《直通名校》专题一 第1讲 小题研透——集合、复数与常用逻辑用语(学生版+教师版 讲义)-高考数学大二轮专题复习

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名称 《直通名校》专题一 第1讲 小题研透——集合、复数与常用逻辑用语(学生版+教师版 讲义)-高考数学大二轮专题复习
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资源类型 试卷
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科目 数学
更新时间 2026-01-26 00:00:00

文档简介

第1讲 小题研透——集合、复数与常用逻辑用语
备|考|领|航
一、考情分析
高频考点 高考预测
集合间的基本关系及基本运算 集合、复数在高考中一般单独考查,主要为选择题,难度很小,考查集合及复数基本概念及运算;常用逻辑用语多以其他知识模块为背景,考查充要条件的判断及含量词的命题的否定,试题主要为选择题或填空题
复数的概念、四则运算及几何意义
常用逻辑用语(充分条件与必要条件的判断、含有量词的命题及否定)
二、真题感悟
1.(2024·新高考Ⅰ卷1题)(集合的交集运算)已知集合A={x|-5<x3<5},B={-3,-1,0,2,3},则A∩B=(  )
A.{-1,0} B.{2,3}
C.{-3,-1,0} D.{-1,0,2}
2.(2023·全国甲卷理1题)(集合的并、补集运算)设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则 U(M∪N)=(  )
A.{x|x=3k,k∈Z}
B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z}
D.
3.(2024·新高考Ⅰ卷2题)(复数的四则运算)若=1+i,则z=(  )
A.-1-i B.-1+i
C.1-i D.1+i
4.(2023·新高考Ⅱ卷1题)(复数的几何意义)在复平面内,(1+3i)(3-i)对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
5.(2024·新高考Ⅱ卷2题)(含量词命题的真假判断及否定)已知命题p: x∈R,|x+1|>1;命题q: x>0,x3=x.则(  )
A.p和q都是真命题 B. p和q都是真命题
C.p和 q都是真命题 D. p和 q都是真命题
6.(2024·全国甲卷理9题)(充分条件、必要条件的判断)设向量a=(x+1,x),b=(x,2),则(  )
A.x=-3是a⊥b的必要条件
B.x=1+是a∥b的必要条件
C.x=0是a⊥b的充分条件
D.x=-1+是a∥b的充分条件
重|难|排|查
1.集合的运算性质及重要结论
(1)A∪A=A,A∪ =A,A∪B=B∪A;
(2)A∩A=A,A∩ = ,A∩B=B∩A;
(3)A∩( UA)= ,A∪( UA)=U;
(4)A∩B=A A B,A∪B=A B A.
易错提醒 遇到A∩B= 时,需注意到“极端”情况:A= 或B= ;同样在应用条件A∪B=B A∩B=A A B时,不要忽略A= 的情况.
2.复数四则运算的常见结论
(1)(1±i)2=±2i;
(2)=i,=-i;
(3)i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+i4n+1+i4n+2+i4n+3=0(n∈N).
3.复数的几何意义
其中,a,b∈R,i为虚数单位.
4.充分、必要条件的六种类型与对应集合的关系
设p包含的对象组成集合A,q包含的对象组成集合B.
p是q的充分不必要条件 p q且q p A B
p是q的必要不充分条件 p q且q p B A
p是q的充要条件 p q A=B
p是q的既不充分也不必要条件 p q且qp A,B互不包含
p是q的充分条件 p q A B
p是q的必要条件 q p B A
集 合
【例1】 (1)(2024·贵阳适应性考试)若集合A={x|2mx-3>0,m∈R},其中2∈A且1 A,则实数m的取值范围是(  )
A.(,] B.[,)
C.(,) D.[,]
(2)(2024·贵阳摸底)已知全集U=R,集合A={x|-1≤x≤3},B={y|y=2x,x∈R},则图中阴影部分所对应的集合为(  )
A.{x|x<-1} B.{x|x≤-1}
C.{x|x≤0或x>3} D.{x|0<x≤3}
听课记录                       
                       
感悟提升
解决集合运算问题的关键
(1)确定集合中元素是数还是有序数对,是函数的自变量还是函数值等;
(2)对集合进行化简,通过化简可以使问题变得简单明了;
(3)注意数形结合思想的应用,常用的数形结合形式有数轴、坐标系和Venn图.
1.(2024·重庆学业质量调研)已知集合A={x|-2x2+5x+3≥0},B={x∈N||x|≤2},则A∩B的真子集个数为(  )
A.3 B.4
C.7 D.8
2.(2024·开封第二次质量检测)已知集合A=x|x=sin,n∈Z,B={0,1},则下列命题正确的是(  )
A.A=B B.B A
C.A∩B={0,-1} D. AB={1}
3.(多选)(2024·宋基信阳实验中学月考)对任意A,B R,记AΘB={x|x∈A∪B,且x A∩B}.则下列命题为真命题的是(  )
A.(AΘB)∪(A∩B)=A∪B
B.若A={1,2,3},B={2,3,4},则AΘB={1,4}
C.若A表示所有的正整数,B表示所有的负整数,则AΘB表示所有的整数
D.若A={x|-2<x<3},B={x|0<x<5},则AΘB={x|-2<x<0,或3<x<5}
复 数
【例2】 (1)若复数z满足(2-i)z=i2 024,则=(  )
A.-i B.--i
C.-+i D.-i
(2)(2024·湖北七市州联合测试)已知复平面内坐标原点为O,复数z对应点Z,z满足z(4-3i)=3+4i,则||=(  )
A.   B. C.1   D.2
听课记录                       
感悟提升
复数的概念及运算问题的解题技巧
(1)与复数有关的代数式为纯虚数的问题,可设为z=mi(m∈R且m≠0),利用复数相等求解;
(2)与复数的模、共轭复数、复数相等有关的问题,可设z=a+bi(a,b∈R),利用待定系数法求解;
(3)与复数有关的判断及运算也可利用复数的几何意义转化求解.
