題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
集合題先解不等式、畫數軸,端點開閉逐個標清楚。判充分必要只有一句:p ⇒ q 則 p 是 q 的充分條件、q 是 p 的必要條件;方向別反。量詞否定記一對:∀ 的否定是 ∃,> 的否定是 ≤(改量詞、改結論,不改條件)。
含參子集最容易漏一條:空集是任何集合的子集。所以 C ⊆ A 要先分 C = ∅ 與 C ≠ ∅ 兩類再解。下面區間與參數為自編示意數據。
二、逐題精講
題1
題1 集合運算、充分必要與量詞否定
自編集合:全集 R,A = {x | −1 < x ≤ 3},B = {x | x² − 2x − 3 ≤ 0}。
(1) 解出 B,求 A∩B、A∪B 與 ∁RA。(2) 設 p: x∈A,q: x∈B,判斷 p 是 q 的什麼條件,並給出反例說明另一方向不成立。(3) 寫出命題「∀x∈R,x² + 2x + 3 > 0」的否定並判真假。
解析
(1) 解 B:x² − 2x − 3 = (x−3)(x+1) ≤ 0 ⇒ B = [−1, 3](兩端都取等,閉區間)。A = (−1, 3](左開右閉)。故 A ⊂ B(真包含,差別只在 x = −1 這一點)。
A∩B = (−1, 3] = A;A∪B = [−1, 3] = B。
∁RA = (−∞, −1] ∪ (3, +∞)(注意 −1 屬於補集,因為 A 在 −1 處是開的;3 不屬於補集)。
(2) 條件關係:因 A ⊂ B,x∈A ⇒ x∈B 恆成立,故 p 是 q 的充分條件。反向不成立:取 x = −1,x∈B(B 含 −1)但 x∉A(A 左開),故 q ⇏ p,p 不是 q 的必要條件。
結論:p 是 q 的充分不必要條件。
端點回驗:這個「不必要」完全由左端點 −1 的開閉決定;若把 A 改成 [−1, 3],則 A = B,p 就變成充要條件。可見充分必要題先標端點,不要憑集合「看起來差不多」下結論。
(3) 量詞否定:原命題 P:「∀x∈R,x² + 2x + 3 > 0」。
否定 ¬P:「∃x∈R,x² + 2x + 3 ≤ 0」——改量詞(∀→∃)、改結論(>→≤),條件 x∈R 不動。
判真假:x² + 2x + 3 = (x+1)² + 2 ≥ 2 > 0 對一切 x 成立(判別式 Δ = 4 − 12 = −8 < 0 且開口向上,亦可作獨立驗法),故 P 真、¬P 假。
常見錯:把否定寫成「∀x∈R,x²+2x+3 ≤ 0」(只改結論沒改量詞),或寫成「∃x∈R,… > 0」(只改量詞沒改結論),或把條件改成 x∉R。
答案 (1) B=[−1,3];A∩B=(−1,3]=A,A∪B=[−1,3]=B,∁_R A=(−∞,−1]∪(3,+∞)。(2) p 是 q 的充分不必要條件,反例 x=−1∈B 但 ∉A;若 A 左端改閉則變充要。(3) 否定為「∃x∈R,x²+2x+3≤0」;(x+1)²+2≥2>0 故原命題真、否定假。
採分點 因式分解得 B=[−1,3] 1 分;A∩B 1 分;A∪B 1 分;補集含 −1 不含 3 1 分;判 p⇒q 1 分;給出反例 x=−1 1 分;判充分不必要 1 分;量詞否定寫對並判真假 1 分。
易錯點 把 B 解成 (−1,3) 漏端點;把補集寫成 (−∞,−1)∪(3,+∞) 漏掉 −1;把「p 是 q 的充分」說成「q 是 p 的充分」;量詞否定只改一半;把否定命題的條件也改掉。
題2
題2 含參子集與空集討論
自編條件:C = {x | m − 1 ≤ x ≤ 2m + 1},A 仍為 (−1, 3]。求使 C ⊆ A 成立的 m 的取值範圍。
(1) 先寫出 C 為非空的條件,再在該情形下解 m。(2) 單獨討論 C = ∅ 的情形,給出完整答案。(3) 用 m = 1 與 m = 0 兩個值回驗端點開閉,並說明為什麼「m > 0」是嚴格不等號。
解析
(1) 非空條件與不等式:C 非空 ⇔ m − 1 ≤ 2m + 1 ⇔ m ≥ −2。在 C ≠ ∅ 時,C = [m−1, 2m+1] 要包含於 A = (−1, 3],需兩端同時滿足:
左端:m − 1 > −1(A 左開,C 左端是閉的,若相等則 m−1 = −1 ∈ C 卻 ∉ A)⇒ m > 0;
