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数学理
理科数学
第一章 集合与常用逻辑用语
从近两年课标区高考题看,本章的命题思路是以基础知识和基本方法为主,重点考查学生对概念的理解和基本运算.题目以选择题或填空题的形式出现,属容易题目.
1.集合的概念、集合间的关系及运算是高考重点考查的内容,正确理解概念是解决此类问题的关键.
2.命题及充要条件这部分内容,重点关注两个方面,一是命题的四种形式及原命题与逆否命题的等价性;二是充要条件的判定.
3.全称命题、特称命题的否定也是高考考查的重点,正确理解两种命题的否定形式是解决此类问题的关键.
4.本章内容为补集思想、正难则反思想提供了理论依据,同时也应注意这两种思想的应用.
根据近几年高考命题变化趋势,应注意以下几点:
1.把握本章复习重点难点
本章的重点难点:
文字语言、符号语言、图形语言之间的转化和集合思想的运用,四种命题与充要条件的判定,量词的理解,全称命题与特称命题的真假判断与否定.
2.准确理解概念、强化数形结合思想
一是深刻理解集合、命题、充要条件等基本概念,“或”、“且”、“非”以及存在量词与全称量词的含义;二是自觉运用Venn图、数轴、函数图象分析解决问题.
3.立足基础,及时专题系统化
立足根本,在基础知识上下功夫,要紧扣集合、简易逻辑的概念和性质,按集合、命题、充要条件、逻辑联结词与量词专题系统归纳,突破疑点,总结规律.
第一节 集 合
考纲传真 1.了解集合的含义,体会元素与集合的属于关系;能用自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题.2.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集;在具体情境中,了解全集与空集的含义.3.理解两个集合的并集与交集的含义,会求两个简单集合的并集与交集;理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集;能使用韦恩(Venn)图表达集合间的基本关系及集合的基本运算.
1.集合的基本概念
(1)集合中元素的三个特性:
确定性、互异性、无序性.
(2)元素与集合的关系:
属于或不属于,表示符号分别为∈和∉.
(3)集合的三种表示方法:
列举法、描述法、Venn图法.
2.集合间的基本关系
(1)子集:
若对∀x∈A,都有x∈B,则A⊆B或B⊇A.
(2)真子集:
若A⊆B,但∃x∈B,且x∉A,则AB或BA.
(3)相等:
若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
(4)空集的性质:
∅是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
3.集合的基本运算及其性质
并集
交集
补集
图形
表示
符号
表示
A∪B={x|x∈A,或x∈B}
A∩B={x|x∈A,且x∈B}
∁UA={x|x∈U,且x∉A}
性质
A∪∅=A
A∪A=A
A∪B=B∪A
A∪B=A
⇔B⊆A
A∩∅=∅
A∩A=A
A∩B=B∩A
A∩B=A
⇔A⊆B
A∪(∁UA)=∪
A∩(∁UA)=∅
∁U(∁UA)=A
1.(固基升华)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)对任意实数x,集合{x2+x,0}中都有两个元素( )
(2)任何集合都有两个子集( )
(3)集合{x|y=
}与集合{y|y=
}是同一个集合
( )
(4)若A∪B=A∩B,则A=B( )
【解析】
(1)集合中的元素具有互异性,故x2+x≠0,即x≠-1,且x≠0.
【答案】
(1)×
(2)× (3)× (4)√
2.(人教A版教材习题改编)若集合M={x∈N|x≤
},a=2
,则下面结论中正确的是( )
A.{a}⊆M B.a⊆M
C.{a}∈MD.a∉M
【解析】 ∵M={x∈N|x≤
}={0,1,2,3},∴a∉M.
【答案】 D
3.(2013·课标全国卷Ⅰ)已知集合A={1,2,3,4},B={x|x=n2,n∈A},则A∩B=( )
A.{1,4}B.{2,3}
C.{9,16}D.{1,2}
【解析】 ∵A={1,2,3,4},B={x|x=n2,n∈A},
∴B={1,4,9,16},∴A∩B={1,4}.
【答案】 A
4.(2013·大纲全国卷)设全集U={1,2,3,4,5},集合A={1,2},则∁UA=( )
A.{1,2}B.{3,4,5}
C.{1,2,3,4,5}D.∅
【解析】 ∵U={1,2,3,4,5},A={1,2},
∴∁UA={3,4,5}.
【答案】 B
5.若集合A={x|x<1},B={x|x≥a},且A∩B=∅,则实数a的取值范围为( )
A.{a|a≤1}B.{a|a<1}
C.{a|a≥1}D.{a|a>1}
【解析】 ∵A∩B=∅,∴a≥1,故选C.
