内容正文:
模块01集合、常用逻辑用语、不等式
题型梳理
题型一 Venn图法解决集合运算问题
题型二 分类讨论法解决元素与集合关系问题
题型三 根据集合包含关系求参数值或范围
题型四 一元二次型不等式恒成立问题
题型五 一元二次不等式能成立问题
题型六 基本不等式中“1”的妙用
题型七 利用基本不等式求参数范围
题型八 作差法比较大小
知识回顾
知识点01.集合
(1)集合间的关系与运算
A∪B=A⇔B⊆A;A∩B=B⇔B⊆A.
(2)子集、真子集个数计算公式
对于含有n个元素的有限集合M,其子集、真子集、非空子集、非空真子集的个数依次为2n,2n-1,2n-1,2n-2.
(3)集合运算中的常用方法
若已知的集合是不等式的解集,用数轴求解;若已知的集合是点集,用数形结合法求解;若已知的集合是抽象集合,用Venn图求解.
知识点02.全称量词命题、存在量词命题及其否定
(1)全称量词命题p:∀x∈M,p(x),它的否定﹁p:∃x∈M,﹁p(x);
(2)存在量词命题p:∃x∈M,p(x),它的否定﹁p:∀x∈M,﹁p(x).
(3)命题与其否定真假相反.
知点识03.充分条件与必要条件的三种判定方法
(1)定义法:若p⇒q,则p是q的充分条件(或q是p的必要条件);若p⇒q,且q⇏p,则p是q的充分不必要条件(或q是p的必要不充分条件).
(2)集合法:利用集合间的包含关系.例如,命题p:x∈A,命题q:x∈B,若A⊆B,则p是q的充分条件(q是p的必要条件);若AB,则p是q的充分不必要条件(q是p的必要不充分条件);若A=B,则p是q的充要条件.
(3)等价法:将命题等价转化为另一个便于判断真假的命题.
知识点04.一元二次不等式的解法
解一元二次不等式的步骤:一化(将二次项系数化为正数);二判(判断对应方程Δ的符号);三解(解对应的一元二次方程);四写(大于取两边,小于取中间).
解含有参数的一元二次不等式一般要分类讨论,往往从以下几个方面来考虑:(1)二次项系数,它决定二次函数的开口方向;(2)判别式Δ,它决定根的情形,一般分Δ>0,Δ=0,Δ<0三种情况;(3)在有根的条件下,要比较两根的大小.
知识点05.一元二次不等式的恒成立问题
(1)ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立的条件是.
(2)ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立的条件是.
知识点06.分式不等式
>0(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0);
≥0(≤0)⇔.
知识点07.基本不等式
(1)基本不等式:≥(a>0,b>0),当且仅当a=b时,等号成立.
基本不等式的变形:
①a2+b2≥2ab(a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立;
②≥ab(a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立.
(2)在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,满足基本不等式中“正”“定”“等”的条件.
易错提醒
1.描述法表示集合时,一定要理解好集合的含义——抓住集合的代表元素.如{x|y=lgx}——函数的定义域;{y|y=lgx}——函数的值域;{(x,y)|y=lgx}——函数图象上的点集.
2.集合的元素具有确定性、无序性和互异性,在解决有关集合的问题时,尤其要注意元素的互异性.
3.空集是任何集合的子集.解题时勿漏∅的情况.
4.判断命题的真假要先明确命题的构成.由命题的真假求某个参数的取值范围,还可以从集合的角度来思考,将问题转化为集合间的运算.
5.解形如ax2+bx+c>0(a≠0)的一元二次不等式时,易忽视对系数a的讨论导致漏解或错解,要注意分a>0,a<0进行讨论.
6.求解分式不等式时应正确进行同解变形,不能把≤0直接转化为f(x)·g(x)≤0,而忽视g(x)≠0.
7.容易忽视使用基本不等式求最值的条件,即“一正、二定、三相等”导致错解,如求函数f(x)=+的最值,就不能利用基本不等式求最值;求解函数y=x+(x<0)的最值时应先转化为正数再求解.
题型方法
【题型一】 Venn图法解决集合运算问题
【例1】(2025·黑龙江佳木斯·三模)已知全集,集合,,则图中阴影部分所表示的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】交集的概念及运算、利用Venn图求集合
【分析】由集合的运算即可表示出阴影部分,然后代入计算,即可得到结果.
【详解】,且,
则,
阴影部分表示的集合是在集合中去掉的元素,
则阴影部分表示的集合为.
故选:D
【举一反三】
1.(2025·黑龙江齐齐哈尔·三模)已知全集,若,则下列说法正确的是( )
A.,且 B.,且
C.,且 D.,且
【答案】A
【知识点】交并补混合运算、利用Venn图求集合
【分析】依题意画出Venn图表示出集合间的基本关系,即可判断出元素与集合间的关系.
【详解】根据题意,画出Venn图如下图所示:
由图可知,且,即A正确;
显然,可得B错误,,C错误,,可知D错误.
故选:A
2.(2025·福建厦门·三模)已知全集为,则图中阴影部分表示的集合是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】交集的概念及运算、对数的运算
【分析】根据条件,求出集合,再利用集合的运算,即可求解.
【详解】易知,又,所以,
故选:C.
3.(2025·广东佛山·二模)图中阴影部分用集合符号可以表示为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】交并补混合运算、利用Venn图求集合
【分析】 根据集合的运算即可得到答案.
【详解】 在阴影部分区域内任取一个元素,则或,
故阴影部分所表示的集合为或者,故A正确.
故选:A.
4.(2025·广东佛山·模拟预测)已知全集,集合,,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】利用Venn图求集合
【分析】利用韦恩图法即可判断.
【详解】如图,对于A:,所以A错误;
对于B:,所以B错误;
对于D:,所以D错误,
对于C:由图观察显然,故C正确.
