高中数学竞赛试题汇编一二《集合与简易逻辑》《复数》

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中学数学竞赛讲义—集合与简易逻辑

中学数学竞赛讲义—集合与简易逻辑

中学数学竞赛讲义—集合与简易逻辑一、基础知识定义1 一般地,一组确定的、互异的、无序的对象的全体构成集合,简称集,用大写字母来表示;集合中的各个对象称为元素,用小写字母来表示,元素x 在集合A 中,称x 属于A ,记为A x ∈,否则称x 不属于A ,记作A x ∉。

例如,通常用N ,Z ,Q ,B ,Q +分别表示自然数集、整数集、有理数集、实数集、正有理数集,不含任何元素的集合称为空集,用∅来表示。

集合分有限集和无限集两种。

集合的表示方法有列举法:将集合中的元素一一列举出来写在大括号内并用逗号隔开表示集合的方法,如{1,2,3};描述法:将集合中的元素的属性写在大括号内表示集合的方法。

例如{有理数},}0{>x x 分别表示有理数集和正实数集。

定义2 子集:对于两个集合A 与B ,如果集合A 中的任何一个元素都是集合B 中的元素,则A 叫做B 的子集,记为B A ⊆,例如Z N ⊆。

规定空集是任何集合的子集,如果A 是B 的子集,B 也是A 的子集,则称A 与B 相等。

如果A 是B 的子集,而且B 中存在元素不属于A ,则A 叫B 的真子集。

定义3 交集,}.{B x A x x B A ∈∈=且 定义4 并集,}.{B x A x x B A ∈∈=或定义5 补集,若},{,1A x I x x A C I A ∉∈=⊆且则称为A 在I 中的补集。

定义6 差集,},{\B x A x x B A ∉∈=且。

定义7 集合},,{b a R x b x a x <∈<<记作开区间),(b a ,集合},,{b a R x b x a x <∈≤≤记作闭区间],[b a ,R 记作).,(+∞-∞定理1 集合的性质:对任意集合A ,B ,C ,有:(1));()()(C A B A C B A = (2))()()(C A B A C B A =; (3));(111B A C B C A C = (4)).(111B A C B C A C = 【证明】这里仅证(1)、(3),其余由读者自己完成。

高考常考小题一:集合、复数与简易逻辑(教师答案版)

高考常考小题一:集合、复数与简易逻辑(教师答案版)

□高考常考小题一:集合、复数与简易逻辑※常考题型讲练题型一集合的基本关系与运算【例2】1.已知集合A={1,3,m},B={1,m},A∪B=A,则m=()A.0或 3 B.0或3C.1或 3 D.1或3答案 B2.设集合A={x|21-x>1,x∈R},B={x|y=1-x2},则(∁R A)∩B 等于()A.{x|-1≤x≤1} B.{x|-1<x<1}C.{-1,1} D.{1}答案 C3.已知集合A={x|y=lg(x-x2)},B={x|x2-cx<0,c>0},若A⊆B,则实数c的取值范围是()A.(0,1] B.[1,+∞)C.(0,1) D.(1,+∞)答案 B变式训练1:1.设全集I=R,A={y|y=log2x,x>2},B={x|y=x-1},则()A.A⊆B B.A∪B=AC.A∩B=∅D.A∩(∁I B)≠∅答案 A2.已知全集A={x∈N|x2+2x-3≤0},B={y|y⊆A},则集合B 中元素的个数为()A.2 B.3C.4 D.5答案 C3.设集合U=R,A={x|2x(x-2)<1},B={x|y=ln(1-x)},则图中阴影部分表示的集合为()A.{x|x≥1} B.{x|1≤x<2}C.{x|0<x≤1} D.{x|x≤1}答案:B 题型二复数的概念及运算【例2】1.已知复数a+3i1-2i是纯虚数,则实数a=()A.-2 B.4C.-6 D.6答案:D解析:a+3i1-2i=a-6+(2a+3)i5,∴a=6时,复数a+3i1-2i为纯虚数.2.已知i为虚数单位,复数z=2+i1-2i,则|z|+1z=()A.i B.1-iC.1+i D.-i答案 B解析:由已知得z=2+i1-2i=-2i2+i1-2i=i(1-2i)1-2i=i,|z|+1z=|i|+1i=1-i.3.已知i为虚数单位,复数z满足z i=(3-i1+i)2,则复数z在复平面内对应的点位于()A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限答案 C解析:z i=(3-i1+i)2=(3-i)2(1+i)2=8-6i2i,∴z=8-6i2i2=8-6i-2=-4+3i,∴z=-4-3i,故选C.4.已知i为虚数单位,若z+z=2,(z-z)i=2,则z=() A.1+i B.-1-iC.-1+i D.1-i答案:D解析:设z=a+b i(a,b∈R),则z=a-b i,又z+z=2,即(a+b i)+(a-b i)=2,所以2a=2,解得a=1.又(z-z)i=2,即[(a+b i)-(a-b i)]·i=2,则b i2=1,解得b=-1.则z=1-i.变式训练2:1.复数z=i2+i3+i41-i在复平面内对应的点位于()A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限答案: D解析:i2+i3+i41-i=(-1)+(-i)+11-i=-i1-i=-i(1+i)(1-i)(1+i)=1-i2=12-12i.2.已知i 为虚数单位,若(2+i)z =3-i ,则z ·z 的值为( ) A .1 B .2 C . 2 D .4 答案 B解析: 设z =a +b i(a ,b ∈R ),代入(2+i)z =3-i ,得(2a -b )+(2b +a )i =3-i ,从而可得a =1,b =-1,那么z ·z =(1-i)(1+i)=2.3.若复数z 满足z -|z |=-1+3i ,则z -=________. 答案 4-3i解析:由条件可设z =a +3i ,则|z |=a 2+9,∴a -a 2+9=-1,∴a =4,∴z =4+3i ,∴z -=4-3i .题型三 命题与充分必要条件判断【例3】1.下列选项中,说法正确的是( )A .命题“∃x ∈R ,x 2-x ≤0”的否定是“∃x ∈R ,x 2-x >0”B .命题“p ∨q 为真”是命题“p ∧q 为真”的充分不必要条件C .命题“若am 2≤bm 2,则a ≤b ”是假命题D .命题“在△ABC 中,若sin A <12,则A <π6”的逆否命题为真答案:C2.已知a ,b 为非零向量,则“函数f (x )=(a x +b )2为偶函数”是“a ⊥b ”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 答案:C3.已知命题p : ∀n ∈N *,f (n )∈N *且f (n )≤n ,则¬p 是( )A .∀n ∈N *,f (n )∉N *且f (n )>n B .∀n ∈N *,f (n )∉N *或f (n )>n C .∃n 0∈N *,f (n 0)∉N *且f (n 0)>n 0 D .∃n 0∈N *,f (n 0)∉N *或f (n 0)>n 0 答案:D4.已知p :(a -1)2≤1,q :∀x ∈R ,ax 2-ax +1≥0,则p 是q 成立的( )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 答案 A解析 由(a -1)2≤1解得0≤a ≤2,∴p :0≤a ≤2. 当a =0时,ax 2-ax +1≥0对∀x ∈R 恒成立;当a ≠0时,由⎩⎨⎧a >0Δ=a 2-4a ≤0得0<a ≤4,∴q :0≤a ≤4.∴p 是q 成立的充分不必要条件.变式训练3:1.已知命题p :∃x ∈R ,x -2>lg x ,命题q :∀x ∈R ,x 2>0,则( )A .p ∨q 是假命题B .p ∧q 是真命题C .p ∧(¬q )是真命题D .p ∨(¬q )是假命题 答案 C2.设α,β是两个不同的平面,m 是直线且m ⊂α.“m ∥β”是“α∥β”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件 答案:B3.设a ,b 都是不等于1的正数,则“3a >3b >3”是“log a 3<log b 3”的( ) A .充要条件 B .充分不必要条件 C .必要不充分条件 D .既不充分也不必要条件 答案 B4.设命题p :∃n ∈N ,n 2>2n ,则¬p 为( )A .∀n ∈N ,n 2>2nB .∃n ∈N ,n 2≤2nC .∀n ∈N ,n 2≤2nD .∃n ∈N ,n 2=2n 答案 C5.已知条件p :x 2+2x -3>0;条件q :x >a ,且¬q 的一个充分不必要条件是¬p ,则a 的取值范围是( ) A .[1,+∞) B .(-∞,1] C .[-1,+∞) D .(-∞,-3]题型四 简易逻辑综合应用问题【例4】1.已知命题p :“∀x ∈[0,1],a ≥e x ”,命题q :“∃x ∈R ,x 2+4x +a =0”,若命题“p ∧q ”是真命题,则实数a 的取值范围是( ) A .[e ,4] B .[1,4] C .(4,+∞) D .(-∞,1]解析 若命题p :“∀x ∈[0,1],a ≥e x ”为真命题,则a ≥e ;若命题q :“∃x ∈R ,x 2+4x +a =0”为真命题,则Δ=16-4a ≥0,即a ≤4,所以若 “p ∧q ”是真命题,则实数a 的范围是[e ,4]. 答案 A2.对于中国足球参与的某次大型赛事,有三名观众对结果作如下猜测:甲:中国非第一名,也非第二名; 乙:中国非第一名,而是第三名; 丙:中国非第三名,而是第一名.竞赛结束后发现,一人全猜对,一人猜对一半,一人全猜错,则中国足球队得了第________名. 答案 一解析 由上可知:甲、乙、丙均为“p 且q ”形式,所以猜对一半者也说了错误“命题”,即只有一个为真,所以可知丙是真命题,因此中国足球队得了第一名3.若f(x)=x2-2x,g(x)=ax+2(a>0),∀x1∈[-1,2],∃x0∈[-1,2],使g(x1)=f(x0),则实数a的取值范围是________.答案:(0,12]解析:由于函数g(x)在定义域[-1,2]内是任意取值的,且必存在x0∈[-1,2],使得g(x1)=f(x0),因此问题等价于函数g(x)的值域是函数f(x)值域的子集.函数f(x)的值域是[-1,3],函数g(x)的值域是[2-a,2+2a],则有2-a≥-1且2+2a≤3,即a≤12.又a>0,故a的取值范围是(0,1 2].变式训练4:1.已知命题“∃x∈R,x2+2ax+1<0”是真命题,则实数a的取值范围是()A.(-∞,-1) B.(1,+∞)C.(-∞,-1)∪(1,+∞) D.(-1,1)答案:C解析:“∃x∈R,x2+2ax+1<0”是真命题,即不等式x2+2ax+1<0有解,∴Δ=(2a)2-4>0,得a2>1,即a>1或a<-1.2.甲、乙、丙三位同学被问到是否去过A,B,C三个城市时,甲说:我去过的城市比乙多,但没去过B城市;乙说:我没去过C城市;丙说:我们三人去过同一城市.由此可判断乙去过的城市为________.答案A解析由题意:甲没去过B城市,但比乙去的城市多,而丙说“三人去过同一城市”,说明甲去过A,C城市,而乙“没去过C城市”,说明乙去过城市A,由此可知,乙去过的城市为A.3.已知命题p:∃x0∈R,e0x-mx0=0,q:∀x∈R,x2+mx +1≥0,若p∨(¬q)为假命题,则实数m的取值范围是() A.(-∞,0)∪(2,+∞) B.[0,2]C.R D.∅答案:B解析:若p∨(¬q)为假命题,则p假q真.命题p为假命题时,有0≤m<e;命题q为真命题时,有Δ=m2-4≤0,即-2≤m≤2.所以当p∨(¬q)为假命题时,m的取值范围是0≤m≤2.※重点题型精练(时限:35分钟)1.设集合A={y|y=2x,x∈R},B={x|x2-1<0},则A∪B=() A.(-1,1) B.(0,1)C.(-1,+∞) D.(0,+∞)答案 C2.命题“∃x0∈(0,+∞),ln x0=x0-1”的否定是() A.∀x∈(0,+∞),ln x≠x-1B.∀x∉(0,+∞),ln x=x-1C.∃x0∈(0,+∞),ln x0≠x0-1D.∃x0∉(0,+∞),ln x0=x0-1解析:该命题的否定是将存在量词改为全称量词,等号改为不等号即可,故选A.答案:A3.已知复数z=i(-2-i)2(i为虚数单位),z在复平面内所对应的点在()A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限答案:A解析:因为z=i(-2-i)2=i4+4i-1=i3+4i=i(3-4i)25=425+325i,所以z在复平面内所对应的点()425,325在第一象限,故选A.4.命题“1+3x-1≥0”是命题“(x+2)(x-1)≥0”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答案 A5.有下列四个命题:p1:若a·b=0,则一定有a⊥b;p2:∃x,y∈R,sin(x-y)=sin x-sin y;p3:∀a∈(0,1)∪(1,+∞),f(x)=a1-2x+1恒过定点()12,2;p4:方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是D2+E2-4F≥0.其中假命题的是()A.p1,p4B.p2,p3C.p1,p3D.p2,p4答案 A解析:选A对于p1:∵a·b=0⇔a=0或b=0或a⊥b,当a=0,则a方向任意,a,b不一定垂直,故p1假,否定B、D,又p3显然为真,否定C.6.下列命题中的假命题是()A.∀x∈R,2x-1>0 B.∀x∈N*,(x-1)2>0 C.∃x0∈R,lg x0<1 D.∃x0∈R,tan()x0+π4=5答案 B7.若复数z 满足(2-i)z =|1+2i|,则z 的虚部为( )A .55B .55iC .1D .i [答案] A[解析] ∵(2-i)z =|1+2i|=5,∴z =52-i =52+i 5=255+55i ,∴复数z 的虚部为55.8.已知复数z =1+a i(a ∈R ,i 是虚数单位),z -z =-35+45i ,则a =( )A .2B .-2C .±2D .-12[答案] B[解析] 由题意可知:1-a i 1+a i =1-a i 21+a i 1-a i =1-2a i -a 21+a 2=1-a 21+a 2-2a 1+a 2i =-35+45i ,因此1-a 21+a 2=-35,化简得5a 2-5=3a 2+3,a 2=4,则a =±2,由-2a 1+a 2=45可知a <0,仅有a =-2满足,故选B .9.设a ,b 是非零向量,“a·b =|a ||b |”是“a ∥b ”的( ) A .充分而不必要条件 B .必要而不充分条件 C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件 [答案] A [解析] 若a·b =|a ||b |,则a 与b 的方向相同,所以a ∥b .若a ∥b ,则a·b =|a ||b |,或a·b =-|a ||b |,所以“a·b =|a ||b |”是“a ∥b ”的充分而不必要条件,选A .10.在△ABC 中,设p :a sin B =b sin C =csin A;q :△ABC 是正三角形,那么p 是q 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 答案:C解析:若p 成立,即a sin B =b sin C =csin A ,由正弦定理,可得a b =b c =ca=k .∴⎩⎪⎨⎪⎧a =kb ,b =kc ,c =ka ,∴a =b =c .则q :△ABC 是正三角形,成立.反之,若a =b =c ,则∠A =∠B =∠C =60°,则a sin B =b sin C =c sin A. 因此p ⇒q 且q ⇒p ,即p 是q 的充要条件.故选C .11.设i 是虚数单位,若z ·z i +2=2z ,则z =( ) A .1+i B .1-iC .-1+iD .-1-i [答案] A[解析] 设z =a +b i(a ,b ∈R ),则由z ·z i +2=2z 得(a +b i)(a -b i)i +2=2(a +b i),即(a 2+b 2)i +2=2a +2b i , 所以2a =2,a 2+b 2=2b ,所以a =1,b =1,即z =a +b i =1+i .12.函数f (x )=⎩⎨⎧log2x ,x >0,-2x +a ,x ≤0有且只有一个零点的充分不必要条件是( )A .a <0B .0<a <12C .12<a <1 D .a ≤0或a >1答案 A解析 因为函数f (x )过点(1,0),所以函数f (x )有且只有一个零点⇔函数y =-2x +a (x ≤0)没有零点⇔函数y =2x (x ≤0)与直线y =a 无公共点.由数形结合,可得a ≤0或a >1.观察选项,根据集合间关系得{a |a <0}{a |a ≤0或a >1},故答案选A .13.已知命题“∃x ∈R ,使2x 2+(a -1)x +12≤0”是假命题,则实数a 的取值范围是________. 答案 (-1,3)解析 原命题的否定为“∀x ∈R ,2x 2+(a -1)x +12>0”,且为真命题,则Δ=(a -1)2-4×2×12<0,解得-1<a <3.14.设复数z 满足|z |=5且(3+4i)z 是纯虚数,则z =________. 答案:±(4-3i)解析:设z =a +b i(a ,b ∈R ),则有a 2+b 2=5. 于是(3+4i)z =(3a -4b )+(4a +3b )i .由题设得⎩⎨⎧3a -4b =04a +3b ≠0得b =34a 代入得a 2+()34a 2=25,a =±4,∴⎩⎨⎧ a =4,b =3或⎩⎨⎧a =-4,b =-3. ∴z =4-3i 或z =-4+3i .。

