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高考数学既考查同学们所掌握的基础知识和方法,又考查大家进入高等学校继续学习所必须掌握的基本能力,因此,在高考的数学试卷中有许多试题,都植根于课本,是课本中例题、习题以及练习题改编而来的,或在课本中找到试题的影子.
类型一:考查集合的基本概念和运算
【例1】 (2011江苏1)已知集合A={-1,1,2,4},B={-1,0,2},则A∩B=.
分析 根据符号A∩B的意义以及两个集合交集的含义求解.
解法 求集合A与B的交集,即求由属于集合A且属于集合B的所有元素构成的集合.只有-1,2既在集合A中,又在集合B中,故答案是:{-1,2}.
点评 本题实际上就是根据我们的《课本》(苏教版必修1)第12页例1 “设A={-1,0,1},B={0,1,2,3},求A∩B和A∪B”改编的,解决此类题目的关键是熟练掌握有关集合的概念及符号语言.
【例2】 (2009江苏11)已知集合A=x|log2x≤2,B=(-∞,a),若AB则实数a的取值范围是(c,+∞),其中c=.
分析 先通过解对数不等式log2x≤2,将集合A化简,再利用数形结合由AB,得到a的取值范围.
解法 由log2x≤2得0<x≤4,所以A=(0,4];利用数轴由AB,易知a>4,所以c=4.答案4.
点评 本题实际上就是通过对我们的《课本》:(苏教版必修1)第93页复习题第12题“求下列函数的定义域:(1)f(x)=log2(4+3x)”和第17页复习题第6题“已知集合A=[1,4),B=(-∞,a).若AB,求实数a的取值范围.”改编得来的.本例在化简集合A,去掉对数符号时一定要注意对数的真数一定是正数,对于以不等式形式给出的集合问题,我们常常利用数轴帮助解题,另外要注意集合端点的取舍.
【例3】 (2010江苏1)设集合A={-1,1,3},B={a+2,a2+4},A∩B={3},则实数a=.
分析 A∩B={3},说明3是集合A与B的唯一的公共元素,因此不是a+2=3就是a2+4=3.
解法 由A∩B={3}得3∈B,所以a+2=3或a2+4=3解得a=1.
又a=1时集合B={3,5},满足题意,所以a=1.答案1.
点评 这道题也是我们熟悉的题型之一,解题时应该注意讨论,题目中并没有说集合B中的两个元素a+2,a2+4哪一个的值等于3,最后还要注意对已经求出的a的值进行检验,看其是否满足元素的确定性、互异性,是否满足已知条件.
类型二:考查集合与其他数学知识的综合问题
【例4】 (2011江苏14)设集合,A=(x,y)m2≤(x-2)2+y2≤m2,x,y∈R,B={(x,y)|2m≤x+y≤2m+1,x,y∈R},若A∩B≠则实数m的取值范围是.
分析 集合A,B都是用描述法给出的点集,我们要先确定集合A,B里面的元素分别具有什么样的属性,由题意容易看出这两个集合中元素的属性,都与几何图形有关,因此,我们可以考虑利用数形结合的方法进行求解.
解法 ∵A∩B≠,∴A≠.即有:m2≤m2,解得:m≥12或m≤0.
(1) 当m=0时,集合A为点集{(2,0)},集合B为{(x,y)|0≤x+y≤1,x,y∈R},显然点(2,0)的坐标不满足0≤x+y≤1,故A∩B=,与A∩B≠矛盾,故m≠0;
(2) 当m<0时,集合A={(x,y)|(x-2)2+y2≤m2,x,y∈R},是圆心为(2,0),半径为-m的圆及其内部的点构成的集合,其图像为一个圆面.集合B是由两条平行直线x+y=2m、x+y=2m+1及两直线之间的所有的点构成的集合,其图像为一个带形区域且直线x+y=2m+1在直线x+y=2m的上方,两条平行线间的距离为22.因为m<0,直线x+y=2m在y轴上的截距小于0,又A∩B≠,则直线x+y=2m+1与圆(x-2)2+y2=m2有交点.即2+0-2m-12≤-m,解得m≥1+22,与m<0矛盾;
(3) 当m≥12时,集合A表示一个圆环对应的区域,且大圆半径m不小于12,即直径不小于1,集合B表示一个带形区域,且两直线间距离为22.从而直线x+y=2m与x+y=2m+1中至少有一条与圆(x-2)2+y2=m2有交点.从而2+0-2m2≤m或2+0-2m-12≤m,解得2-22≤m≤2+2,又m≥12,所以m的取值范围为12,2+2.
综上所述,m的取值范围为12,2+2.即答案为12,2+2.
点评 本题实际上就是根据我们的《课本》(苏教版必修2)第92页例1(1)“求点P(-1,2)到下列直线:2x+y-10=0的距离”,第93页练习第2题 (1)“求下列两条平行直线:5x-12y-2=0与5x-12y+15=0之间的距离”及第101页例1“求直线4x+3y=40和圆x2+y2=100的公共点坐标,并判断它们的位置关系.”综合改编而来.这是以集合的运算为载体,需要利用解析几何的有关知识解决的综合性问题,考查数形结合,分类讨论,化归转化的能力,思维量大,入手容易深究难,有利于考察考生的数学素质和临场发挥水平.
