本题导读
本题考查集合运算(交集与补集)及指对数不等式的综合求解。核心在于精确确定集合 (整数集范围约束)和集合 (实数集范围约束)的解集区间,然后利用补集的几何含义进行交集元素计数。
📌【题干】
Question
(2007年安徽卷(理)) 若 , ,则 的元素个数为()
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
🔍【思路分析】
破题导航
- 求解集合 :
- 将不等式链统一化为以 2 为底的指数形式: 。
- 脱去底数得到单调指数关系: ,解出 的实数范围。
- 提取出属于整数集 的离散点。
- 求解集合 的补集 :
- 集合 满足 。
- 其在实数域上的对立补集条件为: (注意必须满足对数真数大于0的底线 )。
- 去掉绝对值符号求解出 的实数区间。
求交集计数:比对集合 内的整数元素,看哪些落在补集区间内,数出个数。
✅【答案】
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C
✍【详细解析】
Abstract
解:首先求解集合 的具体元素: 由于底数 , 指数函数 严格单调递增。将不等式链 同底数化: 直接脱去底数, 不等号方向保持不变: 各项同时减去 2: 各项同乘以 , 不等号方向发生强制翻转: 因为集合 限定元素必须属于整数集 , 在区间 内的整数只有 0 和 1。 所以, 集合 的规范表示为:
其次求解集合 的补集 : 集合 对应的特征不等式为 。 根据补集的对立逻辑定义, 其补集 的特征不等式为: 解这个绝对值不等式: 将常数项进行同底数对数化( ): 因为底数 , 对数函数严格单调递增, 当 时脱去对数号得 。 此外必须注意:对数函数真数必须大于 , 当 时 无意义, 这些 本就不属于 , 全部落在补集中。 所以补集集合为: 。
最后计算两个集合的交集 : 我们需要检查集合 中的整数元素是否落在闭区间 内:
- 对于数字 0: 因为 , 不在区间内,排除;
- 对于数字 1: 因为 , 完美落在区间内。
因此, 交集集合为: 该交集集合内包含的元素个数有且只有 1 个。
故选:C。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:同底数指数与对数不等式的规范求解、绝对值不等式的拆分、补集与交集的联合运算。
- 核心方法:范围化简法、离散元素点代法。
- 避坑指南:
求解指数范围 同乘负号时,千万别忘了不等号要变方向,变号后区间为 包含 0 和 1。
集合 中含有 0,但必须时刻注意对数函数的真数大前提约束 。在解补集时 0 本身就无意义,且 0 也不在 内。细心排除 0,防止错数成 2 个(错选 C)。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 本题是集合概念、基本初等函数(指对数函数)不等式性质、常用数学符号的综合交汇中档题。
结论推广: 针对任何形如 的计算题, 其本质等价于集合的差集运算 ,代表属于 且不属于 的元素集合。
🔗【关联脉络】
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