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高中数学人教A版(2019))必修第一册知识点总结 版本.doc

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高中数学 2019 版本必修一 知识点总结 第一章 集合与常用逻辑用语 1.1 集合的概念 1.2 集合间的基本关系 1.3 集合的基本运算 1.4 充分条件与必要条件 1.5 全称量词与存在量词 第二章 一元二次函数、方程和不等式 2.1 等式性质与不等式性质 2.2 基本不等式 2.3 二次函数与一元二次方程、不等式 第三章 函数的概念与性质 3.1 函数的概念及其表示 3.2 函数的基本性质 3.3 幂函数 3.4 函数的应用(一) 第四章 指数函数与对数函数 4.1 指数 4.2 指数函数 4.3 对数 4.4 对数函数 4.5 函数的应用(二) 第五章 三角函数 5.1 任意角和弧度制 5.2 三角函数的概念 5.3 诱导公式 5.4 三角函数的图像与性质 5.5 三角恒等变换 5.6 函数y = Asin(ωx + φ) 5.7 三角函数的应用 第一章 集合与常用逻辑用语 1.1 集合的概念 一、集合的概念 1.定义:一般地,研究对象统称为元素,一些元素组成的总体叫集合,也简称集。 2.集合元素的特征:确定性、互异性、无序性 3.集合 1=集合 2:构成集合的元素完全一样 4.元素与集合的关系:∈和∉ (1)a 属于集合 A:a∈A (2)a 不属于集合 A:a∉A 5.常用数集及其记法 (1)N={全体非负整数}={全体自然数}={0,1,2,……} (2)N+/N* ={全体正整数}={1,2,3,……} (3)Z={全体整数}={…,-2,-1,0,1,2,…} (4)Q={全体有理数} (5)R={全体实数} 6.集合的分类:有限集,无限集,空集(∅) 7.集合的表示方法:列举法、描述法 (1)列举法:把集合中的元素一一列举出来,如{1,2,3,4} (2)描述法:把集合中对的元素的公共属性描述出来,如{x|x-3>2,x∈N} 8. 奇数集 A={x|x=2k+1,k∈Z} 偶数集 B={x|x=2k,k∈Z} 1.2 集合间的基本关系 一、集合间的基本关系 1.子集:集合 A 中任意一个元素都是集合 B 中的元素,若任意 x∈A,都有 x∈B,称 A 为 B 的子集。记作:A 含 于 B(A⊆B),B 包含于 A(B⊇A) 2.不包含:当集合 A 不包含于集合 B 时,记作 A⊈B 3.注意:(1)A 不包含于 B,记作 A⊈B (2)任意一个集合都是它本身的子集 A⊆A (3)规定空集是任意集合的子集 (4)若 A⊆B,且 B⊆C,则 A⊆C 4.Venn 图(韦恩图) 5.集合相等:两个集合中全部元素相同 A=B 满足 A⊆B,B⊆A,即 A=B 6.真子集:若集合 A⊆B,存在元素 x∈B 且 x∉A,则称集合 A 是集合 B 的真子集。记作:A⫋B,读作:A 真包含 于B 7.注意:(1)A⫋B 且 B⫋C,则 A⫋C (2)∅是任意非空集合的真子集,任何一个集合是它本身的子集 (3){a,b}的子集有:{a},{b},{a,b},∅ 8.空集:不含有任何元素的集合成为空集,记作:∅ 9.(1)若 A⫋B,则 A⊆B 且 A≠B (2)若 A⊆B,则 A=B 或 A⫋B 10.区分:(1)∈(∉)是指集合与元素之间的关系 (2)⊆(⫋)是表示集合与集合之间的关系 (3){0}与∅区别:{0}是含有一个元素的集合,而∅是不包含任何元素的集合,因此,∅⊆{0},但不 能写成∅∈{0} 11.若一个集合含有 n 个元素,则 (1)子集个数为 2n 个 (2)非空真子集个数为(2n-2)个 (3)非空子集个数为(2n-1)个 1.3 集合的基本运算 一、集合的基本运算 1.并集:由所有属于集合 A,或属于集合 B 的元素组成的集合,成为 A 与 B 的并集,记作 A∪B。读作:“A 并 B”。即 A∪B={x|x∈A,或 x∈B} (1)并集的性质:A∪A=A、A∪∅=A、A∪B=A 则 B⊆A (2)并集的性质:A⊆(A∪B) 、B⊆(A∪B) 、 (A∩B)⊆(A∪B) 2.交集:由属于集合 A,且属于集合 B 的元素组成的集合,成为 A 与 B 的交集,记作 A∩B。读作:“A 交 B”。 即 A∩B={x|x∈A,且 x∈B} (1)交集的性质:A∩B=A、A∩∅=∅、A∩B=A 则 A⊆B (2)交集的性质:A∩B⊆A、A∩B⊆B 3.全集:如果一个集合含有我们所研究问题中 所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作 U。 4.补集:对于全集 U 的一个子集 A,由全集 U 中所有不属于集合 A 的所有元素组成的集合成为集合 A 相对于全集 U 的补集,简称为集合 A 的补集。记作:CUA。即:CUA={x|x∈U 且 x ∉ A} (1)补集的概念必须要有全集的限制 (2)补集的性质:CU∅=U、CUU=∅、CU(CUA)=A (3)补集的性质:A∩(CUA)=∅、A∪(CUA)=U 1.4 充分条件与必要条件 一、充分条件和必要条件 1.定义:一般地,“若 p,则 q”为真命题,是指由 p 通过推理可以得出 q。这时,我们就说,由 p 可推出 q , 记作: p ⇒ q 。①p 是 q 的充分条件;②q 是 p 的必要条件。 2 从集合角度理解:p ⇒ q p q 相当于 p ⊆ q 或 p, q 二、充要条件 1.充要条件:一般地,如果既有 p ⇒ q ,又有 q ⇒ p ,就记作: p ⇔ q 。此时,我们说,p 是 q 的 充分必要条件,简称充要条件。 ①显然,如果 p 是 q 的充要条件,那么 q 也是 p 的充要条件。概括的说,如果 p ⇔ q , 那么 p 与 q 互为充要条件。 p 充分 q 必要 2.从逻辑关系上看: 条件 p 与结论 q 的关系 结论 p ⇒ q 但 q ⇏ p P 是 q 成立的充分不必要条件 p ⇐ q 但 p ⇏ q P 是 q 成立的必要不充分条件 p ⇒ q 但 q ⇒ p P 是 q 成立的充要条件 p ⇏ q 但 q ⇏ p P 是 q 成立的既不充分也不必要条件 1.5 全称量词与存在量词 一、全称量词 “任意一个” 在逻辑中通常叫做全称量词,并用符号 “ ∀ ” 表示。 1.全称量词:短语 “所有的” 2.全称命题:含有全称量词的命题,叫做全称命题。 3.全称命题 “对 M 中任意一个 x,有 p(x)成立” 可用符号简记为 ∀ x∈M,p(x) , 读作 “对于任意 x 属于 M,有 p(x)成立” 。 注意:①全称量词可以省略; ②全称命题为真,意味着对限定集合中的每一个元素都具有某种性质。 二、存在量词 1.存在量词:短语 “存在一个” “至少有一个” 在逻辑中通常叫做存在量词,并用 符号 “ ∃ ” 表示。 2.特称命题:含有存在量词的命题,叫做特称命题 3.特称命题 “存在 M 中的元素 x0,使 p(x0)成立 ” 可用符号简记为 ∃ x0∈M,p(x0) 读作 “存在 M 中的元素 x0,使 p(x0)成立” 。 三、含有一个量词的命题的否定 1.全称命题: ∀ x∈M,p(x) 特称命题: ∃ x0∈M,p(x0) 2.全称命题的否定是特称命题 ;特称命题的否定是全称命题 否定 ∀ x∈M,p(x) ∃ x0∈M,p(x0) 否定 四、真假判断 1.全称命题: “∀ x∈M,p(x)” ①真命题:对集合 M 中每个元素 x,证明 p(x)成立。 ②假命题:集合 M 中找到一个元素 x0 ,使 p(x0) 不成立。 2.特称命题: “∃ x0∈M,p(x)” ①真命题:集合 M 中找到一个元素 x ,使 p(x)成立。 ②假命题:集合 M 中使 p(x)成立的元素不存在。 , 第二章 一元二次函数、方程和不等式 2.1 等式性质与不等式性质 一、不等关系与不等式 1.比较实数(代数式)大小的方法 (1)作差比较法 关于实数 a,b 大小的比较,有以下的事实:如果 a-b 是正数,那么 a>b;如果 a-b 等于零,那么 a=b;如 果 a-b 是负数,那么 a0 a>b a-b=0 a=b a-b<0 a0,b>0 且b > 1 a a>0,b>0 且b < 1 a>b ab (2)性质 2:a>b,b>c bc 对称性 a>c 传递性 a+b+(-b)>c+(-b) a>c-b 可加性 (4)性质 4:如果 a>b,c>0,那么 ac>bc . 如果 a>b,c<0,那么 acb,c>d,那么 a+c>b+d. 同向加法法则 (6)性质 6:如果 a>b>0,c>d>0,那么 ac>bd. 同向乘法法则 (7)性质 7:如果 a>b>0,那么 an>bn(n∈N,n≥2) 乘方法则 (8)性质 8:如果 a>b>0,那么n a > n b (n∈N,n≥2) 开方法则 可乘性 2.2 基本不等式 一、基本不等式 1.两个重要不等式 (1)a2 + b2≥2ab(a,b为任意实数):当且仅当a = b时,等号成立。 a+b (a,b为正数):当且仅当a = b时,等号成立。 2 (2) ab≤ 2.基本不等式与最值(积定和最小,和定积最大) (1)已知 x,y 是正数,如果积 xy 是定值 P,那么当 x=y 时,和 x+y 有最小值,为 2 P (2)已知 x,y 是正数,如果和 x+y 是定值 S,那么当 x=y 时,积 xy 有最大值,为 S2 4 3.基本不等式链 (1) 设 a>0,b>0,则有 2 1 1 +b a ≤ a+b ab ≤ 2 ≤ a2 + b2 2 (当且仅当 a=b 时取等号) 4.利用基本不等式求最值必须满足的条件(“一正,二定,三相等”) (1)“一正”:各项必须都是正值 (2)“二定”:各项之和或各项之积为定值 (3)“三相等”:必须验证取等号时条件是否成立 2.3 二次函数与一元二次方程、不等式 一、“三个二次”的关系 1. 一元二次不等式:我们把只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是 2 的不等式,称为一元二次不等式。 2. 二次函数: △=b2-4ac △>0 △=0 △<0 y y y 函 Y=ax2+bx+c (a>0)的图像 数 x1 o x2 x o x1= x2 x o x 方 程 数 不 等 式 ax2+bx+c=0 (a>0)的根 两个不相等的实数根 两个相等的实数根 ax2+bx+c>0 (a>0)的解集 {x|xx2} {x|x≠-2a } R ax2+bx+c<0 (a>0)的解集 (x1,x2) ∅ ∅ b 3.解法: (1)判断该一元二次函数是否存在实数根 (2)解实数根 (3)判断函数图像(开口向上/开口向下) (4)解出答案 例:求不等式 4x2-4x+1>0 的解集 解:在函数 y=4x2-4x+1 中, ∵△=b2-4ac=0 1 ∴4x2-4x+1=0 有两个相等的实数根为 2 又∵y=4x2-4x+1 图像开口向上 1 ∴4x2-4x+1>0 的解集为{x|x≠2} 没有实数根 二、分式不等式 f(x) >0 g(x) f(x) · g(x) > 0 f(x) <0 g(x) f(x) · g(x) < 0 f(x) ≥0 g(x) f(x) · g(x) ≥0 且 g(x)≠0 f(x) ≤0 g(x) f(x) · g(x) ≤0 且 g(x)≠0 x+1 x−3 例 1:解不等式 解: x+1 x−3 ≥0 ≥0 可化为 (x+1)(x-3)≥0 ,且 x-3≠0 x−1 所以x−3 ≥0 的解集为{x|x≤-1,或 x>3} 例 2:解不等式 解: 5x + 1 x+1 5x + 1 x+1 <3 所以 5x + 1 x+1 <3 2x−2 x+1 可化为 <3 <0 ,即(x-1)(x+1)x<0 的解集为{x|-10 ,∴ (-2x+1)(x-1)(3x-1)(x-2)<0 1 3 利用穿根法画图: 1 1 <0 1 2 所以解集为{x|x< 3,或2 < x < 1,或 x>2} 1 2 第三章 3.1 函数的概念与性质 函数的概念及其表示 一、函数的概念 1.