂无意义.
说明:规定好分数指数
幂后,根式与分数指数幂是可以互换的,
分数指数幂只是根式的一种新的写法,而不是
a?a?
a???a(a?0)
由于整数指数幂,分数指数幂都有意义,因此,有理数指数幂是
有意义的,整数指数幂的运算性质,可以推广到有理数指数幂,即:
(1)
ar
?a
s
?a
r?s
(a?0,r,s?Q)
(2)
(a
r
)
S
?a
rs
(a?0,r,s?
Q)
(3)
(a?b)
r
?a
r
b
r<
br>(Q?0,b?0,r?Q)
一般来说,无理数指数幂
a
p
(a?0,p是一个无理数)
是一个确定的实
数,有理数指数幂的性质同样适用于无理数指数幂
.无理指数幂的意
义,是用有理指数幂的不足近似值和过剩近似值无限地逼近以确定大
小.
四则运算的顺序是先算乘方,再算乘除,最后算加减,有括号的
先算括号的。
整数幂的运算性质及运算规律扩充到分数指数幂后,其运算顺序
仍符合我们以前的四则运算顺序
。
n
m
1
m
1
m
1
m
指数函数及其性质
指数函数的定义:一般地,函数
y?a
x
(
a
>0且
a
≠1)叫做指数
函数,其中
x
是自变量,函数的定义域为R。
从图上看
y?a
x
(
a
>1)与
y?a
x
(0<
a
<1)两函数图象的特征。 <
br>8
6
4
2
-5510
-2
-4
-6
-8
指数函数
y?a
x
(
a
>0且
a<
br>≠1),当底数越大时,函数图象间有什么样
的关系.
图象特征
函数性质
a
>1
0<
a
<1
a
>1
0<
a
<1
向
x
轴正负方向无限延伸
函数的定义域为R
图象关于原点和
y
轴不对称
非奇非偶函数
函数图象都在
x
轴上方
函数的值域为R
+
函数图象都过定点(0,1)
a
0
=1
自左向右,
图象逐渐上升
自左向右,
增函数
图象逐渐下降
减函数
在第一象限内在第一象限内
的图
的图
x
>0,
a
x
>1
x
>0,
a
x
<1
象纵坐标都大象纵坐标都小
于1
于1
在第二象限内在第二象限内
的图
的图
x
<0,
a
x
<1
x
<0,
a
x
>1
象纵坐标都小象纵坐标都大
于1
于1
利用函数的单调性,结合图象还可以看出:
(1)在
[a,b]上,f(x
)=a
x
(
a
>0且
a
≠1)值域是
[f(a),
f(b)]或[f(b),f(a)];
(2)若
x?0,则f(x
)?1;f(x)取遍所有正数当且仅当x?R;
(3)对于指数函数
f(x)?a
x
(
a
>0且
a
≠1),总有
f(
1)?a;
(4)当
a
>1时,若
x
1
<
x
2
,则
f(x
1
)
<
f(x
2
)
。
对数
对数的定义:一般地,若
ax
?N(a?0,且a?1)
,那么数
x
叫做以a为
底
N
的对数,记作
x?log
a
N
,
a
叫做对数的底
数,
N
叫做真数。
在对数的概念中,要注意:
(1)底数的限制
a
>0,且
a
≠1
(2)
a
x
?N?log
a
N?x
指数式
?
对数式
幂底数←
a
→对数底数
指 数←
x
→对数
幂 ←N→真数
说明:对数式
log
a
N
可看作一
记号,表示底为
a
(
a
>0,且
a
≠1),
幂为<
br>N
的指数工表示方程
a
x
?N
(
a
>0,且
a
≠1)的解。也可以看作
一种运算,即已知底为
a
(
a<
br>>0,且
a
≠1)幂为
N
,求幂指数的运算.
