内容正文:
第一章 集合、常用逻辑用语与不等式 3
第一章 集合、常用逻辑用语与不等式
课时作业1 集合
-
一、单项选择题
1.(2023·辽宁大连103中学模拟)已知集合M=
{1,0},则与集合M 相等的集合为 ( )
A.(x,y)
x-y=-1,
x+y=1
B.{(x,y)|y= x-1+ 1-x}
C.x x=
(-1)n -1
2
,n∈N
D.y y= sin
nπ
2
,n∈N*
2.已知全集U=R,设集合A={x|x-1<0},
B={x|x2-2x-3≤0},则(∁UA)∪B=
( )
A.{x|1≤x ≤3} B.{x|-2≤x ≤1}
C.{x|x ≥-1} D.{x|x ≤3}
3.(2023·辽宁沈阳质检)设全集U=R,则集合
M ={0,1,2}和N ={x|x(x-2)log2x=0}
的关系可表示为 ( )
A
B
C
D
4.(2023·辽宁鞍山一中质检)已知集合A={1,
2,3},集合B ={2,3,4,5},集合C 满足A ∩
C≠ ⌀ 且C ⊆B,则满足条件的集合C 的个
数为 ( )
A.8 B.12
C.16 D.24
5.(2023·山东潍坊模拟)已知集合A ={1,a},
B={x|log2x<1},且A∩B 有2个子集,则
实数a的取值范围为 ( )
A.(-∞,0]
B.(0,1)∪ (1,2]
C.[2,+∞)
D.(-∞,0]∪ [2,+∞)
6.已知M,N 是全集U的非空子集,且N⊆∁UM,
则 ( )
A.N ⊆M B.M ⊆ ∁UN
C.∁UM =∁UN D.M ⊆N
二、多项选择题
7.(2023·湖北黄石中学模拟)中国古代重要的数
学著作《孙子算经》下卷有题:“今有物,不知其
数,三三数之,剩二;五五数之,剩三;七七数
之,剩二.问:物几何? ”现有如下表示:已知
A={x|x=3n+2,n∈N+},B={x|x=5n+
3,n∈N+},C={x|x=7n+2,n∈N+},若
x ∈A ∩B∩C,则下列选项中符合题意的整
数x 为 ( )
A.8 B.128
C.37 D.23
8.图中阴影部分用集合符号可以表示为 ( )
A.B ∩ (A ∪C)
B.(∁UB)∩ (A ∪C)
C.B ∩ (∁U(A ∪C))
D.(A ∩B)∪ (B ∩C)
9.已知全集U={x|x<10,x∈N*},A ⊆U,
B ⊆U,A ∩ (∁UB)={1,9},A ∩B ={3},
(∁UA)∩ (∁UB)={4,6,7},则下列选项正确
的为 ( )
A.8∈B
B.A 的不同子集的个数为8
C.{9}⊆A
D.7∉ ∁U(A ∪B)
-289-
hh
三、填空题
10.(2024·九省联考)已知集合A ={-2,0,2,
4},B={x||x-3|≤m},若A∩B=A,则
m 的最小值为 .
11.已知全集U ={-1,1,3},集合A ={a+2,
a2+2},且∁UA={-1},则a= .
12.某班有40名同学参加数学、物理、化学课外研
究小组,每名同学至多参加两个小组.已知参
加数学、物理、化学小组的人数分别为26,15,
13,同时参加数学和化学小组的有6人,同时
参加物理和化学小组的有4人,则同时参加数
学和物理小组的人数为 .
四、解答题
13.已知集合A={x|-1≤x<3},B={x|2<
x ≤5},求:
(1)A ∩B;
(2)(∁RA)∩B;
(3)若C={x|x>m}且A ∩C=A,求m
的取值范围.
14.设集合A={x|x2-x-2≤0},B={x|1<
x <2a}.
(1)若A ∪B=A,求实数a的取值范围;
(2)若(∁RA)∩B 中只有一个整数,求实数a
的取值范围.
