全国高中数学联赛预赛上海-图书 高中数学函数
高数学知识清单完
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中
一、集合的含义与表示
(1)集合中元素的三个特征:确定性、互异性、无序性。
(2)元素与集合的关系有且仅有
两种:属于(用符号“
?
”表示)和不属于(用
符号“
?
”
表示)。
(3)常用数集及其表示符号
自然数集
名称
(非负整数正整数集 整数集 有理数集 实数集
集)
符号
N
N
*
Z
Q
R
(4)集合的表示法:列举法;描述法;图示法。
二、集合间的基本关系
表示
关系
定义 记法
相等
集合
A
与集合
B
中的所有元素都相同
A?B
集合
间的
子集
集合
A
中任意一元素都在集合
B
中
A?B
或
B?A
基本
关系
真子集合
A
中任意一元素都在集合
B
中,且集
集
合
B
中至少有一个元素不在集合
A
中
空集(没有任何
空集是任何集合的子集
??A
元素的集合)
空集是任何集合的真子集
三、集合的基本运算
集合的并集 集合的交集 集合的补集
集合
A
和集合
B
的集合
A
和集合
B
的
若全集为
U
,集合<
br>A
是
U
的子
符号
所有元素,记作共同元素,记作
集,
集合
U
除去集合
A
中所有
表示
AUB
AIB
的元素,剩余的所有元素,记作
C
U
A
图形
表示
意义
AUB?
?
xx?AAI
B?
?
xx?A
或
x?B
?
且
x?B
?
C
U
A?
?
xx?U
且
x?A
?
(1)
AU??A
;
(1)
AI???
;
(2)
AUA?A
;
(2)
AIA?A
;
(1)
AU
?
C
U
A
?
?U
;
(3)
AIB?BIA
(2)
AI
?
C
U
A
?
??
;
性质
(3)
AUB?BUA
;
(4)
AUB?A?
;
(3)
C
U
?
C
U
A
?
?A
;
(4)
AIB?A?
(4)
C
U
?
AIB
?<
br>?
?
C
U
A
?
U
?
C
U<
br>B
?
B?A
A?B
(5)
C
U
?
AUB
?
?
?
C
U
A
?
I
?
C
U
B
?
知识拓展:
设有限集合
A
中元素的个数为
n
,则(1)
(1)
A
的子集个数是
2
n
;
(2)
A
的真子集个数是
2
n
-1;
(3)
A
的非空子集个数是
2
n
-1;
(4)
A
的非空真子集个数是
2
n
-2。
一、不等式的定义
用数学符号“
?
、
?
、
?
、
?
、
?
”连接两个数或代数式以表示它们之间的不
等关系,含有这些不等号的式子,称为不等式。
二、不等式的基本性质
性质 性质内容 注意
对称性
a?b?b?a
?
传递性
a?b,b?c?a?c
?
可加性
a?b?a?c?b?c
?
a?b
?
c?0
?
?
?ac?bc
可乘性
a?b
?
c
的符号
c?0
?
?
?ac?bc
a?b
?
同向可加性
c?d
?
?
?a?c?b?d
?
a?b?0
?
同向同正可乘性
c?d?0
?
?
?ac?bd
?
可乘方
a?b?0?a
n
?b
n
?
n?N,n?
1
?
?
可开方
a?b?0?
n
a
?
n
b
?
n?N,n?2
?
同正
三、比较大小的基本方法
作差法:
理论依据:
a?b?0?a?b;a?b?0?a?b;a?b?0?a?b
。
基本步骤:
(1)作差;
(2)变形(方法主要有通分、平方差和公式、因式分解
、配方法、分子分母有理
化、指数对数的恒等变形);
(3)结论(与
0
比较)。
四、不等式的解法
1、一元一次不等式组(
a?b
):
(1)
?
?
x?a
的解集为
?
x?b
?
xx?b
?
; (2)
??
x?a
?
x?b
的解集为
?
xx?a
?;
(3)
?
?
x?a
?
x?b
的解解为?
xa?x?b
?
;(4)
?
?
x?a
?x?b
的解集为
?
