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高三数学一轮复习---集合与函数


高三数学第一轮复习单元测试(1)— 《集合与函数》

一、选择题:本大题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分. 在每小题给出的四个选项中,只有 一项是符合题目要求的. 1.设集合 A ? {1, 2} ,则满足 A ? B ? {1, 2,3} 的集合 B 的个数是 A.1 2.已知集合 M={x| A.? B.3 C.4 D.8 ( ) ( )

x , ,则 M?N= ? 0 } N={y|y=3x2+1,x?R} 3 ( x ? 1)
B.{x|x?1} C. x|x?1} {

D.{x| x?1 或 x?0}

3.有限集合 S 中元素个数记作 card ?S ? ,设 A 、 B 都为有限集合,给出下列命题: ① A ? B ? ? 的充要条件是 card ? A ? B ? = card ? A? + card ?B ? ; ② A ? B 的必要条件是 card ? A? ? card ?B ? ; ③ A ? B 的充分条件是 card ? A? ? card ?B ? ; ④ A ? B 的充要条件是 card ? A? ? card ?B ? . 其中真命题的序号是 A.③、④ B.①、② C.①、④ 4.已知集合 M={x|x<3} N={x|log2x>1} , ,则 M∩N= A. ? B. x|0<x<3} C. x|1<x<3} { { 5.函数 y ? log 2 A. y ? D.②、③ ( D. x|2<x<3} { ( )

x ( x ? 1) 的反函数是 x ?1
B. y ?



2x ( x ? 0) 2x ? 1 2x ? 1 ( x ? 0) 2x
3x 2 1? x

2x ( x ? 0) 2x ? 1 2x ? 1 ( x ? 0) 2x
( )

C. y ?

D. y ?

6.函数 f ( x ) ?

? lg(3 x ? 1) 的定义域是
B. (? ,1)

A. (? ,??)

1 3

1 3

C. (? , )

1 1 3 3

D. (??,? ) ( )

1 3

7.下列函数中,在其定义域内既是奇函数又是减函数的是 A. y ? ? x , x ? R
3

B. y ? sin x, x ? R D. y ? ( ) , x ? R
-1-

C. y ? x, x ? R

1 x 2

8.函数 y ? f (x) 的反函数 y ? f

?1

( x) 的图象与 y 轴交于点
) D.1 C.2

,则方程 f ( x) ? 0 的根是 x ? ( P(0,2) (如图 2 所示) A.4
2

B.3

9.已知函数 f ( x) ? ax ? 2ax ? 4(0 ? a ? 3), 若 x1 ? x2 , x1 ? x2 ? 1 ? a, 则 ( ) B. f ( x1 ) ? f ( x2 ) D. f ( x1 ) 与 f ( x2 ) 的大小不能确定 A. f ( x1 ) ? f ( x2 ) C. f ( x1 ) ? f ( x2 )

10.为确保信息安全,信息需加密传输,发送方由明文 ? 密文(加密) ,接收方由密文 ? 明 文(解密) ,已知加密规则为:明文 a, b, c, d 对应密文 a ? 2b, 2b ? c, 2c ? 3d , 4d . 例如, 明文 1, 2,3, 4 对应密文 5, 7,18,16. 当接收方收到密文 14,9, 23, 28 时,则解密得到的明文 为 A. 7, 6,1, 4 B. 6, 4,1, 7 C. 4, 6,1, 7 D. 1, 6, 4, 7 11.如图所示,单位圆中弧 AB 的长为 x,f(x)表示弧 AB 与弦 AB 所 围成的弓形面积的 2 倍,则函数 y=f(x)的图象是( ) ( )

2 2 12.关于 x 的方程 x ? 1 ? x ? 1 ? k ? 0 ,给出下列四个命题:

?

?

2

①存在实数 k ,使得方程恰有 2 个不同的实根; ②存在实数 k ,使得方程恰有 4 个不同的实根; ③存在实数 k ,使得方程恰有 5 个不同的实根; ④存在实数 k ,使得方程恰有 8 个不同的实根. 其中假命题的个数是 ( A.0 B.1 C.2 D.3 二、填空题:本大题共 4 小题,每小题 4 分,共 16 分,把答案填在题中横线上.



