2018年秋高中数学 第一章 集合与函数概念 阶段复习课 第1课 集合专题强化训练1 新人教A版必修

第一章集合与函数概念章末复习课网络构建核心归纳1．集合的“三性”正确理解集合元素的三性，即确定性、互异性和无序性．在集合运算中，常利用元素的互异性检验所得的结论是否正确，因互异性易被忽略，在解决含参集合问题时应格外注意．2．集合与集合之间的关系集合与集合之间的关系有包含、真包含和相等．判断集合与集合之间的关系的本质是判断元素与集合的关系，包含关系的传递性是推理的重要依据．空集比较特殊，它不包含任何元素，是任意集合的子集，是任意非空集合的真子集．解题时，已知条件中出现A⊆B时，不要遗漏A＝∅.3．集合与集合之间的运算并、交、补是集合间的基本运算，Venn图与数轴是集合运算的重要工具．注意集合之间的运算与集合间的关系之间的转化，如A⊆B⇔A∩B＝A⇔A∪B＝B.4．函数与映射的概念(1)已知A，B是两个非空集合，在对应关系f的作用下，对于A中的任意一个元素x，在B 中都有唯一的一个元素与之对应，这个对应叫做从A 到B 的映射，记作f ：A →B .若f ：A →B 是从A 到B 的映射，且B 中任一元素在A 中有且只有一个元素与之对应，则这样的映射叫做从A 到B 的一一映射．(2)函数是一个特殊的映射，其特殊点在于A ，B 都为非空数集，函数有三要素：定义域、值域、对应关系．两个函数只有当定义域和对应关系分别相同时，这两个函数才是同一函数．5．函数的单调性(1)函数的单调性主要涉及求函数的单调区间，利用函数的单调性比较函数值的大小，利用函数的单调性解不等式等相关问题．深刻理解函数单调性的定义是解答此类问题的关键．(2)函数单调性的证明根据增函数、减函数的定义分为四个步骤证明，步骤如下： ①取值：任取x 1，x 2∈D ，且x 1<x 2，得x 2－x 1>0；②作差变形：Δy ＝y 2－y 1＝f (x 2)－f (x 1)＝…，向有利于判断差的符号的方向变形； ③判断符号：确定Δy 的符号，当符号不确定时，可以进行分类讨论； ④下结论：根据定义得出结论． (3)证明函数单调性的等价变形：①f (x )是单调递增函数⇔任意x 1<x 2，都有f (x 1)<f (x 2)⇔f x 1－f x 2x 1－x 2>0⇔[f (x 1)－f (x 2)]·(x 1－x 2)>0；②f (x )是单调递减函数⇔任意x 1<x 2，都有f (x 1)>f (x 2)⇔f x 1－f x 2x 1－x 2<0⇔[f (x 1)－f (x 2)]·(x 1－x 2)<0.6．函数的奇偶性判定函数奇偶性，一是用其定义判断，即先看函数f (x )的定义域是否关于原点对称，再检验f (－x )与f (x )的关系；二是用其图象判断，考察函数的图象是否关于原点或y 轴对称去判断，但必须注意它是函数这一大前提．要点一 集合的基本概念 解决集合的概念问题的两个注意点(1)研究一个集合，首先要看集合中的代表元素．然后再看元素的限制条件，当集合用描述法表示时，注意弄清元素表示的意义是什么．(2)对于含有字母的集合，在求出字母的值后，要注意检验集合中的元素是否满足互异性．【例1】 集合M ＝{x |ax 2－3x －2＝0，a ∈R }中只有一个元素，求a 的取值范围．解 由题意可知若集合M 中只有一个元素，则方程ax 2－3x －2＝0只有一个根，当a ＝0时，方程为－3x －2＝0，只有一个根x ＝－23；当a ≠0时，Δ＝(－3)2－4×a ×(－2)＝0，得a ＝－98.综上所述，a 的取值范围是⎩⎨⎧⎭⎬⎫0，－98.【训练1】 已知集合A ＝{m ＋2,2m 2＋m }，若3∈A ，则m 的值为________．解析 因为3∈A ，则m ＋2＝3或2m 2＋m ＝3，当m ＋2＝3，即m ＝1时，m ＋2＝2m 2＋m ，不符合题意，故舍去；当2m 2＋m ＝3，即m ＝1或m ＝－32，m ＝1不合题意，若m ＝－32，m ＋2≠2m 2＋m ，满足题意，故m ＝－32.答案 －32要点二 集合间的基本关系 两集合间关系的判断 (1)定义法．①判断一个集合A 中的任意元素是否属于另一集合B ，若是，则A ⊆B ，否则A 不是B 的子集；②判断另一个集合B 中的任意元素是否属于第一个集合A ，若是，则B ⊆A ，否则B 不是A 的子集；若既有A ⊆B ，又有B ⊆A ，则A ＝B .(2)数形结合法．