因此,对数式
log
a
N
又可看幂运算的逆运算。
两类对数:
① 以10为底的对数称为常用对数,
log
10<
br>N
常记为
lgN
.
log
e
N
常记为
lnN
.② 以无理数
e=…为底的对数称为自然对数,
以后解题时,在没有指出对数的底的情况下,都是指常用对数,如100的对数等于2,即
lg100?2
.
对数及其性质
1的对数是零,负数和零没有对数
对数的性质
log
a
a?1
a
>0且
a
≠1
a
log
a
N
?N
如果
a
>0且
a
≠1,M>0,N>0,那么:
(1)
log
a
MN?log
a
M?log
a
N<
br>
(2)
log
a
M
?log
a
M?log
a
N
N
(3)
log
a
M
n<
br>?nlog
a
M(n?R)
换底公式:
a
>0,且
a
≠1,
c
>0,且
e
≠1,
b
>0
log
a
b?
log
c
b
log
c
a
一般地,我们把函数
y?log
a
x
(
a
>0且
a
≠1)叫做对数函数,其中
x
是自变量,函数的定义域是(0,+∞)。
对数函数的性质:
图象的特征
函数的性质
(1)图象都在
y
轴的右边
(1)定义域是(0,+∞)
(2)函数图象都经过(1,0)
(2)1的对数是0
点
x
(3)当
a
>1时,
y?log
a
是增函数,
(3)从左往右看,当
a
>1时,
图象逐渐上升,当0<
a
<1时,
图象逐渐下降 .
当
0<
a
<1时,
y?log
a
x
是减函
数.
(4)当
a
>1时,函数图象在(1,
(4)当
a
>1时
0)点右边的纵坐标都大于0,
在(1,0)点左边的纵坐标都小
x
>1,则
log
a
x
>0
于0.
当0<
a
<1时,图象正好
0<
x
<1,
log
a
x
<0
相反,在
(1,0)点右边的纵坐
标都小于0,在(1,0)点左边
当0<
a
<1时<
br>
的纵坐标都大于0 .
x
>1,则
log
a
x
<0
0<
x
<1,
log
a
x
<0
a
>1
0<
a
<1
图
象
(1)定义域(0,+∞);
(2)值域R;
性
(3)过点(1,0),即当
x
=1,
y
=0;
质
(4)在(0,+∞)上是增函
在(0,+∞)是上减函数
数
反函数:当一个函数是一一映射时,可以把这个函数的
因变量作
为一个新的函数自变量,而把这个函数的自变量作为新的函数的因变
量,我们称这两个
函数为反函数.
同底的指数函数和对数函数互为反函数。
幂函数
一般地,形如
y?x
?
(
x?
R)的函数称为幂函数,其中
x
是自变量,
?
是常数.
如
y?x,y?x,y
?x
等都是幂函数,幂函数与指数函数,对数函
2
1
3
?
1
4
数一样,都是基本初等函数.
y?x
y?x
2
y?x
3
y?x
1
2
y?x
?1
定义
R
域
R
R
?
x|x?0
?
?
x|x?0
?
奇偶
奇
性
奇
奇
非奇非
奇
偶
在第在第Ⅰ在第Ⅰ在第Ⅰ在第Ⅰ在第ⅠⅠ象象限单象限单象限单象限单象限单
限单调递增
调递增
调递增
调递增
调增
减性
调递减
定点
(1,1)
(1,1)
(1,1)
(1,1)
(1,1)
幂函数性质
(1)所有的幂函数在(0,+∞)都有定义,并且图象都过点(1,
1)(原因:
1
x
?1
)。
(2)
x
>0时,幂函数的图象都通
过原点,并且在[0,+∞]上,
是增函数(从左往右看,函数图象逐渐上升)。
特别地,当
x
>1,
x
>1时,
x
∈(0,1),
y?x
2
的图象都在
y?x
图象的下方,形状向下凸越大,下凸的程度越大。
当α<1时,
x
∈(0,1),
y?x
2
的图象都在
y?x
的图象上方,
形状向上凸,α越小,上凸的程度越大。
(3)α<0时,幂函数的图象在区间(0,+∞)上是减函数。
在第一象限内,当
x
向原点靠近时,图象在
y
轴的右方无限逼近
y<
br>轴正半轴,当
x
慢慢地变大时,图象在
x
轴上方并无限逼近
x
轴的正
半轴。
第三章
函数的应用
方程的根与函数的零点
函数零点的概念:
对于函数
y?f(x)(x?D)
,把使
f(x)?0
成立的实数<
br>x
叫做函数
y?f(x)(x?D)
的零点.
