文档内容
全国教师资格证考试用书
数学学科知识与教学能力
(高级中学)
上岸熊教师资格考试研究院◎编
济南出版社考情介绍
1.考试分析
题型 题量 分值
选择题 8 每小题 5 分，共 40 分
简答题 5 每小题 7 分，共 35 分
解答题 1 每小题 10 分，共 10 分
论述题 1 每小题 15 分，共 15 分
案例分析题 1 每小题 20 分，共 20 分
教学设计题 1 每小题 30 分，共 30 分
2.考题分析
模块 比例 题型
数学学科知识 41% 选择题、简答题、解答题
课程知识 18% 选择题、简答题、论述题
教学知识 8% 选择题、简答题
教学技能 33% 案例分析题、教学设计题
合计 100% 选择题：约 27%；非选择题：约 73%第一部分 学科基础知识
第一部分 学科基础知识
第一章 高中基础知识
一、集合【选择题备考】【教学设计题备考】【23 下选择题】
1.集合的运算
①交集: A∩B={x|x∈A, 且 x∈B}。
②并集： 或 x∈B}。
③补集： 且 x∉ A}。
2.集合的运算性质
①交集的性质: A∩∅ =∅ ; A∩A=A; A∩B=B∩A; A∩B=A⇔A⊆B。
②并集的性质: A∪∅ =A; A∪A=A; A∪B=B∪A; A∪B=A⇔B⊆A。
③补集的性质： 。
④摩根定律： 。
∪ ∁ = ; ∩ ∁ = ∅; ∁ ∁ =
二、简易逻辑【选择题备考】
∁ ∪ = ∁ ∩ ∁ ;∁ ∩ = ∁ ∪ ∁
1.与命题相关的概念
命题的定义 能判断真假的陈述句。【22 上选择题】
(1)两个命题互为逆否命题，它们有相同的真假性。
四种命题的真假关系
(2)两个命题互为逆命题或互为否命题，它们的真假性没有关系。
(1)如果 p⇒q，则 p 是 q 的充分条件，q 是 p 的必要条件。
充分条件与必要条件【21
下选择题】【22 下选择
(2)如果 p⇒q, q⇒p, 则 p 是 q 的充要条件。
题】【23 下选择题】
【上岸熊提示：小范围能推出大范围，反之则不行。】
(1)全称量词命题的否定是存在量词命题；存在量词命题的否定是全称量词
命题的否定
命题。
(2)p 或 q 的否定: 非 p 且非 q; p 且 q 的否定: 非 p 或非 q。
四种命题及其相互关系全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
2.简单复合命题的真值表
p q 非 p 非 q p 或 q p 且 q
真 真 假 假 真 真
真 假 假 真 真 假
假 真 真 假 真 假
假 假 真 真 假 假
【上岸熊巧记：p 且 q————全真则真，一假则假；p 或 q————一真则真，全假则假。】
三、基本初等函数【选择题备考】【简答题备考】
1.指数函数的图象与性质【上岸熊注释：a>0 且 a≠1。】【23 上选择题】【24 上选择题】【24 下案例分析
题】
a>1 00 时, y>1; 当 x<0 时, 00 时, 01
在(-∞, +∞)上是增函数 在(-∞, +∞)上是减函数
【上岸熊提示：指数函数模型的特点：能用指数函数表达的函数模型，当函数单调递增时，随着自变量的增
大，函数值增大的速度越来越快；当函数单调递减时，随着自变量的增大，函数值减小的速度越来越
慢。】【21 上简答题】
2.对数函数的图象与性质【上岸熊注释：a>0 且 a≠1。】
y= logax a>1 01 时, y>0; 当 01 时, y<0; 当 00
在(0，+∞)上是增函数 在(0，+∞)上是减函数【上岸熊提示:IgN(常用对数)————以 10 为底, In N(自然对数)————以 e 为底(e=2.71828…)。】第一部分 学科基础知识
3.幂函数的图象与性质【选择题备考】【上岸熊注释：定义域与指数有关。】
α=1 α=2 α=3 α=-1
1
= = 2
定义域 R R R [0, +∞) {x|x∈R 且 x≠0}
值域 R [0, +∞) R [0, +∞) {y|y∈R 且 y≠0}
奇函 奇函 非奇非偶
奇偶性 偶函数 奇函数
数 数 函数
x∈[0, +∞)时,
x∈(0, +∞)时, 减;
单调性 增 增;x∈(-∞, 0]时, 增 增
x∈(-∞, 0)时, 减
减
【上岸熊提示：幂函数的系数须为 1，如 y=x²是幂函数，而 y=2x²不是幂函数。【23 下选择题】
四、分段函数与反函数
1.常见的分段函数【选择题备考】【21 上选择题】
①绝对值函数
, > 0,
。
0, = 0,
= | | = {
− , < 0
②符号函数
1, > 0,
。
0, = 0,
= = {
−1, < 0
x 为无理数。
③狄利克雷函数 x 为有理数，狄利克雷函数是周期函数。
2.反函数 1,
( ) = {
0,
一般地，设函数 y=f(x)(x∈A)的值域是 C，根据这个函数中 x，y 的关系，用 y 把 x 表示出来，得
到 x=g(y)。若对于 y 在 C 中的任何一个值，通过 x=g(y)，x 在 A 中都有唯一的值和它对应，那
么，x=g(y)就表示 y 是自变量, x 是因变量的函数, 这样的函数 x=g(y)(y∈C)叫做函数 y=f(x)(x
∈A)的反函数，记作 。反函数 的定义域、值域分别是函数 y=f(x)的值域、定
−1 −1
义域。
= =
(1)反函数的性质
①互为反函数的两个函数的图象关于直线 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。
④反函数是相互的且具有唯一性。
⑤定义域、值域相反，对应法则互逆(“三反”)。
⑥原函数一旦确定，反函数即确定(“三定”)(在有反函数的情况下，即满足②)。
(2)求反函数的步骤
①反解：把 y=f(x)看作关于 x 的方程，解出： 。
②互换：将 x，y 互换得 注明其定义域(即−原1 函数的值域)。
=
【上岸熊提示：要求知道函数与−其1反函数的关系，会求给定函数的反函数。】
= ,全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
五、函数的性质【选择题备考】【简答题备考】【论述题备考】
1.函数的单调性【22 上选择题】
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 x
₁，x₂，
定
义
当 时，都有 那么 当 时，都有 那么就说函数 f(x)
就说函数 f(x)在区间 D 上是增函数。 在区间 D 上是减函数。
₁ <₂ ₁ < ₂ , ₁ <₂ ₁ > ₂ ,
图
象
描
述
自左向右看图象是上升的 自左向右看图象是下降的
图象法 —
设函数 y=f(x)在区间(a, b)上可导, 如果恒有 f'(x)>0, 则函数 y=f(x)在区间
导数法 (a，b)上是增函数；反之则为减函数；如果恒有 f'(x)=0，则函数 y=f(x)在区间
(a，b)上为常数函数。
判
定
方 (1) 任取 且
法
(2)作差:
₁ ,₂ ∈ , ₁ <₂ ;
定义法 (3)变形(通常是因式分解和配方)；
₁ − ₂ ;
(4)定号: (判断差). 的正负；
(5)下结论(指出函数 f(x)在给定区间 D 上的单调性)。
₁ − ₂
2.函数的奇偶性【案例分析题备考】【22 上案例分析题】
(1)奇、偶函数的概念
一般地，如果对于一个定义域关于 y 轴对称的函数 f(x)的定义域内任意一个 x，都有 f(-x)=f(x)，那么
函数 f(x)就叫做偶函数。
一般地，如果对于一个定义域关于原点对称的函数 f(x)的定义域内任意一个 x，都有 f(-x)=-f(x)，那么
函数 f(x)就叫做奇函数。
【上岸熊提示：奇函数的图象关于原点对称；偶函数的图象关于 y 轴对称。】
(2)奇、偶函数的性质
①奇函数在关于原点对称的区间上的单调性相同，偶函数在关于原点对称的区间上的单调性相反。
②在公共定义域内，两个奇函数的和是奇函数，两个奇函数的积是偶函数；两个偶函数的和、积都是偶
函数；一个奇函数、一个偶函数的积是奇函数。
③复合函数的奇偶性可以概括为“同奇则奇，一偶则偶”。第一部分 学科基础知识
3.函数的周期性
(1)周期函数：对于函数 y=f(x)，如果存在一个非零常数 T，使得当 x 取定义域内任何值时，都有 f(x
+T)=f(x), 那么就称函数 y=f(x)为周期函数, 称 T 为这个函数的周期。
(2)最小正周期：如果在周期函数 f(x)的所有周期中存在一个最小的正数，那么这个最小正数就叫做 f
(x)的最小正周期。
(3)由周期函数的定义，采用迭代法可得结论：
①若函数 f(x)满足 f(x+a)=-f(x)(a≠0), 则 f(x)是周期为 2a 的函数。
②若 c 为非 0 常数)恒成立, 则 T=2a。
③若 f( x + +a )=f = ( ± x- a ), ( 则 ≠ T 0 = , 2a。
④若 则 T=4a。
1−
六、三角函数【选择题备考】
+ =− 1+ ,
1.三角函数的图象和性质【21 下选择题】
函数性质 y= sinx y= cosx y= tanx
定义域 R R
| 2 + , ∈
在一个周
期内的
图象
值域 [-1, 1] [-1, 1] R
对称轴：x=kπ(k∈Z)
对称性 对称轴： 对称中心：
对称中心: (kπ, 0)(k∈Z) 对称中心：
= 2 + ∈ 2 0 ∈
2+ 0 ∈
最小正周期 2π 2π π
单调递增区间： 单调递增区间： 单调递增区间：
[-π+2kπ, 2kπ](k∈Z)
单调递减区间：
单调 递减区 间：
−2+2 2+2 ∈ −2+ 2+ ∈
单调性 [2kπ, π+2kπ](k∈Z)
3
2+2 2 +2 ∈
奇偶性 奇函数 偶函数 奇函数全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
2.三角函数恒等变换【教学设计题备考】【21 下教学设计题】
(1)两角和与差的正弦、余弦、正切公式
①
sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ;
②
cos(α±β)=cosαcosβ+sinαsinβ;
。
tan ±tan
③tan ± = 1∓tan tan
(2)二倍角的正弦、余弦、正切公式
①
sin2α=2sinαcosα;
2 2 2 2
。
②cos2 = cos − sin = 2cos − 1 = 1 − 2sin ;
2tan
2
( ③ 3) t 辅 an 助 2 角 公 = 式1−tan
①函数 为常数 可以化为 (一般情况下， 其中
f(α)=asinα+bcosα(a,b )
2 2
φ可由 a，b 的值唯一确定， 。
= + sin +
② 常 见 的 有 ：
tan =
sin + cos = 2sin + 4 ; sin + 3cos = 2sin + 3 ; 3sin + cos =
3.正、余弦定理【教学设计题备考】【23 上教学设计题】
2sin + 6 ∘
(1)正弦定理： 其中 R 是三角形外接圆的半径。
由正弦定理可以变si形n ：=sin =sin =2 ,
①
a:b:c=sinA:sinB:sinC;
②
a=2RsinA, b=2RsinB, c=2RsinC;
这几种形式用以解决不同的三角形问题。
(2)余弦定理： 。
③sin = 2 , si a n ²= = 2 , sin = 2 , sC
2 2 2 2 2 2 2 2
余弦定理可以变形：
+ −2 cos , = + −2 cos , = + −2
2 2 2
+ −
。
cos = 2 , cos =
2 2 2 2 2 2
+ − + −
(r 是三角形内切圆的半径)，由此可以计算 。 2 , cos = 2
R, r
(4)在△ABC 中, 已知 a, b 和 A 时, 解的情况如下:
A 为锐角 A 为钝角或直角
图形
关系式
a= bsin A bsinAb
解的个数 一解 两解 一解 一解【上岸熊提示：高中数学中的周期函数典型的是三角函数。三角函数不会单独设题，要求在具体运算中会
