--集合与简易逻辑、极限与复数1.已知集合12{|,}10M x x Z N x=∈∈-且,则M 的非空真子集的个数是( ) A .30个 B .32个 C .62个 D .64个 2.不等式1ax a x->的解集为M ,且2M ∉,则a 的取值范围是( ) A .1(,)4+∞ B .1[,)4+∞ C .1(0,)2D .1(0,]23.已知2{|40},{|10}P m m M m mx mx x =-<<=--<对一切实数都成立,则下列关系式中成立的是( )A .P M ØB .M P ØC .M P =D .M P =∅ 4.已知p 和q 是两个不相等的正整数,且2q ≥,则1(1)1lim 1(1)1p n qn n→∞+-+-=( )A .0B .1C .p qD .11p q -- 5.设S 为复数集C 的非空子集.若对任意,x y S ∈,都有,,x y x y xy S +-∈, 则称S 为封闭集.下列命题:①集合{|,}S a bi a b i =+为整数,为虚数单位为封闭集; ②若S 为封闭集,则一定有0S ∈; ③封闭集一定是无限集; ④若S 为封闭集,则满足S T C ⊆⊆的任意集合T 也是封闭集. 其中的真命题是________.(写出所有真命题的序号)6.已知集合}023|{2=+-=x ax x A 至多有一个元素,则a 的取值范围 ; 若至少有一个元素,则a 的取值范围 .7.对任意两个集合M N 、,定义:{|}M N x x M x N-=∈∉且,M N M N N M =-- ()(),设2{|,}M y y x x R ==∈,{|3sin ,}N y y x x R ==∈,则M N = .8.已知数列{}n a 的前n 项和11(1)n n nS ba b =-+-+,其中b 是与n 无关的常数,且01b <<,若lim n n S →∞存在,则lim n n S →∞= .9.22lim (4)x x x x x →-∞+-- = .10.如果(,R,0)z a bi a b a =+∈≠且是虚数,则222,,,||,||,,,||,||z z z z z z z z z z 中是虚数的有 个,是实数的有 个,相等的有 组.11.设{}22|190A x x ax a =-+-=,{}2|560B x x x =-+=,{}2|280C x x x =+-=(1)A B A B = ,求a 的值;(2)A B ∅ Ø,且A C =∅ ,求a 的值; (3)A B A C =≠∅ ,求a 的值. 12.已知集合10{|1},{|1}6E x x mF x R x =-≥=∈>+. (1)若3m =,求E F ;(2)若E F R = ,求实数m 的取值范围.13.设R 为全集,集合2{|10,}A x x ax x R =++=∈,{|1,}B y y x x R ==-∈,若R AC B A = ,求实数a 的取值范围.14.设集合22{(,)|10},{(,)|42250}A x y ay x B x y x x y =--==+-+=,{(,)|}C x y y kx b ==+.(1)当0a =时,求A B ;(2)当1a =时,问是否存在正整数k 和b ,使得()()A C B C =∅ ,若存在,求出k 、b 的值;若不存在,说明理由.15.已知不等式2435x x a x -++-≤的解集中的最大解为3,求实数a 的值.16.设2x a -<时,不等式241x -<成立,求正数a 的取值范围.17.设:p 方程2210x mx ++=有两个不相等的正根;:q 方程22(2)3100x m x m +--+=无实根,求使p 或q 为真,p 且q 为假的实数m 的取值范围.18.试判断3a ≥是关于x 的方程210x ax ++=在区间[1,1]-上有解的什么条件?并给出判断理由.19.已知不等式①32x x +>;②22132x x x +≥-+;③2210x mx +-<. (1)若同时满足①、②的x 也满足③,求实数m 的取值范围;(2)若满足③的x 至少满足①、②中的一个,求实数m 的取值范围.20.已知数列{}n a 的各项都是正数,且满足:0111,(4)2n n n a a a a +==-,N n ∈,证明:12n n a a +<<,N n ∈.21.试证明:不论正数a 、b 、c 是等差数列还是等比数列,当1,N n n >∈*且a 、b 、c 互不相等时,均有:2n n n a c b +>.22.