-2-

13. 函数 f ? x ? 对于任意实数 x 满足条件 f ? x ? 2 ? ?
-1

1 , f ?1? ? ?5, 则 若 f ? f ? 5 ? ? ? _______. f ? x?
-1 -1

14.设 f(x)=log3(x+6)的反函数为 f (x) ,若〔f (m)+6〕 f (n)+6〕=27, 〔 则 f(m+n)=___________________. 15.设 g ( x ) ? ?

? e x , x ? 0. ?lnx, x ? 0.

则 g ( g ( )) ? __________.

1 2

16.设 f ? x ? ? lg 2 ? x ,则 f ? x ? ? f ? 2 ? 的定义域为_____________ . ? ? ? ? 2? x ? 2? ? x? 三、解答题:本大题共 6 小题,共 74 分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤. 17. (本小题满分 12 分) 已知函数 f ( x) ? x ? (lg a ? 2) x ? lg b 满足 f (?1) ? ?2 且对于任意 x ? R , 恒有
2

f ( x) ? 2 x 成立. (1)求实数 a, b 的值; (2)解不等式 f ( x) ? x ? 5 .

18(本小题满分 12 分) 20 个下岗职工开了 50 亩荒地,这些地可以种蔬菜、棉花、水稻,如果种这些农作 物每亩地所需的劳力和预计的产值如下: 每亩需劳力 蔬 菜 棉 花 水 稻
1 2

每亩预计产值 1100 元 750 元 600 元

1 3

1 4

问怎样安排,才能使每亩地都种上作物,所有职工都有工作,而且农作物的预计总 产值达到最高?
-3-

19. (本小题满分 12 分) 已知函数 f ( x) ? ax ? bx ? 1 (a, b为实数), x ? R,
2

( x ? 0) ? f ( x) F ( x) ? ? ? f ( x) ( x ? 0) ?

(1)若 f (?1) ? 0, 且函数 f ( x ) 的值域为 [0, ? ?) ,求 F (x) 的表达式; (2)在(1)的条件下, 当 x ? [?2, 2] 时, g ( x) ? f ( x) ? kx 是单调函数, 求实数 k 的 取值范围; (3) m ? n ? 0 , m ? n ? 0, a ? 0 且 f (x) 为偶函数, 判断 F (m) + F (n) 能否大于零? 设

-4-

20. (满分 12 分) 2 2 已知定义域为 R 的函数 f(x)满足 f(f(x)-x +y_=f(x)-x +x. (1)若 f(2)-3,求 f(1);又若 f(0)=a,求 f(a); (2)设有且仅有一个实数 x0,使得 f(x0)= x0,求函数 f(x)的解析表达式.

21. (本小题满分 12 分) 设函数 f ( x) ? x 2 ? 4 x ? 5 . (1)在区间 [ ? 2, 6 ] 上画出函数 f (x) 的图像; (2)设集合 A ? ? x f ( x) ? 5 ?,

B ? ( ? ?, ? 2 ] ? [ 0, 4 ] ? [ 6, ? ? ) . 试判断集合 A 和 B

之间的关系,并给出证明; (3)当 k ? 2 时,求证:在区间 [ ? 1, 5 ] 上, y ? kx ? 3k 的图像位于函数 f (x) 图像的 上方.

-5-

22. (本小题满分 14 分) 设 a 为实数,记函数 f ( x) ? a 1 ? x 2 ? 1 ? x ? 1 ? x 的最大值为 g(a). (1)设 t= 1 ? x ? 1 ? x ,求 t 的取值范围,并把 f(x)表示为 t 的函数 m(t) ; (2)求 g(a) ;
1 (2)试求满足 g (a) ? g ( ) 的所有实数 a. a

