2020高考数学一轮复习课时作业1集合理
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9.7 空间向量在空间几何体的运用(一)一.设直线l ,m 的方向向量分别为a ,b ,平面α,β的法向量分别为1n ,2n ,则有如下结论:二.点面距已知AB 为平面α的一条斜线段(A 在平面α内),n 为平面α的法向量,则B 到平面α的距离为|||cos ,|||||||||AB d AB AB AB AB ⋅===<>n n n ||||AB ⋅n n .注:空间中其他距离问题一般都可以转化为点面距问题.考向一 利用空间向量证明平行【例1】在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别是CC 1,B 1C 1的中点.求证:MN ∥平面A 1BD . 【答案】见解析【解析】法一 如图,以D 为原点,DA ,DC ,DD 1所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,设正方体的棱长为1,则D (0,0,0),A 1(1,0,1),B (1,1,0),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1,12,N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1,1,于是DA 1→=(1,0,1),DB →=(1,1,0),MN →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,12.设平面A 1BD 的法向量为n =(x ,y ,z ),则⎩⎪⎨⎪⎧n ⊥DA 1→,n ⊥DB →,即⎩⎪⎨⎪⎧n ·DA 1→=x +z =0,n ·DB →=x +y =0,取x =1,则y =-1,z =-1,∴平面A 1BD 的一个法向量为n =(1,-1,-1).又MN →·n =⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,12·(1,-1,-1)=0,∴MN →⊥n .∴MN ∥平面A 1BD .法二 MN →=C 1N →-C 1M →=12C 1B 1→-12C 1C →=12(D 1A 1→-D 1D →)=12DA 1→,∴MN →∥DA 1→,∴MN ∥平面A 1BD .法三 MN →=C 1N →-C 1M →=12C 1B 1→-12C 1C →=12DA →-12A 1A →=12()DB →+BA →-12()A 1B →+BA →=12DB →-12A 1B →. 即MN →可用A 1B →与DB →线性表示,故MN →与A 1B →,DB →是共面向量,故MN ∥平面A 1BD . 【拓展】1.(变条件)本例中条件不变,试证明平面A 1BD ∥平面CB 1D 1.[证明] 由例题解析知,C (0,1,0),D 1(0,0,1),B 1(1,1,1), 则CD 1→=(0,-1,1),D 1B 1→=(1,1,0), 设平面CB 1D 1的法向量为m =(x 1,μ1,z 1),则⎩⎪⎨⎪⎧m ⊥CD 1→m ⊥D 1B 1→,即⎩⎪⎨⎪⎧m ·CD 1→=-y 1+z 1=0,m ·D 1B 1→=x 1+y 1=0,令y 1=1,可得平面CB 1D 1的一个法向量为m =(-1,1,1), 又平面A 1BD 的一个法向量为n =(1,-1,-1). 所以m =-n ,所以m ∥n ,故平面A 1BD ∥平面CB 1D 1. 2.(变条件)若本例换为:在如图324所示的多面体中,EF ⊥平面AEB ,AE ⊥EB ,AD ∥EF ,EF ∥BC ,BC =2AD =4,EF =3,AE =BE =2,G 是BC 的中点,求证:AB ∥平面DEG .图324[证明] ∵EF ⊥平面AEB ,AE ⊂平面AEB ,BE ⊂平面AEB , ∴EF ⊥AE ,EF ⊥BE .又∵AE ⊥EB ,∴EB ,EF ,EA 两两垂直.以点E 为坐标原点,EB ,EF ,EA 分别为x 轴,y 轴,z 轴建立如图所示的空间直角坐标系.由已知得,A (0,0,2),B (2,0,0),C (2,4,0),F (0,3,0),D (0,2,2),G (2,2,0),∴ED →=(0,2,2),EG →=(2,2,0),AB →=(2,0,-2).设平面DEG 的法向量为n =(x ,y ,z ), 则⎩⎪⎨⎪⎧ED →·n =0,EG →·n =0,即⎩⎪⎨⎪⎧2y +2z =0,2x +2y =0,令y =1,得z =-1,x =-1,则n =(-1,1,-1), ∴AB →·n =-2+0+2=0,即AB →⊥n . ∵AB ⊄平面DEG , ∴AB ∥平面DEG .考向二 垂直、【例2】如图1,在四棱锥S ABCD -中,底面ABCD 是正方形,AS ⊥底面ABCD ,且A S A B =,E 是SC 的中点.求证:(1)直线AD ⊥平面SAB ; (2)平面BDE ⊥平面ABCD .图1 图2【答案】见解析【解析】如图2,以A 为原点, AB ,AD ,AS 所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系Axyz ,设2AS AB ==,则(0,0,0)A ,(0,2,0)D ,(2,2,0)C ,(2,0,0)B ,(0,0,2)S ,(1,1,1)E 易得(0,0,2)AS =,(2,0,0)AB =设平面SAB 的法向量为(,,)x y z =n ,则AS AB ⎧⎪⎨⎪⎩⊥⊥n n ,即2020AS z AB x ⎧⋅==⎪⎨⋅==⎪⎩n n取1y =,可得平面SAB 的一个法向量为(0,1,0)=n又(0,2,0)AD =,所以2AD =n ,所以AD ∥n ,所以直线AD ⊥平面SAB 方法1:如图2,连接AC 交BD 于点O ,连接OE ,则点O 的坐标为(1,1,0) 易得(0,0,1)OE =,(0,0,2)AS =,显然2AS OE =,故AS OE ∥,所以AS OE ∥ 又AS ⊥底面ABCD ,所以OE ⊥底面ABCD 又OE ⊂平面BDE ,所以平面BDE ⊥平面ABCD 方法2:易得(1,1,1)BE =-,(2,2,0)BD =-设平面BDE 的法向量为(,,)x y z =m ,则BE BD ⎧⎪⎨⎪⎩⊥⊥m m ,即0220BE x y z BD x y ⎧⋅=-++=⎪⎨⋅=-+=⎪⎩m m取1x =,得1y =,0z =,所以平面1A BD 的一个法向量为(1,1,0)=mAS ⊥底面ABCD ,可得(0,0,2)AS =是平面ABCD 的一个法向量因为(0,0,2)(1,1,0)0AS ⋅=⋅=m ,所以AS ⊥m ,所以平面BDE ⊥平面ABCD【举一反三】1.如图所示,正三棱柱ABC A 1B 1C 1的所有棱长都为2,D 为CC 1的中点,求证:AB 1⊥平面A 1BD .【答案】见解析【解析】法一:如图所示,取BC 的中点O ,连接AO .因为△ABC 为正三角形,所以AO ⊥BC .因为在正三棱柱ABC A 1B 1C 1中,平面ABC ⊥平面BCC 1B 1,所以AO ⊥平面BCC 1B 1.取B 1C 1的中点O 1,以O 为原点,以OB →,OO 1→,OA →分别为x 轴,y 轴,z 轴的正方向建立空间直角坐标系, 则B (1,0,0),D (-1,1,0),A 1(0,2,3),A (0,0,3),B 1(1,2,0). 所以AB 1→=(1,2,-3),BA 1→=(-1,2,3),BD →=(-2,1,0). 因为AB 1→·BA 1→=1×(-1)+2×2+(-3)×3=0.AB 1→·BD →=1×(-2)+2×1+(-3)×0=0.所以AB 1→⊥BA 1→,AB 1→⊥BD →,即AB 1⊥BA 1,AB 1⊥BD . 又因为BA 1∩BD =B ,所以AB 1⊥平面A 1BD . 法二:建系同方法一.设平面A 1BD 的法向量为n =(x ,y ,z ), 则⎩⎪⎨⎪⎧n ⊥BA 1→n ⊥BD→,即⎩⎪⎨⎪⎧n ·BA 1→=-x +2y +3z =0,n ·BD →=-2x +y =0,令x =1得平面A 1BD 的一个法向量为n =(1,2,-3), 又AB 1→=(1,2,-3),所以n =AB 1→,即AB 1→∥n . 所以AB 1⊥平面A 1BD .考向三 利用空间向量解决平行与垂直关系中的探索性问题【例3】如图,三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AA 1⊥平面ABC ,BC ⊥AC ,BC =AC =AA 1=2,D 为AC 的中点.(1)求证:AB 1∥平面BDC 1;(2)设AB 1的中点为G ,问:在矩形BCC 1B 1内是否存在点H ,使得GH ⊥平面BDC 1.若存在,求出点H 的位置,若不存在,说明理由. 【答案】见解析【解析】(1)证明:连接B 1C ,设B 1C ∩BC 1=M ,连接MD ,在△AB 1C 中,M 为B 1C 中点,D 为AC 中点, ∴DM ∥AB 1,又∵AB 1不在平面BDC 1内,DM 在平面BDC 1内, ∴AB 1∥平面BDC 1.(2)以C 1为坐标原点,C 1A 1→为x 轴,C 1C →为y 轴,C 1B 1→为z 轴建立空间直角坐标系. 依题意,得C 1(0,0,0),D (1,2,0),B (0,2,2),G (1,1,1),假设存在H (0,m ,n ), GH →=(-1,m -1,n -1),C 1D →=(1,2,0),DB →=(-1,0,2),由GH ⊥平面BC 1D ,得GH →⊥C 1D →⇒(-1,m -1,n -1)·(1,2,0)=0⇒m =32.同理,由GH →⊥DB →得n =12,即在矩形BCC 1B 1内存在点H ,使得GH ⊥平面BDC 1.此时点H 到B 1C 1的距离为32,到C 1C 的距离为12.【举一反三】1.如图所示,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是正方形,侧面PAD ⊥底面ABCD ,E ,F 分别为PA ,BD 中点,PA =PD =AD =2.(1)求证:EF ∥平面PBC ;(2)在棱PC 上是否存在一点G ,使GF ⊥平面EDF ?若存在,指出点G 的位置;若不存在,说明理由.【答案】见解析【解析】(1)证明:如图所示,连接AC .因为底面ABCD 是正方形,AC 与BD 互相平分.F 是BD 中点,所以F 是AC 中点.在△PAC 中,E 是PA 中点,F 是AC 中点,所以EF ∥PC . 又因为EF ⊄平面PBC ,PC ⊂平面PBC ,所以EF ∥平面PBC . (2)取AD 中点O ,连接PO .在△PAD 中,PA =PD ,所以PO ⊥AD .因为平面PAD ⊥底面ABCD ,且平面PAD ∩平面ABCD =AD ,所以PO ⊥平面ABCD . 因为OF ⊂平面ABCD ,所以PO ⊥OF . 又因为F 是AC 中点,所以OF ⊥AD .以O 为原点,OA ,OF ,OP 分别为x 轴,y 轴,z 轴建立如图所示的空间直角坐标系.因为PA =PD =AD =2,所以OP =3,则C (-1,2,0),D (-1,0,0),P (0,0,3),E ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,32,F (0,1,0).于是DE →=⎝ ⎛⎭⎪⎫32,0,32,DF →=(1,1,0).设平面EFD 的法向量n =(x 0,y 0,z 0).因为⎩⎪⎨⎪⎧n ·DF →=0,n ·DE →=0,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 0+y 0=0,32x 0+32z 0=0,即⎩⎨⎧y 0=-x 0,z 0=-3x 0.令x 0=1,则n =(1,-1,-3).假设在棱PC 上存在一点G ,使GF ⊥平面EDF . 设G (x 1,y 1,z 1),则FG →=(x 1,y 1-1,z 1). 因为EDF 的一个法向量n =(1,-1,-3). 因为GF ⊥平面EDF ,所以FG →=λn .于是⎩⎨⎧x 1=λ,y 1-1=-λ,z 1=-3λ,即⎩⎨⎧x 1=λ,y 1=1-λ,z 1=-3λ.又因为点G 在棱PC 上,所以GC →与PC →共线.因为PC →=(-1,2,-3),CG →=(x 1+1,y 1-2,z 1), 所以x 1+1-1=y 1-22=z 1-3, 即1+λ-1=-λ-12=-3λ-3,无解.