用公式化简，故需要牢记公式。】第一部分 学科基础知识
七、不等式【选择题备考】【简答题备考】【案例分析题备考】
1.不等式的性质【20 下简答题】
(1) a>b⇔bb,b>c⇒a>c。
基本性质
(3)a>b⇒a+c>b+c。
(4) a>b,c>0⇒ac> bc; a>b,c<0⇒ac< bc。
(1)a>b,c>d⇒a+c>b+d。
(2) a>b>0,c>d>0⇒ac> bd。
运算性质
。
。
3 > >0 ⇒ⁿ >ⁿ ∈ 1)
4 > >0 ⇒ > ∈ 1)
(1)若 a,b∈R, 则. 当且仅当 a=b 时，等号成立。
均值不等式
【20 下案例 (2)若 a>0,b>0, 则. 当且仅当 a=b 时，等号成立。
² + ² ≥ 2 ,
分析题】
(3)若 a, b,c∈R⁺ , 则+ 当且仅当 a=b=c 时，等号成立。
2 ,
3
+ +
2.不等式的解法 3 ,
(1)将分式不等式(移项、通分)化为标准形式
(2)将分式不等式标准形式转化为整式不等式求解。
>( <, ≤ ,≥)0;
3.二元一次不等式组(线性规划)【21 上案例分析题】
(1)二元一次不等式 Ax+By+C>0 在平面直角坐标系中表示直线 Ax+By+C=0 某一侧的所有点组成的平面区
域(半平面)，不含边界直线(虚线 )。不等式 Ax+By+C≥0 所表示的平面区域(半平面)包含边界直线(实
线)。
(2)任取直线外一点，判断正负。
(3)由几个不等式组成的不等式组所表示的平面区域，是各个不等式所表示的平面区域的公共部分。
(4)观察图形，找出直线在可行域上的最值位置，给出答案。
八、复数【简答题备考】
形如 a+bi(其中 a，b∈R)的数叫做复数。其中 a 为实部，b 为虚部，i 为虚
复数的定义
数单位，且 。
² =− 1
复数的分类
设复数 其中 a₁, a₂, b₁, b₂∈R,那么
复数相等
的充要条件是 且 。
₁ =₁ +₁ ,₂ =₂ +₂ , ₁ =₂
₁ =₂ ₁ =₂ 全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
若两个复数实部相同，虚部互为相反数，则称这两个复数为共轭复数，即 z=a+
共轭复数 bi(a,b∈R)|的共轭复数为 a-bi，记为 z 与 z 对应复平面上的点关于
实轴对称。
= − ,
复数的模 设 z=a+ bi(a,b∈R),则复数 z 的模 。
(1)加减运算：(a+ bi)±(c+ di)=(|a ±| =c)+( b²±+d )²i;【上岸熊提示：复数加法运算
的几何意义：复数的加法运算可以按照向量的加法运算来进行。】
复数的运算【23
(2)乘法运算：(a+ bi)(c+ di)=(ac-bd)+(ad+ bc)i;
下简答题】
(3)除法运算：
+ −
(4)i 的幂运算: 。
+ ÷ + = ²+ ² + ²+ ² + 0 ;
⁴ⁿ = 1⁴,ⁿ ⁺ ¹ = ⁴,ⁿ ⁺ ² =− 1⁴,ⁿ ⁺ ³ =− ∈
实系数方程( 在复数范围内求根：
(1)当判别式△>0 时，有一对实根，
复数方程 ² + + = 0 0
2
− ± −4
(2)当判别式Δ=0 时，有一对相等的实根，
1,2 = 2 ;
(3)当判别式△<0 时，有一对共轭复根， 。
1,2 =−2 ;
2
− ± 4 −
1,2 = 2
九、数列【简答题备考】【案例分析题备考】【教学设计题备考】
定义式 (d 为常数)。
ₙ ₊₁ −ₙ =
。当 d≠0 时, an 是关于 n 的一次函数。当 d>0
时, {an}为递增数列; 当 d<0 时, {an}为递减数列。
1ₙ =₁ + −1
通项公
(2)变形公式 。
式
(3)前 n 项和公式
∗); 1= −
。
−
当
1
d≠0 时, Sn 是关于
等差数列【24 上
= + − ( , ∈
₁ +ₙ −1
案例分析题】
n 的不含常数项的二次函数，反过来也成立。
ₙ = 2 = ₁ + 2
(1)若 a,b,c 成等差数列, 称 b 为 a 与 c 的等差中项, 即 2b=a+c。
(2)若 m+n=p+q, 则( 。特别地，若 m+n=2
性质
p,则 。 ∗
+ = + ∈
(3)若{an}为等差数列，公差为 d，那么 仍
ₙ +ₘ = 2ₚ
然是等差数列，公差为 kd。 ∗
, + , +2 ,⋯ ∈
等比数列【21 上
教学设计题】【2
定义式
3
ₙ ₊₁
下教学设计题】 = ₙ 0 0
ₙ
【24 上简答题】第一部分 学科基础知识
续表
推广式
通项公 (12ₙ) 前=n₁ 项ⁿ ⁻和¹公, 式 ₙ =ₘ ⁿ ⁻ᵐ ~ 【上岸熊注释：需先看公
。
式 ₁ , = 1,
₁ (1−ⁿ ) ₁ −ₙ
ₙ = {
比是否为 1。】
1− = 1− , 1
等比数列【21 上
教学设计题】【2 (1)如果三个数 a，b，c 成等比数列，称 b 为 a 与 c 的等比中项，且有
3
。
下教学设计题】
【上岸熊注释： 是 a，b，c 成等比数列的必要不充分条件，如 a=
=±
【24 上简答题】
0, b=0, c=1, 则 但 a，b，c 不成等比数列。】
性质
² =
(2) 若 m+n=p+q, 则( 。特别地，若 m+n=2p,则
² = ,
。 ∗
= ∈
(3)若{an}为等比数列,公比为 q(q≠0),那么 仍
ₘ ⋅ₙ =ₚ ²
然是等比数列，公比为 q'。 ∗
, + , +2 ,⋯ ∈
【上岸熊提示：数列近几年考查较少，要求识记即可。】
十、平面向量
1.向量的表示方法及分类
向量的定义 既有大小又有方向的量。包括两个要素：大小和方向。
(1)几何表示法：用带箭头的有向线段表示，如 AB(起点在前，终点在后)。
(2)符号表示法: 如 a,b,c 等。
表示方法
(3)坐标表示法：如(a= xi+ yj=(x, y),称(x, y)为向量 a 的坐标, a =(x, y)叫做向
量 a 的坐标表示。
(1)零向量：长度为 0 的向量，记作 0。【上岸熊注释：零向量的方向是任意的。】
(2)单位向量：长度为一个单位长度的向量。
(3)相等向量：长度相等且方向相同的向量，具有传递性。
常见向量
(4)平行向量：方向相同或相反的非零向量，又叫做共线向量。零向量和任何向量平
行。
【上岸熊注释：相等向量一定是共线向量，反之不成立。】
(1)向量是自由向量，只有大小和方向两个要素，与起点无关。只要大小和方向相同，
向量与有向线 则这两个向量就是相同的向量。
段的区别
(2)有向线段有起点、大小和方向三个要素。若起点不同，即使大小和方向相同，也是
不同的有向线段。
【上岸熊提示：向量和有向线段的区别在于，向量常用有向线段表示，可以平移。不能说向量就是有向
线段。】
2.向量的运算【选择题备考】【简答题备考】【案例分析题备考】【22 上选择题】【23 下选择题】
平行四边形法则：只适用于不共线的向量。
几何运算 向量的加法
三角形法则： 。
+ = + = 全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
上岸熊注释：减向量与被减向量的起点相
向量的减法
同。】
几何运算
− = − =
数量积 a·b=|a||b|cosθ
向量的加减运算
± = ₁ ±₂ ₁ ±₂
实数与向量的积 一个向量的坐标等于表示这个向量的有向线段的终点坐标减起点
= ₁ ₁ = ₁ ₁
坐标。
坐标运算【24 平面向量的数量积
上简答题】
⋅ =₁ ₂ +₁ ₂
两点间的距离：
| | = ₁ ² +₁ ², ² = | |² =₁ ² +₁ ²
向量的模
若 A ( x ₁ , y ₁ ) , B ( x ₂ , y ₂ ) , 则 |
。
| | =
交换律 a+b=b+a, a·b=b·a
₂ −₁ ² + ₂ −₁ ²
向量的 (a+b)+c=a+(b+c),a+(b+c)=(a+b)+c,a-b-c=a-(b+c),(λa)·b=λ
结合律
(a·b)=a·(λb), λ(μa)=(λμ)a
运 算 律 【 2 4
上简答题】
(λ+μ)a=λa+μa,λ(a+b)=λa+λb,(a+b)·c=a·c+b·c【上岸
分配律
熊注释：切记两向量不能相除。】
向量 a 与非零向量 b 共线的充要条件是：有且只有一个实数λ，使
向量共线定理
得 a=λb。
如果 e₁，e₂是同一个平面内的两个不共线向量，那么对于这一
平面向量基本定理 平面内的任一向量 a，有且只有一对实数λ₁，λ₂使(
向量的
。
位 置 关 系 =
两个向量平行的充要条件：a∥b⇔a=λb(λ∈R)⇔(a·b)²=
【24 上选择 ₁ ₁ +₂ ₂
向量平行
。
题】
两| 个‖ 向|₁²量₂ 垂−直₂ 的₁ 充=要0条件：设(
向量垂直 (1) 向量式: a⊥b(b≠0)⇔a·b=0;
± = ₁ ₁ , ± = ₂ ₂ ,
(2) 坐标式: 。
【上岸熊提示：需熟记平面向量的运算，掌握向量平行与垂直的公式。】
⊥ 0₁ ₂ +₁ ₂ = 0
十一、平面解析几何
1.直线方程【选择题备考】【简答题备考】【23 上简答题】
(1)倾斜角与斜率【24 下教学设计题】
直线 l 的倾斜角α的取值范围是 0≤α<π；平面内的任意一条直线都有唯一确定的倾斜角。
直线 l 的斜率 且 这时斜率存在, (x₁, y₁), (x₂, y₂)为直线 l
2− 1
= tan = 2− 1 (0 ≤ < , ≠ 2 ),上的两个不同的点；当斜率不存在时，倾斜角是π/2。第一部分 学科基础知识
(2)直线方程的五种形式【简答题备考】【案例分析题备考】【22 上简答题】【23 上案例分析题】
已知条件 方程的表达式 说明
平行于 y 轴的直线不能用
点斜式 直线过点(x₀ , y₀ ), 斜率为 k。
这种形式。
−₀ = −₀
平行于 y 轴的直线不能用
斜截式 直线在 y 轴上的截距为 b，斜率为 k。 y= kx+b
这种形式。
直线经过(x₁, y₁)和(x₂, y₂)两点, 平行于坐标轴的直线不能
两点式
且 y₁≠y₂° 用这种形式。
−₁ −₁
=
₂ −₁ ₂ −₁
直₁线 ₂ 在, x，y 轴上的截距分别是 a，b(带 过原点或平行于坐标轴的
截距式
“±”号), 且 a≠0,b≠0。 直线不能用这种形式。
+ =1
任何一条直线都可以写成
一般式 A 和 B 不同时为 0。 Ax+ By+C=0 这种形式，其他形式都可
以化为这种形式。
【上岸熊提示：截距可为负值。】
(3)两条直线间的位置关系【简答题备考】【解答题备考】【教学设计题备考】
①两条直线平行或垂直
表达式 位置关系 结论
都不为 0) l₁∥l₂
₁ ₁ ₁
都不为 0)
=
₁ :₁ +₁ +₁ = 0(₁ ,₁ ₂ ₂ ₂
₂ :₂ +₂ +₂ = 0(₂ ,₂
l₃∥l₄ 且
₁ ⊥₂ ₁ ₂ +₁ ₂ = 0
₁ =₂ ₁ ₂
₃ : =₁ +₁
₄ : =₂ +₂ ₃ ⊥₄ ₁ ⋅₂ =− 1
②距离关系【20 下解答题】【21 下教学设计题】
若 与 平行，则
两条平行直线间的距离
。
₁ : + +₁ = 0 ² + ²0 ₂ : + +₂ = 0 ² + ²0
|₁ −₂ |
=
²+ ²
点到直线的距离公式 点 P₀ (x₀ , y₀ )到直线 的距离为 。
| ₀ + ₀ + |
+ + = 0 ² + ²0 =
²+ ²
点 P ₁ ( x ₁ , y ₁ ) 和 点 的 距 离 为 |
两点间的距离公式
P₂的中点 P(x, y)的坐标为 。
₂ ₂ ₂ |₁ ₂ | =
₁ +₂ ₁ +₂
₂ −₁ ² + ₂ −₁ ²,₁ 2 2
【上岸熊提示：需要掌握以下两点，即：①能够识记点斜式方程，求导的应用中会涉及这一点；②知道平
行直线与垂直直线斜率的关系，识记距离公式。】全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
2.圆的方程
(1)圆的方程的几种形式
表达式 圆心 半径
标准方程 (a, b) r
− ²+ − ²= ²
一般方程
² + ² + + + =
²+ ²−4
0 − 2 −2
= 2
²+ ²−4 0)
参数方程 (a, b) r
= +