函数零点的意义:
函数
y?f(x)
的零点就是方程
f(
x)?0
实数根,亦即函数
y?f(x)
的
图象与
x
轴交点
的横坐标.
即:方程
f(x)?0
有实数根
?
函数
y?f(x)
的图象与
x
轴有交点
?
函数
y?f(x)<
br>有零点.
函数零点的求法:
求函数
y?f(x)
的零点:
①(代数法)求方程
f(x)?0
的实数根。
②(几何法)对于不
能用求根公式的方程,可以将它与函数
y?f(x)
的图象联系起来,并利用函数的性质找出零
点。
二次函数的零点:
二次函数
y?ax
2
?bx?c(a?0)
.
(1) △>0,方
程
ax
2
?bx?c?0
有两不等实根,二次函数的图
象与
x
轴有两个交点,二次函数有两个零点.
(2) △=0,方程
ax
2
?bx?c?0
有两相等实根(二重根),二
次函数的图象与
x
轴有一个交点,二次函数有一个二重零点或二阶零
点.
(3)△<0,方程
ax
2
?bx?c?0
无实根,二次函数的图象与
x
轴
无交
点,二次函数无零点.
用二分法求函数的近似解
二分法,又称
分半法,是一种方程式根的近似值求法。对于区间
[a,b]上连续不断且f(a) ·f(b)<0的
函数y=f(x),通过不断地把函
数f(x)的零点所在的区间一分为二,使区间的两个端点逐步逼近
零
点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法。
注意事项:
定区间,找中点,中值计算两边看。
同号去,异号算,零点落在异号间。
周而复始怎么办精确度上来判断。
几类不同增长的函数模型
在区间(0,+∞)上,尽管函数
y?a
x
(
a
>1),<
br>y?log
a
x
(
a
>1)
和
y?x
n
(
n
>0)都是增函数,但它们的增长速度不同,而且不在同
一个“档次
”上。随着x的增大,
y?a
x
(
a
>1)的增长速度越来越
快,会超过并远远大于
y?x
n
(
n
>0)的增长速度,而
y?log
a
x
(
a
>
1)得增长速度则会越来越慢。因
此,总会存在一个x
0
,当x>x
0
时,
就有
log
a
x
<
x
n
<
a
x
。
函数模型的应用实例
数学模型是用数学语言模拟现实的一种模型,它把实际问题中某
些事物的主要特征和关系抽象出来,并用数学语言来表达,这一过程
称为建模,是解应用题的关
键。数学模型可采用各种形式,如方程
(组),函数解析式,图形与网络等。
利用给定函数模型或建立确定的函数模型解决实际问题的方法;
(1)根据题意选用恰当的函数模型来描述所涉及的数量之间的关
系;
(2)利用待定系数法,确定具体函数模型;
(3)对所确定的函数模型进行适当的评价;
(4)根据实际问题对模型进行适当的修正.
必修二
第一章 直线与方程
(1)直线的倾斜角
定义:
x轴正向与直线向上方向之间所成的角叫直线的倾斜角。特别
地,当直线与
x
轴平行
或重合时,我们规定它的倾斜角为0度。因此,
倾斜角的取值范围是0°≤α<180°
(2)直线的斜率
①定义:倾斜角不是90°的直线,它的倾斜角的正切叫做这条直
线
的斜率。直线的斜率常用k表示。即
k?tan
?
。斜率反映直线与轴的倾斜程度。
当
?
?
?
0
?
,90
?
?
时,
k?0
; 当
?
?
?<
br>90
?