1.(2024·济南高三模拟考试)已知复数z1,z2满足2|z1|=|z2|=|2z1-z2|=2,则z1+z2=(  )
A.1 B.
C.2 D.2
2.(多选)(2024·郑州第二次质量预测)在复平面内,复数z1=-i对应的点为A,复数z2=z1-1对应的点为B,下列说法正确的是(  )
A.|z1|=|z2|=1
B.z1·z2=|z1|2
C.向量对应的复数是1
D.||=|z1-z2|
常用逻辑用语
【例3】 (1)(2024·天津高考2题)设a,b∈R,则“a3=b3”是“3a=3b”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)已知m∈R,命题p: x∈R,x2-4x+2m≥0,命题q:m≥3,则p是q的    条件.(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分也不必要”)
听课记录                       
                       
感悟提升
判断充分、必要条件的三种方法
(1)定义法:根据命题p 命题q,命题q 命题p进行判断,适用于定义、定理判断性问题;
(2)集合法:根据命题p,q成立的对象的集合之间的包含关系进行判断,多适用于命题中涉及字母范围的推断问题;
(3)数形结合法:充要条件的判定问题中,若给出的条件与结论之间有明显的几何意义,且可以作出满足条件的几何图形,则可作出其几何图形后利用数形结合思想求解.
1.已知椭圆C:+y2=1(m>0),则“m=2”是“椭圆C的离心率为”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.(2024·保定定州二中等校联考)下列命题中,既是存在量词命题又是真命题的是(  )
A. x∈R,x2+ln x>x
B.存在一个三位数,它是质数且大于991
C. x∈R,sin x+cos x=1.42
D.在区间(0,99)内,至少存在50个奇数
5 / 5复习讲义部分
第一篇 主攻篇
专题一 基础知识
第1讲 小题研透——集合、复数与常用逻辑用语
【锁定高考·明方向】
真题感悟
1.A 法一 因为A={x|-<x<},B={-3,-1,0,2,3},且注意到1<<2,从而A∩B={-1,0}.故选A.
法二 将集合B中的元素代入集合A中,排除易得选A.
2.A 法一(列举法) M={…,-2,1,4,7,10,…},N={…,-1,2,5,8,11,…},所以M∪N={…,-2,-1,1,2,4,5,7,8,10,11,…},所以 U(M∪N)={…,-3,0,3,6,9,…},其元素都是3的倍数,即 U(M∪N)={x|x=3k,k∈Z},故选A.
法二(描述法) 集合M∪N表示被3除余1或2的整数集,则它在整数集中的补集是恰好被3整除的整数集,故选A.
3.C 法一 因为==1+=1+i,所以z=1+=1-i.故选C.
法二 由=1+i,得z=(z-1)(1+i),即zi=1+i,z==1-i.
4.A ∵(1+3i)(3-i)=3-i+9i-3i2=6+8i,∴(1+3i)(3-i)在复平面内对应的点的坐标为(6,8),即(1+3i)(3-i)在复平面内对应的点在第一象限.故选A.
5.B 对于命题p,取x=-1,则有|x+1|=0<1,故p是假命题, p是真命题;对于命题q,取x=1,则有x3=13=1=x,故q是真命题,故选B.
6.C a⊥b x2+x+2x=0 x=0或x=-3,所以x=-3是a⊥b的充分条件,x=0是a⊥b的充分条件,故A错误,C正确.a∥b 2x+2=x2 x2-2x-2=0 x=1±,故B、D错误.
【研透高考·攻重点】
【例1】 (1)A (2)A 解析:(1)因为2∈A且1 A,所以解得m∈(,],故选A.
(2)∵B={y|y=2x,x∈R},∴B=(0,+∞).而题图中白色部分表示A∪B=[-1,+∞),故阴影部分所对应的集合为 U(A∪B)=(-∞,-1).故选A.
跟踪训练
1.C 由-2x2+5x+3≥0,得2x2-5x-3≤0,即(2x+1)(x-3)≤0,解得-≤x≤3,所以A=x|-≤x≤3.由B={x∈N||x|≤2},得B={0,1,2},所以A∩B={0,1,2},所以A∩B的真子集个数为23-1=7.故选C.
2.B 因为x=sin的周期T==4,且n∈Z,当n=1时,x=1,当n=2时,x=0,当n=3时,x=-1,当n=4时,x=0,所以A={-1,0,1},又B={0,1},所以B A,A≠B,A∩B={0,1}, AB={-1},故A、C、D不正确,B正确,故选B.
3.AB 对于A,由题意知,(AΘB)∪(A∩B)=A∪B,A正确;对于B,若A={1,2,3},B={2,3,4},则A∪B={1,2,3,4},A∩B={2,3},所以AΘB={1,4},B正确;对于C,若A表示所有的正整数,B表示所有的负整数,则A∩B= ,所以AΘB=A∪B.又0 A∪B,所以0 AΘB,C错误;对于D,若A={x|-2<x<3},B={x|0<x<5},则A∪B={x|-2<x<5},且A∩B={x|0<x<3},所以AΘB={x|-2<x≤0,或3≤x<5},D错误.故选A、B.
【例2】 (1)D (2)C 解析:(1)由题意,得z====+i,所以=-i,故选D.
(2)由题意,得z====i,所以复数z在复平面内对应的点为Z(0,1),所以=(0,1),所以||==1,故选C.
