专题02 集合间的基本关系重难点题型专训(10大题型+15道拓展培优)-2024-2025学年高一年级数学重难点专题提升精讲精练(人教A版(2019)必修第一册)

2024-06-18
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内容正文:

专题02 集合间的基本关系重难点题型专训(10大题型+15道拓展培优) 题型一 判断集合的子集(真子集)的个数 题型二 求集合的子集(真子集) 题型三 判断两个集合的包含关系 题型四 根据集合的包含关系求参数 题型五 判断两个集合是否相等 题型六 根据两个集合相等求参数 题型七 空集的概念以及判断 题型八 空集的性质及应用 题型九 根据集合相等关系进行计算 题型十 子集的概念 知识点01:图(韦恩图) 在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图形称为图。 图和数轴一样,都是用来解决集合问题的直观的工具。利用图,可以使问题简单明了地得到解决。 对图的理解 (1)表示集合的图的边界是封闭曲线,它可以是圆、椭圆、矩形,也可以是其他封闭曲线. (2)用图表示集合的优点是能够呈现清晰的视觉形象,即能够直观地表示集合之间的关系,缺点是集合元素的公共特征不明显. 知识点02:子集 1子集: 一般地,对于两个集合,,如果集合中任意一个元素都是集合中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合为集合的子集 (1)记法与读法:记作(或),读作“含于”(或“包含”) (2)性质: ①任何一个集合是它本身的子集,即. ②对于集合,,,若,且,则 (3)图表示: 2集合与集合的关系与元素与集合关系的区别 符号“”表示集合与集合之间的包含关系,而符号“”表示元素与集合之间的从属关系. 知识点03:集合相等 一般地,如果集合的任何一个元素都是集合的元素,同时集合的任何一个元素都是集合的元素,那么集合与集合相等,记作.也就是说,若,且,则.  (1)的图表示 (2)若两集合相等,则两集合所含元素完全相同,与元素排列顺序无关 知识点04:真子集的含义 如果集合,但存在元素,且,我们称集合是集合的真子集; (1)记法与读法:记作,读作“真包含于”(或“真包含”) (2)性质: ①任何一个集合都不是是它本身的真子集. ②对于集合,,,若,且,则 (3)图表示: 知识点05:空集的含义 我们把不含任何元素的集合,叫做空集,记作: 规定:空集是任何集合的子集,即; 性质:①空集只有一个子集,即它的本身, (2),则 和 和 和 相同点 都表示无 都是集合 都是集合 不同点 表示集合; 是实数 不含任何元素 含有一个元素 不含任何元素 含有一个元素,该元素为: 关系 或者 【经典例题一 判断集合的子集(真子集)的个数】 【例1】(23-24高三上·安徽·期中)若集合有7个真子集,则实数的取值范围为(    ) A. B. C. D. 1.(23-24高一上·吉林通化·阶段练习)已知,则集合M的子集的个数是(    ) A.8 B.16 C.32 D.64 2.(2022高三·全国·专题练习)非空集合中所有元素乘积记为.已知集合,从集合的所有非空子集中任选一个子集,则为偶数的集合的个数为 . 3.(23-24高一上·湖北武汉·阶段练习)已知集合,求: (1)当时,中至多只有个子集,求的取值范围; (2)当、满足什么条件时,集合为空集. 【经典例题二 求集合的子集(真子集)】 【例2】(23-24高一上·广东东莞·阶段练习)设,A与B是U的两个子集,若.则称为一个“理想配集”,那么符合此条件的“理想配集”(规定:当时,与是两个不同的“理想配集”)的个数是(    ) A.25 B.26 C.27 D.28 1.(23-24高一上·湖北孝感·阶段练习)定义:若一个位正整数的所有数位上数字的次方和等于这个数本身,则称这个数是自恋数.已知集合,是自恋数,则的真子集个数为(    ) A.7 B.15 C.31 D.63 2.(23-24高一上·上海普陀·期中)已知集合,集合,定义为中元素的最小值,当取遍的所有非空子集时,对应的的和记为,则 . 3.(22-23高一上·浙江·阶段练习)(1)从集合中,选出由5个数组成的子集,使得这5个数中的任何两个数的和不等于11,则这样的子集共有多少个? (2)设集合,集合B是A的子集,且集合B任意两数之差都不等于6或7.问:集合B中最多有多少个元素?说明理由. 【经典例题三 判断两个集合的包含关系】 【例3】(22-23高一上·河南郑州·阶段练习)若,,,则这三个集合间的关系是( ) A. B. C. D. 1.