故在棱PC 上不存在一点G ,使GF ⊥平面EDF . 考向四 点面距【例4】如图,已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为3a ,求平面11AB D 与平面1BDC 之间的距离..【解析】由正方体的性质,易得平面11AB D ∥平面1BDC , 则两平面间的距离可转化为点B 到平面11AB D 的距离.如图,以D 为坐标原点,DA ,DC ,1DD 所在的直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,【举一反三】1.在我国古代数学名著《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的三棱锥称之为鳖臑(bie nao ).已知在鳖臑P ABC -中,PA ⊥平面ABC ,2PA AB BC ===,M 为PC 的中点,则点P 到平面MAB 的距离为_____.【解析】以B 为坐标原点,BA,BC 所在直线分别为x 轴,y 轴建立空间直角坐标系,如图,则()()()()0,0,0,2,0,0,2,0,2,0,2,0B A P C ,由M 为PC 的中点可得()1,1,1M ;()()1,1,1,2,0,0BM BA ==, ()2,0,2BP =.设(),,x y z =n 为平面ABM 的一个法向量,则00n BA n BM ⎧⋅=⎨⋅=⎩,即200x x y z =⎧⎨++=⎩,令1z =-,可得()0,1,1=-n ,点P 到平面MAB 的距离为BP d ⋅==n n.1.在棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,点A 关于平面BDC 1对称点为M ,则M 到平面A 1B 1C 1D 1的距离为( )A .32B .54C .43D .53【答案】D【解析】以D 为原点,DA ,DC ,DD 1所在直线分别为x ,y ,z 轴,建立空间直角坐标系,D (0,0,0),B (1,1,0),C 1(0,1,1),A (1,0,0),A 1(1,0,1),DB =(1,1,0),1DC =(0,1,1), 设平面BDC 1的法向量n =(x ,y ,z ),则100n DB x y n DC y z ⎧⋅=+=⎪⎨⋅=+=⎪⎩,取x=1,得n =(1,-1,1),∴平面BDC 1的方程为x-y+z=0,过点A (1,0,0)且垂直于平面BDC 1的直线方程为: (x-1)=-y=z ,令(x-1)=-y=z=t ,得x=t+1,y=-t ,z=t ,代入平面方程x-y+z=0,得t+1+t+t=0,解得t=13- ,∴过点A (1,0,0)且垂直于平面BDC 1的直线方程与平面BDC 1的交点为211333⎛⎫ ⎪⎝⎭,,-∴点A 关于平面BDC 1对称点M 122333⎛⎫ ⎪⎝⎭,,-, 1225333A M ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,,-,平面A 1B 1C 1D 1的法向量m =(0,0,1),∴M 到平面A 1B 1C 1D 1的距离为d=15=3m A M m⋅故选:D . 2.在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中,E ,F 分别为棱1AA 、1BB 的中点,M 为棱11A B 上的一点,且1(02)A M λλ=<<,设点N 为ME 的中点,则点N 到平面1D EF 的距离为( )AB.2C.3λ D【答案】D【解析】以D 为原点,DA 为x 轴,DC 为y 轴,DD 1为z 轴,建立空间直角坐标系, 则M (2,λ,2),D 1(0,0,2),E (2,0,1),F (2,2,1),1ED =(﹣2,0,1),EF =(0,2,0)1sin()cos 22C C π+===(0,λ,1), 设平面D 1EF 的法向量n =(x ,y ,z ),则1·20·20n ED x z n EF y ⎧=-+=⎨==⎩,取x =1,得n =(1,0,2),∴点M 到平面D 1EF 的距离为:d=5EM n n==N 为EM 中点,所以N ,选D .3.如图:正三棱柱111ABC A B C -的底面边长为3,D 是CB 延长线上一点,且BD BC =,二面角1B AD B --的大小为60︒;(1)求点1C 到平面1B AD 的距离;(2)若P 是线段AD 上的一点 ,且12DP A A =,在线段1DC 上是否存在一点Q ,使直线//PQ 平面1ABC ?若存在,请指出这一点的位置;若不存在,请说明理由.【答案】(1)4; (2)存在,当113C Q QD =时,1//PQ AC 知//PQ 平面1ABC . 【解析】(1)设E 为AD 的中点,则BE AD ⊥,在正三棱柱111ABC A B C -中,1BB ⊥平面ABC ,而AD ⊂平面ABC ,所以1BB AD ⊥,而1BB EB B =,因此AD ⊥平面1BB E ,而1B E ⊂平面1BB E ,所以有1B E AD ⊥1BEB ∴∠为二面角1B AD B --的平面角,如下图所示:160BEB ∴∠=︒120ABD ∠=︒,32BE =,11tan BB BEB BE ∴∠==侧棱11AA BB ==;111111C ADB A C DB A BB C V V V ---==11273328⎛=⨯= ⎝⎭又AD =11AB B D ==知1112ADB S AD B E ∆=⋅=∴点1C 到平面1ADB 的距离2738d =⨯=(2)由(1)可知AD =1AA =,12DP AA =,13AP PD ∴=,当113C Q QD =时,有1//PQ AC 成立,而 1AC ⊂平面1ABC ,所以 //PQ 平面1ABC ,故存在,当113C Q QD =时,符合题意。
教学资料范本【2020最新】人教版最新高考数学一轮复习-题组层级快练(含解析)(1)附参考答案编辑:__________________时间:__________________(附参考答案)1.若椭圆+=1过点(-2,),则其焦距为( )A.2 B.2 3C.4 D.4 3答案D解析∵椭圆过(-2,),则有+=1,b2=4,c2=16-4=12,c=2,2c =4.故选D.2.已知焦点在x轴上的椭圆的离心率为,且它的长轴长等于圆C:x2+y2-2x-15=0的半径,则椭圆的标准方程是( )A.+=1B.+=1C.+y2=1D.+=1答案A解析圆C的方程可化为(x-1)2+y2=16.知其半径r=4,∴长轴长2a=4,∴a=2.又e==,∴c=1,b2=a2-c2=4-1=3.∴椭圆的标准方程为+=1.3.已知曲线C上的动点M(x,y),向量a=(x+2,y)和b=(x-2,y)满足|a|+|b|=6,则曲线C的离心率是( )A. B. 3C. D.13答案A解析因为|a|+|b|=6表示动点M(x,y)到两点(-2,0)和(2,0)距离的和为6,所以曲线C是椭圆且长轴长2a=6,即a=3.又c=2,∴e=.4.已知椭圆+=1的离心率e=,则m的值为( )A.3 B.3或253C. D.或5153答案B解析若焦点在x轴上,则有∴m=3.若焦点在y轴上,则有∴m=.5.已知圆(x+2)2+y2=36的圆心为M,设A为圆上任一点,N(2,0),线段AN的垂直平分线交MA于点P,则动点P的轨迹是( )A.圆B.椭圆C.双曲线D.抛物线答案B解析点P在线段AN的垂直平分线上,故|PA|=|PN|.又AM是圆的半径,∴|PM|+|PN|=|PM|+|PA|=|AM|=6>|MN|.由椭圆的定义知,P的轨迹是椭圆.6.(20xx·广东韶关调研)已知椭圆与双曲线-=1的焦点相同,且椭圆上任意一点到两焦点的距离之和为10,那么椭圆的离心率等于( )A. B.45C. D.34答案B解析因为双曲线的焦点在x轴上,所以设椭圆的方程为+=1(a>b>0),因为椭圆上任意一点到两焦点的距离之和为10,所以根据椭圆的定义可得2a =10⇒a=5,则c==4,e==,故选B.7.(20xx·广东广州二模)设F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,点P在椭圆C上,线段PF1的中点在y轴上,若∠PF1F2=30°,则椭圆的离心率为( )A. B.13C. D.33答案D解析设PF1的中点为M,连接PF2,由于O为F1F2的中点,则OM为△PF1F2的中位线,所以OM∥PF2.所以∠PF2F1=∠MOF1=90°.由于∠PF1F2=30°,所以|PF1|=2|PF2|.由勾股定理,得|F1F2|=|PF1|2-|PF2|2=|PF2|.由椭圆定义,得2a=|PF1|+|PF2|=3|PF2|⇒a=,2c=|F1F2|=|PF2|⇒c=.所以椭圆的离心率为e==·=.故选D.8.(20xx·河北邯郸一模)已知P是椭圆+=1(0<b<5)上除顶点外一点,F1是椭圆的左焦点,若|+|=8,则点P到该椭圆左焦点的距离为( ) A.6 B.4C.2 D.52答案C解析取PF1的中点M,连接OM,+=2,∴|OM|=4.在△F1PF2中,OM 是中位线,∴|PF2|=8.∴|PF1|+|PF2|=2a=10,解得|PF1|=2,故选C.9.(20xx·北京海淀期末练习)已知椭圆C:+=1的左、右焦点分别为F1,F2,椭圆C上的点A满足AF2⊥F1F2,若点P是椭圆C上的动点,则·的最大值为( )A. B.332C. D.154解析由椭圆方程知c==1,所以F1(-1,0),F2(1,0).因为椭圆C上点A满足AF2⊥F1F2,则可设A(1,y0),代入椭圆方程可得y=,所以y0=±.设P(x1,y1),则=(x1+1,y1),=(0,y0),所以·=y1y0.因为点P是椭圆C上的动点,所以-≤y1≤,·的最大值为.故B正确.10.(20xx·河北唐山二模)已知椭圆C1:+=1(a>b>0)与圆C2:x2+y2=b2,若在椭圆C1上存在点P,使得由点P所作的圆C2的两条切线互相垂直,则椭圆C1的离心率的取值范围是( )A.[,1) B.[,]C.[,1) D.[,1)答案C解析在椭圆长轴端点向圆引两条切线P′A,P′B,则两切线形成的角∠AP′B最小,若椭圆C1上存在点P令切线互相垂直,则只需∠AP′B≤90°,即α=∠AP′O≤45°.∴sinα=≤sin45°=,解得a2≤2c2,∴e2≥.即e≥.而0<e<1,∴≤e<1,即e∈[,1).11.在平面直角坐标系xOy中,椭圆C的中心为原点,焦点F1,F2在x 轴上,离心率为.过F1的直线l交C于A,B两点,且△ABF2的周长为16,那么C的方程为________.答案+=1解析根据椭圆焦点在x轴上,可设椭圆方程为+=1(a>b>0).∵e=,∴=.根据△ABF2的周长为16得4a=16,因此a=4,b=2,所以椭圆方程为+=1.12.椭圆+=1上一点P到左焦点F的距离为6,若点M满足=(+),则||=________.解析设右焦点为F′,由=(+)知M为线段PF中点,∴||=||=(10-6)=2.13.已知动点P(x,y)在椭圆+=1上,若点A坐标为(3,0),||=1,且·=0,则||的最小值是________.答案 3解析∵·=0,∴⊥.∴||2=||2-||2=||2-1.∵椭圆右顶点到右焦点A的距离最小,故||min=2,∴||min=.14.已知点A(4,0)和B(2,2),M是椭圆+=1上一动点,则|MA|+|MB|的最大值为________.答案10+210解析显然A是椭圆的右焦点,如图所示,设椭圆的左焦点为A1(-4,0),连接BA1并延长交椭圆于M1,则M1是使|MA|+|MB|取得最大值的点.事实上,对于椭圆上的任意点M有:|MA|+|MB|=2a-|MA1|+|MB|≤2a+|A1B|(当M1与M重合时取等号),∴|MA|+|MB|的最大值为2a+|A1B|=2×5+=10+2.15.如右图,已知椭圆+=1(a>b>0),F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,A 为椭圆的上顶点,直线AF2交椭圆于另一点B.(1)若∠F1AB=90°,求椭圆的离心率;(2)若椭圆的焦距为2,且=2,求椭圆的方程.答案(1) (2)+=1解析(1)若∠F1AB=90°,则△AOF2为等腰直角三角形.所以有|OA|=|OF2|,即b=c.所以a=c,e==.(2)由题知A(0,b),F2(1,0),设B(x,y),由=2,解得x=,y=-.代入+=1,得+=1.即+=1,解得a2=3.