跟踪训练
1.B 法一 由2|z1|=|z2|=|2z1-z2|=2,得|2z1-z2|2=4-4z1z2+=4,将|z1|=1,|z2|=2代入得4-4z1z2+4=4,即z1z2=1,所以z1+z22=++z1z2=1+1+1=3,所以z1+z2=,故选B.
法二 设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则2===2,所以a2+b2=1,c2+d2=4,8-4(ac+bd)=4,即ac+bd=1,则|z1+z2|


==,故选B.
2.AD 因为z1=-i,则其对应的点为A(,-),z2=z1-1=--i,则复数z2对应的点为B(-,-).对于A,|z1|==1,|z2|==1,所以选项A正确;对于B,z1z2=(-i)(--i)=(-i)2-()2=--=-1,所以选项B错误;对于C,向量=(-1,0),则向量对应的复数为-1,所以选项C错误;对于D,||=1,z1-z2=1,所以||=|z1-z2|,所以选项D正确.综上,选A、D.
【例3】 (1)C (2)必要不充分
解析:(1)由函数y=x3是增函数可知,若a3=b3,则a=b;由函数y=3x是增函数可知,若3a=3b,则a=b.故“a3=b3”是“3a=3b”的充要条件,故选C.
(2)p: x∈R,x2-4x+2m≥0为真命题,则Δ=16-8m≤0,故m≥2.因为{m|m≥3} {m|m≥2},所以p是q的必要不充分条件.
跟踪训练
1.A 由得m=2;由得m=.所以“m=2”是“椭圆C的离心率为”的充分不必要条件,故选A.
2.B 对于A, x∈R,x2+ln x>x,是全称量词命题,故A错误;对于B,存在一个三位数,它是质数且大于991,是存在量词命题,其中997是质数且大于991,故B正确;对于C, x∈R,sin x+cos x=1.42,是存在量词命题,但sin x+cos x的最大值为,故C错误;对于D,在区间(0,99)内,至少存在50个奇数,是存在量词命题,且在区间(0,99)内,至少存在49个奇数,故D错误,故选B.
第2讲 小题研透——不等式
【锁定高考·明方向】
真题感悟
1.B 法一 当b>c≥0时,b2>c2,当c<b≤0时,b2<c2,所以a+b2>a+c2不一定成立,故A错误;因为b>c,a2≥0,所以a2+b>a2+c成立,故B正确;当a>0,c<b≤0时,ab2<ac2,故C错误;当a=0时,a2b>a2c不成立,故D错误.综上,选B.
法二 令a=0,b=-1,c=-2,分别代入选项A、B、C、D可知只有a2+b>a2+c成立,故选B.
2.A 由题意得=4tan,因为当x∈(0,)时,x<tan x,所以tan>,即>1,所以c>b.因为当x∈(0,)时,sin x<x,所以cos=1-2sin2>1-2×()2=,即b>a,所以c>b>a.故选A.
3.BC 因为x2+y2-xy=(x+y)2-3xy=1,且xy≤,所以(x+y)2-3xy≥(x+y)2-(x+y)2=(x+y)2,故(x+y)2≤4,当且仅当x=y时等号成立,即-2≤x+y≤2,故A错误,B正确;由xy≤得1=x2+y2-xy≥x2+y2-,即x2+y2≤2,当且仅当x=y时等号成立.故C正确,D错误.故选B、C.
【研透高考·攻重点】
【例1】 D 对于A,若取a=2,b=-3,满足a>b,此时a2<b2,所以A错误;对于B,若取a=2 025,b=2 024,满足a>b,此时=1<,所以B错误;对于C,若取a=1,b=-1,满足a>b,此时>,所以C错误;对于D,构造函数y=x|x|=易知该函数在R上为增函数,所以当a>b时,有a|a|>b|b|,所以D正确.故选D.
跟踪训练
 ABD 由于a>b>0>c,对于A:-=c(-)=c()>0,故->0,所以>,故A正确;对于B:由于a>b>0,所以>,故B正确;对于C:当a>b>1时,ac<bc,故C错误;对于D:由于a>b>0>c,所以a-c>b-c≥2=2,故D正确.
【例2】 D 当m=0时,M∩N={0}不合题意.当m≠0时,关于x的方程x2-2mx-3m2=0的两根为-m,3m,关于x的方程x2+mx-2m2=0的两根为m,-2m,当m>0时,M={x|-m≤x≤3m},N={x|-2m≤x≤m},M∩N={x|-m≤x≤m},当m<0时,M={x|3m≤x≤-m},N={x|m≤x≤-2m},M∩N={x|m≤x≤-m}.因为M∩N的长度为4,所以2m=4或-2m=4,得m=2或m=-2.当m=2时,M={x|-2≤x≤6},N={x|-4≤x≤2},M∪N={x|-4≤x≤6},当m=-2时,M={x|-6≤x≤2},N={x|-2≤x≤4},M∪N={x|-6≤x≤4}.所以M∪N的长度为10,故选D.
跟踪训练
1.A 由关于x的不等式ax-b≤0的解集是[2,+∞),得b=2a且a<0,则关于x的不等式ax2+(3a-b)x-3b<0可化为x2+x-6>0,即(x+3)(x-2)>0,解得x<-3或x>2,所以不等式的解集为(-∞,-3)∪(2,+∞).故选A.
2.[-1,0)∪(6,7] 解析:不等式x2-(m+3)x+3m<0可化为(x-3)(x-m)<0,当m>3时,不等式的解集为(3,m),要使解集中恰有3个整数,则这3个整数只能是4,5,6,所以6<m≤7;当m=3时,不等式的解集为 ,此时不符合题意;当m<3时,不等式的解集为(m,3),要使解集中恰有3个整数,则这3个整数只能是0,1,2,所以-1≤m<0.综上可知,实数m的取值范围是[-1,0)∪(6,7].