(23-24高一上·湖南长沙·阶段练习)已知, , ,则下列结论正确的是(    ) A. B. C. D. 2.(23-24高三下·北京顺义·阶段练习)对于集合,给出如下三个结论: ①如果,那么; ②若,对于,则有; ③如果,,那么. ④如果,,那么 其中,正确结论的序号是 . 3.(23-24高一上·上海浦东新·阶段练习)设 (1)证明: (2)证明 【经典例题四 根据集合的包含关系求参数】 【例4】(2024·黑龙江齐齐哈尔·三模)已知集合,若,则所有的取值构成的集合为(    ) A. B. C. D. 1.(23-24高一上·江苏徐州·期中)设全集,集合,,若,则的取值范围是( ) A. B. C. D. 2.(23-24高一上·上海·期中)已知集合.若,则实数的取值范围是 . 3.(2023高一·江苏·专题练习)已知集合,. (1)若,求实数m的取值范围; (2)若,求A的非空真子集个数. 【经典例题五 判断两个集合是否相等】 【例5】(2023·上海松江·二模)若方程的解集为M,则以下结论一定正确的是(    ) (1)      (2) (3)      (4) A.(1)(4) B.(2)(4) C.(3)(4) D.(1)(3)(4) 1.(23-24高一上·重庆九龙坡·阶段练习)若集合,,则集合,之间的关系表示最准确的为(    ) A. B. C. D.与互不包含 2.(23-24高一上·上海·期中)是有理数集,集合,在下列集合中: ①;②; ③;④. 与集合相等的集合序号是 . 3.(2021高一·江苏·专题练习)已知集合 ,. (1)若 ,求 的取值范围; (2)若 ,求 的取值范围; (3)集合 与 能够相等?若能,求出 的值,若不能,请说明理由. 【经典例题六 根据两个集合相等求参数】 【例6】(23-24高一上·全国·期末)已知,,若集合,则的值为(    ) A. B. C.1 D.2 1.(22-23高一上·湖南邵阳·阶段练习)已知,若集合,则的值为(    ) A. B.1 C. D.2 2.(22-23高一下·湖南岳阳·阶段练习)若集合,实数的值为 3.(23-24高一上·安徽安庆·阶段练习)已知集合 (1)若求实数的取值范围. (2)是否存在实数,使得?若存在求出的值;若不存在,请说明理由. 【经典例题七 空集的概念以及判断】 【例7】(23-24高一上·北京东城·期中)下列正确的是(  ) A. B. C. D. 1.(23-24高一上·重庆长寿·期末)下列命题中,正确的个数有(    ) ①;②;③著名的运动健儿能构成集合;④;⑤;⑥. A.1 B.2 C.3 D.5 2.(23-24高一上·新疆喀什·期中)已知a是实数,若集合是任何集合的子集,则a的取值范围值是 . 3.(23-24高一上·陕西延安·阶段练习)集合 (1)若是空集,求的取值范围 (2)若中只有一个元素,求的值并把这个元素写出来 【经典例题八 空集的性质及应用】 【例8】(23-24高一上·河南安阳·阶段练习)设集合,集合,若,则实数取值集合的真子集的个数为(    ). A.2 B.4 C.7 D.8 1.(23-24高一上·广东汕头·阶段练习)有下列关系式:①;②;③;④;⑤;⑥其中不正确的是(   ) A.①③ B.③④⑤ C.①②⑤⑥ D.③④ 2.(23-24高一上·上海虹口·期中)在下列表达式中,①;②;③;④,其中正确的为 (填写所有正确的序号). 3.(22-23高一上·辽宁朝阳·阶段练习)已知集合,或 . (1)若为非空集合,求实数的取值范围; (2)若,求实数的取值范围. 【经典例题九 根据集合相等关系进行计算】 【例9】(23-24高一上·河北石家庄·阶段练习)已知集合,若下列三个关系有且只有一个正确:①;②;③,则(    ) A.2 B.3 C.5 D.8 1.(23-24高一上·河南驻马店·期中)已知集合,若,则的值为(    ) A.1 B. C. D.1或 2.(2023高一上·全国·专题练习)含有三个实数的集合可表示为,也可以示为,则的值为 . 3.(23-24高一·全国·课后作业)一个含有三个元素的集合可以表示为,也可以表示为,求的值. 【经典例题十 子集的概念】 【例10】(2024·全国·模拟预测)已知,则(     ) A.0 B.2 C. D.0或2 1.(23-24高一上·安徽铜陵·阶段练习)若集合有且仅有2个子集,则满足条件的实数m组成的集合是(    ) A. B. C.或 D. 2.(23-24高一上·江西·期中)已知满足:①(,2,3,4);②,均有;若,其中,,,,且集合有7个真子集,则满足条件的A的个数为 . 