所以椭圆方程为+=1.16.(20xx·新课标全国Ⅱ)设F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,M是C上一点且MF2与x轴垂直.直线MF1与C的另一个交点为N.(1)若直线MN的斜率为,求C的离心率;(2)若直线MN在y轴上的截距为2,且|MN|=5|F1N|,求a,b.答案(1) (2)a=7,b=27思路本题主要考查椭圆的方程与基本量,考查椭圆的几何性质与离心率的计算,考查直线与椭圆的位置关系,意在考查考生的分析转化能力与运算求解能力.(1)将M,F1的坐标都用椭圆的基本量a,b,c表示,由斜率条件可得到a,b,c的关系式,然后由b2=a2-c2消去b2,再“两边同除以a2”,即得到离心率e的二次方程,由此解出离心率.若能抓住△MF1F2是“焦点三角形”,则可利用△MF1F2的三边比值快速求解,有:|F1F2|=2c,|MF2|=2c×=c,则|MF1|=c,由此可得离心率e==.(2)利用“MF2∥y轴”及“截距为2”,可得yM==4,此为一个方程;再转化条件“|MN|=5|F1N|”为向量形式,可得到N的坐标,代入椭圆得到第二个方程.两方程联立可解得a,b的值.解析(1)根据c=及题设知M,=,2b2=3ac.将b2=a2-c2代入2b2=3ac,解得=,=-2(舍去).故C的离心率为.(2)由题意,原点O为F1F2的中点,MF2∥y轴,所以直线MF1与y轴的交点D(0,2)是线段MF1的中点.故=4,即b2=4a.①由|MN|=5|F1N|,得|DF1|=2|F1N|. 设N(x1,y1),由题意知y1<0,则⎩⎨⎧-c -=c ,-2y1=2,即⎩⎨⎧x1=-32c ,y1=-1.代入C 的方程,得+=1.② 将①及c =代入②得+=1. 解得a =7,b2=4a =28. 故a =7,b =2.1.已知椭圆+=1(a>b>0)的焦点分别为F1,F2,b =4,离心率为.过F1的直线交椭圆于A ,B 两点,则△ABF2的周长为( )A .10B .12C .16D .20答案 D解析 如图,由椭圆的定义知△ABF2的周长为4a ,又e ==,即c =a ,∴a2-c2=a2=b2=16. ∴a =5,△ABF2的周长为20.2.椭圆+=1(a>b>0)上任一点到两焦点的距离分别为d1,d2,焦距为2c.若d1,2c ,d2成等差数列,则椭圆的离心率为( )A. B.22C. D.34答案 A解析 由d1+d2=2a =4c ,∴e==.3.设e 是椭圆+=1的离心率,且e∈(,1),则实数k 的取值范围是( )A .(0,3)B .(3,)C .(0,3)∪(,+∞)D .(0,2)答案 C解析 当k>4时,c =,由条件知<<1,解得k>;当0<k<4时,c =, 由条件知<<1,解得0<k<3,综上知选C.4.已知点M(,0),椭圆+y2=1与直线y =k(x +)交于点A ,B ,则△ABM 的周长为______________.答案 8解析 直线y =k(x +)过定点N(-,0),而M ,N 恰为椭圆+y2=1的两个焦点,由椭圆定义知△ABM 的周长为4a =4×2=8.5.已知椭圆C 的中心在原点,一个焦点为F(-2,0),且长轴长与短轴长的比是2∶.(1)求椭圆C 的方程;(2)设点M(m,0)在椭圆C 的长轴上,点P 是椭圆上任意一点.当||最小时,点P 恰好落在椭圆的右顶点,求实数m 的取值范围.答案 (1)+=1 (2)1≤m≤4解析 (1)由题意知 解之得⎩⎨⎧a2=16,b2=12.∴椭圆方程为+=1.(2)设P(x0,y0),且+=1, ∴||2=(x0-m)2+y 20 =x -2mx0+m2+12(1-) =x -2mx0+m2+12=(x0-4m)2-3m2+12(-4≤x0≤4).∴||2为关于x0的二次函数,开口向上,对称轴为4m.由题意知,当x0=4时,||2最小,∴4m≥4,∴m≥1.又点M(m,0)在椭圆长轴上,∴1≤m≤4.。
课时规范练1集合基础巩固组1.(2021湖南长沙雅礼中学高三月考)已知集合A={x∈Z|-2≤x<2},B={0,1},则下列判断正确的是()A.B∈AB.A∩B=⌀C.A⊆BD.B⊆A∈Z,则下列结论不正确的是() 2.(2021山东淄博实验中学高三月考)若集合A=x∈N*63-xA.1∈AB.3∉AC.-3∈AD.8∉A3.(2021江苏,1)已知集合M={1,3},N={1-a,3},若M∪N={1,2,3},则实数a的值是()A.-2B.-1C.0D.14.(2021山东烟台高三模拟)已知集合M,N都是R的子集,且M∩∁R N=⌀,则M∩N=()A.MB.NC.⌀D.R5.(2021湖北荆门高三月考)已知集合M={x|x=2k+1,k∈Z},集合N={y|y=4k+3,k∈Z},则M∪N=()A.{x|x=6k+2,k∈Z}B.{x|x=4k+2,k∈Z}C.{x|x=2k+1,k∈Z}D.⌀x,Q={(x,y)|y=-x2+2},则集合P∩Q的真子集6.(2021宁夏银川高三月考)集合P=(x,y)y=12个数为()A.0B.1C.2D.37.已知全集U=Z,集合A={x|2x+1≥0,x∈Z},B={-1,0,1,2},则下列说法错误的是()A.A∩B={0,1,2}B.A∪B={x|x≥0}C.(∁U A)∩B={-1}D.A∩B的真子集个数是78.已知全集U的两个非空真子集A,B满足(∁U A)∪B=B,则下列关系一定正确的是()A.A∩B=⌀B.A∩B=BC.A∪B=RD.(∁U B)∪A=A综合提升组9.(2021江苏高三月考)已知集合A={1,2,3},B={-1,0,1,2},若M⊆A且M⊆B,则满足条件的集合M的个数为()A.1B.3C.4D.610.(2021河北沧州高三期末)设全集为R,M={x|f(x)≠0},N={x|g(x)≠0},那么集合{x|f(x)g(x)=0}等于()A.(∁R M)∩(∁R N)B.(∁R M)∪NC.M∪(∁R N)D.(∁R M)∪(∁R N)11.(2021广东佛山高三月考)设A={x|1≤x≤3},B={x|ln(3-2x)<0},则图中阴影部分表示的集合为()A.-∞,32B.1,32C.(1,3]D.32,312.(2021山东泰安高三月考)已知集合A={x|x2+3<4x},B⊆N*,且A∩B≠⌀,则下列结论一定正确的是()A.1∈AB.B={2}C.2∈BD.(∁R A)∩B=⌀13.(2021湖南长郡中学高三期中)已知非空集合A,B满足以下两个条件:(1)A∪B={1,2,3,4,5},A∩B=⌀;(2)A的元素个数不是A中的元素,B的元素个数不是B中的元素,则有序集合对(A,B)的个数为()A.4B.6C.8D.16创新应用组14.(2021江苏南京高三月考)若A={(x,y)|x2+y2≤1},B={(x,y)||x|+|y|≤a},且A⊆B,则实数a的取值范围是()A.1,+∞ B.[1,+∞)2C.[√2,+∞)D.[2,+∞)15.已知集合A={x∈R|x2-3x-18<0},B={x∈R|x2+ax+a2-27<0},则下列说法错误的是()A.若A=B,则a=-3B.若A⊆B,则a=-3C.若B=⌀,则a≤-6或a≥6D.若a=3,则A∩B={x|-3<x<6}课时规范练1集合1.D解析:∵A={x∈Z|-2≤x<2}={-2,-1,0,1},B={0,1},∴B⊆A,A∩B=B={0,1},故选D.∈Z且x∈N*,所以x的可取值有:1,2,4,5,6,9,即A={1,2,4,5,6,9},由此可判断2.C解析:因为63-xC错误,其余均正确.3.B解析:因为M∪N={1,2,3},所以1-a=2,解得a=-1,故选B.4.A解析:由题意M∩∁R N=⌀,可得M⊆N,所以M∩N=M,故选A.5.C解析:因为集合M={x|x=2k+1,k∈Z},集合N={y|y=4k+3,k∈Z}={y|y=2(2k+1)+1,k∈Z},当x∈N时,x∈M成立,所以M∪N={x|x=2k+1,k∈Z},故选C.6.D解析:画x和y=-x2+2的图象,由图象可知两函数有两个交点,则集合P∩Q中有2个元素,则集出函数y=12合P∩Q的真子集有22-1=3(个),故选D.,x∈Z,B={-1,0,1,2},A∩B={0,1,2},故A正确;A∪7.B解析:A={x|2x+1≥0,x∈Z}=x x≥-12B={x|x≥-1,x∈Z},故B错误;∁U A=x x<-1,x∈Z,所以(∁U A)∩B={-1},故C正确;由A∩2B={0,1,2},知A∩B的真子集个数是23-1=7,故D正确.故选B.8.D解析:令U={1,2,3,4},A={2,3,4},B={1,2},满足(∁U A)∪B=B,但A∩B≠⌀,A∩B≠B,故A,B均不正确;由(∁U A)∪B=B,知∁U A⊆B,∴U=A∪(∁U A)⊆(A∪B),∴A∪B=U,由∁U A⊆B,知∁U B⊆A,∴(∁U B)∪A=A,故C不正确,D正确.故选D.9.C解析:∵集合A={1,2,3},B={-1,0,1,2},∴A∩B={1,2}.又M⊆A且M⊆B,∴M⊆(A∩B),即M⊆{1,2},∴M的个数为22=4,故选C.10.D解析:因为{x|f(x)g(x)=0}={x|f(x)=0或g(x)=0},又因为M={x|f(x)≠0},N={x|g(x)≠0},所以{x|f(x)g(x)=0}=(∁R M)∪(∁R N),故选D.11.B 解析:由图可知阴影部分表示的集合为A ∩B.因为A={x|1≤x ≤3},B={x|ln(3-2x )<0}=x 1<x<32,所以A ∩B=1,32,故选B .12.C 解析:因为x 2+3<4x ,所以(x-1)(x-3)<0,解得1<x<3,所以集合A={x|1<x<3}.因为B ⊆N *,且A ∩B ≠⌀,则2∈B ,故选C .13.C 解析:由题意可知,集合A 不能是空集,也不可能为{1,2,3,4,5}.若集合A 只有一个元素,则集合A 为{4};若集合A 有两个元素,则集合A 为{1,3},{3,4},{3,5};若集合A 有三个元素,则集合A 为{1,2,4},{1,2,5},{2,4,5};若集合A 有四个元素,则集合A 为{1,2,3,5}.综上所述,有序集合对(A ,B )的个数为8,故选C . 14.C 解析:集合A 为圆O :x 2+y 2=1的内部和圆上的点集,B 为由直线x+y=a ,x-y=a ,-x+y=a ,x+y=-a 围成的正方形的内部和边上的点集,画出图象(如图所示),当直线EF 与圆O 相切时,设切点为C ,连接OC ,∵△EOF 为等腰直角三角形,OE=OF ,∠EOF=90°,OC ⊥EF , ∴OC 为Rt △EOF 斜边上的中线, ∴OC=12EF ,即EF=2OC=2,∴OE=OF=√22EF=√2,此时a=√2. ∴a ≥√2,故选C .15.D 解析:由已知得,A={x|-3<x<6},令g (x )=x 2+ax+a 2-27.对于A,若A=B ,即-3,6是方程g (x )=0的两个根,则{a =-3,a 2-27=-18,得a=-3,正确;对于B,若A ⊆B ,则{g(-3)=a 2-3a -18≤0,g(6)=a 2+6a +9≤0,解得a=-3,正确;对于C,当B=⌀时,Δ=a 2-4(a 2-27)≤0,解得a ≤-6或a ≥6,正确;对于D,当a=3时,有B={x ∈R |x 2+3x-18<0}={x|-6<x<3},所以A ∩B={x|-3<x<3},错误.故选D .。
