2020新课标高考数学讲义:集合、不等式、常用逻辑用语含解析
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教学资料范本 2020新课标高考数学讲义:集合、不等式、常用逻辑用语含解析 编 辑:__________________ 时 间:__________________ 1 / 19 第2讲 集合、不等式、常用逻辑用语 集 合 [考法全练] 1.(20xx·高考天津卷)设集合A={-1、1、2、3、5}、B={2、3、4}、C={x∈R|1≤x<3}、则(A∩C)∪B=( ) A.{2} C.{-1、2、3} B.{2、3} D.{1、2、3、4} 解析:选D.因为A∩C={-1、1、2、3、5}∩{x∈R|1≤x<3}={1、2}、所以(A∩C)∪B={1、2}∪{2、3、4}={1、2、3、4}.故选D. 2.(20xx·××市第二次质量预测)已知全集U=R、A={x|y=ln(1-x2)}、B={y|y=4x2}、则A∩(∁UB)=( ) A.(-1、0) B.[0、1) - 2 / 19 C.(0、1) D.(-1、0] 解析:选D.A={x|1-x2>0}=(-1、1)、B={y|y>0}、所以∁UB={y|y≤0}、所以A∩(∁UB)=(-1、0]、故选D. 3.(多选)若集合A={x|x(x-2)≤0}、且A∪B=A、则集合B可能是( ) A.{-1} C.{1} B.{0} D.{2} 解析:选BCD.因为A={x|x(x-2)≤0}、所以A=[0、2].因为A∪B=A、所以B⊆A.由选项知有{0}⊆A、{1}⊆A、{2}⊆A.故选BCD. 4.(一题多解)已知集合A={(x、y)|x2+y2≤3、x∈Z、y∈Z}、则A中元素的个数为( ) A.9 C.5 B.8 D.4 解析:选A.法一:由x2+y2≤3知、-3≤x≤3、-3≤y≤3、又x∈Z、y∈Z、所以x∈{-1、0、1}、y∈{-1、0、1}、所以A中元素的个数为C13C13=9、故选A. 法二: 根据集合A的元素特征及圆的方程在坐标系中作出图形、如图、易知在圆x2+y2=3中有9个整点、即为集合A的元素个数、故选A. 5.已知集合M={x|y=lg(2-x)}、N={y|y=1-x+x-1}、则( ) A.M⊆N C.M=N B.N⊆M D.N∈M 解析:选B.因为集合M={x|y=lg(2-x)}=(-∞、2)、N={y|y=1-x+x-1}={0}、所以N⊆M.故选B. 6.(一题多解)(20xx·安徽省考试试题)已知集合A={x|x-a≤0}、B={1、2、3}、若A∩B≠∅、则a的取值范围为( ) 3 / 19 A.(-∞、1] C.(-∞、3] B.[1、+∞) D.[3、+∞) 解析:选B.法一:集合A={x|x≤a}、集合B={1、2、3}、若A∩B≠∅、则1、2、3这三个元素至少有一个在集合A中、若2或3在集合A中、则1一定在集合A中、因此只要保证1∈A即可、所以a≥1、故选B. 法二:集合A={x|x≤a}、B={1、2、3}、a的值大于3时、满足A∩B≠∅、因此排除A、C.当a=1时、满足A∩B≠∅、排除D.故选B. 集合问题的求解策略 (1)连续数集借助数轴、不连续数集借助Venn图. (2)图形或图象问题用数形结合法. (3)新定义问题要紧扣定义进行逻辑推理或运算. [提醒] 解决集合问题要注意以下几点. (1)集合元素的互异性. (2)不能忽略空集. (3)注意端点的取值、如题3中、A∩(∁UB)中含有元素0. (4)理解代表元素的意义、如题4为点集、其他各题均为数集. 4 / 19 不等式的性质及解法 [考法全练] 1.(20xx·陕西华阴期末)若不等式x2+x+m2<0的解集不是空集、则实数m的取值范围为( ) 1-∞,2 A.11-2,2 C.11-2,2 B.1D.2,+∞ 解析:选B.因为不等式x2+x+m2<0的解集不是空集、所以Δ>0、即1-4m2>0、所以11-<m<.