故选:C
5.(2025·吉林·二模)设全集,则图中阴影部分表示的集合是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】利用Venn图求集合、交并补混合运算
【分析】先判断表示的集合怎么表示,再利用交集和并集的定义求解即可.
【详解】因为,所以,
因为,所以,,
而阴影部分表示的集合是,
则图中阴影部分表示的集合是,故B正确.
故选:B
【题型二】 分类讨论法解决元素与集合关系问题
【例2】(2025·甘肃庆阳·二模)已知集合,且,则实数的值为 .
【答案】3
【知识点】根据元素与集合的关系求参数、利用集合元素的互异性求参数、集合元素互异性的应用
【分析】因为,则或,由此可解出,再代入集合验证,需要满足集合的互异性,由此可得答案.
【详解】因为,所以分为以下两种情况:
①或,当时,集合满足题意;
当时,集合,违反了集合的互异性,故舍去;
②,此时集合,违反了集合的互异性,故舍去;
综上所述,.
故答案为:3.
【举一反三】
1.(2025高三·全国·专题练习)已知集合若,则的值为( )
A.1 B. C.1或 D.或
【答案】B
【知识点】利用集合元素的互异性求参数、根据元素与集合的关系求参数
【分析】根据或,结合集合中元素满足互异性即可求解.
【详解】因为
所以或,
当时,,此时,,故舍去:
当时,解得或(舍去),
综上.
故选:B
2.(2025·河南·模拟预测)已知集合,,若,则( )
A. B. C.或 D.或
【答案】C
【知识点】根据集合的包含关系求参数
【分析】分和两种情况进行讨论,结合集合中元素的特性即可得答案.
【详解】①当时,解得,此时,满足题意,
②当时,解得,此时,满足题意,
故选:C.
3.(2025·全国·模拟预测)已知集合,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】根据集合的包含关系求参数、补集的概念及运算、分式不等式
【分析】根据分式不等式求解集合A及,然后按照和分类讨论,根据集合的关系列不等式组求解即可.
【详解】因为,所以,所以或,
所以或,所以,
当时,,解得,满足;
当时,要使,则,解得,
综上,,即的取值范围是.
故选:D
【题型三】 根据集合包含关系求参数值或范围
【例3】(2025·陕西安康·模拟预测)已知集合,,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】根据集合的包含关系求参数、根据交集结果求集合或参数、解不含参数的一元二次不等式
【分析】先解一元二次不等式求解集合,再根据集合间的关系得出参数范围即可.
【详解】因为,
,所以,所以.
故选:C.
【举一反三】
1.(多选)(2025·江西·模拟预测)已知集合,,下列结论正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则可以取3
【答案】AC
【知识点】根据集合的包含关系求参数
【分析】把代入,求解判断AB;利用集合的包含关系求解判断CD.
【详解】对于AB,若,则任意实数均满足,因此,A正确,B错误;
对于CD,由,得,解得,C正确,D错误.
故选:AC.
2.(2025·河北·二模)已知集合,,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】根据集合的包含关系求参数、解不含参数的一元一次不等式
【分析】求出集合,根据,即可求出实数的取值范围.
【详解】由题意得,因为,则.
故选:A.
3.(2025·四川成都·三模)已知集合,,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】根据集合的包含关系求参数
【分析】根据子集的关系即可求解.
【详解】由于,所以,
故选:D
【题型四】 一元二次型不等式恒成立问题
【例4】(2025·甘肃兰州·模拟预测)若不等式对任意都成立,则实数的取值范围是 .
【答案】
【知识点】一元二次不等式在实数集上恒成立问题
【分析】先将原不等式变形,然后分和两种情况进行讨论,当时直接判断不等式是否恒成立,当时,根据二次函数的性质列出不等式组求解,最后综合两种情况得出的取值范围.
【详解】原不等式等价于,
当时,对,不等式恒成立;
当时,则有,解得:
综上所述,实数的取值范围是
故答案为:.
【举一反三】
1.(2025·浙江·三模)“”是“函数的值域为R”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【知识点】充分条件的判定及性质、必要条件的判定及性质、根据对数函数的值域求参数值或范围、一元二次不等式在实数集上恒成立问题
【分析】验证充分性,当时,,所以函数的值域为R,即具有充分性;再验证必要性,若函数的值域为R,则对于二次函数,其判别式非负,由此可解得,可得答案.
【详解】若,因为,所以函数的定义域为,
故,所以函数的值域为R,
即“”是“函数的值域为R”的充分条件;
若函数的值域为R,则对于二次函数,其值域包含,
即,解得或,
即“”不是“函数的值域为R”的必要条件,
综上,“”是“函数的值域为R”的充分不必要条件,
故选:A.
2.(2025·江苏宿迁·二模)设函数,其中.若对任意的恒成立,则 .
【答案】
【知识点】一元二次不等式在实数集上恒成立问题、高次不等式
【分析】令,求出方程、的根,假设,结合穿根法可得出,进而得出,分析可知对任意的恒成立,可求出的值,由此可得出的值.
【详解】因为,则,
令,可得或或,
由于,则,
,
令,
令可得或或,
由于,则,
由可得,
若,取,,,
当时,,,此时,,
当时,由穿根法可知,,矛盾,
所以,,即,则,
所以,
因为对任意的恒成立,
所以对任意的恒成立,则,解得,
因此,.
故答案为:.
3.已知函数对任意实数、恒有,当时,,且.
(1)求证:为奇函数,并求的值;
(2)判断在上的单调性,并说明理由;
(3)若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)证明见解析,
(2)减函数,理由见解析
(3)
【知识点】求函数值、定义法判断或证明函数的单调性、函数奇偶性的定义与判断、一元二次不等式在实数集上恒成立问题
【分析】(1)令,可求出的值,再令,结合函数奇偶性的定义可证得结论成立,计算出的值,再由奇函数的定义可求得的值;
(2)利用函数单调性的定义可得出结论;
(3)将所求不等式变形为,结合函数的单调性得出对任意的恒成立,利用二次不等式恒成立可求得实数的取值范围.