第 章 集合与常用逻辑用语 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.(1)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.(2)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.(3)能 使用 Venn 图表达集合间的基本关系及集合的基本运算.1.元素与集合(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,分别记为∈和∉. (3)集合的三种表示方法:列举法、描述法、Venn 图法. (4)常见数集的记法集合 自然数集 正整数集 整数集 有理数集 实数集 符号NN *(或N +)ZQR2.集合间的基本关系表 示文字语言符号语言记法关系A ⊆基 本子集集合 A 的元素都是集合 B 的元素x ∈A ⇒x ∈BB 或 B ⊇ 关 A 系真子集集合 A 是集合 B 的子集,但集合 A ⊆B ,∃x 0∈B ,x 0∉AA B 或B 中至少有一个元素不属于 AB A相等集合 A ,B 的元素完全相同 A ⊆B ,B ⊆A ⇒A =B A = B空集不含任何元素的集合.空集是任 何集合 A 的子集∀x ,x ∉∅,∅⊆A ∅3.集合的基本运算 表示 文字语言符号语言图形语言记法运算 交集属于 A 且属于 B 的元素组成 的集合{x |x ∈A 且x ∈B }A ∩B并集属于 A 或属于 B 的元素组成 的集合{x |x ∈A 或x ∈B }A ∪B补集全集 U 中不属于 A 的元素组 成的集合{x |x ∈U ,x ∉A }∁U A[常用结论]1.若有限集 A 中有 n 个元素,则集合 A 的子集个数为 2n ,真子集的个数为 2n -1.2.A ⊆B ⇔A ∩B =A ⇔A ∪B =B .3.A ∩∁U A =∅;A ∪∁U A =U ;∁U (∁U A )=A .[基础自测]1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)任何集合都至少有两个子集. ( )(2)已知集合 A ={x |y =x 2},B ={y |y =x 2},C ={(x ,y )|y =x 2},则 A =B =C .( )(3)若{x 2,x }={-1,1},则 x =-1. ( ) (4)若 A ∩B =A ∩C ,则 B =C .( )[解析] (1)错误.空集只有一个子集,就是它本身,故该说法是错误的. (2)错误.集合 A 是函数 y =x 2 的定义域,即 A =(-∞,+∞);集合 B 是函 数 y =x 2 的值域,即 B =[0,+∞);集合 C 是抛物线 y =x 2 上的点集.因此 A ,B ,C 不相等.(3)正确.(4)错误.当A=∅时,B,C 可为任意集合.[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2.(教材改编)若集合A={x∈N|x≤10},a=2 2,则下列结论正确的是() A.{a}⊆A B.a⊆AC.{a}∈A D.a∉AD[由题意知A={0,1,2,3},由a=2 2知,a∉A.]3.设集合A={1,2,3},B={2,3,4},则A∪B=()A.{1,2,3,4} B.{1,2,3}C.{2,3,4} D.{1,3,4}A[A∪B={1,2,3,4}.]4.设集合A={0,2,4,6,8,10},B={4,8},则∁A B=()A.{4,8} B.{0,2,6}C.{0,2,6,10} D.{0,2,4,6,8,10}C[∁A B={0,2,6,10}.]5.若集合A={x|-2<x<1},B={x|x<-1 或x>3},则A∩B=() A.{x|-2<x<-1} B.{x|-2<x<3}C.{x|-1<x<1} D.{x|1<x<3}A[∵A={x|-2<x<1},B={x|x<-1 或x>3},∴A∩B={x|-2<x<-1}.]集合的含义与表示1.设集合A={1,2,3},B={4,5},M={x|x=a+b,a∈A,b∈B},则M 中的元素个数为()A.3B.4C.5D.6B[因为集合M 中的元素x=a+b,a∈A,b∈B,所以当b=4,a=1,2,3 时,x=5,6,7.当b=5,a=1,2,3 时,x=6,7,8.由集合元素的互异性,可知x=5,6,7,8.即M={5,6,7,8},共有4 个元素.]2.若集合A={x∈R|ax2-3x+2=0}中只有一个元素,则a=()9 9 9A. B. C.0 D.0 或2 8 8D[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.2当a=0 时,x=,符合题意;39当a≠0 时,由Δ=(-3)2-8a=0 得a=,89所以a 的取值为0 或.]8b3.已知a,b∈R,若{a,,1}={a2,a+b,0},则a2 019+b2 019 为()aA.1 B.0 C.-1 D.±1bC[由已知得a≠0,则=0,a所以b=0,于是a2=1,即a=1 或a=-1,又根据集合中元素的互异性可知a=1 应舍去,因此a=-1,故a2 019+b2 019=(-1)2 019+02 019=-1.] 4.设集合A={-1,1,3},B={a+2,a2+4},A∩B={3},则实数a=________.1[由A∩B={3}知a+2=3 或a2+4=3.解得a=1.][规律方法]与集合中的元素有关的问题的求解策略1确定集合中的元素是什么,即集合是数集还是点集.2看这些元素满足什么限制条件.3根据限制条件列式求参数的值或确定集合中元素的个数,要注意检验集合是否满足元素的互异性.集合间的基本关系【例 1】 (1)已知集合 A ={x |x 2-3x +2=0,x ∈R },B ={x |0<x <5,x ∈N },则( )A .B ⊆A B .A =BC .AB D .BA(2)(2019·大庆模拟)集合 A =Error!,B ={y |y =x 2+1,x ∈A },则集合 B 的子 集个数为( )A .5B .8C .3D .2(3)已知集合 A ={x ∈R |x 2+x -6=0},B ={x ∈R |ax -1=0},若 B ⊆A ,则实 数 a 的取值集合为________.C.1 1(1)C (2)B (3){, [(1)A ={1,2},B ={1,2,3,4},则 A B ,故选-,0}3 2x +1(2)由 ≤0 得-1≤x <3,则 A ={-1,0,1,2},B ={y |y =x 2+1,x ∈A }= x -3 {1,2,5},其子集的个数为 23=8 个.(3)A ={-3,2},若 a =0,则 B =∅,满足 B ⊆A ,11 1 1 1若 a ≠0,则 B ={,由 B ⊆A 知, =-3 或 =2,故 a =- 或 a = ,a}aa 3 21 1因此 a 的取值集合为{.]-, ,0}3 2[规律方法] 1.集合间基本关系的两种判定方法 1化简集合,从表达式中寻找两集合的关系. 2用列举法或图示法等表示各个集合,从元素或图形中寻找关系.2.根据集合间的关系求参数的方法,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,解决这类问题常常要合理利用数轴、Venn 图化抽象为直观进行求解.易错警示:B⊆A A≠∅,应分B=∅和B≠∅两种情况讨论.(1)(2018·长沙模拟)已知集合A={0},B={-1,0,1},若A⊆C⊆B,则符合条件的集合C的个数为()A.1 B.2 C.4 D.8(2)已知集合A={x|x2-2x≤0},B={x|x≤a},若A⊆B,则实数a 的取值范围是________.(1)C(2)[2,+∞)[(1)由A⊆C⊆B 得C={0}或{0,-1}或{0,1}或{0,-1,1},故选C.(2)A={x|0≤x≤2},要使A⊆B,则a≥2.]集合的基本运算►考法1集合的运算【例2】(1)(2018·全国卷Ⅲ)已知集合A={x|x-1≥0},B={0,1,2},则A∩B =()A.{0}B.{1}C.{1,2} D.{0,1,2}(2)(2018·全国卷Ⅰ)已知集合A={x|x2-x-2>0},则∁R A=()A.{x|-1<x<2} B.{x|-1≤x≤2}C.{x|x<-1}∪{x|x>2} D.{x|x≤-1}∪{x|x≥2}(3)(2019·桂林模拟)已知集合M={x|-1<x<3},N={-1,1},则下列关系正确的是()A.M∪N={-1,1,3} B.M∪N={x|-1≤x<3}C.M∩N={-1} D.M∩N={x|-1<x<1}(1)C(2)B(3)B[(1)由题意知,A={x|x≥1},则A∩B={1,2}.(2)法一:A={x|(x-2)(x+1)>0}={x|x<-1 或x>2},所以∁R A={x|-1≤x≤2},故选B.法二:因为A={x|x2 -x-2>0},所以∁R A={x|x2 -x-2≤0}={x|-1≤x≤2},故选B.(3)M∪N={x|-1≤x<3},M∩N={1},故选B.]►考法2利用集合的运算求参数【例3】(1)设集合A={x|-1≤x<2},B={x|x<a},若A∩B≠∅,则a 的取值范围是()A.-1<a≤2 B.a>2C.a≥-1 D.a>-1(2)集合A={0,2,a},B={1,a2},若A∪B={0,1,2,4,16},则a的值为()A.0B.1 C.2D.4(3)(2019·厦门模拟)已知集合A={x|x<a},B={x|x2-3x+2<0},若A∩B=B,则实数a的取值范围是()A.a≤1 B.a<1C.a≥2 D.a>2(1)D(2)D(3)C[(1)由A∩B≠∅知,集合A,B有公共元素,作出数轴,如图所示:易知a>-1,故选D.(2)由题意可知{a,a2}={4,16},所以a=4,故选D.(3)B={x|1<x<2},由A∩B=B知B⊆A,则a≥2,故选C.][规律方法]解决集合运算问题需注意以下三点:1看元素组成,集合是由元素组成的,从研究集合中元素的构成入手是解决集合运算问题的前提.2看集合能否化简,集合能化简的先化简,再研究其关系并进行运算,可使问题简单明了,易于求解.3要借助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,并注意端点值的取舍.(1)(2019·东北三省四市联考)设集合A={x||x|<1},B={x|x(x-3) <0},则A∪B=()A.(-1,0) B.(0,1)C.(-1,3) D.(1,3)(2)(2019·西安模拟)设集合A={x|x2-3x+2≥0},B={x|x≤2,x∈Z},则(∁R A)∩B=()A.{1}B.{2} C.{1,2}D.∅(3)(2017·全国卷Ⅱ)设集合A={1,2,4},B={x|x2-4x+m=0}.若A∩B={1},则B=()A.{1,-3} B.{1,0}C.{1,3} D.{1,5}(4)(2019·长沙模拟)已知集合A={1,3,9,27},B={y|y=log3x,x∈A},则A∩B =()A.{1,3} B.{1,3,9}C.{3,9,27} D.{1,3,9,27}(1)C(2)D(3)C(4)A[(1)A={x|-1<x<1},B={x|0<x<3},所以A∪B={x|-1<x<3},故选C.(2)A={x|x≤1 或x≥2},则∁R A={x|1<x<2}.又集合B={x|x≤2,x∈Z},所以(∁R A)∩B=∅,故选D.(3)∵A∩B={1},∴1∈B.∴1-4+m=0,即m=3.∴B={x|x2-4x+3=0}={1,3}.故选C.(4)因为A={1,3,9,27},B={y|y=log3x,x∈A}={0,1,2,3},所以A∩B={1,3}.]1.(2018·全国卷Ⅰ)已知集合A={0,2},B={-2,-1,0,1,2},则A∩B=() A.{0,2}B.{1,2}C.{0} D.{-2,-1,0,1,2}A[由题意知A∩B={0,2}.]2.(2018·全国卷Ⅱ)已知集合A={(x,y)|x2+y2≤3,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为()A.9B.8C.5D.4A[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9,故选A.]3.(2017·全国卷Ⅰ)已知集合A={x|x<2},B={x|3-2x>0},则()A.A∩B=Error!B.A∩B=∅C.A∪B=Error!D.A∪B=RA[因为B={x|3-2x>0}=Error!,A={x|x<2},所以A∩B=Error!,A∪B ={x|x<2}.故选A.]4.(2015·全国卷Ⅰ)已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,10,12,14},则集合A∩B中元素的个数为()A.5 B.4 C.3 D.2D[分析集合A中元素的特点,然后找出集合B中满足集合A中条件的元素个数即可.集合A中元素满足x=3n+2,n∈N,即被3 除余2,而集合B中满足这一要求的元素只有8 和14.故选D.]。