2、二次函数、一元二次方程与一元二次不等式
V?b
2
?4ac
V?0
V?0
V?0
二次函数
y?ax
2
?bx?c
(a?0)
的图
像
一元二次方程
ax
2
?bx?c?0
有两个不相等实根
有两个相等实根
(a?0)
的根
x
没有实数根
1,x
2
?
x
1
?x
2
?
x
b
1
?x
2
??
2a
ax
2
?bx?c?0
(a?0)
的解集
?<
br>?
?
b
?
xx?x
1
或
x?x
2<
br>?
?
xx??
2a
?
?
R
ax
2
?bx?c?0
?
xx?x
1
或
x?x
2
?
R
?
(a?0)
的解集
ax
2
?bx?c?0
?
xx
1
?x?x
2
?
?
?
(a?0)
的解集
ax
2
?bx?c?0
?
b
?
(a?0)
的解集
?
xx
1
?x?x
2
?
?
?
xx??
2a
?
?
?
3、绝对值不等式
(1)当
a?0
时,有
x?a?
?
xx?a
或
x?a
?
;
x?a?
?x?a?x?a
?
;
(2)当
a?0
时,有
x?0?
?
xx?0
?
;
x?0??
;
(3)当
a?0
时,
x?a?x?R
;
x?a??
;
(4)当
a?0
时,有
cx?d?a?<
br>?
xcx?d?a
或
cx?d?a
?
;
cx?d?a?
?
x?a?cx?d?a
?
.
(5)当
a?0
时,有
cx?d?0?
?
xcx?d?0
?
;
cx?d?0??
。
(6)当
a?0
时,有
cx?d?a?x?R
;
cx?d?a??
。
4、分式不等式 <
br>(1)
f
?
x
?
?
g
?
x
?
?0?
?
?
f
?
x
?
*g
?<
br>x
?
?0
?
?
?0
;
?
g?
x
(2)
f
?
x
?
?
?
f
?
g
?
x
?
?0?
?
x
?
*g
?
x
?
?0
?
?
g
?
x<
br>?
?0
(3)
f
?
x
?
g
?
x
?
?0?f
?
x
?
*g
?
x
?
?0
(4)
f
?
x
?
g<
br>?
x
?
?0?f
?
x
?
*g
?x
?
?0
一、函数的概念
1、定义
(1)两个非空的数集
A
、
B
;
(2)如果按照某种确定
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
?
x
?
和它对应; <
br>(3)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
。
2、函数的定义域、值域
(1)定义域:自变量
x
的取值范围;
(2)值域:与
x
相对应
y
的取值范围。
3、函数的三要素:定义域、值域、对应关系。
二、函数的相关结论
1、相等函数:定义域相同,并且对应关系相同。
2、表示函数的方法:解析法、图像法、列表法。
3、分段函数:自变量
x
的取值范围不同,需要不同的对应法则。
(1)定义域:各个部分的并集;
(2)是一个函数;
(3)求
f
?
x
?
,要判断自变量
x
在哪个范围内,在代入相应的表达式。
4、求函数定义域的方法:
(1)已知函数解析式,求函数定义域,即整式为
R;分母
?0
;偶次根式下
?0
;
奇次根式为
R
;
0
次幂底
?0
;指数为
R
;对数
?0
。
(2)若已知函数
f
?
x
?
的定义域为
?
a,b
?
,则函数
f
?
g
?
x
?
?
的定义域由
a?g
?
x
?
?b
求出。
(3)若已
知函数
f
?
g
?
x
?
?
的定义域为
?
a,b
?
,则函数
f
?
x
?
的定义域
为
g
?
x
?
在
x?
?
a,b
?
时的值域。
5、求函数解析式的方法
(1)待定系数法:若已知
f
?
x
?
的解析式类型,设出它的一般式,根据特殊值,确
定相关系数即可;
例1、已知
f<
br>?
x
?
是一次函数,且
f
?
f
?
x
?
?
?4x?3
,则
f
?
x
?
的解析式。
(2)换元法:设
t?g
?
x
?
,解出
x
,代入
f
?
g
?
x
?
?
,求
f
?
t
?