3.(23-24高一上·四川绵阳·阶段练习)(1)已知集合,求实数的值; (2)已知集合,若集合有四个子集,求实数的取值范围. 1.下列四个命题正确的个数是(    ) ①是空集;②若,则;③集合有两个元素;④集合是有限集 A.1 B.2 C.3 D.0 2.已知集合,,若,则(    ) A. B. C. D. 3.在下列选项中,能正确表示集合和的关系的是(    ) A. B. C. D. 4.已知集合,,若,则实数a的取值范围是(    ) A. B. C. D. 5.已知集合,集合,若,则的取值范围为 (    ) A. B. C. D. 6.已知集合,,若,则实数 . 7.已知集合,,若,则实数的取值范围是 . 8.非空集合中所有元素乘积记为.已知集合,从集合的所有非空子集中任选一个子集,则为偶数的集合的个数为 . 9.设集合,集合,若且,则实数 . 10.已知集合是集合的非空真子集,把集合中的各元素之和记为,则满足的集合的个数为 ;的所有不同取值的个数为 . 11.已知集合. (1)若只有一个元素,试求实数的值,并用列举法表示集合; (2)若至少有两个子集,试求实数的取值范围. 12.已知集合. (1)若,存在集合使得为 的真子集且为的真子集,求这样的集合; (2)若集合是集合的一个子集,求的取值范围. 13.已知集合 (1)若A中只有一个元素,求a的值 (2)若A中至多有一个元素,求a的取值范围 (3)若,求a的取值范围 14.已知集合,,若,求实数的取值范围. 15.关于的方程()的解集为(),关于的方程()的解集为 (1)对于集合,,若,,则.求证: (2)若,求实数的取值范围. 学科网(北京)股份有限公司 $$ 专题02 集合间的基本关系重难点题型专训(10大题型+15道拓展培优) 题型一 判断集合的子集(真子集)的个数 题型二 求集合的子集(真子集) 题型三 判断两个集合的包含关系 题型四 根据集合的包含关系求参数 题型五 判断两个集合是否相等 题型六 根据两个集合相等求参数 题型七 空集的概念以及判断 题型八 空集的性质及应用 题型九 根据集合相等关系进行计算 题型十 子集的概念 知识点01:图(韦恩图) 在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图形称为图。 图和数轴一样,都是用来解决集合问题的直观的工具。利用图,可以使问题简单明了地得到解决。 对图的理解 (1)表示集合的图的边界是封闭曲线,它可以是圆、椭圆、矩形,也可以是其他封闭曲线. (2)用图表示集合的优点是能够呈现清晰的视觉形象,即能够直观地表示集合之间的关系,缺点是集合元素的公共特征不明显. 知识点02:子集 1子集: 一般地,对于两个集合,,如果集合中任意一个元素都是集合中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合为集合的子集 (1)记法与读法:记作(或),读作“含于”(或“包含”) (2)性质: ①任何一个集合是它本身的子集,即. ②对于集合,,,若,且,则 (3)图表示: 2集合与集合的关系与元素与集合关系的区别 符号“”表示集合与集合之间的包含关系,而符号“”表示元素与集合之间的从属关系. 知识点03:集合相等 一般地,如果集合的任何一个元素都是集合的元素,同时集合的任何一个元素都是集合的元素,那么集合与集合相等,记作.也就是说,若,且,则.  (1)的图表示 (2)若两集合相等,则两集合所含元素完全相同,与元素排列顺序无关 知识点04:真子集的含义 如果集合,但存在元素,且,我们称集合是集合的真子集; (1)记法与读法:记作,读作“真包含于”(或“真包含”) (2)性质: ①任何一个集合都不是是它本身的真子集. ②对于集合,,,若,且,则 (3)图表示: 知识点05:空集的含义 我们把不含任何元素的集合,叫做空集,记作: 规定:空集是任何集合的子集,即; 性质:①空集只有一个子集,即它的本身, (2),则 和 和 和 相同点 都表示无 都是集合 都是集合 不同点 表示集合; 是实数 不含任何元素 含有一个元素 不含任何元素 含有一个元素,该元素为: 关系 或者 【经典例题一 判断集合的子集(真子集)的个数】 【例1】(23-24高三上·安徽·期中)若集合有7个真子集,则实数的取值范围为(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】根据集合有7个真子集,由集合中包含3个元素求解. 【详解】解:因为集合有7个真子集, 所以集合中包含3个元素, 所以, 解得. 故选:A 1.