{ ∈ [0,2 )
(2)位置关系【案例分析题 备=考 】 + ,
设两圆的圆心分别为 O₁与 O₂，半径分别为η₁与 r₂，圆心距|O₁O₂|=d，
则
⇔外离⇔有 4 条公切线；
两圆的位置关系 ⇔外切⇔有 3 条公切线；
1 >₁ +₂
⇔相交⇔有 2 条公切线；
2 =₁ +₂
⇔内切⇔有 1 条公切线；
3 |₁ −₂ |< <₁ +₂
内含⇔有 0 条公切线。
4 =|₁ −₂ |
设直线 l: Ax+ By+C=0,圆 圆心 C(a, b)到直线 l 的
5 0≤ <|₁ −₂ |
距离为 则直线 l 与圆 C 的位置关系有：
: − ² + − ² = ²,
| + + |
(1) △ >0=⇔dr⇔直线 l 与圆 C 相离 (Δ为直线 l 与圆 C 的方程组成的方程组消
去 y 或 x 转化为一元二次方程所求得的根的判别式)。
3.圆锥曲线【选择题备考】【简答题备考】【解答题备考】【案例分析题备考】【教学设计题备考】
椭圆【22 上简答题】【22 下教学 双曲线【20 下选择题】【23 上简答 抛物线【22 上解答题】
设计题】【24 上案例分析题】 题】【23 下选择题】 【24 下简答题】
第一定义： 第一定义： 若 F 为定点，l 是不经
若 F₁，F₂是两定点，P 为动点， 若 F₁, F₂是两定点, 且| 过点 F 的定直线，到定
且 ( a 2a<|F₁F₂|(a 为常数), 则 点 F 与到定直线 l 的距
‖ ₁ | −
为常数)，则点 P 的轨迹是椭圆。 动点 P 的轨迹是双曲线。 离相等的点的轨迹是抛
| ₁ | + | ₂ | = 2 > |₁ ₂ | | ₂ || =
物线。即到定点 F 的距
定 第二定义： 第二定义：
义 离与到定直线 l 的距离
平面内到定点 F (c，0)的距离和
平面内到定点 F (c，0)的距离和到
之比是常数 e(e=1)。
到定直线 l： (F 不在 l 上)
定直线 l： (F 不在 l 上)的距离
这个定点 F 叫做抛物线
²
²
的距离之比为常数 e (01)的点的轨迹是双
= = 的焦点，这条定直线 l
的轨迹是椭圆。(e 为椭圆的离心
曲线。(e 为双曲线的离心率)
叫做抛物线的准线。
率)第一部分 学科基础知识
续表
(1)焦点在 x 轴上： (1)焦点在 x 轴上：
(1) 焦点在 x 轴上，开 口向
。 。
右： 。
(²2)焦 ² 点在 y 轴上： (²2)焦 ² 点在 y 轴上：
(2) 焦点在 x 轴上，开 口向
²+ ² =1 >0) ²− ² =1 0, >0)
标 ² = 2 0)
。 。
左： 。
准
方
² ² ² ²
(3) 焦点在 y 轴上，开口向
程
²+ ²=1 >0) ²− ²=1 0, >0)
² =− 2 0)
上： 。
(4) 焦点在 y 轴上，开口向
² = 2 0)
下： 。
(1)焦点在 x 轴上： (1)焦点在 x 轴上： (1 ) 焦 点 在 x 轴 上 ， 开 口 向
² =− 2 0)
右：
(2)焦点在 y 轴上：
(2)焦点在 y 轴上：
(2 ) 焦 点 在 x 轴 上 ， 开 口 向
左：
图
象
(3 ) 焦 点 在 y 轴 上 ， 开 口 向
上：
(4 ) 焦 点 在 y 轴 上 ， 开 口 向
下：全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
(1)焦点在 x 轴上，开口向
右： 。
(1)焦点 在 x 轴 上:( ± (2)焦点在 x 轴上，开口向
20 0)
c, 0)。 (1) 焦点在 x 轴上: (±c,0)。 左： 。
焦
点
(2)焦点 在 y 轴 上:(0, (2)焦点在 y 轴上: (0,±c)。 (3)焦点在 y 轴上，开口向
−20 0)
±c)。 上： 。
(4)焦点在 y 轴上，开口向
02 0)
下： 。
0−2 0)
(1)焦点在 x 轴上: (±a,
0),(0,±b)。 (1)焦点在 x 轴上: (±a, 0)
顶
(0, 0)
点
(2)焦点在 y 轴上: (0,±a), (2)焦点在 y 轴上: (0,±a)
(±b, 0)。
参
数
p 为焦点到准线的距离
关
系
² = ² − ² > 0) ² = ² + ² 0, > 0)
离
e=1
心
率
0 < = < 1 = > 1
(1)焦点在 x 轴上，开口向
右：
(2)焦 点=−在 2 x 轴0上)~， ~开口向
(1)焦点在 x 轴上： (1)焦点在 x 轴上：
左： 。
准
线 ² ²
(2)焦点在 y 轴上： (2)焦点在 y 轴上：
=± =± (3)焦 点= 在 2 y0轴) 上，开口向
² ²
=± =± 上： 。
(4)焦 点=−在 2 y 轴0上) ，开口向
下： 。
渐
= 2 0)
(1)焦点在 x 轴上：
近
-
线 (2)焦点在 y 轴上：
=±
=± 第一部分 学科基础知识
十二、立体几何【案例分析题备考】【教学设计题备考】
1.线面平行与垂直的判定定理、性质定理
线面平行的判
a⊄ α,b⊂α,a∥b⇒a∥α
定定理
线面平行的性
a∥α,a⊂β,α∩β=b⇒a∥b
质定理
线面垂直的判
l⊥a,l⊥b,a⊂α,b⊂α,a∩b=O⇒l⊥α
定定理
线面垂直的性
a⊥α,b⊥α⇒a∥b
质定理
2.面面平行与垂直的判定定理、性质定理
面面平行的判定定理 a⊂β,b⊂β,a∩b=O,a∥α,b∥α⇒α∥β
面面平行的性质定理 α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b⇒a∥b
面面垂直的判定定理 a⊂β,a⊥α⇒α⊥β
面面垂直的性质定理 α⊥β,α∩β=c,a⊂α,a⊥c⇒a⊥β
3.平行关系与垂直关系的转化
【上岸熊提示：立体几何近几年考查较少，了解即可。】全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
十三、推理与证明
1.推理【简答题备考】【论述题备考】
推理
合情推理 演绎推理
根据已有的事实，经过观察、分
由一般性的命题推出特殊性命题的一种推理模式，是
析、比较、联想，再进行归纳、类
定义 一种必然性推理。简言之，演绎推理是由一般到特殊
比，然后提出猜想的推理称为合情
的推理。
推理。
归纳推理是由部分到整体、由个别
“三段论”是演绎推理的一般模
到一般的推理。
式，包括：
合情推理的 演绎推理的一
1.大前提：已知的一般原理；
分类 般模式
类比推理是由特殊到特殊的推理。 2.小前提：所研究的特殊情况；
3.结论：根据一般原理，对特殊情况
作出的判断。
合情推理在解决数学问题中的作
演绎推理在解决数学问题中的作用：可以作为数学证
用：虽然不能作为数学证明的工
作用 明的工具，虽然缺少创造性，但它严密的论证有助于
具，但它具有创造性思维，对数学
形成科学的理论化和系统化。
结论的发现十分有用。
从推理形式上看，归纳是由部分到整体、由个别到一般的推理，类比是由特殊到特殊的
推理；而演绎推理是由一般到特殊的推理。
从推理所得的结论来看，合情推理的结论不一定正确，有待进一步证明；演绎推理在大
区别与联系
前提、小前提和推理形式都正确的前提下，得到的结论一定正确。
演绎推理是证明数学结论、建立数学体系的重要思维过程，数学结论、证明思路的发
现，主要靠合情推理。
【上岸熊提示：需重点掌握合情推理和演绎推理的特点，能够举例对其进行区分。】
2.证明【简答题备考】
数学归纳法的步骤：
(1)先证明当 是使命题成立的最小自然数)时命题成立；
数学归纳法(证明与自
直接证
(2)假设当 n=k(k∈N°, k≥n₀ )时命题成立，再证明当 n=k+1 时命题也
然数 n 有关命题的一 =₀ (₀
明
种特殊方法) 成立，那么就证明这个命题成立。
数学归纳法的应用：(1)证明恒等式；(2)整除性的证明；(3)探求平面几
何中的问题；(4)探求数列的通项；(5)不等式的证明。第一部分 学科基础知识
续表
要点：顺推证法；由因导果。
综合法证明的思维过程：用 P 表示已知条件及已有的定义、公理、定理
等，Q 表示所要证明的结论，则综合法可用框图表示为：
综合法
特点：从“已知”看“可知”，逐步推向“未知”，逐步推理，实际上是
直接证 寻找它的必要条件。
明
要点：逆推证法；执果索因。
分析法证明的思维过程：用 P 表示已知条件及已有的定义、公理、定理
等，Q 表示所要证明的结论，则分析法可用框图表示为：
分析法
特点：从“未知”看“需知”，逐步靠拢“已知”，其逐步推理，实际上
是寻找使结论成立的充分条件。
一般地，假设原命题不成立，经过正确的推理，最后得出矛盾，因此说明假
反证法
设错误，从而证明了原命题成立的证明方法就是反证法。
利用反证法证明一个命题的一般步骤：【上岸熊巧记：反设——推理——
归谬——结论】
间接证
明 (1)假设命题的结论不成立；
步骤
(2)根据假设进行推理，直到导出矛盾为止；
(3)断言假设不成立；
(4)肯定原命题的结论成立。
【上岸熊提示：需重点掌握合情推理和演绎推理的特点，能够举例对其进行区分。同时注意反证法不仅会在
简答题中考查，也要注意在解答题中的运用。】
十四、算法与框图【选择题备考】
1.构成程序框图的图形符号及其功能
程序框 名称 功能
起止框 表示一个算法的起始和结束，是任何程序框图不可缺少的。
表示一个算法输入和输出的信息，可用在算法中任何需要输入、
输入、输出框
输出的位置。
用来表示赋值、计算。算法中处理数据需要的算式、公式等，它
处理框
们分别写在不同的用以处理数据的处理框内。
判断某一条件是否成立，成立时，则在出口处标明“是”或
判断框
“Y”；不成立时，则在出口处标明“否”或“N”。全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
流程线 表示算法进行的前进方向以及先后顺序。
连接点 连接程序框图的两部分。
注释框 帮助编者或阅读者理解框图。
2.程序框图的构成及算法语句
含义 示意图
顺序结构是最简单的算法结构，语句与语句
之间、框与框之间是按从上到下的顺序进行
顺序结构
的。它是由若干个依次执行的步骤组成的，
是任何一个算法都离不开的基本结构。
条件结构中含有一个判断框，算法执行到此
判断给定的条件 P 是否成立，选择不同的执
行框(A 框、B 框)。无论条件 P 是否成立只
条件结构 能执行 A 框或 B 框之一，不可能既执行 A 框
又执行 B 框，也不可能 A 框、B 框都不执
行。A 框或 B 框中可以有一个是空的，即不
执行任何操作。
在一些算法中要求反复执行同一操作的结构
称为循环结构。即从算法某处开始按照一定
循环结构
条件反复执行某一处理过程。反复执行的处
理步骤称为循环体。
算法语句 (1)输入语句；(2)输出语句；(3)赋值语句；(4)条件语句；(5)循环语句。
【上岸熊提示：算法与框图近几年教资考试中考查较少，了解即可。】第一部分 学科基础知识
十五、排列、组合与二项式定理
1.两个计数原理的含义与区别【选择题备考】【简答题备考】
分类计数原理(加法原理) 分步计数原理(乘法原理)
做一件事，完成它可以有 n 类办法，在第一类办 做一件事，完成它需要 n 步，在第一步
法中有 m₁种不同的方法，在第二类办法中有 m 中有 m₁种不同的方法，在第二步中有
含义 ₂种不同的方法……在第 n 类办法中有 mn 种不 m₂种不同的方法……在第 n 步中有 mn
同的方法，那么完成这件事共有 种不同的方法，那么完成这件事共有
种不同的方法。 种不同的方法。
= ₁ + ₂ +
⋯ + ₙ = ₁ × ₂ × ⋯ × ₙ
分类计数原理中的方法相互独立，任何一种方法都可以独立地完成整个事件。分步计数
区别
原理中各步相互依存，每步中的方法完成事件的一个阶段，不能完成整个事件。
【上岸熊提示：分类是独立的、一次性的；分步是连续的、多次的。】
2.排列、组合
排列 组合
如
ₙ ᵐ −1 ⋯ − +1
︸
公式 如
! ∗ ₙ ᵐ = ₘ ᵐ = −1 ⋯2⋅1 =
= −1 −2 ⋯ − +1 = − ! ∈
! ∗
5! − ! ! ∈ , ₅ ³ =