的解析式即可;
(3)解方程组
法:利用已经给出的关系式,构造新的关系式,通过解关于
f
?
x
?
的
方程组求出
f
?
x
?
;
例2、已知函数f
?
x
?
?2f
?
?
1
?
?
x
?
?
?x
,求
f
?
x
?
的解析式。
(4)赋值法:给变量赋予某些特殊值,从而求出解析式。
例3、已知
f
?
0
?
?1
,对任意的实数
x,y
都有
f
?
x?y
?
?f<
br>?
x
?
?y
?
2x?y?1
?
,求
f
?
x
?
的解析式。
一、函数的单调性
1、单调函数的定义
增函数 减函数
一般地,设函数
f
?
x
?
的定义域为
I
,如果对于定义域
I
内某个区间
D
上的
任意两个自变量的值
x
1
,x
2
,
定义
当
x
1
?x
2
时,都有
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?
,当
x
1
?x
2
时,都有
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?
,
那么就说函数
f
?x
?
在区间
D
上是增那么就说函数
f
?
x?
在区间
D
上是增
函数。 函数。
2、单调区间的定义 若函数
f
?
x
?
在区间
D
上是增函数或减函数
,则称函数
f
?
x
?
在这一区间上具有单调
性,区间
D
叫做
f
?
x
?
的单调区间。
3、判断(证明)单调性的方法
(1)图像法:在区间
D
上,图像呈上升趋
势,则函数在区间
D
上是增函数;反
之,图像呈下降趋势,则函数在区间
D<
br>上是减函数。
(2)利用定义证明函数单调性的步骤:
a. 任取
x
1
,x
2
?D
,且
x
1
?x
2
;
b. 作差
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?
;
c. 变形(通分、因式分解、配方法、分母分子有理化);
d. 定号(即判断
f
?
x
1
?
?f
?<
br>x
2
?
的正负,和“0”比较);
e.
下结论(即指出函数
f
?
x
?
在给定的区间上的单调性)。
4、几种初等函数单调性的判断(证明)
(1)一次函数
y?kx?b(k?0),x?R
解(证明): 在定义域
R
上任取
x
1
,x
2
?R
,且
x
1
?x
2
,则
f
?
x
1
??f
?
x
2
?
?(kx
1
?b)?
?
kx
2
?b
?
?k(x
1
?x
2
)
Qx
1
?x
2
?x
1
?x
2
?0
当
k?0
时,有
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?
?k(x
1
?x
2
)?0
即
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?
故函数
y?kx?b
在
R
上是增函数。
而当
k?0
时,有
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?<
br>?k(x
1
?x
2
)?0
即
f
?
x
1
?
?f
?
x
2
?
故函数
y?kx?b
在
R
上是减函数。
(2
)二次函数
y?ax
2
?bx?c
?
a?0
?
解:单调区间为
?
?
?
??
,
?
b
?
2a
?
?
,
?
?
?
?
b<
br>2a
,??
?
?
?
,当
a?0
时,函数在
?
?
?
??,?
b
?
2a
?
?<
br>是减函
数;在
?
?
?
?
b
2a
,<
br>??
?
?
?
上是增函数;当
a?0
时,函数在
?
?
b
?
?
??
,
?
2a
?<
br>?
是增函数;在
?
?
?
?
b
2a
,
??
?
?
?
上是减函数
证明函数
y?ax
2?bx?c
?
a?0
?
在
?
?
b
??
b
?
?
??,?
2a
?
?
是减函数;在<
br>?
?
?
2a
,
??
?
?
上是增函数
。
证明:a. 在
?
?
b
?
?
??
,?
2a
?
?
上任取
x
1
,x
2
,且
x
1
?x
2
,则
f(x?f
?
x
?
ax
22
1
)
2
?
?
1
?bx
1
?c
?
?
?
ax
2
?bx2
?c
?
?ax
2
?ax
2
12
?b
x
1
?bx
2
?a
?
x
22
1
?
x
2
?
?b
?
x
1
?x
2
?
?a
?
x
1
?x
2
??
x
1
?x
2
?
?b
?
x
1
?x
2<
br>?
?
?
x
1
?x
2
?
?