【详解】(1)取,则,解得.
取,则,
所以对任意恒成立,所以为奇函数.
因为,所以.
(2)是R上的减函数.
理由:任取,则,则,
所以,故是R上的减函数.
(3)因为为奇函数,所以等价于,
即.
因为是R上的减函数,所以,即恒成立.
①时,则,解得,不符合题意;
②当时,则,解得.
综上,实数的取值范围为.
4.设函数
(1)若不等式对一切实数恒成立,求的取值范围;
(2)解关于的不等式:.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】一元二次不等式在实数集上恒成立问题、解含有参数的一元二次不等式
【分析】(1)转化问题为恒成立,进而结合二次不等式恒成立问题求解即可;
(2)不等式化简为,进而根据含参一元二次不等式的解法,分类讨论即可求解.
【详解】(1)对一切实数恒成立,等价于恒成立.
当时,不等式可化为,不满足题意.
当,有,即,解得,
所以的取值范围是.
(2)依题意,等价于,
当时,不等式可化为,所以不等式的解集为;
当时,不等式化为,
此时,所以不等式的解集为
当时,不等式化为,
当时,,不等式的解集为;
当时,,不等式的解集为;
当时,,不等式的解集为;
综上,当时,原不等式的解集为
当时,原不等式的解集为;
当时,原不等式的解集为;
当时,原不等式的解集为;
当时,原不等式的解集为.
【题型五】 一元二次不等式能成立问题
【例5】(2025·陕西咸阳·三模)已知,且:关于的不等式无解;:直线的斜率非负,则是的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【知识点】判断命题的充分不必要条件、由一元二次不等式的解确定参数、已知斜率求参数
【分析】分别求出成立时的取值范围,再判断充分必要性.
【详解】对于:关于的不等式无解,
则,即,
对于:直线的斜率非负,
即,得,
所以,但,
所以是的充分不必要条件.
故选:A
【举一反三】
1.已知函数为奇函数.
(1)求的值并直接写出的单调性(无需说明理由);
(2)若存在实数,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)单调递减
(2)
【知识点】定义法判断或证明函数的单调性、根据函数的单调性解不等式、由奇偶性求参数
【分析】(1)根据奇函数的含义可求得的值,根据函数单调性的定义法可求得单调性;
(2)根据单调性以及奇函数性质可得,从而得到不等式,求解即可.
【详解】(1)因为函数为奇函数,定义域为R,则,
所以,即,
此时,满足,即为奇函数,
,定义域为R,对,且,
则,
因为,所以,,,
所以,即函数在R上单调递减;
(2)由,则,
又因为为奇函数,所以,
又因为函数在R上单调递减,
所以,因为存在实数,使得,
所以,解得,
所以的取值范围为.
2.已知关于的不等式的解集为.
(1)求实数的值;
(2),都有,求实数的取值范围
(3)若存在实数,使不等式成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2);
(3).
【知识点】由一元二次不等式的解确定参数、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题、一元二次不等式在某区间上有解问题
【分析】(1)由题意可得是方程的两根,结合韦达定理求解即可;
(2)由(1)可知,求出在上的最小值,即可得答案;
(3)结合(2)求出在上的最大值,即可得答案
【详解】(1)由题意可得是方程的两根,
由韦达定理可得,
解得;
(2)因为,
所以,
当时,则的最小值为,
所以,
所以实数的取值范围为;
(3)由(2)可知当时,则的最大值为,
所以实数的取值范围为.
3.(1)设函数在范围内的最大值为,最小值为,且 ,求实数的取值范围;
(2)已知关于的方程在范围内有解,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2)
【知识点】根据二次函数零点的分布求参数的范围、由一元二次不等式的解确定参数、根据二次函数的最值或值域求参数
【分析】(1)讨论二次函数的对称轴和所给区间的位置关系,即可确定函数的最值,由此可解不等式,即可得答案;
(2)讨论方程在范围内有一解还是两解,由此可列出不等式组,即可得求得答案.
【详解】(1)∵,∴函数的对称轴为,
①当时,即时,当时,随增大而增大,
∴,,∴,解得,
②当时,即时,当时,随增大而减小,
∴,,∴,解得,
③当时,即时,
∴,,,
解得,此时,
④当时,即时,
,,,
解得,此时,
综上,的取值范围为.
(2)原方程即为,设,
当时,.
①若方程在上有一解,只需时,函数的取值为负即可.
∴.解得:.
②若方程在上有两解,则,即,
.
综上,的取值范围为.
【题型六】 基本不等式中“1”的妙用
【例6】(多选)(2025·福建漳州·模拟预测)已知正实数x,y满足,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【知识点】基本不等式求积的最大值、基本不等式求和的最小值、条件等式求最值、基本不等式“1”的妙用求最值
【分析】对于A,由基本不等式建立不等式,可得其正误;对于B,由等量关系可得函数解析式,根据二次函数的性质,可得其正误;对于C,利用基本不等式隐藏“1”的妙用,可得其正误;对于D,由等量关系可得函数解析式,利用基本不等式,可得其正误.
【详解】对于A,,当且仅当,等号成立,则,故A正确;
对于B,由,则,由,则,
所以,故B错误;
对于C,,当且仅当,等号成立,故C正确;
对于D,由B易知,当且仅当,等号成立,则,故D正确.
故选:ACD.
【举一反三】
1.(2025·河北·三模)已知,则的最小值为( )
A.2 B. C.4 D.9
【答案】C
【知识点】基本不等式求和的最小值、基本不等式“1”的妙用求最值
【分析】应用常值代换结合基本不等式计算求出最小值.
【详解】由,得,
当且仅当时取等号得出最小值4,
故选:C.