已知函数21()22f x x x =-+,数列{}n a 满足递推关系式:1()(N )n n a f a n +=∈*,且11a =.(1)求2a 、3a 、4a 的值;(2)用数学归纳法证明:当5n ≥时,121n a n <--; (3)证明:当5n ≥时,有111nk kn a =<-∑. 23.已知数列{}n a 为等差数列,公差0d ≠,由{}n a 中的部分项组成的数列12,,,nb b b a a a ,…,为等比数列,其中11b =,25b =,317b =. (1)求数列{}n b 的通项公式;(2)记123123n n n n n n n T C b C b C b C b =++++ ,求lim4nn n nT b →∞+.24.已知公比为(0)q q <<1的无穷等比数列{}n a 各项的和为9,无穷等比数列2{}na 各项的和为815. (1)求数列{}n a 的首项1a 和公比q ;(2)对给定的(1,2,,)k k n = ,设()k T 是首项为k a ,公差为21k a -的等差数列,求数列(2)T 的前10项之和;(3)设i b 为数列()i T 的第i 项,12n n S b b b =++ ,求n S ,并求正整数(1)m m >,使得limnmn S n →∞ 存在且不等于零.25.当x →∞时,函数()(,N )nm x f x m n x b =∈*+的极限是否存在?若存在,求出其极限.26.设z 是虚数,1z zω=+是实数,且1ω-<<2.(1)求||z 的值及z 的实部的取值范围;(2)设11zu z-=+,求证:u 为纯虚数; (3)求2u ω-的最小值.集合与简易逻辑、极限与复数易错题(参考答案)1.C 解:因为121122634=⨯=⨯=⨯,又x Z ∈且1210N x∈-,所以 101,2,3,4,6,12x -=,故{9,8,7,6,4,2}M =-,所以它的非空真子集有62262-=个.故选C .2.B 解:当0a ≤时,不等式的解集为{|0}x x R x ∈≠且,不符合题意,所以0a >,由不等式1ax a x->得:1ax a x ->或1ax a x -<-,即10x ->或210ax x -<,则有0x <或102x a<<,又2M ∉,所以122a ≤,即有14a ≥,故选B . 3.A 解:当0m =时,10-<,对一切实数x ,不等式210mx mx --<恒成立;当0m ≠时,要使不等式恒成立,则0m <且240m m ∆=+<,即40m -<<,所以{|40}M m m =-<≤,故选A . 4.C 解:特殊值法由题意取1,2p q ==,则211(1)1lim lim lim11212(1)1p n n n q n n n n n nn →∞→∞→∞+-==++-+12p q==,可见选C . 5.①②解:∵集合S 为复数集,而复数集一定为封闭集,∴①是真命题. ②由封闭集定义知②为真命题.③是假命题.如{0}S =符合定义,但是S 为有限集.④是假命题.如S Z =,T 为整数和虚数构成集合,满足S T C ⊆⊆,但T 不是封闭集, 如32,32i i +-都在T 中,但(32)(32)23i i T ++-=∉,所以正确的是①②.6.9|,08a a a ⎧⎫≥=⎨⎬⎩⎭或,9|8a a ⎧⎫≤⎨⎬⎩⎭ 解:当A 中仅有一个元素时,0a =,或980a ∆=-=;当A 中有0个元素时,980a ∆=-<;当A 中有两个元素时,980a ∆=->;所以9|,08a a a ⎧⎫≥=⎨⎬⎩⎭或,9|8a a ⎧⎫≤⎨⎬⎩⎭. 7.[3,0)(3,)-+∞解:依题意有[0,)M =+∞,[3,3]N =-,所以(3,)M N -=+∞,[3,0)N M -=-,故[3,0)(3,)M N M N N M =--=-+∞ ()().8.1 解:因为1111()1(01)(1)(1)n n n n nnS ba b S S b b b -=-+-=--+-<<++, 所以11lim (lim lim )1lim(1)n n n nn n n n S b S S b -→∞→∞→∞→∞=--+-+,得1lim 1lim(1)n n n n S b →∞→∞=-+,则01b <<,故112b <+<,所以lim 1n n S →∞=.9.52-解:22lim (4)x x x x x →-∞+--=225lim4x x x x x x→-∞++-5lim1411x x x→-∞-=++-52=-.10.4,5,3.