-6-

参考答案(1) 1. A ? {1, 2} ,A ? B ? {1, 2,3} , C. 则集合 B 中必含有元素 3, 即此题可转化为求集合 A ? {1, 2} 的子集 个数问题,所以满足题目条件的集合 B 共有 22 ? 4 个.故选择答案 C. 2.C.M={x|x?1 或 x?0} N={y|y?1}故选 C , 3.B.选由 card ? A ? B ? = card ? A? + card ?B ? + card ? A ? B ? 知 card ? A ? B ? = card ? A? +

card ?B ? ? card ? A ? B ? =0 ? A ? B ? ? .由 A ? B 的定义知 card ? A? ? card ?B ? . 4.D. N ? ? x log 2 x ? 1? ? ? x x ? 2? ,用数轴表示可得答案 D.
x 5.A.∵ y ? log 2 x ∴ x ? 2 y 即 y ? x2 2 ?1 x ?1 x ?1 ∵ x ?1 ∴ x ? 1 ? 1 ? 1 即 y ? log 2 x ? 0 x ?1 x ?1 x ?1
x ∴函数 y ? log 2 x ( x ? 1) 的反函数为 y ? x2 ( x ? 0 ) . 2 ?1 x ?1 1? x ? 0 1 6.B.由 ? ? ? ? x ? 1 ,故选 B. ? 3 ?3x ? 1 ? 0

7.B.在其定义域内是奇函数但不是减函数;C 在其定义域内既是奇函数又是增函数;D 在其 定义域内不是奇 函数,是减函数;故选 A. 8.C.利用互为反函数的图象关于直线 y=x 对称,得点(2,0)在原函数 y ? f (x) 的图象 上,即 f (2) ? 0 , 所以根为 x=2.故选 C 9. B.取特值 a ? 1, x1 ? ?2, x2 ? 2, f ?2? ? f ?? 2? ,选 B;或二次函数其函数值的大小关系,分 类研究对 成轴和区间的关系的方法, 易知函数的对成轴为 x ? ?1 ,开口向上的抛物线, 由 x1 ? x2 ,

x1+x2=0,需
分类研究 x1 ? x2 和对成轴的关系,用单调性和离对成轴的远近作判断,故选 B; 10.B.理解明文 ? 密文(加密) ,密文 ? 明文(解密)为一种变换或为一种对应关系,构
? x ? a ? 2b ? 建方程组求解,依提意用明文表示密文的变换公式为 ? y ? 2b ? c ,于是密文 14,9,23, ? ? z ? 2c ? 3d ?m ? 4 d ?
?14 ? a ? 2b ?d ? 7 ?9 ? 2b ? c ?c ? 1 28 满足,即有 ? ,选 B; ? ,? ? ? 23 ? 2c ? 3d ?b ? 4 ? ?28 ? 4d ?a ? 6 ? ? -7-

? 1 时,阴影部分面积为 个圆减去以圆的半径为腰的等腰直角三角形的面积,故 2 4 ? ? ?2 此时 f (? ) ? 2[? ? 1 ] ? ? ? 2 ? ? ,即点( , )在直线 y=x 的下方,故应在 C、D 中选; 2 2 2 4 2 2 2 3? 3 而当 x= 时, ,阴影部分面积为 个圆加上以圆的半径为腰的等腰直角三角形的面积, 4 2 3? 3? 3? ? ?2 即 f ( ) ? 2 ? [? ? ,即点( , ? ? 2 )在直线 y=x 的上方,故选 D. ]?? ?2 ? 2 2 2 2 12.B.本题考查换元法及方程根的讨论,要求考生具有较强的分析问题和解决问题的能力;
11.D.当 x=
2 据题意可令 x ? 1 ? t (t ? 0) ①,则方程化为 t ? t ? k ? 0 ②,作出函数 y ? x ? 1 的
2 2

图象,结合函数的图象可知: (1)当 t=0 或 t>1 时方程①有 2 个不等的根; (2) 0<t<1 当 时方程①有 4 个根; (3)当 t=1 时,方程①有 3 个根. 故当 t=0 时, 代入方程②, 解得 k=0 此时方程②有两个不等根 t=0 或 t=1,故此时原方程