2.(多选)(2025·辽宁沈阳·三模)已知中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,,,点M为内一动点,且,则( )
A. B.
C.a的最大值为2 D.的最小值为
【答案】ABD
【知识点】三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形、用定义求向量的数量积、基本不等式“1”的妙用求最值
【分析】由数量积的定义即可判断A,由三角形的面积公式即可判断B,由余弦定理以及基本不等式即可判断C,由基本不等式的常数代换,即可判断D.
【详解】对于A,由可得,则,故A正确;
对于B,,故B正确;
对于C,由余弦定理可得,
即,则,当且仅当时,等号成立,
所以的最小值为,故C错误;
对于D,因为,且,
则,即,
所以
,
当且仅当时,即时,等号成立,故D正确;
故选:ABD.
3.(2025·陕西安康·模拟预测)已知,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
【答案】D
【知识点】对数的运算、基本不等式求和的最小值
【分析】将变形得,代入再根据基本不等式可求出结果.
【详解】由题意,知,.由,得,
两边同时除以,得.
因为,
当且仅当,即,时取等号,
所以的最小值为.
故选:D.
4.(2025·湖北·模拟预测)已知随机变量,a、b是正实数,满足,则的最小值为 .
【答案】
【知识点】基本不等式“1”的妙用求最值、根据正态曲线的对称性求参数
【分析】根据给定条件,利用正态分布的对称性可得,再利用基本不等式“1”的妙用求出最小值.
【详解】由随机变量,且,得,而,
则,
当且仅当,即,时取等号,
所以的最小值为.
故答案为:
5.(2025·安徽合肥·模拟预测)已知是椭圆的两个焦点,点在上,则的最小值为 .
【答案】
【知识点】基本不等式“1”的妙用求最值、椭圆定义及辨析
【分析】根据椭圆的定义可得,利用基本不等式即可求得的最小值.
【详解】是椭圆的两个焦点,点在上,,
所以,
当且仅当时,取等号,
所以的最小值为.
故答案为:.
6.(2025·湖北黄冈·模拟预测)已知奇函数为上的单调递增函数,且当时,,则的最小值为 .
【答案】
【知识点】函数奇偶性的应用、基本不等式求和的最小值
【分析】先根据奇函数的性质得到与的关系,再将所求式子进行变形,最后利用基本不等式求解最小值.
【详解】已知是奇函数,则.
因为,所以.
又因为在上单调递增,所以,即.
由可得.
则.
将展开可得:
.
因为,所以,.
根据基本不等式,则,当且仅当时等号成立.
所以.
故答案为: .
7.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在中,角,,所对的边分别为,,,已知.
(1)求;
(2)已知是边上的点,,,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】基本不等式“1”的妙用求最值、余弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)先应用正弦定理角化边,再结合余弦定理求解即可;
(2)先根据面积公式列式得出,最后应用基本不等式计算求解最小值即可.
【详解】(1)在中,由及正弦定理,得,
整理得,由余弦定理得,
而,所以.
(2)如图:
由,得,则,即,
所以,
当且仅当时取等号,
所以的最小值为.
【题型七】 利用基本不等式求参数范围
【例7】(2025·四川·三模)若,,则实数m的取值范围为 .
【答案】
【知识点】基本不等式求和的最小值
【分析】根据题意,转化为,令,结合基本不等式,求得函数的最小值,即可求解.
【详解】由,可得,
因为,故只需,
令,则,
当且仅当,即时取等号,所以,所以实数的取值范围为.
故答案为:.
【举一反三】
1.(2025·山东·二模)若实数x,y,z满足,且,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】基本(均值)不等式的应用、基本不等式求和的最小值
【分析】将换成用表示,从而将平方表示成,由,求出,进而求出范围.
【详解】因为,
所以且,
故且,
所以,
故,
,
所以,
所以,
故选:A.
2.已知函数,若对任意的,恒成立,则实数的取值范围为 .
【答案】
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、基本不等式的恒成立问题
【分析】将题干中的不等式变形为,令,令导数分析函数在上的单调性,由可得出,即,结合基本不等式可求出实数的取值范围.
【详解】由,得,
即.
令,则,令,则,
当时,,当时,,
则在上单调递减,在上单调递增,
故,
所以在R上单调递增,
所以,即,
又,当且仅当时等号成立,
所以,即实数的取值范围为.
故答案为:.
3.若,,且,求的取值范围.
【答案】
【知识点】基本不等式求积的最大值、解不含参数的一元二次不等式
【分析】利用基本不等式结合一元二次不等式的解法可得结果.
【详解】∵,∴,
令,则上式化为解得或(舍),
∴,即,当且仅当时,等号成立,
∴的取值范围为.
【题型八】 作差法比较大小
【例8】(多选)(2025·甘肃庆阳·模拟预测)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【知识点】比较指数幂的大小、用导数判断或证明已知函数的单调性、作差法比较代数式的大小、比较对数式的大小
【分析】由题意结合函数单调性可得.对于A,由作差法可判断选项正误;对于B,由对数函数单调性可判断选项正误;对于C,通过举特例可判断选项正误;对于D,由指数函数单调性可判断选项正误.
【详解】由题意可得,对于函数,
则在R上单调递增,结合,可得.
对于A,,故A正确;
对于B,由不能判断与1的大小,故B错误;
对于C,取,此时C不成立,故C错误;
对于D,因为,由指数函数的单调性易得,故D正确.
故选:AD.
【举一反三】
1.(多选)(2025·安徽合肥·三模)已知实数,满足,,,则下列正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、由已知条件判断所给不等式是否正确、构造函数法证明不等式
【分析】通过对已知不等式进行变形,构造函数,利用函数的单调性得出,进而推导各选项的正确性.
【详解】对不等式进行变形化简得:,
设.
求导得:.
所以函数在上单调递增.