【例3】 (1)B (2)C 解析:(1)由题意知a+2b+1=(a+b+b+1)·(+)=5++≥5+2=9,当且仅当=,即b=2,a=4时取等号,此时a+2b取得最小值8.故选B.
(2)∵x<,∴3x-2<0.f(x)=3x-2++3=-[(2-3x)+]+3≤-2+3=-3,当且仅当2-3x=,即x=-时取“=”.故f(x)=3x+1+有最大值-3.故选C.
跟踪训练
1.B 由x-y+5=xy得xy+y=x+5,所以y=,所以x+y=x+=x+=(x+1)+≥2=4,当且仅当x+1=(x>0),即x=1时,等号成立,此时y=3,故x+y的最小值为4.故选B.
2.BCD 对于A,+=(+)·(a+2b)=4++≥4+2=8,当且仅当=,即a=2b=时等号成立,所以A错误;对于B,a2+b2=(1-2b)2+b2=5b2-4b+1=5(b-)2+≥,当且仅当b=,a=时取得最小值,所以B正确;对于C,loa+lob=lo(ab)=lo[(a·2b)]≥1+lo()2=1+2=3,当且仅当a=2b=时等号成立,所以C正确;对于D,2a+4b=2a+22b≥2=2=2,当且仅当2a=22b,即a=2b=时等号成立,所以D正确.故选B、C、D.
第3讲 小题研透——平面向量
【锁定高考·明方向】
真题感悟
1.B 因为BD=2DA,所以=3,所以=+=+3=+3(-)=-2+3=-2m+3n.故选B.
2.D 法一 因为b⊥(b-4a),所以b·(b-4a)=0,所以b2-4a·b=0即4+x2-4x=0,故x=2,故选D.
法二 因为a=(0,1),b=(2,x),所以b-4a=(2,x)-4(0,1)=(2,x)-(0,4)=(2,x-4).因为b⊥(b-4a),所以b·(b-4a)=0,所以2×2+x(x-4)=0,所以(x-2)2=0,解得x=2,故选D.
3.C 由题意,得c=a+tb=(3+t,4),所以a·c=3×(3+t)+4×4=25+3t,b·c=1×(3+t)+0×4=3+t.因为<a,c>=<b,c>,所以cos<a,c>=cos<b,c>,即=,即=3+t,解得t=5,故选C.
4. 解析:因为|a+b|=|2a-b|,所以a2+2a·b+b2=4a2-4a·b+b2,则a2=2a·b.因为|a-b|=,所以a2-2a·b+b2=b2=3,所以|b|=.
【研透高考·攻重点】
【例1】 (1)B (2) 解析:(1)
如图,因为在等腰梯形ABCD中,AB=2CD,所以AB∥CD,AD=BC.因为M为BC的中点,所以=+=+(+)=++=++=+.故选B.
(2)由题意知,点F是△ABC的重心,∴=+=+=+(+)=+(-+)=+=a+b,∴x=y=,x+y=.
跟踪训练
1.-  解析:∵向量a=(1,0),b=(2,1),∴a,b不共线.由题意知ka-b=(k-2,-1),a+2b=(5,2).若ka-b与a+2b共线,则2(k-2)+5=0,解得k=-.∵=2a+3b=(8,3),=a+mb=(1+2m,m),且A,B,C三点共线,∴∥,即=,解得m=.
2.等边 解析:∵a+(b-2c)+c=0,∴a+(b-2c)+c(-)=0,即(a-c)+(b-c)=0,∴a-c=0,b-c=0,∴a=b=c,故△ABC为等边三角形.
【例2】 (1)B (2)B 解析:(1)因为(b-2a)⊥b,所以(b-2a)·b=0,即b2=2a·b,又因为|a|=1,|a+2b|=2,所以1+4a·b+4b2=1+6b2=4,从而|b|=.故选B.
(2)
作出图形如图,选择一组不共线的向量,作为基底.因为点E,F分别为BC和CD的中点,所以·=·(+)=·+=4,所以·=2.所以·=(+)·(+)=(+)·(-)=·+-=×2=,故选B.
跟踪训练
 - 解析:
如图,取AB的中点O,连接OC,以O为原点,AB所在直线为x轴,OC所在直线为y轴,建立平面直角坐标系.不妨设等边△ABC的边长为2,则A(-1,0),B(1,0),C(0,),所以D(-,),E(,),则=(,),=(-,),所以cos<,>===-.
【例3】 (1)-1 (2) -
解析:(1)由题意,令a=(1,0),c=(0,1),设b=(x,y),∵b2-8b·c+15=0,∴x2+(y-4)2=1,其表示以(0,4)为圆心,半径r=1的圆.|a-b|=,∴|a-b|min=-1=-1.
(2)
以点A为坐标原点建立如图所示的平面直角坐标系,则A(0,0),B(1,0),C(1,1),D(0,1),E(,1),所以=(-,1),=(-1,0),=(0,1),因为=λ+μ,所以(-,1)=λ(-1,0)+μ(0,1),所以λ=,μ=1,所以λ+μ=.由B(1,0),E(,1)可得直线BE的方程为y=-3(x-1),设F(a,3-3a)(≤a≤1),则G(,),所以=(a,3-3a),=(,),所以·=a·+(3-3a)·=5a2-6a+=5(a-)2-,所以当a=时,·取得最小值,为-.
