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- 2021-06-30 发布
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第1节 集 合
考试要求 1.了解集合的含义,体会元素与集合的属于关系;能用自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题;2.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集;在具体情境中了解全集与空集的含义;3.理解两个集合的并集与交集的含义,会求两个简单集合的并集与交集;理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集;能使用韦恩(Venn)图表达集合间的基本关系及集合的基本运算.
知 识 梳 理
1.元素与集合
(1)集合中元素的三个特性:确定性、互异性、无序性.
(2)元素与集合的关系是属于或不属于,表示符号分别为∈和∉.
(3)集合的三种表示方法:列举法、描述法、图示法.
2.集合间的基本关系
(1)子集:若对任意x∈A,都有x∈B,则A⊆B或B⊇A.
(2)真子集:若A⊆B,且集合B中至少有一个元素不属于集合A,则AB或BA.
(3)相等:若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
(4)空集的性质:是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
3.集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
符号表示
A∪B
A∩B
若全集为U,则集合A的补集为∁UA
图形表示
集合表示
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈A,且x∈B}
{x|x∈U,且x∉A}
4.集合的运算性质
(1)并集的性质:A∪=A;A∪A=A;A∪B=B∪A;A∪B=A⇔B⊆A.
(2)交集的性质:A∩=;A∩A=A;A∩B=B∩A;A∩B=A⇔A⊆B.
(3)补集的性质:A∪(∁UA)=U;A∩(∁UA)=;∁U(∁UA)=A;∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB);∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB).
[常用结论与易错提醒]
1.若有限集A中有n个元素,则A的子集有2n个,真子集有2n-1个.
2.子集的传递性:A⊆B,B⊆C⇒A⊆C(“⊆”换为“”仍成立).
3.集合元素个数:card(A∪B)=card(A)+card(B)-card(A∩B)(常在实际问题中应用).
4.对于A⊆B,注意A=的情形.
5.对于含参数的集合,注意检验元素的互异性.
诊 断 自 测
1.判断下列说法的正误.
(1)任何集合至少有两个子集.( )
(2)已知集合A={x|y=x2},B={y|y=x2},C={(x,y)|y=x2},则A=B=C.( )
(3)若{x2,1}={0,1},则x=0,1.( )
(4)若A∩B=A∩C,则B=C.( )
解析 (1)错误.空集只有一个子集,就是它本身,故该说法是错误的.
(2)错误.集合A是函数y=x2的定义域,即A=(-∞,+∞);集合B是函数y=x2的值域,即B=[0,+∞);集合C是抛物线y=x2上的点集.因此A,B,C不相等.
(3)错误.当x=1时,不满足元素互异性.
(4)错误.当A=时,B,C可为任意集合.
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
2.(必修1P7练习2改编)若集合A={x∈N|x≤},a=2,则下列结论正确的是( )
A.{a}⊆A B.a⊆A
C.{a}∈A D.a∉A
解析 由题意知A={0,1,2,3},由a=2,知a∉A.
答案 D
3.(2020·绍兴适应性考试)若全集U={-1,0,1,2},P={x|x2-2x=0},则∁UP=( )
A.{-1,1} B.{0,2}
C.{-1,2} D.{-1,0,2}
解析 由题意得集合U={-1,0,1,2},P={0,2},则∁UP={-1,1},故选A.
答案 A
4.(2020·北京石景山区测试)已知集合P={x∈R|x≥1},Q={2,3},则下列关系中正确的是( )
A.P=Q B.P⊆Q
C.QP D.P∪Q=R
解析 ∵2∈P,3∈P,且4∈P,但4∉Q,故QP.
答案 C
5.(2020·上海徐汇区一模)已知集合A={2,3},B={1,2,a},若A⊆B,则实数a=________.
解析 因为A⊆B,所以a=3.
答案 3
6.已知集合A={x|-1≤x≤2},B={x|x2-4x≤0},则A∪B=________,A∩(∁RB)=________.
解析 由题意得集合B={x|0≤x≤4},所以A∪B={x|-1≤x≤4},∁RB={x|x<0或x>4},所以A∩(∁RB)={x|-1≤x<0}.
答案 {x|-1≤x≤4} {x|-1≤x<0}
考点一 集合的基本概念
【例1】 (1)(一题多解)(2018·全国Ⅱ卷)已知集合A={(x,y)|x2+y2≤3,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为( )
A.9 B.8
C.5 D.4
(2)若集合A={x∈R|ax2-3x+2=0}中只有一个元素,则a=( )
A. B.
C.0 D.0或
解析 (1)法一 由x2+y2≤3知,-≤x≤,-≤y≤.又x∈Z,y∈Z,所以x∈{-1,0,1},y∈{-1,0,1},所以A中元素的个数为CC=9,故选A.
法二 根据集合A的元素特征及圆的方程在坐标系中作出图形,如图,易知在圆x2+y2=3中有9个整点,即为集合A的元素个数,故选A.
(2)若集合A中只有一个元素,则方程ax2-3x+2=0只有一个实根或有两个相等实根.
当a=0时,x=,符合题意;
当a≠0时,由Δ=(-3)2-8a=0,得a=,
所以a的取值为0或.
答案 (1)A (2)D
规律方法 (1)第(2)题集合A中只有一个元素,要分a=0与a
≠0两种情况进行讨论,此题易忽视a=0的情形.
(2)用描述法表示集合,先要弄清集合中代表元素的含义,再看元素的限制条件,明确集合类型,是数集、点集还是其他的集合.