高三数学集合简易逻辑、不等式、复数试题

高三数学集合简易逻辑、不等式、复数试题

高三数学集合简易逻辑、不等式、复数试题一,单项选择题1,已知M={y|y=x 2},N={y|x 2+y 2=2},则M N=( )A 、{(1,1),(-1,1)}B 、{1}C 、[0,1]D 、[0,2](湖南示范) 2,(理)设复数z=ii +-11+(1+i)2,则(1+z)7展开式的第五项是( ) A,-21 B,35 C,-21i D,-35i (文)不等式|x|≥x2的解集是( ) A,(-∞,0) B,[)+∞,2 C,(-∞,0)∪[)+∞,2 D,[)[)+∞⋃-,20,23,函数y=f(x)是圆心在原点的单位圆的两段圆弧(如图),则不等式f(x)<f(-x)+x的解集为()A,{x|-552<x<0或552<x ≤1} B,{x|-1≤x<-552或552<x ≤1} C,{x|-1≤x<-552或552<x ≤1} D,{x|-552<x<552且x ≠0}4,集合P={1,4,9,16,……},若a ∈P ,b ∈P ,有a ○b ∈P ,则运算○可能是() A ,加法 B ,减法 C ,除法 D ,乘法5,设x 、y 、a 、b ∈R ,且x 2+y 2=4,a 2+b 2=1,则S=ax+by 的最值情况是( ) A,最大值为5/2,无最小值 B,最大值为2,最小值为-2 C ,最大值为5/2,最小值为-5/2 D ,以上都不对6(文)小区收取冬季供暖费,根据规定,住户可以可以从以下方案中任选其一:方案一,按使用面积缴纳,4元/米2;方案二,按建筑面积缴纳,3元/米2。

李明家的使用面积是60米2,如果他家选择方案二缴纳费用较少,那么他家的建筑面积最大不超过( )米2A ,70B ,80C ,90D ,100(理)某商店某种货物的进价下降了8%,但销售价不变,于是这种货物的销售利润率(%100⨯-进价进价销售价)由原来的r%增加到(r+10)%,则r=( )A,12 B,15 C,20 D,257,a<b,d<c 且(c-a)(c-b)<0,(d-a)(d-b)>0,则a 、b 、c 、d 的大小关系是( ) A,d<a<c<b B,a<c<b<d C,a<d<b<c D,a<d<c<b8,函数f(x)=lg(a x -b x ) (a>1>b>0),则f(x)>0的解集为(1,+∞) 的充要条件是( ) A,a=b+1 B,a<b+1 C,a>b+1 D,b=a+19,设集合I={1,2,3},A ⊆I,若把集合M ∪A=I 的集合M 叫做集合A 的配集,则A={1,2}的配集有( )个 A ,1 B ,2 C ,3 D ,410(文)设a 1≤a 2≤a 3,b 1≤b 2≤b 3为两组实数,c 1,c 2,c 3为b 1,b 2,b 3的任一排列,设P=a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3,Q= a 1b 3+a 2b 2+a 3b 1,R= a 1c 1+a 2c 2+a 3c 3则必有( ) A,P ≤Q ≤R B,R ≤P ≤Q C,P ≤R ≤Q D,Q ≤R ≤P (理)设2α是第二象限的角,则复数(tan α+i)(1+icot α)对应的点位于复平面内的第( )象限A .一B .二C .三D .四11,有一个面积为1米2,形状为直角三角形的框架,有下列四种长度的钢管供应用,其中最合理(够用且最省)的是( )米A,4.7 B,4.8 C,4.9 D,512,(文)设全集U =R ,集合2|{2-==x x x M ,R}∈x ,21|{≤+=x x N ,R}∈x 则N M C U )(等于( )A .{2}B .}31|{≤≤-x xC .{x |x <2,或2<x <3}D .21|{<≤-x x 或}32≤<x(理)不等式组⎩⎨⎧<->-ax a x 2412,有解,则实数a 的满足的取值范围集合是( )A .(-1,3)B .(-3,1)C .(-∞,1) (3,+∞)D .(-∞,-3) (1,+∞)二,填空题13,(文)不等式x >ax+23的解集为(4,b),则a.b=_________ (理)已知三角形ABC 中,A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ,满足a n+b n=c n(n>2),则三角形ABC 一定是__________三角形(按角分类)14(文)已知集合P ={(x ,y )|y =m },Q ={(x ,y )|y =1+xa ,a >0,a ≠1},如果P Q 有且只有一个元素,那么实数m 的取值范围是________.(理)定义在[-1,1]上的奇函数f(x)单调增,且f(-1)=-1,若f(x)≤t 2-2at+1对一切x 及a ∈[-1,1]恒成立,则t 的取值集合是__________15, 设含有集合A={1,2,4,8,16}中三个元素的集合A 的所有子集记为B 1,B 2,B 3,…,B n (其中n ∈N *),又将B k (k=1,2,……,n)的元素之和记为a k ,则∑=nk ka1=_____16,下列4个命题:①命题“若Q 则P ”与命题“若非P 则非Q ”互为逆否命题;②“am 2<bm 2”是“a<b ”的必要不充分条件;③“矩形的两条对角线相等”的否命题为假;④命题“⊄∅{1,2}}或4∉{1,2}”为真命题。

高中复数竞赛试题

高中复数竞赛试题

高中复数竞赛试题复数是数学中的一个重要概念,它扩展了实数的概念,允许我们处理形如a + bi的数,其中a和b是实数,而i是虚数单位,满足i² = -1。

复数竞赛试题通常包括复数的代数形式、几何意义、运算规则以及复数在解决实际问题中的应用。

以下是一份高中复数竞赛试题的示例:一、选择题(每题3分,共15分)1. 下列哪个数是纯虚数?A. 3 + 2iB. -5iC. 0 - 7iD. 4 - 3i2. 复数z = 3 - 4i的共轭复数是:A. 3 + 4iB. -3 - 4iC. 4 - 3iD. -3 + 4i3. 若复数w满足w³ = 1,则w的值不包括:A. 1B. -1C. iD. -i4. 复数z = a + bi的模长是:A. √(a² + b²)B. √(a² - b²)C. a + bD. a - b5. 复数的除法可以通过乘以分母的共轭复数来简化,这种说法是:A. 正确B. 错误二、填空题(每题2分,共10分)6. 复数2 - 3i的实部是______。

7. 复数的模长为5的单位圆上的点的坐标可以表示为(x,y),其中x² + y² = ______。

8. 若复数z满足z² + z + 1 = 0,则z的值是______。

9. 复数3 + 4i与复数-1 - 2i的和是______。

10. 复数z = 1/2 + √3/2i的辐角主值是______。

三、计算题(每题10分,共20分)11. 计算复数表达式(2 + 3i)(1 - 4i) - (3 - 2i)²。

12. 已知复数z₁ = 2 + i,z₂ = 1 - i,求z₁z₂的值,并将其化简为a + bi的形式。

四、解答题(每题15分,共30分)13. 证明:对于任意复数z = a + bi,其共轭复数的模长与z相同。

14. 已知复数z₁ = 1 + i,z₂ = 1 - i,求z₁和z₂在复平面上的表示,并说明它们与单位圆的关系。

高中数学竞赛试题汇编一二《集合与简易逻辑》《复数》讲义

高中数学竞赛试题汇编一二《集合与简易逻辑》《复数》讲义

1. 命题“所有实数的平方都是正数”的否定 (A )所有实数的平方都不是正数 (B )有的实数的平方是正数(C )至少有一个实数的平方不是正数 (D )至少有一个实数的平方是正数2. 集合{11}P x x =-<{1},Q x x a =-≤且P Q ⋂=∅,则实数a 取值范围为A. 3a ≥B. 1a ≤-.C. 1a ≤-或 3a ≥D. 13a -≤≤ 3. 若,,R αβ∈ 则90αβ+=是sin sin 1αβ+>的A. 充分而不必要条件B. 必要而不充分条件C. 充要条件D. 既不充分也不必要条件4. 已知全集U R =,集合112xN x ⎧⎫⎪⎪⎛⎫=≤⎨⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎩⎭,{}2680M x x x =-+≤,图中阴影部分所表示的集合为 (A ){}0x x ≤(B ){}24x x ≤≤ (C ){}024x x x <≤≥或 (D ){}024x x x ≤<>或 5. 已知集合{}23100A x x x =--≤,{}121B x m x m =+≤≤-,当A B =∅ 时,实数m 的取值范围是(A) 24m << (B) 24m m <>或(C) 142m -<< (D) 142m m <->或6. 已知函数[](),0,1f x ax b x =+∈,“20a b +>”是“()0f x >恒成立”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7. 已知{}11,10,,lg ,10A B y y x x A ⎧⎫===∈⎨⎬⎩⎭, 则A B = .8. 设集合{}1,3,5,7,9A =,{}2,4,6,18B =,{},C a b a A b B =+∈∈,则集合C 中所有的元素之和为 . 9. 设AB 是两个非空的有限集,全集U A B = 且U 中含有m 个元素,若()()U U C A C B 中含有n 个元素,则A B 中含有元素的个数为 . 10. 设{}2A x x a =-<,{}2230B x x x =--<,若B A ⊆,则实数a 的取值范围是 . 11.设{}20122013log log A x x x =<,{}2B x x ax a x =-+< 且A B ⊆,则a 的取值范围是 . 12设{}0,1,2,3A =,{}2,2B x x A x A =-∈-∉,则集合B 的所有元素之和为 .13. 已知复数z 满足2z z i +=+,那么z = .14. 已知复数z 满足1z =,则21z z -+的最大值为 .15. 已知i 是虚数单位,2342013i i i i i+++++= .16. i 是虚数单位,23420131z i i i i i=++++++ ,复数z 的共轭复数记为z ,则z z = . 17. 已知复数(,,z x yi x y R i =+∈为虚数单位),且28z i =,则z =( ) (A) 22z i =+ (B) 22z i =--(C) 22,z i =-+或22z i =- (D) 22,z i =+或22z i =--UNM高中数学竞赛试题汇编一《集合与简易逻辑》《复数》讲义。

高考高中数学专题复习测试题集合与简易逻辑二高考数学专题复习测试集合与简

高考高中数学专题复习测试题集合与简易逻辑二高考数学专题复习测试集合与简

数学专题复习测试题:集合与简易逻辑〔二〕创 作人:历恰面 日 期: 2020年1月1日一、选择题〔本大题一一共12小题,每一小题5分,一共60分〕 1.以下关系正确的选项是〔 〕. A .{}R x x y y ∈+=∈,π2|3 B .{}{})()(x y y x ,,= C .{}1|)(22=-y x y x ,{}1)(|)(222=-y xy x ,D .{}φ≠=+∈02|2x R x2.全集S 的真子集M ,P 满足P P M = ,那么以下各式正确的选项是〔 〕.{})(410|.3的真子集的个数是集合<-<∈x N xA .32B .31C .16D .154.如图,I 是全集,M ,P ,S 是I 的3个子集,那么阴影局部所表示的集合是〔 〕.A .S P M )(B .S P M )(C . )(P MD .)(P M)(213.5集合是的满足x x<<-.⎭⎬⎫⎩⎨⎧>-<⎭⎬⎫⎩⎨⎧-<⎭⎬⎫⎩⎨⎧>⎭⎬⎫⎩⎨⎧<<2131|.31|.21|.2131|.x x x D x x C x x B x x A 或{})(,213|034.62的取值为则实数或的解集是的不等式关于a x x x x x a x x >-<<->+++2.21.2.21.D C B A --7.原命题“假设1=xy ,那么x 、y 互为倒数〞,那么〔 〕. A .逆命题和逆否命题真,否命题假 B .逆命题假,否命题和逆否命题真 C .逆命题和否命题真,逆否命题假 D .逆命题、否命题、逆否命题都真) (q P ,21:,3:.8的是则或已知≠≠≠+y x q y x p〔A 〕充要条件 〔B 〕充分而不必要条件〔C 〕必要而不充分条件 〔D 〕既不充分条件也不必要条件9.假如命题“q p 或〞是真命题,“非p 〞是假命题,那么〔 〕〔A 〕命题P 一定是假命题; 〔B 〕命题q 一定是假命题;〔C 〕命题q 一定是真命题; 〔D 〕命题q 是真命题或者假命题。