,180
?
?
时,
k?0
;
当
?
?90
?
时,
k
不存在。
②过两点
的直线的斜率公式:
k?
y
2
?y
1
(x
1
?x
2
)
x
2
?x
1
注意
下面四点:(1)当
x
1
?x
2
时,公式右边无意义,直线的斜率不
存
在,倾斜角为90°;
(2)
k
与
P
1
、
P
2
的顺序无关;(3)以后求斜率可不通过倾斜角而由直线
上两点的坐
标直接求得;
(4)求直线的倾斜角可由直线上两点的坐标先求斜率得到。
(3)直线方程
①点斜式:
y?y
1
?k(x?x
1
)
直线斜率
k
,且过点
?
x
1
,y<
br>1
?
注意:当直线的斜率为0°时,k=0,直线的方程是
y
=
y
1
。
当直线的斜率为90°时,直线的斜率不存在,它的方
程不能
用点斜式表示.但因
l
上每一点的横坐标都等于
x
1
,所以它的方程是
x
=
x
1
。
②
斜截式:
y?kx?b
,直线斜率为
k
,直线在
y
轴上的截
距为
b
③两点式:
y?y
1
x?x
1
(
x
1
?x
2
,y
1
?y
2
)直线
两点
?
x
1
,y
1
?
,
?
x2
,y
2
?
?
y
2
?y
1
x
2
?x
1
④截矩式:
x
?
y
?
1
ab
其中直线
l
与
x
轴交于点
(a,
0)
,与
y
轴交于点
(0,b)
,即
l
与
x
轴、
y
轴的
截距分别为
a,b
。
⑤一
般式:
Ax?By?C?0
(
A
,
B
不全为0)
注意:
○
1各式的适用范围
○
2特殊的方程如:
平行于
x
轴的直线:
y?b
(
b
为常数);
平行于
y
轴的直线:
x?a
(
a
为常数);
(5)直线系方程:即具有某一共同性质的直线
(一)平行直线系
平行于已知直线
A
0
x?B
0
y?C
0
?0(
A
0
,B
0
是不全为0的常数)的直
线系:
A
0
x?B
0
y?C?0
(
C
为常数)
(二)过定点的直线系
(ⅰ)斜率为
k
的直线系:
y?y
0
?k
?
x?x
0
?
,直线过定点
?x
0
,y
0
?
;
(ⅱ)过两条直线
l
1
:A
1
x?B
1
y?C
1
?0
,
l
2
:A
2
x?B
2
y?C
2
?0
的交点的
直线系方程为
(
?
为参数),其中直线
l
2
不在直线系中。
<
br>?
A
1
x?B
1
y?C
1
?
??
?
A
2
x?B
2
y?C
2
?
?0
(6)两直线平行与垂直
当
l
1
:y?k
1
x?b
1
,
l
2
:y?k
2
x?b2
时,
l
1
l
2
?k
1
?
k
2
,b
1
?b
2
;
l
1
?l<
br>2
?k
1
k
2
??1
注意:利用斜率判断直线的平行与垂直时,要注意斜率的存在与否。
(7)两条直线的交点
l
1
:A
1
x?B
1
y?C
1
?0
l
2
:A2
x?B
2
y?C
2
?0
相交
A<
br>1
x?B
1
y?C
1
?0
交点坐标即方程组
?
的一组解。
?
?
A
2
x?B
2
y?C
2
?0
方程组无解
?l
1
l
2
;
方程组有无数解
?
l
1
与
l
2
重合
(8)两点间距离公式:设
A(x
1
,y
1
),(
是平
面直角坐标系中的两个
Bx
2
,y
2
)
点,
则
|AB|?(x
2
?x
1
)
2
?(y
2
?y
1
)
2
(9)点到直线距离公式:一
点
P
?
x
0
,y
0
?
到直线
l<
br>1
:Ax?By?C?0
的距离
d?