2
15.(多选题)给定数集M,若对于任意a,b∈M,
有a+b∈M,且a-b∈M,则称集合M 为
闭集合,则下列说法中不正确的是 ( )
A.集合M ={-4,-2,0,2,4}为闭集合
B.正整数集是闭集合
C.集合M ={n|n=3k,k∈Z}为闭集合
D.若集合A1,A2 为闭集合,则A1∪A2 为闭
集合
16.设全集U={1,2,3,4,5,6},且U 的子集可表
示为0,1组成的6位字符串,如{1,3}表示的
是从左往右第1个字符为1,第3个字符为1,
其余均为0的6位字符串101000,并规定空集
表示的字符串为000000.
(1)若N ={2,3,6},则∁UN 表示的6位字符
串为 ;
(2)若B={5,6},集合A ∪B 表示的字符串
为011011,则满足条件的集合 A 的个数为
.
-290-
hh
对点训练1:解:(1)由题可知,X1 的所有
可能取值为0,1,2.
P(X1 =0)=
1
3×
2
3 =
2
9
,P(X1=
1)=
1
3 ×
1
3 +
2
3 ×
2
3 =
5
9
,
P(X1 =2)=
2
3 ×
1
3 =
2
9
,
故X1 的分布列如下表:
X1 0 1 2
P 29
5
9
2
9
(2)由全概率公式可知:
P(Xn+1 = 1) = P(Xn = 1)·
P(Xn+1 =1|Xn =1)+P(Xn =2)·
P(Xn+1 =1|Xn =2)+P(Xn =0)·
P(Xn+1 =1|Xn =0)= 13×13+
2
3 ×
2
3 P(Xn =1)+ 23 ×1 ·
P(Xn =2)+ 1×23 P(Xn =0)=
5
9P
(Xn = 1)+
2
3P
(Xn = 2)+
2
3P
(Xn =0),
即an+1 =
5
9an +
2
3bn +
2
3
(1-an -
bn),
所以an+1 = -
1
9an +
2
3
,
所以an+1-
3
5 = -
1
9 an -
3
5 ,
又a1 =P(X1 =1)=
5
9
,
所 以, 数 列 an -
3
5 为 以 a1 -
3
5 = -
2
45
为首项,以 -
1
9
为公比的
等比数列,
所以an -
3
5 = -
2
45
· -
1
9
n-1
=
2
5
· -
1
9
n
,
即an =
3
5 +
2
5
· -
1
9
n
.
(3)由全概率公式可得:
P(Xn+1 = 2) = P(Xn = 1)·
P(Xn+1 =2|Xn =1)+P(Xn =2)·
P(Xn+1 =2|Xn =2)+P(Xn =0)·
P(Xn+1 =2|Xn =0)= 23×13 ·
P(Xn =1)+ 13×1 P(Xn =2)+
0·P(Xn =0),即bn+1 =
2
9an +
1
3bn
,
又an =
3
5 +
2
5
· -
1
9
n
,
所 以 bn+1 =
1
3bn +
2
9 35 +
2
5 -
1
9
n
,
所 以 bn+1 -
1
5 +
1
5 -
1
9
n+1
=
1
3 bn -
1
5 +
1
5 -
1
9
n
.
又b1 =P(X1 =2)=
2
9
,
所以b1-
1
5 +
1
5 × -
1
9 = 29 -
1
5 -
1
45=0
,
所以bn -
1
5 +
1
5 -
1
9
n
=0,
所以bn =
1
5 -
1
5 -
1
9
n
,
所以E(Xn)=an +2bn +0(1-an -
bn)=an +2bn =1.
典例2:解:(1)由题意可得
L1 =(164-3q)q- q
3
3-3q
2+20q+
10 = -q
3
3 +144q-10
(q>0).
同理可得L2= -
q3
3+81q-10
(q>0),
L3 = -
q3
3 +50q-10
(q>0).
(2)由期望定义可知:
E(ξ)=0.4L1 +0.4L2 +0.2L3 =
0.4× -q
3
3 +144q-10 +0.4×
-q
3
3 +81q-10 +0.2× -q
3
3 +
50q-10 = -q
3
3 +100q-10.
(3)由(2)可知E(ξ)是产量q的函数.
设f(q)= E(ξ)= -
q3
3 +100q -
10(q>0),
得f'(q)= -q2+100.令f'(q)=0,
解得q=10或q= -10(舍去).
由题意及问题的实际意义(或当0<
q<10时,f'(q)>0;当q>10时,
f'(q)<0)可知,当q=10时,f(q)取
得最大值,即 E(ξ)最大时的产量q
为10.