(23-24高一上·吉林通化·阶段练习)已知,则集合M的子集的个数是(    ) A.8 B.16 C.32 D.64 【答案】B 【分析】由,可得为的正约数,又,求出子集的个数即可. 【详解】因为,所以, 又,所以, 所以集合,所以集合的子集个数为个. 故选:B. 2.(2022高三·全国·专题练习)非空集合中所有元素乘积记为.已知集合,从集合的所有非空子集中任选一个子集,则为偶数的集合的个数为 . 【答案】24 【分析】因使为偶数的集合的情况较多,故考虑间接法,即用集合的非空子集个数减去使为奇数的集合的个数即得. 【详解】依题意,为偶数的对立事件为为奇数,故可以用间接法求其个数. 因集合的非空子集有个,而其中使为奇数的集合包括三类集合: ①只含1个奇数的集合,有共3个, ②只含有2个奇数的集合,有共3个, ③只含有3个奇数的集合,有共1个. 故为偶数的集合的个数为个. 故答案为:. 3.(23-24高一上·湖北武汉·阶段练习)已知集合,求: (1)当时,中至多只有个子集,求的取值范围; (2)当、满足什么条件时,集合为空集. 【答案】(1)或 (2)或 【分析】(1)分析可知,方程至多一个实根,分、两种情况讨论,在时,直接验证即可;在时,可得出,综合可得出实数的取值范围; (2)分析可知,方程无实解,分、两种情况讨论,综合可得出、所满足的条件. 【详解】(1)解:由题意得,方程可化为, ①当时,方程可化为,得, 所以,符合题意, ②当时,因为中至多只有一个元素,所以,解得, 综上所述,的取值范围为或. (2)解:①当时,方程可化为, 因为为空集,所以, ②当时,因为为空集,所以, 综上所述,当或时,集合为空集. 【经典例题二 求集合的子集(真子集)】 【例2】(23-24高一上·广东东莞·阶段练习)设,A与B是U的两个子集,若.则称为一个“理想配集”,那么符合此条件的“理想配集”(规定:当时,与是两个不同的“理想配集”)的个数是(    ) A.25 B.26 C.27 D.28 【答案】C 【分析】根据交集的定义一一列举即可. 【详解】对子集分类讨论: 若,此时集合可以为 共8个结果; 若,此时集合可以为共4个结果; 若,此时集合可以为共4个结果; 若,此时集合可以为共4个结果; 若,此时集合可以为共2个结果; 若,此时集合可以为共2个结果; 若,此时集合可以为共2个结果; 若,此时集合可以为共1个结果; 所以共有个结果, 故选:C. 1.(23-24高一上·湖北孝感·阶段练习)定义:若一个位正整数的所有数位上数字的次方和等于这个数本身,则称这个数是自恋数.已知集合,是自恋数,则的真子集个数为(    ) A.7 B.15 C.31 D.63 【答案】A 【分析】根据自恋数的定义逐个的进行判断可得集合B,进而即得. 【详解】,所以8是自恋数; ,所以23不是自恋数; ,所以81不是自恋数; ,所以153是自恋数; ,所以254不是自恋数; ,所以370是自恋数. 所以集合. 所以真子集个数:个. 故选:A 2.(23-24高一上·上海普陀·期中)已知集合,集合,定义为中元素的最小值,当取遍的所有非空子集时,对应的的和记为,则 . 【答案】120 【分析】确定最小值分别为时相应的集合A的个数,再求和即可. 【详解】设,对M的任意非空子集A共有个, 其中最小值为1的有,最小值为2的有个,…,最小值为6的只有个, . 故答案为:120 3.(22-23高一上·浙江·阶段练习)(1)从集合中,选出由5个数组成的子集,使得这5个数中的任何两个数的和不等于11,则这样的子集共有多少个? (2)设集合,集合B是A的子集,且集合B任意两数之差都不等于6或7.问:集合B中最多有多少个元素?说明理由. 【答案】(1)32;(2)6个,理由见解析. 【分析】(1)先找出和为11的5组数,然后从这五组每组中各取一个数就符合题意,即可得出答案. (2)构造A的差为6或7的13个子集,假设从A中取7个元素,由抽屉原理知其中必有2个元素属于同一个子集,它们的差为6或7,不成立,再举例说明B中可以有6个元素即可. 【详解】(1)将和为11的数分组:共5组,只要从这五组每组中各取一个数就符合题意,每组有2种取法,故有个子集; (2)构造A的下列13个子集:,,A中每一个数恰好属于2个子集, 假设从A中取7个元素,由抽屉原理知其中必有2个元素属于同一个子集,它们的差为6或7. 因此,A中任意7个元素都不能同时属于集合B,即B中最多只有6个元素, 又中任意两数之差不等于6或7,此时符合要求, ∴集合B中最多有6个元素. 【经典例题三 判断两个集合的包含关系】 【例3】(22-23高一上·河南郑州·阶段练习)若,,,则这三个集合间的关系是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】先化简集合A,B,C,再结合集合的包含关系判断集合间关系即可. 