跟踪训练
1.A 
如图,在平行四边形ABCD中,令=,=,因为+=,所以+=,以AE,AF为邻边作平行四边形AEGF,则+==,所以点G一定在AC上.在△AEG中,AE=1,EG=AF=3,AG=λ,∠AEG=π-∠BAD,所以cos∠BAD=-cos∠AEG=-=-=,又λ∈[,3],所以cos∠BAD∈[-,-],故选A.
2.B 由|--|=2|-|得|(x-1,y-2)|=2,即(x-1)2+(y-2)2=20,表示以(1,2)为圆心,2为半径的圆.|x-2y+m|+|x-2y-7|的值与x,y无关,则表示圆在两平行线x-2y+m=0和x-2y-7=0之间.则由题意知≥2,解得m≤-7或m≥13,结合图形知m≥13,故选B.
培优点 极化恒等式、“奔驰定理”与三角形的四心
【例1】 (1)A (2)[0,2] 解析:(1)由极化恒等式可知,a·b===1.故选A.
(2)
当弦MN的长度最大时,MN为球O的直径,连接PO,如图所示,则·=-=-1.因为P为正方体表面上的动点,故PO∈[1,],所以·∈[0,2].
跟踪训练
1. 解析:连接EG,FH交于点O(图略),则·=-=1-()2=,·=-=1-()2=,因此·+·=.
2.- 解析:
如图所示,取OC的中点D,连接PD,因为O为AB的中点,所以(+)·=2·,由极化恒等式得·=-=-,因此当P为OC的中点,即||=0时,(+)·取得最小值-.
【例2】 (1)C (2)C 解析:(1)因为||=||=||,所以点O为△ABC的外心,因为++=0,所以点N为△ABC的重心,因为·=·=·,所以点P为△ABC的垂心.故选C.
(2)法一 延长CO到点M(图略),使得=-,因为+2+m=0,所以-=+,即=+,所以A,B,M三点共线,又因为与反向共线,所以=,所以===,解得m=4.
法二(奔驰定理法) 根据奔驰定理,由+2+m=0,所以S△BOC∶S△AOC∶S△AOB=1∶2∶m.所以== m=4.
跟踪训练
1.C =λ+μ可化为+λ-λ+μ-μ=0,整理得(1-λ)+(λ-μ)·+μ=0,所以(1-λ)∶(λ-μ)∶μ=4∶3∶2,解得λ=,μ=,所以3λ+6μ=3×+6×=3.
2.解:由奔驰定理得,+x+y=0,即=2x+2y,两边平方得=4x2+4y2+8xy||·||·cos∠BPC,∵点P是△ABC的外心,∴||=||=||,且∠BPC=2∠BAC=,∴x2+y2+xy=,从而(x+y)2=+xy≤+( )2,解得0<x+y≤,当且仅当x=y=时取等号,∴(x+y)max=.
1 / 3第1讲 小题研透——集合、复数与常用逻辑用语
备|考|领|航
一、考情分析
高频考点 高考预测
集合间的基本关系及基本运算 集合、复数在高考中一般单独考查,主要为选择题,难度很小,考查集合及复数基本概念及运算;常用逻辑用语多以其他知识模块为背景,考查充要条件的判断及含量词的命题的否定,试题主要为选择题或填空题
复数的概念、四则运算及几何意义
常用逻辑用语(充分条件与必要条件的判断、含有量词的命题及否定)
二、真题感悟
1.(2024·新高考Ⅰ卷1题)(集合的交集运算)已知集合A={x|-5<x3<5},B={-3,-1,0,2,3},则A∩B=(  )
A.{-1,0} B.{2,3}
C.{-3,-1,0} D.{-1,0,2}
解析:A 法一 因为A={x|-<x<},B={-3,-1,0,2,3},且注意到1<<2,从而A∩B={-1,0}.故选A.
法二 将集合B中的元素代入集合A中,排除易得选A.
2.(2023·全国甲卷理1题)(集合的并、补集运算)设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则 U(M∪N)=(  )
A.{x|x=3k,k∈Z} B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z} D.
解析:A 法一(列举法) M={…,-2,1,4,7,10,…},N={…,-1,2,5,8,11,…},所以M∪N={…,-2,-1,1,2,4,5,7,8,10,11,…},所以 U(M∪N)={…,-3,0,3,6,9,…},其元素都是3的倍数,即 U(M∪N)={x|x=3k,k∈Z},故选A.
法二(描述法) 集合M∪N表示被3除余1或2的整数集,则它在整数集中的补集是恰好被3整除的整数集,故选A.
3.(2024·新高考Ⅰ卷2题)(复数的四则运算)若=1+i,则z=(  )
A.-1-i B.-1+i
C.1-i D.1+i
解析:C 法一 因为==1+=1+i,所以z=1+=1-i.故选C.
法二 由=1+i,得z=(z-1)(1+i),即zi=1+i,z==1-i.
4.(2023·新高考Ⅱ卷1题)(复数的几何意义)在复平面内,(1+3i)(3-i)对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:A ∵(1+3i)(3-i)=3-i+9i-3i2=6+8i,∴(1+3i)(3-i)在复平面内对应的点的坐标为(6,8),即(1+3i)(3-i)在复平面内对应的点在第一象限.故选A.
5.(2024·新高考Ⅱ卷2题)(含量词命题的真假判断及否定)已知命题p: x∈R,|x+1|>1;命题q: x>0,x3=x.则(  )
A.p和q都是真命题
B. p和q都是真命题
C.p和 q都是真命题
D. p和 q都是真命题
解析:B 对于命题p,取x=-1,则有|x+1|=0<1,故p是假命题, p是真命题;对于命题q,取x=1,则有x3=13=1=x,故q是真命题,故选B.