?
a
?
x
1
?x
2
?
?b
?
?
Qx
1
?x
2
?x
1
?x
2
?0
又
Qx
b
1
??
2a
,x?
b
2
?
2a
?x??
bbb
1
?x<
br>2
2a
??
2a
,x
1
?x
2
??
a
又
Qa?0,?a
?
x
1
?x
2
?
??b
?a
?
x
1
?x
2
?
?b?0
?f(x
1
)?f
?
x
2
?
?
?
x
1
?x
2
?
?
?
a
?
x
1
?x
2
?
?b
?
?
?0
即
f(x
1
)?f
?
x
2
?
故函
数
y?ax
2
?bx?c
?
a?0
?
在
?
?
b
?
?
??,?
2a
?
?
是减
函数。
b.在
?
?
?
?
b
2a
,??<
br>?
?
?
上任取
x
1
,x
2
,且x
1
?x
2
,则
f(xf
?
x
2<
br>1
)?
2
?
?
?
ax
2
1
?bx
1
?c
?
?
?
ax
2
?bx
2
?c
?
?ax
22
1
?ax
2
?bx
1
?bx
2
?a
?
x
22
1
?x
2
?
?b
?
x
1
?x
2
?
?a
?
x
1
?x
2
??
x
1
?
x
2
?
?b
?
x
1
?x
2
??
?
x
1
?x
2
?
?
?
a<
br>?
x
1
?x
2
?
?b
?
?
Qx
1
?x
2
?x
1
?x
2
?0
又
Qx
1
??
b
2a
,x??
b
2
2a
?x?x
bbb
12
??
2a
?
?
2a
,x
1
?x
2
??
a
又
Qa?0,?a
?
x
1
?x
2
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??b<
br>
?a
?
x
1
?x
2
?
?b?0
?f(x
1
)?f
?
x
2
?
?
?
x
1
?x
2
?
?
?
a
?
x
1
?x
2
?
?b
?
?
?0
即
f(x
1
)?f
?
x
2
?
故函数
y?ax
2
?bx?c
?
a?0
?
在
?
?
b
?
?
?
2a<
br>,??
?
?
是减函数。
(3)反比例函数
y?
k
x
(
k?
0)
解:单调区间为
?
??,0
?
,
?
0,???
,当
k?0
时,函数在
?
??,0
?
和?
0,??
?
上都为减函
数;当
k?0
时,函数在?
??,0
?
和
?
0,??
?
上都为增函数。
证明函数
y?
k
x
(
k?
0)
在
?
??,0
?
上是减函数;在
?
0,??
?
上是减
函数。
证明:在
?
??,0
?
上任取
x
1
,x
2
,且
x
1
?x
2
,则
f(x<
br>kk
1
)?f
?
x
2
?
?
x
?
1
x
2
?
kx
2
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1
x
1
x2
?
k
?
x
2
?x
1
?
x<
br>1
x
2
Qx
1
?x
2
?x
2
?x
1
?0
又
Qk?0,?k
?
x
2
?x
1
?
?0
又
Qx
1
?0,
x
2
?0
,
?x
1
x
2
?0
?f(x
1
)?f
?
x
2
?x
1
?
2
?
?
k
?
x
xx
?0
12
即
f(x
1
)?f
?
x
2
?
故函
数
y?
k
x
(
k?
0)
在
?
??
,0
?
上是减函数。
(4)指数函数
y?a
x
,当
0?a?1
时,在
R
上是减函数;当
a?1
时,在<
br>R
上是增
函数。
证明:a. 在定义域
R
上任取
x
1
,x
2
?R
,且
x
1
?x
2<
br>,则
f(x
x
1
)
?
a
1
?x<
br>2
f
?
xa
x
2
?a
x
1
2
?
Qx
1
?x
2
,?x
1
?x
2
?0
又
Q0?a?1,?a
x
1
?x
2
?1
即
f(x
1
)
f
?
x
?1
2
?
故
f(x
1
)?f
?
x
2
?
所以
函数
y?a
x
?
0
?a?
1
?