【详解】依题意,,, ,而,{偶数}, 因此集合中的任意元素都是集合中的元素,即有,集合中的每一个元素都是集合中的元素,即, 所以. 故选:C. 1.(23-24高一上·湖南长沙·阶段练习)已知, , ,则下列结论正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】将集合特征相关表达式变形,可得集合间关系,即可得答案. 【详解】, ,故; 当时,,当时,,则. 故选:B. 2.(23-24高三下·北京顺义·阶段练习)对于集合,给出如下三个结论: ①如果,那么; ②若,对于,则有; ③如果,,那么. ④如果,,那么 其中,正确结论的序号是 . 【答案】①③ 【解析】根据集合的定义,对选项进行逐一分析即可. 【详解】对①:对, 总是有,,故,则①正确; 对②,若,则存在,使得 , 因为当一个是偶数,一个是奇数时, 是奇数,也是奇数,故也是奇数, 而显然是偶数,故,故,故②错误; 对③如果,, 不妨设, 则, 故,故③正确; 对④同理,设, 则, 故不满足集合的定义,故④错误. 综上所述,正确的是①③. 故答案为:①③. 【点睛】本题考查集合新定义问题,属中档题. 3.(23-24高一上·上海浦东新·阶段练习)设 (1)证明: (2)证明 【答案】(1)见解析 (2)见解析 【分析】(1)根据集合B,C中元素的性质,利用真子集的概念证明; (2)由集合A,B都表示被3除余2的整数构成的集合得证. 【详解】(1)令,则, 即B为被3整除余2的整数构成的集合, 而,即C中元素都可以表示为的形式,其中, 所以C中任意元素都属于集合B, 又B中存在不属于C的元素,例如, 所以. (2)由(1)知, 又, 所以. 【经典例题四 根据集合的包含关系求参数】 【例4】(2024·黑龙江齐齐哈尔·三模)已知集合,若,则所有的取值构成的集合为(    ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】本题根据子集的含义可得集合A为空集或为非空集合,进而对参数a分类讨论即可求解. 【详解】,, 故当时,易求; 当时,由得,或2. 综上得: 故选:C. 1.(23-24高一上·江苏徐州·期中)设全集,集合,,若,则的取值范围是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】由得,根据集合是否为空集分类可得. 【详解】 因为,所以, 若,此时,得, 若,由得,得, 故的取值范围是, 故选:D 2.(23-24高一上·上海·期中)已知集合.若,则实数的取值范围是 . 【答案】 【分析】由,分集合为空集和不为空集两种情况,结合根的判别式即可. 【详解】因为 由于 所以可以分为三种情况: ①当为空集时,,解得; ②当不为空集时, 当时,, 此时,满足题意. 当时,,有韦达定理得 ,此时无解, 综上:故实数的取值范围是. 故答案为: 3.(2023高一·江苏·专题练习)已知集合,. (1)若,求实数m的取值范围; (2)若,求A的非空真子集个数. 【答案】(1) (2)62. 【分析】(1)依题意有,分和两种情况讨论,由包含关系求实数m的取值范围; (2)当时,A中共有6个元素,即可求出A的非空真子集的个数; 【详解】(1), ①若,则,解得; ②若,则,可得. 由可得,解得,此时. 综上所述,实数m的取值范围是. (2),共有个元素, 所以A的非空真子集的个数为. 【经典例题五 判断两个集合是否相等】 【例5】(2023·上海松江·二模)若方程的解集为M,则以下结论一定正确的是(    ) (1)      (2) (3)      (4) A.(1)(4) B.(2)(4) C.(3)(4) D.(1)(3)(4) 【答案】C 【分析】根据特殊值法可确定(1),(2)选项错误; 根据集合的基本关系可以判断(3),(4)正确. 【详解】设,, ,,故(1),(2)错误; 根据集合的基本关系可以知道,,(3),(4)正确. 故选 :C. 1.(23-24高一上·重庆九龙坡·阶段练习)若集合,,则集合,之间的关系表示最准确的为(    ) A. B. C. D.与互不包含 【答案】C 【分析】对分奇偶进行讨论,即可判断集合,之间的关系. 【详解】对于集合,当时,,当时,,所以. 故选:C. 2.(23-24高一上·上海·期中)是有理数集,集合,在下列集合中: ①;②; ③;④. 与集合相等的集合序号是 . 