【高中数学竞赛专题大全】 竞赛专题12 复数(50题竞赛真题强化训练)解析版+原卷版

【高中数学竞赛专题大全】 竞赛专题12 复数(50题竞赛真题强化训练)解析版+原卷版

【高中数学竞赛专题大全】竞赛专题12 复数 (50题竞赛真题强化训练)一、填空题1.(2021·全国·高三竞赛)已知z 为复数,且关于x 的方程2484i 30x zx -++=有实数根,则z 的最小值为__________. 【答案】1 【解析】 【详解】解析: x 为实数根,若0x =,则4i 30+=,矛盾;故0x ≠,故2431i 82x z x x +=+,于是我们可以得1z ==≥,当且仅当x =1. 故答案为:1.2.(2018·辽宁·高三竞赛)设a 、b均为实数,复数11)i z b =-+与2z 2bi =+的模长相等,且12z z 为纯虚数,则a +b=_____.1 【解析】 【详解】由题设知121z z =,且1122z z z z =为纯虚数,故12z i z =±.因此1,2.b b ⎧-=-⎪=或1,2.b b ⎧-=-⎪=-解得a b ==或a b ==1a b +=.13.(2020·江苏·高三竞赛)已知复数z 满足1z =,则22413iz z z -+--的最大值为__________.【答案】3 【解析】 【详解】 解析:由题意可得222224(1)3(1)3i 13i 13i 13i 13iz z z z z z z z -+-+--===-+------,则()13i 13i z z -+=--表示复平面上点Z 到()1,3-的距离.如图所示,()1,3C -,由此可得13ZC ≤≤.故22413iz z z -+--的最大值为3.故答案为:3.4.(2018·山东·高三竞赛)若复数z 满足132i 22z z -+--=z 的最小值为______. 【答案】1 【解析】 【详解】设()1,0A ,()3,2B ,22AB =z 的轨迹为线段AB . 因此min z 为原点O 到A 的距离,即min 1z OA ==.5.(2019·甘肃·高三竞赛)在复平面内,复数123,,z z z 对应的点分别为123,,Z Z Z .若12122,0z z OZ OZ ==⋅=,1232z z z +-=,则3z 的取值范围是______.【答案】[]0,4【解析】 【详解】因为12120z z OZ OZ ==⋅=,所以12+2z z =,因为123+2z z z -=,所以12312332|+|+||||=|||2|z z z z z z z =-≥--, 从而332||22,0|| 4.z z -≤-≤≤≤6.(2018·福建·高三竞赛)设复数z 满足i 2z -=,则z z -的最大值为______.(i 为虚数单位,z 为复数z 的共轭复数) 【答案】6 【解析】 【详解】设()i ,z x y x y R =+∈,则i z x y =-,()()i i 2i z z x y x y y -=+--=,2z z y -=, 由i 2z -=,知()i i 2x y +-=,()2214x y +-=.所以()214y -≤,13y -≤≤.所以26z z y -=≤.当且仅当3y =,即3i z =时,等号成立.故z z -的最大值为6.7.(2018·全国·高三竞赛)已知定义在复数集上的函数()()24f z i z pz q =+++(p 、q 为复数).若()1f 与()f i 均为实数,则p q +的最小值为__________.【解析】 【详解】设p a bi =+,()q c di a b c d R =+∈、、、.由()()()141f a c b d i =+++++,()()()41f i b c a d i =--++-++为实数 知1a d =-,1b d =--.则p q +==故当0c d ==(即1a =,1b =-)时,p q +8.(2021·全国·高三竞赛)设复平面上单位圆内接正20边形的20个顶点所对应的复数依次为1220,,,z z z ,则复数1995199519951220,,,z z z 所对应的不同的点的个数是_______________.【答案】4 【解析】 【详解】 因为()39919955z z =,故考虑1250525,,,z z z 的不同个数.由201k z =,则()()()()2055550111k k k k k z z z z i z i =-=-+-+,可知5k z 只有4个取值,而()3155k k z z =的取值不会增加,故应为4个不同的点的个数. 故答案为:4.9.(2021·全国·高三竞赛)设1()1iz F z iz +=-,其中i 为虚数单位,z C ∈.设011,(),3n n z i z F z n N +=+=∈,则2020z 的实部为___________.【答案】137【解析】 【详解】i 1i ()i 1i z z F z z z +-==-+,故()()()ii 1i 1i1i ()i i 1i 1i 1i iz z z z F F z z z z z ---+-++===-+---++,故()()1ii 1()1i i 1z z F F F z z z z +--==++-, 故()()2020002191i i316i 1i i 31z F z F z +-====+++,从而实部为137.故答案为:137. 10.(2021·全国·高三竞赛)设复数1z 、2z 、3z 满足1232z z z ===,则122331123z z z z z z z z z ++=++___________.【答案】2 【解析】 【详解】解析:1231231213112312312313123111124t z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z ⎛⎫++ ⎪++++⎝⎭==⋅⋅=++++++.故答案为:2.11.(2021·浙江·高三竞赛)复数1z ,2z 满足123z z ==,12z z -=()()10101221z z z z +=______.【答案】203 【解析】 【分析】 【详解】如图所示,设12,z z 在复平面内对应的点分别为12,Z Z ,由已知得12123,OZ OZ Z Z ==-=由余弦定理得向量12,OZ OZ 所成的角为2π3, 不妨设()12223cos sin ,3cos sin 33z i z i ππθθθθ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=+++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,()()()12223cos sin ,3cos sin 33z i z i ππθθθθ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-=--+-- ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 12229cos sin 33z z i ππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,1222 9cos sin 33z z i ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭, ()10201220203cos sin 33z z i ππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,()1020122020 3cos sin33z z i ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭, ()()1010202020121220232cos32cos 333z z z z ππ+=⨯⨯=⨯⨯=, ()()10102012123z z z z +=.故答案为:203.12.(2021·浙江·高二竞赛)设复数i z x y =+的实虚部x ,y 所形成的点(),x y 在椭圆221916x y +=上.若1i i z z ---为实数,则复数z =______. 315i +或315i . 【解析】 【分析】 【详解】 由1i 11i (1)i z z x y --=--+-,所以1y =,则315x =所以315i z =或315i z =. 故答案为:315i z =+或315i z =+. 13.(2021·全国·高三竞赛)已知1,1z z z∈+=C ,则z 的取值范围为___________. 5151z -+≤≤【解析】 【分析】 【详解】 设()i z rer θ+=∈R ,则:221sin cos 1cos sin i z r ir z r r θθθθ=+=+-+222211cos sin r r r r θθ⎛⎫⎛⎫=++- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2212cos2r r θ=++. 故22112cos23r r θ+=-≤2r ≤≤r ≤≤.故答案为:⎣⎦. 14.(2021·全国·高三竞赛)已知复数z =(i 虚数单位),则()22222212121212111z z z zz z ⎛⎫+++⋅+++= ⎪⎝⎭______________. 【答案】36 【解析】 【分析】 【详解】由已知||1,||1,k kz z z k +===∈N ,故1k k z z=,再结合1212z z z z +=+,及2||zz z =,知所求式子为22221212z z z+++.又4i z e π==,是8次单位根.当1,3,5,7(mod8)k ≡时,21(mod8)k ≡. 当2,6(mod8)k ≡时,24(mod8)k ≡. 当4,8(mod8)k ≡时,28(mod8)k ≡, 所以222221212482633|6|36z z z z z z z +++=++==.故答案为:36.15.(2021·全国·高三竞赛)已知复数a 、b 、c 满足2222221,1,i,a ab b b bc c c ca a ⎧++=⎪++=-⎨⎪++=⎩则ab bc ca ++=_________. 【答案】i 【解析】 【分析】 【详解】由题意有333333,,i()a b a b b c c b c a c a -=--=--=-,三式相加有1i 1i 22b c a ++=+,代入第一个式中有2233ii i 1222a ac c +⎛⎫-++= ⎪⎝⎭, 与22i a ac c ++=联立,即有a 、c 均不为0且1(1i)c a a=--, 故有42i(1i)i 0a a --+=,所以21a =或i . 当1a =时,有i,0c b ==,此时原式为i . 当1a =-时,有i,0c b =-=,此时原式为i .当2i a =时,有2i 0c c +=,又0c ≠,所以21(1i)ii a c a a---=-==,得1a =,矛盾.综上所述,原式仅有i 一个值. 故答案为:i.16.(2021·全国·高三竞赛)若复数1234z z z z 、、、满足条件12233441241,1,z z z z z z z z z z +=+=-+∈R ,则()()1324z z z z -+=______.【答案】0 【解析】 【分析】 【详解】对34411z z z z +=-取共轭,34411z z z z +=-. 再与12231z z z z +=相加,并结合24z z +∈R 得: ()()()()32412413240z z z z z z z z zz =+++=++.若240z z +=,则所求式为0.否则,130z z +=.则13z z =-,从而13z z =-.代入条件二,得()3441z z z -=-. 即3444112i Im z z z z ==⋅-. 故3z 是纯虚数,有13130z z z z -=+=. 从而,所求式也为0. 故答案为:0.17.(2021·全国·高三竞赛)若复数z 满足20202019143340z iz iz ------=,则34(34)i i zz -⎛⎫++ ⎪⎝⎭的取值范围为________. 【答案】[]10,10- 【解析】 【分析】 【详解】2020201912020143i 3i 40(43i )43i z z z z z z --------=⇔-=+()2020143i 43i z z z -⇔-=+2019(43i)z z =+. 设(,)z a bi a b R =+∈,则:2222|43||43||(43)3||4(43)|iz z i b ai a b i --+=+--++2222(43)916(43)b a a b =++--+()()2227171||a b z =--=-.若||1z >,则22|43i ||43i ||43i ||43i |0z z z z ->+⇒--+>,而()271||0z -<矛盾.同理||1z <,亦不可能,所以1z =.设cos isin ,34i 5(cos isin )z ααββ=++=+,则:34i 34i (34i)(34i)z z z z -+⎛⎫++=++ ⎪⎝⎭5[cos()isin()]5cos()isin()βαβαβαβα=+++++++10cos()βα=+,所求取值范围是[]10,10-. 故答案为:[]10,10-.18.(2021·全国·高三竞赛)若非零复数x 、y 满足220x xy y ++=,则20052005()()x y x y x y+++的值是________. 【答案】1 【解析】 【分析】 【详解】2()10x xy y ++=得12x y ω==-或12x y ω==-. (1)当12x y ω==-时, 原式20052005200520051111()()()()11111y x x y ωω=+=+++++20052005200520051111()()()ωωωω=-+=-+-11()()1ωωωω=-+=-+=.(2)当12x y ω==-时,同理可得原式1=. 故答案为:1.19.(2020·全国·高三竞赛)设z 为复数.若2z z i--为实数(i 为虚数单位),则|3|z +的最小值为______.【解析】 【分析】设(,)z a bi a b =+∈R ,由已知条件计算出a b 、的数量关系,然后运用不等式求解出结果; 【详解】设(,)z a bi a b =+∈R ,由条件知22222(2)i (2)(1)22Im Im 0i (1)i (1)(1)z a b a b ab a b z a b a b a b ⎛⎫--+---++-⎛⎫==== ⎪ ⎪-+-+-+-⎝⎭⎝⎭, 故22a b +=.从而3||(3)2|5z a b +=≥++=,即|3|z +≥.当2,2a b =-=时,|3|z +【点睛】关键点点睛:解答本题的关键是紧扣已知条件,计算出满足条件的数量关系,继而可以求出结果.20.(2019·浙江·高三竞赛)设12,z z 为复数,且满足1125,2z z i z ==+(其中i 为虚数单位),则12z z -取值为____________.【解析】 【详解】由15z =,设15(cos isin )z αα=+,由122i z z =+得2(2i)(cos isin )z αα=-+,于是,12|(3)(cos isin )|z z i αα-=++21.(2019·贵州·高三竞赛)已知方程5250x x -+=的五个根分别为12345,,,,x x x x x ,f (x )=x 2+1,则()51k k f x ==∏____________ .【答案】37 【解析】 【详解】设52()5g x x x =-+,则()51()k k g x x x ==-∏.又f (x )=x 2+1=(x -i )(x +i ),所以()()()555111i i kkk k k k f x xx ====-⋅+∏∏∏()()g i g i =⋅-()5252i i 5(i)(i)5⎡⎤=-+⋅---+⎣⎦(6)(6)37i i =+-=.故答案为:37.22.(2019·四川·高三竞赛)满足(a +bi )6=a -bi (其中a ,b ∈R ,i 2=-1)的有序数组(a ,b )的组数是_____ . 【答案】8 【解析】 【详解】令z =a +bi ,则6z z =,从而6||||||z z z ==.于是||0z =或者||1z =.当||0z =时,z =0,即a =b =0,显然(0,0)符合条件; 当||1z =时,由6z z =知72||1z z z z =⋅==,注意到z 7=1有7个复数解.即有7个有序实数对(a ,b )符合条件. 综上可知,符合条件的有序实数对(a ,b )的对数是8. 故答案为:8.23.(2019·福建·高三竞赛)已知复数()1212,,z z z z z ≠满足22122z z ==--,且124z z z z -=-=,则||z =____________ .【答案】【解析】 【详解】先求复数2--的平方根.设2()2(,)x yi x y +=--∈,则()222i 2x y xy -+=--.故有2222x y xy ⎧-=-⎪⎨=-⎪⎩,解得111x y =⎧⎪⎨=⎪⎩221x y =-⎧⎪⎨=⎪⎩.由2212122z z z z ==--≠,知12,z z为复数2--的两个平方根.由对称性,不妨设1211z z ==-.于是,1212124,4z z z z z z z z -=-=-=-=,复数12,,z z z 对应的点12,,Z Z Z 构成边长为4的正三角形.又复数12,z z 对应的点12,Z Z 关于原点O 对称,所以OZ 为△ZZ 1Z 2的高,故||||z OZ ==故答案为:24.(2019·山东·高三竞赛)已知虚数z 满足1w z z =+为实数,且112,1z w u z--<<=+,那么2u ω-的最小值是______ .【答案】1【解析】 【详解】设z =x +yi (x ,y ∈R ),易知221x y +=, 则222222(1)31(1)1y w u x x x x -=+=++-++, 当x =0时等号成立. 故答案为:1.25.(2019·重庆·高三竞赛)已知复数123,,z z z 使得12z z 为纯虚数,121z z ==,1231z z z ++=,则3z 的最小值是_______ .1 【解析】 【详解】设123z z z z =++,则||1z =,由已知11220z z z z ⎛⎫+= ⎪⎝⎭, 所以12210z z z z +=.所以()2121212()z z z z z z +=++11221212z z z z z z z z =+++2=.所以12z z +=. 所以312z z z z =+-12||z z z+-1.当1231,i,i)z z z ===+时,最小值能取到. 1.26.(2019·上海·高三竞赛)若复数z满足||4z z +=,则||zi +的最大值为________. 【解析】 【详解】由复数的几何意义知,z 在复平面上对应的曲线是椭圆:2214x y +=.设2cos isin ,02z θθθπ=+<,则222211616|i |4cos (sin 1)3sin 333z θθθ⎛⎫+=++=--+ ⎪⎝⎭,所以43||3z i +,当1sin 3θ=,即421i 33z =+时等号成立,故最大值为433. 故答案为:433. 27.(2019·江苏·高三竞赛)在复平面中,复数3-i 、2-2i 、1+5i 分别对应点A 、B 、C ,则△ABC 的面积是________ .【答案】4 【解析】 【详解】如图所示,△ABC 的面积为:ABC CDEF ABE BFC ADC S S S S S =---△△△△,即△ABC 的面积是17276422⨯---=.故答案为:4.28.(2018·河南·高三竞赛)已知i 为虚数单位,则在)103i的展开式中,所有奇数项的和是______. 【答案】512 【解析】 【详解】 易知)103i的展开式中,所有奇数项的和是复数的实部.又)()()1010101013133i2i 2i 22⎡⎤⎛⎫⎛⎫=--=--⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦()1310245123i 2⎛⎫=-⨯-=- ⎪ ⎪⎝⎭.故填512.29.(2018·全国·高三竞赛)设复数1sin 2z i α=+,()21cos z i R αα=+⋅∈.则2121213z iz f z iz -+=-的最小值为__________. 【答案】2 【解析】 【详解】令12z iz t -==,则t ⎡∈⎣且此时有()222212sin cos 310sin212z iz t ααα+=-+=-=-. 故2212121312z iz t f z iz t-++==≥-当1t =,即()4k k Z παπ=-∈时,f 的最小值为2.30.(2019·全国·高三竞赛)设方程()10101310x x +-=的10个复根分别为1210,,,x x x ⋅⋅⋅.则112255111x x x x x x ++⋅⋅⋅+=______. 【答案】850 【解析】 【详解】 设cossin1010i ππε=+.则101ε=-.由于方程()10101310x x +-=的10个复根分别为1210,,,x x x ⋅⋅⋅,不妨设其为1x 、2x 、3x 、4x 、5x 、1x 、2x 、3x 、4x 、5x .由()1010131x x -=-,知()211311,2,,5k k k x x k ε--==⋅⋅⋅.于是,21113k kx ε-=-. 故()()5212111122551111313k k k x x x x x x εε---=++⋅⋅⋅+=--∑ ()52121117013k k k εε---=⎡⎤=-+⎣⎦∑ ()52121185013850k k k εε---==-+=∑. 31.(2019·全国·高三竞赛)若n 为大于1的正整数,则2462coscos cos cos n n n n nππππ+++⋅⋅⋅+=______. 【答案】0 【解析】 【详解】2112cos Re 0k i nn n k k k e n ππ====∑∑. 32.(2018·全国·高三竞赛)已知复数123,,z z z 满足121,1z z ≤≤,()312122z z z z z -+≤-.则3z 的最大值是______.【解析】 【详解】注意到3122z z z -+ ()312122z z z z z ≤-+≤-.则312122z z z z z ≤++- ≤=.当()2113121,z i z z z z z =±⋅==+时,3z .33.(2019·全国·高三竞赛)在复平面上,复数1z 对应的点在联结1和i 两点的线段上运动,复数2z 对应的点在以原点为圆心、1为半径的圆上运动.则复数12z z +对应的点所在区域的面积为______.【答案】π 【解析】 【详解】设()11z t i t =+-(01t ≤≤),2cos sin z i θθ=+. 则()12cos 1sin z z x yi t i t θθ+=+=++-+.故()()2211x t y t ⎡⎤-+--=⎣⎦为圆心在1y x =-上的一组圆,该区域面积为π. 34.(2018·广西·高三竞赛)设a 、b 为正整数,且()()22b ia i i i-++=-.则a b +=______. 【答案】8. 【解析】 【详解】由题意得()()()()2222212212552455b b a a b a b a +-⎛⎫⎛⎫-++=+⇒+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 又因为5b a +与5b a -为奇偶性相同的整数,所以,512,52b a b a +=⎧⎨-=⎩或56,5 4.b a b a +=⎧⎨-=⎩ 解得1a =,7b =. 故8a b +=.35.(2019·全国·高三竞赛)化简12arcsin 23=______.【答案】π4【解析】 【详解】令11z =,22i z =,则有()2121211arg arg arg 22z z z z +=()()1arg 42i 2⎡⎤=-+⎣⎦ ()13πarg 18i 24=-=.从而,122πarcsin13π3arg arg 224z z -+==,故12πarcsin 234=. 36.(2019·全国·高三竞赛)复数列01,,z z ⋅⋅⋅满足01z =,1nn niz z z +=.若20111z =,则0z 可以有_________种取值. 【答案】20112 【解析】 【详解】显然,对任意的非负整数n 均有1n z =.设[)()0,2n i n o z e θθπ=∈.则12122n n ni i n n i ee e πθθθπθθ+⎛⎫+ ⎪⎝⎭+-=⇒=+1022222n n n πππθθθ+⎛⎫⎛⎫⇒+=+=⋅⋅⋅=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 由20111z =,得()20112k k Z θπ=∈,即201102222k ππθπ⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭. 由[)00,2θπ∈,得2010201022252k ππππ≤+<⨯20112011200920092152125244k k -⨯-⇒≤<⇒≤<⨯.因此,满足条件的n z 共有2009200920115222⨯-=(个). 故答案为2011237.(2019·全国·高三竞赛)设复数123,2)z i z i z i θθ=-=++.则12z z z z -+-的最小值是________.【答案】2+ 【解析】 【详解】()1212122z z z z z z z z z z -+-≥---=-=+ 其等号成立的条件是()()12arg z z arg z z -=-,=2sin θθ=,即()601,150sin θθ-︒==︒.因此12z z z z -+-的最小值是2+38.(2021·全国·高三竞赛)若e 为自然对数的底,则满足11z z e z -=+,且100z <的复数z 的个数为________. 【答案】32 【解析】 【分析】 【详解】记i 为虚数单位.设z 是一个满足题意的复数,且i(,)z x y x y =+∈R 首先,容易直接验证0,1,1z ≠-.由ii ·z x y x y x e ee e e +===,知1||||1z x z e e z -==+. 若0x <,则1||11x z e z -=<+. 但22|1||1|(1)(1)(1)(1)2()40z z z z z z z z x --+=---++=-+=->,则1||11z z ->+,矛盾. 若0x >,则1||11x z e z -=>+. 但22|1||1|(1)(1)(1)(1)2()40z z z z z z z z x --+=---++=-+=-<, 则1||11z z -<+,矛盾. 故只能有0x =,于是,()i 0z y y =≠.注意到z 满足题意当且仅当z -满足题意,故不妨设0y >,下求满足i1i1iy y e y -+=+的正实数y的个数.