内容正文:
[课后分层练(九)] 集合与逻辑中的参数问题
(单选题、填空题每题5分,多选题每题6分,解答题每题15分)
【基础巩固】
1.已知集合A={-1,a},B={-1,0,a2-a},且A∪B=B,则a=( )
A.1 B.0 C.2 D.0或2
解析:选C.由A∪B=B,知A⊆B,
当a=0时,a2-a=0,B集合中出现重复元素,故不满足题意;
当a=a2-a时,a=0(舍)或a=2,此时A={-1,2},B={-1,0,2},满足题意.
综上所述,a=2.
2.已知A={1,x,y},B={1,x2,2y},若A=B,则x-y=( )
A.0 B.1 C. D.
解析:选C.因为A=B,所以或解得或或又集合中的元素需满足互异性,所以则x-y=-=.
3.已知集合M={x|-1<x<2},N={a},若M∩N≠∅,则a可能是( )
A.-3 B.0 C.3 D.6
解析:选B.因为M∩N≠∅,所以-1<a<2.
4.(2025·福建福州模拟)已知集合A={1,3,},B=,则“m=3”是“A∪B=A”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
解析:选A.①若m=3,则A={1,3,},B=,A∪B={1,3,}=A,
所以“m=3”是“A∪B=A”的充分条件;
②若A∪B=A,则m=3或m=,解得m=3或m=0或m=1.
当m=3时,A=,B={1,3},A∪B==A,符合题意;
当m=0时,A=,B={1,0},A∪B==A,符合题意;
当m=1时,A=,B={1,1},与集合中元素的互异性相矛盾,故舍去,
所以m=3或m=0,所以“m=3”是“A∪B=A”的不必要条件,
所以由①②可知,“m=3”是“A∪B=A”的充分不必要条件.
5.(多选)已知集合A={x|ax2+2x+a=0,a∈R},若集合A有且仅有2个子集,则a的取值有( )
A.-2 B.-1 C.0 D.1
解析:选BCD.因为集合A仅有2个子集,所以集合A中仅有一个元素,
当a=0时,2x=0,所以x=0,所以A={0},满足要求;
当a≠0时,因为集合A中仅有一个元素,所以Δ=4-4a2=0,所以a=±1,此时A={1}或A={-1},满足要求.
6.已知集合A={2,(a+1)2,a2+3a+3},且1∈A,则实数a的值为___________.
解析:若(a+1)2=1,则a=0或a=-2,
当a=0时,A={2,1,3},符合元素的互异性;
当a=-2时,A={2,1,1},不符合元素的互异性,舍去
若a2+3a+3=1,则a=-1或a=-2,
当a=-1时,A={2,0,1},符合元素的互异性;
当a=-2时,A={2,1,1},不符合元素的互异性,舍去.
答案:-1或0
7.已知集合A={1,2},B={-a,a2+3}.若A∪B={1,2,4},则实数a=______.
解析:因为A∪B={1,2,4},故4必定在B={-a,a2+3}中,
当a2+3=4时,解得a=1或a=-1,
a=1时,集合B={-1,4},不满足A∪B={1,2,4},故舍去,
a=-1时,集合B={1,4},满足A∪B={1,2,4},符合题意.
当-a=4时,解得a=-4,此时B={4,19},不满足A∪B={1,2,4},故排除,
综上a=-1,即实数a的值为-1.
答案:-1
8.若命题“∃x∈R,x2-mx+9<0”为假命题,则m的取值范围是________.
解析:因为命题“∃x∈R,x2-mx+9<0”为假命题,
所以命题“∀x∈R,x2-mx+9≥0”为真命题,
所以Δ=(-m)2-4×9≤0,
解得-6≤m≤6,
所以m的取值范围是-6≤m≤6.
答案:-6≤m≤6
9.已知集合A={x|ax2-2x+1=0,a∈R}.
(1)若集合A的子集只有一个,求实数a的取值范围;
(2)若集合A中有且只有一个元素,求实数a的值.
解:(1)因为集合A的子集只有一个,则A=∅,即方程ax2-2x+1=0无实数根,
于是得即解得a>1,
所以实数a的取值范围为a>1.