由,且函数单调递增,可得,即.
对于选项A:
因为,所以平方可得即.A正确.
对于选项B:
取反例,当时,,满足题意.
而,所以B错误.
对于选项C:
取反例,当时,
计算选项C的左边为,右边,
此时,C错误.
对于选项D:
令,求导得,可以看出该导数在上小于0.
所以在上单调递减,所以.
因为,所以,所以.
由前面可知,所以,所以选项D正确.
故选:AD.
2.(多选)已知,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【知识点】由已知条件判断所给不等式是否正确、由不等式的性质比较数(式)大小、作差法比较代数式的大小、由基本不等式证明不等关系
【分析】利用作差法可判断AB,利用不等式的性质判断C,根据作差法及基本不等式判断D.
【详解】选项A:因为,所以,故A正确.
选项B: 因为,所以,,则,所以,故B错误.
选项C:因为,所以,,
所以,又,所以,故C正确.
选项D: ,
当等号成立,但是,故等号不成立,故D正确.
故选:ACD
3.(多选)(2025·山东临沂·二模)已知,则下列不等式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【知识点】作差法比较代数式的大小
【分析】对于A,可以用作差法判断,对于BC,举反例判断即可,对于D,分三种情况讨论即可判断.
【详解】对于A,,因为,
所以,即,所以,故A正确;
对于B,取,此时,故B错误;
对于C,取,则,故C错误,
对于D,若,则显然成立,
若,则成立,
若,则成立,
综上所述,只要,就一定有,故D正确.
故选:AD.
4.(多选)(2025·湖南郴州·三模)设正实数满足,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【知识点】作差法比较代数式的大小、基本不等式求积的最大值、基本不等式求和的最小值、条件等式求最值
【分析】对于A:设,整理可得得,结合运算求解;对于BD:利用基本不等式分析判断;对于C:先证,即可得结果.
【详解】对于选项A:因为正实数满足,
设,则,
因为,
即,整理可得得,
将其看为关于的一元二次方程,则,解得,
即,故A正确;
对于选项D:因为,且,,
则,当且仅当时,等号成立,
所以,故D正确;
对于选项B:因为,则,
当且仅当时,等号成立,
则,得,当且仅当时,等号成立,故B错误;
对于选项C:因为
,
因为,则,,
可得,当且仅当时,等号成立,
即,可得,
即,当且仅当时,等号成立
所以,故C正确;
故选:ACD.
5.已知,若,判断与的大小,并加以证明.
【答案】大小见解析,证明见解析
【知识点】对数的运算性质的应用、作差法比较代数式的大小、比较对数式的大小
【分析】根据对数的运算性质和对数函数的单调性求解即可.
【详解】依题意,,,
由,得,
因此,当且仅当时等号成立,
由对数函数的单调性得,当时,,
当时,.
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一、单选题
1.(2025·北京朝阳·二模)已知集合,集合,则集合( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】并集的概念及运算、由指数函数的单调性解不等式
【分析】首先,求解集合中关于的不等式,然后求解的并集.
【详解】对于集合,,化简得,所以.
所以集合.
对于集合,,根据指数函数的性质可得.
所以集合.
所以.
故选:A.
2.(2025·山西临汾·三模)已知全集,集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】交并补混合运算
【分析】根据补集、并集的定义计算可得.
【详解】因为全集,,,
所以,则.
故选:A
3.(2025·湖北黄冈·模拟预测)已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】交集的概念及运算、分式不等式
【分析】先解分式不等式得集合B,再由交集的概念及运算可得结果.
【详解】.
由,可得,所以.
所以.
故选:C.
4.(2025·福建泉州·模拟预测)设,,若是的充分条件,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】根据充分不必要条件求参数、由指数函数的单调性解不等式、根据集合的包含关系求参数、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题
【分析】根据充分条件在集合中的表示方法,判断集合的包含关系即可.
【详解】由题意,得,因为是的充分条件,
所以即,
已知二次函数,开口向上,与轴交于,
仅当满足.
故选:D.
5.(2025·辽宁·模拟预测)已知复数,若集合,则的子集个数是( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【答案】C
【知识点】判断集合的子集(真子集)的个数、求复数的实部与虚部、复数的相等
【分析】方法一:利用代入法,由复数相等的条件得到关于实数的方程组求解,得到集合的元素;方法二:直接利用求根公式解方程得到集合的元素;方法三:利用判别式直接得到方程得根的个数.最后根式集合的元素个数,利用集合的子集个数计算公式得到答案.
【详解】方法一:由,复数,
,即,
,解得,
所以,
所以集合,含有两个元素,所以A的子集有个;
方法二:,所以由求根公式得,
所以集合,含有两个元素,所以A的子集有个;
方法三:因为,∴有且仅有2个虚数根,
所以含有两个元素,所以A的子集有个.
故选:C.
6.(2025·福建泉州·模拟预测)已知向量不共线,,其中,若三点共线,则的最小值为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
【答案】B
【知识点】由向量共线(平行)求参数、基本不等式求和的最小值
【分析】由平面向量的共线定理可得,再结合基本不等式即可求得答案.
【详解】因为三点共线,所以存在实数,使,即,
又向量不共线,所以,整理,得,
由,所以,
当且仅当时,取等号,即的最小值为4.
故选:B.
二、多选题
7.(2025·河南·三模)已知,c为实数,则下列不等式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【知识点】由已知条件判断所给不等式是否正确、比较函数值的大小关系、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】由题意可得,利用不等式的性质及函数的单调性对选项逐一判断即可.
【详解】由题意可得,
A项:由单调递增,知,故选项A正确;
B项:时选项B不正确;
C项:由,则,当且仅当时等号成立,∵,∴等号不成立,故选项C正确;
D项:构造函数,,∴单调递增,又,得,故选项D不正确.
故选:AC.