【答案】④ 【分析】集合相等的条件为集合中的元素相同,根据此条件分别判断①②③④中四个集合中元素是否与集合一致即可. 【详解】对于①,因为,设, 则, 不妨取,可知,而,显然,所以①与集合不相等; 对于②,令,则, 显然,但,即②与集合不相等; 对于③,当时,此时,即, 而集合中不包含元素0,所以③与集合不相等; 对于④,令, 则,其中, 所以④与集合相等; 故答案为:④ 3.(2021高一·江苏·专题练习)已知集合 ,. (1)若 ,求 的取值范围; (2)若 ,求 的取值范围; (3)集合 与 能够相等?若能,求出 的值,若不能,请说明理由. 【答案】(1);(2);(3)不能,理由见解析. 【分析】(1)确定集合中元素,根据包含关系得出不等关系后求解. (2)包含关系得出不等关系后求解. (3)由集合相等定义判断求解. 【详解】(1) 集合 ,. ,,解得 , 的取值范围是 . (2), 当 时,,; 当 即时,,解得 , 的取值范围是 . (3) 时, 无解, 集合 与 不能相等. 【经典例题六 根据两个集合相等求参数】 【例6】(23-24高一上·全国·期末)已知,,若集合,则的值为(    ) A. B. C.1 D.2 【答案】B 【分析】根据题意,由集合相等列出方程,即可求得,代入计算,即可得到结果. 【详解】因为, 所以,解得或 当时,不满足集合元素的互异性, 故,,. 故选:B. 1.(22-23高一上·湖南邵阳·阶段练习)已知,若集合,则的值为(    ) A. B.1 C. D.2 【答案】B 【分析】根据两集合相等,对应元素相等,然后列出方程求出即可得到结果. 【详解】因为 所以有,解得或 当时,不满足集合中元素的互异性, 故 则 故选:B. 2.(22-23高一下·湖南岳阳·阶段练习)若集合,实数的值为 【答案】 【分析】由已知中集合,根据集合相等对应元素分别相等,我们可以分若、、,三种情况进行分类讨论,结合集合元素的性质,即可得到答案. 【详解】令,,,,,, ,,,,, 若,则,则,,,,,,满足要求; 若,则,而中元素,矛盾; 若,则,则,,,,,,满足要求; 故实数的值为. 故答案为: 3.(23-24高一上·安徽安庆·阶段练习)已知集合 (1)若求实数的取值范围. (2)是否存在实数,使得?若存在求出的值;若不存在,请说明理由. 【答案】(1)或; (2) 【分析】(1)分,,得到集合A,再利用求解; (2)分,,得到集合A,再利用求解; 【详解】(1)当时,,不成立; 当时,,因为所以,解得; 当时,,因为所以,解得, 综上:实数的取值范围是或; (2)当时,,不成立; 当时,,,不成立; 当时,,因为所以,解得; 综上:实数的值是2; 【经典例题七 空集的概念以及判断】 【例7】(23-24高一上·北京东城·期中)下列正确的是(  ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】根据元素与集合的关系以及空集的定义逐一判断. 【详解】选项,不是的元素,即不成立,则错误; 选项,中没有任何元素,即,则错误; 选项,中没有任何元素,而表示集合里面只有一个元素,即两者不相等,则错误; 选项,元素为集合中的元素,即,则正确; 故选:D. 1.(23-24高一上·重庆长寿·期末)下列命题中,正确的个数有(    ) ①;②;③著名的运动健儿能构成集合;④;⑤;⑥. A.1 B.2 C.3 D.5 【答案】B 【分析】应用集合与集合的包含关系,元素与集合的属于关系,集合的确定性,无序性,空集的含义及空集与集合的关系即可判断. 【详解】易知,故①正确; ,故②错误; 著名的运动健儿,元素不确定,不能构成集合,故③错误; 表示有一个元素的集合,不是空集,④错误; 空集是任意非空集合的真子集,若为空集,⑤错误; ,故,故⑥正确. 故选:B 2.(23-24高一上·新疆喀什·期中)已知a是实数,若集合是任何集合的子集,则a的取值范围值是 . 【答案】 【分析】根据题意分析可知方程无解,结合判别式分析求解. 【详解】由题意可知:集合是空集,即方程无解, 则,解得, 所以a的取值范围值是. 故答案为:. 3.(23-24高一上·陕西延安·阶段练习)集合 (1)若是空集,求的取值范围 (2)若中只有一个元素,求的值并把这个元素写出来 【答案】(1) (2)或 【分析】(1)讨论当时和当时两种情况,当时,,从而可得答案. (2)讨论当时和当时两种情况,列出方程,即可得解; 【详解】(1)当时,原方程可化为,得,不符合题意; 当即时解集为空集, 所以的取值范围是. (2)当时,原方程可化为,得,符合题意; 当时,方程为一元二次方程,由题意得,,得. 