由以上讨论,知iy e 与1i1iy y -++在复平面中所对应的点都在单位圆上,故y 应使两者的辐角主值相等.当y 从0连续递增变动到+∞时,1i y -+的辐角主值从π连续递减变到(),1i 2y π++的辐角主值从0连续递增变到()2π-故1i1i y y -++的辐角主值从π连续递减变到0+另一方面,对于n N ∈,考察i y e 在())2,22y n n ππ∈+⎡⎣时的变化情况.当y 从2n π连续递增变动到()21n π+时,i y e 的辐角主值从0连续递增变到π;当y 从()()21n π++连续递增变动到()()22n π-+时,i y e 的辐角主值从π+连续递增变到()2π-.由以上分析,知对每个i1i,1iy y n N e y -+=+∈在()2,21n n ππ+⎡⎤⎣⎦上恰有一个解,在()()()21,22n n ππ++上无解.那么,注意到0100y <<,且3110032ππ<<.故i1i,1iy y n N e y -+=+∈在()0,100上有16个解,故答案为32. 故答案为:32.39.(2019·上海·高三竞赛)设a 是实数,关于z 的方程(z 2-2z +5)(z 2+2az +1)=0有4个互不相等的根,它们在复平面上对应的4个点共圆,则实数a 的取值范围是________. 【答案】{a |-1<a <1}∪{-3} 【解析】 【详解】由z 2-2z +5=0,得1212i,12i z z =+=-.因为z 2+2az +1=0有两个不同的根,所以△=4(a 2-1)≠0,故a ≠±1.若△=4(a 2-1)<0,即-1<a <1时,3,4z a =-因为1234,,,z z z z 在复平面上对应的点构成等腰梯形或者矩形,此时四点共圆,所以,11a -<<满足条件.若△=4(a 2-1)>0,即|a |>1时, 3.4z a =-当z 1、z 2对应的点在以34,z z 对应的点为直径的圆周上时,四点共圆,此圆方程为22343422z z z z x y +-⎛⎫⎛⎫-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 整理得()2234340x z z x z z y -+++=,即x 2+2ax +1+y 2=0,将点(1,±2)代入得a =-3. 综上所述,满足条件的实数a 的取值范围是{a |-1<a <1}∪{-3}. 故答案为:{a |-1<a <1}∪{-3}. 二、解答题40.(2021·全国·高三竞赛)设,[0,2)a θπ∈∈R ,复数123cos isin ,sin i cos ,(1i)z z z a θθθθ=+=+=-.求所有的(,)a θ,使得1z 、2z 、3z 依次成等比数列.【答案】答案见解析 【解析】 【详解】因为2132z z z =,所以:()()2(1)cos isin sin icos a i θθθθ-+=+,整理得:()()22cos sin sin cos i sin cos 2isin cos a a θθθθθθθθ++-=-+,所以(cos sin )(cos sin )(sin cos ),(sin cos )2sin cos .a a θθθθθθθθθθ+=+-⎧⎨-=⎩(1)3cos sin 04πθθθ+=⇒=或74π,34πθ=时,代入得2a =-74πθ=时,代入得a = (2)若cos sin 0θθ+≠,则有:22(sin cos )2sin cos tan 4tan 10θθθθθθ-=⇒-+=,故tan 2θ=θ的值为12π或512π或1312π或1712π,对于的a 分别为、 故所有的(,)a θ为:53131771212412124ππππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭.41.(2021·全国·高三竞赛)设点Z 是单位圆221x y +=上的动点,复数W 是复数Z 的函数:21(1)W Z =+,试求点W 的轨迹.【答案】214y x =-+. 【解析】 【分析】 【详解】因为1Z =,所以设cos isin ,12cos cos isin 222Z Z θθθθθ⎛⎫=++=+ ⎪⎝⎭.令i W x y =+,则:22211i (1)4coscos isin 222x y Z θθθ+==+⎛⎫+ ⎪⎝⎭2211(cos isin )4cos(cos isin )4cos22θθθθθθ==-+.所以2cos 4cos2x θθ=①,2sin 4cos2y θθ=-②.②÷①得tan yxθ=-③. 由②得22sin cos122tan 224cos 2y θθθθ=-=-. 所以tan22y θ=-,代入③得222tan42141tan 2y y x y θθ--==--. 所以轨迹方程为:214y x =-+. 42.(2021·全国·高三竞赛)已知z C ∈,存在唯一的a ∈C ,使得322(2)(13)0z a z a z a a +-+-+-=,求2420201z z z ++++.【答案】0 【解析】 【分析】 【详解】由322(2)(13)0z a z a z a a +-+-+-=,得()22323120a a z z z z z -+++++=,得()()22231210a a z z z z z -+++++=.所以()2()210a z a z z ⎡⎤--++=⎣⎦.由a 的值唯一,故221z z z =++,即210z z ++=,所以()2(1)10z z z -++=,即31z =,所以 ()()2420202462016111z z z z z z z ++++=+++++()()26201611z z z z =+++++0=.43.(2021·全国·高三竞赛)求证:存在非零复数c 与实数d ,使得对于一切模长为1的复数12z z ⎛⎫≠- ⎪ ⎪⎝⎭均有221111c d z z z z --=++++ 【答案】证明见解析 【解析】 【分析】 【详解】对于满足1z =的复数z .设()cos sin 02z t i t t π=+≤<.则不难计算得21cos sin 12cos 1t i tz z t -=+++.设22cos 11Re Im 12s 1121in ,cos cos x y t tt t z z z z -====++++++,则,si cos n 1212x y t t x x-==--. 由22cos sin 1t t +=,得2211212x y x x -⎛⎫⎛⎫+= ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭,即2229313x y ⎛⎫--= ⎪⎝⎭ ①①即211z z ++在复平面中对应的点的轨迹方程.可以看到,此轨迹是双曲线,其焦点为4(0,0),,03⎛⎫⎪⎝⎭.由双曲线的定义,知取42,33c d ==满足题意.44.(2021·全国·高三竞赛)若关于z 的整系数方程320z pz qz r +++=的三个复数根在复平面内恰好成为一个等腰直角三角形的三个顶点,求这个等腰直角三角形的面积的最小值.【答案】1 【解析】 【分析】 【详解】设该等腰直角三角形斜边中点对应的复数为1z ,直角顶点对应的复数为()1220z z z +≠, 则另外两个顶点对应的复数分别为12z z i +和12z z i -,依题意有: 32121212()()()z pz qz r z z z z z z i z z z i +++=-----+,化简得223223111221112223,32,z x z p z z z z q z z z z z z r +=-++=+++=-,所以3222221223,489z z q p Z z z pq r Z =-+=-∈∈.进而122z z Q +∈,与123z z p Z +=-∈联立就有2z Q ∈.再由22223x q p Z =-∈知2z Z ∈,于是21z ≥,所以等腰直角三角形的面积最小为1.另一方面,3210z x z +++=的三个复数根恰是面积为1的等腰直角三角形的顶点. 45.(2021·全国·高三竞赛)已知实数0,a b C >∈.若方程32310x ax bx +++=的三个复数根的正三角形,求a b 、的值.【答案】a =b =【解析】 【分析】 【详解】设方程三根为123z z z 、、,正三角形中心对应的复数为z ,则有1233z z z z a ++==-. 进一步可设2123,,z a z z a z z a z ωω''=-+=-+=-+.其中12ω=-是三次单位根.由Vieta 定理知:()()22223221223313113b z z z z z z a az z a ωωωωωωω''=++=-++++++++=. 因此方程是实系数三次方程,必有实根,不妨设1z ∈R . 由1z a a +=且0不是方程的根知12z a =-.进一步地,2,31i 2z a =-.由312321z z z a =-=-得a =进一步地,23b a ==46.(2019·全国·高三竞赛)123z z z 、、为多项式()3P z z az b =++的三个根,满足222123250z z z ++=,且复平面上的三点123z z z 、、恰构成一个直角三角形.求该直角三形的斜边的长度.【答案】【解析】 【详解】由韦达定理得123123003z z z z z z ++++=⇒= ⇒以123z z z 、、两为顶点的三角形的重心为原点.不妨设1213,z z x z z y -=-=为两条直角边.由于顶点与重心的距离等于该顶点所对应的中线长的23,2222214419499y z x x y ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭故. 类似地,2222224149499x z y x y ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭. 22222341194499x y z x y ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭. 则222123z z z ++=222266222509933x y x y +=+==47.(2019·全国·高三竞赛)设a 、b 、c 是正实数,22λ-<<.证明:()()()2221a b c ab bc ca λ≥+++-++.【答案】见解析 【解析】 【详解】注意到,()()22222244a ab b a b a b λλλ-+-+=++-.于是,可构造复数))1z a b a b i =++-,))2z b c b c i =+-,))3z c a c a i =+-. 易得()()()2221223311z z z z z z a b c ab bc ca λ++=+++-++.故要证不等式的左边122331122331122331z z z z z z z z z z z z z z z z z z =++=++≥++ ()()()()()()22222211a b c ab bc ca a b c ab bc ca λλ=+++-++≥+++-++.48.(2021·全国·高三竞赛)设122020,,,z z z 和122020,,,w w w 为两组复数,满足:202020202211i i i i z w ==>∑∑.求证:存在数组()122020,,,εεε(其中{1,1}i ε∈-),使得2020202011i ii ii i zwεε==>∑∑.【答案】证明见解析 【解析】 【分析】 【详解】 用()()1212,,,,,,nn f εεεεεε∑表示对所有数组()12,,,n εεε的求和,下面用数学归纳证明如下的等式:()12221122,,,12n nnn n ii z z z zεεεεεε=+++=∑∑ ①(1)当1n =时,①式显然成立; 当2n =时,()()()()()()222212121212121211221222z z z z z z z z z z z z z z z z z z ++-=+++--=+=+,即①式成立.(2)假设n k =时,①式成立,则1n k =+时,我们有()1212112211,,,k k k z z z εεεεεε+++⋅⋅⋅+++∑()()12221122111221,,,k k k k k k k z z z z z z z z εεεεεεεεε++⋅⋅⋅=++++++++-∑()()122211221,,2kk k k z z z z εεεεεε+⋅⋅⋅⋅=++++∑1221111222k k k k i n i i i z z z +++==⎛⎫⎛⎫=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑∑,即1n k =+时①式成立. 由(1)(2)可得:()12221122,,,12,n nnn n i i z z z z n εεεεεε+⋅⋅⋅=+++=∈∑∑N .回到原题,由202020202211i ii i z w==>∑∑,可得2020202022202020201122iii i zw==>∑∑,即()()12202012202022112220202020112220202020,,,,,,z z z w w w εεεεεεεεεεεε⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++>+++∑∑,所以存在数组()122020,,εεε(其中{1,1}i ε∈-,使得222020202011i ii ii i zwεε==>∑∑,即2020202011i ii ii i zwεε==>∑∑.49.(2019·全国·高三竞赛)设复数数列{zn }满足:11z =,且对任意正整数n ,均有2211420n n n n z z z z ++++=.证明:对任意正整数m ,均有122m z z z +++<【答案】证明见解析 【解析】 【分析】很明显,复数列恒不为零,且)1N n n z n z ++∈.据此结合递推关系分类讨论m 为偶数和m 为奇数两种情况即可证得题中的结论. 【详解】由于11z =,且对任意正整数n ,均有2211420n n n n z z z z ++++=,故()0n z n +≠∈N .由条件得()2114210n n n n z z n z z +++⎛⎫⎛⎫++=∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭N ,解得)1N n n z n z ++=∈. 因此1112n n nn z z z z ++===,故()1111122n n n z z n +--=⋅=∈N ①进而有)111112n n n n n n z z z z n z +++-+=⋅+=∈N ② 当m 为偶数时,设m =2s (s ∈N +).利用②可得 122121smk k k z z z zz -=++++∑2121kk k z z ∞-=<+∑1k ∞==当m 为奇数时,设m =2s +1(s ∈N ).由①、②可知2121221112s k k s k s k s z z z ∞∞+-=+=+===+∑∑, 故12212211smk k s k z zz z z z -+=⎛⎫+++++ ⎪⎝⎭∑2121k kk z z ∞-=<+=∑. 综上结论获证. 【点睛】本题主要考查复数列的递推关系,复数的运算法则,放缩法证明不等式等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.50.(2021·全国·高三竞赛)设{}n a 、{}n x 是无穷复数数列,满足对任意正整数n ,关于x 的方程210n n x a x a +-+=的两个复根恰为n x 、1n x +(当两根相等时1n n x x +=).若数列{}n x 恒为常数,证明: (1)2n x ≤;(2)数列{}n a 恒为常数.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析. 【解析】 【分析】(1)根据题意和韦达定理可得()211n n n x x x ++=-,取模得211n n n x x x ++=-,若0n x =,结论2n x ≤显然成立,否则,由于数列{}n x 恒为常数,则11n x -=,即结论也成立;(2)由(1)和题意知,数列{}n x 恒为常数,则n x 只有互为共轭的两种取值,不妨设为ε和ε,依据题意即可证明. 【详解】由题意和韦达定理得,111,.n n n n n n x x a x x a ++++=⎧⎨=⎩ 则1112n n n n n x x a x x ++++==+,即()21111n n n n n n x x x x x x ++++=-=-. ① (1)由①取模得211n n n x x x ++=-,若0n x =,结论2n x ≤显然成立; 否则,由于数列{}n x 恒为常数,则11n x -=,即有112n n x x ≤-+=.(2)由(1)知,对任意的,11n n x +∈-=N ,又数列{}n x 恒为常数,因此n x 只有互为共轭的两种取值ε和ε.若存在n +∈N ,使得1n n x x +=,不妨设1n n x x ε+==,则22{,}n x εεεε+=-∈.若2n x ε+=,则220εε-=,即0ε=或2;若2n x ε+=,则2εεε=+∈R ,且|1|1ε-=.因此,要么ε∈R ,要么{}n x 呈ε、ε周期.故显然1n n n a x x +=+是常数,即证数列{}n a 恒为常数. 【点睛】 关键点点睛:本题主要考查数列不等式的证明,解题关键在于利用韦达定理得出()211n n n x x x ++=-,再取模,对0n x =这种特殊情形和一般情形11n x -=讨论即可证明结论成立;(2)本题主要考查常数列的证明,解题关键在于n x 的取值情况和1n n x x ε+==的假设,由(1)和题意知,数列{}n x 恒为常数,则n x 只有互为共轭的两种取值,不妨记为ε和ε,若存在n +∈N ,使得1n n x x +=,不妨设1n n x x ε+==,则22{,}n x εεεε+=-∈,对2n x +分类讨论即可证明.【高中数学竞赛专题大全】竞赛专题12 复数(50题竞赛真题强化训练)一、填空题 1.(2021·全国·高三竞赛)已知z 为复数,且关于x 的方程2484i 30x zx -++=有实数根,则z 的最小值为__________.2.(2018·辽宁·高三竞赛)设a 、b均为实数,复数11)i z b =-+与2z 2bi =+的模长相等,且12z z 为纯虚数,则a +b=_____.3.(2020·江苏·高三竞赛)已知复数z 满足1z =的最大值为__________.4.(2018·山东·高三竞赛)若复数z满足132i z z -+--=z 的最小值为______. 5.(2019·甘肃·高三竞赛)在复平面内,复数123,,z z z 对应的点分别为123,,Z Z Z.若12120z z OZ OZ ==⋅=,1232z z z +-=,则3z 的取值范围是______.6.(2018·福建·高三竞赛)设复数z 满足i 2z -=,则z z -的最大值为______.(i 为虚数单位,z 为复数z 的共轭复数)7.(2018·全国·高三竞赛)已知定义在复数集上的函数()()24f z i z pz q =+++(p 、q 为复数).若()1f 与()f i 均为实数,则p q +的最小值为__________.8.(2021·全国·高三竞赛)设复平面上单位圆内接正20边形的20个顶点所对应的复数依次为1220,,,z z z ,则复数1995199519951220,,,z z z 所对应的不同的点的个数是_______________.9.(2021·全国·高三竞赛)设1()1iz F z iz +=-,其中i 为虚数单位,z C ∈.设011,(),3n n z i z F z n N +=+=∈,则2020z 的实部为___________.10.(2021·全国·高三竞赛)设复数1z 、2z 、3z 满足1232z z z ===,则122331123z z z z z z z z z ++=++___________.11.(2021·浙江·高三竞赛)复数1z ,2z 满足123z z ==,12z z -=()()10101221z z z z +=______.12.(2021·浙江·高二竞赛)设复数i z x y =+的实虚部x ,y 所形成的点(),x y 在椭圆221916x y +=上.若1i i z z ---为实数,则复数z =______.13.(2021·全国·高三竞赛)已知1,1z z z∈+=C ,则z 的取值范围为___________. 14.(2021·全国·高三竞赛)已知复数z =(i 虚数单位),则()22222212121212111z z z zz z ⎛⎫+++⋅+++= ⎪⎝⎭______________. 15.(2021·全国·高三竞赛)已知复数a 、b 、c 满足2222221,1,i,a ab b b bc c c ca a ⎧++=⎪++=-⎨⎪++=⎩则ab bc ca ++=_________. 16.(2021·全国·高三竞赛)若复数1234z z z z 、、、满足条件12233441241,1,z z z z z z z z z z +=+=-+∈R ,则()()1324z z z z -+=______.17.(2021·全国·高三竞赛)若复数z 满足20202019143340z iz iz ------=,则34(34)i i zz -⎛⎫++ ⎪⎝⎭的取值范围为________.18.(2021·全国·高三竞赛)若非零复数x 、y 满足220x xy y ++=,则20052005()()x y x y x y+++的值是________.19.(2020·全国·高三竞赛)设z 为复数.若2z z i--为实数(i 为虚数单位),则|3|z +的最小值为______.20.(2019·浙江·高三竞赛)设12,z z 为复数,且满足1125,2z z i z ==+(其中i 为虚数单位),则12z z -取值为____________.21.(2019·贵州·高三竞赛)已知方程5250x x -+=的五个根分别为12345,,,,x x x x x ,f (x )=x 2+1,则()51k k f x ==∏____________ .22.(2019·四川·高三竞赛)满足(a +bi )6=a -bi (其中a ,b ∈R ,i 2=-1)的有序数组(a ,b )的组数是_____ .23.(2019·福建·高三竞赛)已知复数()1212,,z z z z z ≠满足22122z z ==--,且124z z z z -=-=,则||z =____________ .24.(2019·山东·高三竞赛)已知虚数z 满足1w z z =+为实数,且112,1z w u z--<<=+,那么2u ω-的最小值是______ .25.(2019·重庆·高三竞赛)已知复数123,,z z z 使得12z z 为纯虚数,121z z ==,1231z z z ++=,则3z 的最小值是_______ .26.(2019·上海·高三竞赛)若复数z 满足|3||3|4z z -++=,则||z i +的最大值为________. 27.(2019·江苏·高三竞赛)在复平面中,复数3-i 、2-2i 、1+5i 分别对应点A 、B 、C ,则△ABC 的面积是________ .28.(2018·河南·高三竞赛)已知i 为虚数单位,则在)103i的展开式中,所有奇数项的和是______.29.(2018·全国·高三竞赛)设复数1sin 2z i α=+,()21cos z i R αα=+⋅∈.则2121213z iz f z iz -+=-的最小值为__________.30.(2019·全国·高三竞赛)设方程()10101310x x +-=的10个复根分别为1210,,,x x x ⋅⋅⋅.则112255111x x x x x x ++⋅⋅⋅+=______. 31.(2019·全国·高三竞赛)若n 为大于1的正整数,则2462coscos cos cos n n n n nππππ+++⋅⋅⋅+=______. 32.(2018·全国·高三竞赛)已知复数123,,z z z 满足121,1z z ≤≤,()312122z z z z z -+≤-.则3z 的最大值是______.33.(2019·全国·高三竞赛)在复平面上,复数1z 对应的点在联结1和i 两点的线段上运动,复数2z 对应的点在以原点为圆心、1为半径的圆上运动.则复数12z z +对应的点所在区域的面积为______.34.(2018·广西·高三竞赛)设a 、b 为正整数,且()()22b ia i i i-++=-.则a b +=______. 35.(2019·全国·高三竞赛)化简12arcsin 23=______.36.(2019·全国·高三竞赛)复数列01,,z z ⋅⋅⋅满足01z =,1nn niz z z +=.若20111z =,则0z 可以有_________种取值.37.(2019·全国·高三竞赛)设复数123,2)z i z i z i θθ=-=++.则12z z z z -+-的最小值是________.38.(2021·全国·高三竞赛)若e 为自然对数的底,则满足11z z e z -=+,且100z <的复数z 的个数为________.39.(2019·上海·高三竞赛)设a 是实数,关于z 的方程(z 2-2z +5)(z 2+2az +1)=0有4个互不相等的根,它们在复平面上对应的4个点共圆,则实数a 的取值范围是________. 二、解答题40.(2021·全国·高三竞赛)设,[0,2)a θπ∈∈R ,复数123cos isin ,sin i cos ,(1i)z z z a θθθθ=+=+=-.求所有的(,)a θ,使得1z 、2z 、3z 依次成等比数列.41.(2021·全国·高三竞赛)设点Z 是单位圆221x y +=上的动点,复数W 是复数Z 的函数:21(1)W Z =+,试求点W 的轨迹.42.(2021·全国·高三竞赛)已知z C ∈,存在唯一的a ∈C ,使得322(2)(13)0z a z a z a a +-+-+-=,求2420201z z z ++++.43.(2021·全国·高三竞赛)求证:存在非零复数c 与实数d ,使得对于一切模长为1的复数12z z ⎛⎫≠- ⎪ ⎪⎝⎭均有221111c d z z z z --=++++ 44.(2021·全国·高三竞赛)若关于z 的整系数方程320z pz qz r +++=的三个复数根在复平面内恰好成为一个等腰直角三角形的三个顶点,求这个等腰直角三角形的面积的最小值. 45.(2021·全国·高三竞赛)已知实数0,a b C >∈.若方程32310x ax bx +++=的三个复数根的正三角形,求a b 、的值.46.(2019·全国·高三竞赛)123z z z 、、为多项式()3P z z az b =++的三个根,满足222123250z z z ++=,且复平面上的三点123z z z 、、恰构成一个直角三角形.求该直角三形的斜边的长度.。