故选B. 222.(多选)若0<a<1、b>c>1、则( ) bA.c>1 C.ca1<ba1 --ac-acB.> b-abD.logca<logba bab0b解析:选AD.对于A、因为b>c>1、所以>1.因为0<a<1、则c>c=1、故正cc-ac确.对于B、若>、则bc-ab>bc-ac、即a(c-b)>0、这与0<a<1、b>c>1矛盾、b-ab故错误.对于C、因为0<a<1、所以a-1<0.因为b>c>1、所以ca1>ba1、故错误.对于D、因为0<a<1、b>c>1、所以logca<logba、故正确.故选AD. 3.(一题多解)(20xx·高考全国卷Ⅱ)若a>b、则( ) A.ln(a-b)>0 C.a3-b3>0 B.3a<3b D.|a|>|b| --解析:选C.法一:不妨设a=-1、b=-2、则a>b、可验证A、B、D错误、只有C正 5 / 19 确. 法二:由a>b、得a-b>0、但a-b>1不一定成立、则ln(a-b)>0不一定成立、故A不一定成立. 因为y=3x在R上是增函数、当a>b时、3a>3b、故B不成立. 因为y=x3在R上是增函数、当a>b时、a3>b3、即a3-b3>0、故C成立. 因为当a=3、b=-6时、a>b、但|a|<|b|、 所以D不一定成立. 故选C. 4.设[x]表示不超过x的最大整数(例如:[5.5]=5、[-5.5]=-6)、则不等式[x]2-5[x]+6≤0的解集为( ) A.(2、3) C.[2、3] B.[2、4) D.(2、3] 解析:选B.不等式[x]2-5[x]+6≤0可化为([x]-2)·([x]-3)≤0、解得2≤[x]≤3、即不等式[x]2-5[x]+6≤0的解集为2≤[x]≤3.根据[x]表示不超过x的最大整数、得不等式的解集为2≤x<4.故选B. b-mb5.已知实数b>a>0、m<0、则mb________ma、________(用>、<填空). aa-m解析:因为b>a>0、m<0、所以b-a>0、所以mb-ma=m(b-a)<0、所以mb<ma. b-mba(b-m)-b(a-m)m(b-a)b-mb-==<0、所以<. a-maa(a-m)a(a-m)a-ma答案:< < 2x,x≤1,6.已知函数f(x)=若不等式f(x)≤5-mx恒成立、则实数m的取ln(x-1),1<x≤2,值范围是________. 解析: 6 / 19 作出函数f(x)的大致图象如图所示、令g(x)=5-mx、则g(x)恒过点(0、5)、由f(x)≤g(x)55恒成立、由数形结合得-≤-m≤0、解得0≤m≤. 2250, 答案:2 (1)一元二次不等式的解法 先化为一般形式ax2+bx+c>0(a≠0)、再求相应一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根、最后根据相应二次函数图象与x轴的位置关系、确定一元二次不等式的解集. (2)简单分式不等式的解法 ①②f(x)>0(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0). g(x)f(x)≥0(≤0)⇔f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0. g(x)(3)不等式恒成立问题的解题方法 7 / 19 ①f(x)>a对一切x∈I恒成立⇔f(x)min>a; f(x)<a对一切x∈I恒成立⇔f(x)max<a. ②f(x)>g(x)对一切x∈I恒成立⇔f(x)的图象在g(x)的图象的上方. ③解决恒成立问题还可以利用分离参数法、一定要搞清谁是自变量、谁是参数.一般地、知道谁的范围、谁就是变量、求谁的范围、谁就是参数.利用分离参数法时、常用到函数单调性、基本不等式等. 基本不等式及其应用 [考法全练] 1.(多选)下列不等式的证明过程错误的是( ) baA.若a、b∈R、则+≥2ab4B.若a<0、则a+≥-2aba·=2 ab4a·=-4 aC.