₅ ³ = 5 × 4 × 3 = 5−3 ! ₅ ³ 5×4×3
₃ ³ = 3×2×1
(1)全排列：将 n 个不同元素全部取出的排列。
性质
(2)阶乘：从自然数 1 到 n 的连乘积，记为 规
规定
ₙ ᵐ =ₙ ⁿ⁻ᵐ
定 0!=1。
ₙ ⁿ = !,
ₙ ⁰ =ₙ ⁿ = 1
3.二项式定理
0 1 −1 − ∗
其 中+组 合=数 C n 叫+做 第 (r+ 1+)项⋯的+二 项 式系 数+；⋯展+开 式 共 有 (∈n +1),项，其中第(r+1)项称为二项展开式的通
项，其主要用途是求指定的项。
添加笔记：全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
第二章 大学数学基础知识
第一节 实数
一、实数的构成与性质【选择题备考】
1.实数由有理数与无理数两部分组成。
2.实数的性质【24 下简答题】
(1)实数集 R 对加、减、乘、除(除数不为 0)四则运算是封闭的，即任意两个实数的和、差、积、商(除数不为 0)
仍然是实数。
(2)实数集是有序的，即任意两个实数 a，b 必须满足下述三个关系之一：ab。
(3)实数的大小关系具有传递性, 即若 a>b,b>c,则 a>c。
(4)实数集 R 具有稠密性，即任意两个不相等的实数之间都有无限个其他实数，且既有有理数，又有无理数。
(5)有理数对加、减、乘、除(除数不为 0)四则运算是封闭的，即任意两个有理数的和、差、积、商(除数
不为 0)仍然是有理数；无理数对加、减、乘、除(除数不为 0)四则运算是不封闭的，即任意两个无理数
的和、差、积、商(除数不为 0)不一定是无理数，如 它们的和为 0，是有理数。
【上岸熊提示：重点掌握有理数和无理数的概念以及实数的运算性质。】
2− 2,
二、区间和邻域
设 a,b∈R, 且 a0，满足绝对值不等式|x-a|<δ的全体实数 x 的集合称为点 a 的δ邻域。
第二节 极限与连续
一、极限的基本性质与运算法则
1.性质和运算法则【选择题备考】【简答题备考】【解答题备考】
(1)数列极限的不等式性质：设 若 a>b，则存在正整
数列极限的基
数 N，当 n>N 时,( 若 则存在正整数 N, 当 n>N 时, a≥b。
→+ →+
lim = , lim = ,
本性质【21 下
选择题】
(2)收敛数列的有界性：设{xₙ }收敛，则{xₙ }有界(存在常数 2,
ₙ >ₙ ; ₙ ₙ ,
3…)。
> 0, |ₙ | , = 1,
(1)函数极限的唯一性：如果 lim f(x)存在，那么这个极限唯一。
(2)函数极限的局部有界性：如果极限 那么存在常数 M>0, δ>0,使
函数极限的基
得当 时，有|f(x)|≤M。
→ 0
本性质 lim = ,
(3)函数极限的不等式性质：设 limf(x)=A, limg(x)=B,若 A>B, 则存在δ>0,当
0 < | −₀ | <
时, f(x)>g(x);若 则 A≥B。
0 <
| −₀ | < (0 < | −₀ | < ),第一部分 学科基础知识
续表
函数极限的基 (4)函数极限的局部保号性：如果 lim f(x)=A 且 A>0(或 A<0), 那么存在常数δ>0,
本性质 使得当 时，有.f(x)>0(或 f(x)<0)。
0 < | −₀ | <
数列极限的运算法则：
如果 那么
→+ →+
lim = , lim = ,
→+ →+ →+
1 lim ± =lim ±lim = ± ;
运算法则
→+ →+ →+
2 lim =lim lim = × ;
【20 下选择
lim →+
3 lim →+ = lim →+ = 0 ; (c 为常数)。
题】【22 上
选择题】【2 函 4 数 li 极 m 限 →的+运 算 法 = 则 li ： m →+ =
2 下选择题】 如果 limf(x)=A, limg(x)=B(a 可以是具体的 x₀ , x₀ ⁺ , x₀ ⁻ , +∞, - ∞, ∞)
【23 下选择 ,那么
题】 (1) lim[f(x)±g(x)]=A±B;
→
2 lim = ;
( 3 l 4 im ) →当 = C 是 0 ; 常 数 ， n 是 正 整 数 时 ，
。
→
lim =
(1 li ) m 准则 →I , 如 , 果 lim 数列 →{ xₙ } , {y =ₙ l } i 及 m {z ₙ→ } 满 足下列条件: ①从某项起, 即
当 n>n₀ 时, 有.yn≤xn≤zn;②limyn=a, limzn=a,那么数列{xn}的极限存在，且
∃₀ ∈
。准则 I'，如果①当 ( 或|x|>M) 时, g(x)≤f(x)≤h
判定极限存在
₊ ,
的两个准则 ( x ) ; 那 么
→
lim = ∈∘ ₀
存在，且等于 A。
→ 0 → 0 →
2lim → } = , lim }ℎ = ,
(2)单 →调 0有界数列必有极限。
lim → }
【上岸熊提示：备考时需要识记数列极限和函数极限的性质并且要求会应用。】
2.极限的求法【高频】【选择题备考】【简答题备考】
代入法就是直接将所趋近的值代入函数表达式中，用这种方法的前提条件是这个值能
代入法
使函数有意义。
所趋近的值使得函数没有意义，因此需要约公因子，约公因子通常运用因式分解的方
约公因子法
法。
当函数是分式形式，且分子、分母都是多项式时，可以通过最高次幂法求极限。最高
次 幂 法 主 要 是 比 较 分 子 与 分 母 次 数 的 高 低 。
最高次幂法
−1
0 + 1 +⋯+
→ −1
∗ 0 + 1 +⋯+ =
0
0 , = , 0, > , , < .全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
两个重要极 (或 。【20 下选择题】【22 上
1
限公式 sin 1
选择题】
→0 → →0
lim = 1, lim 1 + = lim 1 + = )
设
(1) 当 x→a 时, 函数 f(x)及 F(x)都趋近于零;
洛必达法则
(2) 在点 a 的某去心邻域内, f'(x)及 F'(x)都存在且 F'(x)≠0;
【22 下选
存在(或为无穷大)，则
择题】【24 '
'
→ ' → → '
下选择题】 求3“l0im.∞”或 “∞-∞”型极限的方法l有im: = lim
(1) 0.∞型转化为 ,∞/₃型，再利用洛必达法则求解；
0
(2)∞-∞型可通过通分或变量替换转化为 ,∞,∞,
0
0
(1) 若 则称
0
在 x→x₀ 过程中，f(x)是无穷小；若
则称在 x→x₀ 过程中，f(x)是无穷大。【上岸熊注释：极
→ 0
lim = 0,
1
限的存 →在 0 与否以及极限的大小和函数在该点的情况(是否有定义和函数值的
lim = 0,
关系
大小)无关。】
(2)无穷小与无穷大的关系：倒数关系。
(3)无穷小与极限的关系：limf(x)=A⇔f(x)=A+α(x),其中
。
→ 0
lim =
(1) 若函数 f(x)与 g(x)(x→a)都是无穷小, 则函数.f(x)±g(x)(x→a)是
0
无穷小。
(2)若函数 f(x)(x→a)是无穷小，函数 g(x)在 a 的一个去心邻域内有界，
无穷小
则函数 f(x)g(x)(x→a)也是无穷小。
的性质
无穷小与无
(3) 若函数 f(x)与 g(x)(x→a)都是无穷小, 则函数 f(x)g(x)(x→a)是无穷
穷大
小。
(4)若函数 则 f(x)-A(x→a)是无穷小。
设在自变量lxim的同 →一 变 化=过 程, 中(如 x→x₀ 或 x→∞) , α(x), β(x)都是
无穷小, 且β(x)≠0。
无穷小 (1) 如果 则称α(x)是β(x)的高阶无穷小，记作(α(x)=o[β(x)]。
的比较
(2) 如果 则称α(x)是β(x)的低阶无穷小。
=0,
【24 上
选择
(3)如果 = ∞ 则 , 称α(x)是β(x)的同阶无穷小。
题】
(4) 如果 = 0, 则称α(x)是β(x)的等价无穷小, 记作α(x)~β(x)。
=1,第一部分 学科基础知识
续表
常 见 的
等价无
穷小
无穷小与无 当 x→0 时,sinx~x~ arcsinx, tanx~x~ arctanx, e -1~x~ ln(1+x),a"-1~
ˣ
穷大 xlna, 1-cosx~ x², (1+x)"-1~ ax (a≠0)。
【20 下
1
2
选择
题】
【上岸熊提示：需要重点掌握两个重要极限公式和等价无穷小；备考时能够识别形式，掌握变形方法。】
二、函数的连续性与间断点【选择题备考】【解答题备考】
(1)若函数 f(x)在区间[a，b]上连续，则函数 f(x)在区间[a，b]内必有最大值
与最小值；
(2)若函数 f(x)在区间[a, b]上连续, 则函数 f(x)在区间[a, b]内必有界;
闭区间上连续函数 (3) 若函数 f(x)在区间[a, b]上连续, 且 f(a)·f(b)<0, 则必存在 x₀ ∈(a,
的性质【高频】
b), 使
(4)设函数 f(x)在闭区间[a, b]上连续, 若 f(a)=A, f(b)=B, 且 A≠B,C 是 A
₀ = 0;
与 B 之间的任意数，则在开区间(a，b)内至少有一点ξ，使得 f(ξ)=C(a<ξ<
b)。
(1) 定义: 设函数 f(x)在区间 I 上有定义, 若∀ε>0, ∃δ>0, ∀x₁,x₂∈
一致连续【23 上选
I, 恒有 则称函数 f(x)在 I 上一致连续。
择题】【23 上解答
题】 (2)定理: 若函数 f(x)在闭区间[a, b]上连续, 则函数 f(x)在闭区间[a, b]上
|₁ −₂ | < , | ₁ − ₂ | < ,
一致连续。【20 上选择题】【21 上选择题】【21 下解答题】
(1)第一类间断点
设 x₀ 为函数 y=f(x)的间断点，如果 f(x)在间断点 x₀ 处的左、右极限都存
函数的间断点【22 在，则称 x₀ 是 f(x)的第一类间断点。第一类间断点包括可去间断点和跳跃间
下选择题】【23 上
断点。左、右极限相等称为可去间断点，左、右极限不相等称为跳跃间断点。
选择题】
(2)第二类间断点
其他形式的间断点，使得左、右极限至少有一个不存在的间断点，都是第二类
间断点。
【上岸熊提示：闭区间上连续函数的性质考频较高，需重点掌握。】全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
第三节 导数与微分中值定理
一、导数【教学设计题备考】
1.高阶导数与隐函数求导【选择题备考】【简答题备考】
函数 y=f(x)的导数 y'=f'(x)仍然是关于 x 的函数, 我们把 y'=f'(x)的导数叫做函数 y=f
(x)的二阶导数, 记作 y"或 。类似地，二阶导数的导数叫做三阶导数，三阶导数的导数
高阶导数
叫做四阶导数，一般地，(n- 1² )阶导数的导数叫做 n 阶导数，记作 y⁽ ⁿ⁾ 或 。
²
ⁿ
二阶或二阶以上的导数统称为高阶导数。 ⁿ
(1)若已知 F(x, y)=0, 求 y/ dx 时, 一般按下列步骤进行:
①若方程.F(x，y)=0 能化为 y=f(x)的形式，则采用前面的方法求导。
②若方程.F(x，y)=0 不能化为 y=f(x)的形式，则方程两边对 x 进行求导，并把 y 看成 x 的
隐函数求导
函数，用复合函数求导法则进行求导。【22 下简答题】
(2)对数求导法
对形如 的函数求导，先对函数两边取自然对数，再利用隐函数求导法则进行
求导。
= ᵍ⁽ˣ⁾
基本初等函数求导公式：【21 上选择题】
(1) (C)'=0;
特别地，
'
' −1 ' ' 1 1 1
且 a≠1), 特别地, (
2 = , =1, =2 , =− ²;
' '
3 ˣ =ˣ 0, 且 a≠1), 特别地, ˣ =ˣ ;
求导
'
'
1 1
的 方 法 (45) ₐ = 0, = ; secx,(cscx)'
' ' ' ' '
【23 上选 =-cotxcscx;
= , =− , = ² , =− ² , =
择题】
' 1
' 1 ' 1 ' 1 '
(~ ~6~ ~ =
1− ², =− , = , =− ∘ ) =0.