函数: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(x)和它对应,那么就称 f:A→B 为集合 A 到集合 B 的一个函数。 记作:y= f(x),x∈A. 2.自变量:其中,x 叫做自变量 3.定义域:x 的取值范围 A 叫做函数的定义域 4.函数值:与 x 的值相对应的 y 值叫做函数值 5.值域:函数值的集合{ f(x)|x∈A}叫做函数的值域 6.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。 7.构成函数的三要素:定义域、对应关系、值域 8.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 9.求值域:即 y 的取值范围 (1)数形结合法 例①:y=2x+1,{x|-2≤x≤1} 值域{y|-3≤y≤3} 例②:y=2x+1,{x|-2≤x≤1,且 x∈Z} 值域{-3,-1,1,3} (画图结合定义域求值域) (2)观察法 例① 例② :y= x2 + 2 解:∵x2≥0,∴x2+2≥2,∴ x2 + 2 ≥ 2 ∴y= x2 + 2 的值域为[ 2,+∞) :y= 2 1 x +1 解:∵x2≥0,∴x2+1≥1(分母比分子大) ∴ 2 1 x +1 ≤1,∴y= 2 1 x +1 的值域为(0,1] (3)配方法 例③ (4)换元法 例④ :y=x2+2x+3 在[-4,-3]区间对的值域 解:y=x2+2x+3=x2+2x+1+2=(x+1)2+2 ∴对称轴为 x=-1 ∴当 x=-3 时,ymin==6 X=-4 时,ymax=11, ∴y=x2+2x+3 在[-4,-3]的值域为[6,11] (y=ax+b± cx + d) :y=x- x−1 解:设 t= x−1(x≥1),则 x=t2+1(t≥0) 1 3 ∴y= t2+1-t(t≥0),即 y=(t-2)2+4(t≥0) 1 3 ∵对称轴 t=2,∴ymin=4 3 ∴y=x- x−1的值域为[4, +∞) cx + d (5)分离常数法(y=ax + b) 例⑤ 3x + 2 :y=2x + 1 3 3 1 3x + 2 2(2x + 1)−2 + 2 3 2 解:y=2x + 1= =2+2x + 1 2x + 1 1 2 3 ∵2x + 1≠0,∴y≠2 3x + 2 3 ∴y=2x + 1的值域为{y|y≠2} (6)反解 x(反函数法) 例⑥ 3x + 2 :y=2x + 1 解:由已知得 2xy+y-3x-2=0,∴(2y-3)x=2-y 2 y ∴x=2y− 3 ,∵2y-3≠0 − 3 ,∴y≠2 3x + 2 3 ∴y=2x + 1的值域为{y|y≠2} (7)辨别式法求值域 例⑦ :y= 2 x2−x x −x + 1 解:由已知得 yx2-yx+y=x2-x, ∴(y-1)x2-(y-1)x+y=0 (y≠1) 1 又∵△≥0 ,得-3≤y<1 ∴y= 2 x2−x 1 x −x + 1 的值域为[-3,1) 解:由已知得 y=1− 2 1 , x −x + 1 1 3 x −x + 1 <3 3 ∵x2-x+1=(x−2)2+4≥4 ∴ 0< 1 1 4 2 1 ∴−3 ≤ 1− 2 <1 x −x + 1 10.求定义域:即当 y= f(x)有意义时 x 的取值范围(定义域是一个集合) (1)f(x)是整式(单项式和多项式)定义域为 R (2)f(x)的分母中含有字母,定义域为使得分母不为 0 的 x 值的集合 (3)f(x)含偶次数方根,定义域是根号里的式子大于或等于 0 的 x 值的集合 (4)对数函数,使其真数大于 0 的 x 的取值范围 (5)由实际问题确定的函数,使其有意义的 x 的取值范围为其定义域 11.区间的表示: (1)R=(-∞,+∞) (2){x|x≥a} = [a,+∞) (3){x|x≤a} = (-∞,a] (4){x|x >a} = (a,+∞) (5){x|x 0:[ k (3)y=x(k≠0)定义域{x|x≠0} 值域{y|y≠0} 二、映射 1.映射:设 A、B 是两个非空的集合,如果按某个确定的对应关系 f,使对于集合 A 中对的任意一个元素 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(“一对一”和“多对一” ) 2. b1 b2 b3 b4 a1 a2 a3 a4 映射 a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4 非映射 三、函数的表示法 1.函数的三种表示法:解析法、图像法、列表法 2.表示函数 y=|x|。 (1)解析法:y= x,x≥0 分段函数 (必须注明函数的定义域) -x,x<0 (2)列表法: X -2 -1 0 1 2 Y 2 1 0 1 2 (选取的自变量要有代表性) y (3)图像法:(注意是否连实线) 2 1 3.分段函数:也是一个函数 -2 -1 0 1 2 X 4.