高中数学竞赛与强基计划试题专题:集合

高中数学竞赛与强基计划试题专题:集合

一、单选题1.(2020·北京·高三校考强基计划)设A ,B ,C 是集合{1,2,,2020} 的子集,且满足,A C B C ⊆⊆,这样的有序组(,,)A B C 的总数是(高中数学竞赛与强基计划试题专题:集合)A .20203B .20204C .20205D .202062.(2021·全国·高一专题练习)已知非空集合12,A A 是集合A 的子集,若同时满足两个条件:(1)若1a A ∈,则2a A ∉;(2)若2a A ∈,则1a A ∉;则称12(,)A A 是集合A 的“互斥子集”,并规定12(,)A A 与21(,)A A 为不同的“互斥子集组”,则集合{1,2,3,4}A =的不同“互斥子集组”的个数是()A .11B .28C .32D .503.(2021·北京·高三强基计划)现有7把钥匙和7把锁.用这些钥匙随机开锁,则123,,D D D 这三把钥匙不能打开对应的锁的概率是()A .1321B .67105C .23D .以上答案都不对4.(2021·全国·高一专题练习)设集合S ,T ,S ,T 中至少有2个元素,且S ,T 满足:①对于任意的,x y S ∈,若x y ≠,则x y T +∈;②对于任意的,x y T ∈,若x y <,则y x S -∈.若S 有3个元素,则T 可能有()A .2个元素B .3个元素C .4个元素D .5个元素5.(2021·北京·高三强基计划)设正整数m ,n 均不大于2021,且11m m n n+<<+,则这样的数组(,)m n 的个数为()A .2021B .1428C .3449D .以上答案都不对二、填空题6.(2022·新疆·高二竞赛)设集合3+14b a b a ≤≤≤⎧⎫⎨⎬⎩⎭中的最大元素与最小元素分别为M ,N ,则-=M N ___________.7.(2022·浙江·高二竞赛)已知集合()(){}2+=+0,N A x x n x n n n --≤∈,若集合A 中恰有9个正整数,则=n ______.8.(2020·江苏·高三竞赛)设*n ∈N ,欧拉函数()n ϕ表示在正整数1,2,3,…,n 中与n 互质的数的个数,例如1,3都与4互质,2,4与4不互质,所以()42ϕ=,则()2020ϕ=__________.9.(2022·广西·高二统考竞赛)设A 、B 是集合{}1,2,,20⋅⋅⋅的两个子集,A B =∅ ,且n A ∈时2+2n B ∈.记()M A 为A 的元素之和,则()M A 的最大值是______.10.(2022·福建·高二统考竞赛)已知1A ,2A ,…,n A 是集合{}1,2,3,,10A = 的n 个非空子集,如果对于任意的i ,{}1,2,3,,j n ∈ ,均有i j A A A ≠ ,则n 的最大值为___________.11.(2022·浙江金华·高三浙江金华第一中学校考竞赛)定义:如果甲队赢了乙队,乙队赢了丙队,而丙队又赢了甲队,则称甲乙丙为一个“友好组”.如果20支球队参加单循环比赛,则友好组个数的最大值为__________.12.(2021·全国·高三竞赛)已知非空集合{1,2,,2019,2020}X M ⊆= ,用()f X 表示集合X 中最大数和最小数的和,则所有这样的()f X 的和为_____.13.(2020·浙江·高三专题练习)记 S 为集合S 的元素个数,()S σ为集合S 的子集个数,若集合A ,B ,C 满足:①2020A B ==;②()()()()A B C A B C σσσσ++=⋃⋃,则A B C ⋂⋂的最大值是____________.14.(2022·全国·高三专题练习)已知*n ∈N ,集合13521,,,,2482n n n M -⎧⎫=⎨⎬⎩⎭ ,集合n M 的所有非空子集的最小元素之和为n T ,则使得80n T >的最小正整数n 的值为______.15.(2022·浙江·高二竞赛)给定正整数n ,()k n k ≥,记{}1,2,,X n =⋅⋅⋅从X X →的一一映射f 称为是可k -划分的:若X 可划分为k 个非空子集1A ,2A ,…,k A ,且()i i f A A =(1i =,2,…,k )(即12k X A A A =⋅⋅⋅ ,且1A ,2A ,…,k A 两两的交集为空集,()(){}=i i f A f x x A ∈).已知f 是一个X 的k -划分的一一映射,1a ,2a ,…,n a 是1,2,…,n 的一个排列,则()11n i i i a f a +=-∑的最小值为______.16.(2022·北京·高一统考竞赛)对实数1219,,,x x x ⋯,不超过()121911112191122191900,,,1k k k f x x x k xk x k x ===⋯=+++-∑∑∑ 的最小值的最大整数为__________.17.(2022·北京·高一统考竞赛)有__________个不超过2020的正整数k ,满足对任意的正整数n ,均有2(1)1()!3!k n kn n -+⎛⎫⎪⎝⎭.三、解答题18.(2021·浙江·高二竞赛)设数集{}12,,,m P a a a = ,它的平均数12mp a a a C m+++= .现将{1,2,,}S n = 分成两个非空且不相交子集A ,B ,求A B C C -的最大值,并讨论取到最大值时不同的有序数对(),A B 的数目.19.(2022·福建·高二统考竞赛)某校数学兴趣小组有14位同学,他们组成了n 个不同的课题组.每个课题组有6位同学,每位同学至少参加2个课题组,且任意两个课题组至多有2位共同的同学,求n 的最大值.20.(2022春·浙江·高一校联考竞赛)已知()*1<2022,N i j i j ≤≤∈,求最大的实数C ,使得对任意大于2022的正整数n 及实数12,,,n r r r ⋅⋅⋅,存在集合{}1,2,,n ⋅⋅⋅的一个子集S 满足{},+1,,+2022i S t t t j ≤⋂⋅⋅⋅≤对所有=1,2,,2022t n ⋅⋅⋅-恒成立且=1nmm m Sm r C r ∈≥⋅∑∑.21.(2021·全国·高三竞赛)设集合S 是由平面上任意三点不共线的4039个点构成的集合,且其中2019个点为红色,2020个点为蓝色;在平面上画出一组直线,可以将平面分成若干区域,若一组直线对于点集S 满足下述两个条件,称这是一个“好直线组”:(1)这些直线不经过该点集S 中的任何一个点;(2)每个区域中均不会同时出现两种颜色的点.求k 的最小值,使得对于任意的点集S ,均存在由k 条直线构成的“好直线组”.22.(2021·全国·高三竞赛)已知X 是一个有限集.110110,X A A X B B =⋃⋃=⋃⋃L L 是满足如下性质的两个分划:若,110i j A B i j ⋂=∅≤≤≤,则10i j A B ⋃≥.求X 的最小值.23.(2021·全国·高三竞赛)设{}()1,2,3,,2,mM n m n +=⋅∈N 是连续2m n ⋅个正整数组成的集合,求最小的正整数k ,使得M 的任何k 元子集中都存在1m +个数121,,,m a a a + 满足1(1,2,,)i i a a i m += .24.(2021·全国·高三竞赛)设n 是正整数,我们说集合{1,2,,2}n 的一个排列()122,,,n x x x 具有性质P ,是指在{1,2,,21}n - 当中至少有一个i ,使得1i i x x n +-=.求证:对于任何n ,具有性质P 的排列比不具有性质P 的排列的个数多.25.(2023·全国·高三专题练习)设数列12:,,,n A a a a (3n ≥)的各项均为正整数,且12n a a a ≤≤≤ .若对任意{3,4,,}k n ∈ ,存在正整数,(1)i j i j k ≤≤<使得k i j a a a =+,则称数列A 具有性质T .(1)判断数列1:1,2,4,7A 与数列2:1,2,3,6A 是否具有性质T ;(只需写出结论)(2)若数列A 具有性质T ,且11a =,22a =,200n a =,求n 的最小值;(3)若集合123456{1,2,3,,2019,2020}S S S S S S S == ,且i j S S =∅ (任意,{1,2,,6}i j ∈ ,i j ≠).求证:存在i S ,使得从i S 中可以选取若干元素(可重复选取)组成一个具有性质T 的数列.26.(2019·浙江·高三校联考竞赛)设X 是有限集,t 为正整数,F 是包含t 个子集的子集族:F ={}12,,,t A A A .如果F 中的部分子集构成的集族S 满足:对S 中任意两个不相等的集合A 、B ,,A B B A ⊂⊂均不成立,则称S 为反链.设S 1为包含集合最多的反链,S 2是任意反链.证明:存在S 2到S 1的单射f ,满足2,()A S f A A ∀∈⊂或()A f A ⊂成立.27.(2022·全国·高三专题练习)对给定的正整数n ,令1{(n a a Ω==,2a ,⋯,)|{0n i a a ∈,1},1i =,2,3,⋯,}n .对任意的1(x x =,2x ,⋯,)n x ,1(y y =,2y ,⋯,)n n y ∈Ω,定义x 与y 的距离1122(,)n n d x y x y x y x y =-+-+⋯+-.设A 是n Ω的含有至少两个元素的子集,集合{(,)|D d x y x y =≠,x ,}∈y A 中的最小值称为A 的特征,记作χ(A ).(Ⅰ)当3n =时,直接写出下述集合的特征:{(0A =,0,0),(1,1,1)},{(0B =,0,0),(0,1,1),(1,0,1),(1,1,0)},{(0C =,0,0),(0,0,1),(0,1,1),(1,1,1)}.(Ⅱ)当2020n =时,设2020A ⊆Ω且χ(A )2=,求A 中元素个数的最大值;(Ⅲ)当2020n =时,设2020A ⊆Ω且χ(A )3=,求证:A 中的元素个数小于202022021.28.(2022·全国·高三专题练习)班级里共有()3n n ≥名学生,其中有A ,B ,C .已知A ,B ,C 中任意两人均为朋友,且三人中每人均与班级里中超过一半的学生为朋友.若对于某三个人,他们当中任意两人均为朋友,则称他们组成一个“朋友圈”.(1)求班级里朋友圈个数的最大值()F n .(2)求班级里朋友圈个数的最小值()G n .29.(2022·浙江杭州·高三学军中学校考竞赛)我们称X 为“花式集合”,如果它满足如下三个条件:(a )2022X =;(b )X 的每个元素都是包含于[]0,1中的闭区间(元素可重复);(c )对于任意实数[]0,1,r X ∈中包含r 的元素个数不超过1011.对于“花式集合”A B 、和区间I A J B ∈∈、,用(),n A B 表示使得I J ⋂≠∅的对(),I J 的数量.求(),n A B 的最大值.30.(2020·江苏南通·统考模拟预测)整数2n ,集合{}1,P x x n x N =∈ ,A ,B ,C 是集合P 的3个非空子集,记n a ,为所有满足A B ,A B C P ⋃⋃=的有序集合对(,,)A B C 的个数.(1)求2a ;(2)求n a .一、单选题1.(2020·北京·高三校考强基计划)设A ,B ,C 是集合{1,2,,2020} 的子集,且满足,A C B C ⊆⊆,这样的有序组(,,)A B C 的总数是(高中数学竞赛与强基计划试题专题:集合答案)A .20203B .20204C .20205D .20206【答案】C【分析】利用分步计数法可求有序组的总数.【详解】考虑A ,B ,C 把集合{1,2,,2020}P = 划分为5个集合:12345,(),,,P P C P C A B P A B P B A P AB =-=-+=-=-=,接下来将集合P 中的元素逐一安排到集合12345,,,,P P P P P 中即可得所求总数为20205.2.(2021·全国·高一专题练习)已知非空集合12,A A 是集合A 的子集,若同时满足两个条件:(1)若1a A ∈,则2a A ∉;(2)若2a A ∈,则1a A ∉;则称12(,)A A 是集合A 的“互斥子集”,并规定12(,)A A 与21(,)A A 为不同的“互斥子集组”,则集合{1,2,3,4}A =的不同“互斥子集组”的个数是()A .11B .28C .32D .50【答案】D【解析】按12A A 、所含元素的个数分为“1+1型”、“1+2型”、“1+3型”、“2+2型”,分别求出相应的“互斥子集组”数.【详解】①若1A 、2A 中各含一个元素时,“互斥子集组”数:24212C ⨯=个②若1A 含一个、2A 含两个元素时,“互斥子集组”数:3143224C C ⨯⨯=个③若1A 含一个、2A 含三个元素时,“互斥子集组”数:1428C ⨯=个④若1A 、2A 中各含两个元素时,“互斥子集组”数:246C =个.综上共有“互斥子集组”数50个.【点睛】此题关键在于恰当分类,属于中档题.3.(2021·北京·高三强基计划)现有7把钥匙和7把锁.用这些钥匙随机开锁,则123,,D D D 这三把钥匙不能打开对应的锁的概率是()A .1321B .67105C .23D .以上答案都不对【答案】B【分析】利用对立事件可求123,,D D D 这三把钥匙不能打开对应的锁的概率【详解】设i D 打开对应的锁的事件为i X ,其中1,2,,7i = ,则6!(1,2,7)i X i == ,5!(,{1,2,,7},)i j X X i j i j =∈< ,且4!,,,{1,2,,7},i j k X X X i j k i j k =∈<< ,因此所求概率为7!36!35!4!677!105-⨯+⨯-=.4.(2021·全国·高一专题练习)设集合S ,T ,S ,T 中至少有2个元素,且S ,T 满足:①对于任意的,x y S ∈,若x y ≠,则x y T +∈;②对于任意的,x y T ∈,若x y <,则y x S -∈.若S 有3个元素,则T 可能有()A .2个元素B .3个元素C .4个元素D .5个元素【答案】B【分析】S 有3个元素,不妨设{,,}S a b c =,其中a b c <<,根据性质①②可得出T 中有且只有3个元素.【详解】若S 有3个元素,不妨设{,,}S a b c =,其中a b c <<,由①知,则必有123,,x a b x a c x b c T=+=+=+∈由②知,213231,,x x c b S x x b a S x x c a S -=-∈-=-∈-=-∈,显然有0,0c a b a c a c b ->->->->,(1)若c a c -=,则0a =,此时T 中有元素.b c ,则,2c b b c b -==符合,此时T 中有3个元素;(2)若c a b -=,则有,c b b a a -=-=即3,2c a b a ==,此时T {}3,4,5a a a =中有3个元素,综上T 中有3个元素.【点睛】本题主要考查了集合中新定义,考查了推理分析问题的能力,属于中档题.5.(2021·北京·高三强基计划)设正整数m ,n 均不大于2021,且11m m n n+<<+,则这样的数组(,)m n 的个数为()A .2021B .1428C .3449D .以上答案都不对【答案】C1m -<<+n D =-及诸区间n E =++后可求数组(,)m n 的个数.1m -<<+记n D =-+,注意到区间n D 1+,1<<因此任何两个相邻的区间都有交集n E =++.记2021202111,n n n n D D E E ==== ,则当\m D E ∈时,m 对应唯一的n ;当m E ∈时,m 对应两个n .14301202114291->>-,因此有1428个m 落在E 中,剩下的20211428593-=个m 落在\D E 中,所求数组(,)m n 的个数为142825933449⨯+=.二、填空题6.(2022·新疆·高二竞赛)设集合3+14b a b a ≤≤≤⎧⎫⎨⎬⎩⎭中的最大元素与最小元素分别为M ,N ,则-=M N ___________.【答案】7-【详解】由14≤≤≤a b 知,33471+≤+=b a ,当1,4a b ==时,得最大元素7M =,又33+≥+≥b a a aa b ==N ,因此,7-=-M N .7.(2022·浙江·高二竞赛)已知集合()(){}2+=+0,N A x x n x n n n --≤∈,若集合A 中恰有9个正整数,则=n ______.【答案】4【详解】1n =时,[]0,1A =,不合题意,舍去,2n =时,{}2A =,不合题意,舍去,3n ≥时,22,,n n n A n n n ⎡⎤->∴=-⎣⎦,()()22212119n n n n n n ∴---=-+=-=,4n ∴=.8.(2020·江苏·高三竞赛)设*n ∈N ,欧拉函数()n ϕ表示在正整数1,2,3,…,n 中与n 互质的数的个数,例如1,3都与4互质,2,4与4不互质,所以()42ϕ=,则()2020ϕ=__________.【答案】800【详解】解析:法一:因为2202025101=⨯⨯,故能被2整除的数有1010个,能被5整除的数有404个,能被101整除的数有20个,既能被2整除又能被5整除的数有202个,既能被2整除又能被101整除的数有10个,既能被5整除又能被101整除的数有4个,既能被2整除又能被5和101整除的数有2个.故与2020不互质的有10104042020210421220++---+=,则()2020800ϕ=.法二:()()()()2202025101=800ϕϕϕϕ=⨯⨯.9.(2022·广西·高二统考竞赛)设A 、B 是集合{}1,2,,20⋅⋅⋅的两个子集,A B =∅ ,且n A ∈时2+2n B ∈.记()M A 为A 的元素之和,则()M A 的最大值是______.【答案】39【详解】由2+220n ≤求得9n ≤,根据抽屉原理,A 至多有6个元素,当{}=9,8,7,6,5,4A 时,得到()M A 的最大值为39.10.(2022·福建·高二统考竞赛)已知1A ,2A ,…,n A 是集合{}1,2,3,,10A = 的n 个非空子集,如果对于任意的i ,{}1,2,3,,j n ∈ ,均有i j A A A ≠ ,则n 的最大值为___________.【答案】511【详解】将集合{}1,2,3,,10A = 的10211023-=个非空子集分成512组:第1组为集合A ;第2组到第512组,每组2个子集,且这2个子集的并集为集合A (易知这种分组是存在的,事实上只需将A 的非空子集B 与B 在A 中的补集分在同一组即可),当512n ≥时,若1A ,2A ,…,n A 中含有集合A ,则显然不符合要求;若1A ,2A ,…,n A 中不含有集合A ,则根据上述分组和抽屉原理,1A ,2A ,…,n A 必有两个集合在同一组,它们的并集为集合A ,也不符合要求,所以511n ≤,另一方面,集合{}1,2,3,,9 有511个非空子集,对于其中任意两个子集X 和Y ,均有X Y A ≠ ,可见511n =符合要求,所以n 的最大值为511,11.(2022·浙江金华·高三浙江金华第一中学校考竞赛)定义:如果甲队赢了乙队,乙队赢了丙队,而丙队又赢了甲队,则称甲乙丙为一个“友好组”.