1+ ² 1+ ²
1− ²
求导法则: 设 u=u(x), v=v(x)都可导，则：
'
' '
1 ± = ± ; 特别地，[Cu(x)]'= Cu'(x),C 为常数；
'
' '
2 ⋅ = + ,
' ' '
−
【上岸熊注释：3函 数 可=导与连 ² 续的关 系 包0 ∘括连续不一定可导、可导一定连续、不连续一定不可导三种情
况。】【20 下选择题】第一部分 学科基础知识
【上岸熊提示：教学史在导数概念教学各阶段的作用：
导入阶段：向学生介绍历史上数学家(或科学家)对“求物体在任意时刻的速度与加速度”“求曲线的切线”
等问题的研究，是导数产生的直接原因。这样既可以介绍导数产生的实际背景，说明导数概念的产生是数学
发展的必然结果，又可以从探究这些问题出发展开教学。
形成阶段：教师结合历史上数学家研究过的问题，通过实例，用极限的方式与学生一起研究“高台跳水运动员
的速度”和“抛物线的切线的斜率”这两个问题。学生通过这两个问题完整地经历从平均变化率过渡到瞬时变
化率的过程，进而归纳、概括出导数的概念，这一过程体现了从特殊到一般的数学思想，培养了学生的数学抽
象素养。
应用阶段：利用导数作为工具解决历史上困扰数学家很久的问题，如“物体的瞬时速度和加速度”“曲线的切
线”等问题，让学生获得成就感，感受到数学的实用性。】【论述题备考】【22 上论述题】
2.导数的应用【高频】【简答题备考】【案例分析题备考】
设函数 f(x)在点 x₀ 的某邻域 U(x₀ )内有定义，如果对于 U(x₀ )内任一 x，有
(或 f(x)≥f(x₀ ) ), 那么就称 f(x₀ )是函数 f(x)的一个极大值
定义
(或极小值)，函数的极大值与极小值统称为函数的极值，使函数取得极值的点
≤ ₀
称为极值点。【22 上简答题】【24 下选择题】
取得极值的必要条件：函数 f(x)在 x₀ 处可导，且在 x₀ 处取得极值，则
。
'
【₀ 上=岸0熊注释：一个函数可能的极值点就是其导数为零或导数不存在的
点。】
(1)取得极值的第一充分条件
函数的极值
设函数 f(x)在 x₀ 处连续，且在 x₀ 的某去心邻域(U(x₀ , δ)|内可导，若
求解
时, f'(x)>0, 且 时, f'(x)<0, 则 f(x)在 x₀ 处
条件
取得极大值；
∈ ₀ − ₀ ∈ ₀ ₀ +
若 时, f'(x)<0, 且 时, f'(x)>0, 则 f(x)在 x₀
处取得极小值；
∈ ₀ − ₀ ∈ ₀ ₀ +
若 x∈U(x₀ , δ)时, f'(x)的符号保持不变, 则 f(x)在 x₀ 处没有极值。
(2)取得极值的第二充分条件
设函数 f(x)在 x₀ 处具有二阶导数，且 那么若 则 f
(x)在 x₀ 处取得极大值；若 则' f(x)在 x' ₀ 处取得极小值' 。
₀ =0, '₀ 0, '₀ <0,
'
设函数 y=f(x)在[a, b]上连续, 在(a ,'₀b )内>可0,导。
(1)若在(a, b)内, f'(x)≥0, 且等号仅在有限多个点处成立, 那么函数 y=f(x)在
函数单调性的
判定【22 下案
[a, b]上单调递增;
例分析题】
(2)若在(a, b)内, f'(x)≤0, 且等号仅在有限多个点处成立, 那么函数 y=f(x)在
[a, b]上单调递减。全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
【上岸熊注释：高中数学中与“函数单调性”密切相关的具体知识有：
①集合、区间，单调性通常是函数定义域的某个子集上具有的性质；②不等式，函数单
函数单调性的判
调性的定义本质上是不同函数值的不等关系；③指数函数、对数函数、幂函数、三角函
定【22 下案例分
析题】
数等具体函数，单调性是这些具体函数的性质；④导数，通过导数研究可导函数的单调
性；⑤极值、最值，通过研究函数在特定区间上的单调性判断函数的极值和最值。】
【23 上简答题】
设 f(x)在区间 I 上连续，对 I 上任意两点.
定义 如果恒有 那么称曲线 f(x)在 I 上是凹的(或凹弧)；
₁ ,₂ ₁ ₂ :
₁ +₂ ₁ + ₂
如果恒有 那么称曲线 f(x)在 I 上是凸的(或凸弧)。
2 < 2 ,
曲线的凹凸性 ₁ +₂ ₁ + ₂
2 > 2 ,
设 f(x)在区间[a，b]上连续，在(a，b)内具有一阶和二阶导数，那么
判别条
(1)若在(a, b)内, f"(x)>0, 则曲线 f(x)在[a, b]上是凹的。
件
(2)若在(a, b)内, f"(x)<0, 则曲线 f(x)在[a, b]上是凸的。
【上岸熊提示：曲线的凹凸性在教资考试中以解答题的形式考查，识记二阶导数与凹凸性的关系。】
二、微分
1.微分的定义及微分与导数的关系【选择题备考】
设函数 y=f(x), a1 时收敛，当 p≤1 时发散。
1
=1
设 是一个正项级数，如果 则当ρ<1 时，级数收敛；当ρ>
比值审敛法
+1
1 或 时，级数发散；当ρ=1 时，级数可能收敛，也可能发散。
=1 →
lim = ,
(达朗贝尔判别法)
+1
→
lim =
如果交错级数 满足条件：
−1
=1
−1
莱布尼茨定理
1ₙ ₙ ₊₁ =123⋯ ;
→
2 lim =0;
则级数收敛，且其和 s≤u₁，其余项 vn 的绝对值|
ₙ| |ₙ ₊₁ ∘ }第一部分 学科基础知识
3.绝对收敛与条件收敛
如果级数 收敛，此时称 绝对收敛；
定义
=1 =1
| |
如果级数 收敛，而级数 发散，此时称级数 条件收敛。
=1 =1 =1
| |
定理 如果级数 绝对收敛，则级数 必定收敛。
=1 =1
二、幂级数
1.定义
形如 的函数项级数称为(x-x₀ )|的幂级
∞ 2
数，其 中=0a₀ , a−₁ 0 , a=₂ , 0+… , 1 an−, … 0 均+为 2 常 −数 , 0 称+为⋯幂+级 数 的−系 0 数+。⋯
幂级数的一般形式是
2
经变换 t=x-x₀ 就得 0+ 1 − 0 + 2 − 0 +。⋯+ − 0 +⋯,
2
即 0+ 1 + 2。 +⋯+ +⋯
2
2.收 0敛+半 1径 +的 求2 法+及⋯收+敛 区 间+⋯
(1)收敛半径的求法
设 an≠0(n=1, 2,…), an, an+1 是幂级数 的相邻两项的系数，并设 则当ρ=0
∞ +1
时，收敛半径 R=+∞; 当ρ=+∞时, 收敛半径 R ==00; 当 ρ≠0 时, 。 lim →∞ ∣ ∣= ,
1
=
(2)正数 R 通常叫做幂级数 的收敛半径，开区间(-R，R)叫做幂级数 的收敛区间，再由
∞ ∞
幂级数在 x=±R 处的收敛性 就=0可 以 决定它的收敛域是(-R, R),[-R, R),(-R, R=]0或 [- R, R]这四个区间之
一。
规定：若幂级数 只在 x=0 处收敛，则规定收敛半径 R=0；若幂级数 对一切 x 都收敛，
∞ ∞
则规定收敛半径 R= +=∞0 , 这 时收敛域为(-∞, +∞)。 =0
【上岸熊提示：幂级数近几年在教资考试中考频较低，了解即可。】
第六节 高等代数
一、多项式
1.一元多项式的概念
设 n 是非负整数，形式表达式为 其中 a₀ , a₁, …, an 全属于数域 P，称为系数
−1
在数域 P 中的一元多项式，或者简 称 为+数 域−1P 上的+一⋯元+ 多0,项式。
【上岸熊注释：系数全为零的多项式称为零多项式，记 P 为 0。】全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
2.多项式整除的概念
如果有数域 P 上的多项式 h(x)使等式 f(x)=g(x)h(x)成立, 则数域 P 上的多项式 g(x)称为整除 f(x)。我们用
“g(x)|f(x)”表示 g(x)整除 f(x), 用“g(x)(f(x)”表示 g(x)不能整除 f(x)。当 g(x)|f(x)时, g(x)就称为
f(x)的因式, f(x)称为 g(x)的倍式。
二、行列式【选择题备考】【简答题备考】
1.行列式的定义和基本性质【21 上简答题】
设有 n²个数，排成 n 行 n 列的数表
a₁₁ a₁₂⋯ a₁n
a₂1 a₂₂ … a₂n
··························
ana n₂ ⋯ ann,
作出表中位于不同行不同列的 n 个数的乘积，并冠以符号(-1)'，得到形如
的项，其中 P₁P₂……pn 为自然数 1，2，…，n 的一个排列，t 为这个排列的逆序
定义 −1 1 1 2 2⋯ 1
数。由于这样的排列共有 n！个，因而形如(1)式的项共有 n！项。所有这 n！项的代
数和
称为 n 阶行列式，记作
1 1 2 2
−1 ⋯
简记作(det(a ), 其中数 a 为行列式 D 的(i,j)元。
ᵢⱼ ᵢⱼ
性质 1：行列式的值等于其转置行列式的值，即 。
性质 2：将行列式中任意两行(列)位置互换，行列式的 值反号。
=
性质 3：若行列式中两行(列)对应元素完全相同，行列式值为零。
性质 4：若行列式中某一行(列)有公因子 k，则公因子 k 可提取到行列式符号外，即
基本性
质
性质 5：行列式中若一行(列)均为零元素，则此行列式值为零。
性质 6：行列式中若两行(列)元素对应成比例，则行列式值为零。
性质 7：把行列式的某一行(列)的元素乘同一数后加到另一行(列)的对应元素上，行
列式不变。第一部分 学科基础知识
2.行列式按行(列)展开定理
在 n 阶行列式中，把(i，j)元 ay 所在的第 i 行和第 j 列划去后，留下来的(n-1)阶行列式叫做
(i,j)元 aj 的余子式, 记作 Mj,; 记 ,叫做(i,j)元 aj,的代数余子式。
ⱼ ⱼ ⱼ
定义
一个 n 阶行列式，如果其中第 i 行所有元素除(i，j)元 afp 外都为零，那么这行列式等于 ay 与
ᵢ = −1ⁱ⁺ʲ ᵢ ,ᵢ
它的代数余子式的乘积，即
ⱼ ⱼ
´
行列式等于它的任一行(列)的 各=ᵢ元 ᵢ素 与其对应的代数余子式的乘积之和，即
定理
或
=ᵢ₁ ᵢ ₁ +ᵢ₂ ᵢ ₂ + ⋯ +ᵢₙ ᵢ ₙ = 1 2 ⋯ ,
。
ⱼ ⱼ ⱼ ⱼ ⱼ ⱼ
行列式某一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于零，即
=₁ ₁ +₂ ₂ + ⋯ +ₙ ₙ = = 1 2 ⋯
ⱼ ⱼ ⱼ
推论
或
ᵢ₁ ₁ +ᵢ₂ ₂ + ⋯ +ᵢₙ ₙ = 0, ,
。
ⱼ ⱼ ⱼ
3.行列式的计算【选择题备考】【简答题备考】【24 上选择题】
