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2009年暑假数学课外辅导(必修1)
第一章 集合与函数的概念
一、基本内容串讲
本章主干知识:集合、子集、并集、交集、补集,函数的概念及表示法,函数的定义域和值域,函数的单调性、奇偶性和最值。
1.集合
集合是指定的某些对象的全体。集合中元素的特性有: 确定性(集合中的元素应该是确定的,不能模棱两可)、互异性(集合中的元素应该是互不相同的)、无序性(集合中元素的排列是无序的).元素和集合的关系是属于不属于关系.表示集合的方法要掌握字母表示法、列举法、描述法及Venn图法。根据元素个数的多少集合可分为:有限集,无限集。
2.集合间的基本关系及基本运算
关系或运算 自然语言 符号语言 图形语言
集合A中任意一个元素都是集合B中的元素。
A∩B 由所有属于集合A且属于集合B的所有元素所组成的集合
A∪B 由所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合。
已知全集U, 集合AU,由U中所有不属于A的元素组成的集合,叫作A相对于U的补集。 。
3.函数及其表示
(1)函数的概念:设A、B是非空的数集,如果按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应,那么就称为从集合A到集合B的一个函数。
(2)函数的三要素是:定义域、值域和对应关系。
(3)函数的表示:解析法、列表法、图象法。
4.函数的基本性质
(1)函数的最值:函数最大(小)首先应该是某一个函数值,即存在,使得;函数最大(小)应该是所有函数值中最大(小)的,即对于任意的,都有.
(2)函数的单调性:如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量x1,x2,当x1(3)函数的奇偶性是函数的整体性质,函数具有奇偶性的一个必要条件是定义域关于原点对称.偶函数的图象关于轴对称,奇函数的图象关于原点对称.
5.要注意区分一些容易混淆的符号
(1)与的区别:表示元素与集合之间的关系;表示集合与集合之间的关系.
(2)a与{a}的区别:a表示一个元素,{a}而表示只有一个元素a的集合.
(3){0}与Φ的区别:是含有一个元素0的集合,Φ是不含任何元素的集合,因此Φ{0}但不能写成Φ={0},Φ{0}.
二、考点阐述
考点1 集合的含义 (A)
1、(石家庄市2008年第二次质检) 设全集U=集合M=,
C=,则实数a的值为( D )
A、 -2或8 B、 -8或-2 C、2或-8 D、 2或8
2、若集合中的元素是的三边长,则△一定不是( D )
A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形 D.等腰三角形
考点2 集合之间的包含与相等的含义(B)
3、若集合,且,求实数的值.
解析:由,因此,.
(i)若时,得,此时,;
(ii)若时,得. 若,满足,解得.
故所求实数的值为或或。
4、已知集合A={a,a+b,a+2b},B={a,ax,ax2}. 若A=B,求实数x的值.
解析:若a+ax2-2ax=0, 所以a(x-1)2=0,即a=0或x=1.
当a=0时,集合B中的元素均为0,故舍去;
当x=1时,集合B中的元素均相同,故舍去.
若2ax2-ax-a=0。
因为a≠0,所以2x2-x-1=0, 即(x-1)(2x+1)=0. 又x≠1,所以只有。
经检验,此时A=B成立. 综上所述。
考点3 全集与空集的含义(A)
5、已知全集,,则( C ).
A. B. C. D.
6、设,,,求、.
解析:;=。
考点4 两个集合的并集与交集的含义及计算 (C)
7、(2009北京朝阳区)已知集合,则等于 ( D )
A. B.{1,2} C.{2,3} D.{1,2,3}
8、(2009北京西城区)已知集合,那么集合等于( C )
A. B. C. D.
9、(2009北京海淀区)已知,.
(I)若,求;
(II)若R,求实数的取值范围.
解析:(I)当时,.
. .
(II).
. 且
. 实数的取值范围是.
考点5 补集的含义及求法(C)
10、(北京市石景山区2009年4月高三一模理)已知全集,,
,那么集合是 ( D )
A. B. C. D.
11、(荆州市2008年检测) 设,且,若,则实数的值为 ( B )
考点6 用Venn图表示集合的关系及运算(C)
12、(宜昌市2008年第二次调研)设全集,如图。则图中阴影部分所表示的集合为 ( D )
A. B. C. D.
考点7 函数的概念(B)
13、判断下列各组中的两个函数是同一函数的为( C )
⑴,;⑵,;
⑶,;⑷,;
⑸, ( http: / / wxc. / )
A ( http: / / wxc. / ) ⑴、⑵ B ( http: / / wxc. / ) ⑵、⑶ C ( http: / / wxc. / ) ⑷ D ( http: / / wxc. / ) ⑶、⑸
解析: C (1)定义域不同;(2)定义域不同;(3)对应法则不同;(4)定义域相同,且对应法则相同;(5)定义域不同;
考点8 求简单函数的定义域和值域(C)
14、已知函数的定义域为,的定义域为,则( C )
A. B. C. D.
15、(2009广东东莞)函数的定义域为
16、函数的值域为 ( http: / / wxc. / ) 。
解析: ∵∴,∴值域为。
考点9 函数的表示法( C )
17、已知函数,则 ( B )
A.= B. =
C. = D. =
18、已知为奇函数,为偶函数且,则的表达式为( C )
A. B. C. D.
考点10简单的分段函数及应用( B )
19.若函数,则 ( B )
A. B. C. D.
20.函数,则,若,则实数的取值范围是
考点11函数的单调性、最大(小)值及其几何意义 (C关注学科内综合)
21、试用函数单调性的定义判断函数在区间(0,1)上的单调性.