右端:2m + 1 ≤ 3 ⇒ m ≤ 1;
再與非空條件 m ≥ −2 取交,得 0 < m ≤ 1。
(2) 空集情形:當 m < −2 時,m − 1 > 2m + 1,區間左端大於右端,C = ∅。而空集是任何集合的子集,故 C ⊆ A 自動成立。
完整答案:m < −2 或 0 < m ≤ 1,即 (−∞, −2) ∪ (0, 1]。
漏掉第一段是這類題最高頻的失分點:只解「兩端夾進 A」會得 0 < m ≤ 1,看似整齊,其實丟了整個空集分支。
(3) 兩個值回驗:
m = 1:C = [0, 3],左端 0 > −1、右端 3 ≤ 3(右端可取等,因 A 右側閉合),C ⊆ A ✓,落在解集內。
m = 0:C = [−1, 1],左端 −1 ∉ A(A 左開),故 C ⊄ A ✗,不落在解集內。
為什麼是嚴格 >:C 的端點由「≤」給出,是閉端點、會被取到;A 的左端 −1 不取。若允許 m − 1 = −1(即 m = 0),點 −1 就同時屬於 C 而不屬於 A,包含關係立刻破壞。所以左端必須是 m − 1 > −1 而非 ≥。對照右端:A 的 3 是取的,故右端允許 2m+1 ≤ 3 帶等號——開閉決定嚴格與否,兩端要分別判。
一般紀律:含參子集三步——① 判空(左端 ≤ 右端?)→ ② 非空時兩端分別按開閉列不等式 → ③ 兩段答案取並集;最後代兩個邊界值回驗。
答案 (1) 非空需 m≥−2,此時 m−1>−1 且 2m+1≤3 得 0<m≤1。(2) m<−2 時 C=∅,空集是任何集合子集,亦成立;完整答案 m<−2 或 0<m≤1。(3) m=1→C=[0,3]⊆A ✓;m=0→C=[−1,1] 含 −1∉A ✗;左端嚴格大於因 C 端點閉而 A 左端開,右端可等因 A 右端閉。
採分點 非空條件 m≥−2 1 分;左端 m−1>−1 1 分;右端 2m+1≤3 1 分;得 0<m≤1 1 分;指出 m<−2 時 C=∅ 1 分;給出完整並集答案 1 分;m=1 與 m=0 回驗 1 分;解釋嚴格不等號與右端可取等 1 分。
易錯點 漏掉空集分支只答 0<m≤1;左端寫成 m−1≥−1(得 m≥0);右端寫成 2m+1<3 丟掉 m=1;把 C=∅ 誤判為「無解」;不代邊界值回驗開閉。
三、規律小結與對照表
| 環節 | 關係式 | 本題結果 | 要點 | 易錯 |
|---|---|---|---|---|
| 解 B | (x−3)(x+1)≤0 | B=[−1,3] | 因式分解定端點 | 寫成開區間 |
| 交併 | A=(−1,3]⊂B | A∩B=A, A∪B=B | 真包含 | 把補集端點寫反 |
| 補集 | R∖A | (−∞,−1]∪(3,∞) | −1 不屬 A | 漏 −1 |
| 充分必要 | p⇒q, q⇏p | 充分不必要(反例 −1) | 方向別反 | 說成 q 是 p 的充分 |
| 量詞否定 | ∀→∃, >→≤ | ∃x∈R, …≤0(假) | 條件不動 | 只改一半 |
| 含參非空 | m−1≤2m+1 | m≥−2 | 先判空 | 直接列兩端 |
| 非空包含 | m−1>−1 且 2m+1≤3 | 0<m≤1 | 左嚴右可等 | 左端寫 ≥ |
| 空集分支 | m<−2 → C=∅ | 自動成立 | 並進答案 | 整段漏掉 |
集合與邏輯三件事:先解不等式、畫數軸標端點開閉;p⇒q 則 p 是 q 的充分條件(方向別反,本題「不必要」全靠 −1 這個左開端點);量詞否定改量詞又改結論、條件不動(∀→∃、>→≤)。含參子集最要緊的一條:先判空——m<−2 時 C=∅,空集是任何集合的子集,自動成立;完整答案是 m<−2 或 0<m≤1,只答後半段就丟了整個分支。兩端嚴格與否分別看開閉:C 端點閉、A 左開,所以左端必須 >;A 右閉,右端可以 ≤。區間與參數均為自編示意數據。
四、自測清單
- □ 先解不等式並把區間端點開閉逐個標清;
- □ 判充分必要時先定 p⇒q 的方向,再找反向反例;
- □ 量詞否定:改量詞、改結論、條件不動;
- □ 含參子集第一步先判 C 是否為空;
- □ 非空時兩端按「包含方是否取等」分別列式;
- □ 兩段答案取並集,再代邊界值回驗。