所以当或时,集合A中只有一个元素. 【经典例题八 空集的性质及应用】 【例8】(23-24高一上·河南安阳·阶段练习)设集合,集合,若,则实数取值集合的真子集的个数为(    ). A.2 B.4 C.7 D.8 【答案】C 【分析】分和两种情况由可求出的值,从而可求出实数取值集合,进而可求出其真子集的个数. 【详解】当时,,满足, 当时,,因为,所以或,得或, 综上,实数取值的集合为, 所以实数取值集合的真子集的个数为, 故选:C 1.(23-24高一上·广东汕头·阶段练习)有下列关系式:①;②;③;④;⑤;⑥其中不正确的是(   ) A.①③ B.③④⑤ C.①②⑤⑥ D.③④ 【答案】D 【分析】根据集合、空集性质及元素与集合关系判断各项正误即可. 【详解】由集合的性质及关系知,、,①②对; 由空集的性质知,、、,③④错,⑤对; 由元素与集合关系知,,⑥对. 故选:D 2.(23-24高一上·上海虹口·期中)在下列表达式中,①;②;③;④,其中正确的为 (填写所有正确的序号). 【答案】② 【分析】由数集定义、空集性质及集合的关系判断各项正误即可. 【详解】由数集的定义知:,,则①③错; 由空集性质和集合关系知:,,则②对,④错. 故答案为:② 3.(22-23高一上·辽宁朝阳·阶段练习)已知集合,或 . (1)若为非空集合,求实数的取值范围; (2)若,求实数的取值范围. 【答案】(1) (2)或 【分析】(1)由条件可知,,即可求解不等式; (2)分和两种情况,列不等式求解. 【详解】(1)若为非空集,则,解得:; (2)若,则, 当时,,解得:, 当时, ,解得: 或,解得: 所以实数的取值范围是或 【经典例题九 根据集合相等关系进行计算】 【例9】(23-24高一上·河北石家庄·阶段练习)已知集合,若下列三个关系有且只有一个正确:①;②;③,则(    ) A.2 B.3 C.5 D.8 【答案】B 【分析】根据集合相等的定义分类讨论进行求解即可. 【详解】假设①,②错,③对, 因为, 所以有,此时; 假设①,③错,②对, 因为错,必有,而,不符合集合元素的互异性,假设不成立; 假设②,③错,①对, 因为错,所以, 因为错,所以对,而对,因此只能,不符合集合元素的互异性,假设不成立, 综上所述:, 故选:B 【点睛】关键点睛:本题的关键是利用假设法、应用集合元素的互异性进行判断. 1.(23-24高一上·河南驻马店·期中)已知集合,若,则的值为(    ) A.1 B. C. D.1或 【答案】A 【分析】根据求得,由此求得. 【详解】由于, 所以对于集合有或. 若,则,此时符合题意,. 若,则集合不满足互异性,不符合. 所以的值为. 故选:A 2.(2023高一上·全国·专题练习)含有三个实数的集合可表示为,也可以示为,则的值为 . 【答案】 【分析】根据集合相等的定义及集合中元素的互异性即可求解. 【详解】解:由题意,若,则或, 检验可知不满足集合中元素的互异性, 所以,则, 所以,则, 故. 故答案为:. 3.(23-24高一·全国·课后作业)一个含有三个元素的集合可以表示为,也可以表示为,求的值. 【答案】1 【分析】依题意可得,则,即可求出,再由,即可求出,即可得解; 【详解】解:因为,所以,则,即,即,所以,解得或,又,所以,所以 【经典例题十 子集的概念】 【例10】(2024·全国·模拟预测)已知,则(     ) A.0 B.2 C. D.0或2 【答案】B 【分析】 根据集合关系及元素与集合的关系列方程求解计算即可. 【详解】当时,由知,,又,所以,不满足集合元素的互异性; 当时,由知,,又,无解; 当时,由知,,又,无解; 当时,由知,,又,所以,所以; 综上,则2. 故选:B 1.(23-24高一上·安徽铜陵·阶段练习)若集合有且仅有2个子集,则满足条件的实数m组成的集合是(    ) A. B. C.或 D. 【答案】B 【分析】根据集合子集个数确定集合元素只有一个,讨论参数m判断方程仅有一个解情况下m取值. 【详解】由题设集合有2个子集,则集合中仅含一个元素, 所以有且仅有一个解, 当,则,满足要求; 当,则,满足要求; 综上,满足条件的实数m组成的集合是. 故选:B 2.(23-24高一上·江西·期中)已知满足:①(,2,3,4);②,均有;若,其中,,,,且集合有7个真子集,则满足条件的A的个数为 . 【答案】5 【分析】先根据条件列出的所有情况,根据题意列举即可. 【详解】,由①②条件知,中元素各不相等且, 所以有以下24种情况:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 因为集合有7个真子集,所以有3个元素, 即有3种情况.