解析:任取∈(0,1),且. 则.
由于,,,,故,
即.
所以,函数在(0,1)上是减函数.
22、求下列函数的单调区间:
(1);(2).
解析:(1),其图象如右.
由图可知,函数在上是增函数,在上是减函数.
(2),其图象如右.
由图可知,函数在、上是增函数,在、上是减函数.
23、已知,指出的单调区间.
解析:∵ ,
∴ 把的图象沿x轴方向向左平移2个单位,再沿y轴向上平移3个单位,得到的图象,如图所示.
由图象得在单调递增,在上单调递增.
24、求函数的最小值.
解析:此函数的定义域为,且函数在定义域上是增函数,
所以当时,,函数的最小值为2.
考点12奇偶性的含义( A )
25、设a为常数,函数. 若为偶函数,则等于( B )
A. -2 B. 2 C. -1 D. 1
26、判别下列函数的奇偶性:
(1); (2);
解析:(1)原函数定义域为,对于定义域的每一个x,都有
, 所以为奇函数.
(2)原函数定义域为R,对于定义域的每一个x,都有
,所以为偶函数.
考点13利用函数的图象理解和探究函数的性质( C关注探究过程)
27、已知函数上的奇函数,当x>0时,
的大致图象为 ( )
解析:由函数上的奇函数可淘汰A、C,又当时,可淘汰D,选B.
三、解题方法分析
1.弄清元素的特征,从元素的分析上寻找解题的突破口
【方法点拨】集合中的元素具有“三性”:确定性、互异性和无序性,集合的关系、集合的运算等都是从元素的角度予以定义的。因此,求解集合问题时,应抓住元素的特征进行分析。
例1 已知A={x| x≤3,x∈R},a=, b=, 则( )
(A)a∈A且bA (B)aA且b∈A
(C)a∈A且b∈A (D)aA且bA
【解析】由于3=,所以a∈A,
又3=,所以bA,故选A.
【点评】:本题属于“知道”层次,能准确识别或再认集合中的元素;这类集合问题,元素的确定性是解决问题的入手点。
2.准确理解集合的相关概念,从集合的相关概念上寻找解题的突破口
【方法点拨】概念抽象、符号术语多是集合单元的一个显著特点,交集、并集、补集的概念及子集、真子集、集合相等的定义等等。准确理解这些概念是求解集合问题的依据和突破口。
例2 已知( )
A.{1,2} B. {2,4} C. {2} D. {4}
【解析】:对于选项A:{1,2} C,选项B:{2,4} B,选项D:{4} B,只有C符合要求,故选C。
【点评】:(1)本题属于“了解”层次,考查考生的辨别、比较能力;(2)本题解答的关键是分析选项的元素特征,把握集合与集合的关系,运用子集的定义来直接判断。
3、正确掌握集合运算的内涵,从集合运算的转化上寻找解题的突破口
【方法点拨】明确AB=B、AB=B、AB与AB=的含义,根据问题的需要,可以转化为等价的关系式:、.A、B有公共元素与A、B没有公共元素
例3 设A={-4,0},B=},
(1)若AB=B,求 的值;
(2)若AB,求 的取值范围.
【解析】:(1)因为AB=B,所以,又A={-4,0},而B至多只有两个根,因此应有A=B,故。
(2)由于,AB至少含有元素-4,因此不论 取何值AB,故。
【点评】:本题属于“理解”层次,解答这类问题的关键是集合运算关系的转化.
4.多角度审视函数概念,从函数的本质上寻找解题突破口
【方法点拨】体会用集合与对应的观点来理解函数概念,明确函数表达式可以是解析式,图象,也可以是表格,了解构成函数的三要素,会求简单函数的定义域和值域。
例4 求下列函数的定义域:
(1) (2)
【解析】:(1)对于,要求且,即;对于,要求,即,它等价于,即,再取两个函数定义域的公共部分,得所求函数定义域为:.
(2)两个分段区间是和,取它们的并集得所求函数的定义域为.
【点评】:本题属于“理解”层次,考查考生对所学过的内容能进行理性分析;本题的第(1)问:函数是由与的和构成的,应先分别求出各表达式的定义域,再取公共部分;第(2)是个分段函数,先确定函数在各段上自变量的取值范围,再取并集.