【答案】 C
考向1 集合的基本概念
【例1】
(1)(2013·江西高考改编)若集合A={x∈R|ax2-3x+2=0}中只有一个元素,则a=( )
A.
B.
C.0 D.0或
(2)(2013·山东高考)已知集合A={0,1,2},则集合B={x-y|x∈A,y∈A}中元素的个数是( )
A.1B.3C.5D.9
【思路点拨】
(1)分a=0,a≠0两种情况讨论;
(2)用列举法把集合B中的元素一一列举出来,注意元素的互异性.
【尝试解答】
(1)若集合A中只有一个元素,
则方程ax2-3x+2=0只有一个实根或有两个相等实根.
当a=0时,x=
,符合题意;
当a≠0时,由Δ=(-3)2-8a=0得a=
,
所以a的值为0或
.
(2)当x=0,y=0,1,2时,x-y=0,-1,-2;
当x=1,y=0,1,2时,x-y=1,0,-1;
当x=2,y=0,1,2时,x-y=2,1,0.
根据集合中元素的互异性可知,B的元素为-2,-1,0,1,2.共5个.
【答案】
(1)D
(2)C
规律方法1 1.第
(1)题集合A中只有一个元素,要分a=0与a≠0两种情况进行讨论,此题易忽视a=0的情形;第
(2)题易忽视集合元素的互异性而误选D.
2.用描述法表示集合,首先要弄清集合中代表元素的含义,再看元素的限制条件,明确集合类型,是数集、点集还是其它的集合.
变式训练1 已知集合A={x∈R|ax2-3x+2=0},若A=∅,则实数a的取值范围为________.
【解析】 ∵A=∅,∴方程ax2-3x+2=0无实根,
当a=0时,x=
不合题意,
当a≠0时,Δ=9-8a<0,∴a>
.
【答案】
考向2 集合间的基本关系
【例2】 已知集合A={x|x2-3x-10≤0},B={x|m+1≤x≤2m-1},若B⊆A,求实数m的取值范围.
【思路点拨】 分B=∅和B≠∅两种情况求解.
【尝试解答】 A={x|x2-3x-10≤0}={x|-2≤x≤5},
∵B⊆A,∴①若B=∅,则2m-1<m+1,此时m<2.
②若B≠∅,则
解得2≤m≤3.
由①、②可得,符合题意的实数m的取值范围为m≤3.
规律方法2 1.B⊆A,应分B=∅和B≠∅两种情况讨论.
2.已知两集合间的关系求参数时,关键是将两集合间的关系转化为元素或区间端点间的关系,进而转化为参数满足的关系.解决这类问题常常合理利用数轴、Venn图化抽象为直观.
变式训练2 若集合M={x|x2+x-6=0},N={x|ax+2=0,a∈R},且M∩N=N,求实数a的取值集合.
【解】 ∵M∩N=N,∴N⊆M,又M={-3,2},
若N=∅,则a=0.
若N≠∅,则N={-3}或N={2},
所以-3a+2=0或2a+2=0,解得a=
或a=-1,
所以a的取值集合是{-1,0,
}.
考向3 集合的基本运算
【例3】
(1)(2013·浙江高考)设集合S={x|x>-2},T={x|x2+3x-4≤0},则(∁RS)∪T=( )
A.(-2,1] B.(-∞,-4]
C.(-∞,1]D.[1,+∞)
(2)设U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0}.若(∁UA)∩B=∅,则m的值是________.
【思路点拨】
(1)先求∁RS,化简集合T,再借助数轴求(∁RS)∪T.
(2)由(∁UA)∩B=∅,得B⊆A,用判别式考查集合B,再根据B⊆A分类求解.
【尝试解答】
(1)∵S={x|x>-2},∴∁RS={x|x≤-2},而T={x|-4≤x≤1},
∴(∁RS)∪T={x|x≤-2}∪{x|-4≤x≤1}={x|x≤1}.
(2)A={-2,-1},由(∁UA)∩B=∅,得B⊆A,
由方程x2+(m+1)x+m=0的判别式Δ=(m+1)2-4m=(m-1)2≥0,知B≠∅.
①若Δ=0,则m=1,B={-1},满足B⊆A.
②若Δ>0,B中有两个元素,由B⊆A知,B={-1,-2},
∴
解得m=2.
综合①②知m=1或m=2.
【答案】
(1)C
(2)1或2
规律方法3 1.在进行集合的运算时要尽可能地借助Venn图和数轴使抽象问题直观化.一般地,集合元素离散时用Venn图表示;集合元素连续时用数轴表示,用数轴表示时要注意端点值的取舍.