Ax
0
?By<
br>0
?C
A
2
?B
2
(10)两平行直线距离公式
在任一直线上任取一点,再转化为点到直线的距离进行求解。
第二章
圆的方程
1、圆的定义:平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫圆,定
点为圆
心,定长为圆的半径。
2、圆的方程
(1)标准方程
?
x?a
?
2
?
?
y?b
?
2
?r
2
,圆心
?
a,b
?
,半径为r;
(2)一般方程
x
2
?y
2
?Dx?Ey?F?0
DE
?
,半径为当
D
2
?E
2
?4F?0
时,方程表示圆,此时圆心为
?
?
?,?
?
?
22
?
r?
1
D
2
?E
2
?4F
<
br>2
当
D
2
?E
2
?4F?0
时,表示一个点
; 当
D
2
?E
2
?4F?0
时,方程不
表示任
何图形。
(3)求圆方程的方法:
一般都采用待定系数法
:先设后求。确定一个圆需要三个独立条件,
若利用圆的标准方程,
需求出a,b,r;若利用一般方程,需要求出D,E,F;
另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必经过原点,以此来
确定圆心的位置。
3、直线与圆的位置关系:
直线与圆的位置关系有相离,相切,相交三种情况,基本上由下列两
种方法判断:
<
br>(1)设直线
l:Ax?By?C?0
,圆
C:
?
x?a?
2
?
?
y?b
?
2
?r
2
,圆心
C
?
a,b
?
到
l
的距离为
d?<
br>Aa?Bb?C
,则有
d?r?l与C相离
;
d?r?l与C相切;
A
2
?B
2
d?r?l与C相交
(2)设
直线
l:Ax?By?C?0
,圆
C:
?
x?a
?
2
?
?
y?b
?
2
?r
2
,先将方程联立
消元,得到一个一元二次方程之后,令其中的判别式为
?
,则有
?
?0?l与C相离
;
??0?l与C相切
;
??0?l与C相交
<
br>注:如果圆心的位置在原点,可使用公式
xx
0
?yy
0
?r
2
去解直线与圆
相切的问题,其中
?
x
0
,y0
?
表示切点坐标,r表示半径。
(3)过圆上一点的切线方程:
①圆
x
2
+y
2
=r
2
,圆上一点为(x
0
,y
0
),则过此点的切线方程
为
xx
0
?yy
0
?r
2
(课本命题).
②圆
(x-a)
2
+(y-b)
2
=r
2
,圆上一点为
(x
0
,y
0
)
,
则过此点的切线方程为
(x
0
-a)(x-a)+(y
0
-b)(y
-b)= r
2
(课本命题的推广).
4、圆与圆的位置关系:通过两圆
半径的和(差),与圆心距(
d
)之
间的大小比较来确定。
设圆<
br>C
1
:
?
x?a
1
?
2
?
?
y?b
1
?
2
?r
2
,
C
2<
br>:
?
x?a
2
?
2
?
?
y?b2
?