对于不等式表示的数集，可在数轴上标出集合的元素，直观地进行判断，但要注意端点值的取值．【例2】 已知集合A ＝{x |2x －3≥3x ＋5}，B ＝{x |x ≤2m －1}，若A ⊆B ，则实数m 的取值范围是________．解析 解不等式2x －3≥3x ＋5得x ≤－8，即A ＝{x |x ≤－8}，因为A ⊆B ，所以2m －1≥－8，解得m ≥－72.答案 m ≥－72【训练2】 已知集合A ＝{x |x ＝x 2－2，x ∈R }，B ＝{1，m }，若A ⊆B ，则m 的值为( )A ．2B ．－1C ．－1或2D ．2或 2解析 由x ＝x 2－2，可得⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0，x 2－2≥0，x ＝x 2－2，解得x ＝2，∴A ＝{2}，又∵B ＝{1，m }，A ⊆B ，∴m ＝2.答案 A(1)一般来讲，集合中的元素若是离散的，则用Venn 图表示；集合中的元素若是连续的实数，则用数轴表示，此时要注意端点的情况．(2)进行集合的运算时要看集合的组成，并且要对有的集合进行化简． (3)涉及含字母的集合时，要注意该集合是否可能为空集． 方向1 集合的运算【例3－1】 设全集U ＝{x ∈N *|x <6}，集合A ＝{1,3}，B ＝{3,5}，则∁U (A ∪B )等于( ) A ．{1,4} B ．{1,5}C ．{2,5}D ．{2,4}解析 U ＝{1,2,3,4,5}，A ∪B ＝{1,3,5}，所以∁U (A ∪B )＝{2,4}． 答案 D方向2 利用集合运算求参数【例3－2】 (1)已知集合A ＝{1,3，m }，B ＝{1，m }，A ∪B ＝A ，则m 等于( ) A ．0或 3 B ．0或3C ．1或 3D ．1或3(2)设集合A ＝{0,1}，集合B ＝{x |x >a }，若A ∩B ＝∅，则实数a 的取值范围是( ) A ．a ≤1 B ．a ≥1C ．a ≥0D ．a ≤0解析 (1)由A ∪B ＝A 知B ⊆A ，所以m ＝3或m ＝m ，若m ＝3，A ＝{1,3，3}，B ＝{1,3}，满足A ∪B ＝A ；若m ＝m ，即m ＝1或0，当m ＝1时，m ＝1，不合题意，舍去，当m ＝0时，A ＝{1,3,0}，B ＝{1,0}，满足A ∪B ＝A ，故选B ．(2)因为A ∩B ＝∅，所以0∉B ，且1∉B ，所以a ≥1. 答案 (1)B (2)B【训练3】 (1)已知集合A ＝{x ∈R ||x |≤2}，B ＝{x ∈R |x ≤1}，则A ∩B 等于( ) A ．{x ∈R |x ≤2} B ．{x ∈R |1≤x ≤2} C ．{x ∈R |－2≤x ≤2}D ．{x ∈R |－2≤x ≤1}(2)设集合M ＝{x |－3≤x ＜7}，N ＝{x |2x ＋k ≤0}，若M ∩N ≠∅，则实数k 的取值范围为________．解析 (1)A ＝{x ∈R ||x |≤2}＝{x ∈R |－2≤x ≤2}，∴A ∩B ＝{x ∈R |－2≤x ≤2}∩{x ∈R |x ≤1}＝{x ∈R |－2≤x ≤1}．(2)因为N ＝{x |2x ＋k ≤0}＝{x |x ≤－k2}，且M ∩N ≠∅，所以－k2≥－3⇒k ≤6.答案 (1)D (2)k ≤6 要点四 求函数的定义域 求函数定义域的类型与方法(1)已给出函数解析式：函数的定义域是使解析式有意义的自变量的取值集合． (2)实际问题：求函数的定义域既要考虑解析式有意义，还应考虑使实际问题有意义． (3)复合函数问题：①若f (x )的定义域为[a ，b ]，f (g (x ))的定义域应由a ≤g (x )≤b 解出； ②若f (g (x ))的定义域为[a ，b ]，则f (x )的定义域为g (x )在[a ，b ]上的值域． 注意：①f (x )中的x 与f (g (x ))中的g (x )地位相同； ②定义域所指永远是x 的范围． 【例4】 (1)函数f (x )＝2x21－x＋(2x －1)0的定义域为( )A ．⎝⎛⎭⎪⎫－∞，12 B ．⎝ ⎛⎭⎪⎫12，1C ．⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，12D ．