求解析式: (1)代入法: 例①: f(x)=2x+1 ,求 f(x2+x) 解:当 f(x)=2x+1 中的 x 变换为 x2+x 时,如下: f(x2+x)=2(x2+x)+1=2x2+2x+1 (2)配凑法: 例①:f( x + 1)=x+2 x ,求 f(x) 解:f( x + 1)= x+2 x=( x)2+2 x+1-1 =( x + 1)2-1 ∴f(x)=x2-1 ( x≥1) (3)换元法: 例①:f( x + 1)=x+2 x ,求 f(x) 解:令 t= x + 1 (x≥0) ,则 x=(t-1)2 (t≥1) ∴f(t)=(t-1)2+2(t-1)=t2-1 (t≥1) ∴f(x)=x2-1 ( x≥1) (4)待定系数法 例①:f(x)为一次函数,且 f [f(x)]=25x+12 ,求 f(x) 解:设 f(x)=kx+b(k≠0) f [f(x)]= k f(x)+b = k(kx+b)+b =k2x+kb+b =25x+12 ∴k2=25 、kb+b=12 ∴k=5,b=2 或 k=-5,b=-3 ∴f(x)=5x+2 或 f(x)=-5x-3 (5)方程组法 1 例①:若 f(x)- 2f(-x)=2x ①(x∈R) ,求 f(x) 1 接:令 x=-x,∴f(-x)- 2 f(x)=-2x ①×2:2f(x)- f(-x)=4x 3 ②+③:2 f(x)=2x ② ③ 4 ∴f(x)= 3x (6)特殊值法 例①:f(x)为二次函数,且 f(0)=1,f(x+1)- f(x)=2x,求 f(x) 解:设 f(x)=ax2+bx+c(a≠0) 由 f(0)=1 ,得 c=1 令 x=0 ,∴f(1)- f(0)=0 ,∴f(1)=1 ∴a+b+1=1 ① 令 x=-1,∴f(0)- f(-1)=-2,∴f(-1)=3 ∴a-b+1=3 ② 由①、②得 a=1,b=-1 ,∴f(x)=x2-x+1 解:设 f(x)= ax2+bx+c(a≠0)由 f(0)=1 ,得 c=1 f(x+1)- f(x)= a(x+1)2+b(x+1)+c-(ax2+bx+c) =ax2+2ax+a+bx+b+c- ax2-bx-c =2ax+a+b ∵f(x+1)- f(x)=2x ,∴2ax+a+b=2x ∴a=1,b=-1 ,∴f(x)=x2-x+1 3.2 函数的基本性质 一、函数的单调性 1.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 x1、x2,当 x1<x2 时,都有 f(x1)<f(x2),那么就说 f(x)在区间 D 上是增函数。 (1)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 x1,x2;当 x1<x2 总有 f(x1)<f(x2) 2.减函数 3.单调区间: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 4.判断函数单调性的方法步骤 : (1)利用定义证明函数 f(x) 在给定的区间 D 上的单调性的一般步骤: ①任取 x1、x2∈D,且 x1<x2 ②作差 f(x1)-f(x2) ③变形(通常是因式分解和配方) ④定号(判断差 f(x1)-f(x2)的正负) ⑤下结论 x 1 例①:判断 f(x)= −x 在(0,+∞)上的单调性 解:任取 x1、x2∈(0,+∞) ,且 x1<x2 则 f(x1)-f(x2) = x1−1 x2−1 - x2 x1 ∵x1<x2,∴x1-x2<0 x1 x2 = x1·−x2 又 x1.x2∈(0,+∞) ,∴x1·x2>0 x1 x2 ∴f(x1)-f(x2) = x1·−x2 <0 即 f(x1)<f(x2) x 1 ∴f(x)= −x 在(0,+∞)上为增函数 5.常见函数的单调性 (1)f(x)=x :在定义域 R 上单调递增 (2)f(x)=x2 :在(-∞,0]上单调递减 ,在[0,+∞)上单调递增 (3)f(x)=(x-1)2 :在(-∞,1]上单调递减 ,在[1,+∞) 上单调递增 1 (4)f(x)= x(x≠0) :在(0,+∞)上单调递减 ,在(-∞,0)上单调递增 6.常见变式 (判断变式的) f(x1)−f(x2) ① x1−x2 ②(x1−x2)·[ f(x1 ) − f(x2) ] 7.最值: (1)最大值: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 x0∈I,都有 f(x0)=M。那么, 称 M 是函数 y=f(x)的最大值。 (2)最小值 8.求最值的方法: (1)利用二次函数的性质(配方法)求函数的最值 (2)利用图像求函数的最值 (3)利用函数的单调性判断函数的最值 二、函数的奇偶性 1.偶函数: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。 2.奇函数: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)就叫做奇函数。 3.几何意义: (1)偶函数的图像关于 y 轴对称 (2)奇函数的图像关于原点对称 4.注意: (1)函数满足奇偶函数的条件:定义域关于原点对称,f(-x)= -f(x)或 f(-x)= f(x) (2)函数的奇偶性是函数的整体性质 5.利用定义判断函数奇偶性的步骤 ①首先确定函数的定义域,并判断其定义域是否关于原点对称 ②确定 f(-x)与 f(x)的关系:f(-x)= -f(x)或 f(-x)= f(x) ③下结论 例①:判断函数 f(x)=x(1-x) ,x<0 的奇偶性 x(1+x) ,x>0 解:y=f(x)的定义域(-∞,0)∪(0,+∞)关于原点对称 当 x<0 时,-x>0,f(-x)=-x(1-x)=-f(x) 当 x>0 时,-x<0,f(-x)=-x(1+x)=-f(x) 综上函数 f(x)= x(1-x) x<0 为奇函数 x(1+x) x>0 6.