2019-2020年高考数学大一轮总复习 1.1集合与集合的运算课时作业理A级训练(完成时间:10分钟)1.(xx·四川)已知集合A={x|(x+1)(x-2)≤0},集合B为整数集,则A∩B=()A.{-1,0} B.{0,1}C.{-2,-1,0,1} D.{-1,0,1,2}2.(xx·全国)设集合U={1,2,3,4,5},集合A={1,2},则∁U A=()A.{1,2} B.{3,4,5}C.{1,2,3,4,5} D.∅3.(xx·广西)设集合M={1,2,4,6,8},N={1,2,3,5,6,7},则M∩N中元素的个数为()A.2 B.3C.5 D.74.已知集合A={x|x2-x-2<0},B={x|-1<x<1},则()A.A B B.B AC.A=B D.A∩B=∅5.已知集合A={0,1},满足条件A∪B={2,0,1,3}的集合B共有()A.2个B.2个C.3个D.4个6.设集合U={x|x<5,x∈N*},M={x|x2-5x+6=0},则∁U M=()A.{1,4} B.{1,5}C.{2,3} D.{3,4}7.已知全集U=R,则正确表示集合M={0,1,2}和N={x|x2+2x=0}关系的韦恩(Venn)图是()A. B.C. D.8.集合A={x∈R||x-2|≤5}中的最小整数为________.9.(xx·重庆)设全集U={n∈N|1≤n≤10},A={1,2,3,5,8},B={1,3,5,7,9},则(∁U A)∩B =________.10.若集合A={-1,3},集合B={x|x2+ax+b=0},且A=B,求实数a,b.B 级训练(完成时间:15分钟)1.[限时1分钟,达标是( )否( )]设全集U =R ,M ={x |x (x +3)<0},N ={x |x <-1},则图中阴影部分表示的集合为( )A .{x |x ≥-1}B .{x |-3<x <0}C .{x |x ≤-3|D .{x |-1≤x <0}2.[限时1分钟,达标是( )否( )](xx·江西)若集合A ={x ∈R |ax 2+ax +1=0}其中只有一个元素,则a =( )A .4B .2C .0D .0或43.[限时1分钟,达标是( )否( )]已知集合M ={x ||x -4|+|x -1|<5},N ={x |a <x <6},且M ∩N =(2,b ),则a +b =( )A .6B .7C .8D .94.[限时1分钟,达标是( )否( )](xx·上海)已知互异的复数a ,b 满足ab ≠0,集合{}a ,b ={}a 2,b 2,则a +b =________.5.[限时3分钟,达标是( )否( )]已知集合A ={x |6x +1≥1,x ∈R },B ={x |x 2-2x -m <0},若A ∩B ={x |-1<x <4},则实数m 的值为________.6.[限时4分钟,达标是( )否( )]已知集合A ={-4,2a -1,a 2},B ={a -5,1-a,9},分别求适合下列条件的a 的值.(1)9∈(A ∩B );(2){9}=A ∩B .[限时4分钟,达标是( )否( )]设A ={x |x 2-8x +15=0},B ={x |ax -1=0}.(1)若a =15,试判定集合A 与B 的关系; (2)若B ⊆A ,求实数a 组成的集合C .C 级训练(完成时间:8分钟)1.[限时4分钟,达标是( )否( )](xx·广东)设集合A ={(x 1,x 2,x 3,x 4,x 5)|x i ∈{-1,0,1},i =1,2,3,4,5},那么集合A 中满足条件“1≤|x 1|+|x 2|+|x 3|+|x 4|+|x 5|≤3”的元素个数为( )A .60B .90C .120D .1302.[限时4分钟,达标是( )否( )](xx·揭阳一模)定义一个集合A 的所有子集组成的集合叫做集合A 的幂集,记为P (A ),用n (A )表示有限集A 的元素个数,给出下列命题:①对于任意集合A ,都有A ∈P (A );②存在集合A ,使得n [P (A )]=3;③用∅表示空集,若A ∩B =∅,则P (A )∩P (B )=∅;④若A ⊆B ,则P (A )⊆P (B );⑤若n (A )-n (B )=1,则n [P (A )]=2×n [P (B )].其中正确的命题个数为( )A .4B .3C .2D .1第一章 集合与简易逻辑第1讲 集合与集合的运算【A 级训练】1.D 解析:A ={x |(x +1)(x -2)≤0}={x |-1≤x ≤2},又集合B 为整数集,故A ∩B ={-1,0,1,2},故选D.2.B3.B 解析:因为M ={1,2,4,6,8},N ={1,2,3,5,6,7},所以M ∩N ={1,2,6},即M ∩N中元素的个数为3.故选B.4.B 解析:A ={x |x 2-x -2<0}={x |-1<x <2},则B A .5.D 解析:因为A ={0,1},且A ∪B ={2,0,1,3},所以B 可能为{2,3}或{2,3,0}或{2,3,1}或{2,0,1,3},则满足条件的集合B 共有4个.6.A 解析:U ={1,2,3,4},M ={x |x 2-5x +6=0}={2,3},所以∁U M ={1,4}.7.A 解析:N 为x 2+2x =0的解集,解x 2+2x =0可得,x =0或-2,则N ={-2,0},M ∩N ={0}≠∅.8.-3 解析:由|x -2|≤5,得-5≤x -2≤5,即-3≤x ≤7,所以集合A 中的最小整数为-3.9.{7,9} 解析:因为全集U ={n ∈N |1≤n ≤10},A ={1,2,3,5,8},B ={1,3,5,7,9},所以∁U A ={4,6,7,9},所以(∁U A )∩B ={7,9},故答案为{7,9}.10.解析:因为A =B ,所以B ={x |x 2+ax +b =0}={-1,3}.所以⎩⎪⎨⎪⎧-a =-1+3=2b =-1×3=-3,解得a =-2,b =-3. 【B 级训练】1.D 解析:M ={x |x (x +3)<0}={x |-3<x <0},由图象知,图中阴影部分所表示的集合是M ∩(∁U N ),又N ={x |x <-1},所以∁U N ={x |x ≥-1}.所以M ∩(∁U N )=[-1,0).2.A解析:当a=0时,方程为1=0不成立,不满足条件,当a≠0时,Δ=a2-4a =0,解得a =4.3.B 解析:由集合M 中的不等式,解得0<x <5,所以M ={x |0<x <5},因为N={x |a <x <6},且M ∩N =(2,b ),所以a =2,b =5,则a +b =2+5=7.4.-1 解析:第一种情况:a =a 2,b =b 2,因为ab ≠0,所以a =b =1,与已知条件矛盾,不符;第二种情况:a =b 2,b =a 2,所以a =a 4⇒a 3=1,所以a 2+a +1=0,即a +b =-1.5.8 解析:由6x +1≥1,得x -5x +1≤0,所以-1<x ≤5,所以A ={x |-1<x ≤5}. 因为A ∩B ={x |-1<x <4},所以有42-2×4-m =0,解得m =8.此时B ={x |-2<x <4},符合题意,故实数m 的值为8.6.解析:(1)因为9∈(A ∩B ),所以9∈A 且9∈B .所以2a -1=9或a 2=9,所以a =5或a =-3或a =3.经检验a =5或a =-3符合题意.所以a =5或a =-3.(2)因为{9}=A ∩B ,所以9∈A 且9∈B ,由(1)知a =5或a =-3.当a =-3时,A ={-4,-7,9},B ={-8,4,9},此时A ∩B ={9};当a =5时,A ={-4,9,25},B ={0,-4,9},此时A ∩B ={-4,9},不合题意.综上知a =-3.7.解析:由x 2-8x +15=0,得x =3或x =5.所以A ={3,5}.(1)当a =15时,由15x -1=0,得x =5.所以B ={5},所以B A . (2)因为A ={3,5}且B ⊆A ,所以,若B =∅,则方程ax -1=0无解,有a =0;若B ≠∅,则a ≠0,由方程ax -1=0,得x =1a ,所以1a =3或1a =5,即a =13或a =15.所以C ={0,13,15}. 【C 级训练】1.D 解析:由题目中“1≤|x 1|+|x 2|+|x 3|+|x 4|+|x 5|≤3”考虑x 1,x 2,x 3,x 4,x 5的可能取值,设A ={0},B ={-1,1},分为①有2个取值为0,另外3个从B 中取,共有方法数:C 25×23;②有3个取值为0,另外2个从B 中取,共有方法数:C 35×22;③有4个取值为0,另外1个从B 中取,共有方法数:C 45×2.所以总共方法数是C 25×23+C 35×22+C 45×2=130,即元素个数为130.故选D.2.B 解析:由P (A )的定义可知①正确,④正确,设n (A )=n ,则n [P (A )]=2n ,所以②错误,若A ∩B =∅,则P (A )∩P (B )={∅},③不正确;n (A )-n (B )=1,即A 中元素比B 中元素多1个,则n [P (A )]=2×n [P (B )],⑤正确,故选B..。
专题一集合与常用逻辑用语备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导主题内容一、集合的概念与运算1.理解集合的含义,能用自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)表示集合.2.理解集合之间的包含关系,能识别给定集合的子集,在具体问题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,并会求它们的交集与并集;理解给定一个集合的子集的补集含义,会求给定子集的补集;会用韦恩(Venn)图表示集合间的基本关系及运算.1.考查内容:从近五年高考看,本专题重点考查集合的交、并、补运算,所给的数集既有连续型(如2020新高考Ⅰ卷第1题直接给出了两个连续型集合,求它们的并集,而2020课标Ⅰ卷理数第1题则是先求出一元一次、一元二次不等式的解集,后给定了集合交集来求参数的值)、又有离散型的数集(如2020课标Ⅱ卷文数第1题与2020天津卷第1题);对充分条件、必要条件的考查常与其他知识结合(如2020北京卷的第9题以三角函数中的诱导公式为背景考查了充分、必要条件的推理判断);全(特)称命题的考查相对较少.2.本专题是历年必考的内容,在选择题、填空题中出现较多,多以给定的集合或不等式的解集为载体,以集合1.对于给定的集合,首先应明确集合的表示方法,对于描述法表述的集合,要明确集合的元素是什么(是数集、点集等),明确集合是不等式的解集,是函数的定义域还是值域,把握集合中元素的属性是重点.2.了解命题及其逆命题、否命题与逆否命题;通过对概念的理解,会分析四种命题的关系,会写出一个命题的其他三个命题,并判断其真假.能用逻辑联结词正确地表达相关的数学命题.3.对于充分、必要条件的判断问题,必须明确题目中的条件与结论分别是什么,它们之间的互推关系是怎样的,要加强这方面的训练.4.关于全称命题与特称二、常用逻辑用语1.理解必要条件、充分条件与充要条件的意义.2.理解全称量词与存在量词的意义.3.能正确地对含有一个量词的命题进行否定.语言和符号语言为表现形式,考查集合的交、并、补运算;也会与解不等式、函数的定义域、值域相结合进行考查.3.对于充分、必要条件的判断,含有一个量词的命题的否定可以与每一专题内容相关联,全称命题及特称命题是重要的数学语言,高考考题充分体现了逻辑推理的核心素养.命题,一般考查命题的否定.对含有一个量词的命题进行真假判断,要学会用特值检验.【真题探秘】命题立意已知给定的两个连续型的数集,求它们的并集.解题指导1.进行集合运算时,首先看集合是否最简,能化简先化简,再运算.2.注意数形结合思想的应用(1)离散型数集或抽象集合间的运算,常借助Venn图求解. (2)连续型数集的运算,常借助数轴求解,运用数轴时要特别注意端点是实心还是空心.拓展延伸1.集合中的元素的三个特征,特别是无序性和互异性在解题时经常用到,解题后要进行检验,要重视符号语言与文字语言之间的相互转化.2.对连续数集间的运算,借助数轴的直观性,进行合理转化;对已知连续数集间的关系,求其中参数的取值范围时,要注意等号能否取到.3.空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集,关注对空集的讨论,防止漏解.4.解题时注意区分两大关系:一是元素与集合的从属关系:二是集合与集合的包含关系.5.Venn图图示法和数轴图示法是进行集合交、并、补运算的常用方法.[教师专用题组]1.