⎝⎛⎭⎪⎫－∞，12∪⎝ ⎛⎭⎪⎫12，1 (2)已知函数y ＝f (x －1)的定义域是[－1,2]，则y ＝f (1－3x )的定义域为( )A ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤－13，0 B ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤－13，3 C ．[0,1]D ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤－13，1 解析 (1)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧1－x >0，2x －1≠0，解得x <1且x ≠12，即f (x )的定义域是⎝⎛⎭⎪⎫－∞，12∪⎝ ⎛⎭⎪⎫12，1.(2)由y ＝f (x －1)的定义域是[－1,2]，则x －1∈[－2,1]，即f (x )的定义域是[－2,1]，令－2≤1－3x ≤1解得0≤x ≤1，即y ＝f (1－3x )的定义域为[0,1]．答案 (1)D (2)C【训练4】 已知函数f (x )＝－2x ＋3的值域为[－5,5]，则它的定义域为( ) A ．[－5,5] B ．[－7,13]C．[－1,4]D ．[－4,1]解析 可以画出函数y ＝－2x ＋3的图象，再根据图象来求；还可以运用观察法来求，当f (x )＝－5时，x ＝4；当f (x )＝5时，x ＝－1，所以定义域为[－1,4]．答案 C要点五 求函数的解析式求函数解析式的题型与相应的解法(1)已知形如f (g (x ))的解析式求f (x )的解析式，使用换元法或配凑法． (2)已知函数的类型(往往是一次函数或二次函数，使用待定系数法)．(3)含f (x )与f (－x )或f (x )与f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x，使用解方程组法． (4)已知一个区间的解析式，求另一个区间的解析式，可用奇偶性转移法． 【例5】 (1)已知f (2x －3)＝2x 2－3x ，则f (x )＝________. (2)已知f (x )－3f (－x )＝2x －1，则f (x )＝________.解析 (1)令2x －3＝t ，得x ＝12(t ＋3)，则f (t )＝2×14(t ＋3)2－32(t ＋3)＝12t 2＋32t ，所以f (x )＝12x 2＋32x .(2)因为f (x )－3f (－x )＝2x －1，以－x 代替x 得f (－x )－3f (x )＝－2x －1，两式联立得f (x )＝12x ＋12.答案 (1)12x 2＋32x (2)12x ＋12【训练5】 已知f (x )是一次函数，且满足3f (x ＋1)－2f (x －1)＝2x ＋17，求f (x )的解析式．解 设f (x )＝ax ＋b (a ≠0)，则3f (x ＋1)－2f (x －1)＝3ax ＋3a ＋3b －2ax ＋2a －2b ＝ax ＋5a ＋b ，即ax ＋5a ＋b ＝2x ＋17，不论x 为何值都成立，所以⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，b ＋5a ＝17，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，b ＝7，所以f (x )＝2x ＋7.要点六 函数的概念与性质 函数单调性与奇偶性应用的常见题型(1)用定义判断或证明函数的单调性和奇偶性． (2)利用函数的单调性和奇偶性求单调区间． (3)利用函数的单调性和奇偶性比较大小，解不等式． (4)利用函数的单调性和奇偶性求参数的取值范围．【例6】 已知函数f (x )＝mx 2＋23x ＋n 是奇函数，且f (2)＝53.(1)求实数m 和n 的值；(2)求函数f (x )在区间[－2，－1]上的最值． 解 (1)∵f (x )是奇函数， ∴f (－x )＝－f (x )，∴mx 2＋2－3x ＋n ＝－mx 2＋23x ＋n ＝mx 2＋2－3x －n. 比较得n ＝－n ，n ＝0.又f (2)＝53，∴4m ＋26＝53，解得m ＝2.因此，实数m 和n 的值分别是2和0. (2)由(1)知f (x )＝2x 2＋23x ＝2x 3＋23x .