1 此时方程②有两根且均小于 1 大于 0, 4 1 2 故相应的满足方程 x ? 1 ? t 的解有 8 个,即原方程的解有 8 个;当 k ? 时,方程②有两 4 1 个相等正根 t= ,相应的原方程的解有 4 个;故选 B. 2 1 13.由 f ? x ? 2 ? ? 1 得 f ? x ? 4 ? ? ? f ( x) ,所以 f (5) ? f (1) ? ?5 ,则 f ? x? f ? x ? 2?
有 5 个根;当方程②有两个不等正根时,即 0 ? k ?
f ? f ? 5 ? ? ? f (?5) ? f (?1) ?
-1

1 1 ?? . f (?1 ? 2) 5
-1

14.f (x)=3 -6 故〔f (m)+6〕?〔f (x)+6〕=3 ?3 =3 ?m+n=3?f(m+n)=log3(3+6)=2.
x
-1

m

n

m +n

=27

15. g ( g ( 1 )) ? g (ln 1 ) ? e 2 2 16.由

ln

1 2

?

1. 2

x ? 2? x ?2 ? ? 2, ,解得 x ? ? ?4, ?1? ? ?1, 4 ? . ? 0 得, f ( x) 的定义域为 ?2 ? x ? 2 。故 ? ? 2 ? 2? x 2 ??2 ? ? 2. ? x ?

故 f ? x ? ? f ? 2 ? 的定义域为 ?? 4,?1? ? ?1,4? . ? ? ? ?
?2? ? x?

17. (1) 由 f (?1) ? ?2, 知, lg b ? lg a ? 1 ? 0, …① ∴
2

a ? 10 . …②又 f ( x) ? 2 x 恒成 b 2 2 立, 有 x ? x ? lg a ? lg b ? 0 恒成立,故 ? ? (lg a) ? 4 lg b ? 0 .
2

将①式代入上式得: (lg a) ? 2 lg b ? 1 ? 0 , 即 (lg b ? 1) ? 0, 故 lg b ? 1. 即 b ? 10 , 代入② 得, a ? 100 . (2) f ( x) ? x ? 4 x ? 1,
2

f ( x) ? x ? 5, 即 x 2 ? 4 x ? 1 ? x ? 5, ∴ x 2 ? 3x ? 4 ? 0,
-8-

解得: ? 4 ? x ? 1 , ∴不等式的解集为 {x | ?4 ? x ? 1} . 18.设种蔬菜、棉花、水稻分别为 x 亩,y 亩,z 亩,总产值为 u, 依题意得 x+y+z=50, 1 x ? 1 y ? 1 z ? 20 ,则 u=1100x+750y+600z=43500+50x. 2 3 4 ∴ x ? 0,y=90-3x ? 0,z=wx-40 ? 0,得 20 ? x ? 30,∴当 x=30 时,u 取得大值 43500,此 时 y=0,z=20. ∴安排 15 个职工种 30 亩蔬菜,5 个职工种 20 亩水稻,可使产值高达 45000 元. 19 (1) ∵ f (?1) ? 0 , ∴ a ? b ? 1 ? 0, 又 x ? R, f ( x) ? 0 恒成立, ∴ ?a ? 0
? 2 ?? ? b ? 4 a ? 0

, ∴ b2 ? 4(b ? 1) ? 0 , b ? 2, a ? 1 ∴ f ( x) ? x 2 ? 2 x ? 1 ? ( x ? 1) 2 .

? ∴ F ( x) ? ?( x ? 1)

2 ( x ? 0) ? 2 ?? ( x ? 1) ( x ? 0) ?

(2) 则 g ( x) ? f ( x) ? kx ? x ? 2 x ? 1 ? kx ? x ? (2 ? k ) x ? 1
2 2

2?k 2 (2 ? k ) 2 , ) ?1? 2 4 k?2 k?2 当 ? 2或 ? ?2 时, 即 k ? 6 或 k ? ?2 时, 2 2 ? (x ?
2 2 ? (3) ∵ f (x) 是偶函数∴ f ( x) ? ax ? 1, F ( x ) ? ?ax ? 1 ? 2

g ( x ) 是单调函数.