真题多维细目表考题涉分题型难度考点考向解题方法核心素养2020新高考Ⅰ,1 5单项选择题易集合的运算集合的并集运算数轴法数学运算2020新高考Ⅱ,1 5单项选择题易集合的运算集合的并集运算定义法数学运算2020课标Ⅰ理,2 5选择题易集合的运算解不等式、集合的交集运算定义法数学运算2020课标Ⅰ文,1 5选择题易集合的运算解不等式、集合的交集运算定义法数学运算2020北京,1 4选择题易集合的运算集合的交集运算定义法数学运算2020天津,1 5选择题易集合的运算集合的交、补集运算定义法数学运算2020天津,2 5选择题易充分、必要条件解不等式、充分、必要条件的判断定义法逻辑推理2020北京,9 4选择题难充分、必要条件诱导公式、角的终边位置与角大小关系、充分、必要条件的判断定义法逻辑推理风格.2.2020年新高考考查内容主要体现在以下方面:①新高考Ⅰ卷第1题,新高考Ⅱ卷第1题直接给出了两个集合求它们的并集或交集,课标Ⅰ卷理数则是需要求出一元一次、一元二次不等式的解集,同时通过它们的交集确定参数的值,北京卷与新高考Ⅰ卷相近,直接求两个给定集合的交集;②2020年新高考Ⅰ卷第5题以学生参加体育锻炼为背景考查了利用韦恩(Venn)图求两个集合交集中元素所占总体的比例问题,体现了集合的应用价值;③2020年北京卷第9题以三角函数中的诱导公式为背景考查了充分、必要条件的判断.3.在备考时还要适当关注求集合的补集运算,对含有一个量词的命题的真假判断,集合与充分、必要条件相结合的命题方式,在不同背景下抽象出数学本质的方法等.应强化在知识的形成过程、知识的迁移中渗透学科素养.§1.1 集合 基础篇 【基础集训】考点一 集合及其关系1.若用列举法表示集合A ={(x ,x )|{2x +x =6x -x =3},则下列表示正确的是 ( )A.A ={x =3,y =0}B.A ={(3,0)}C.A ={3,0}D.A ={(0,3)} 答案 B2.若集合M ={x ||x |≤1},N ={y |y =x 2,|x |≤1},则 ( ) A.M =N B.M ⊆N C.M ∩N =⌀ D.N ⫋M 答案 D3.已知集合A ={x ∈R|x 2+x -6=0},B ={x ∈R|ax -1=0},若B ⊆A ,则实数a 的值为 ( ) A.13或-12B.-13或12C.13或-12或0 D.-13或12或0答案 D4.已知含有三个实数的集合既可表示成{x ,x x,1},又可表示成{a 2,a +b ,0},则a 2021+b 2021等于 . 答案 -1考点二 集合的基本运算5.已知集合M ={x |-1<x <3},N ={x |-2<x <1},则M ∩N = ( )A .(-2,1)B .(-1,1)C .(1,3)D .(-2,3) 答案 B6.已知全集U =R,A ={x |x ≤0},B ={x |x ≥1},则集合∁U (A ∪B )=( ) A.{x |x ≥0} B.{x |x ≤1}C.{x|0≤x≤1}D.{x|0<x<1}答案 D7.已知集合A={x|x2-2x-3>0},B={x|lg(x+1)≤1},则(∁R A)∩B= ()A.{x|-1≤x<3}B.{x|-1≤x≤9}C.{x|-1<x≤3}D.{x|-1<x<9}答案 C8.全集U={x|x<10,x∈N*},A⊆U,B⊆U,(∁U B)∩A={1,9},A∩B={3},(∁U A)∩(∁U B)={4,6,7},则A∪B=.答案{1,2,3,5,8,9}[教师专用题组]【基础集训】考点一集合及其关系1.(2018广东茂名化州二模,1)设集合A={-1,0,1},B={x|x>0,x∈A},则B= ()A.{-1,0}B.{-1}C.{0,1}D.{1}答案D由题意可知,集合B由集合A中为正数的元素组成,因为集合A={-1,0,1},所以B={1}.2.设集合A={y|y=x2+2x+5,x∈R},有下列说法:①1∉A;②4∈A;③(0,5)∈A.其中正确的说法个数是()A.0B.1C.2D.3答案C易知A={y|y≥4},所以①②都是正确的;(0,5)是点,而集合A中元素是数,所以③是错误的.故选C.3.(2020陕西西安中学第一次月考,1)已知集合A={x|x≥-1},则正确的是 ()A.0⊆AB.{0}∈AC.⌀∈AD.{0}⊆A答案D对于A,0∈A,故A错误;对于B,{0}⊆A,故B错误;对于C,空集⌀是任何集合的子集,即⌀⊆A,故C错误;对于D,由于集合{0}是集合A的子集,故D正确.故选D.4.(2019辽宁沈阳质量检测三,2)已知集合A={(x,y)|x+y≤2,x,y∈N},则A中元素的个数为()A.1B.5C.6D.无数个答案C由题意得A={(0,0),(0,1),(0,2),(1,0),(1,1),(2,0)},所以A中元素的个数为6.故选C.5.(2020广西桂林十八中8月月考,1)已知集合A={1,a},B={1,2,3},那么 ()A.若a=3,则B⊆AB.若a=3,则A⫋BC.若A⊆B,则a=2D.若A⊆B,则a=3答案B当a=3时,A={1,3},又因为B={1,2,3},所以A⫋B.若A⊆B,则a=2或3.故选B. 6.(2019辽宁师大附中月考,2)已知集合A={0,1},B={x|x⊆A},则下列集合A与B的关系中正确的是()A.A⊆BB.A⫋BC.B⫋AD.A∈B答案D因为x⊆A,所以B={⌀,{0},{1},{0,1}},则集合A={0,1}是集合B中的一个元素,所以A∈B,故选D.,x≠0},集合B={x|x2-4 7.(2020安徽江淮十校第一次联考,1)已知集合A={x|x=x+1x≤0},若A∩B=P,则集合P的子集个数为()A.2B.4C.8D.16答案B A={y|y≤-2或y≥2},B={-2≤x≤2},则P=A∩B={-2,2},所以P的子集个数为4,故选B.8.(2019广东六校9月联考,2)已知集合A={-1,1},B={x|ax+1=0},若B⊆A,则实数a的所有可能取值的集合为()A.{-1}B.{1}C.{-1,1}D.{-1,0,1}答案D因为B⊆A,所以当B=⌀,即a=0时满足条件;},又知B⊆A,当B≠⌀时,a≠0,∴B={x|x=-1x∈A,∴a=±1.∴-1x综上可得实数a的所有可能取值集合为{-1,0,1},故选D.易错警示由于空集是任何集合的子集,又是任何非空集合的真子集,所以遇到“A⊆B或A⫋B且B≠⌀”时,一定要注意讨论A=⌀和A≠⌀两种情况,A=⌀的情况易被忽略,从而导致失分.9.(2019河南豫南九校第一次联考,13)已知集合A={1,2,3},B={1,m},若3-m∈A,则非零实数m的值是.答案 2解析若3-m=1,则m=2,符合题意;若3-m=2,则m=1,此时集合B中的元素不满足互异性,故m≠1;若3-m=3,则m=0,不符合题意.故答案为2.考点二集合的基本运算1.(2019金丽衢十二校高三第一次联考,1)若集合A=(-∞,5),B=[3,+∞),则(∁R A)∪(∁R B)=()A.RB.⌀C.[3,5)D.(-∞,3)∪[5,+∞)答案D∁R A=[5,+∞),∁R B=(-∞,3),所以(∁R A)∪(∁R B)=(-∞,3)∪[5,+∞).2.(2019河南中原联盟9月联考,1)已知集合A={x|(x-1)·(x-2)>0},B={x|y=√2x-1},则A ∩B= ()A.[12,1)∪(2,+∞) B.[12,1)C.(12,1)∪(2,+∞) D.R答案A因为集合A={x|(x-1)(x-2)>0}={x|x<1或x>2},B={x|y=√2x-1}={x|x≥12},所以A∩B=[12,1)∪(2,+∞),故选A.3.(2018河北石家庄3月质检,1)设集合A={x|-1<x≤2},B={x|x<0},则下列结论正确的是()A.(∁R A)∩B={x|x<-1}B.A∩B={x|-1<x<0}C.A∪(∁R B)={x|x≥0}D.A∪B={x|x<0}答案B∵A={x|-1<x≤2},B={x|x<0},∴∁R A={x|x≤-1或x>2},∁R B={x|x≥0}.对于选项A,(∁R A)∩B={x|x≤-1},故A错误;对于选项B,A∩B={x|-1<x<0},故B正确;对于选项C,A∪(∁R B)={x|x>-1},故C错误;对于选项D,A∪B={x|x≤2},故D错误.故选B.名师点拨 对于集合的交、并、补运算,利用数轴求解能减少失误.4.(2020山东夏季高考模拟,1)设集合A ={(x ,y )|x +y =2},B ={(x ,y )|y =x 2},则A ∩B = ( ) A.{(1,1)} B.{(-2,4)} C.{(1,1),(-2,4)} D.⌀ 答案 C 本题主要考查集合的含义及集合的运算. 联立{x +x =2,x =x 2,消y 可得x 2+x -2=0,∴x =1或-2, ∴方程组的解为{x =1,x =1或{x =-2,x =4,从而A ∩B ={(1,1),(-2,4)},故选C .5.(2019山东济南外国语学校10月月考,1)已知R 为实数集,集合A ={x |(x +1)2(x -1)x>0},B ={x |(x +1)(x -12)>0},则图中阴影部分表示的集合为 ( )A.{-1}∪[0,1]B.[0,12]C.[-1,12]D.{-1}∪[0,12] 答案 D ∵(x +1)2(x -1)x>0,∴x ≠-1且x (x -1)>0,∴x <-1或-1<x <0或x >1,∴A ={x |x <-1或-1<x <0或x >1}. ∵(x +1)(x -12)>0,∴x >12或x <-1,∴B ={x |x >12或x <-1}.∴A ∪B ={x |x <-1或-1<x <0或x >12}.故图中阴影部分表示的集合为∁R (A ∪B )={-1}∪{x |0≤x ≤12},即{-1}∪[0,12].故选D .综合篇 【综合集训】考法一 集合间基本关系的求解方法1.(2021届江苏扬州二中期初检测,2)已知集合A ={x |x 2+x =0,x ∈R},则满足A ∪B ={0,-1,1}的集合B 的个数是( )A.4B.3C.2D.1 答案 A2.(2020山东滨州6月三模)已知集合M ={x |x =4n +1,n ∈Z},N ={x |x =2n +1,n ∈Z},则 ( ) A.M ⫋N B.N ⫋M C.M ∈N D.N ∈M 答案 A3.(2019辽宁沈阳二中9月月考,14)设集合A={x|2a+1≤x≤3a-5},B={x|3≤x≤22}.若A⊆(A∩B),则实数a的取值范围为.答案(-∞,9]考法二集合运算问题的求解方法}, 4.(2021届河南郑州一中开学测试,1)已知全集U=R,集合A={x|y=lg(1-x)},B={x|x=√x 则(∁U A)∩B= ()A.(1,+∞)B.(0,1)C.(0,+∞)D.[1,+∞)答案 D5.(2020浙江超级全能生第一次联考,1)记全集U=R,集合A={x|x2-4≥0},集合B={x|2x≥2},则(∁U A)∩B= ()A.[2,+∞)B.⌀C.[1,2)D.(1,2)答案 C6.(2021届湖湘名校教育联合体入学考,1)设全集U=A∪B={x|-1≤x<3},A∩(∁U B)={x|2<x<3},则集合B= ()A.{x|-1≤x<2}B.{x|-1≤x≤2}C.{x|2<x<3}D.{x|2≤x<3}答案 B7.(2020山东德州6月二模,1)若全集U={1,2,3,4,5,6},M={1,3,4},N={2,3,4},则集合(∁U M)∪(∁U N)等于()A.{5,6}B.{1,5,6}C.{2,5,6}D.{1,2,5,6}答案 D8.(2021届重庆育才中学入学考试,1)已知集合A={x|0<x<4,x∈Z},集合B={y|y=m2,m∈A},则A∩B= ()A.{1}B.{1,2,3}C.{1,4,9}D.⌀答案 A[教师专用题组]【综合集训】考法一集合间基本关系的解题方法1.已知集合M={1,m},N={n,log2n},若M=N,则(m-n)2015=.答案-1或0解析 因为M =N ,所以{1,m }={n ,log 2n }. 当n =1时,log 2n =0,则m =0,所以(m -n )2015=-1; 当log 2n =1时,n =2,则m =2,所以(m -n )2015=0.故(m -n )2015=-1或0.2.已知集合A ={x |x =2x +13,x ∈Z },B =,则集合A 、B 的关系为 . 答案 A =B 解析 A =,B ={x |x =13(2x +3),x ∈Z }.∵{x |x =2n +1,n ∈Z}={x |x =2n +3,n ∈Z},∴A =B.故答案为A =B.3.设集合A ={-2},B ={x |ax +1=0,a ∈R},若A ∩B =B ,则a 的值为 . 答案 0或12解析 ∵A ∩B =B ,∴B ⊆A. ∵A ={-2}≠⌀,∴B =⌀或B ≠⌀.当B =⌀时,方程ax +1=0无解,此时a =0,满足B ⊆A. 当B ≠⌀时,a ≠0,则B ={-1x }, ∴-1x∈A ,即-1x=-2,解得a =12.综上,a =0或a =12.4.