6.(2024·全国甲卷理9题)(充分条件、必要条件的判断)设向量a=(x+1,x),b=(x,2),则(  )
A.x=-3是a⊥b的必要条件
B.x=1+是a∥b的必要条件
C.x=0是a⊥b的充分条件
D.x=-1+是a∥b的充分条件
解析:C a⊥b x2+x+2x=0 x=0或x=-3,所以x=-3是a⊥b的充分条件,x=0是a⊥b的充分条件,故A错误,C正确.a∥b 2x+2=x2 x2-2x-2=0 x=1±,故B、D错误.
重|难|排|查
1.集合的运算性质及重要结论
(1)A∪A=A,A∪ =A,A∪B=B∪A;
(2)A∩A=A,A∩ = ,A∩B=B∩A;
(3)A∩( UA)= ,A∪( UA)=U;
(4)A∩B=A A B,A∪B=A B A.
易错提醒 遇到A∩B= 时,需注意到“极端”情况:A= 或B= ;同样在应用条件A∪B=B A∩B=A A B时,不要忽略A= 的情况.
2.复数四则运算的常见结论
(1)(1±i)2=±2i;
(2)=i,=-i;
(3)i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+i4n+1+i4n+2+i4n+3=0(n∈N).
3.复数的几何意义
其中,a,b∈R,i为虚数单位.
4.充分、必要条件的六种类型与对应集合的关系
设p包含的对象组成集合A,q包含的对象组成集合B.
p是q的充分不必要条件 p q且q p A B
p是q的必要不充分条件 p q且q p B A
p是q的充要条件 p q A=B
p是q的既不充分也不必要条件 p q且q p A,B互 不包含
p是q的充分条件 p q A B
p是q的必要条件 q p B A
集 合
【例1】 (1)(2024·贵阳适应性考试)若集合A={x|2mx-3>0,m∈R},其中2∈A且1 A,则实数m的取值范围是( A )
A.(,] B.[,)
C.(,) D.[,]
(2)(2024·贵阳摸底)已知全集U=R,集合A={x|-1≤x≤3},B={y|y=2x,x∈R},则图中阴影部分所对应的集合为( A )
A.{x|x<-1} B.{x|x≤-1}
C.{x|x≤0或x>3} D.{x|0<x≤3}
解析:(1)因为2∈A且1 A,所以解得m∈(,],故选A.
(2)∵B={y|y=2x,x∈R},∴B=(0,+∞).而题图中白色部分表示A∪B=[-1,+∞),故阴影部分所对应的集合为 U(A∪B)=(-∞,-1).故选A.
感悟提升
解决集合运算问题的关键
(1)确定集合中元素是数还是有序数对,是函数的自变量还是函数值等;
(2)对集合进行化简,通过化简可以使问题变得简单明了;
(3)注意数形结合思想的应用,常用的数形结合形式有数轴、坐标系和Venn图.
1.(2024·重庆学业质量调研)已知集合A={x|-2x2+5x+3≥0},B={x∈N||x|≤2},则A∩B的真子集个数为(  )
A.3 B.4
C.7 D.8
解析:C 由-2x2+5x+3≥0,得2x2-5x-3≤0,即(2x+1)(x-3)≤0,解得-≤x≤3,所以A=x|-≤x≤3.由B={x∈N||x|≤2},得B={0,1,2},所以A∩B={0,1,2},所以A∩B的真子集个数为23-1=7.故选C.
2.(2024·开封第二次质量检测)已知集合A=x|x=sin,n∈Z,B={0,1},则下列命题正确的是(  )
A.A=B B.B A
C.A∩B={0,-1} D. AB={1}
解析:B 因为x=sin的周期T==4,且n∈Z,当n=1时,x=1,当n=2时,x=0,当n=3时,x=-1,当n=4时,x=0,所以A={-1,0,1},又B={0,1},所以B A,A≠B,A∩B={0,1}, AB={-1},故A、C、D不正确,B正确,故选B.
3.(多选)(2024·宋基信阳实验中学月考)对任意A,B R,记AΘB={x|x∈A∪B,且x A∩B}.则下列命题为真命题的是(  )
A.(AΘB)∪(A∩B)=A∪B
B.若A={1,2,3},B={2,3,4},则AΘB={1,4}
C.若A表示所有的正整数,B表示所有的负整数,则AΘB表示所有的整数
D.若A={x|-2<x<3},B={x|0<x<5},则AΘB={x|-2<x<0,或3<x<5}
解析:AB 对于A,由题意知,(AΘB)∪(A∩B)=A∪B,A正确;对于B,若A={1,2,3},B={2,3,4},则A∪B={1,2,3,4},A∩B={2,3},所以AΘB={1,4},B正确;对于C,若A表示所有的正整数,B表示所有的负整数,则A∩B= ,所以AΘB=A∪B.又0 A∪B,所以0 AΘB,C错误;对于D,若A={x|-2<x<3},B={x|0<x<5},则A∪B={x|-2<x<5},且A∩B={x|0<x<3},所以AΘB={x|-2<x≤0,或3≤x<5},D错误.故选A、B.
复 数
【例2】 (1)若复数z满足(2-i)z=i2 024,则=(  )
A.-i B.--i
C.-+i D.-i
(2)(2024·湖北七市州联合测试)已知复平面内坐标原点为O,复数z对应点Z,z满足z(4-3i)=3+4i,则||=(  )
A. B.
C.1 D.2
答案:(1)D (2)C
解析:(1)由题意,得z====+i,所以=-i,故选D.
(2)由题意,得z====i,所以复数z在复平面内对应的点为Z(0,1),所以=(0,1),所以||==1,故选C.