2
?R
2
两圆的位置关系常通过两圆半径的和(
差),与圆心距(
d
)之间的大
小比较来确定。
当
d?R?r
时两圆外离,此时有公切线四条;
当
d?R
?r
时两圆外切,连心线过切点,有外公切线两条,内公切线
一条;
当
R?r?d?R?r
时两圆相交,连心线垂直平分公共弦,有两条外公
切线
;
当
d?R?r
时,两圆内切,连心线经过切点,只有一条公切线;
当
d?R?r
时,两圆内含;
当
d?0
时,为同心圆。
第三章
立体几何初步
1、柱、锥、台、球的结构特征
(
1)棱柱:定义:有两个面互相平行,其余各面都是四边形,且每
相邻两个四边形的公共边都互相平行,
由这些面所围成
的几何体。
分类:以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱柱、四棱柱、五
棱柱等。
表示:用各顶点字母,如五棱柱
ABCDE?A
'
B
'
C
'
D
'
E
'
或用对角线的端点
字母,如五棱柱
AD
'
几何特征:两底面是对应边平行的全等多边形;侧面、对角面都是平
行四
边形;侧棱平行且相等;平行于底面的截面是与底面
全等的多边形。
(2)棱锥
定义:有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点
的三角形,
由这些面所围成的几何体
分类:以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱锥、四棱锥、五
棱锥等
表示:用各顶点字母,如五棱锥
P?A
'
B
'
C
'
D
'
E
'
几何特征:侧面、对角面都是三角形;平行于底面的截面
与底面相似,
其相似比等于顶点到截面距离与高的比的平方。
(3)棱台:定义:用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,截面和
底面之间的部分
分类:以底面多边形的边数作为分类的标准分为三棱态、四棱台、五
棱台等
表示:用各顶点字母,如五棱台
P?A
'
B
'
C
'
D
'
E
'
几何特征:①上下底面是相似的平行多边形
②侧面是梯形 ③侧
棱交于原棱锥的顶点
(4)圆柱:定义:以矩形的一边所
在的直线为轴旋转,其余三边旋转
所成的曲面所围成的几何体
几何特征:①底面是全
等的圆;②母线与轴平行;③轴与底面圆的半
径垂直;④侧面展开图是一个矩形。
(
5)圆锥:定义:以直角三角形的一条直角边为旋转轴,旋转一周所
成的曲面所围成的几何体
几何特征:①底面是一个圆;②母线交于圆锥的顶点;③侧面展开图
是一个扇形。
(6)圆台:定义:用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥,截面和
底面之间的部分
几何特征:①上下底面是两个圆;②侧面母线交于原圆锥的顶点;③
侧面展开图是一个弓形。<
br>
(7)球体:定义:以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆面旋转一
周形成的几何体
几何特征:①球的截面是圆;②球面上任意一点到球心的距离等于半
径。
2、空间几何体的三视图
定义三视图:正视图(光线从几何体的前面向后面正投影);侧视
图(从左向右)、
俯视图(从上向下)
注:正视图反映了物体上下、左右的位置关系,即反映了物体的高度
和长度;
俯视图反映了物体左右、前后的位置关系,即反映了物体的长度
和宽度;
侧视图反映了物体上下、前后的位置关系,即反映了物体的高度
和宽度。
3、空间几何体的直观图——斜二测画法
斜二测画法特点:①原来与x轴平行的线段仍然与x平行且长度不变;
②原来与y轴平行的线段仍然与y平行,长度为原
来的一半。
4、柱体、锥体、台体的表面积与体积
(1)几何体的表面积为几何体各个面的面积的和。
(2)特殊几何体表面积公式(
c为底面周长,h为高,
h
为斜高,l
为母线)
S
直棱柱侧面积
?ch
S
圆柱侧
?2
?
rh
S
正棱锥侧面积
?
1
ch
'
S
圆锥侧面积
?
?
rl
2
S
正棱台侧面积
?
1
(c
1
?c
2
)h'
S
圆台侧面积
?(r?R)
?
l
2
?2
?
r
?
r?l
?
S
圆锥表
?
?
r
?
r?l
?
S
圆台表
?
?
r
2
?rl?Rl?R
2<
br>
'
S
圆柱表
??
(3)柱体、
锥体、台体的体积公式
V
柱
?Sh
V
圆柱
?Sh?
?
r
2
h
V
锥
?
1
Sh
V
圆锥
?
1
?
r
2
h
3
3
1
'
1
1
'22
V
台
?(S
'
?S
'
S?S)h
V
圆台
?(S?SS?S)h?
?
(r?rR?R)h
33
3
(4)球体的表面积和体积公式:V
球
=
4
?
R
; S
球面
=
4
?
R
2
3
3
4、空间点、直线、平面的位置关系
(1)平面
① 平面的概念: A.描述性说明; B.平面是无限伸展的;
②
平面的表示:通常用希腊字母α、β、γ表示,如平面α(通常
写在一个锐角内);
也可以用两个相对顶点的字母来表示,如平面BC。
③ 点与平面的关系:点
A
在平面
?