已知集合A ={x |x <-1或x >4},B ={x |2a ≤x ≤a +3}.若B ⊆A ,则实数a 的取值范围为 .答案 (-∞,-4)∪(2,+∞)解析 ①当B =⌀时,只需2a >a +3,即a >3; ②当B ≠⌀时,根据题意作出如图所示的数轴.可得{x +3≥2x ,x +3<-1或{x +3≥2x ,2x >4, 解得a <-4或2<a ≤3.综上可得,实数a的取值范围为(-∞,-4)∪(2,+∞).考法二集合运算问题的求解方法1.(2017北京东城二模,1)已知全集U是实数集R.如图所示的韦恩图表示集合M={x|x>2}与N={x|1<x<3}的关系,那么阴影部分所表示的集合为()A.{x|x<2}B.{x|1<x<2}C.{x|x>3}D.{x|x≤1}答案D由题中韦恩图知阴影部分表示的集合是∁U(M∪N).∵M∪N={x|x>1},∴∁U(M∪N)={x|x≤1}.2.(2017安徽淮北第二次模拟,2)已知全集U=R,集合M={x|x+2a≥0},N={x|log2(x-1)<1},若集合M∩(∁U N)={x|x=1或x≥3},则()A.a=12B.a≤12C.a=-12D.a≥12答案C∵log2(x-1)<1,∴x-1>0且x-1<2,即1<x<3,则N={x|1<x<3},∵U=R,∴∁U N={x|x≤1或x≥3},又∵M={x|x+2a≥0}={x|x≥-2a},M∩(∁U N)={x|x=1或x≥3},∴-2a=1,解得a=-12.故选C.3.设U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0},若(∁U A)∩B=⌀,则m=.答案1或2解析A={-2,-1},由(∁U A)∩B=⌀,得B⊆A,∵方程x2+(m+1)x+m=0的判别式Δ=(m+1)2-4m=(m-1)2≥0,∴B≠⌀.∴B={-1}或B={-2}或B={-1,-2}.①若B={-1},则m=1;②若B={-2},则-(m+1)=(-2)+(-2)=-4,且m=(-2)×(-2)=4,这两式不能同时成立,∴B≠{-2};③若B={-1,-2},则-(m+1)=(-1)+(-2)=-3,且m=(-1)×(-2)=2,由这两式得m=2.经检验,m=1和m=2符合条件.∴m=1或2.11。
2025年高考数学一轮复习课时作业-余弦定理、正弦定理【原卷版】(时间:45分钟分值:85分)【基础落实练】1.(5分)在△ABC中,sin2A=sin2B+sin2C+sin B sin C,则cos A=()A.12B.-12C.32D.-322.(5分)(2023·连云港模拟)在△ABC中,a=5,c=3,cos A=23,则b=()A.1B.2C.3D.43.(5分)在△ABC中,a=2,b=3,cos B=74,则A=()A.π6B.π3C.5π6D.π6或5π64.(5分)(2023·丰台模拟)在△ABC中,(a-c)(sin A+sin C)=(a+b)cos(π2+B),则C=()A.π6B.π3C.2π3D.5π65.(5分)在△ABC中,A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a2-b2=c2-2bc且b cos C=a sin B,则△ABC是()A.等腰直角三角形B.等边三角形C.等腰三角形D.直角三角形6.(5分)(多选题)在△ABC中,已知c2=3(a2-b2),tan C=3,则下列结论正确的是()A.cos B=2 3B.tan A=2tan BC.tan B=-12D.B=45°7.(5分)已知△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b=2,c=3,A=2B,则a=.8.(5分)(2022·上海高考)已知在△ABC中,A=π3,AB=2,AC=3,则△ABC的外接圆半径为.9.(5分)(2023·潍坊质检)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且b=3,a-c=2,A=2π3,则△ABC的面积为.10.(10分)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,c=3a sin C-c cos A.(1)求角A;(2)若a=7,b+c=19,求△ABC的面积S.11.(10分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知cos2(π2+A)+cos A=54.(1)求A;(2)若b-c=33a,证明:△ABC是直角三角形.【能力提升练】12.(5分)在△ABC中,∠B=45°,c=4,只需添加一个条件,即可使△ABC存在且唯一.在条件:①a=32;②b=25;③cos C=-45中,所有可以选择的条件的序号为() A.① B.①②C.②③D.①②③13.(5分)(多选题)东汉末年的数学家赵爽在《周髀算经》中利用一幅“弦图”,根据面积关系给出了勾股定理的证明,后人称其为“赵爽弦图”.如图1,它是由四个全等的直角三角形与一个小正方形拼成的一个大正方形.我们通过类比得到图2,它是由三个全等的钝角三角形与一个小等边三角形A'B'C'拼成的一个大等边三角形ABC,对于图2,下列结论正确的是()A.这三个全等的钝角三角形不可能是等腰三角形B.若BB'=3,sin∠ABB'=5314,则A'B'=2C.若AB=2A'B',则AB'=5BB'D.若A'是AB'的中点,则三角形ABC的面积是三角形A'B'C'面积的7倍14.(10分)在锐角三角形ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,且c=23,2sin(2C-π3)=3.(1)若a=22,求角A;(2)求△ABC面积的最大值.2025年高考数学一轮复习课时作业-余弦定理、正弦定理【解析版】(时间:45分钟分值:85分)【基础落实练】1.(5分)在△ABC中,sin2A=sin2B+sin2C+sin B sin C,则cos A=()A.12B.-12C.32D.-32【解析】选B.因为sin2A=sin2B+sin2C+sin B sin C,所以由正弦定理得a2=b2+c2+bc,则cos A= 2+ 2- 22 =-12.2.(5分)(2023·连云港模拟)在△ABC中,a=5,c=3,cos A=23,则b=()A.1B.2C.3D.4【解析】选B.由余弦定理可得,a2=b2+c2-2bc cos A=b2+9-4b=5,即b2-4b+4=0,解得b=2.3.(5分)在△ABC中,a=2,b=3,cos B=74,则A=()A.π6B.π3C.5π6D.π6或5π6【解析】选A.因为a=2,b=3,cos B=74,所以sin B=1-cos2 =34,因为由正弦定理可得 sin = sin ,所以sin A= ·sin =2×343=12,又b>a,可得A为锐角,所以A=π6.4.(5分)(2023·丰台模拟)在△ABC中,(a-c)(sin A+sin C)=(a+b)cos(π2+B),则C=()A.π6B.π3C.2π3D.5π6【解析】选C.在△ABC中,(a-c)(sin A+sin C)=(a+b)cos(π2+B),则(a-c)(sin A+sin C)=-(a+b)sin B,由正弦定理可得(a-c)(a+c)=-(a+b)b,所以a2+b2-c2=-ab,则cos C= 2+ 2- 22 =-12,由于C∈(0,π),故C=2π3.5.(5分)在△ABC中,A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a2-b2=c2-2bc且b cos C=a sin B,则△ABC是()A.等腰直角三角形B.等边三角形C.等腰三角形D.直角三角形【解析】选A.因为a2-b2=c2-2bc,即b2+c2-a2=2bc,所以cos A= 2+ 2- 22 =2 2 =22,又A∈(0,π),所以A=π4,因为b cos C=a sin B,利用正弦定理可得sin B cos C=sin A sin B,由sin B≠0,可得cos C=sin A=22,又C∈(0,π),所以C=π4,B=π-A-C=π2,则△ABC是等腰直角三角形.6.(5分)(多选题)在△ABC中,已知c2=3(a2-b2),tan C=3,则下列结论正确的是()A.cos B=2 3B.tan A=2tan BC.tan B=-12D.B=45°【解析】选ABD.因为c2=3(a2-b2),所以b2=a2- 23,所以cos B= 2+ 2- 22 = 2+ 2-( 2- 23)2 =23 ,故A正确;由cos B=2 3 可得3a cos B=2c,所以3sin A cos B=2sin(A+B),3sin A cos B=2sin A cos B+2cos A sin B,sin A cos B=2cos A sin B,所以tan A=2tan B,故B正确;因为tan C=3,所以tan(A+B)=tan +tan1-2tan2 =3tan 1-2tan2 =-3,1-tan tan =2tan +tan得tan B=-12或tan B=1.因为cos B=2 3 >0,所以B为锐角,tan B=1,B=45°,故C错误,D正确.7.(5分)已知△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b=2,c=3,A=2B,则a=.【解析】因为A=2B,所以sin A=sin2B,故sin A=2sin B cos B,由正弦定理得a=2b cos B,又由余弦定理得a=2b· 2+ 2- 22 ,代入b=2,c=3,可得a2=10,故a=10.答案:108.(5分)(2022·上海高考)已知在△ABC中,A=π3,AB=2,AC=3,则△ABC的外接圆半径为.【解析】在△ABC中,A=π3,AB=2,AC=3,利用余弦定理BC2=AC2+AB2-2AB·AC·cos A,整理得BC=7,所以 sin =2R,解得R=213.答案:2139.(5分)(2023·潍坊质检)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且b=3,a-c=2,A=2π3,则△ABC的面积为.【解析】由余弦定理得a2=b2+c2-2bc cos A,因为b=3,a-c=2,A=2π3,所以(c+2)2=32+c2-2×3c×(-12),解得c=5,则△ABC的面积为S=12bc sin A=12×3×5×32=1534.答案:153410.(10分)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,c=3a sin C-c cos A.(1)求角A;(2)若a=7,b+c=19,求△ABC的面积S.【解析】(1)因为c=3a sin C-c cos A,所以sin C=3sin A sin C-sin C cos A,又sin C≠0,所以1=3sin A-cos A,即sin(A-π6)=12.又A∈(0,π),所以A=π3.(2)因为a=7,b+c=19,A=π3,所以由a2=b2+c2-2bc cos A,得7=b2+c2-bc,即7=(b+c)2-3bc,解得bc=4.所以S=12bc sin A=3.11.(10分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知cos2(π2+A)+cos A=54.(1)求A;(2)若b-c=33a,证明:△ABC是直角三角形.【解析】(1)因为cos2(π2+A)+cos A=54,所以sin2A+cos A=54,即1-cos2A+cos A=54,解得cos A=12.又0<A<π,所以A=π3.(2)因为A=π3,所以cos A= 2+ 2- 22 =12,即b2+c2-a2=bc.①又b-c=33a,②将②代入①,得b2+c2-3(b-c)2=bc,即2b2+2c2-5bc=0,而b>c,解得b=2c,所以a=3c.所以b2=a2+c2,即△ABC是直角三角形.【能力提升练】12.(5分)在△ABC中,∠B=45°,c=4,只需添加一个条件,即可使△ABC存在且唯一.在条件:①a=32;②b=25;③cos C=-45中,所有可以选择的条件的序号为() A.① B.①②C.②③D.①②③【解析】选B.