对点训练2:解:(1)由题可知X ~B(4,
p).所以X 的分布列为
X 0 1 2 3 4
P (1-p)44p(1-p)36p2(1-p)2 4p3(1-p)p4
(2)① 由(1)可知f(p)=∑
5
i=1
ln
P(X=
xi)=2ln
6p2(1-p)2+3ln
4p3(1-
p)=8ln
2+2ln
3+13ln
p+7ln(1-p);
则f'(p)=
13
p -
7
1-p =
13-20p
p(1-p)
.
令f'(p)=0可得p =
13
20.
列表如下:
区间 0,1320 1320,1
f'(p)符号 正 负
f(p) 递增 递减
所以f(p)存在唯一极大值点p0 =
13
20.
② 估 计 该 盒 子 中 黑 球 的 数 目 为
60p0 =39.理由如下:
由 ① 可知,当且仅当p=
13
20
时,f(p)
取得最大值,即∑
5
i=1
ln
P(X =xi)取得
最大值,出现上述试验结果的概率最
大,因此可以认为从盒子中任意抽取
一个球,抽到黑球的概率为13
20
,从而估
计该 盒 子 中 黑 球 的 数 目 为39是 合
理的.
第一章 集合、常用逻辑
用语与不等式
课时作业1 集合
1.D 2.C 3.A 4.B
5.D 由题意得B = {x|log2x<1}=
(0,2),∵A ∩B 有2个子集,∴A∩B
中 的 元 素 个 数 为1,∵1∈ A ∩ B,
∴a∉A ∩B,即a∉B,∴a≤0或
a≥2,即实数a 的取值范围为(-∞,
0]∪ [2,+∞).故选D.
6.B 因为 M,N 是全集U 的非空子集,
且 N ⊆ ∁UM,所以Venn图为:
由Venn图可知,B正确;A,C,D错误.
故选B.
7.BD 对于A,8=7×1+1,则8∉C,
故A错误;对于B,128=3×42+2,即
128∈A,又128=5×25+3,即128∈
B,而128=7×18+2,即128∈C,因
此,128∈A∩B∩C,故B正确;对于
C,37=3×12+1,则37∉A,故C错
误;对于D,23=3×7+2,即23∈A,
又23=5×4+3,即23∈B,而23=
7×3+2,即23∈C,因此,23∈A ∩
B ∩C,故D正确.故选BD.
8.AD 在题图中阴影部分区域内任取
一 个元素x,则x∈A∩B或x∈B∩
C,所 以 阴 影 部 分 所 表 示 的 集 合 为
(A∩B)∪(B∩C),再根据集合的运
算可知,阴影部分所表示的集合也 可
表示为B∩(A∪C),所以A,D正确,
B,C错误.故选AD.
9.ABC 由题意可知,U = {x|x<10,
x ∈ N*}= {1,2,3,4,5,6,7,8,9},
A = {1,3,9},B = {2,3,5,8},所 以
8∈B,故A正确;集合A 有3个元素,
所以A 的不同子集的个数为23=8,故
B正 确;{9}⊆ A,故 C 正 确;因 为
∁U(A∪B)= (∁UA)∩(∁UB)= {4,
6,7},所以7∈∁U(A∪B),故D错误.
故选ABC.
10.5
解析:由A ∩B =A,知 A ⊆B,由
|x-3|≤m,得-m+3≤x≤m+
3,故 -m+3≤-2
,
m+3≥4, 解得m ≥5,即
m 的最小值为5.
-562-
参
考
答
案
11.-1
解析:因为全集U = {-1,1,3},集合
A ={a+2,a2+2},且∁UA={-1},
所以1∈A 且3∈A,所以
a+2=1,
a2+2=3 或 a+2=3,a2+2=1, 当
a+2=1,
a2+2=3 时,解 得 a = -1,当
a+2=3,
a2+2=1 时,方程组无解,故舍去.
综上可得a= -1.
12.4
解析:设 参 加 数
学、物理、化学小
组的同学组成的
集 合 分 别 为 A,
B,C,同 时 参 加
数学和物理小组
的人 数 为 x,因
为每名同学至多
参加两个小组,所以同时参加三个小
组的同学的人数为0,如图所示,由图
可 知20-x+6+3+x+4+11-x=
40,解得x =4,所以同时参加数学和
物理小组的有4人.