内,记作
A?
?
;点
A
不在
平面
?
内,
记作
A?
?
点与直线的关系:点A
的直线
l
上,记作:
A
∈
l
;
点
A
在直线
l
外,记作
A
?
l
;
直线与平面的关系:直线
l
在平面α内,记作
l
?
α;直线
l
不在
平面α内,记作
l
?
α。
(2)
公理1:如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线是
所有的点都在这个平面内。
(即直线在平面内,或者平面经过直线)
应用:检验桌面是否平;
判断直线是否在平面内
用符号语言表示公理1:
A?l,B?l,A
?
?
,B?
?
?l?
?
(3)公理2:经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面。
推论:一直线和
直线外一点确定一平面;两相交直线确定一平面;
两平行直线确定一平面。
公理2及其推论作用:①它是空间内确定平面的依据
②它是证明
平面重合的依据
(4)公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那
么它们有且只
有一条过该点的公共直线
符号:平面α和β相交,交线是a,记作α∩β=a。
符号语言:
P?A
公理3的作用:
B?AB?l,P?l
①它是判定两个平面相交的方法。
②它说明两个平面的交线与两个平面公共点之间的关系:交线
必过公共点。
③它可以判断点在直线上,即证若干个点共线的重要依据。
(5)公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行
(6)空间直线与直线之间的位置关系
①
异面直线定义:不同在任何一个平面内的两条直线
②
异面直线性质:既不平行,又不相交。
③
异面直线判定:过平面外一点与平面内一点的直线与平面内不过
该店的直线是异面直线
④ 异面直线所成角:直线
a
、
b
是异面直线,经过空间任意一点<
br>O
,
分别引直线
a
’∥
a
,
b
’∥
b
,则把直线
a
’和
b
’所成的锐角(或直
角)叫
做异面直线
a
和
b
所成的角。两条异面直线所成角的范围是
(0°,
90°],若两条异面直线所成的角是直角,我们就说这两条异
面直线互相垂直。
说
明:(1)判定空间直线是异面直线方法:①根据异面直线的定义;
②异面直线的判定定理
<
/p>
(2)在异面直线所成角定义中,空间一点O是任取的,而和点O的
位置无关。<
br>
②求异面直线所成角步骤:
A、利用定义构造角,可固定一条,平移另一条
,或两条同时平移到
某个特殊的位置,顶点选在特殊的位置上。
B、证明作出的角
即为所求角 C、利用三角形来求角
(7)等角定理:如果一
个角的两边和另一个角的两边分别平行,那
么这两角相等或互补。
(8)空间直线与平面之间的位置关系
直线在平面内——有无数个公共点.
三种位置关系的符号表示:a
?
α
a∩α=A a∥α
(9)平面与平面之间的位置关系:平行——没有公共点;α∥β
相交——有一条公共直线。α∩
β=
b
5、空间中的平行问题
(1)直线与平面平行的判定及其性质
线
面平行的判定定理:平面外一条直线与此平面内一条直线平行,则
该直线与此平面平行。
线线平行
?
线面平行
线面平行的性质定理:如果一条直线和一个
平面平行,经过这条直线
的平面和这个平面相交,
那么这条直线和交线平行。线面平行
?