解:2,,,z z z z 四个为虚数;22||,||,,||,||z z z z z z 五个为实数;2,||||,||z z z z z z z === 三组相等.11.解:(1)因为A B A B = ,所以A B =,又由对应系数相等可得5a =和2196a -=同时成立,即5a =;(2)由于{2,3}B =,{4,2}C =- ,且A B ∅ Ø,A C =∅ ,故只可能3A ∈.此时23100a a --=,即5a =或2a =-,由(1)可知,当5a =时,{2,3}A B ==,此时A C ≠∅ ,与已知矛盾,所以5a =舍去,故2a =-;(3)由于{2,3}B =,{4,2}C =-,且A B A C =≠∅ ,此时只可能2A ∈,即22150a a --=,也即5a =,或3a =-,由(2)可知5a =不合题意,故3a =-.12.解:(1)当3m =时,{|13}{|24}E x x x x x =-≥=≤-≥或,10{|1}{|64}6F x x x x =>=-<<+, {|24}{|64}{|62}E F x x x x x x x =≤-≥-<<=-<≤- 或;(2)因为{|1}E x x m =-≥,当0m ≤时,,E R E F R == ,满足条件;当0m >时,{|11}E x x m x m =≤-≥+或,由E F R = ,{|64}F x x =-<<,得:16140m m m -≥-⎧⎪+≤⎨⎪>⎩解得03m <≤.综上,实数m 的取值范围为(,3]-∞. 13.解:因为R A C B A = ,所以R A C B ⊆.又[0,)B =+∞,所以(,0)A ⊆-∞.所以方程210x ax ++=或者无实根,或者只有负实数根.所以,0∆<或00a ∆≥⎧⎨-<⎩,即240a -<或2400a a ⎧-≥⎨>⎩,得2a >-.故实数a 的取值范围为(2,)-+∞.14.解:(1)0a =,则{(,)|1,}A x y x y R ==-∈,由方程组2142250x x x y =-⎧⎨+-+=⎩解得:172x y =-⎧⎪⎨=⎪⎩,即7{(1,)}2A B =- . (2)1a =,则A 中的方程为210y x --=.因为A B C 、、都是非空集合,由已知必有A C =∅ 且BC =∅ ,此即方程组21y x y kx b ⎧=+⎨=+⎩和方程组242250x x y y kx b⎧+-+=⎨=+⎩均无解,消去y 整理得222(21)10k x bk x b +-+-=(0)k ≠和242(1)250x k x b +--+=,所以22221(21)4(1)4410bk k b k kb ∆=---=-+<,2224(1)16(52)4(2819)0}k b k k b ∆=---=-+-<,将其看做关于k 的二元一次不等式,从而2316160b ∆=->,444(819)0b ∆=-->,所以21b >且52b <成立.又b N *∈,所以2b =,此时24810k k -+<,且2230k k --<,由此得232322k -+<<,由k N *∈,得1k =,即所求2b =,1k =.15.解:将3x =代入2435x x a x -++-=,得35a -+=,即8a =.当8a =时,原不等式可化为2343x x x -≤-+-,解得0323x x ≤≤⎧⎨≤≤⎩,即23x ≤≤,所以8a =满足要求.16.解:因为0a >,所以由2x a -<得22a x a -<<+,由241x -<,得:35x <<或53x -<<-,故2325a a ⎧-≥⎪⎨+≤⎪⎩,解得52a ≤-, 又0a >,所以052a <≤-,又25230a a a ⎧-≥-⎪⎪+≤-⎨⎪>⎪⎩,无解.综上,正数a 的取值范围是{|052}a a <≤-.17.解:令2()21f x x mx =++,则由(0)0f >,且02ba->, 且0∆> ,求得1m <-,∴:(,1)p m ∈-∞-,2:4(2)4(310)023q m m m ∆=---+<⇒-<<,由p 或q 为真,p 且q 为假知,p 、q 一真一假.①当p 真q 假时,123m m m <-⎧⎨≤-≥⎩或,即2m ≤-;②当p 假q 真时,123m m ≥-⎧⎨-<<⎩即13m -≤<.∴m 的取值范围是2m ≤-或13m -≤<. 答案:(,2][1,3)-∞--18.