(2)因为集合A中有且只有一个元素,则方程ax2-2x+1=0只有一个实数根或者两个相等实根,
当a=0时,集合A={x|-2x+1=0}={}满足题意,则a=0,
当a≠0时,则Δ=4-4a=0,a=1,集合A={x|x2-2x+1=0}={1}满足题意,即a=1,
所以实数a的值为0或1.
10.已知集合A={x|-3≤x≤5},B={x|m+1≤x≤3m-1}.
(1)当m=2时,求集合A∩B;
(2)若B⊆A,求实数m的取值范围.
解:(1)当m=2时,集合A={x|-3≤x≤5},B={x|3≤x≤5},
故A∩B={x|3≤x≤5}.
(2)当B=∅时,m+1>3m-1,即m<1,满足B⊆A,故m<1满足题意;
当B≠∅时,m+1≤3m-1,即m≥1时,解得-4≤m≤2,
于是得1≤m≤2,所以m≤2,
故实数m的取值范围是m≤2.
【综合运用】
11.(多选)若集合{x|ax2+x+a=0}={x|x-b=0},则b的值可能为( )
A.-1 B.0 C. D.1
解析:选ABD.根据题意,得ax2+x+a=0只有一个实数根,
当a=0时,ax2+x+a=0化为x=0,所以b=0.
当a≠0时,Δ=1-4a2=0,则a=±.
若a=,则ax2+x+a=0的解集为{-1},所以b=-1;
若a=-,则ax2+x+a=0的解集为{1},所以b=1.
12.已知集合A={x|-2<x<1},B={x|x=t2-a,t∈A}.若a=0,则A∩B=________;若A⊆B,则实数a的取值范围是________.
解析:当a=0时,B={x|x=t2,t∈A}={x|0≤x<4},
故A∩B={x|0≤x<1}.
当-2<t<1时,-a≤x=t2-a<4-a,
由A⊆B,得解得2≤a≤3.
答案:{x|0≤x<1} 2≤a≤3
13.已知命题p:“至少存在一个实数x(1≤x≤2),使不等式x2+2ax+2-a>0成立”为真,试求实数a的取值范围.
解:命题p的否定为:“∀1≤x≤2,x2+2ax+2-a≤0成立”,
设y=x2+2ax+2-a(1≤x≤2),
由题意,有解得a≤-3,
因为命题p的否定为假命题,
所以a>-3,即a的取值范围是{a|a>-3}.
14.(思维提升)已知全集U=R,集合A={x|x≤0,或x≥4},B={x|a<x-1<2a-2}.
(1)若∁UA⊆∁UB,求实数a的取值范围;
(2)若(∁UA)∩B≠B,求实数a的取值范围.
解:(1)由题意,得B={x|a+1<x<2a-1}.
∵∁UA⊆∁UB,∴B⊆A.
当B=∅,即a+1≥2a-1,即a≤2时,符合题意;
当B≠∅,即a>2时,由B⊆A,得a+1≥4或2a-1≤0,得a≥3.
综上,实数a的取值范围为a≤2或a≥3.
(2)∁UA={x|0<x<4},若(∁UA)∩B=B,则B⊆∁UA.
当B=∅,即a≤2时,符合题意;
当B≠∅时,需满足解得2<a≤.
∴当(∁UA)∩B=B时,a≤.
∴当(∁UA)∩B≠B时,a>,即实数a的取值范围为a>.
【创新探索】
15.(2025·山西晋中模拟)已知命题p:∀x∈,x2-a≥0,命题q:∃x∈R,ax2+3x-1=0.
(1)若命题p的否定为真命题,求实数a的取值范围;
(2)若命题p和q有且仅有一个是真命题,求实数a的取值范围.
解:(1)因为命题p的否定为真命题,即∃x∈,x2-a<0为真命题,
即∃x∈,a>x2,由于x2∈[4,9],故a>4.
(2)命题p:∀x∈,x2-a≥0为真命题时,
由于x2∈[4,9],则此时a≤x2恒成立,故a≤4.
命题q:∃x∈R,ax2+3x-1=0为真命题时,
a=0时,x=,符合题意;
a≠0时,Δ=9+4a≥0,即a≥-,此时a≥-且a≠0;
综上,a≥-.
所以当p真q假时,a<-;当p假q真时,a>4.
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