规律 (1)偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反 (2)奇函数在关于原点对称的区间上单调性一致 7.判断函数奇偶性的依据 ①函数图像关于什么对称 ②函数定义域是否关于原点对称(不对称:非奇非偶函数) ③f(-x)与 f(x)的关系 ④函数在关于原点对称的区间上的单调性是否一致 8.既奇又偶函数:既是奇函数又是偶函数 (函数 f(x)=0) 9.非奇非偶函数:既不是奇函数又不是偶函数 10. 周期性:f(x+T)=f(x) ,周期为 T 11. 复合函数(同增异减)同为增函数则复合函数为增函数 3.3 幂函数 一、幂函数 1.幂函数:一般地,形如 y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中α为常数 2.常见的幂函数 y y=x2 y=x3 y=x · (1,1) y=x-1 0 x 3.幂函数的性质 (1)所有幂函数在(0,+∞)都有定义,并且图像都过点(1,1) (2)a>0 时,幂函数的图像通过原点,并且在区间[0,+∞)上是增函数。 特别地,当 a>1 时,幂函数的图像下凸;0<a<1 时,幂函数的图像上凸。 (3)a<0 时,幂函数的图像在区间[0,+∞]上是减函数。在第一象限内,当 s 从右边趋向原点时, 图像在 y 轴右方无线限逼近 y 轴正半轴,当 x 趋于+∞时,图像在 x 轴上方无鲜地逼近 x 轴的正半轴。 3.4 一、常见函数模型 1.一次函数模型:y=kx+b(k≠0) k 2.反比例函数模型:y = x(k≠0) 3.二次函数模型:y=ax2+bx+c(a≠0) 函数的应用(一) 第四章 指数函数与对数函数 4.1 指数 一、指数与指数幂的运算 1.根式:一般地,如果 xn=a,那么 x 叫做 a 的 n 次方根,其中 n>1,且 n∈N* ①当 n 是偶数时,正数的 n 次方根有两个(互为相反数) ②当 n 是奇数时,正数的 n 次方根是一个正数;负数的偶次方根是一个负数 (1)根式:式子n a叫做根式 (2)根指数:式子n a中的 n 叫做根指数 (3)被开方数:式子n a中的 a 叫做被开方数 2.负数没有偶次方根 3.零的任何次方根都是零(记作:n 0=0) 5. 根式结论:当 n 是奇数时, n an =a 当 n 是偶数时,n an =|a|= a (a≥0) -a (-a<0) 6.正数的分数指数幂的意义 规定: m n =n am(a>0,m,n∈N*,n>1) a m −n a = 1 m an = 1 n am (a>0,m,n∈N*,n>1) 7. 0 的正分数指数幂等于 0,0 的负分数指数幂没有意义 8.有理指数幂的运算性质 (1) ar·as = ar + s s (a > 0,r,s ∈ Q) (2) (ar) = ars (a > 0,r,s ∈ Q) (3) (ab)r = arbr (a > 0,b > 0,r, ∈ Q) 9.无理指数幂:一般地,无理数指数幂aα( a>0,α是无理数)是一个确定的实数,有理数指数幂的运算性质 同样适应于无理数指数幂 4.2 指数函数 二、指数函数及其性质 1.指数函数:一般地,函数 y = ax(a>0,且a≠1)叫做指数函数,其中 x 是自变量,函数的定义域是 R 2.满足指数函数的要求:①a>0,且a≠1 ②系数为 1 ③指数x为自变量 3.一般地,指数函数 y = ax(a>0,且a≠1)的图像和性质如下表所示: 图像 a>1 0<a<1 y y y = ax(a>1) (0,1) 0 y = ax(0<a<1) (0,1) x 0 定义域 R 值域 (0,+∞) x 过定点(0,1),即 x=0,y=1 非奇非偶函数 性质 在 R 上为增函数 在 R 上为减函数 5.在第一象限内:底数越大,图像越靠近 y 轴 y=3x y=2x y=ax y=bx 1 x y=(2) 1 x y=(3) 底大图高 y=dx a>b>1>c>d>0 y=cx 4.3 对数 一. 对数与对数的运算 1.对数:一般地,如果 ax=N(a>0,且 a≠1),那么数 x 叫做以 a 为底 N 的对数,记作: x=logaN (1)底数:a 叫做对数的底数 (2)真数:N 叫做真数 2.常用对数:以 10 为底的对数,log10N=lgN 3.自然对数:在科学技术中常用以无理数 e=2.71828……为底数的对数,以 e 为底的对数称为自然对数, logeN=lnN 4.对数与指数间的关系:当 a>0,且 a≠1 时, ax =N x=logaN 5.对数的性质: ①负数和零没有对数 ②logaa=1 ③loga1=0 ④alogaN = N 6.对数的运算性质 ①logaM·N= logaM+ logaN M ②loga N = logaM- logaN ③logaMn=n logaM n ④logamMn=mlogaM logcb ⑤logab=log a c 1 ⑥loga−bX=-b logaX ⑦logab · logba = 1 1 ⑧log m= logm2 2 ⑨lg2 · lg5 = 1 7.运算性质的推导: ①设 am=M,an=N ,则 logaM=m , logaN=n ∴am · an =am+n =M · N ,∴logaM·N=m+n=logaM+logaN ②设 am=M,an=N am ∴ n = am-n = a ,则 logaM=m , logaN=n M M ,∴loga N =m-n= logaM-logaN N 4.4 对数函数 一、对数函数及其性质 1. 