解:令2()10f x x ax =++=,则方程在区间[1,1]-上有解的充要条件是:240112(1)0(1)0a a f f ⎧-≥⎪⎪-≤-≤⎪⎨⎪-≥⎪≥⎪⎩或(1)(1)0f f -≤,由于第一个不等式的解集是{2,2}-,而第二个不等式的解集是{|22}a a a ≤-≥或,所以关于x 的方程210x ax ++=在区间[1,1]-上有解的充要条件是2a ≥,因为集合{|3}{|2}a a a a ≥≥Ø,故而可得结论:3a ≥是关于x 的方程210x ax ++=在区间[1,1]-上有解的充分不必要条件.19.解:由题意知,解①得13x -<<;解②得01x ≤<或24x <≤.(1)设同时满足①、②的集合[0,1)(2,3)A = ,满足③的集合为B ,因为A B ⊆,所以:(3)0(0)0f f ≤⎧⎨<⎩,所以173m ≤-为所求. (2)(1,3)[0,1)(2,4]B ⊆- ,所以(1,4]B ⊆-,即方程2210x mx +-=的两根在[1,4]-内,所以:0(1)0(4)0144f f m ∆≥⎧⎪-≥⎪⎪⎨≥⎪⎪-<-<⎪⎩,所以3114m -≤≤为所求. 20.证明:用数学归纳法证明①当0n =时,01a =,10013(4)22a a a =-=,所以012a a <<,命题正确②假设当(N )n k k =∈*时,有12k k a a -<<,则当1n k =+时,11111(4)(4)22k k k k k k a a a a a a +---=--- 11112()()()2k k k k k k a a a a a a ---=---+111()(4)2k k k k a a a a --=---,而110,40k k k k a a a a ---<-->,所以10k k a a +-<.又2111(4)[4(2)]222k k k k a a a a +=-=--<,所以当1n k =+时,命题正确由①②知,对一切N n ∈,有12n n a a +<<.21.证明:(1)设a 、b 、c 为等比数列,,(01)ba c bq q q q==>≠且,所以1()2n nnn n n n n n n b a c b q b q b q q+=+=+>.(2)设a 、b 、c 为等差数列,则2b a c =+,猜想()(2N )22n n na c a c n n ++>≥∈*且.下面用数学归纳法证明:①当2n =时,由2222()()a c a c +>+, 所以222()22a c a c ++>.②假设n k =时成立,即()22k k ka c a c ++>,则当1n k =+时,1111111()24k k k k k k a c a c a c +++++++=+++ 111()4k k k k a c a c c a ++>+++1()()4k k a c a c =++ ()()22k a c a c ++> 1()2k a c ++=22.解:(1)由11a =及21122n n n a a a +=-+计算得:232a =,3138a =,4217128a =. (2)证明:(Ⅰ)2512172172171217217391()22(1)22212812812821281282564a =-+=--⨯=-<- ,即当5n =时,结论成立.(Ⅱ)假设结论对(5)n k k =≥成立,即121k a k <--. 因为21133(1)222n n a a +=-+≥,函数213()(1)22f x x =-+在(1,)+∞上递增,则1()(2)1k f a f k <--,所以21113(21)212k a k +<--+-21112212(1)k k k =-+<---, 即当1n k =+时结论也成立. 由(Ⅰ)(Ⅱ)知,不等式121n a n <--对一切5n ≥都成立. (3)因为当5n ≥时,121n a n <--,所以112n n a +<-. 又由21122n n n a a a +=-+,即1(2)22n nn a a a +--=, 即111122n n n a a a +=---,得111122n n n a a a +=---,且11a =.所以111111()22nnk k k k k a a a ==+=---∑∑11111111222n n n a a a ++=-=-<----.23.