₁ ᵢ ₁ +₂ ᵢ ₂ + ⋯ +ₙ ᵢ ₙ = 0,
适用于任何类型行列式的计算，当阶数较多、数字较大时，计算量大，有一定的局限性。【上岸熊
定
注释：对角线法则只适用于二阶及三阶行列式的计算。】
义
法
|
(1)上(下)三角形行列式等于主对角线上的元素的乘积，即
化
内容
三
角
形
法
| } 1 1 1 | 21⋯⋯ 2, −1|= | } 2, −1 22 ⋮⋮⋱⋮⋱
−1
2
1 ⋯ 1|= .} 2, −1|=|= ) 1 −1 2,
化三角形法是利用行列式的性质，将原行列式化为上(下)三角形行列式的计算方法，适用于
特点
阶数较低的数字行列式和一些较特殊的字母行列式。全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
按行(列)展开可以将一个 n 阶行列式化为 n 个(n-1)阶行列式计算，继续用行(列)展开，可以
按行 将 n 阶行列式降阶直至化为许多个 2 阶行列式计算，所以首先利用性质，将某行(列)的元素
(列)展
尽可能化为 0，再按照行(列)展开。
开
适用于行列式的某一行或某一列中有很多零元素，并且非零元素的代数余子式容易计算的情
况。
在行列式 D 中任取 k(1≤k≤n-1)彳行(列)，由这 k 行(列)中的一切 k 阶子式分别与它们的代
降 数余子式的乘积之和，等于行列式 D。
阶
基本结论：
法
拉普拉
斯定理↑|ₘ ₙ∴ A∗ₘ =||4=||-| |=||ₘ |ₘ(A|ₘ ₘ为|ₘ力 ₘ片|, ||
特点：对行列式进行计算，有时可以把行列式进行分块处理，然后把分成的行列式进行乘法
计算，从而求得行列式的值，也叫分块法。
【上岸熊提示：备考时需要把握：①掌握利用对角线法则计算二阶、三阶行列式的方法；②理解行列式的性质
和代数余子式的概念，掌握利用引理计算行列式的方法。】
三、矩阵
1.矩阵【选择题备考】【20 下选择题】【22 下选择题】【24 上选择题】【24 下选择题】
由 m×n 个数(aᵢ ⱼ (i=1, 2,…,m; j=1, 2, …, n)排成的 m 行 n 列的数表
a₁₁ a₁₂ ⋯ a₁n
** …… … ……
₂ ₁ ₂ ₂₂ₙ
称为 m 行 n 列矩阵，简称 m×n 矩阵。为表示它是一个整体，总是加一个括弧，并用大写
ₘ ₁ ₘ ₂ₘₙ
矩阵的定义
黑体字母表示它，记作
这 m×n 个数称为矩阵 A 的元素，简称为元，数 af 位于矩阵 A 的第 i 行和第 j 列，称为
矩阵 A 的(i,j)元。以数 aᵢⱼ为(i,j)元的矩阵可简记作(aⱼⱼ)或((a;j)m×n。 m×n'矩阵 A
也记作 Am×n。
方阵 行数与列数都等于 n 的矩阵称为 n 阶矩阵或 n 阶方阵。n 阶矩阵 A 也记作 An。
行 (列)矩阵 只有一行(列)的矩阵，也称行 (列)向量。第一部分 学科基础知识
续表
同型矩阵 两矩阵的行数相等，列数也相等。
零矩阵 一个矩阵的所有元素都是 0，则矩阵称为零矩阵。
n 阶方阵
单位矩阵
叫做 n 阶单位矩阵，简称单位阵。这个方阵的特点是：对角线上的元素都是 1，其他
元素都是 0。即单位阵 E 的(i,j)元 eij 为
当当 i=j,(j,j=1,2,…,n)。
ⱼ
1,
ᵢ = { ,
主对角线以外的元素全为零的方阵称为对角矩阵，如 n×n 矩阵
0,
对角矩阵
为 n 阶对角矩阵，通常简记为 。
设 与 是两个同型矩阵，如 果 = 对 应 的 ₁ 元 ₁ 素 ₂ ₂ 都相 ⋯ 等 ₙ ₙ ，即 aij= bij(i
相等矩阵
=1, 2, …, s; j=1, 2, …, n),则称矩阵 A 与矩阵 B 相等，记为 A=B。
= × = ×
主对角线下 (上)方的元素全为零的方阵称为上(下)三角矩阵，如 n×n 矩阵
为 n 阶上三角矩阵，又如 n×n 矩阵
三角矩阵
为 n 阶下三角矩阵。
(₁ ₁ 0 ⋯ 0₁ ₂ ₂ ₂ ⋯0 ⋮⋮⋮⋮₁ ₙ ₂ ₙ ⋯ ₘ )
【上岸熊提示：行列式是一个算式，一个数字行列式经计算可以求得它的值，而矩阵仅仅是一个数表，它
的行数和列数可以不同。】
2.矩阵的运算【选择题备考】【简答题备考】
矩阵的加法
设有两个 m×n 矩阵. 和 ，那么矩阵 A 与 B 的和记作 A+B，规定为
ⱼ ⱼ
【22 上选 【上岸熊注释：只有同型矩阵才能进行加法运算。】
= ᵢ = ᵢ , +
择题】
=全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
矩阵加法满足下列运算规律(设 A，B，C 都是 m×n 矩阵)：
矩阵的加法 (1) A+B=B+A;
【22 上选择
(2) (A+B)+C=A+(B+C);
题】
设矩阵 A=(a:j),记·-A=(-a;j), - A 称为矩阵 A 的负矩阵，显然有 A+(-A)=O,由
此规定矩阵的减法为 A-B=A+(-B)。
数 λ 与 矩 阵 A 的 乘 积 记 作 λ A 或 者 A λ ， 规 定 为
= =
【上岸熊注释：矩阵相加与数乘矩阵统称为矩
₁ ₁ ₁ ₂ ⋯ ₁ ₙ
₂ ₁ } ₂ ₂ ⋯ ₂ ₙ
( 。
⋮ } ⋮ } ⋮
矩阵的数乘
阵的线性运算。】
ₘ ₁ ₘ ₂ } ⋯ ₘ ₙ )
数乘矩阵满足下列运算规律(设 A、B 为 m×n 矩阵，λ、μ为数)：
(1) (λμ)A=λ(μA);
(2) (λ+μ)A=λA+μA;
(3) λ(A+B)=λA+λB。
设 A=(a )是一个 m×s 矩阵,B=(bjj)是一个 s×n 矩阵，那么规定矩阵 A 与矩阵 B 的
ᵢⱼ
乘 积 是 一 个 m × n 矩 阵 ( 其 中
ⱼ
并把此乘积记作 C=AB。
= ᵢ , = 1 1 + 2 2, +⋯+ =
=1 =12⋯ ; =12⋯ ,
若 A，B，C 满足可乘条件，则
矩阵的乘法
(1)结合律: (AB)C=A(BC);
(2) 分配律: (A+B)C=AC+BC, C(A+B)=CA+CB;
(3) λ(AB)=(λA)B=A(λB);
(4) λA=(λE)A=A(λE)。
【上岸熊提示：矩阵的运算是重点考查内容，需掌握运算方法。】
3.特殊的矩阵
把矩阵 A 的行换成同序数的列得到一个新矩阵，叫做 A 的转置矩阵，记作 AT。
例如矩阵 的转置矩阵为 。
1 2 0 1 3
= =
2 −1
3 −1 1
设 A，B，C 是矩阵，k 为常数，则矩阵的转置0满足1 下面的一些性质(假设运算都有意
转置矩阵 义)：
1 } = ;
2 + = + ;
3 = ;
T
T
4 = }第一部分 学科基础知识
续表
由 n 阶方阵 A 的元素所构成的行列式(各元素的位置不变)，叫做方阵 A 的行列式，记作
|A|或 det A。
方阵的行
列式
(2)|λ A|=λ"|A|;
1 | |= | |;
(3)|AB|=|A||B|。
设 A 为 n 阶方阵，如果满足 即 aij= aji (i,j=1,2,…,n),那么 A 称为对称矩
对称阵
阵，简称对称阵。对称矩阵的特点是：它的元素以对角线为对称轴对应相等。
= ,
行列式|A|的各个元素的代数余子式 Afy 所构成的如下的矩阵 称
11 21 ⋯ 1
伴随矩阵 ∗ 12 22 ⋯ 2
= ,
为矩阵 A 的伴随矩阵，简称伴随阵。
⋮ ⋮ ⋮
1 2 ⋯
性质： 。
∗ ∗
【上岸熊提示：方阵和行列式是不同的概念，n 阶方阵是 n²个数按一定方式排成的数表，而 n 阶行列式则
= = | |
是这些数按照一定的运算法则所确定的一个数。】
4.逆矩阵【简答题备考】
对于 n 阶矩阵 A，如果有一个 n 阶矩阵 B，使 AB=BA=E，则说矩阵 A 是可
逆的，并把矩阵 B 称为 A 的逆矩阵，简称逆阵。
定义
如果矩阵 A 是可逆的，那么 A 的逆矩阵是唯一的。这是因为：若 B、C 都
是 A 的逆矩阵,则有 B=BE=B(AC)=(BA)C=EC=C,所以 A 的逆矩阵是唯一的。
推论: 若 AB=BA=E, 则 。
=⁻ ¹
当|A|=0 时，A 称为奇异矩阵；否则称为非奇异矩阵。A 为可逆矩阵⇔A 为
奇异矩阵与非奇异矩阵
非奇异矩阵⇔|A|≠0。
方法一:(1)先求|A|, 并判断当|A|≠0 时逆矩阵存在;(2)求 A';(3)求
求逆矩阵的方法
。方法二： 行逆换 。
初
−1 1 ∗
=| | | } |⁻ ¹
(1)若 A 可逆, 则 A⁻ ¹也可逆, 且 (
(2)若 A 可逆, 数λ≠0, 则λA 可逆, 且
⁻ ¹⁻ ¹= ;
1
运算性质 (3)若 A，B 为同阶方阵且均可逆，则 AB 可逆，且(
⁻ ¹= ⁻ ¹;
(4)若 A 可逆，则 AT 也可逆，且
⁻ ¹=⁻ ¹⁻ ¹;
−1
−1
(5)若 A 可逆，则有 。
= ;
|⁻ ¹| = | ⁻| ¹全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
5.矩阵的初等变换【选择题备考】
(1) 对换两行(对换 i,j 两行, 记作 r₁⇔r );
ⱼ
(2) 以数 k(k≠0)乘某一行的所有元(第 i 行乘 k, 记作 r₁×k) ;
(3)把某一行所有元的 k 倍加到另一行对应的元上去(第 j 行的 k 倍加到第 i 行
初等行、列变换
上，记作 r₁+ krj) 。
把定义中的“行”换成“列”，即得矩阵的初等列变换的定义(所用记号是把
“r”换成“c”)。
矩阵的初等行变换与初等列变换，统称初等变换。
如果矩阵 A 经有限次初等变换变成矩阵 B，就称矩阵 A 与 B 等价，记作 A~B。
矩阵之间的等价关系具有的性质：
矩阵等价
反身性: A~A。
对称性: 若 A~B, 则 B~A。
传递性: 若 A~B, B~C, 则 A~C。
画出一条从第一行某元左方的竖线开始到最后一列某元下方的横线结束的阶梯
线，它的左下方的元全为 0；每段竖线的高度为一行，竖线的右方的第一个元为非
行阶梯形矩阵与 零元，称为该非零行的首非零元。具有这样特点的矩阵称为行阶梯形矩阵。
行最简形矩阵
若 A 是行阶梯形矩阵，并且还满足：(1)非零行的首非零元为 1；(2)首非零元所在
的列的其他元均为 0，则称 A 为行最简形矩阵。
定义：设在矩阵 A 中有一个不等于 0 的 r 阶子式 D，且所有(r+1)阶子式(如果存
在的话)全等于 0，那么 D 称为矩阵 A 的最高阶非零子式。数 r 称为矩阵 A 的秩，
矩阵的秩
记作 R(A)=r。
【21 下选择题】
规定零矩阵的秩 R(0)=0。
【22 下选择题】
矩阵的秩的求法：矩阵 A 经过有限次行(列)初等变换后其秩不变，即若 A~B，则 R