8.(2025·河北张家口·三模)已知,,且,若,则( )
A. B.的最小值为
C.的最小值为 D.的取值范围为
【答案】BCD
【知识点】利用函数单调性求最值或值域、基本不等式求和的最小值
【分析】利用基本不等式判断BC,根据,转化为函数关系,转化为根据定义域问题求值域,判断AD.
【详解】A.由条件可知,,,则,故A错误;
B.由题意可知,,则,当时等号成立,
则的最小值为,故B正确;
C. ,当,即时等号成立,
则的最小值为,故C正确;
D.,
当,均单调递增,且时,,
则在区间上单调递增,
∴当时取得最大值5,且时,,
所以的取值范围为,故D正确.
故选:BCD.
9.(2025·河南·三模)已知全集,集合,,,若,则( )
A.的取值有个 B.
C. D.所有子集的个数为
【答案】BCD
【知识点】判断两个集合的包含关系、判断集合的子集(真子集)的个数、交并补混合运算
【分析】利用集合的包含关系结合集合元素的互异性可求出的值,可判断A选项;利用交集的定义可判断B选项;利用并集的定义可判断C选项;利用集合的运算结合子集个数公式可判断D选项.
【详解】对于A选项,因为,,且,
则或,且,,解得,故的取值只有个,故A错误;
对于B选项,,,所以,故B正确;
对于C选项,,,故C正确;
对于D选项,,
所以,,则,
其的子集的个数为,故D正确.
故选:BCD.
三、填空题
10.(2025·河南·模拟预测)已知集合,非空集合,若,则的取值范围是 .
【答案】
【知识点】根据交集结果求集合或参数
【分析】结合题意确定集合非空,再转化为集合包含问题,建立不等式组求解参数范围即可.
【详解】由题意得,又因为,
所以,解得.
故答案为:.
11.(2025·江西新余·模拟预测)已知集合,则 .
【答案】
【知识点】并集的概念及运算、解不含参数的一元二次不等式
【分析】先求出集合A,再结合集合并集的概念求解即可.
【详解】由题意知,,
所以.
故答案为:
12.(2025·山东·二模)已知不等式对任意的恒成立,则实数a的最小值为 .
【答案】
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题
【详解】可以将不等式的左边视为一元二次函数,对函数求导,判断函数的单调区间,保证该函数在内的最小值大于等于0,就能满足题意,此时可求出的取值范围,进而得出其最小值.根据已知条件,令对任意的成立.
对函数求导得:.
当时,,即,
此时,该函数在上单调递增;
当时,,即,
此时,该函数在上单调递减.
若,即时,该函数在上单调递增,在上单调递减.
此时函数在内的最小值为.
解得:,因为,
所以此时的范围为:.
若,即时,该函数在上的最小值为,符合题意.
综上所述,的取值范围为.
所以的最小值为.
故答案为:.
13.(2025·山西·二模)设集合,,在集合的所有元素中,绝对值最小的元素是 .
【答案】
【知识点】交集的概念及运算
【分析】由集合交集运算易得结果.
【详解】,,
显然集合的所有元素中,绝对值最小的元素是.
故答案为:.
四、解答题
14.已知函数.
(1)当时,求不等式的解集;
(2)若关于的不等式的解集为,求实数的值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】解不含参数的一元二次不等式、由一元二次不等式的解确定参数
【分析】(1)直接解一元二次不等式即可;
(2)由题意可得不等式的解集为,又方程的两个根为和,从而可求解.
【详解】(1)当时,不等式等价于,
∴,解得或.
∴不等式的解集为.
(2)不等式等价于,
∴不等式的解集为.
∵方程的两个根为和,
∴或,解得,
∴实数的值为.
15.设全集为实数集,集合,
(1)当时,求;
(2)若命题,命题,且是的充分且不必要条件,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】并集的概念及运算、根据充分不必要条件求参数、根据集合的包含关系求参数、解不含参数的一元二次不等式
【分析】(1)首先解一元二次不等式求出集合,再根据并集的定义计算可得;
(2)依题意可得集合是集合的真子集,即可得到不等式组,解得即可.
【详解】(1)由可得,解得,
所以,
当时,,
所以;
(2)由(1)知,而必为非空集合,
因为是的充分不必要条件,则集合是集合的真子集,
所以(等号不同时成立),解得.
16.(2025·河南·二模)记的内角的对边分别为,已知.
(1)证明:;
(2)若边上的中线长为,求的最大值.
【答案】(1)证明见解析
(2)4
【知识点】正弦定理边角互化的应用、求三角形中的边长或周长的最值或范围、余弦定理解三角形、基本(均值)不等式的应用
【分析】(1)利用余弦定理结合基本不等式得到,再利用正弦定理边化角即可得证;
(2)利用平面向量加法的平行四边形法则将中线转化为向量表示,再利用基本不等式即可求解.
【详解】(1)由余弦定理,得,
故,即,当且仅当时等号成立,
由正弦定理可得,
又,故,即.
(2)
设为的中点,则有,
两边平方得,,
即,
故,即,当且仅当时等号成立,
所以的最大值为4.
17.(2025·湖北武汉·三模)用符号表示集合中元素的个数.对于实数集合和,且,,定义两个集合:①和集;
②邻差集,其中为集合中元素按照从小到大排列.
(1)已知集合,,求,的值;
(2)已知集合,,求的值;
(3)若与都是由个实数构成的集合,证明:的充要条件是.
【答案】(1),
(2)
(3)证明见解析
【知识点】探求命题为真的充要条件、集合新定义
【分析】(1)根据和集和邻差集定义直接求解即可;
(2)考虑,分别讨论和的情况,由集合中元素的性质与和集的定义可得结果;
(3)根据与和集的定义易证得充分性;设集合,,其中,,可确定中所有的元素,可证得;推广可得,由此可得必要性.
【详解】(1),,,
,,,
,.
