本题导读
本题考查分数指数幂运算、三角函数符号判定、函数定义域、梯形中位线、对数运算、极限、无理方程、分式化简、二次函数极值与三视图。
📌【题干】
Question
(1977年福建卷(理)) (1) 计算: .
(2) 的值是正的还是负的?为什么?
(3) 求函数 的定义域.
(4) 如图,在梯形 中, , , , ,求 和 的长.
(5) 已知 , ,求 .
(6) 求 .
(7) 解方程: .
(8) 化简: .
(9) 求函数 的极值.
(10) 画出下面 形铁块的三视图 (只要画草图)
🔍【思路分析】
破题导航
- 找特殊项:
- :,,相减为 0,故 。
- 。
- 化简负分数指数幂:
- ,再取负指数与立方根。
求和:按乘、减顺序计算。
判定分母符号:
- 是第二象限角,。
- 判定分子符号:
- 在 上单调递减,,故 ,分子为正。
综合:分子正、分母负,。
列约束条件:
- :真数 。
- 在分母:。
联立求解:解不等式组取交集。
几何结构:
- ,点 把左腰 三等分;由平行线分线段成比例,右腰 也被三等分。
- 方法一(梯形中位线):
- 是梯形 的中位线,;
- 是梯形 的中位线,;
- 联立解二元一次方程组。
方法二(等差数列): 长度成等差数列,由通项直接求。
拆首数与尾数:
- 是负小数,拆为负整数加正纯小数:。
代换:,。
合并求真数:。
判定类型: 时分子、分母都趋于 0,是 型未定式。
因式分解:。
约分求值:约去 ,代入 。
分离根式:移项得 。
平方去根号:平方前注意 ,。
解方程并验根:解一元二次方程,代入原方程验根,剔除增根。
提取公因式:
- 分子提 ,得 ;
- 分母提 ,得 。
因式分解:分子 ,分母 。
约分:约去 ,再处理同底数幂。
判断开口:,二次项系数 ,开口向下,在顶点取极大值。
求极值:
方法一(配方):化为顶点式;
方法二(求导):令 求驻点。
正视图:外框矩形,上方中部有 形凹陷,全部可见,画实线。
俯视图:大矩形,内部三条纵向棱线可见,画实线。
侧视图:外框矩形,凹槽底面与斜面棱线被遮挡,画虚线。
✅【答案】
Success
表现为一个标准矩形,内部由于中部凹槽形成的转折面无法直接视见,在其对应高度上平行绘制水平虚线
✍【详细解析】
Abstract
原式为:
分别化简:
第一项:化简指数幂
第二项:化简乘法项
第三项:化简除数
代回原式:
负负得正:
结论: 的值是负的。
理由:
第一步:判定分子符号 余弦函数 在 上单调递减, 又 , 所以: 即分子为正:
第二步:判定分母符号 , 是第二象限角。 正切在第二象限为负:
第三步:综合判定 分子正、分母负,由除法符号法则:
综上, 的值是负的。
要使函数有意义, 须满足:
分别解:
- 由 得:
- 由 得:
取交集:
所以,原函数的定义域为:
方法一:梯形中位线
在梯形 中,,,故 。 由 ,根据平行线分线段成比例定理,右腰也被三等分:
第一步:看上层梯形 在梯形 中, 且 ,所以 是梯形 的中位线。 由梯形中位线定理: 代入 :
第二步:看下层梯形 在梯形 中, 且 ,所以 是梯形 的中位线。 由梯形中位线定理: 代入 :
第三步:联立求解 由第一式得 ,代入第二式: 回代:
方法二:等差数列
梯形双腰被平行线三等分, 的长度成等差数列。
设公差为 :
由 :
于是:
已知:
把负对数拆为负整数加正纯小数:
由 ,:
由 :
得:
即:
方法一:因式分解
原式为:
分母因式分解:
代入:
当 时 ,约去 :
代入 :
方法二:洛必达法则
该极限为 型未定式,分子分母在 邻域内可导,由洛必达法则:
代入 :
方法一:移项平方
原方程:
移项:
两边平方:
展开:
移项合并:
因式分解:
得:
验根:
- 当 时,左端 ,右端 ,不相等,故 是增根,舍去。
- 当 时,左端 ,右端 ,相等,故 是原方程的解。
所以,原方程的解为:
方法二:换元
设 ,则 ,。 代入原方程:
两边同乘 2: 即:
得 或 。 由 ,舍去 ,取 。 回代:
所以,原方程的解为 。
原式为:
- 第一步:提取公因式 由 :
- 分子提取 :
- 分母提取 :
代回:
- 第二步:因式分解
- 分子:
- 分母:
代入:
- 第三步:约分 当 时,约去 :
同底数幂相除:
最终:
方法一:配方
提取 :
配方:
因二次项系数 ,开口向下,当 时取极大值:
方法二:导数法
对 求导:
令 :
又 ,故 是极大值点。 代入:
通分:
所以,该函数的极大值为 ,无极小值。
按平行投影规则(长对正、高平齐、宽相等)画草图:
1. 正视图
外框为矩形,内部凹槽为非对称 形切口(全实线)。
2. 俯视图
大矩形被三条纵向实线分割,对应凹槽内部的转折棱边。
3. 侧视图(左视图)