13.解:(1)由题意知集合A ={x|-1≤
x<3},B={x|2<x≤5},故A∩
B = {x|2<x <3}.
(2)∁RA={x|x<-1或x≥3},故
(∁RA)∩B = {x|3≤x ≤5}.
(3)因为C = {x|x >m},且A ∩
C =A,所以A ⊆C,故m <-1.
14.解:(1)A = {x|x2-x-2≤0}=
{x|-1≤x ≤2},
因为A ∪B =A,所以B ⊆A,
当a≤
1
2
时,B=⌀,故B⊆A,符合
题意,
当a>
1
2
时,则B⊆A,可知2a≤2,
即1
2 <a≤1
,
综上可知,a≤1.
(2)∁RA = {x|x <-1或x >2},
因为(∁RA)∩B 中只有一个整数,因
此该整数为3,如图,
B ={x|1<x<2a},所以3<2a≤
4,所以32 <a≤2.
15.ABD 对于 A,当 集 合 M = {-4,
-2,0,2,4}时,2,4∈M,而2+4=
6∉M,所以集合M 不为闭集合,A错
误;对于B,设a,b是任意的两个正整
数,则a+b∈M,当a<b时,a-b是
负数,不 属 于 正 整 数 集,所 以 正 整 数
集不 为 闭 集 合,B错 误;对 于 C,当
M = {n|n=3k,k∈Z}时,设a=
3k1,b=3k2,k1,k2 ∈Z,则a+b=
3(k1 +k2)∈ M,a -b =3(k1 -
k2)∈M,所以集合M 是闭集合,C正
确;对于D,设A1 = {n|n=3k,k∈
Z},A2 ={n|n=2k,k∈Z},由C可
知,集 合 A1,A2 为 闭 集 合,2,3 ∈
A1 ∪A2,而2+3∉A1 ∪A2,故
A1 ∪ A2 不 为 闭 集 合,D 错 误.故
选ABD.
16.(1)100110 (2)4
解析:(1)因为U = {1,2,3,4,5,6},
N = {2,3,6},所以∁UN = {1,4,5},
所以∁UN 表示的6位字符串为100110.
(2)因为集合A∪B 表示的字符串为
011011,所以A∪B = {2,3,5,6},又
B = {5,6},所 以 集 合 A 可 能 为{2,
3},{2,3,5},{2,3,6},{2,3,5,6},即
满足条件的集合A 的个数为4.
课时作业2 常用逻辑用语
1.B 2.D 3.A 4.B
5.A 假设没有2题有多于一人正确解
答,取极端情况,假设三人均答对3题,
有1题三人均答对,且三人回答的其他
2题均不同,则至少还需要6道不同的
题,与题设不符,故A正确;5道题编号
为1,2,3,4,5,甲正确解答1,3,5,乙正
确解答1,2,4,5,丙正确解答2,3,4,则
每题都只有两人正确解答,B错误;如
果三人都正确解答了所有题,则C错
误;如果三人都是正确解答1,2,3,这
时有2题没有人正确解答,D错误.故
选A.
6.A 由x2-3x+2≤0可得1≤x≤
2,即p:x∈[1,2];由(x-a)(x-a-
5)≤0可得a≤x≤a+5,即q:x∈
[a,a+5].若p 是q 的必要不充分
条件,则p 是q 的充分不必要条件,所
以[1,2]⫋[a,a+5],所以 a<1
,
a+5≥2
或 a≤1,
a+5>2, 解得 -3≤a≤1.
7.AC 不等式1+
1
x >0⇔
x+1
x >
0⇔(x+1)x >0,故不等式的解集为
(-∞,-1)∪(0,+∞).对于A,B,C,
D,只 有 A,C 对 应 的 集 合 为 (- ∞,
-1)∪(0,+∞)的真子集.故选AC.
8.CD 依 题 意 得 命 题 “∀x ∈ [1,2],
x2-a≤0”是真命题,所以a≥x2 对
任意x∈[1,2]恒成立,所以a≥4,其
必要不充分条件是a>1或a≥1,故
选CD.