若a、b∈(0、+∞)、则lg a+lg b≥2lg a·lg b D.若a∈R、则2a+2a≥22a·2-a=2 4解析:选ABC.由于a、b的符号不确定、故选项A错误;因为a<0、所以a+=-a-(-a)+-4≤-2aABC. -=-4、故B错误;由于lg a、lg b的符号不确定、(-a)·a--4故选项C错误;因为2a>0、2a>0、所以2a+2a≥22a·2-a=2、故选项D正确.故选2.(一题多解)(20xx·长沙模拟)若a>0、b>0、a+b=ab、则a+b的最小值为( ) A.2 C.6 B.4 D.8 8 / 19 (a+b)24解析:选B.法一:由于a+b=ab≤当a=b=2时取等号、故选B. 、因此a+b≥4或a+b≤0(舍去)、当且仅111+1=2+a+b≥2+2=4、当且仅当a法二:由题意、得+=1、所以a+b=(a+b)·ababba=b=2时取等号、故选B. 法三:由题意知a=b1(b>1)、所以a+b=+b=2+b-1+≥2+2=4、当且b-1b-1b-1b仅当a=b=2时取等号、故选B. 113.已知向量a=(x-1、3)、b=(1、y)、其中x、y都为正实数.若a⊥b、则+的最小x3y值为( ) A.2 C.4 B.22 D.23 1解析:选C.因为a⊥b、所以a·b=x-1+3y=0、即x+3y=1.又x、y为正实数、所以+x11+1=2+3y+x≥2+2=(x+3y)·x3y3yx3y1的最小值为4.故选C. 3y4.(20xx·高考天津卷)设x>0、y>0、x+2y=5、则________. 解析:因为x>0、y>0、所以xy>0. 因为x+2y=5、所以=43. 当且仅当2xy=所以6时取等号. xy的最小值为43. 3yx11·=4、当且仅当x=3y=时取等号.所以+x3y2x(x+1)(2y+1)xy的最小值为(x+1)(2y+1)2xy+x+2y+12xy+6xy=xy=xy=2xy+6≥212xy(x+1)(2y+1)xy答案:43 125.(20xx·洛阳模拟)已知x>0、y>0、且+=1、则xy+x+y的最小值为________. xy12解析:因为+=1、所以2x+y=xy、所以xy+x+y=3x+2y、因为3x+2y=(3x+xy126x2y+2y)=7++、且x>0、y>0、所以3x+2y≥7+43、所以xy+x+y的最小值为7xyyx+43. 9 / 19 答案:7+43 6.已知a>b>0、则a+1+的最小值为________、此时a=________. a+ba-b4a+b+821=a+b+a+b+a-b+a-b≥2a-b13224解析:因为a>b>0、所以a+(a+b)·+a+b立. 答案:32 32 28(a-b)·=22+2=32、当且仅当a=2、b=2时等号成a-b2 利用不等式求最值的4个解题技巧 (1)凑项:通过调整项的符号、配凑项的系数、使其积或和为定值. (2)凑系数:若无法直接运用基本不等式求解、可以通过凑系数后得到和或积为定值、从而可利用基本不等式求最值. (3)换元:分式函数求最值、通常直接将分子配凑后将式子分开或将分母换元后将式子分A开再利用基本不等式求最值.即化为y=m++Bg(x)(A>0、B>0)、g(x)恒正或恒负的形g(x)式、然后运用基本不等式来求最值. (4)“1”的代换:先把已知条件中的等式变形为“1”的表达式、再把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘求积、通过变形构造和或积为定值的代数式求其最值. [提醒] (1)基本不等式a+b≥2ab成立的条件是a>0、b>0、而不等式a2+b2≥2ab对任意实数a、b都成立、因此在使用时要注意其前提条件. (2)对多次使用基本不等式时、需考虑等号是不是能同时成立. aa(3)对于含有x+(a>0)的不等式、不能简单地利用x+≥2a、而是要根据x的取值范xx 10 / 19 围判断能否取到最小值2a、若不能、需要利用函数的单调性求其最小值. 