在
R
上是减函数。
b. 在定义域
R
上任取
x
1
,x
2
?R
,且
x
1
?x
2
,则
f(x
1
)
f
?
x
?
a
x
1
1
?x
2
x
2
?
a
2
?a<
br>x
Qx
1
?x
2
,?x
1
?x<
br>2
?0
又
Qa?1,?a
x
1
?x
2
?1
即
f(x
1
)
f
?
x
?1
2
?
故
f(x
1
)?f
?
x
2
?
所以
函数
y?a
x
?
0
?a?
1
?
在
R
上是增函数。
例1 讨论函数
f
?
x
??
ax
x
2
?1
?
a?0
?
在?
?1,1
?
上的单调性。
解:任取
x
1
,x
2
?
?
?1,1
?
,且
x
1
?x
2
,则
f(x
1
)?f
?x
ax
1
ax
2
2
?
?
x
2
?1
?
1
x
2
2
?1
?
ax1
?
x
2
2
?1
?
?ax
2
?
x
2
1
?1
?
?
x
2
1
?1
??
x
2
2
?1
?
ax
2
1
x
2
?ax
1
?ax
2
?
?
2
x
1
?ax
2
x
22
1?1
??
x
2
?1
?
22
?
ax1
x
2
?ax
2
x
1
?ax
2
?ax
?
1
x
2
1
?1
??
x
2
2
?1
?
?
ax
1
x
2
??
x
2
?x
1
?
?a
?
x
2
?x
1
?
x
2
1
?1
??
x2
2
?1
?
?
a
?
x
?
2<
br>?x
1
??
x
1
x
2
?1
?
x
2
1
?1
??
x
2
2
?1
?
Q?1?x
1
?x
2
?1
?x
2?x
1
?0,x
1
x
2
?1?0,
?
x
22
1
?1
??
x
2
?1
?
?
0
又
a?0,?f
?
x
1
?
?f?
x
2
?
?0
故函数
f
?
x
?
?
ax
x
2
?1
?
a?0
?
在
?
?1,1
?
上为减函数。
二、函数的奇偶性
1、奇函数、偶函数的概念
奇偶性 定义 图像特点
如果对于函数
f
?
x
?
的定义域内任意一个
偶函数
x
,都有
f
?
?x
?
?f
?
x
?
,那么函数
f
?
x
?
是关于
y
轴对称
偶函数。
如果对于函数
f
?
x
?
的定义域内任意一个
奇函数
x
,都有
f
?
?x
?
??f
?
x
?
,那么函数
f
?
x
?
关于原点对称
是奇函数。
2、判断(证明)函数的奇偶性的步骤
(1)求函数定义域,判断定义域是否关于原点对称;
(2)求
f
?
?x
?
;
(3)判断
f<
br>?
?x
?
是否等于
f
?
x
?
或?f
?
x
?
:
a. 若
f
?
?x<
br>?
?f
?
x
?
,则
f
?
x
?
是偶函数;
b. 若
f
?
?x
?
??f
?
x
?
,则
f
?
x
?
是奇函数;
c. 若
f
?
?x
?
?f
?
x
?
且
f
?
?x
?
??f
?
x
?,则
f
?
x
?
既是偶函数又是奇函数;
d. 若f
?
?x
?
?f
?
x
?
且
f
?
?x
?
??f
?
x
?
,则
f<
br>?
x
?
既不是偶函数也不是奇函数;
例2 判断下列函数的奇偶性
(1)
f
?
x
?
?
?
1?x
?<
br>1?x
1?x
2)
f
?
x
?
?
4?x
2
(
x?3?3
(3)
f
?x
?
?
?
?
?x
2
?2x?1(x?0),<
br>?
x
2
?2x?1(x?0);
解:(1)因为要使函数有意义,要满足
1?x
1?x
?0
,即
?
?
1?x?0
?
1?x?0
?
1?x?0
或
?
?
1?x?0
解得
?1?x?1
由于定义域关于原点不对称,所以函数
f
?
x
?
既不是偶函数也不是奇函数。
(2)因为要使函数有意义,要满足
?<
br>?
2
?
4?x?0
?
?
x?3?3?0
解得
?2?x?2
且
x?0
所以函数的定义域关于原点对称。
f
?
x<
br>?