2.在解决有关A∩B=∅,A⊆B等集合问题时,往往忽视空集的情况,一定先考虑∅是否成立,以防漏解.
变式训练3 设全集是实数集R,A={x|2x2-7x+3≤0},B={x|x2+a<0}.若(∁RA)∩B=B,则实数a的取值范围是________.
【解析】 ∵A={x|
≤x≤3},∴∁RA={x|x<
或x>3},
当(∁RA)∩B=B时,B⊆∁RA,即A∩B=∅.
①当B=∅,即a≥0时,满足B⊆∁RA;
②当B≠∅,即a<0时,
B={x|-
<x<
},
要使B⊆∁RA,需
≤
,
解得-
≤a<0.
综上可得,实数a的取值范围是a≥-
.
【答案】 a≥-
一种方法
Venn图是研究集合的工具,借助Venn图和数轴即数形结合能使抽象问题直观化,其中运用数轴图示法要特别注意端点是实心还是空心.
两个防范
1.空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集,应时刻关注对空集的讨论,防止漏解.
2.在解决含参数的集合问题时,要检验集合中元素的互异性,否则很可能会因为不满足“互异性”而导致结论错误.
两个结论
1.集合A中元素的个数记为n,则它的子集的个数为2n,真子集的个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
2.要注意五个关系式A⊆B、A∩B=A、A∪B=B、∁UA⊇∁UB、A∩(∁UB)=∅的等价性.
从近两年课标区高考试题看,集合间的关系与集合的运算是高考命题的重点,常与函数、方程、不等式等知识结合命题,而以集合为背景的新定义题,则是高考命题的热点.
创新探究之一 以集合为背景的新定义题
(2013·广东高考)设整数n≥4,集合X={1,2,3,…,n}.令集合S={(x,y,z)|x,y,z∈X,且三条件xA.(y,z,w)∈S,(x,y,w)∉S
B.(y,z,w)∈S,(x,y,w)∈S
C.(y,z,w)∉S,(x,y,w)∈S
D.(y,z,w)∉S,(x,y,w)∉S
【解析】 (特殊值法)因为(x,y,z)和(z,w,x)都在S中,不妨令x=2,y=3,z=4,w=1,
则(y,z,w)=(3,4,1)∈S,(x,y,w)=(2,3,1)∈S,
故(y,z,w)∉S,(x,y,w)∉S的说法均错误,可以排除选项A、C、D,故选B.
【答案】 B
创新点拨:
(1)本题以元素与集合的关系为载体,用附加条件“x,y,z∈X,且三条件x<y<z,y(2)考查集合的概念与表示,推理论证能力、数据处理能力和创新意识.
应对措施:
(1)准确理解集合S是解决本题的关键,由x,y,z∈X,x<y<z,y<z<x,z<x<y恰有一个成立说明x,y,z是互不相等的三个正实数.
(2)这是一道信息题,我们要充分利用题干与选择支提供的信息,用特殊值法求解,可化复杂为简单.
1.(2013·广东高考)设集合M={x|x2+2x=0,x∈R},N={x|x2-2x=0,x∈R},则M∪N=( )
A.{0} B.{0,2}
C.{-2,0}D.{-2,0,2}
【解析】 集合M={0,-2},N={0,2},故M∪N={-2,0,2},选D.
【答案】 D
2.(2013·湖北高考)已知全集为R,集合A=
,B={x|x2-6x+8≤0},则A∩∁RB=( )
A.{x|x≤0}B.{x|2≤x≤4}
C.{x|0≤x<2或x>4}D.{x|0【解析】 A=
={x|x≥0},B={x|x2-6x+8≤0}={x|2≤x≤4},所以∁RB={x|x<2或x>4},于是A∩∁RB={x|0≤x<2或x>4}.
【答案】 C
课后限时自测
(一)
A组 基础训练
一、选择题
1.若P={x|x<1},Q={x|x>-1},则( )
A.P⊆QB.Q⊆P
C.∁RP⊆QD.Q⊆∁RP
【解析】 ∵P={x|x<1},∴∁RP={x|x≥1},
因此∁RP⊆Q.
【答案】 C
2.(2013·福建高考)若集合A={1,2,3},B={1,3,4},则A∩B的子集个数为( )
A.2B.3C.4D.16
【解析】 A∩B={1,3},其子集有∅,{1},{3},{1,3},共4个.