感悟提升
复数的概念及运算问题的解题技巧
(1)与复数有关的代数式为纯虚数的问题,可设为z=mi(m∈R且m≠0),利用复数相等求解;
(2)与复数的模、共轭复数、复数相等有关的问题,可设z=a+bi(a,b∈R),利用待定系数法求解;
(3)与复数有关的判断及运算也可利用复数的几何意义转化求解.
1.(2024·济南高三模拟考试)已知复数z1,z2满足2|z1|=|z2|=|2z1-z2|=2,则z1+z2=(  )
A.1 B.
C.2 D.2
解析:B 法一 由2|z1|=|z2|=|2z1-z2|=2,得|2z1-z2|2=4-4z1z2+=4,将|z1|=1,|z2|=2代入得4-4z1z2+4=4,即z1z2=1,所以z1+z22=++z1z2=1+1+1=3,所以z1+z2=,故选B.
法二 设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则2===2,所以a2+b2=1,c2+d2=4,8-4(ac+bd)=4,即ac+bd=1,则|z1+z2|====,故选B.
2.(多选)(2024·郑州第二次质量预测)在复平面内,复数z1=-i对应的点为A,复数z2=z1-1对应的点为B,下列说法正确的是(  )
A.|z1|=|z2|=1
B.z1·z2=|z1|2
C.向量对应的复数是1
D.||=|z1-z2|
解析:AD 因为z1=-i,则其对应的点为A(,-),z2=z1-1=--i,则复数z2对应的点为B(-,-).对于A,|z1|==1,|z2|==1,所以选项A正确;对于B,z1z2=(-i)(--i)=(-i)2-()2=--=-1,所以选项B错误;对于C,向量=(-1,0),则向量对应的复数为-1,所以选项C错误;对于D,||=1,z1-z2=1,所以||=|z1-z2|,所以选项D正确.综上,选A、D.
常用逻辑用语
【例3】 (1)(2024·天津高考2题)设a,b∈R,则“a3=b3”是“3a=3b”的( C )
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)已知m∈R,命题p: x∈R,x2-4x+2m≥0,命题q:m≥3,则p是q的必要不充分条件.(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分也不必要”)
解析:(1)由函数y=x3是增函数可知,若a3=b3,则a=b;由函数y=3x是增函数可知,若3a=3b,则a=b.故“a3=b3”是“3a=3b”的充要条件,故选C.
(2)p: x∈R,x2-4x+2m≥0为真命题,则Δ=16-8m≤0,故m≥2.因为{m|m≥3} {m|m≥2},所以p是q的必要不充分条件.
感悟提升
判断充分、必要条件的三种方法
(1)定义法:根据命题p 命题q,命题q 命题p进行判断,适用于定义、定理判断性问题;
(2)集合法:根据命题p,q成立的对象的集合之间的包含关系进行判断,多适用于命题中涉及字母范围的推断问题;
(3)数形结合法:充要条件的判定问题中,若给出的条件与结论之间有明显的几何意义,且可以作出满足条件的几何图形,则可作出其几何图形后利用数形结合思想求解.
1.已知椭圆C:+y2=1(m>0),则“m=2”是“椭圆C的离心率为”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:A 由得m=2;由得m=.所以“m=2”是“椭圆C的离心率为”的充分不必要条件,故选A.
2.(2024·保定定州二中等校联考)下列命题中,既是存在量词命题又是真命题的是(  )
A. x∈R,x2+ln x>x
B.存在一个三位数,它是质数且大于991
C. x∈R,sin x+cos x=1.42
D.在区间(0,99)内,至少存在50个奇数
解析:B 对于A, x∈R,x2+ln x>x,是全称量词命题,故A错误;对于B,存在一个三位数,它是质数且大于991,是存在量词命题,其中997是质数且大于991,故B正确;对于C, x∈R,sin x+cos x=1.42,是存在量词命题,但sin x+cos x的最大值为,故C错误;对于D,在区间(0,99)内,至少存在50个奇数,是存在量词命题,且在区间(0,99)内,至少存在49个奇数,故D错误,故选B.
1.(2023·新高考Ⅰ卷1题)已知集合M={-2,-1,0,1,2},N={x|x2-x-6≥0},则M∩N=(  )
A.{-2,-1,0,1} B.{0,1,2}
C.{-2} D.{2}
解析:C 由x2-x-6=(x-3)(x+2)≥0,得x≥3或x≤-2.又因为M={-2,-1,0,1,2},所以M∩N={-2}.故选C.
2.已知复数z=1-(a∈R)的实部与虚部相等,则a=(  )
A. B.-2
C.2 D.-
解析:B 因为z=1-=1-=+i,z的实部与虚部相等,所以3-a=1-2a,得a=-2,故选B.
3.(2024·贵阳适应性考试)直线l1,l2的倾斜角分别为α,β,则“α=β”是“tan α=tan β”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:B 由题意知,α,β∈[0,π),所以若tan α=tan β,则α=β;若α=β=,则不存在tan α,tan β,就不可能得到tan α=tan β.所以“α=β”是“tan α=tan β”的必要不充分条件.故选B.
4.(2024·南宁第一次适应性测试)已知集合A={x|ax=1,a∈R},B={-1,1},且A B,则a的取值集合为(  )
A.{-1} B.{-1,1}
C.{0,1} D.{-1,0,1}
解析:D 当a=0时,A= ,满足A B;当a≠0时,A=,又A B,所以=1或=-1,所以a=1或a=-1.故满足题意的a的所有取值组成的集合是{-1,0,1}.故选D.