解:(1)由题意知25117a a a = ,即221111(4)(16)2a d a a d a d d +=+⇒=. 因为0d ≠,所以12a d =,数列{}nb a 的公比511143a a dq a a +===, 所以113nn b a a -= .① 又111(1)2n n b n b a a b d a +=+-=.② 由①②得111132n n b a a -+=.因为120a d =≠,所以1231n n b -=-. (2)1212n n nn n n T C b C b C b =+++ 10211(231)(231)(231)n n n n n C C C -=++-++- 122122(333)()3n n nn n n n n n C C C C C C =+++-+++ 2[(13)1](21)3n n =+---214233n n =-+ , 所以1214233lim lim 44231n n n n n n n n n T b -→∞→∞-+=++- 12111()()23234lim13131()()244n nn n n →∞--+==+- . 24.解:(1)由题设可得1212918151a q a q⎧=⎪-⎪⎨⎪=⎪-⎩,解得1323a q =⎧⎪⎨=⎪⎩所以数列{}n a 的首项1a 为3,公比q 为23.(2)由(1)知,123()3n n a -=⨯,所以,(2)T 是首项为22a =,公差2213d a =-=的等差数列,它的前10项之和为10110210931552S =⨯+⨯⨯⨯=,即数列(2)T 的前10项之和为155.(3)因为i b 为数列()i T 的第i 项,()i T 是首项为i a ,公差为21i a -的等差数列, 所以(1)(21)(21)(1)i i i i b a i a i a i =+--=---,所以12n n S b b b =+++ 12335(21)[12(1)]n a a a n a n =++++--+++- . 令12335(21)n S a a a n a =++++- .因为12112()(21)n n S qS a a a a n a +-=+++--- ,所以1112(21)(1)21(1)n n a n a a q S q q ++--=--- 245(1845)()3nn =-+,故(1)2(1)45(1845)()232n n n n n n S S n --=-=-+-. 所以12(1)limlim [45(1845)()]32n n m m n n S n n n n n →∞→∞-=-+-因为1m >,且lim n m n S n →∞存在,所以当2m =时,1lim 2n m n S n →∞=-; 当2m >时,lim0n m n S n →∞=,由题设,limnmn S n →∞不等于0. 因此2m >不合题意,舍去,故满足题设的正整数m 的值为2. 25.解:(1)当n m =时1lim ()lim111()x x mf x b x→∞→∞==+ ;(2)当n m <时1()lim ()lim 011()m nx x mx f x bx-→∞→∞==+ ;(3)当n m >时lim ()lim11()n mx x mx f x bx-→∞→∞=+ 不存在. 所以0lim ()1x n m f x n m n m →∞<⎧⎪==⎨⎪>⎩()()不存在(). 26.解:(1)设(R,0)z a bi a b b =+∈≠、且,则221a bi z a bi z a b ω-=+=+++2222()()a b a b i a b a b =++-++,因为ω是实数,所以220b b a b -=+.由0b ≠,得221a b +=,即||1z =,因为||1z =,所以2||1z z z == ,所以12z z z a z ω=+=+=.由已知12ω-<<,即122a -<<,解得112a -<<.(2)证明:11z u z-=+ 1()(1)(1)1()[(1)][(1)]a bi a bi a bi a bi a bi a bi -+--+-==+++++-1bia -=+. 所以u 是纯虚数.(3)22222()21(1)bi b u a a a a ω---=-=-++2211221(1)a a a a a a --=-=+++22(1)31a a=++-+, 因为112a -<<,所以1122a <+<,所以242(1)51a a≤++<+,所以2u ω-的最小值为1.。