9.BD 当a>b,c=0时,显然ac2>bc2
不成立,故 A错误;当 A ∈ 0,
π
2 ,
B∈ 0,
π
2 时,则由A>B⇒cos A <
cos
B,当A∈
π
2
,π 时,因为A>B,
所以B ∈ 0,π2 ,所以cos A <0,
cos
B>0,因此cos
A<cos
B成立.若
A∈ 0,
π
2 ,B∈ 0,π2 ,由cos A<
cos
B⇒A >B,若 A,B 中 有 一 个 在
π
2
,π 时,因为cos
A <cos
B,所以
cos
A ≤ 0,cos
B > 0,所 以 A ∈
π
2
,π ,B ∈ 0,π2 ,因此A >B,
故B正确;在 △ABC 中,A >B⇒a>
b⇒sin
A>sin
B,故C错误;x2-2x-
3>0⇒x >3或 x <-1,|x|>
1⇒x >1或x<-1,则{x|x>3或
x<-1}⫋{x|x>1或x<-1},所
以“x2-2x-3>0”是“|x|>1”的
充分不必要条件,故D正确.故选BD.
10.充分 充要
11.[0,3]
解析:由x2-8x-20≤0,得-2≤
x ≤10,所以 P = {x|-2≤x ≤
10}.因为x ∈P 是x ∈S 的必要条
件,所以S⊆P.所以
1-m≥-2,
1+m≤10,
1-m≤1+m,
解得0≤m ≤3.故当0≤m ≤3时,
x ∈P 是x ∈S 的必要条件.
12.[2,+∞)
解析:“∃x∈[-1,2],x-a>0”是
假命题,则它的否定是“∀x∈[-1,2],
x-a ≤0”,是 真 命 题,所 以 x ∈
[-1,2],a≥x 恒成立,所以a≥2,
即实数a 的取值范围是[2,+∞).
13.解:若m <0,p:x2-3mx+2m2 ≤
0,即2m ≤x ≤m;p:x <2m 或
x >m.q:-3<x <-1,且q是p
的充分不必要条件,则q 对应的集合
是 p 对 应 集 合 的 真 子 集, 则
m <0,
m ≤-3 或 m <0,2m ≥-1, 即 m ≤-3
或-
1
2 ≤m<0
,故实数m 的取值范
围是(-∞,-3]∪ -
1
2
,0 .
14.证明:充分性:如果a =b=c,那么
(a-b)2 + (b-c)2 + (a-c)2 =
0,∴a2+b2 +c2 -ab-ac-bc =
0,∴a2+b2+c2 =ab+ac+bc.
必要性:如果a2+b2+c2=ab+ac+
bc,那么a2+b2+c2-ab-ac-bc=
0,∴(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2=
0,∴a-b =0,b-c =0,c-a =
0,∴a=b=c.∴a2+b2+c2=ab+
ac+bc的充要条件是a=b=c.
15.必要不充分
解析:当x ≥
1
2
时,方程可化为x+
2x-1=3x-1,此时成立;当
1
3 ≤
x <
1
2
时,方程可化为x - (2x -
1)=3x-1,解得x =
1
2
(舍去);当
0<x<
1
3
时,方程可化为x-(2x-
1)= -(3x-1),解得x =0(舍去);
当x≤0时,方程可化为-x-(2x-
1)= -(3x-1),此时成立;故|x|+
|2x-1|=|3x-1|的解集为(-∞,
0]∪
1
2
,+∞ .由x∈(-∞,0]可
推得x∈(-∞,0]∪
1
2
,+∞ ,反
之不 成 立,故 “|x|+|2x -1|=
|3x-1|”是“x≤0”的必要不充分
条件.
16.[-4,-2]
解析:由x-3
x+1≥
2,得x+5x+1≤
0,解
得-5≤x<-1,设A={x|k-1<
x <k+1},B={x|-5≤x<-1},
因为p是q的充分条件,所以A⊆B,
所以 k-1≥-5,
k+1≤-1, 解得-4≤k≤-2,
所以实数k的取值范围是[-4,-2].
课时作业3 等式性质
与不等式性质
1.D 2.D 3.C 4.B
5.B 设4a-2b=m(a-b)+n(a+
b)= (m +n)a - (m -n)b,所 以
-563-