过关训练
牛刀小试
1. 已知集合M={x∈Zx2≤1},N=x∈R-1 2. 如果不等式4x-x2>(a-1)x的解集为A,且A{x0 3. 已知A={x|-2≤x≤1},B={x|-m+1≤x≤2m-1},且BA,求实数m的取值范围.
4. 已知集合A={(x,y)|x2+mx-y+2=0,x∈R},B={(x,y)|x-y+1=0,0≤x≤2},若A∩B≠,求实数m的取值范围.
【参考答案】
1. {0,1} 提示:M={-1,0,1},故M∩N={0,1}.
2. a∈[2,+∞) 提示:根据不等式解集的几何意义,作函数y=4x-x2和函数y=(a-1)x的图象(如图),从图上容易得出实数a的取值范围是a∈[2,+∞).
3. m≤1 提示:若B=,则-m+1>2m-1,解得m<23,此时满足BA;
若B≠,则-m+1≥-2,2m-1≤1,-m+1≤2m-1.
解得23≤m≤1;
综上所述,m的取值范围为m<23或23≤m≤1即m≤1.
4. 本题实质上就是:抛物线y=x2+mx+2与线段y=x+1(0≤x≤2)有公共点,求实数m的取值范围.
方法一:由x2+mx-y+2=0,x-y+1=0.
得x2+(m-1)x+1=0 ①
∵A∩B≠,∴方程①在区间[0,2]上至少有一个实数解,
首先,由Δ=(m-1)2-4≥0,解得:m≥3或m≤-1.
设方程①的两个根为x1、x2,
(1) 当m≥3时,由x1+x2=-(m-1)<0及x1•x2=1知x1、x2都是负数,不合题意;
(2) 当m≤-1时,由x1+x2=-(m-1)>0及x1•x2=1>0知x1、x2是互为倒数的两个正数,故x1、x2必有一个在区间[0,1]内,从而知方程①在区间[0,2]上至少有一个实数解;
综上所述,实数m的取值范围为(-∞,-1].
方法二:问题等价于方程组y=x2+mx+2,y=x+1. 在[0,2]上有解,
即x2+(m-1)x+1=0在[0,2]上有解,
令f(x)=x2+(m-1)x+1,则由f(0)=1知抛物线y=f(x)过点(0,1),
∴抛物线y=f(x)在[0,2]上与x轴有交点等价于f(2)=22+2(m-1)+1≤0 ①
或Δ=(m-1)2-4≥0,0<1-m2<2,f(2)=22+2(m-1)+1>0. ②
由①得m≤-32,由②得-32 ∴实数m的取值范围为(-∞,-1].
类型一:考查集合的基本概念和运算
【例1】 (2011江苏1)已知集合A={-1,1,2,4},B={-1,0,2},则A∩B=.
分析 根据符号A∩B的意义以及两个集合交集的含义求解.
解法 求集合A与B的交集,即求由属于集合A且属于集合B的所有元素构成的集合.只有-1,2既在集合A中,又在集合B中,故答案是:{-1,2}.
点评 本题实际上就是根据我们的《课本》(苏教版必修1)第12页例1 “设A={-1,0,1},B={0,1,2,3},求A∩B和A∪B”改编的,解决此类题目的关键是熟练掌握有关集合的概念及符号语言.
【例2】 (2009江苏11)已知集合A=x|log2x≤2,B=(-∞,a),若AB则实数a的取值范围是(c,+∞),其中c=.
分析 先通过解对数不等式log2x≤2,将集合A化简,再利用数形结合由AB,得到a的取值范围.
解法 由log2x≤2得0<x≤4,所以A=(0,4];利用数轴由AB,易知a>4,所以c=4.答案4.
点评 本题实际上就是通过对我们的《课本》:(苏教版必修1)第93页复习题第12题“求下列函数的定义域:(1)f(x)=log2(4+3x)”和第17页复习题第6题“已知集合A=[1,4),B=(-∞,a).若AB,求实数a的取值范围.”改编得来的.本例在化简集合A,去掉对数符号时一定要注意对数的真数一定是正数,对于以不等式形式给出的集合问题,我们常常利用数轴帮助解题,另外要注意集合端点的取舍.
【例3】 (2010江苏1)设集合A={-1,1,3},B={a+2,a2+4},A∩B={3},则实数a=.
分析 A∩B={3},说明3是集合A与B的唯一的公共元素,因此不是a+2=3就是a2+4=3.
解法 由A∩B={3}得3∈B,所以a+2=3或a2+4=3解得a=1.
又a=1时集合B={3,5},满足题意,所以a=1.答案1.
点评 这道题也是我们熟悉的题型之一,解题时应该注意讨论,题目中并没有说集合B中的两个元素a+2,a2+4哪一个的值等于3,最后还要注意对已经求出的a的值进行检验,看其是否满足元素的确定性、互异性,是否满足已知条件.