一般地,函数 y=logax (a>0,且 a≠1)叫做对数函数,其中 x 是自变量,定义域为(0,+∞). 2. 对数函数 y=logax (a>0,且 a≠1)的图像和性质 0<a<1 a>1 y=logax (0<a<1) y=logax(a>1) (1,0) 图像 (1,0) 定义域 (0,+∞) 值域 R 1.过定点(1,0) ,即 x=1 时 ,y=0 性质 2.在(0,+∞)上是减函数 在(0,+∞)上是增函数 3 非奇非偶函数函数 (1)y=logax 与 y=log1x 的图像关于 x 轴对称 a (2)在第一象限内:底数越小,越靠近 y 轴 (3)比较两个对数之间的大小:找中间量“0”、 “1”进行比较 (4)求对数函数的定义域:底数>0,且底数≠1,且真数>0 二、反函数 1.反函数:一般地,指数函数y = ax(a>0,且a≠1)与对数函数 y=logax (a>0,且 a≠1)互为反函数, 它们的定义域与值域正好互换。 2.原函数 3.互为反函数: 函数 f(x)与反函数f−1(x)互为反函数 4.性质: (1)函数 f(x)与它的反函数 f−1(x)图像关于直线 y=x 对称 (2)函数存在反函数的充要条件是:函数的定义域与值域是一一映射 (3)一个函数与它的反函数在相应区间上单调性一致,奇偶性一致 (4)原函数图像经过(a,b) ,则反函数图像经过(b,a) y 5.求反函数的步骤: y=2x y=x ①由 f(x)求出 x y=log2x ②x 和 y 互换位置 ③求出f−1(x)的定义域 6. y=2x 与 y=log2x 互为反函数 x 三、复合函数 1. 复合函数(同增异减)同为增函数则复合函数为增函数 4.5 函数的应用(二) 一、函数的零点 1.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 x 叫做函数 y= f(x)(x∈D)的零点。 2.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)的图像与 x 轴交点的横坐 标 即:方程 f(x)=0 有实根→函数 y= f(x)的图像与 x 轴有交点→函数 y= f(x)有零点 3.函数零点的求法: (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)的图像联系起来,并利用函数的性质找 出 零点。 (3)二分法:对于 y= f(x)的函数,若 f(x0)<0,f(x1)>0,则零点在(x0,x1)内 4.二次函数的零点 y=ax2+bx+c=0(a≠0)图 f(x)=ax2+bx+c=0(a≠ 像与 x 轴的交点 0)的零点 ax2+bx+c=0(a≠0)的根 △>0 x1,x2 (x1≠x2 ) (x1,0) 、(x2,0 ) x1 和 x2 △=0 x1=x2 (x1,0) x1 △<0 无实根 无交点 无零点 5.函数零点存在性的判定: (1)在区间[a,b]上图像是连续不断的一条曲线 (2)f(a) · f (b)<0 (3)在区间(a,b)内有零点 二、用二分法求方程的近似解 1.二分法:对于在区间[a,b]上连续不断,且满足 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. 2.给定精度ε,用二分法求函数 f(x)的零点近似值的步骤: (1)确定区间[a,b]。验证 f(a) · f(b)<0,给定精度ε (2)求区间(a,b)的中点 x1 (3)计算 f(x1) 3.零点的存在: (1)若 f(x1)=0,则 x1 就是函数的零点 (2)若 f(a) · f(x1)<0,则令 b=x1,(此时零点 x0∈(a,x1) (3)若 f(x1) · f(b)<0, 则令 a=x1,(此时零点 x0∈(x1,b) 4.判断是否达到精度ε:即若|a-b|<ε,则得到零点。零点值 a(或 b) 5.注意: (1)第一步确定零点所在的大致区间(a,b)可利用函数性质,也可借助计算机或计算器,但尽量去端点为 正数的区间,尽量缩短区间长度,通常可确定一个长度为 1 的区间; (2)建议列表样式如下: 零点所在区间 中点函数值 区间长度 [1,2] f(1.5)>0 1 [1,1.5] f(1.25)<0 0.5 [1.25,1.5] f(1.375)<0 0.25 第五章 5.1 三角函数 任意角和弧度制 一、任意角 1.任意角:平面内一条射线绕着端点从一个位置旋转到另一个位置所成的图形。 2.角的分类: (1)正角:按逆时针方向旋转所成的角。 (2)负角:按顺时针方向旋转所成的角。 (3)零角:一条射线没有作任何旋转所成的角。 (角的顶 点) O (终 ) α边 B (始 边) A 3.象限角:当角的顶点与坐标原点重合,角的始边与 x 轴的非负半轴重合时,那么角的终边在第几象限 (终边的端点除外),就说这个角是第几象限角。 (1)第一象限角:0°+k·360°<α<90°+k·360° (2)第二象限角:90°+k·360°<α<180°+k·360° (3)第三象限角:180°+k·360°<α<270°+k·360° (4)第四象限角:270°+k·360°<α<360°+k·360° k∈Z k∈Z k∈Z k∈Z 4.轴线角:当角的顶点与坐标原点重合,角的始边与 x 轴的非负半轴重合时,终边落在 坐标轴上的角叫做轴线角。 (1)x 轴正半轴:α=0°+k·360° (2)x 轴负半轴:α=180°+k·360° (3)y 轴正半轴:α=90°+k·360° (4)y 轴负半轴:α=270°+k·360° k∈Z k∈Z k∈Z k∈Z (5)x 轴:α=k·180° (6)y 轴:α=90°+k·180° k∈Z k∈Z 5.