如果20支球队参加单循环比赛,则友好组个数的最大值为__________.【答案】330【分析】从反面考虑非友好组的个数的最小值,后者可用逐步调整法来处理.【详解】当m 为偶数时,令2m n =,则总共有22C n 场比赛.不妨设有x 个友好组,考虑其反面,若甲乙丙三对为非友好组,不妨设甲队赢了乙队和丙队,此时,记甲队为非友好组的组长.对甲队而言,可以在赢的所有队伍中任意选择两队构成非友好组.因此,若队()1,2,,2i A i n = 在比赛中赢了i k 场,则2221C ni n i k ==∑,且以i A 为组长的非友好组有2C i k 个(补充定义:)2201C C 0==,于是所有非友好组的个数为221C i nk i =∑.下求221C i nk i =∑最小值.若在122,,,n k k k 中,有2j i k k -≥.则令**1,1i i j j k k k k =+=-,其余*(12j i k k l n =≤≤且,)l i j ≠,**2222222211C 1C C C C C C C i j i j i j ijk k k k k k i j k k k k +-+-=+-=-+--≤-,故调整后221C i nk i =∑的总和变小.重复上述操作,直至任意两个数的差最多为1.不妨设有y 个,2a n y -个1a +,则有()()()222121,n ya n y a C n n +-+==-整理有()1122y a n n -=--.由于121y n ≤≤-,故()0,12yn∈.由等式两边对应相等可知,1,a n y n =-=,即调整后有n 个1,n n -个n .此时的值221C i nk i =∑为2(1)n n -,则()()32211(1)3C n n n n x n n -+≤--=,故友好组个数的最大值为()()113n n n -+,即()()2224m m m -+.下面为取到最大值的例子:设在122,,,n A A A .共2n 支球队中,当1i n ≤≤时,队i A 胜12,,i i i n A A A +++ ;当12n i n +≤≤时,队i A 胜121,,,i i i n A A A +++- ,下标均是在模2n 的意义下.综上所述,当m 为偶数时,友好组个数的最大值为()()2224m m m -+.故如果20支球队参加单循环比赛,友好组个数的最大值为330.12.(2021·全国·高三竞赛)已知非空集合{1,2,,2019,2020}X M ⊆= ,用()f X 表示集合X 中最大数和最小数的和,则所有这样的()f X 的和为_____.【答案】()2020202121⋅-【详解】将M 中的非空子集两两进行配对,对每个非空子集X M ⊆,令{2021}X xx X '=-∈∣,对M 的任意两个子集1X 和2X ,若12X X ≠时,12X X ''≠.则所有非空集合X 可以分成X X '≠和X X '=两类.当X X '=时,必有()2021f X =,当X X '≠时,必有()()202124042f X f X +'=⨯=.又M 的非空子集共有202021-个,故所有这样的()f X 的和为()2020202121⋅-.13.(2020·浙江·高三专题练习)记 S 为集合S 的元素个数,()S σ为集合S 的子集个数,若集合A ,B ,C 满足:①2020A B ==;②()()()()A B C A B C σσσσ++=⋃⋃,则A B C ⋂⋂的最大值是____________.【答案】2019【解析】设||,||C x A B C y == ,根据元素个数得到子集个数,根据202020202021222222x y x ++==+,分析出2021,2022x y ==,即可求解.【详解】设||,||C x A B C y == ,则202020202021222222x y x ++==+,即得2021222y x =+,所以y x >,2021y >(1)若2021x <,2021221y x x --=+,所以左边是偶数,右边是奇数不合,(2)若2021x >,20212021221y x --=+,所以左边是偶数,右边是奇数不合,故2021,2022x y ==,而A B C A B ⋂⋂≤⋂,①若A B =,则|2020202120222019A B C A C A C A C⋂⋂=⋂=+-⋃=+-=∣,②若A B ≠,则||2019A B ≤ ,所以A B C ⋂⋂的最大值为2019,{}{}1,2,3,,2020,2,3,4,,2020,2021,2022A B C === 时取最大值.【点睛】本题考查交集与并集的混合运算,考查了集合的元素个数与集合子集间的关系,考查逻辑思维能力与推理论证能力,体现了分类讨论的数学思想方法,难度较大.14.(2022·全国·高三专题练习)已知*n ∈N ,集合13521,,,,2482n n n M -⎧⎫=⎨⎬⎩⎭ ,集合n M 的所有非空子集的最小元素之和为n T ,则使得80n T >的最小正整数n 的值为______.【答案】13【解析】求出n M 的所有非空子集中的最小元素的和n T ,利用80n T >,即可求出最小正整数n 的值.【详解】当2n =时,n M 的所有非空子集为:1{}2,3{}4,13{,}24,所以11372244S =++=.当3n =时,135424248S =⨯++⨯=.当4n ≥时,当最小值为212nn -时,每个元素都有或无两种情况,共有n 1-个元素,共有121n --个非空子集,1212n S -=.当最小值为1232n n --时,不含212n n -,含1232n n --,共有2n -个元素,有221n --个非空子集,2232S n -=.……所以123n T S S S =+++…212322n n n S --+=++…()()221+73753112=+4244222n n n ---++++⨯=.因为80n T >,2161n >,即13n ≥.所以使得80n T >的最小正整数n 的值为13.【点睛】结论点睛:数列求和的常用方法:(1)公式法:即直接用等差、等比数列的求和公式求和.(2)错位相减法:若{}n a 是等差数列,{}n b 是等比数列,求1122n n a b a b a b ++⋅⋅⋅.(3)裂项相消法:把数列的通项拆成两项之差,相消剩下首尾的若干项.常见的裂顶有()111n n 1n n 1=-++,()1111222n n n n ⎛⎫=- ⎪++⎝⎭,()()1111212122121n n n n ⎛⎫=- ⎪-+-+⎝⎭等.(4)分组求和法:把数列的每一项分成若干项,使其转化为等差或等比数列,再求和.(5)倒序相加法.15.(2022·浙江·高二竞赛)给定正整数n ,()k n k ≥,记{}1,2,,X n =⋅⋅⋅从X X →的一一映射f 称为是可k -划分的:若X 可划分为k 个非空子集1A ,2A ,…,k A ,且()i i f A A =(1i =,2,…,k )(即12k X A A A =⋅⋅⋅ ,且1A ,2A ,…,k A 两两的交集为空集,()(){}=i i f A f x x A ∈).已知f 是一个X 的k -划分的一一映射,1a ,2a ,…,n a 是1,2,…,n 的一个排列,则()11n i i i a f a +=-∑的最小值为______.【答案】22k -【详解】令11a n k =-+,若21i n k ≤≤-+,1i a i =-,若2n k i n -+≤≤,则i a i =,定义映射如下:若2n k i n -+≤≤,则()i i f a a =,若1i n k -,则()1i i f a a =+,(-)1f n k n k =-+,集合{}1121,,n k A a a a -+= ,{},2j j n k A a j k +-=,此时()11ni i i a f a +=-∑111122k k =++++-=- .16.(2022·北京·高一统考竞赛)对实数1219,,,x x x ⋯,不超过()121911112191122191900,,,1k k k f x x x k xk x k x ===⋯=+++-∑∑∑ 的最小值的最大整数为__________.【答案】92378【详解】我们把集合{0,1}n A =划分为:01n A A A A = ,其中(){}1212,,,:,0,1,,k n n A k k k A k k k k k n β==⋯∈+++==⋯ .其中k A 的元素个数为k n A k ⎛⎫= ⎪⎝⎭.记()1,,n X x x =⋯,则00()|1||1|(1)kknnAk A k A f X X X X ββββββ∈=∈=∈=⋅-=⋅-≥⋅-∑∑∑∑∑,考虑()()111(1)1k k n n A n n n n k B X x x x x k k k k n ββ∈-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⋅-=++-=++- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ .由于11111n n n k k --⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪-+--⎝⎭⎝⎭,我们有111k n k n n n n B B k n k k k +-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=-=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪+--⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,即11k n k n n B B k k +-⎛⎫⎛⎫+≥- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭.(记10n B +=),所以()22110()12n n n k k n k k k k n n n f X B B B n k k ⎢⎥⎢⎥⎢⎢⎥+⎣⎦⎣⎦+-===⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪≥≥+≥-=⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭∑∑∑.当2n m =或21n m =-时,我们取121n x x x m====可使上式取等号,(此时0m B =):()0111210()n m m m m n k n k k n f X B B B B B B B B n m --+++-=⎛⎫=+++----=-=⎪-⎝⎭∑ ,综上,()12,,,n f x x x ⋯的最小值是/2n n ⎛⎫⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭.17.(2022·北京·高一统考竞赛)有__________个不超过2020的正整数k ,满足对任意的正整数n ,均有2(1)1()!3!k n kn n -+⎛⎫⎪⎝⎭.【答案】7【详解】(1)Legendre 公式:()(!)1p n S n V n p -=-,其中()S n )表示n 的p -进制的数字和.(2)回到原题,我们知道:11(1)1()!()!(1)1!!p p k n p kn kn pk n V n n ---+⎛⎫⎛⎫⎛⎫⇔-+> ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭()(1)(()!)()!p p p V kn V n =-⋅-()()(1)11kn S kn n S n p p p ⎛⎫--=-⋅-⎪--⎝⎭(1)()()k n S n S kn =-+-1()()0()()S n S kn S n S kn ⇔>-⇔≥-()()S kn S n ⇔≥,问题转化:(△)设p 为素数,求所有的正整数k ,满足条件:对任意的正整数,均有()()S kn S n ≥.其中(*)S 表示(*)的p -进制的数字和.(ⅰ)先考虑()S n 的性质:不妨设n 的p -进制表示为:2012tt n a a p a p a p =+⋅+⋅++⋅ ,其中{0,1,,1},0,1,,i a p i t ∈-∈ 且0t a ≠,因此012()t S n a a a a n =++++≤ ,特别对1α∀≥,我们有12012tt p n a p a p a p a p ααααα+++⋅=⋅+⋅+⋅++⋅ ,因此()01()t S p n a a a S n α=+++= .(ⅱ)回到(△):(Ⅰ)如果k p α=,其中0Z α≥∈,那么对任意的正整数n ,均有()()()()S kn S p n S n S n α=⋅=≥,从而k p α=符合题意,0α∀≥.(Ⅱ)如果k 不是p 的幂,那么k 不符合条件.想证:存在正整数N ,使得()()S kN S N <.由于k 不是p 的幂,不妨设k p q α=⋅,其中,1,0p q q α>≥,我们知道:()()()S kN S p q N S qN α=⋅⋅=,只需证:存在正整数N ,使得()()S qN S N <,由于p q,那么(,)1p q =,因此存在正整数1u >,使得1(mod )u p q ≡,理由如下:考虑以下的1q +个数1231,,,,,q q p p p p p + ,利用抽屉原理,存在11i j q ≤<≤+,使得(mod )j i p p q ≡,因此,1(mod )j i p q -≡,从而,2()1(mod )j i p q -≡.令2()1u j i =->,则1(mod )u p q ≡,即1uq p -.下面构造正整数N :令01ut p N a p q-=+⋅,其中正整数0a ,t 待定.要求t 适当大,01,>;=+1,<.q p a p q p q ⎧⎪⎡⎤⎨⎢⎥⎪⎣⎦⎩若若不妨设p p q r q ⎡⎤=⋅+⎢⎥⎣⎦,则1r q ≤<,从而01p p a q r p q q ⎡⎤⎡⎤=+<⋅+=⎢⎢⎥⎣⎦⎣⎦,我们知道:()()1001ut ut qN a q p p a q p p +=+⋅-=-+,因此,()00()111S qN S a q p a q p pq p pq =-+≤-+<-+<,另一方面:01ut p N a p q -=+⋅()(1)(2)011u u t u t u p a p p p p q ---=+⋅⋅++++ ()1(1)101()u u u t p a p p p q +-+-=+⋅+++* ,观察1112u u u p p p q --≤≤<,不妨设1u p q-的p -进制展开为:011u l l p b b p b p q-=+++⋅ ,其中01l u ≤≤-,代入(*),有()()1(1)1001l u u t l N a b b p b p p p p +-+=++++⋅⋅+++ 21001l l a b p b p b p +=++++⋅ 12201u u u l l b p b p b p ++++++++ + (1)1(1)2(1)101u t u t u t l l b p b p b p -+-+-++++++ ,因此,()010()1l S N a b b t a t t =+++⋅≥+≥+ ,取t pq >,则()()S N S qN >.故答案为:7.三、解答题18.(2021·浙江·高二竞赛)设数集{}12,,,m P a a a = ,它的平均数12mp a a a C m+++= .现将{1,2,,}S n = 分成两个非空且不相交子集A ,B ,求A B C C -的最大值,并讨论取到最大值时不同的有序数对(),A B 的数目.【答案】最大值2n,数目为22n -.【分析】不妨设A B C C >,记{}12,,,p A a a a = ,12p T a a a =+++ ,可以得到A B C C -=12n T n n p p ⎛⎫+- ⎪-⎝⎭,考虑T 最大的情况是取最大的p 个数,此时可以发现A B C C -的结果正好是与p 无关的定值,从而也就得到了A B C C -的最大值,然后考察p 的可能的值,得到A B C C >时(),A B 的组数,并利用对称性得到A B C C <时(),A B 具有与之相等的组数,从而得到所有可能的(),A B 的组数.【详解】不妨设A B C C >,记{}12,,,p A a a a = ,12p T a a a =+++ ,所以(1)2A B A Bn n TT C C C C p n p +--=-=-11(1)12()2n n n T n T p n p n p n p p ⎛⎫⎛⎫++=+-=- ⎪ ⎪---⎝⎭⎝⎭,又有(21)(1)(2)2p n p T n p n p n -+≤-++-+++= ,所以211222A B n n p n nC C n p -++⎛⎫-≤-=⎪-⎝⎭当且仅当(21)2p n p T -+=时,取到等号,所以A B C C -的最大值2n .此时{1,,}A n p n =-+ ,由,A B 非空,可知1p =,2,…,n 1-,有n 1-种情况,利用对称性得到A B C C <时(),A B 具有与之相等的组数,由于A B C C -的最大值2n不可能有A B C C =的情况,所以有序数对(),A B 的数目为22n -.19.(2022·福建·高二统考竞赛)某校数学兴趣小组有14位同学,他们组成了n 个不同的课题组.每个课题组有6位同学,每位同学至少参加2个课题组,且任意两个课题组至多有2位共同的同学,求n 的最大值.【答案】7【详解】将14位同学记为1s ,2s ,…,14s ,课题组集合记为1G ,2G ,…,n G ,则6i G =,1i =,2,…,n ,且2i j G G ≤ ,1i j n ≤<≤,设k s (=1k ,2,…,14)属于1G ,2G ,…,n G 中的k r 个集合,则2k r ≥,且12146r r r n +++= ,考虑三元数组(),,k i j s G G 的个数S ,其中k i j s G G ∈ ,一方面,对于固定的i G ,()1j G i j n <≤≤,由题意至多有2个k s 属于三元数组(),,k i j s G G ,所以()221n S C n n =-≤,另一方面,对于固定的k s ,由于k s 属于1G ,2G ,…,n G 中的k r 个集合,所以三元数组(),,k i j s G G 的个数为2k r C ,因此:()()()141422221214121411111222kk k r k k r r S C r r r r r r ==-===+++-+++∑∑()()()()222121412141111119663214221427r r r r r r n n n n ⋅+++-+++=⋅⋅-⋅=-≥ ,所以()29317n n n n --≤,解得7n ≤,又14位同学按照下列方式组成的7个课题组符合要求:{}115781214,,,,,G s s s s s s =,{}21268913,,,,,G s s s s s s =,{}323791014,,,,,G s s s s s s =,{}413481011,,,,,G s s s s s s =,{}524591112,,,,,G s s s s s s =,{}6356101213,,,,,G s s s s s s =,{}7467111314,,,,,G s s s s s s =,综上所述,n 的最大值为7.20.