【训练1】 (1)(2020·上海黄浦区模拟)已知集合A={1,2,3},B={1,m},若3-m∈A,则非零实数m的数值是________.
(2)(2020·绿色评价联盟适考)已知集合A={1,2},B={x|x2-(a+1)x+a=0,a∈R},若A=B,则a=( )
A.1 B.2
C.-1 D.-2
解析 (1)由题意,若3-m=2,则m=1,此时B集合不符合元素的互异性,故m≠1;若3-m=1,则m=2,符合题意;若3-m=3,则m=0,不符合题意.
(2)由B={1,a}={1,2},得a=2,故选B.
答案 (1)2 (2)B
考点二 集合间的基本关系
【例2】 (1)已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+11时,x∈(-∞,1]∪[a,+∞)⇒1≥a-1,解得10,x∈R},则A∩B=________.
解析 因为A={-1,0,1,6},B={x|x>0,x∈R),故A∩B={1,6}.
答案 {1,6}
10.已知集合A={1,2},B={a,a2+3},若A∩B={1},则实数a的值为________.
解析 由A∩B={1}知,1∈B,又a2+3≥3,则a=1.
答案 1
11.集合A={0,|x|},B={1,0,-1},若A∪B=B,则A∩B=________;A∪B=________;∁BA=________.
解析 A={0,|x|},B={1,0,-1},若A∪B=B,则A⊆B,∴|x|=1,∴A∩B={0,1},A∪B={-1,0,1},∁BA={-1}.
答案 {0,1} {-1,0,1} {-1}
12.集合A={x|x<0},B={x|y=lg[x(x+1)]},若A-B={x|x∈A,且x∉B},则A-B=________.
解析 由x(x+1)>0,得x<-1或x>0,
∴B=(-∞,-1)∪(0,+∞),∴A-B=[-1,0).
答案 [-1,0)
13.已知集合A={x|x2-2 018x-2 019≤0},B={x|x2 019,则m>2 018.
答案 (2 018,+∞)
14.设集合A={x∈N|∈N},B={x|y=ln(x-1)},则A=________,B=________,A∩(∁RB)=________.
解析 当x=0,1,2,5时,的值分别为6,3,2,1,当x∈N且x≠0,1,2,5时,∉N,∴A={0,1,2,5},由x-1>0,得x>1,∴B={x|x>1},∁RB={x|x≤1},∴A∩(∁RB)={0,1}.
答案 {0,1,2,5} {x|x>1} {0,1}
能力提升题组
15.(2018·北京卷)设集合A={(x,y)|x-y≥1,ax+y>4,x-ay≤2},则( )
A.对任意实数a,(2,1)∈A
B.对任意实数a,(2,1)∉A
C.当且仅当a<0时,(2,1)∉A
D.当且仅当a≤时,(2,1)∉A
解析 若(2,1)∈A,则解得a>,所以当且仅当a≤时,(2,1)∉A,故选D.
答案 D
16.(2020·宁波模拟)已知集合M={1,2,3,…,n}(n∈N*),若集合A={a1,a2}⊆M,且对任意的b∈M,存在λ,μ∈{-1,0,1}使得b=λai+μaj,其中ai,aj∈A,1≤i≤j≤2,则称集合A为集合M的基底.下列集合中能作为集合M={1,2,3,4,5,6}的基底的是( )
A.{1,5} B.{3,5}
C.{2,3} D.{2,4}
解析 本题可直接验证排除,逐项分析如下:
选项
逐项分析
正误
A
3不能被1,5表示
错误
B
1,4不能被3,5表示
错误
C
1=-1×2+1×3,4=1×2+1×2,5=1×2+1×3,6=1×3+1×3
正确
D
1,3,5不能被2,4表示
错误
故选C.
答案 C
17.设集合A=,B={x|y=ln(x2-3x)},则A∩B中元素的个数是________.
解析 由≤2x≤16,x∈N,
∴x=0,1,2,3,4,即A={0,1,2,3,4}.
又x2-3x>0,知B={x|x>3或x<0},
∴A∩B={4},即A∩B中只有一个元素.
答案 1
18.已知集合A={x∈R||x+2|<3},集合B={x∈R|(x-m)(x-2)<0},且A∩B=(-1,n),则m=________,n=__________.
解析 A={x∈R||x+2|<3}={x∈R|-5恒成立,则a>,结合反比例函数的单调性可得a>=,即实数a的取值范围为.
答案
20.(2019·浙江新高考仿真卷二)函数f(x)=x2+acos x+bx,非空数集A={x|f(x)=0},B={x|f(f(x))=0},已知A=B,则参数a的所有取值构成的集合为________;参数b的所有取值构成的集合为________.
解析 设t∈A,则t∈B,f(t)=0,则f(f(t))=f(0)=02+acos 0+b×0=0,解得a=0,即参数a的所有取值构成的集合为{0}.此时f(x)=x2+bx,当b=0时,易得A=B={0},符合题意;当b≠0时,易得A={0,-b},则由f(f(x))=0得f(x)=0或f(x)=x2+bx=-b,因为b≠0,所以关于x的方程x2+bx=-b的根不为x=0或x=-b,则要使A=B,有方程x2+bx=-b没有实数解,则Δ=b2-4b<0,解得0<b<4.综上所述,参数b的所有取值构成的集合为[0,4).
答案 {0} [0,4)
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