∵ m ? n ? 0, 设 m ? n, 则 n ? 0 .又 m ? n ? 0, m ? ?n ? 0, ∴ | m | ? | ?n | F (m) + F (n)

( x ? 0) , ?? ax ? 1 ( x ? 0) ?

? f (m) ? f (n) ? (am2 ? 1) ? an2 ? 1 ? a(m 2 ? n 2 ) ? 0 ,∴ F(m) + F(n ) 能大于
零. 2 2 2 20. (1)因为对任意 xεR,有 f(f(x)- x + x)=f(x)- x +x,所以 f(f(2)- 2 +2) 2 =f(2)- 2 +2. 2 2 又由 f(2)=3,得 f(3-2 +2)-3-2 +2,即 f(1)=1. 2 2 若 f(0)=a,则 f(a-0 +0)=a-0 +0,即 f(a)=A. 2 2 (2)因为对任意 xεR,有 f(f(x) )- x +x)=f(x)- x +x. 2 又因为有且只有一个实数 x0,使得 f(x0)- x0. 所以对任意 xεR,有 f(x)- x +x= x0. 在上式中令 x= x0,有 f(x0)-x 0 + x0= x0, 又因为 f(x0)- x0,所以 x0- x 0 =0, 故 x0=0 或 x0=1. 2 2 2 若 x0=0,则 f(x)- x +x=0,即 f(x)= x –x. 但方程 x –x=x 有两上不同实根, 与题设条件矛质, 2 2 故 x2≠0. 若 x2=1,则有 f(x)- x +x=1,即 f(x)= x –x+1.易验证该函数 满足题设条件. 2 综上, 所求函数为 f x) x –x+1 x ? R) ( = ( . 21. (1) ( 2 ) 方 程 f ( x) ? 5 的 解 分 别 是 2 ? 14 , 0, 4 和
-92 2

2 ? 14 ,

由于 f (x) 在 ( ? ?, ? 1] 和 [ 2, 5 ] 上单调递减, 在 [ ? 1, 2 ] 和 [ 5, ? ? ) 上单调递增,因此
A ? ? ?, 2 ? 14 ? [ 0, 4 ] ? 2 ? 14 , ? ? .

?

?

?

?

由于 2 ? 14 ? 6, 2 ? 14 ? ?2, ? B ? A . ( 3 ) [ 解 法 一 ] 当

x ?[ ? 1, 5 ]





f ( x) ? ? x 2 ? 4 x ? 5

.

g ( x) ? k ( x ? 3) ? (? x 2 ? 4 x ? 5)
2 ? x 2 ? (k ? 4) x ? (3k ? 5) ? ? x ? 4 ? k ? ? k ? 20k ? 36 , ? ? 2

?

2 ?

4

? k ? 2, ?

4?k ? 1. 又 ?1? x ? 5 , 2 4?k 4?k ① 当 ?1? , ? 1 ,即 2 ? k ? 6 时,取 x ? 2 2 k 2 ? 20k ? 36 1 2 g (x) min ? ? ? ? ?k ? 10? ? 64 . 4 4

?

?

? 16 ? (k ? 10) 2 ? 64, ? (k ? 10) 2 ? 64 ? 0 , 则 g ( x) min ? 0 .

4?k g (x) min = 2k ? 0 . ? ?1 ,即 k ? 6 时,取 x ? ?1 , 2 由 ①、②可知,当 k ? 2 时, g ( x) ? 0 , x ?[ ? 1, 5 ] . 因此,在区间 [ ? 1, 5 ] 上, y ? k ( x ? 3) 的图像位于函数 f (x) 图像的上方.
② 当 [解法二] 当 x ?[ ? 1, 5 ] 时, f ( x) ? ? x 2 ? 4 x ? 5 .