(A)=R(B)。矩阵 Aman 经过有限次初等行变换可变为行阶梯形矩阵，则非零行的行
数就是 A 的秩。
四、向量
1. n 维向量及其运算【选择题备考】
n 个有次序的数 a₁,a₂,…, an)所组成的数组称为 n 维向量，这 n 个数称为该向
n 维向量的概念
量的 n 个分量，第 i 个数 a 称为第 i 个分量。
ᵢ
(1) 加法:
向量的线性运算
则 。
【22 上选择题】 ± = ₁ ₂ ⋯ₙ , ± = ₁ ₂ ⋯ₙ ,
(2)数乘: 。
+ = ₁ +₁ ₂ +₂ ⋯ₙ +ₙ
= ₁ ₂ ⋯ ₙ 第一部分 学科基础知识
续表
(1) α+β=β+α;
(2)α+(β+γ)=(α+β)+γ;
(3)α+0=α;
向量线性运算的 (4) α+(-α)=0;
运算规律
(5) k(α+β)=kα+kβ;
(6) (k+l)α=kα+lα;
(7) k(lα)=(kl)α;
(8) 1.α=α。
2.向量组的线性相关性【高频】【选择题备考】【简答题备考】【解答题备考】
线性组合：
向量α称为向量组β₁，β₂，…，β₅ 的一个线性组合，即如果有数域 F 中的数.k
₁, k₂, …, k₅ ,使 。
向量组的等价：
=₁ ₁ +₂ ₂ + ⋯ +ₛ ₛ
如果向量组α₁，α₂，…，α₁中每一个向量都可以由向量组β₁，β₂，…，β
基本概念【21
₅ 线性表示，那么就称为向量α₁，α₂，…，α₁可以由向量组β₁，β₂，…，
下简答题】
β₅ 线性表示。如果两个向量组可以互相线性表示，那么它们就称为等价。
线性相(无)关：【21 下选择题】【22 上选择题】
给定向量组 A:a₁,a₂,…, am, 如果存在不全为零的数 k₁,k₂,…, km,
使 则称向量组 A 是线性相关的，否则称它线性无关。
【上岸熊注释：任意一个包含零向量的向量组一定是线性相关的。】
₁ ₁ +₂ ₂ + ⋯ +ₘ ₘ = 0,
(1)向量组 A：a₁，a₂，……，am 线性相关的充分必要条件是它所构成的矩阵
的秩小于向量个数 m；向量组 A 线性无关的充分必要条件是 R(A)=m。
=
(2)①若向量组 A:a₁,…, am 线性相关, 则向量组 B:a₁,…, am, am+1 也线性相
₁ ₂ ⋯ₘ
关。反之，若向量组 B 线性无关，则向量组 A 也线性无关。
向量组线性相关
的判定 ②m 个 n 维向量组成的向量组，当维数 n 小于向量个数 m 时一定线性相关。特别地 n+
1 个 n 维向量一定线性相关。
③设向量组.A:a₁,a₂,…, am 线性无关，而向量组 B:a₁,…, am,b 线性相关，则
向量 b 必能由向量组 A 线性表示，且表示式是唯一的。
3.向量组的极大线性无关组及矩阵的秩【选择题备考】【简答题备考】
若向量组的一部分向量α₁，α₂，…，α，满足：
极 大 线 性
(1) α₁,α₂,…,α,线性无关;
无关组【20
(2)向量组中的任一向量均可由其线性表示；
下选择题】
则称此部分向量组α₁，α₂，…，α，为原向量组的一个极大线性无关组。全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
(1)任意一个极大线性无关组都与向量组自身等价。
(2)向量组的极大线性无关组不一定唯一，但任意两个极大线性无关组等价。
(3)秩为 r 的 n 维向量中的任意 r 个线性无关的向量都是向量组的一个极大线性无关组。
性质
(4)等价的向量组必有相同的秩(秩相同的向量组未必等价)。
(5)矩阵 A 的秩是 r 的充分必要条件为 A 中有一个 r 阶子式不为零，同时所有(r+1)阶子
式全为零。
定义法：
根据极大线性无关组的定义来求解向量组的极大线性无关组，关键强调两个方面：一是该
部分的向量本身是线性无关的；二是它是所有线性无关向量组中所含向量个数最多的线性
无关组。
求解方法【2
初等变换法：
3 上简答
矩阵 A 经过初等行变换得到 B，不改变列向量组的线性相关性。如果 B 是一个行最简形矩
题】
阵，则容易看出 B 的列向量组各向量之间的线性关系，从而也就得到 A 的列向量组各向量
之间的线性关系。因此，求向量组的极大线性无关组归结为求梯形矩阵的极大线性无关
组。
具体操作方法：矩阵 A 经初等行变换化成阶梯形矩阵 B，在每个台阶上任取一列，即可得
到极大线性无关组。
向量组的秩 向量组的极大线性无关组所含向量的个数称为这个向量组的秩。
矩阵的行向量组的秩与列向量组的秩相等，称为矩阵的秩。【21 下选择题】【22 下选择
矩阵的秩
题】
【上岸熊提示：考虑到线性无关的向量组就是它自身的极大线性无关组，因此一向量组线性无关的充要条
件是它的秩与它所含向量的个数相同。】
五、线性方程组【简答题备考】【解答题备考】【20 下简答题】【23 下简答题】
1.齐次线性方程组
(*)
解的情况 如果齐次线性方程组的系数矩阵的行秩 r 0
正定二 矩阵 A 的顺序主子式全大于零。
1 2 =1 =1
⋯ = =
次型
(1)实对称矩阵是正定的当且仅当它与单位矩阵合同；
性质
(2)正定矩阵的行列式大于零。
称实二次型 为负定二次型，如果对于任何 x≠0，都有 的负定二次型的矩
阵称为负定矩阵。
= <0
负定二
定理：对称矩阵 A 为负定矩阵的充分必要条件是：A 的奇数阶主子式都为负，A 的偶数阶主子
次型
式都为正，即 。
₁ ₁ ⋯ ₁ ₙ
₁ ₁ ₁ ₂
₁ ₁ < 0, | | > 0, ⋯, −1ⁿ | ⋯ ⋯ | > 0
₂ ₁ ₂ ₂ }
3.矩阵与线性变换的关系【选择题备考】 ₙ ₁ ⋯ ₙ ₙ
在平面直角坐标系 xOy 中，很多几何变换都具有下列形式： 其中系数 a，b，
矩阵与线性 ₁ = +
c，d 均为常数。把形如①的几何变换叫做线性变换，①式叫做这个线性变换的坐标变换公
变换 ₁ = + ①
式。 P₁(x₁, y₁)是 P(x, y)在这个线性变换作用下的像。 为对应的二阶矩阵。那
么线性变换①可以由 唯一确定；反之， 也可以由线性变换①唯一确定。
将直角坐标系中一点 P 绕原点 O 沿逆时针方向旋转一个角度φ后变成点 P'，
这样的过程称为旋转变换。绕原点 O 按逆时针方向旋转φ角的旋转变换的坐
旋转变换
常见的几 标变换公式是 对应的二阶矩阵为 。
何变换与 ₁ = −
−
{ ,
矩阵的
反射(对称)变把平面上的任意₁ 一=点 P 变 +成 它 关 于直线 l 的对称点 P'的线性变换叫做关于
换 直线 l 的反射变换。
关系【23
把平面上的任意一点 P 的横坐标变为原来的 k₁倍，纵坐标变为原来的 k₂
上选择
伸缩变换
倍，这样的几何变换叫做伸缩变换。
题】
设 l 是平面内给定的一条直线，将平面内的每一点 P 变成它在直线 l 上的
投影变换
投影 P'，这个变换称为关于直线 l 的投影变换。全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
在直角坐标系 xOy 内，将每一点 P(x，y)沿着与 x 轴平行的方向平移 ky 个单位
变成 P'(x'，y')，称这类变换为平行于 x 轴的切变变换，相应的变换公式是
则对应的二阶矩阵为 将每一点 P(x，y)沿着与 y 轴平行的方向
切变变换
′
常 见 的 几
= +
{平移
′
kx 个单, 位变成 P'(x'，y')，1称 这;类变换为平行于 y 轴的切变变换，相应的
何变换与 0 1
=
变换公式是 则对应的二阶矩阵为 。
矩阵的
′
=
关系【23 1 0
{′
1
= +
上选择
平面上一个点变换，如果保持点之间的距离不变，则称为保距变换。如果图形经
题】
过变换后与原来的图形是重合的，也就是图形的形状、大小不发生变化，那么这
保距变换 个图形进行的变换就叫做全等变换，本质是平面上两点之间的距离不发生变化，
所以全等变换是一个保距变换。平移变换、旋转变换和反射(对称)变换是三个基
本的全等变换，所以它们都是保距变换。
第七节 空间解析几何
一、空间向量及其运算【选择题备考】【简答题备考】
空间向量的模：设向量 r=(x，y，z)，则向量的模的坐标表示为 。
两点间的距离公式：设两点 A(x₁, y₁, z₁), B(x₂, y₂, z₂), 则
| | = ² + ² + ²
空间向量表示
于是点 A 与点 B 间的距离为
= − = ₂ −₁ ₂ −₁ ₂ −₁ , 。
| | = | | = ₂ −₁ ² + ₂ −其₁ 中θ² +为向₂ 量−₁a ₁²，a₂的夹角。
₁ ⋅₂ = |₁ | ⋅ |₂ | , 。
数量积的运算律：
数量积 ₁ ⋅₂ =₁ ₂ +₁ ₂ +₁ ₂
(1) a·b=b·a;
(2) (a+b)·c=a·c+b·c;
(3) (λa)·b=a·(λb), (λa)·(μb)=λμ(a·b) ( λ, μ为常数)。
a×b 是一个向量, 其模|a×b|=|a||b|sinθ, 其中θ为夹角。其方向规定为
空间向量的运算
与 a，b 都垂直且 a，b，a×b 符合右手系。坐标运算为 。
向量积
× = |₁ ₁ ₁ |
₂ ₂ ₂
向量积的运算法则：
a·b=-b·a,(λa)×b=λ(a×b), a×(b+c)=a×b+a×c, a×a=0
三个向量 a, b, c 的混合积[a, b, c]是一个数,规定为[a, b, c]=(a×
混合积
b)·c。 。
₁ ₁ ₁
=| |
₂ ₂ ₂
₃ ₃ ₃ 第一部分 学科基础知识
二、空间的平面与直线【选择题备考】【简答题备考】【教学设计题备考】【22 上教学设计题】【22 下简
答题】【23 下简答题】
1.平面
点法式：
已知点 M(x₀ , y₀ , z₀ ), 法线向量 n=(A, B, C), 平面的点法式方
程为 。
一般式 ： −₀ + −₀ + −₀ = 0
平面方程
Ax+ By+ Cz+D=0 (A, B, C 不全为 0)其中法向量为 n=(A, B, C)。
截距式：
在一般方程 Ax+ By+ Cz+D=0 中, 令 代入一般方程可得
为平面方程的截距式。
=− , =− , =− , + +
=1,
(1)已知平面π上一点 M(x₀ , y₀ , z₀ )和平面π的法向量 n=(A，B，C)，则平面被确
定，方程利用一般式即可求得。
(2) 已知平面π上一点和两个与平面 M(x₀ , y₀ , z₀ )³平行且不共
如何确定一个平
面方程 线的向量
= ₁ ₁ ₁ , = ₂ ₂ ₂ ,
则平面完全被确定，方程为 。
−₀ −₀ −₀