(2)考虑,不妨设,则,
①当时,,此时式不成立;
②当时,若,则,此时式不成立;
若,则,此时式也不成立;
若,则取,此时式成立.
由上述分析知:和集中重复的元素个数共个,
.
(3)充分性的证明:
当时,不妨设,
设集合,,其中,,是公差为的等差数列,
,里面的元素也是公差为的等差数列,;
必要性的证明:
设集合,,其中,,
则,这里共个不同元素,
又,上面为和集中的所有元素,
又,这里共个不同元素,也为和集中的所有元素,
,即,
一般地,由,
,
可得,即,
同理可得:,得证.
【点睛】关键点点睛:本题考查数列中的新定义问题,解题关键是能够充分理解和集与邻差集的定义,同时结合集合中元素的性质进行推理证明.
1
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$$
模块01集合、常用逻辑用语、不等式
题型梳理
题型一 Venn图法解决集合运算问题
题型二 分类讨论法解决元素与集合关系问题
题型三 根据集合包含关系求参数值或范围
题型四 一元二次型不等式恒成立问题
题型五 一元二次不等式能成立问题
题型六 基本不等式中“1”的妙用
题型七 利用基本不等式求参数范围
题型八 作差法比较大小
知识回顾
知识点01.集合
(1)集合间的关系与运算
A∪B=A⇔B⊆A;A∩B=B⇔B⊆A.
(2)子集、真子集个数计算公式
对于含有n个元素的有限集合M,其子集、真子集、非空子集、非空真子集的个数依次为2n,2n-1,2n-1,2n-2.
(3)集合运算中的常用方法
若已知的集合是不等式的解集,用数轴求解;若已知的集合是点集,用数形结合法求解;若已知的集合是抽象集合,用Venn图求解.
知识点02.全称量词命题、存在量词命题及其否定
(1)全称量词命题p:∀x∈M,p(x),它的否定﹁p:∃x∈M,﹁p(x);
(2)存在量词命题p:∃x∈M,p(x),它的否定﹁p:∀x∈M,﹁p(x).
(3)命题与其否定真假相反.
知点识03.充分条件与必要条件的三种判定方法
(1)定义法:若p⇒q,则p是q的充分条件(或q是p的必要条件);若p⇒q,且q⇏p,则p是q的充分不必要条件(或q是p的必要不充分条件).
(2)集合法:利用集合间的包含关系.例如,命题p:x∈A,命题q:x∈B,若A⊆B,则p是q的充分条件(q是p的必要条件);若AB,则p是q的充分不必要条件(q是p的必要不充分条件);若A=B,则p是q的充要条件.
(3)等价法:将命题等价转化为另一个便于判断真假的命题.
知识点04.一元二次不等式的解法
解一元二次不等式的步骤:一化(将二次项系数化为正数);二判(判断对应方程Δ的符号);三解(解对应的一元二次方程);四写(大于取两边,小于取中间).
解含有参数的一元二次不等式一般要分类讨论,往往从以下几个方面来考虑:(1)二次项系数,它决定二次函数的开口方向;(2)判别式Δ,它决定根的情形,一般分Δ>0,Δ=0,Δ<0三种情况;(3)在有根的条件下,要比较两根的大小.
知识点05.一元二次不等式的恒成立问题
(1)ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立的条件是.
(2)ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立的条件是.
知识点06.分式不等式
>0(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0);
≥0(≤0)⇔.
知识点07.基本不等式
(1)基本不等式:≥(a>0,b>0),当且仅当a=b时,等号成立.
基本不等式的变形:
①a2+b2≥2ab(a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立;
②≥ab(a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立.
(2)在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,满足基本不等式中“正”“定”“等”的条件.
易错提醒
1.描述法表示集合时,一定要理解好集合的含义——抓住集合的代表元素.如{x|y=lgx}——函数的定义域;{y|y=lgx}——函数的值域;{(x,y)|y=lgx}——函数图象上的点集.
2.集合的元素具有确定性、无序性和互异性,在解决有关集合的问题时,尤其要注意元素的互异性.
3.空集是任何集合的子集.解题时勿漏∅的情况.
4.判断命题的真假要先明确命题的构成.由命题的真假求某个参数的取值范围,还可以从集合的角度来思考,将问题转化为集合间的运算.
5.解形如ax2+bx+c>0(a≠0)的一元二次不等式时,易忽视对系数a的讨论导致漏解或错解,要注意分a>0,a<0进行讨论.
6.求解分式不等式时应正确进行同解变形,不能把≤0直接转化为f(x)·g(x)≤0,而忽视g(x)≠0.
7.容易忽视使用基本不等式求最值的条件,即“一正、二定、三相等”导致错解,如求函数f(x)=+的最值,就不能利用基本不等式求最值;求解函数y=x+(x<0)的最值时应先转化为正数再求解.
题型方法
【题型一】 Venn图法解决集合运算问题
【例1】(2025·黑龙江佳木斯·三模)已知全集,集合,,则图中阴影部分所表示的集合为( )
A. B. C. D.
【举一反三】
1.(2025·黑龙江齐齐哈尔·三模)已知全集,若,则下列说法正确的是( )
A.,且 B.,且
C.,且 D.,且
2.(2025·福建厦门·三模)已知全集为,则图中阴影部分表示的集合是( )
A. B. C. D.
3.(2025·广东佛山·二模)图中阴影部分用集合符号可以表示为( )
A. B.
C. D.
4.(2025·广东佛山·模拟预测)已知全集,集合,,且,则( )
A. B.
C. D.
5.(2025·吉林·二模)设全集,则图中阴影部分表示的集合是( )
A. B. C. D.
【题型二】 分类讨论法解决元素与集合关系问题
【例2】(2025·甘肃庆阳·二模)已知集合,且,则实数的值为 .