【答案】 C
3.(2013·江南十校模拟)若集合A={x||x|>1,x∈R},B={y|y=2x2,x∈R},则(∁RA)∩B=( )
A.{x|-1≤x≤1}B.{x|x≥0}
C.{x|0≤x≤1}D.∅
【解析】 由题意知,∁RA={x|-1≤x≤1},B={y|y≥0},
∴(∁RA)∩B={x|0≤x≤1},故选C.
【答案】 C
4.(2013·大纲全国卷)设集合A={1,2,3},B={4,5},M={x|x=a+b,a∈A,b∈B},则M中元素的个数为( )
A.3B.4C.5D.6
【解析】 由题意可知,集合M={5,6,7,8},共4个元素.
【答案】 B
5.(2012·湖北高考)已知集合A={x|x2-3x+2=0,x∈R},B={x|0A.1B.2C.3D.4
【解析】 由x2-3x+2=0得x=1或x=2,
∴A={1,2}.
由题意知B={1,2,3,4},∴满足条件的C可为{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,3,4}.
【答案】 D
二、填空题
6.(2012·天津高考)已知集合A={x∈R||x+2|<3},集合B={x∈R|(x-m)(x-2)<0},且A∩B=(-1,n),则m=________,n=________.
【解析】 ∵A={x|-5<x<1},B={x|(x-m)(x-2)<0},
且A∩B={x|-1<x<n},
∴m=-1,n=1.
【答案】 -1 1
7.已知集合A={m+2,2m2+m,-3},若3∈A,则m的值为________.
【解析】 ∵3∈A,∴m+2=3或2m2+m=3,解得m=1或m=-
.
当m=1时,m+2=2m2+m=3,不满足集合元素的互异性,当m=-
时,A=
满足题意.故m=-
.
【答案】 -
8.(2013·山东高考改编)已知集合A,B均为全集U={1,2,3,4}的子集,且∁U(A∪B)={4},B={1,2},则A∩∁UB=________.
【解析】 ∵U={1,2,3,4},∁U(A∪B)={4},
∴A∪B={1,2,3}.又∵B={1,2},
∴{3}⊆A⊆{1,2,3}.
又∁UB={3,4},∴A∩∁UB={3}.
【答案】 {3}
三、解答题
9.(2013·苏锡常镇四市模拟)已知集合A={x|x2-2x-3≤0},B={x|x2-2mx+m2-4≤0,x∈R,m∈R}.
(1)若A∩B=[0,3],求实数m的值;
(2)若A⊆∁RB,求实数m的取值范围.
【解】 由已知得A={x|-1≤x≤3},
B={x|m-2≤x≤m+2}.
(1)∵A∩B=[0,3],
∴
∴m=2.
(2)∁RB={x|x<m-2或x>m+2},∵A⊆∁RB,
∴m-2>3或m+2<-1,
即m>5或m<-3.
因此实数m的取值范围是{m|m>5或m<-3}.
10.已知集合A={x|x2+4x=0,x∈R},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0,a∈R,x∈R}.若A∪B=A,试求实数a的取值范围.
【解】 ∵A∪B=A,∴B⊆A,易知A={0,-4}.
(1)当A=B={0,-4}时,0,-4是方程x2+2(a+1)x+a2-1=0的两根,
∴
∴a=1.
(2)当BA时,有B≠∅和B=∅两种情况.
①当B≠∅时,B={0}或B={-4},
∴方程x2+2(a+1)x+a2-1=0有相等的实数根0或-4,
∴Δ=4(a+1)2-4(a2-1)=0,∴a=-1,
∴B={0}满足条件.
②当B=∅时,Δ<0,∴a<-1.
综上知所求实数a的取值范围为{a|a≤-1或a=1}.
B组 能力提升
图1-1-1
1.(2013·浙江温州二模)设函数f(x)=
,集合A={x|y=f(x)},B={y|y=f(x)},则图1-1-1中阴影部分表示的集合为( )
A.[0,3]B.(0,3)
C.(-5,0]∪[3,4)D.[-5,0)∪(3,4]
【解析】 由-x2-2x+15≥0,即x2+2x-15≤0,得-5≤x≤3,故A=[-5,3].由f(x)=
=
∈[0,4],得B=[0,4].从而A∪B=[-5,4],A∩B=[0,3].阴影部分表示的集合是由在A∪B内且不在A∩B内的元素构成的集合,故答案选D.
【答案】 D
2.(2013·广东揭阳二模)对于集合M,定义函数fM(x)=
对于两个集合A,B,定义集合A△B={x|fA(x)·fB(x)=-1}.已知A={2,4,6,8,10},B={1,2,4,8,12},则用列举法写出集合A△B的结果为________.