(2022春·浙江·高一校联考竞赛)已知()*1<2022,N i j i j ≤≤∈,求最大的实数C ,使得对任意大于2022的正整数n 及实数12,,,n r r r ⋅⋅⋅,存在集合{}1,2,,n ⋅⋅⋅的一个子集S 满足{},+1,,+2022i S t t t j ≤⋂⋅⋅⋅≤对所有=1,2,,2022t n ⋅⋅⋅-恒成立且=1nmm m Sm r C r ∈≥⋅∑∑.【答案】4046j i-【详解】我们来证明max =4046j iC -:首先,记2022k =,一方面,取()=2+1n k ,=1m r ,1+1m k ≤≤;=1m r -,()+22+1k m k ≤≤,此时()=1=2+1nm m r k ∑,由{},+1,,+i S t t t k j ⋅⋅⋅≤≤ ,及=1t ,2k +知,在1至+1k 中,S 至少有i 个元素,至多有j 个元素,在2k +至()2+1k 中,S 至少有i 个元素,至多有j 个元素,于是mm Srj i ∈≤-∑,因此()121mm S nmm rj iC k r∈=-≤≤+∑∑,另一方面,当()=2+1j iC k -时,设(){}{}mod 11,2,,m A q q m k q n=≡+∈⋅⋅⋅,=1,2,,+1m k ⋅⋅⋅,>0,=q mm qr q A S r ∈∑,()0,q mm qr q A T r ≤∈=-∑,则()111nk m m m m m r S T +===+∑∑,不妨设1111k k m m m m S T ++==≥∑∑,在{}1,2,,+1k ⋅⋅⋅中任取i 个互不相同的元12,,,i u u u ⋅⋅⋅,再在剩下的元素中任取j i -的互不相同的元12,,,j i v v v -⋅⋅⋅,取(){}{=mod +1,1,2,,m S a a u k a n ≡∈⋅⋅⋅,1m i ≤≤,或者>0a r ,(){}mod 1,1,2,,,1m a v k a n m j i ≡+∈⋅⋅⋅≤≤-,这样的S 总能满足{},+1,,+i S t t t k j ⋅⋅⋅≤≤ ,且()=1=1=+mmmj iimu u v m Sm m r S T S -∈-∑∑∑,(1)将所有(1)求和,其中一共有+1+1ij ik k i C C --⋅种mm Sr ∈∑,每个m S 及m T 在()=1l l iu u l S T -∑的求和中出现1+1i j ik k i C C ---⋅次,每个m S 在=1l j iv l S -∑的求和中出现1i j i k k i C C ---⋅次,结合抽屉原理得,必存在一种情况使得:()11111111111i j i i j i k k k k i k k im m m mi j i i j i m Sm m k k i k k i C C C C r S T S C C C C ----+++----∈==++-++-⋅⋅≥-+⋅⋅∑∑∑()111111111k k k m m m m m m m i j i j i S T S S k k k +++===--=-+≥+++∑∑∑()()()1112121k nm m mm m j i j i S T rk k +==--≥+=++∑∑,综上所述,max =4046j iC -.21.(2021·全国·高三竞赛)设集合S 是由平面上任意三点不共线的4039个点构成的集合,且其中2019个点为红色,2020个点为蓝色;在平面上画出一组直线,可以将平面分成若干区域,若一组直线对于点集S 满足下述两个条件,称这是一个“好直线组”:(1)这些直线不经过该点集S 中的任何一个点;(2)每个区域中均不会同时出现两种颜色的点.求k 的最小值,使得对于任意的点集S ,均存在由k 条直线构成的“好直线组”.【答案】2019.【详解】先证明2019k ≥:在一个圆周上顺次交替标记2019个红点和2019个蓝点,在平面上另外任取一点染为蓝色,这个圆周就被分成了4038段弧,则每一段的两个端点均染了不同的颜色;若要满足题目的要求,则每一段弧均与某条画出的直线相交;因为每条直线和圆周至多有两个交点,所以,至少要有403820192=条直线.再证明:用2019条直线可以满足要求.对于任意两个同色点A B 、,均可用两条直线将它们与其他的点分离.作法:在直线AB 的两侧作两条与AB 平行的直线,只要它们足够接近AB ,它们之间的带状区域里就会只有A 和B 这两个染色点.设P 是所有染色点的凸包,有以下两种情形:(1)假设P 有一个红色顶点,不妨记为A .则可作一条直线,将点A 和所有其他的染色点分离,这样,余下的2018个红点可以组成1009对,每对可以用两条平行直线将它们与所有其他的染色点分离.所以,总共用2019条直线可以达到要求.(2)假设P 的所有顶点均为蓝色.考虑P 上的两个相邻顶点,不妨记为A B 、.则用一条直线就可以将这两个点与所有其他染色点分离.这样,余下的2018个蓝点可以组成1009对,每对可以用两条直线将它们与所有其他染色点分离.所以,总共也用了2019条直线可以达到要求.综上:k 的最小值为2019.22.(2021·全国·高三竞赛)已知X 是一个有限集.110110,X A A X B B =⋃⋃=⋃⋃L L 是满足如下性质的两个分划:若,110i j A B i j ⋂=∅≤≤≤,则10i j A B ⋃≥.求X 的最小值.【答案】50【详解】X 的最小值为50.我们先证明||50X ≥.考虑集合110110,,,,,A A B B 中元素个数最少的集合,不妨设为1A .记1A a =,则1A 至多与110,,B B 中a 个集合相交.不妨设1,1,,i A B i k ⋂≠∅= 且1,1,,10i A B i k ⋂=∅=+ ,其中k a ≤.故110,1,,10i A B i k ⋃≥=+ .从而对1i k ∀≥+有11010Bi A a ≥-=-.由1A 的最小性知1,,k B B 的元素个数均不小于a .从而1101110||k k X B B B B B B +=⋃⋃=++++ (10)(10)502(5)(5)k a k a k a ≥⋅+--=+--.(1)若5a ≤,则5k ≤,此时由上式知||50X ≥;(2)若5a >,由1A 是110,,A A 中元素个数最少的集合知||1050X a ≥>.故||50X ≥.另一方面,||X 能取到50,例如,取11221010{1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10},,{46,47,48,49,50}A B A B A B ====== .显然它们满足条件,这时{}1,2,,50X =⋯.23.(2021·全国·高三竞赛)设{}()1,2,3,,2,mM n m n +=⋅∈N 是连续2m n ⋅个正整数组成的集合,求最小的正整数k ,使得M 的任何k 元子集中都存在1m +个数121,,,m a a a + 满足1(1,2,,)i i a a i m += .【答案】21m n n ⋅-+.【详解】记{1,2,3,,}A n = ,任何一个以i 为首项,2为公比的等比数列与A 的交集设为i A .一方面,由于M 中2m n n ⋅-个元的子集{}1,2,,2mn n n ++⋅ 中不存在题设的1m +个数,否则12112mm n a a a n ++≤<<<≤⋅ ,而1212m m nn a n ⋅+≤≤=,矛盾.故21m k n n ≥⋅-+.另一方面,21m k n n =⋅-+时,题设满足.若非如此,考虑以1212n i i -⎛⎫+≤ ⎪⎝⎭为首项,以2为公比的等比数列.其与M 的交集的元素个数为21i A m ++个.设M 任何k 元子集为T ,则上述等比数列与M 的交集中至少有21i A +个元素不在T 中,而i j ≠时,2121i j A A ++=∅ .注意到21112||,i n iA A +-=所以21112|\|||ii n M T A A n +-≥==,可得2m T M n n n ≤⋅=⋅-与21mT k n n ==⋅-+矛盾.综上,所求k 为21m n n ⋅-+.24.(2021·全国·高三竞赛)设n 是正整数,我们说集合{1,2,,2}n 的一个排列()122,,,n x x x 具有性质P ,是指在{1,2,,21}n - 当中至少有一个i ,使得1i i x x n +-=.求证:对于任何n ,具有性质P 的排列比不具有性质P 的排列的个数多.【详解】设A 为不具有性质P 的排列的集合,B 为具有性质P 的排列的集合,显然||||(2)!A B n +=.为了证明||||A B <,只要得到1||(2)!2B n >就够了.设()122,,,n x x x 中,k 与k n +相邻的排列的集合为,1,2,,k A k n = .则22(21)!,2(22)!,1k k j A n A A n k j n =⋅-=⋅-≤<≤ ,由容斥原理得121||||2(21)!4(22)||!k k k j n nk j nB A A A n nC n =≤<≤≥-=⋅⋅--⋅⋅-∑∑(2)!2(1)(22)!n n n n =--⋅-2(22)!n n n =⋅⋅-212(22)!2n n n ->⋅⋅-1(2)!2n =25.(2023·全国·高三专题练习)设数列12:,,,n A a a a (3n ≥)的各项均为正整数,且12n a a a ≤≤≤ .若对任意{3,4,,}k n ∈ ,存在正整数,(1)i j i j k ≤≤<使得k i j a a a =+,则称数列A 具有性质T .(1)判断数列1:1,2,4,7A 与数列2:1,2,3,6A 是否具有性质T ;(只需写出结论)(2)若数列A 具有性质T ,且11a =,22a =,200n a =,求n 的最小值;(3)若集合123456{1,2,3,,2019,2020}S S S S S S S == ,且i j S S =∅ (任意,{1,2,,6}i j ∈ ,i j ≠).求证:存在i S ,使得从i S 中可以选取若干元素(可重复选取)组成一个具有性质T 的数列.【解析】(1)47a =不满足存在正整数,(1)i j i j k ≤≤<使得k i j a a a =+,故数列1A 不具有性质T ;根据定义可知数列2A 具有性质T ;(2)由题可知22a =,3224a a ≤=,4328a a ≤≤,L ,872128a a ≤≤,所以9n ≥,再验证可知9n =时,数列A 不具有性质T ,10n =时,数列A 具有性质T ,从而可知n 的最小值为10;(3)反证法:假设结论不成立,即对任意(1,2,,6)i S i = 都有:若正整数,,i a b S a b ∈<,则i b a S -∉,再根据定义推出矛盾,从而可证结论正确.【详解】(1)数列1A 不具有性质T ;数列2A 具有性质T .(2)由题可知22a =,3224a a ≤=,4328a a ≤≤,L ,872128a a ≤≤,所以9n ≥.若9n =,因为9200a =且982a a ≤,所以8128100a ≥≥.同理,765436450,3225,1612.5,8 6.25,4 3.125.a a a a a ≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥因为数列各项均为正整数,所以34a =.所以数列前三项为1,2,4.因为数列A 具有性质T ,4a 只可能为4,5,6,8之一,而又因为48 6.25a ≥≥,所以48a =.同理,有567816,32,64,128a a a a ====.此时数列为1,2,4,8,16,32,64,128,200.但数列中不存在19i j ≤≤<使得200i j a a =+,所以该数列不具有性质T .所以10n ≥.当10n =时,取:1,2,4,8,16,32,36,64,100,200A .(构造数列不唯一)经验证,此数列具有性质T .所以,n 的最小值为10.(3)反证法:假设结论不成立,即对任意(1,2,,6)i S i = 都有:若正整数,,i a b S a b ∈<,则i b a S -∉.否则,存在i S 满足:存在,i a b S ∈,a b <使得i b a S -∈,此时,从i S 中取出,,a b b a -:当a b a <-时,,,a b a b -是一个具有性质T 的数列;当a b a >-时,,,b a a b -是一个具有性质T 的数列;当a b a =-时,,,a a b 是一个具有性质T 的数列.(i )由题意可知,这6个集合中至少有一个集合的元素个数不少于337个,不妨设此集合为1S ,从1S 中取出337个数,记为12337,,,a a a ,且12337a a a <<< .令集合1337{|1,2,,336}i N a a i S =-=⊆ .由假设,对任意1,2,,336i = ,3371i a a S -∉,所以234516N S S S S S ⊆ .(ii )在23456,,,,S S S S S 中至少有一个集合包含1N 中的至少68个元素,不妨设这个集合为2S ,从21S N 中取出68个数,记为1268,,,b b b ,且1268b b b <<< .令集合628{|1,2,,67}i N b i b S ==-⊆ .由假设682i b b S -∉.对任意1,2,,68k = ,存在{1,2,,336}k s ∈ 使得337k k s b a a =-.所以对任意1,2,,67i = ,686868337337()()i i i s s s s b b a a a a a a -=---=-,由假设681i s s a a S -∉,所以681i b b S -∉,所以6812i b b S S -∉ ,所以23456N S S S S ⊆ .(iii )在3456,,,S S S S 中至少有一个集合包含2N 中的至少17个元素,不妨设这个集合为3S ,本号资料全部来源于微信#数*学第六感从23S N 中取出17个数,记为1217,,,c c c ,且1217c c c <<< .令集合137{|1,2,,16}i N c c i S -==⊆ .由假设173i c c S -∉.对任意1,2,,17k = ,存在{1,2,,67}k t ∈ 使得68k t k c b b =-.所以对任意1,2,,16i = ,1717176868()()iii t t t t c c b b b b b b -=---=-,同样,由假设可得1712it t b b S S -∉ ,所以17123i c c S S S -∉ ,所以3456N S S S ⊆ .(iv )类似地,在456,,S S S 中至少有一个集合包含3N 中的至少6个元素,不妨设这个集合为4S ,从34S N 中取出6个数,记为126,,,d d d ,且126d d d <<< ,则6456{|1,2,,5}i d d i S S N -⊆== .(v )同样,在56,S S 中至少有一个集合包含4N 中的至少3个元素,不妨设这个集合为5S ,从45S N 中取出3个数,记为123,,e e e ,且123e e e <<,同理可得153326{,}e e e e S N --=⊆.(vi )由假设可得2131326()()e e e e e e S -=---∈/.同上可知,1245123S S S e e S S -∈/ ,而又因为21e e S -∈,所以216e e S -∈,矛盾.所以假设不成立.所以原命题得证.【点睛】本题考查了对新定义的理解和运用能力,考查了反证法,考查了集合的并集运算,准确理解定义和运用定义解题是解题关键,属于难题.26.(2019·浙江·高三校联考竞赛)设X 是有限集,t 为正整数,F 是包含t 个子集的子集族:F ={}12,,,t A A A .如果F 中的部分子集构成的集族S 满足:对S 中任意两个不相等的集合A 、B ,,A B B A ⊂⊂均不成立,则称S 为反链.设S 1为包含集合最多的反链,S 2是任意反链.证明:存在S 2到S 1的单射f ,满足2,()A S f A A ∀∈⊂或()A f A ⊂成立.【详解】记|S 1|=r ,称包含r 个元素的反链为最大反链,最大反链可能不唯一称F 的子集P 为链,如果,,,A B P A B B A ∀∈⊂⊂之一成立.我们证明结论:F 可以拆分为r 个链(1)i P i r的并(即Dilworth 定理).对t 进行归纳证明.t =1时显然成立.设命题对t -1成立,先假设存在一个最大反链S ,使得F 中既有集合真包含S 中的某个集合,也有集合是S 中的某个集合的真子集.记前者的全体为F 1,后者的全体为F 2,即:{1|i i F A F A =∈包含S 中的某个集合},{2|i i F A F A =∈是S 中的某个集合的子集},则12,F S F S ⋃⋃均是F 的真子集,从而由归纳假设可将12,F S F S ⋃⋃都可以拆成r 个链的并.1F S ⋃中的链以S 中的元素开始,2F S ⋃中的链以S 中的元素结束.将这些链“接”起来就将F 分成了r 条链.现在假设不存在这样的反链,从而每个最大反链要么满足1F =∅,要么满足2F =∅.前者意味着S 中的子集都是“极大”子集(不是另一个Ai 的真子集),后者意味着S 中的子集都是“极小”子集(不真包含另一个Ai ),从而至多有两个最大反链.如果极大子集构成的反链和极小子集构成的反链均为最大反链,则任取极大子集A ,以及极小子集B A ⊂,将A 、B 都去掉用归纳假设将剩下的集合拆分成r -1条链,再加上链B A ⊂即可如果其中之一不是最大反链,不妨设极大子集构成的反链是唯一的极大反链,任意去掉一个极大子集归纳即可.结论证毕.现在将F 拆分成r 条链,则每条链中恰有一个S 1中的子集,且至多有一个S 2中的子集.将每个S 2中的子集对应到所在链中S 1的元素,就得到了从S 2到S 1满足要求的映射.27.(2022·全国·高三专题练习)对给定的正整数n ,令1{(n a a Ω==,2a ,⋯,)|{0n i a a ∈,1},1i =,2,3,⋯,}n .对任意的1(x x =,2x ,⋯,)n x ,1(y y =,2y ,⋯,)n n y ∈Ω,定义x 与y 的距离1122(,)n n d x y x y x y x y =-+-+⋯+-.设A 是n Ω的含有至少两个元素的子集,集合{(,)|D d x y x y =≠,x ,}∈y A 中的最小值称为A 的特征,记作χ(A ).(Ⅰ)当3n =时,直接写出下述集合的特征:{(0A =,0,0),(1,1,1)},{(0B =,0,0),(0,1,1),(1,0,1),(1,1,0)},{(0C =,0,0),(0,0,1),(0,1,1),(1,1,1)}.(Ⅱ)当2020n =时,设2020A ⊆Ω且χ(A )2=,求A 中元素个数的最大值;。