线线平
行
(2)平面与平面平行的判定及其性质
两个平面平行的判定定理
(1)如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么这
两个平面平行
(线面平行→面面平行),
(2)如果在两个平面内,各有两组相交直线对应平行,那么这两个
平面平行。
(线线平行→面面平行),
(3)垂直于同一条直线的两个平面平行,
两个平面平行的性质定理
(1)如果两个平面平行,那么某一个平面内的直线与另一
个平面平
行。(面面平行→线面平行)
(2)如果两个平行平面都和第三个平面相交
,那么它们的交线平行。
(面面平行→线线平行)
7、空间中的垂直问题
(1)线线、面面、线面垂直的定义
①两条异面直线的垂直:如果两条异面直线所成
的角是直角,就说这
两条异面直线互相垂直。
②线面垂直:如果一条直线和一个平面
内的任何一条直线垂直,就说
这条直线和这个平面垂直。
③平面和平面垂直:如果两
个平面相交,所成的二面角(从一条直线
出发的两个半平面所组成的图形)是直二面角(平面角是直角)
,就
说这两个平面垂直。
(2)垂直关系的判定和性质定理
①线面垂直判定定理和性质定理
判定定理:如果一条直线和一个平面内的两条相交直
线都垂直,那么
这条直线垂直这个平面。
性质定理:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行。
②面面垂直的判定定理和性质定理
判定定理:如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平
面互相垂直。
<
br>性质定理:如果两个平面互相垂直,那么在一个平面内垂直于他们的
交线的直线垂直于另一个平面
。
9、空间角问题
(1)直线与直线所成的角
①两平行直线所成的角:规定为
0
?
。
②两条相交直线所
成的角:两条直线相交其中不大于直角的角,叫这
两条直线所成的角。
③两条异面直
线所成的角:过空间任意一点O,分别作与两条异面直
线
a
,
b
平行
的直线
a
?
,b
?
,形成两条相交直线,这两条相交直线所
成的不大于直角的角叫做两条异面直线所成的角。
(2)直线和平面所成的角
①平面的平行线与平面所成的角:规定为
0
?
。
②平面的垂线与平面
所成的角:规定为
90
?
。
③平面的
斜线与平面所成的角:平面的一条斜线和它在平面内的射影
所成的锐角,叫做这条直线和这个平面所成的
角。
求斜线与平面所成角的思路类似于求异面直线所成角:“一作,二证,
三计算”。
在“作角”时依定义关键作射影,由射影定义知关键在于斜线上一点
到面的垂线,
<
br>在解题时,注意挖掘题设中两个主要信息:(1)斜线上一点到面的垂
线;(2)过斜线上的一点
或过斜线的平面与已知面垂直,由面面垂直
性质易得垂线。
(3)二面角和二面角的平面角
①二面角的定义:从一条直线出发的两个半平面所组
成的图形叫做二
面角,这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面。
②
二面角的平面角:以二面角的棱上任意一点为顶点,在两个面内分
..
别作垂直于棱的两条射线
,这两条射线所成的角叫二面角的平面角。
...
③直二面角:平面角是直角的二面角叫直二面角。
两
相交平面如果所组成的二面角是直二面角,那么这两个平面垂直;
反过来,如果两个平面垂直,那么所成
的二面角为直二面角
④求二面角的方法
定义法:在棱上选择有关点,过这个点分别在两个面内作垂直于棱的
射线得到平面角
垂面法:已知二面角内一点到两个面的垂线时,过两垂线作平面与两
个面的交线所成的角为二面
角的平面角
7、空间直角坐标系
(1)定义:如图,
OBCD?
D
,
A
,
B
,
C
,
是单位正方体.以A为
原点,
分别以OD,O
A
,
,OB的方向为正方向,建立三条数轴
x轴.y轴.z轴
。
这时建立了一个空间直角坐标系Oxyz.
1)O叫做坐标原点 2)x 轴,y轴,z轴叫做坐标轴.
3)过每两
个坐标轴的平面叫做坐标面。
(2)右手表示法: 令右手大拇指、食指
和中指相互垂直时,可能形
成的位置。大拇指指向为x轴正方向,食指指向为y轴正向,中指
指
向则为z轴正向,这样也可以决定三轴间的相位置。
(3)任意点坐标表示:空间一点M的坐
标可以用有序实数组
(x,y,z)
来
表示,有序实数组
(x,y,z) 叫做点M在此空间直角坐标系中的坐标,
记作
M(x,y,z)
(x叫做点M的
横坐标,y叫做点M的纵坐标,z叫做
点M的竖坐标)
(4)空间两点距离坐标公式:
d?
(x
2
?x
1
)
2
?(y
2
?y
1
)
2
?(
z
2
?z
1
)
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