终边相等角:所有与角α终边相同的角,连同角α在内,可构成集合 S={β|β=α+k·360°,k∈Z}, 即任一与角α终边相同的角,都可以表示成角α与整数个周角的和。 二、弧度制 1 1.角度制定义:规定周角的360为一度的角,记作 1°。这种用度作为单位来度量角的单位制叫做角度制, 角度制为 60 进制。 2.弧度制定义:长度等于半径的弧度所对的圆心角叫做 1 弧度的角。用弧度作为单位来度量角的单位制 叫做弧度制。1 弧度记作 1rad。 (1)半径:r (2)弧长:l r (3)圆心角:α 1 rad O r l 3.弧度数: (1)正角的弧度数是一个正数;负角的弧度数是一个负数;零角的弧度数是 0。 l (2)如果半径为 r 的圆的圆心角α所对的弧长为 1,那么,角α的弧度数的绝对值是|α|=r 。 (3)符号:rad ,读作:弧度。 l (4)|α|=r 弧长 l (单位:rad) |圆的圆心角α|=半径 r (单位:rad) 。 (5)弧度制下:角的集合与实数 R 之间一一对应。 π 180°=π rad 1°=180° rad 1 rad =( 180° ) ≈ 57.30° = 57°18′ π 度 0° 30° 45° 60° 90° 120 ° 135 ° 150 ° 180 ° 270 ° 360 ° 弧度 0 π 6 π 4 π 3 π 2 2π 3 3π 4 5π 6 π 3π 2 2π 4.在角度制下公式 (1)弧长公式: nπ R l = 180° (2)扇形面积公式: nπR2 S = 360° 5.在弧度制下公式 (1)弧长公式: l = α·R (2)扇形面积公式: 1 S = 2 l R 5.2 三角函数的概念 一、任意角的三角函数 1.设α是一个任意大小的角,α的终边上任意点 P(x,y),它与原点的距离为 r (r= x2 + y2>0),那么 y x (1)正弦:sinα = r (4)余切:cotα = y x r (2)余弦:cosα = T P(x, y) r r (5)正割:secα = x y x (3)正切:tanα = y O r M (4)余割:cscα = y x A 2.三角函数线:正弦线 MP、余弦线 OM、正切线 AT。 3.单位圆:在直角坐标系中,以原点 O 为圆心,以单位长度为半径的圆。 4.终边相同的角的同一个三角函数的值相等。 (1)公式一: sinα = sin(α+k·2π) cosα = cos(α+k·2π) tanα = tan(α+k·2π) ,其中 k∈Z 求任意角的三角函数值:转化为求 0~2π角的三角函数值。 5.三角函数值 角α 定义域 0° 角α的弧度数 180° 0 1 90° π 2 1 0 0 无意义 0 sinα cosα R R tanα α≠2+2kπ π 6.三种函数的值在各象限的符号 y y x y cosα 1.公式:(1)sin2α+cos2α = 1 0 无意义 0 π 2π 0 1 y - + + + 二、同角三角函数的基本关系 - - + sinα 360° 0 -1 270° 3π 2 -1 0 x - + x tanα + (2) tanα = sinα cosα x y x - 2.深化公式: (1)1+2·sinα·cosα =sin2α+2·sinα·cosα+cos2α = (sinα+cosα)2 (2) 1−2·sinα·cosα = (sinα −cosα ) 2 = |sinα−cosα| 5.3 诱导公式 一、正弦、余弦的诱导公式 1. (1)公式二: (2)公式三: sin(π+α) = -sinα cos(π+α) = -cosα tan(π+α) tanα sin(-α) = =-sinα cos(-α) = cosα tan(-α) = -tanα (3)公式四: sin(π-α) = -sinα cos(π-α) = -cosα tan(π-α) = -tanα 总结:α+k·2π(k∈Z) ,-α,π±α 的三角函数值,等于α的同名函数值,前面加上一个把α 看成锐角时原函数值的符号。 (4)公式五: π sin(2-α) = cosα (5)公式六: π cos(2π-α) = sinα sin(2+α) = cosα π cos(2+α) = -sinα π 总结:2 ± α的正弦(余弦)函数值,分别等于 α 的余弦(正弦)函数值,前面加 上一个把α看成锐角时原函数值的符号。 奇变偶不变,符号看象限 5.4 三角函数的图像与性质 一、正弦函数、余弦函数的图像和性质 π 1.正弦、余弦函数图像画法:(1)几何法 3π (2)五点法:0、2 、π、 2 、2π 2.曲线:正弦曲线:y=sinx,x∈R,余弦曲线:y=cosx,x∈R 3.性质: −3π 5π −2 −2π 3π −2 −π y=sinx 1 π −2 0 π 2 0 π 2 π 3π 2 π 3π 2 2π 5π 2 3π -1 −3π 5π −2 −2π 3π −2 −π π −2 1 y=cosx 2π 5π 2 3π -1 函数 y=sinx y=cosx 定义域 R R 值域 [-1,1] [-1,1] 周期 T=2kπ(k∈Z) T=2kπ(k∈Z) 最小正周期 2π 2π 奇偶性 奇函数 偶函数 对称轴 x=2+kπ,k∈Z x=kπ,k∈Z 对称中心 (kπ,0),k∈Z (2+kπ,0) ,k∈Z π 递增 π π [-2+2kπ,2+2kπ] π k 递增 [-π+2kπ,2kπ] ∈Z k k 递减 [2kπ,π+2kπ] ∈Z k ∈Z 单调性 递减 π 3π [2+2kπ, 2 +2kπ] ∈Z π ymin x=-2+2kπ,k∈Z ymax x=2+2kπ,k∈Z π x=π+2kπ,k∈Z x=2kπ,k∈Z (1)周期函数:对于函数 f(x),如果存在一个非零常数 T,使得当 x 取定义域内的每一个值时,都有 f(x+T)= f(x) ,那么函数 f(x)就叫做周期函数,非零常数 T 叫做这个函数的周期。 (2)最小正周期:在周期函数 f(x)的所有周期中存在的一个最小正数。 2π (3)函数 y=Asin(ωx+φ)及 y=Acos (ωx+φ)的周期:T=|ω| (4)奇偶性:对于函数 f(x)的定义域的任意一个 x,都有 f(-x)=- f(x),则称 f(x)为这一定义域内 的奇函数。对于函数 f(x)的定义域的任意一个 x,都有 f(-x)=f(x),则称 f(x)为这一定义域内的偶函 数。 (5)对称性:奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于 y 轴对称。 (6)单调性:单调递增、单调递减 二、正切函数的图像和性质 1.正切函数画法:“三点二线” π π (1)三点:(-4,-1) (0,0) (4,1) π π (2)二线:x=−2 ,x=2 π 2.正切曲线:y=tanx ,x≠2+kπ(k∈Z) 3.性质: π 定义域 x≠2+kπ(k∈Z) 值域 R 周期 T=kπ(k≠0,k∈Z 最小正周期 π 奇偶性 奇函数 对称轴 关于原点(0,0)对称 对称中心 ( 2 ,0) k∈Z kπ π 单调性 π (−2+kπ,2+kπ)单调递增 k∈ Z 渐进线 π x=2+kπ k∈Z π y=Atan(ωx+φ)的周期 T=|ω| y=tanx 渐近线 1 π − 2 π − 4 0 -1 π 4 π 2 3π 4 π 3π 5π − − 2 4 5.5 三角恒等变换 一、两角和与差的正弦、余弦和正切公式 1. 差角的余弦公式(记作 C(α-β)) :对于任意角α,β都有 cos (α −β) = cos αcos β + sin αsin β 2. 两角和的余弦公式(记作 C(α+β)): cos (α + β) = cos αcos β−sin αsin β 3.诱导公式 (1) sin (α + β) = sin αcos β + cos αsin β (2) sin (α −β) = sin αcos β−cos αsin β (3) tan(α + β) = 1 tanαtanβ (4) tan(α −β) = 1 tanα + tanβ − tanα −tanβ + tanαtanβ 4.拓展公式: asinx+bcosx= a2 + b2( a sinx+ 2 a2 + b b 三、二倍角的正弦、余弦、正切公式 1.诱导公式 (1) sin2α = 2 sinα cosα (2) cos2α = cosα2– sinα2 = 1-2sin2α =2cos2α-1 2tanα (3) tan2α = (4) sinα = 2 sin2 cos2 (5) sin4 = 2 sin8 cos8 (6) sin4α = 2 sin2α cos2α 1−tan2α α α α α α cosx) a2 + b2 二、简单的三角恒等变换 cos (α + β) = cos αcos β−sin αsin β sin (α + β) = sin αcos β + cos αsin β tan(α + β) = tanα + tanβ 1−tanαtanβ cos2α = cosα2– sinα2 = 1-2sin2α =2cos2α-1 sin2α = 2 sinα cosα 2tanα tan2α = 1−tan2α α 2 α 2 开次: cosα=2cos2 – 1 = 1-2sin2 降次: cos2α = α 2 cos2 = 1 + cos2α 1 cos2α 、 sin2α = − 2 2 α 1 + cosα 、 tan2 2 2 = 1−cosα 1 + cosα θ +φ θ φ cos − 2 2 sinθ+sinφ=2sin θ +φ θ φ sin − 2 2 sinθ-sinφ=2cos θ +φ θ φ cos − 2 2 cosθ+cosφ=2cos θ +φ θ φ cos − 2 2 cosθ-cosφ= -2cos α 2 sin2 = 1−cosα 2 5.6 函数y = Asin(ωx + φ) 一、φ对 y=Asin(ωx+φ)的图像的影响 1.平移(左加右减,上加下减) π 平移 (1)y=sinx 所有点向左平移 3 (2)y=sin2x 所有点向右平移 12 个单位 (3)y=sinx 所有点向上平移 3 π 个单位 y=sin(x+3) π π π 个单位 二、ω对 y=Asin(ωx+φ)的图像的影响 π y=sin2(x-12)=sin(2x-6) y=sinx+1 伸缩 1 1 1.伸缩(φ>1 时:横坐标缩短为原来的 ω 倍,0<φ<1 时:横坐标伸长为原来的 ω 倍) 1 (1)y=sinx 横坐标缩短为原来的 2 倍 π (2)y=sin(x-3 ) (3)y=sin2x 横坐标伸长为原来的 2 倍 横坐标伸长为原来的 2 倍 5.7 y=sin2x 1 π y=sin( 2 x-3) 1 y=sin2· 2 x =sin x 三角函数的应用 一、简谐运动的图像 1. y=Asin(ωx+φ) ,(A>0,ω>0)x∈[0,+∞) (1)振幅:即 A,它是做简谐运动的物体离开平衡位置的最大距离。 2π (2)周期:T= |ω| ,这是做简谐运动的物体往复运动一次所需要的时间。 1 (3)频率:f = T = |ω| 2π ,是做简谐运动的物体在单位时间内往复运动的次数。 (4)相位:ωx+φ 叫做相位。 (5)初相:x=0,时的相位φ。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司