常用逻辑用语 [考法全练] 1.(20xx·××市质量监测(一))设命题p:∀x∈R、x2-x+1>0、则綈p为( ) A.∃x∈R、x2-x+1>0 C.∃x∈R、x2-x+1≤0 B.∀x∈R、x2-x+1≤0 D.∀x∈R、x2-x+1<0 解析:选C.已知原命题p:∀x∈R、x2-x+1>0、全称命题的否定是将全称量词改为存在量词、并否定命题的结论、故原命题的否定綈p为∃x∈R、x2-x+1≤0. 2.(20xx·××市调研测试)下列命题中、为真命题的是( ) A.∃x0∈R、ex0≤0 B.∀x∈R、2x>x2 aC.a+b=0的充要条件是=-1 bD.若x、y∈R、且x+y>2、则x、y中至少有一个大于1 解析:选D.因为ex>0恒成立、所以选项A错误.取x=2、则2x=x2、所以选项B错aaa误.当a+b=0时、若b=0、则a=0、此时无意义、所以也不可能推出=-1;当=-1bbba时、变形得a=-b、所以a+b=0、故a+b=0的充分不必要条件是=-1、故选项C错b误.假设x≤1且y≤1、则x+y≤2、这显然与已知x+y>2矛盾、所以假设错误、所以x、y中至少有一个大于1、故选项D正确.综上、选D. 3.(20xx·高考浙江卷)若a>0、b>0、则“a+b≤4”是“ab≤4”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 11 / 19 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 解析:选A.因为a>0、b>0、若a+b≤4、所以2ab≤2+b≤4. 所以ab≤4、此时充分性成立.当a>0、b>0、ab≤4时、令a=4、b=1、则a+b=5>4. 这与a+b≤4矛盾、因此必要性不成立. 综上所述、当a>0、b>0时、“a+b≤4”是“ab≤4”的充分不必要条件.故选A. 4.(20xx·高考天津卷)设x∈R、则“x2-5x<0”是“|x-1|<1”的( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 解析:选B.由“x2-5x<0”可得“00}、B={x|x-1<0}、则A∩B=( ) A.(-∞、1) C.(-3、-1) B.(-2、1) D.(3、+∞) 解析:选A.A∩B={x|x2-5x+6>0}∩{x|x-1<0}={x|x<2或x>3}∩{x|x<1}={x|x<1}. 故选A. 2.(2020·山东高考模拟)设命题p:所有正方形都是平行四边形.则綈p为( ) A.所有正方形都不是平行四边形 B.有的平行四边形不是正方形 C.有的正方形不是平行四边形 D.不是正方形的四边形不是平行四边形 解析:选C.根据全称命题和特称命题的关系、全称命题的否定是特称命题、故选C. 3.(20xx·××市质量监测(一))已知全集U={1、3、5、7}、集合A={1、3}、B={3、5}、则如图所示阴影区域表示的集合为( ) 14 / 19 A.{3} C.{3、7} B.{7} D.{1、3、5} 解析:选B.由图可知、阴影区域为∁U(A∪B)、由并集的概念知、A∪B={1、3、5}、又U={1、3、5、7}、于是∁U(A∪B)={7}、故选B. 4.(20xx·广西钦州期末)已知a、b∈R、a2+b2=15-ab、则ab的最大值是( ) A.15 C.5 B.12 D.3 解析:选C.因为a2+b2=15-ab≥2ab、所以3ab≤15、即ab≤5、当且仅当a=b=±5时等号成立.所以ab的最大值为5.故选C. 5.已知a>0>b、则下列不等式一定成立的是( ) A.a2<-ab 11C.> abB.|a|<|b| 11 D.>22aab1解析:选C.通解:当a=1、b=-1时、满足a>0>b、此时a2=-ab、|a|=|b|、2<1、所以A、B、D不一定成立.