任取x 1，x 2∈[－2，－1]，且x 1＜x 2， 则f (x 1)－f (x 2)＝23(x 1－x 2)⎝ ⎛⎭⎪⎫1－1x 1x 2 ＝23(x 1－x 2)·x 1x 2－1x 1x 2. ∵－2≤x 1＜x 2≤－1，∴x 1－x 2＜0，x 1x 2＞1，x 1x 2－1＞0， ∴f (x 1)－f (x 2)＜0，即f (x 1)＜f (x 2)． ∴函数f (x )在[－2，－1]上为增函数， ∴f (x )max ＝f (－1)＝－43，f (x )min ＝f (－2)＝－53.【训练6】 设f (x )是定义在R 上的函数，且满足f (－x )＝f (x )，f (x )在(－∞，0)上单调递增，且f (2a 2＋a ＋1)<f (2a 2－4a ＋3)，求a 的取值范围．解 ∵f (x )是定义在R 上的函数，且f (－x )＝f (x )， ∴f (x )为偶函数．又f (x )在(－∞，0)上单调递增， ∴f (x )在(0，＋∞)上单调递减．又2a 2＋a ＋1＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋142＋78>0，2a 2－4a ＋3＝2(a －1)2＋1>0， 由f (2a 2＋a ＋1)<f (2a 2－4a ＋3)知， 2a 2＋a ＋1>2a 2－4a ＋3， 得5a >2，a >25.∴a 的取值范围是a >25.要点七 函数的图象及应用 作函数图象的方法(1)描点法——求定义域；化简；列表、描点、连线．(2)变换法——熟知函数的图象的平移、伸缩、对称、翻转． ①平移：y ＝f (x ) ――――→左加右减y ＝f (x ±h )；y ＝f (x ) ――――→上加下减y ＝f (x )±k .(其中h >0，k >0)②对称：y ＝f (x )←――――→关于y 轴对称y ＝f (－x )； y ＝f (x )←――――→关于x 轴对称y ＝－f (x )；y ＝f (x ) ←―――――→关于原点轴对称y ＝－f (－x )．特别提醒：要利用单调性、奇偶性、对称性简化作图． 【例7】 已知函数f (x )＝x 2－2|x |＋a ，其中x ∈[－3,3]． (1)判断函数f (x )的奇偶性．(2)若a ＝－1，试说明函数f (x )的单调性，并求出函数f (x )的值域． 解 (1)因为定义域[－3,3]关于原点对称，f (－x )＝(－x )2－2|－x |＋a＝x 2－2|x |＋a ＝f (x )， 即f (－x )＝f (x )， 所以f (x )是偶函数．(2)当0≤x ≤3时，f (x )＝x 2－2x －1＝(x －1)2－2； 当－3≤x <0时，f (x )＝x 2＋2x －1＝(x ＋1)2－2.即f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧x －2－2，0≤x ≤3，x ＋2－2，－3≤x <0.根据二次函数的作图方法，可得函数的图象，如图所示．函数f (x )的单调区间为[－3，－1]，(－1,0)，[0,1]，(1,3]．f (x )在区间[－3，－1]，[0,1]上为减函数，在(－1,0)，(1,3]上为增函数．当0≤x ≤3时，函数f (x )＝(x －1)2－2的最小值为f (1)＝－2，最大值为f (3)＝2； 当－3≤x <0时，函数f (x )＝(x ＋1)2－2的最小值为f (－1)＝－2，最大值为f (－3)＝2.故函数f (x )的值域为[－2,2]．【训练7】 对于任意x ∈R ，函数f (x )表示－x ＋3，32x ＋12，x 2－4x ＋3中的较大者，则f (x )的最小值是________．解析 首先应理解题意，“函数f (x )表示－x ＋3，32x ＋12，x 2－4x ＋3中的较大者”是指对某个区间而言，函数f (x )表示－x ＋3，32x ＋12，x 2－4x ＋3中最大的一个．如图，分别画出三个函数的图象，得到三个交点A (0,3)，B (1,2)，C (5,8)．从图象观察可得函数f (x )的表达式：f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧x 2－4x ＋ 3 x ，－x ＋3x ，32x ＋12 x ，x 2－4x ＋3xf (x )的图象是图中的实线部分，图象的最低点是点B (1,2)，所以f (x )的最小值是2.答案 2。