5.正确画图、准确识图、合理利用图形建立函数关系
【方法点拨】一方面,通过画图、识图、用图可以研究函数的解析式及其性质;另一方面,函数的解析式及其性质可以通过图象反映出来。
例5 如图,已知底角为的等腰梯形,底边长为7,腰长为,当一条垂直于底边(垂足为)的直线从左至右移动(与梯形有公共点)时,直线把梯形分成两部分,令,试写出左边部分的面积与的函数。
【解析】:过点分别作,,垂足分别是,。因为是等腰梯形,底角为,,所以,又,所以。
⑴当点在上时,即时,;
⑵当点在上时,即时,
⑶当点在上时,即时,
=。
所以,函数解析式为
【点评】:本题属于“理解”中简单应用层次,考查考生能运用所学过的知识分析生产实践中的数学问题;本题解题的关键是就直线所在的位置分类讨论左边部分的图形特征,然后根据图形形状求出面积。
6.以函数问题为主线,探究和发现数学规律
【方法点拨】数学规律的探索,既要会观察分析已有规律,又要不断发现和完善规律。费
例6 探究函数f(x)=x+,x∈(0,+∞)的最小值,并确定取得最小值时x的值.列表如下:
x … 0.5 1 1.5 1.7 1.9 2 2.1 2.2 2.3 3 4 5 7 …
y … 8.5 5 4.17 4.05 4.005 4 4.005 4.02 4.04 4.3 5 5.8 7.57 …
请观察表中y值随x值变化的特点,完成以下的问题.
(1)根据上表分析函数f(x)=x+(x>0)在何区间上单调递增;当x为何值时?y有最小值.
(2)证明:函数f(x)=x+(x>0)在区间(0,2)上递减.
(3)思考:函数f(x)=x+(x<0)有最值吗?如果有,那么它是最大值还是最小值?此时x为何值?(直接回答结果,不需证明)
【解析】(1)函数f(x)=x+(x>0)在区间(2,+∞)上递增.
当x=2时,y最小=4。
(2)任取x1,x2∈(0, 2)且 x1<x2于是,
f(x1)-f(x2)=(x+)-(x2+) = ①
∵ x, x∈(0, 2) 且 x<x ∴ x-x <0;xx-4<0; xx>0
∴①式>0 即f(x)-f(x)>0,f(x)>f(x)
∴f(x)在区间(0, 2)递减.
(3)f(x)在(-∞,0)∪(0, ∞)为奇函数.图象关于原点对称.
故当x=-2时,有最大值-4。
【点评】:(1)本题属于“理解”中简单应用层次,主要考查考生能运用所学知识进行简单探究的能力;(2)本题解题的关键是合理分析已给的各种数据,并由此发现和探究函数性质。
四、课堂练习
1.已知全集,,则( )
A. B. C. D.
2.图中阴影部分表示的集合是( )
A. B. C. D.
3.函数的定义域为( )
A.[1,2)∪(2,+∞) B.(1,+∞) C.[1,2) D.[1,+∞)
4.函数f(x)= ,则=( )
A. 1 B .2 C. 3 D.4
5. 下列五个关系式①{0}= ②=0 ③ {} ④0 ⑤{0}
其中正确的是
6.函数的定义域是 ;
7.已知全集U=R,集合,求:
(1) (2),
8.已知A={x|x2-8x+15=0},B={x|ax-1=0},且BA,求实数a组成的集合。
9.函数在区间 上的最小值是( )
A . 1 B. 3 C. -2 D. 5
10.下列说法错误的是( )
A.是偶函数 B. 偶函数的图象关于y轴成轴对称
C. 是奇函数 D. 奇函数的图象关于原点成中心对称
11.已知函数在区间上的最大值是4,则= 。
12.已知函数.
(1)证明在上是减函数;(2)当时,求的最大值和最小值.
13. 某厂准备投资100万生产A,B两种新产品,据测算,投产后的年收益,A产品是总投入的,B产品则是总投入开平方后的2倍.问应该怎样分配投入数,使两种产品的年总收益最大?
14.若函数,则= ( http: / / wxc. / )
15.已知是奇函数,又f(1)=2,f(2)<3, 求a,b,c的值
参考答案
1-4 CAAB 5、③、⑤; 6、 ;
7.(1),;(2),
8.解:A={3,5},因为BA,若B=时,则a=0,若B≠时,则a≠0,这时有=3或 =5,即a=,或a=,所以由实数a组成的集合为{0,,}。
9.A 10、C 11、—4 12.(1)略;(2)
13.解:设投入B产品为万,则投入A产品为万,总收益为万。
由题意可知:,设,则。
原式为:,,,当时,此时,有最大值为25。
答:当投入A产品为75万,投入B产品为25万时,两种产品的年总收益最大为25万。
14. ; 提示:令;
15.解:∵f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x),
∵a,b, c, ∈Z ,∴b=1, ∴a=1, 综上 ,a=1, b=1, c=0。
五、课外练习(一、二)
A
B
U
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