【解析】 要使fA(x)·fB(x)=-1,必有x∈{x|x∈A且x∉B}∪{x|x∈B且x∉A}={1,6,10,12},所以A△B={1,6,10,12}.
【答案】 {1,6,10,12}
3.已知集合A={y|y2-(a2+a+1)y+a(a2+1)>0},B={y|y=
x2-x+
,0≤x≤3}.
(1)若A∩B=∅,求a的取值范围;
(2)当a取使不等式x2+1≥ax恒成立的a的最小值时,求(∁RA)∩B.
【解】 A={y|y<a或y>a2+1},B={y|2≤y≤4}.
(1)当A∩B=∅时,
∴
≤a≤2或a≤-
.
(2)由x2+1≥ax,得x2-ax+1≥0,依题意Δ=a2-4≤0,
∴-2≤a≤2,∴a的最小值为-2.
当a=-2时,A={y|y<-2或y>5}.
∴∁RA={y|-2≤y≤5},∴(∁RA)∩B={y|2≤y≤4}.
第二节 命题及其关系、充分条件与必要条件
考纲传真 1.理解命题的概念,了解“若p,则q”形式的命题及其逆命题、否命题与逆否命题,会分析四种命题的相互关系.2.理解必要条件、充分条件与充要条件的含义.
1.命题
用语言、符号或式子表达的,可以判断真假的陈述句叫做命题,其中判断为真的语句叫做真命题,判断为假的语句叫做假命题.
2.四种命题及其相互关系
(1)四种命题间的相互关系:
(2)四种命题的真假关系
①两个命题互为逆否命题,它们有相同的真假性;
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.
3.充分条件与必要条件
(1)如果p⇒q,则p是q的充分条件,q是p的必要条件.
(2)如果p⇔q,那么p与q互为充要条件.
(3)如果pD⇒/q且qD⇒/p,则p是q的既不充分又不必要条件.
4.集合与充要条件
设集合A={x|x满足条件p},B={x|x满足条件q},则有
(1)若A⊆B,则p是q的充分条件,请思考,若AB呢?
(2)若B⊆A,则p是q的必要条件,请思考,若BA呢?
(3)若A=B,则p是q的充要条件;
(4)若A⃘B,且B⃘A,则p是q的既不充分也不必要条件.
1.(固基升华)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)语句x2-3x+2=0是命题( )
(2)一个命题的逆命题与否命题,它们的真假没有关系
( )
(3)命题“如果p不成立,则q不成立”等价于“如果q成立,则p成立”( )
(4)“p是q的充分不必要条件”与“p的充分不必要条件是q”表达的意义相同( )
【解析】
(1)变量x没有赋值,无法判断语句的真假,故不是命题.
(2)一个命题的逆命题与否命题互为逆否命题,因此它们有相同的真假性.
(3)一个命题与其逆否命题同真假.(4)p是q的充分不必要条件是指p⇒q且q
p;p的充分不必要条件是q是指q⇒p且p
q,因此它们表达的意义不同.
【答案】
(1)×
(2)× (3)√ (4)×
2.(人教A版教材习题改编)下列命题正确的是( )
①“a>b”是“a2>b2”的充分条件;
②“|a|>|b|”是“a2>b2”的充要条件;
③“a>b”是“a+c>b+c”的充要条件;
④“a>b”是“ac2>bc2”的充要条件.
A.②④ B.②③
C.②③④ D.③④
【解析】 由于|a|>|b|⇔a2>b2,a>b⇔a+c>b+c,故②③正确.由于a>bD/⇒a2>b2,且a2>b2
a>b,故①错;当c2=0时,a>b
ac2>bc2,故④错.
【答案】 B
3.(2013·福建高考)已知集合A={1,a},B={1,2,3},则“a=3”是“A⊆B”的( )
A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件
C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件
【解析】 ∵A={1,a},B={1,2,3},A⊆B,∴a∈B且a≠1,∴a=2或3,∴“a=3”是“A⊆B”的充分而不必要条件.
【答案】 A
4.命题“若x、y都是偶数,则x+y也是偶数”的逆否命题是( )
A.若x+y是偶数,则x与y不都是偶数
B.若x+y是偶数,则x与y都不是偶数
C.若x+y不是偶数,则x与y不都是偶数
D.若x+y不是偶数,则x与y都不是偶数
【解析】 “x+y是偶数”的否定为“x+y不是偶数”,“x,y都是偶数”的否定为“x,y不都是偶数”.因此其逆否命题为“若x+y不是偶数,则x,y不都是偶数”.故选C.
【答案】 C
5.命题“若a