类型二:考查集合与其他数学知识的综合问题
【例4】 (2011江苏14)设集合,A=(x,y)m2≤(x-2)2+y2≤m2,x,y∈R,B={(x,y)|2m≤x+y≤2m+1,x,y∈R},若A∩B≠则实数m的取值范围是.
分析 集合A,B都是用描述法给出的点集,我们要先确定集合A,B里面的元素分别具有什么样的属性,由题意容易看出这两个集合中元素的属性,都与几何图形有关,因此,我们可以考虑利用数形结合的方法进行求解.
解法 ∵A∩B≠,∴A≠.即有:m2≤m2,解得:m≥12或m≤0.
(1) 当m=0时,集合A为点集{(2,0)},集合B为{(x,y)|0≤x+y≤1,x,y∈R},显然点(2,0)的坐标不满足0≤x+y≤1,故A∩B=,与A∩B≠矛盾,故m≠0;
(2) 当m<0时,集合A={(x,y)|(x-2)2+y2≤m2,x,y∈R},是圆心为(2,0),半径为-m的圆及其内部的点构成的集合,其图像为一个圆面.集合B是由两条平行直线x+y=2m、x+y=2m+1及两直线之间的所有的点构成的集合,其图像为一个带形区域且直线x+y=2m+1在直线x+y=2m的上方,两条平行线间的距离为22.因为m<0,直线x+y=2m在y轴上的截距小于0,又A∩B≠,则直线x+y=2m+1与圆(x-2)2+y2=m2有交点.即2+0-2m-12≤-m,解得m≥1+22,与m<0矛盾;
(3) 当m≥12时,集合A表示一个圆环对应的区域,且大圆半径m不小于12,即直径不小于1,集合B表示一个带形区域,且两直线间距离为22.从而直线x+y=2m与x+y=2m+1中至少有一条与圆(x-2)2+y2=m2有交点.从而2+0-2m2≤m或2+0-2m-12≤m,解得2-22≤m≤2+2,又m≥12,所以m的取值范围为12,2+2.
综上所述,m的取值范围为12,2+2.即答案为12,2+2.
点评 本题实际上就是根据我们的《课本》(苏教版必修2)第92页例1(1)“求点P(-1,2)到下列直线:2x+y-10=0的距离”,第93页练习第2题 (1)“求下列两条平行直线:5x-12y-2=0与5x-12y+15=0之间的距离”及第101页例1“求直线4x+3y=40和圆x2+y2=100的公共点坐标,并判断它们的位置关系.”综合改编而来.这是以集合的运算为载体,需要利用解析几何的有关知识解决的综合性问题,考查数形结合,分类讨论,化归转化的能力,思维量大,入手容易深究难,有利于考察考生的数学素质和临场发挥水平.
过关训练
牛刀小试
1. 已知集合M={x∈Zx2≤1},N=x∈R-1
4. 已知集合A={(x,y)|x2+mx-y+2=0,x∈R},B={(x,y)|x-y+1=0,0≤x≤2},若A∩B≠,求实数m的取值范围.
【参考答案】
1. {0,1} 提示:M={-1,0,1},故M∩N={0,1}.
2. a∈[2,+∞) 提示:根据不等式解集的几何意义,作函数y=4x-x2和函数y=(a-1)x的图象(如图),从图上容易得出实数a的取值范围是a∈[2,+∞).
3. m≤1 提示:若B=,则-m+1>2m-1,解得m<23,此时满足BA;
若B≠,则-m+1≥-2,2m-1≤1,-m+1≤2m-1.
解得23≤m≤1;
综上所述,m的取值范围为m<23或23≤m≤1即m≤1.
4. 本题实质上就是:抛物线y=x2+mx+2与线段y=x+1(0≤x≤2)有公共点,求实数m的取值范围.
方法一:由x2+mx-y+2=0,x-y+1=0.
得x2+(m-1)x+1=0 ①
∵A∩B≠,∴方程①在区间[0,2]上至少有一个实数解,
首先,由Δ=(m-1)2-4≥0,解得:m≥3或m≤-1.
设方程①的两个根为x1、x2,
(1) 当m≥3时,由x1+x2=-(m-1)<0及x1•x2=1知x1、x2都是负数,不合题意;
(2) 当m≤-1时,由x1+x2=-(m-1)>0及x1•x2=1>0知x1、x2是互为倒数的两个正数,故x1、x2必有一个在区间[0,1]内,从而知方程①在区间[0,2]上至少有一个实数解;
综上所述,实数m的取值范围为(-∞,-1].
方法二:问题等价于方程组y=x2+mx+2,y=x+1. 在[0,2]上有解,
即x2+(m-1)x+1=0在[0,2]上有解,
令f(x)=x2+(m-1)x+1,则由f(0)=1知抛物线y=f(x)过点(0,1),
∴抛物线y=f(x)在[0,2]上与x轴有交点等价于f(2)=22+2(m-1)+1≤0 ①
或Δ=(m-1)2-4≥0,0<1-m2<2,f(2)=22+2(m-1)+1>0. ②
由①得m≤-32,由②得-32