在△ABC中,∠B=45°,c=4,若添加条件①,则由余弦定理可得b2=a2+c2-2ac cos B=10,即b=10,即△ABC存在且唯一;若添加条件②,则由余弦定理b2=a2+c2-2ac cos B,可得:a2-42a-4=0,解得a=2(2+3),即△ABC存在且唯一;若添加条件③,则由-45<-22,得C>135°,则B+C>45°+135°=180°,即△ABC不存在,即可以选择的条件的序号为①②.13.(5分)(多选题)东汉末年的数学家赵爽在《周髀算经》中利用一幅“弦图”,根据面积关系给出了勾股定理的证明,后人称其为“赵爽弦图”.如图1,它是由四个全等的直角三角形与一个小正方形拼成的一个大正方形.我们通过类比得到图2,它是由三个全等的钝角三角形与一个小等边三角形A'B'C'拼成的一个大等边三角形ABC,对于图2,下列结论正确的是()A.这三个全等的钝角三角形不可能是等腰三角形B.若BB'=3,sin∠ABB'=5314,则A'B'=2C.若AB=2A'B',则AB'=5BB'D.若A'是AB'的中点,则三角形ABC的面积是三角形A'B'C'面积的7倍【解析】选ABD.由图可知AA'=BB',所以BB'<AB',故A正确;在△ABB'中,sin∠ABB'=5314,而∠AB'B=120°,所以cos∠ABB'=1-sin2∠ '=1114,sin∠BAB'=sin(60°-∠ABB')=sin60°cos∠ABB'-cos60°sin∠ABB'=3314.由正弦定理得 'sin∠ '= 'sin∠ ',解得AB'=5.又因为AA'=BB'=3,所以A'B'=AB'-AA'=2,故B正确;不妨设AB=2A'B'=2,BB'=x,由余弦定理得AB2=BB'2+AB'2-2BB'·AB'cos120°,解得x=5-12,所以 ' '=1+ =5+1故C错误;若A'是AB'的中点,则S△ABB'=12BB'·AB'sin120°=B'C'·A'B'sin60°=2S△A'B'C',所以S △ABC =7S △A'B'C',故D 正确.14.(10分)在锐角三角形ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,且c =23,2sin(2C -π3)=3.(1)若a =22,求角A ;(2)求△ABC 面积的最大值.【解析】(1)由2sin(2C -π3)=3,得sin(2C -π3)=32,因为△ABC 为锐角三角形,所以C ∈(0,π2),则2C -π3∈(-π3,2π3),所以2C -π3=π3,得C =π3.由正弦定理得 sin = sin ,22sin =23sin π3,得sin A =22,因为A ∈(0,π2),所以A =π4;(2)由(1)可知C =π3,在锐角三角形ABC 中,c =23,C =π3,则由余弦定理得,c 2=a 2+b 2-2ab cos C ,12=a 2+b 2-2ab cos π3=a 2+b 2-ab ≥2ab -ab =ab ,当且仅当a =b 时取等号,所以ab 的最大值为12,所以12ab sin C ≤12×12×32=33,当且仅当a =b 时取等号,所以△ABC 面积的最大值为33.。
题组层级快练1.1集合一、单项选择题1.下列各组集合中表示同一集合的是( )A .M ={(3,2)},N ={(2,3)}B .M ={2,3},N ={3,2}C .M ={(x ,y)|x +y =1},N ={y|x +y =1}D .M ={2,3},N ={(2,3)}2.集合M ={x ∈N |x(x +2)≤0}的子集个数为( )A .1B .2C .3D .4 3.已知集合A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ∈Z |32-x ∈Z,则集合A 中的元素个数为( ) A .2 B .3 C .4 D .54.(2021·长沙市高三统一考试)若集合M ={x ∈R |-3<x<1},N ={x ∈Z |-1≤x ≤2},则M ∩N =( )A .{0}B .{-1,0}C .{-1,0,1}D .{-2,-1,0,1,2}5.(2021·山东新高考模拟)设集合A ={(x ,y)|x +y =2},B ={(x ,y)|y =x 2},则A ∩B =( )A .{(1,1)}B .{(-2,4)}C .{(1,1),(-2,4)}D .∅6.已知集合A ={x|log 2(x -2)>0},B ={y|y =x 2-4x +5,x ∈A},则A ∪B =( )A .[3,+∞)B .[2,+∞)C .(2,+∞)D .(3,+∞)7.已知集合A ={x ∈N |1<x<log 2k},集合A 中至少有3个元素,则( )A .k>8B .k ≥8C .k>16D .k ≥168.(2020·重庆一中月考)已知实数集R ,集合A ={x|log 2x<1},B ={x ∈Z |x 2+4≤5x},则(∁R A)∩B =( )A .[2,4]B .{2,3,4}C .{1,2,3,4}D .[1,4]9.(2021·郑州质检)已知集合A ={x|x>2},B ={x|x<2m ,m ∈R }且A ⊆∁R B ,那么m 的值可以是( )A .1B .2C .3D .410.已知集合A ={y |y =x +1x,x ≠0},集合B ={x|x 2-4≤0},若A ∩B =P ,则集合P 的子集个数为( ) A .2 B .4 C .8 D .16二、多项选择题11.(2021·沧州七校联考)设集合A =⎭⎬⎫⎩⎨⎧<<7221x x ,下列集合中,是A 的子集的是( ) A .{x|-1<x<1} B .{x|1<x<3} C .{x|1<x<2} D .∅12.设集合M ={x|(x -3)(x +2)<0},N ={x|x<3},则( )A .M ∩N =MB .M ∪N =NC .M ∩(∁R N)=∅D .M ∪N =R三、填空题与解答题13.集合A ={0,|x|},B ={1,0,-1},若A ⊆B ,则A ∩B =________,A ∪B =________,∁B A =________.14.(1)设全集U =A ∪B ={x ∈N *|lgx<1},若A ∩(∁U B)={m|m =2n +1,n =0,1,2,3,4},则集合B =________.(2)已知集合A ={x|log 2x<1},B ={x|0<x<c},c>0.若A ∪B =B ,则c 的取值范围是________.15.已知集合A ={x|1<x<3},集合B ={x|2m<x<1-m}.(1)若A ⊆B ,求实数m 的取值范围;(2)若A ∩B =(1,2),求实数m 的取值范围;(3)若A ∩B =∅,求实数m 的取值范围.16.已知集合A ={x|1<x<k},集合B ={y|y =2x -5,x ∈A},若A ∩B ={x|1<x<2},则实数k 的值为( )A .5B .4.5C .2D .3.517.设f(n)=2n +1(n ∈N ),P ={1,2,3,4,5},Q ={3,4,5,6,7},记P ^={n ∈N |f(n)∈P},Q ^={n ∈N |f(n)∈Q},则P ^∩(∁N Q ^)=( )A .{0,3}B .{0}C .{1,2}D .{1,2,6,7}18.(2018·课标全国Ⅱ,理)已知集合A ={(x ,y)|x 2+y 2≤3,x ∈Z ,y ∈Z },则A 中元素的个数为( )A .9B .8C .5D .41.1集合 参考答案1.答案 B2.答案 B 解析 ∵M ={x ∈N |x(x +2)≤0}={x ∈N |-2≤x ≤0}={0},∴M 的子集个数为21=2.选B.3.答案 C4.答案 B 解析 由题意,得N ={x ∈Z |-1≤x ≤2}={-1,0,1,2},M ={x ∈R |-3<x<1},则M ∩N ={-1,0}.故选B.5.答案 C6.答案 C 解析 ∵log 2(x -2)>0,∴x -2>1,即x>3,∴A =(3,+∞),∴y =x 2-4x +5=(x -2)2+1>2,∴B =(2,+∞),∴A ∪B =(2,+∞).故选C.7.答案 C 解析 因为集合A 中至少有3个元素,所以log 2k>4,所以k>24=16.故选C.8.答案 B 解析 由log 2x<1,解得0<x<2,故A =(0,2),故∁R A =(-∞,0]∪[2,+∞),由x 2+4≤5x ,即x 2-5x +4≤0,解得1≤x ≤4,又x ∈Z ,所以B ={1,2,3,4}.故(∁R A)∩B ={2,3,4}.故选B.9.答案 A 解析 由B ={x|x<2m ,m ∈R },得∁R B ={x|x ≥2m ,m ∈R }.因为A ⊆∁R B ,所以2m ≤2,m ≤1.故选A.10.答案 B11.答案 ACD 解析 依题意得,A ={x|-1<x<log 27},∵2=log 24<log 27<log 28=3,∴选ACD.12.答案 ABC 解析 由题意知,M ={x|-2<x<3},N ={x|x<3},所以M ∩N ={x|-2<x<3}=M ,M ∪N =N ,因为∁R N ={x|x ≥3},所以M ∩(∁R N)=∅.故选ABC.13.答案 {0,1} {1,0,-1} {-1}解析 因为A ⊆B ,所以|x|∈B ,又|x|≥0,结合集合中元素的互异性,知|x|=1,因此A ={0,1},则A ∩B ={0,1},A ∪B ={1,0,-1},∁B A ={-1}.14.(1)答案 {2,4,6,8}解析 U ={1,2,3,4,5,6,7,8,9},A ∩(∁U B)={1,3,5,7,9},∴B ={2,4,6,8}.(2)答案 [2,+∞)解析 A ={x|0<x<2},由数轴分析可得c ≥2.15.答案 (1)(-∞,-2] (2)-1 (3)[0,+∞)解析 (1)由A ⊆B ,得⎩⎪⎨⎪⎧1-m>2m ,2m ≤1,1-m ≥3,得m ≤-2,即实数m 的取值范围为(-∞,-2].(2)由已知,得⎩⎪⎨⎪⎧2m ≤1,1-m =2⇒⎩⎪⎨⎪⎧m ≤12,m =-1,∴m =-1. (3)由A ∩B =∅,得 ①若2m ≥1-m ,即m ≥13时,B =∅,符合题意;②若2m<1-m ,即m<13时,需⎩⎪⎨⎪⎧m<13,1-m ≤1或⎩⎪⎨⎪⎧m<13,2m ≥3,得0≤m<13或∅,即0≤m<13. 综上知m ≥0,即实数m 的取值范围为[0,+∞).16.答案 D解析 B =(-3,2k -5),由A ∩B ={x|1<x<2},知k =2或2k -5=2,因为k =2时,2k -5=-1,A ∩B =∅,不合题意,所以k =3.5.故选D.17.答案 B解析 设P 中元素为t ,由方程2n +1=t ,n ∈N ,解得P ^={0,1,2},Q ^={1,2,3},∴P ^∩(∁N Q ^)={0}.18.答案A解析 方法一:由x 2+y 2≤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C 31C 31=9.故选A.方法二:根据集合A 的元素特征及圆的方程在坐标系中作出图象,如图,易知在圆x 2+y 2=3中有9个整点,即为集合A 的元素个数.故选A.。
课时作业1 集合
答案:C
6.[2019·桂林市,百色市,崇左市联合模拟考试]已知集合M={x|-1<x<3},N={-1,1},则下列关系正确的是( )
A.M∪N={-1,1,3}
B.M∪N={x|-1≤x<3}
C.M∩N={-1}
D.M∩N={x|-1<x<1}
解析:因为M={x|-1<x<3},N={-1,1},所以M∪N={x|-1≤x<3},M∩N={1},所以选项B正确,故选B.
答案:B
7.[2017·全国卷Ⅲ]已知集合A={(x,y)│x2+y2=1},B={(x,y)│y=x},则A∩B 中元素的个数为( )
A.3 B.2
C.1 D.0
解析:集合A表示以原点O为圆心,半径为1的圆上的所有点的集合,
集合B表示直线y=x上的所有点的集合.
结合图形可知,直线与圆有两个交点,
所以A∩B中元素的个数为2.
故选B.
答案:B
8.[2019·广州测试]已知集合M={x||x|≤2,x∈Z},N={x|x2-2x-3<0},则M∩N =( )
A.(-1,2] B.[-1,2]
C.{0,2} D.{0,1,2}
解析:M={-2,-1,0,1,2},N={x|-1<x<3},故M∩N={0,1,2},选D.
答案:D
9.[2019·南昌模拟]已知全集为R,集合A={x|log2x<2},B={x|x2-2x-3>0},则(∁
R A)∩B等于( )
A.[1,+∞)
B.[4,+∞)
∩C={3,6},故阴影部分表示的集合是
f ,f , ≥34,。