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【2013浙江】集合{,11P x x R x =∈-<},{,1},Q x x R x a =∈-≤且P Q ⋂=∅,则实数a 取值范围为( )
A. 3a ≥
B. 1a ≤-.
C. 1a ≤-或 3a ≥
D. 13a -≤≤
答案 C
{02},{11},P x x Q x a x a =<<=-<<+要使P Q ⋂=∅,则12a -≥或10a +≤。

解得1a ≤-或 3a ≥。

【2013浙江】若,,R αβ∈ 则90αβ+= 是sin sin 1αβ+>的( )
A. 充分而不必要条件
B. 必要而不充分条件
C. 充要条件
D. 既不充分也不必要条件
答案 D
当0,90sin sin 1αβαβ==⇒+= 。

当60sin sin 31αβαβ==⇒+=> ,但90αβ+≠ 。

【2013河北】已知集合{}11,10,,lg ,10A B y y x x A ⎧
⎫===∈⎨⎬⎩⎭
,则A B = . 答案:{}0,1,1B =-,{}1A B = .
【2013辽宁】已知集合{}{}
23100,121A x x x B x m x m =--≤=+≤≤-,当A B =∅ 时,实数m 的取值范围是( )
(A) 24m <<
(B) 24m m <>或 (C) 142
m -
<< (D) 142m m <->或 答案:B.,B B =∅≠∅.
【2013吉林】已知函数[](),0,1f x ax b x =+∈,20a b +>是()0f x >恒成立的( )
(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
答案:B
【2013湖北】设集合{}1,3,5,7,9A =,{}2,4,6,18B =,{}
,C a b a A b B =+∈∈,则集
合C 的所有元素之和为 .
答案:178
【2013陕西】设AB 是两个非空的有限集,全集U A B = 且U 中含有m 个元素,若()()U U C A C B 中含有n 个元素,则A B 中含有元素的个数为 .
答案:m-n
【2013甘肃】设集合{}2A x x a =-<,{}2230B x x x =--<,若B A ⊆,则实数a 的取值范围是 .
答案:3a ≥.
【2013黑龙江】已知全集U R =,集合112x N x ⎧⎫⎪⎪⎛⎫=≤⎨⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎩⎭,{}
2680M x x x =-+≤,图
中阴影部分所表示的集合为()
(A ){}0x x ≤
(B ){}24x x ≤≤
(C ){}024x x x <≤≥或
(D ){}024x x x ≤<>或
答案:3a ≥.
【2013黑龙江】命题“所有实数的平方都是正数”的否定 ( )
(A )所有实数的平方都不是正数
(B )有的实数的平方是正数
(C )至少有一个实数的平方不是正数
(D )至少有一个实数的平方是正数
答案:C.
【2013江苏】已知全集{}20122013log log A x x x =<,{}2B x x ax a x =-+<,且A B ⊆,则实数a 的取值范围是 . 答案:{}01A x x =<<,因为A B ⊆,所以{}1B x a x =<<,故0a ≤.
【2013全国】设集合{}0,1,2,3A =,{}
2,2B x x A x A =-∈-∉,则集合B 的所有元素之和为 .
答案:-5
U N M
《复数》汇编
【2013河北】已知复数z 满足2z z i +=+,那么z = . 答案:34
z i =+ 【2013辽宁】第3题
【2013山东】已知复数z 满足1z =,则21z z -+的最大值为 . 答案:21z z -+=22
131332424z z ⎛⎫-+≤-+≤ ⎪⎝⎭,当1z =-时达到最大值3. 【2013黑龙江】已知i 是虚数单位,2342013i i i i i +++++=
(A) i
(B) 1-
(C) 0
(D) 1
答案:A
【2013四川】已知i 是虚数单位,23420131z i i i i i =++++++ ,把复数z 的共轭复数记为z ,则z z = .
答案:234,,10,n n n n a i a a i i i +==+++=则1z i =+,所以1z i =-,则2z z = .
【2013浙江】已知复数(,,z x yi x y R i =+∈为虚数单位),且28z i =,则z =( )
(A)22z i =+
(B)22z i =--
(C)22,z i =-+或22z i =-
(D)22,z i =+或22z i =--
答案 D。

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