| ₁ ₁ ₁ | = 0
₂ ₂ ₂
则
两个平面之间的
关系 ₁ :₁ +₁ +₁ +₁ = 0,₂ :₂ +₂ +₂ +₂ = 0
₁ ₁ ₁ ₁
₁ ‖₂ ₂ = ₂ =₂ ₂ , 。
₁ ⊥ ₂ ₁ ₂ +₁ ₂ +₁ ₂ = 0
2.直线
(1)一般式(交面式)
其中向量(A₁, B₁, C₁)与(A₂, B₂, C₂)不平行。
直 线
₁ +₁ +₁ +₁ = 0
{ ,
方程 ₂ +₂ +₂ +₂ = 0
(2)对称式(标准式)
【23
其中{l，m，n}为直线的方向向量。
上 选
−₀ −₀ −₀
= = ,
择
(3)参数式
题】
=₀ +
{ =₀ + \ end{cases}
=₀ + 全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
如何
(1)两个不平行的平面相交于一条直线可用一般式确定直线方程。
确定
(2)已知直线 L 上一点 M 以及直线 L 的方向向量{l，m，n}可利用对称式和参数式确定直线 L
直线
方程
的方程。
设
−₁ −₁ −₁ −₂ −₂ −₂
则₁ : ₁ = ₁ = ₁ ,₂ : ₂ = ₂ = ₂ ,
₁ ₁ ₁
两条
₁ ‖₂ ₂ = ₂ =₂ ,
且(x₁, y₁, z₁)不满足 L₂的方程。
直线
间的
关系
L₁ ₁与⊥₂ ₁L₂ ₂ B+ 的 ₁ 夹 ₂ 角θ + ( ₁ 法 ₂ 向 = 量 0 间 , 的夹角，不大于 90°)满足：
₁| ₂ + ₁ ₂ +₁ ₂ |
= ₂ ² + ₂ }² +₂ }²}
₁ ²+ ₁ ²+₁ ²
直线和它在平面上的投影直线所夹锐角θ称为直线与平面的夹角，当直线与平面垂直时，规定
夹角为π/2。【20 下选择题】【21 上选择题】
直线
直线 l 平面Ⅱ: Ax+ By+ Cz+D=0。它们的法向量分别为 s=(l, m,
与平
−₀ −₀ −₀
面的
n), n= : (A, B = ,C) , 则 = ,
位置
关系
(1) L∥Π⇔s⊥n, 即 Al+ Bm+ Cn=0 且,
(2) L⊥π⇔s∥n, 即 ₀ + ₀ + ₀ + 0;
(3) L 与π的夹角 。
= = ;
| + + |
= 2 − , = ²+ ²+ ² ²+ ²+ ²
( 1 ) 两 点 P ₁ ( x ₁ , y ₁ , z ₁ ) , P ₂ ( x ₂ , y ₂ , z ₂ ) 间 的 距 离 是
=
距离
|₁ ₂ | = ₂ −₁ ² + ₂ −₁ ² + ₂ −₁ ² ∘
公式 (2) 平 面外 一点 P₁ (x ₁ , y₁, z₁)到 平面 π : Ax+ By+ Cz+D=0 的 的 距离 是
其中 P₀ 与 n 分别是平面π上的定点与法向量，按向量的点乘与模
=
|₁ ₀ ⋅ |
的运算得 。
|₁ ₀ ₁ ₀ | = | | },
| ₀ + ₀ + ₀ + |
【上岸熊提示：需要重点掌握公式，能够利用公式进行关系的判别和距离的计算。】
=
²+ ²+ ²
三、曲面与曲线方程【高频】
1.曲面及曲面方程【选择题备考】【简答题备考】
球面方程：
球面
平行于定直线，并沿定曲线 C 移动的直线 L 所形成的曲面称为柱面，这条定曲线 C 叫做柱
−₀ ²+ −₀ ²+ −₀ ²= ²
柱面
面的准线，动直线 L 叫做柱面的母线。第一部分 学科基础知识
续表
直线 L 绕另一条与直线 L 相交的直线旋转一周所得旋转曲面叫做圆锥面。两条直线的交
圆锥面
点叫做圆锥面的顶点，两条直线的夹角 叫做圆锥面的半顶角。
(0 < < 2 )
旋转曲面
以一条平面曲线绕其平面上的一条直线旋转一周所成的曲面称为旋转曲面，这条直线叫
【21 下
做旋转曲面的轴。
选择题】
yOz 平面上的曲线 f(y，z)=0 绕 z 轴旋转一周的曲面方程为
【 2 4 下
yOz 平面上的曲线 f(y，z)=0 绕 y 轴旋转一周的曲面方程为 。
± ² + ² = 0;
选择题】
± ² + ² = 0
方程： 。
² ² ²
(1)椭球面与三个坐标平面的交线： 。
²+ ²+ ² =1
² ²
² ² ² ²
²+ ² =1
椭球面 旋转椭球面，由 ²椭+圆 ² =1,, ²+ 绕² =z1,轴旋转而成。
=0
² ² ² ² ²
(3) a=b=c, 为球面, 方程可写为. 。
2 = , ²+ ²+ ² =1, ²+ ² =1
² + ² + ² = ²
二次曲面 双曲面
(1)单叶双曲面：
【20 下
² ² ²
(2)双叶双曲面： 。
²+ ²− ² =1;
选择题】
² ² ²
²+ ²− ² =−1
为椭圆抛物面。把 绕 z 轴旋转，所得曲面叫做旋转
² ² ²
抛物面
抛物面。
1 ²+ ² = 0) ²=
为双曲抛物面。
² ²
2 ²− ² = 0)
(1)设曲面的方程为 F(x, y, z)=0,在曲面上任取一条通过点 M 的曲线厂 曲线
= ( )
{ = ( ),
在 M 处的切向量为 。
= ( )
' ' '
切平面方程为 。
= ₀ , ₀ , ₀
曲面的切
法线方程为 − 0 + − 0 + 。 − 0 =0
平面与法
− 0 − 0 − 0
线方程
(2) 空间曲面 方
0程
0形
0式=为
z0=
f0(
x0,=y ) ,
令0
F0(
x0, y, z)=f(x, y)-z,曲面在 M 处的切平面的
法向量为 。
曲线在 M 处的切平 面的0 方0 程 为 0 0 。
± = , , − 1
曲线在 M 处的法线方程为 0 0 − 0 + 。 0 0 − 0 = − 0
− 0 − 0 − 0
= = −1
0 0 0 0全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
2.曲线方程
空间曲线可以看作两个曲面的交线。设 F(x, y, z)=0 和 G(x, y, z)=0 是两个曲面方程，
它们的交线是 C。因为曲线 C 上的任何点的坐标应同时满足这两个方程，所以应满足方程
一般方程
组 因此，曲线 C 可以用上述方程组来表示，即叫做空间曲线 C 的一般方程。
=0
=0},
若曲线 C 上任意一点的坐标(x，y，z)都是某个变量 t 的函数，则曲线 C 的参数方程为
参数方程
= ( ),
{ = ( ),
= ( )
第八节 数理统计与概率论
一、基本统计量和抽样【选择题备考】【简答题备考】【教学设计题备考】
其基本概念如下：
一般地, 如果有 n 个数 x₁, x₂, …, xₙ , 那么 叫
平均数
做这 n 个数的平均数，x 读作“x 拔”。 1
= ₁ +₂ +⋯+ₙ
如果 n 个数中, x₁出现 f₁次, x₂出现 f₂次, ……xₖ 出现 fₖ 次( 这
里 那么根据平均数的定义，这 n 个数的平均数可以
加权平均数
表示为 这样求得的平均数 x 叫做加权平均数，
统计量
₁ +₂ + ⋯ +ₖ = ),
其中 f₁, f1₂, …, fx 叫做权。
= ₁ ₁ +₂ ₂ +⋯+ₖ ₖ ,
众数 将一组数据中出现次数最多的数据叫做这组数的众数。
将一组数据按大小依次排列，把处在最中间位置的一个数据(或最中间两个
中位数
数据的平均数)叫做这组数据的中位数。
(1)定义：一般地，设一个总体含有 N(N 为正整数)个个体，从中逐个抽取
n(1≤n0,则称 X 服从正态分布，记为 X~N(μ,σ²)。2
= 2 ∈ ,
【上岸熊提示：连续型随机变量是近几年考查的重点内容，需掌握连续型随机变量的概率密度函数的定
义、性质，并且能够识别均匀分布和正态分布。】
四、随机变量的数字特征
1.一维随机变量函数的概率密度
若已知随机变量 X 的概率密度为 f(x)，随机变量 Y=g(X)，求 Y 的概率密度。这类型的问题，我们
常采用的是分布函数法：先按照定义计算随机变量 Y 的分布函数：
进一步对 Fr(y)求导，便可得 Y 的概率密度。
= ≤ = ≤ =
∫
2.期望与方差的定义【简答题备考】【23 下简答题】
≤ ,
一组数据：x₁, x₂, …, xₙ 的平均数 称为这组数据的期
期望【20 下 1
= ₁ +₂ +⋯+ₙ
望。
简答题】
【上岸熊注释：数学期望反映了离散型随机变量取值的平均水平。】
在一组数据 x₁，x₂，…，xₙ 中，各数据与它们的平均数 x|的差的平方的平均
方差、标准
数，叫做这组数据的方差。通常用“s²”表示，即
差及标准差
1
系数 。s 为这组数据的标准差。标准差系数 (²离=散 系₁ 数−)： ² + ₂ 。− ² +
⋯ 【 + 上 ₙ 岸 熊 − 注 释 ² ：方差反映了这组数据的波动情况。】 ₛ =
3.一维随机变量的数字特征【选择题备考】【简答题备考】
离散型随设离散型随机变量 X 的分布律为 若级数 绝对收敛，
机变量 则称级数 为随机变量 X 的数学期望，记为 E(X)，即
=1
=ₖ =ₖ , = 1,2, ⋯,
=1 =1
= 全国教师资格证考试用书·数学学科知识与教学能力(高级中学)
续表
连续型
设连续型随机变量 X 的概率密度为 f(x)，若积分 绝对收敛，则称积分 为
随机变
随机变量 X 的数学期望，记为 E(X)，即， 。
+ +
量 − −
+
−
=
设 Y 是随机变量 X 的函数：Y=g(X)(g 是连续函数)。
一维随
(1)X 是离散型随机变量，它的分布律为 若 绝对收
机变量
函数的 =1
=ₖ =ₖ , = 1,2, ⋯,
敛，则有 。
数学期
=1
= =
望
(2)X 是连续型随机变量，它的概率密度为 f(x)，若 绝对收敛，则有
+
−
=
。
+
【上岸熊注释：随机−变量函数的期望，当我们求 E(Y)时，不必算出 Y 的分布律或概率密度，而只需要利
=
用 X 的分布列或概率密度就可以了。】
五、正态分布
1.正态曲线的定义及性质
(1)正态曲线的定义
函数 其中实数μ和σ(σ>0)为参数，我们称 f(x)的图象(如图 1)为正态
2
−
1 − 2
2
分布密 度 曲=线 ，2 简 称正态, 曲∈线−。∞ +∞ ,
(2)正态曲线的性质
①曲线位于 x 轴上方，与 x 轴不相交；
②曲线是单峰的，它关于直线 x=μ对称；
③曲线在 x=μ处达到峰值
1
;
④曲线与 x 轴之间的面积为 21 ；
⑤当σ一定时，曲线随着μ的变化而沿 x 轴平移(如图 2)；
⑥当μ一定时，曲线的形状由σ确定，σ越小，曲线越“瘦高”，表示总体的分布越集中(如图 2)；σ
越大，曲线越“矮胖”，表示总体的分布越分散(如图 3)。第一部分 学科基础知识
2.正态分布
正态分布的定义 如果对于任何实数 a，b(a