?
4?x
2
4?x
2
?
x?3?3
?
x
又
f
?
?x
?
?
4?
?
?x
2
?
4?x
2
?x
??
x
?f
?
?x
?
??f
?
x
?
,即函数是奇函数。
(3)函数的定义域为
?
xx?0
?
,关于原点对称,
当
x?0
时,
?x?0,f
?
?x?
?
?
?x
?
2
?2
?
?x
?
?1?x
2
?2x?1??f
?
x
?
,
当
x?0
时,
?x?0,f
?
?x
?
??
?
?x
?
2
?2
?
?x
?
?1??x<
br>2
?2x?1??f
?
x
?
,
?f
?
?x
?
??f
?
x
?
,即函数是奇函数
三、二次函数
1、二次函数的定义
形如
f
?
x
?
?ax
2
?bx?c(a?
0)
的函数叫做二次函数。
2、二次函数的三种表示形式
(1)一般式:
f
?
x
?
?ax
2
?bx?c(a?0)
; <
br>2
(2)顶点式:
f
?
x
?
?a
?
?
b
?
?
x?
4ac?b
2
2a
?
?
?
4a
(a?0)
;
(3)两根式:
f
?<
br>x
?
?a
?
x?x
1
??
x?x
2
?
(a?0)
。
3、二次函数的图象和性质
解析式
f
?
x
?
?ax
2
?bx?c(a?0)
f
?
x
?
?ax
2
?bx?c(a?0)
图象
定义域
R
R
2
值域
?
?
4ac?b
?
?
4a
,??
?
?
?
?
?
??,
4ac?b
2
?
4a
?
?
最值
?
x?
?
4ac?b
2
f
min
4a
?
x
?
4ac?b
2
f
max
?
4a
b
?
b
???
在
?
??,?
?
上单调递减,在在
?
??,?
?
上单调递增,在
2a
?
2a
???
单调性
?
b
??
b
?
?,???,??
上单调递增
??
上单调递减
??
?
2a
??
2a
?
奇偶性
当
b?0
时为偶函数;当
b?0
时为非奇非偶函数
?
b
4ac?b
2
?
解:设
f
?
x
?
?
x
?
,
Qf
?
4
?
?3f
?
2
?
,?4
?
?3*2
?
,
2
2?
?3*2
?
,即
2
?
?3,故
?
?log
2
3
,所以
f
?
x
?
?x
log
2
3
?
1
?
1,则
f
??
=
?
2
?
2
log
2
3
?2
?log
2
3
?
1
。
3
例2 已知幂函数
f
?
x
?
?x
?m<
br>2
?2m?3
?
m?Z
?
为偶函数,且在区间
?0,??
?
上是单调增函
顶点坐标
?
?
?
2a
,
4a
?
?
对称性
图像关于直线
x??
b
2a
对称
四、幂函数
1、幂函数的定义
形如
y
?
x
?
的函数称为幂函数,其中
x
是自变量,
?
为常数。
2、幂函数的性质
(1)当
?
?0
时,幂函数
y
?
x
?
有下列性质:
a.
图像都通过点
?
0,0
?
,
?
1,1
?
;
b. 在第一象限内,函数值随
x
的增大而增大。
(2)当
?
?0
时,幂函数
y
?
x
?
有下列性质:
a.
图像都通过点
?
1,1
?
;
b.
在第一象限内,函数值随
x
的增大而减小
例1 若函数
f
?
x
?
是幂函数,且满足
f
?
4
?
?3f
?
2
?
,求(1)
f
?
x
?
的函数表达式
;
(2)求
f
?
?
1
?
?
2
?<
br>?
。
数,求
f
?
x
?
的函数表达式 解:
Qf
?
x
?
在区间
?
0,??
?
上是单调增函数
??m
2
?2m?3?0
,即
m
2
?2m?3?0
??1?m?3,
又
m?Z,?m?0,1,2
当
m?0,2
时,
f
?
x
?
?x
3
不是偶函数,而当
m?1
时,
?f
?
x
?
?x
4
。
f
?
x
?
?x
4
是偶函数
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