因为a>0>b、所以b-a<0、ab<0、所以1-1=b-a>2abab110、所以>一定成立、故选C. ab1111优解:因为a>0>b、所以>0>、所以>一定成立、故选C. abab6.下列命题错误的是( ) 1A.“a>1”是“<1”的充分不必要条件 aB.命题“∃x0∈(0、+∞)、ln x0=x0-1”的否定是“∀x∈(0、+∞)、ln x≠x-1” b 15 / 19 C.设x、y∈R、则“x≥2且y≥2”是“x2+y2≥4”的必要不充分条件 D.设a、b∈R、则“a≠0”是“ab≠0”的必要不充分条件 11解析:选C.若<1、则a>1或a<0、则“a>1”是“<1”的充分不必要条件、故A正确;根aa据特称命题的否定为全称命题、得“∃x0∈(0、+∞)、ln x0=x0-1”的否定是“∀x∈(0、+∞)、ln x≠x-1”、故B正确;当x≥2且y≥2时、x2+y2≥4、当x2+y2≥4时却不一定有x≥2且y≥2、如x=5、y=0、因此“x≥2且y≥2”是“x2+y2≥4”的充分不必要条件、故C错误;因为“ab=0”是“a=0”的必要不充分条件、所以“a≠0”是“ab≠0”的必要不充分条件、故D正确. 7.(一题多解)若关于x的不等式x2+2ax+1≥0在[0、+∞)上恒成立、则实数a的取值范围为( ) A.(0、+∞) C.[-1、1] B.[-1、+∞) D.[0、+∞) 解析:选B.法一:当x=0时、不等式1≥0恒成立、 11x+、又-x+≤-2、当且仅当x>0时、x2+2ax+1≥0⇒2ax≥-(x2+1)⇒2a≥-xx当x=1时、取等号、所以2a≥-2⇒a≥-1、所以实数a的取值范围为[-1、+∞). 法二:设f(x)=x2+2ax+1、函数图象的对称轴为直线x=-a、 当-a≤0、即a≥0时、f(0)=1>0、所以当x∈[0、+∞)时、f(x)≥0恒成立; 当-a>0、即a<0时、要使f(x)≥0在[0、+∞)上恒成立、需f(-a)=a2-2a2+1=-a2+1≥0、得-1≤a<0. 综上、实数a的取值范围为[-1、+∞)、故选B. 0,x≤0,8.(一题多解)设函数f(x)=则满足不等式f(x2-2)>f(x)的x的取值范2x-2-x,x>0,围是( ) A.(-∞、-1)∪(2、+∞) B.(-∞、-2)∪(2、+∞) C.(-∞、-2)∪(2、+∞) D.(-∞、-1)∪(2、+∞) 解析:选C.法一:因为当x>0时、函数f(x)单调递增;当x≤0时、f(x)=0、故由f(x2-x>0,x≤0,2)>f(x)得、或解得x>2或x<-2、所以x的取值范围是(-∞、-x2-2>xx2-2>0,2)∪(2、+∞)、故选C. 法二:取x=2、则f(22-2)=f(2)、所以x=2不满足题意、排除B、D;取x=-1.1、则f((-1.1)2-2)=f(-0.79)=0、f(-1.1)=0、所以x=-1.1不满足题意、排除A、故选C. 16 / 19 9.(多选)已知全集U=R、函数y=ln(1-x)的定义域为M、集合N={x|x2-x<0}、则下列结论正确的是( ) A.M∩N=N C.M∪N=U B.M∩(∁UN)≠∅ D.M⊆(∁UN) 解析:选AB.由题意知M={x|x<1}、N={x|0<x<1}、所以M∩N=N.又∁UN={x|x≤0或x≥1}、所以M∩(∁UN)={x|x≤0}≠∅、M∪N={x|x<1}=M、M(∁UN)、故选AB. 10.(多选)已知a、b、c是实数、下列结论正确的是( ) A.“a2>b2”是“a>b”的充分条件 B.“a2>b2”是“a>b”的必要条件 C.“ac2>bc2”是“a>b”的充分条件 D.“|a|>|b|”是“a>b”的既不充分也不必要条件 解析:选CD.对于A、当a=-5、b=1时、满足a2>b2、但是ab、但是a2bc2得c≠0、则有a>b成立、即充分性成立、故正确;对于D、当a=-5、b=1时、|a|>|b|成立、但是ab、但是|a|<|b|、所以必要性也不成立.故“|a|>|b|”是“a>b”的既不充分也不必要条件.故选CD. 11.