【举一反三】
1.(2025高三·全国·专题练习)已知集合若,则的值为( )
A.1 B. C.1或 D.或
2.(2025·河南·模拟预测)已知集合,,若,则( )
A. B. C.或 D.或
3.(2025·全国·模拟预测)已知集合,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【题型三】 根据集合包含关系求参数值或范围
【例3】(2025·陕西安康·模拟预测)已知集合,,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【举一反三】
1.(多选)(2025·江西·模拟预测)已知集合,,下列结论正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则可以取3
2.(2025·河北·二模)已知集合,,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(2025·四川成都·三模)已知集合,,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【题型四】 一元二次型不等式恒成立问题
【例4】(2025·甘肃兰州·模拟预测)若不等式对任意都成立,则实数的取值范围是 .
【举一反三】
1.(2025·浙江·三模)“”是“函数的值域为R”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.(2025·江苏宿迁·二模)设函数,其中.若对任意的恒成立,则 .
3.已知函数对任意实数、恒有,当时,,且.
(1)求证:为奇函数,并求的值;
(2)判断在上的单调性,并说明理由;
(3)若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.
4.设函数
(1)若不等式对一切实数恒成立,求的取值范围;
(2)解关于的不等式:.
【题型五】 一元二次不等式能成立问题
【例5】(2025·陕西咸阳·三模)已知,且:关于的不等式无解;:直线的斜率非负,则是的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【举一反三】
1.已知函数为奇函数.
(1)求的值并直接写出的单调性(无需说明理由);
(2)若存在实数,使得成立,求实数的取值范围.
2.已知关于的不等式的解集为.
(1)求实数的值;
(2),都有,求实数的取值范围
(3)若存在实数,使不等式成立,求实数的取值范围.
3.(1)设函数在范围内的最大值为,最小值为,且 ,求实数的取值范围;
(2)已知关于的方程在范围内有解,求实数的取值范围.
【题型六】 基本不等式中“1”的妙用
【例6】(多选)(2025·福建漳州·模拟预测)已知正实数x,y满足,则( )
A. B.
C. D.
【举一反三】
1.(2025·河北·三模)已知,则的最小值为( )
A.2 B. C.4 D.9
2.(多选)(2025·辽宁沈阳·三模)已知中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,,,点M为内一动点,且,则( )
A. B.
C.a的最大值为2 D.的最小值为
3.(2025·陕西安康·模拟预测)已知,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
4.(2025·湖北·模拟预测)已知随机变量,a、b是正实数,满足,则的最小值为 .
5.(2025·安徽合肥·模拟预测)已知是椭圆的两个焦点,点在上,则的最小值为 .
6.(2025·湖北黄冈·模拟预测)已知奇函数为上的单调递增函数,且当时,,则的最小值为 .
7.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在中,角,,所对的边分别为,,,已知.
(1)求;
(2)已知是边上的点,,,求的最小值.
【题型七】 利用基本不等式求参数范围
【例7】(2025·四川·三模)若,,则实数m的取值范围为 .
【举一反三】
1.(2025·山东·二模)若实数x,y,z满足,且,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
2.已知函数,若对任意的,恒成立,则实数的取值范围为 .
3.若,,且,求的取值范围.
【题型八】 作差法比较大小
【例8】(多选)(2025·甘肃庆阳·模拟预测)已知非零实数满足,则下列不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
【举一反三】
1.(多选)(2025·安徽合肥·三模)已知实数,满足,,,则下列正确的是( )
A. B. C. D.
2.(多选)已知,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
3.(多选)(2025·山东临沂·二模)已知,则下列不等式正确的是( )
A. B. C. D.
4.(多选)(2025·湖南郴州·三模)设正实数满足,则( )
A. B.
C. D.
5.已知,若,判断与的大小,并加以证明.
好题必刷
一、单选题
1.(2025·北京朝阳·二模)已知集合,集合,则集合( )
A. B. C. D.
2.(2025·山西临汾·三模)已知全集,集合,,则( )
A. B. C. D.
3.(2025·湖北黄冈·模拟预测)已知集合,,则( )
A. B. C. D.
4.(2025·福建泉州·模拟预测)设,,若是的充分条件,则( )
A. B. C. D.
5.(2025·辽宁·模拟预测)已知复数,若集合,则的子集个数是( )
A.1 B.2 C.4 D.8
6.(2025·福建泉州·模拟预测)已知向量不共线,,其中,若三点共线,则的最小值为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
二、多选题
7.(2025·河南·三模)已知,c为实数,则下列不等式正确的是( )
A. B. C. D.
8.(2025·河北张家口·三模)已知,,且,若,则( )
A. B.的最小值为
C.的最小值为 D.的取值范围为
9.(2025·河南·三模)已知全集,集合,,,若,则( )
A.的取值有个 B.
C. D.所有子集的个数为
三、填空题
10.(2025·河南·模拟预测)已知集合,非空集合,若,则的取值范围是 .
11.(2025·江西新余·模拟预测)已知集合,则 .
12.(2025·山东·二模)已知不等式对任意的恒成立,则实数a的最小值为 .
13.(2025·山西·二模)设集合,,在集合的所有元素中,绝对值最小的元素是 .
四、解答题
14.已知函数.
(1)当时,求不等式的解集;
(2)若关于的不等式的解集为,求实数的值.
15.设全集为实数集,集合,
(1)当时,求;
(2)若命题,命题,且是的充分且不必要条件,求实数的取值范围.
16.(2025·河南·二模)记的内角的对边分别为,已知.
(1)证明:;
(2)若边上的中线长为,求的最大值.
17.(2025·湖北武汉·三模)用符号表示集合中元素的个数.对于实数集合和,且,,定义两个集合:①和集;
②邻差集,其中为集合中元素按照从小到大排列.
(1)已知集合,,求,的值;
(2)已知集合,,求的值;
(3)若与都是由个实数构成的集合,证明:的充要条件是.
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