? y ? k ( x ? 3), 由? 得 x 2 ? (k ? 4) x ? (3k ? 5) ? 0 , y ? ? x 2 ? 4 x ? 5, ?
令 ? ? (k ? 4) 2 ? 4(3k ? 5) ? 0 ,解得 k ? 2 或 k ? 18 , 在区间 [ ? 1, 5 ] 上,当 k ? 2 时, y ? 2( x ? 3) 的图像与函数 f (x) 的图像只交于一点 ( 1, 8 ) ; 当 k ? 18 时, y ? 18( x ? 3) 的图像与函数 f (x) 的图像没有交点. 如图可知,由于直线 y ? k ( x ? 3) 过点 ( ? 3, 0 ) ,当 k ? 2 时,直线 y ? k ( x ? 3) 是由直线 y ? 2( x ? 3) 绕点 ( ? 3, 0 ) 逆时针方向旋转得到. 因此,在区间 [ ? 1, 5 ] 上, y ? k ( x ? 3) 的图像 位于函数 f (x) 图像的上方. 22. (1)∵ t ? 1 ? x ? 1 ? x ,∴要使 t 有意义,必须 1 ? x ? 0 且 1 ? x ? 0 ,即 ? 1 ? x ? 1
- 10 -

∵ t ? 2 ? 2 1 ? x ? [2,4] ,且 t ? 0 ……①
2 2

∴ t 的取值范围是 [ 2 ,2] 。

由①得: 1 ? x ?
2

1 2 1 1 t ? 1 ,∴ m(t ) ? a( t 2 ? 1) ? t ? at 2 ? t ? a , t ? [ 2 ,2] 。 2 2 2

(2)由题意知 g (a ) 即为函数 m(t ) ? 1 at 2 ? t ? a , t ? [ 2 ,2] 的最大值, 2 ∵直线 t ? ? 讨论: 1)当 a ? 0 时,函数 y ? m(t ) , t ? [ 2 ,2] 的图象是开口向上的抛物线的一段, 由t ? ?

1 1 2 是抛物线 m(t ) ? at ? t ? a 的对称轴,∴可分以下几种情况进行 a 2

1 ? 0 知 m(t ) 在 t ? [ 2 ,2] 上单调递增,故 g (a ) ? m(2) ? a ? 2 ; a

2)当 a ? 0 时, m(t ) ? t , t ? [ 2 ,2] ,有 g (a ) =2; 3)当 a ? 0 时, ,函数 y ? m(t ) , t ? [ 2 ,2] 的图象是开口向下的抛物线的一段, 若t ? ? 若t ? ?

2 1 ? (0, 2 ] 即 a ? ? 时, g (a ) ? m( 2 ) ? 2 , 2 a

1 1 1 ? ( 2 ,2] 即 a ? (? 2 ,? 1 ] 时, g (a ) ? m(? ) ? ?a ? , a a 2a 2 2 1 1 若 t ? ? ? (2,??) 即 a ? (? ,0) 时, g (a ) ? m(2) ? a ? 2 . a 2
? ? a?2 综上所述,有 g (a ) = ? 1 ? ?? a ? 2a ? ? 2 ? ? 1 (a ? ? ) 2 . 2 1 , (? ?a?? ) 2 2 2 (a ? ? ) 2

(3)当 a ? ?

1 3 时, g (a ) ? a ? 2 ? ? 2 ; 2 2

当?

1 2 1 1 2 2 1 ?( ,1] ,∴ ? a ? ? , ),? ? a ? ? 时, ? a ? [ , 2a 2 2a 2 2 2 2
1 1 ? 2 (?a) ? (? ) ? 2 ,故当 a 2a 2a

g (a ) ? ?a ?

??

2 时, g (a ) ? 2 ; 2

当 a ? 0 时,

1 1 1 ? 0 ,由 g (a ) ? g ( ) 知: a ? 2 ? ? 2 ,故 a ? 1 ; a a a
- 11 -

1 1 1 ? 1 ,故 a ? ?1 或 ? ?1 ,从而有 g (a ) ? 2 或 g ( ) ? 2 , a a a 1 要使 g (a ) ? g ( ) ,必须有 a ? ? 2 , 1 ? ? 2 ,即 ? 2 ? a ? ? 2 , a 2 2 a 2 1 此时, g ( a ) ? 2 ? g ( ) 。 a
当 a ? 0 时, a ?
1 2 综上所述,满足 g (a) ? g ( ) 的所有实数 a 为: ? 2 ? a ? ? 或 a ? 1. a 2

- 12 -


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