5.(2024·南京调研测试)已知x>0,y>0,则x+y≥2是xy≥1的(  )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
解析:B 当x=,y=时,满足x>0,y>0,x+y=2,但xy=<1,故充分性不成立;若x>0,y>0,xy≥1,则x+y≥2≥2,当且仅当x=y=1时两个等号同时成立,故必要性成立.综上,可知x+y≥2是xy≥1的必要不充分条件,故选B.
6.已知集合A={-1,0,1},B={z|z=x+y+1,x∈A,y∈A},则集合B的真子集个数为(  )
A.8 B.16
C.31 D.63
解析:C 由题,z=-1-1+1=-1;z=-1+0+1=0;z=-1+1+1=1;z=0-1+1=0;z=0+0+1=1;z=0+1+1=2;z=1-1+1=1;z=1+0+1=2;z=1+1+1=3.故B={-1,0,1,2,3},其真子集的个数为25-1=31.故选C.
7.任何一个复数z=a+bi(a,b∈R)都可以表示成z=r(cos θ+isin θ)(r≥0,θ∈R)的形式,通常称之为复数的三角形式.法国数学家棣莫弗发现:[r(cos θ+isin θ)]n=rn(cos nθ+isin nθ)(n∈Z),我们称这个结论为棣莫弗定理.则(1-i)2 025=(  )
A.1 B.22 025
C.-22 025 D.i
解析:C 1-i=2(-i)=2[cos(-)+isin(-)],∴(1-i)2 025=22 025[cos(- π)+isin(-π)]=-22 025.故选C.
8.(2024·宁波段考)设集合U=R,集合M={x|x2-2x≥0},N={x|y=log2(1-x)},则{x|x<2}=(  )
A.M∪N B.N∪( UM)
C.M∪( UN) D. U(M∩N)
解析:B M={x|x2-2x≥0}={x|x≤0或x≥2},N={x|y=log2(1-x)}={x|x<1},对于A选项,M∪N={x|x<1或x≥2}≠{x|x<2},∴A选项错误;对于B选项,N∪( UM)={x|x<1}∪{x|0<x<2}={x|x<2},∴B选项正确;对于C选项,M∪( UN)={x|x≤0或x≥2}∪{x|x≥1}={x|x≤0或x≥1}≠{x|x<2},∴C选项错误;对于D选项,∵M∩N={x|x≤0或x≥2}∩{x|x<1}={x|x≤0},∴ U(M∩N)={x|x>0}≠{x|x<2},∴D选项错误.故选B.
9.(多选)下列说法正确的是(  )
A.“三角形的内角和为180°”是全称量词命题
B.“x=1”是“x2-3x+2=0”的必要不充分条件
C.若命题q:对于任意x∈R,x2+2x-a>0为真命题,则a<-1
D.若命题p: x≥0,2x=3,则 p: x<0,2x≠3
解析:AC 命题“三角形的内角和为180°”可写为:所有的三角形的内角和都是180°,是全称量词命题,A正确;x2-3x+2=0时,x=1或x=2,不是必要条件,应是充分不必要条件,B错误;对于任意x∈R,x2+2x-a>0为真命题,则Δ=4+4a<0,a<-1,C正确;命题p: x≥0,2x=3的否定是 x≥0,2x≠3,D错误.故选A、C.
10.(多选)(2024·大连第一次模拟考试)已知i是虚数单位,下列说法正确的是(  )
A.已知a,b,c,d∈R,若a>c,b=d,则a+bi>c+di
B.复数z1,z2满足=z2,则|z1|=||
C.复数z满足|z-i|=|z+i|,则z在复平面内对应的点的轨迹为一条直线
D.复数z满足z(1+i)=|1-i|,则z=(cos-isin)
解析:BCD 对于A,除非b=d=0,否则两个复数不能比较大小,故A错误;对于B,设z1=a+bi(a,b∈R),所以=a-bi,由=z2,所以z2=a-bi,即=a+bi,所以|z1|=||,故B正确;对于C,设z=a+bi(a,b∈R),则|a+bi-i|=|a+bi+i|,所以a2+(b-1)2=a2+(b+1)2,化简得b=0,所以z在复平面内对应的点的轨迹为x轴,故C正确;对于D,z==1-i,(cos-isin)=(-i·)=1-i,故D正确.综上,选B、C、D.
11.(多选)(2024·北京育英学校段考)设A,B是R的两个子集,对任意x∈R,定义:m=n=若对任意x∈R,m+n=1,则A,B间的关系为(  )
A.B= RA B.B= R(A∩B)
C.A= RB D.A= R(A∩B)
解析:AC 因为m=n=且对任意x∈R,m+n=1,所以m,n的值一个为0时,另一个为1,即x∈A时,x B或x∈B时,x A,所以A,B间的关系为B= RA或A= RB,故选A、C.
12.(2024·上海高考9题)已知虚数z,其实部为1,且z+=m(m∈R),则实数m为2.
解析:法一 设z=1+bi(b∈R且b≠0),则z+=1+bi+=1+bi+=1++(b-)i,因为m∈R,所以b-=0,得b2=1,所以m=1+=2.
法二 由z+=m得z2-mz+2=0,解得z=,依题意得=1,解得m=2.
13.(2024·河南顶尖名校联盟期中)已知命题p:实数x满足a≤x<4a,a>0,命题q:实数x满足2<x≤4,若p是q的必要不充分条件,则实数a的取值范围是(1,2].
解析:因为p是q的必要不充分条件,所以集合(2,4]是[a,4a)的真子集,则解得1<a≤2,所以实数a的取值范围是(1,2].
14.(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5.
解析:由A∩B=A可知B≠ ,所以m≥0.由|x-3|≤m可得-m≤x-3≤m,即3-m≤x≤3+m,故B=[3-m,3+m],因为A∩B=A,所以A B,所以解得m≥5,所以m的最小值为5.
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