外框为矩形,内部凹槽的转折面被遮挡,在对应高度上画水平虚线。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:分数与指数幂转换、零因子识别。
- 核心方法:先化简特殊项、利用零因子。
- 避坑指南:
不要盲目硬算:先观察发现 ,整体消去 ,避免无效运算。
带分数符号:,负号作用于整个数,别错写成 。
- 核心考点:各象限三角函数符号、余弦函数单调性。
- 核心方法:单调性判定法、象限符号法。
- 避坑指南:
单调性记反:在 上余弦单调递减,别误判 。
书写要完整:先交代分子、分母各自正负,再综合判定,不能只写”负的”。
- 核心考点:对数真数大于零、分母根式大于零、不等式组取交集。
- 核心方法:联立不等式组法。
- 避坑指南:
边界符号:分母的根式应写 ,不能写成 ( 时分母为 0)。
规范表达:结果写集合 或区间 。
- 核心考点:平行线分线段成比例、梯形中位线定理。
- 核心方法:梯形中位线法、等差数列法。
- 避坑指南:
看清中位线对应关系:别把公式写成 。
带单位:结果要写 。
- 核心考点:对数首数与尾数、逆对数求法。
- 核心方法:拆首数尾数法。
- 避坑指南:
拆项符号: 不能拆成 。尾数须为正,应拆成 。
- 核心考点:未定式极限、因式分解、连续函数直接代入。
- 核心方法:零因子约分法、洛必达法则。
- 避坑指南:
不能直接代入:直接代入得 ,须先判断未定式类型,再约分或求导。
极限符号不能漏:未代入求值前,每一步都要写 。
- 核心考点:无理方程平方转化、算术平方根非负性。
- 核心方法:移项平方法、换元法。
- 避坑指南:
忘记验根:平方可能产生增根,解出后须代回原方程检验。
- 核心考点:同底数幂提取公因式、二次多项式因式分解。
- 核心方法:提公因式法、十字相乘法。
- 避坑指南:
指数提取:分子提 后,第一项剩 (因 ),别写错。
- 核心考点:二次函数顶点求法、极值的表述。
- 核心方法:配方法、导数法。
- 避坑指南:
表述完整:除了写数值 ,还要指出是极大值,并说明无极小值。
- 核心考点:三视图投影规则、虚实线规范。
- 核心方法:平行投影法。
- 避坑指南:
漏画虚线:侧视图中被遮挡的槽底、斜面棱线要画虚线。可见的用实线,不可见但存在的轮廓用虚线。
保持结构对应:正视图中 形凹槽的非对称结构,三视图中要对应。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查指数幂运算。
结论推广:对含零因子 的算式,可先观察整体结构,把 和零因子项先行化简,再计算,可减少运算量。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查三角函数符号判定。
结论推广:对 ,若 且 ,则余弦在第二象限单调递减使分子为正,正切在第二象限为负,故 。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查函数定义域。
结论推广:对 (),定义域为 。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查梯形中位线与平行线分线段成比例。
结论推广:梯形上底为 、下底为 ,双腰被平行于底边的直线 等分,则从上往下第 条截线段长 ()。本题 ,得 ,。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查常用对数首尾数与逆对数。
结论推广:若 (),,则 。本题 ,,得 。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查未定式极限。
结论推广:对 (),分母可分解为 ,约分得 。本题 ,得 。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查无理方程的解法。
结论推广:解无理方程时先移项使根式单独在一边,平方去根号前注意右端非负,解出后必须验根。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查分式化简。
结论推广:对 ,分别提取最低次幂并分解、约去 ,得 。本题 ,得 。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查二次函数极值。
结论推广:对 (),极值点在 ,极值 。本题 ,得 ,为极大值。
试题探源:本题为 1977 年福建卷(理)第 1 题,考查三视图。
结论推广:柱体由截面沿纵向平移形成,其正视图等于截面形状,俯视图、侧视图外轮廓为矩形,内部虚实线由截面各转折处的可见性决定。
🔗【关联脉络】
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