(多选)设b>a>0、c∈R、则下列不等式正确的是( ) 11A.a2<b2 a+2aC.> b+2b11B.-c>-c abD.ac2<bc2 1111解析:选ABC.因为y=x2在(0、+∞)上是增函数、所以a2<b2.因为y=-c在(0、+∞)xa+2a2(b-a)a+2a11上是减函数、所以-c>-c.因为-=>0、所以>.当c=0时、ac2=abb+2b(b+2)bb+2bbc2、所以D不成立.故选ABC. 12.(多选)下列命题正确的是( ) A.已知a、b都是正数、且a+1a>、则a<b b+1bB.已知f′(x)是f(x)的导函数、若∀x∈R、f′(x)≥0、则f(1)<f(2)一定成立 C.命题“∃x∈R、使得x2-2x+1<0”的否定是真命题 D.“x≤1且y≤1”是“x+y≤2”的充要条件 a+1a解析:选AC.A.已知a、b都是正数、由>、得ab+b>ab+a、则a<b、正确;B.b+1b若f(x)是常数函数、则f(1)<f(2)不成立;C.命题“∃x∈R、使得x2-2x+1<0”是假命题、则 17 / 19 它的否定是真命题;D.“x≤1且y≤1”⇒“x+y≤2”、反之不成立、则“x≤1且y≤1”是“x+y≤2”的充分不必要条件. 二、填空题 113.已知命题“∃x∈R、4x2+(a-2)x+≤0”是假命题、则实数a的取值范围为4________. 1解析:因为命题“∃x∈R、4x2+(a-2)x+≤0”是假命题、所以其否定“∀x∈R、4x2+411(a-2)x+>0”是真命题、则Δ=(a-2)2-4×4×=a2-4a<0、解得0<a<4. 44答案:(0、4) 14.以下四个说法中、正确的是________(填序号). x2y2b①双曲线-=1(a>0、b>0)的渐近线方程为y=±x; a2b2a②命题p:∀x>0、x3>0、那么綈p:∃x0>0、x30≤0; ③已知x、y∈R、若x2+y2≠0、则x、y不全为0; ④△ABC中、若AB>AC、则sin C>sin B. 解析:①是正确的;对于②、命题p:∀x>0、x3>0、綈p:∃x0>0、x30≤0、所以②是正确的;对于③、若x、y同时为0、则x2+y2=0、与已知矛盾、故x、y不全为0;③正确;对于④、在△ABC中、大边对大角、所以④正确. 答案:①②③④ 15.(一题多解)设P、Q为两个非空实数集合、定义集合P*Q={z|z=ab、a∈P、b∈Q}、若P={1、2}、Q={-1、0、1}、则集合P*Q中元素的个数为________. 解析:法一(列举法):当b=0时、无论a取何值、z=ab=1;当a=1时、无论b取何值、11-ab=1;当a=2、b=-1时、z=21=;当a=2、b=1时、z=21=2.故P*Q=1,2,2、2该集合中共有3个元素. 法二(列表法):因为a∈P、b∈Q、所以a的取值只能为1、2;b的取值只能为-1、0、1.z=ab的不同运算结果如下表所示: b a 1 2 -1 1 1 20 1 1 1 1 2 1由上表可知P*Q=1,2,2、显然该集合中共有3个元素. 答案:3 18 / 19 16.(20xx·河南郑州联考改编)已知f(x)=-2x2+bx+c、不等式f(x)>0的解集是(-1、3)、则b=________;若对于任意x∈[-1、0]、不等式f(x)+t≤4恒成立、则实数t的取值范围是________. 解析:由不等式f(x)>0的解集是(-1、3)、可知-1和3是方程-2x2+bx+c=0的根、2=2,b=4,即解得所以f(x)=-2x+4x+6. cc=6,-3=-2,2b所以不等式f(x)+t≤4可化为t≤2x2-4x-2、x∈[-1、0]. 令g(x)=2x2-4x-2、x∈[-1、0]、由二次函数的性质可知g(x)在[-1、0]上单调递减、则g(x)的最小值为g(0)=-2、 则t≤-2. 答案:4 (-∞、-2] 19 / 19
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