又,则满足题意,,,,,共5种情况. 【点睛】方法点睛:遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析,运算,验证,使得问题得以解决. 3.(23-24高一上·四川绵阳·阶段练习)(1)已知集合,求实数的值; (2)已知集合,若集合有四个子集,求实数的取值范围. 【答案】(1);(2)且. 【分析】(1)根据,讨论集合A中元素,列式求解,即得答案; (2)根据集合有四个子集,可得A中有2个元素,结合一元二次方程的判别式求得答案. 【详解】(1)解:由题知因为,故, 又因为,则或, ①当时,即,此时, 集合中的元素不满足互异性,故舍; ②当时,即,解得或(舍), 此时,集合中的元素满足互异性, 综上所述,; (2)由题因为集合有四个子集, 所以集合中有两个元素, 所以,且,即且, 所以且. 1.下列四个命题正确的个数是(    ) ①是空集;②若,则;③集合有两个元素;④集合是有限集 A.1 B.2 C.3 D.0 【答案】D 【分析】对①,根据空集的定义可判断;对②,根据元素与集合的关系判断;对③,求出方程的根可判断;对④,根据集合的表示,无限集合定义可判断. 【详解】对于①,不是空集,空集中无任何元素,故①错; 对于②,若,当时,,故②错; 对于③,集合,只有一个元素,故③错; 对于④,集合是无限集,故④错; 综上,正确的命题有0个. 故选:D. 2.已知集合,,若,则(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】由,得到,再根据集合的运算得解. 【详解】易知,,由得,则, 所以,, 故选:A. 3.在下列选项中,能正确表示集合和的关系的是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】先求出集合B,然后利用两个集合之间的关系进行判断即可. 【详解】由,可得,又,所以 故选:B 4.已知集合,,若,则实数a的取值范围是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】根据几集合中的元素化简集合,再根据集合间的关系即可得实数a的取值范围. 【详解】因为集合,, 若,则,故实数a的取值范围是. 故选:B. 5.已知集合,集合,若,则的取值范围为 (    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】根据一元一次不等式的解法化简集合A,根据二次函数值域求解集合B,然后利用集合关系列不等式求解. 【详解】集合, 集合, 因为,所以,解得. 故选:A. 6.已知集合,,若,则实数 . 【答案】 【分析】根据子集关系求出可能解,再利用集合中元素的互异性求出不能取的值即可得出m的值. 【详解】因为,所以或,或, 又由集合中元素的互异性可知且且,且, 综上. 故答案为:. 7.已知集合,,若,则实数的取值范围是 . 【答案】 【分析】先求出集合,再由,得,即可求出实数的取值范围. 【详解】因为,所以,即. 由,得,得,故实数的取值范围是. 故答案为:. 8.非空集合中所有元素乘积记为.已知集合,从集合的所有非空子集中任选一个子集,则为偶数的集合的个数为 . 【答案】24 【分析】因使为偶数的集合的情况较多,故考虑间接法,即用集合的非空子集个数减去使为奇数的集合的个数即得. 【详解】依题意,为偶数的对立事件为为奇数,故可以用间接法求其个数. 因集合的非空子集有个,而其中使为奇数的集合包括三类集合: ①只含1个奇数的集合,有共3个, ②只含有2个奇数的集合,有共3个, ③只含有3个奇数的集合,有共1个. 故为偶数的集合的个数为个. 故答案为:. 9.设集合,集合,若且,则实数 . 【答案】0或或1 【分析】且,关于x的方程的根只能是或,但要注意方程有两个相等根的条件是. 【详解】,且, 或或. 当时, 且, 解得.则; 当时, 且, 解得.则 当时, 有, 解得.则; 所以或或1. 故答案为:0或或1 10.已知集合是集合的非空真子集,把集合中的各元素之和记为,则满足的集合的个数为 ;的所有不同取值的个数为 . 【答案】 6 54 【分析】根据非空真子集的定义结合题意求解即可. 【详解】由题意,满足的集合有:,,,,,,共6个. 对于来说,由于它是集合中的各元素之和,同时又是集合的非空真子集, 因为, 由题意,易知将取尽1到54的所有整数, 所以的所有不同取值的个数为54. 故答案为:6;54. 11.已知集合. (1)若只有一个元素,试求实数的值,并用列举法表示集合; (2)若至少有两个子集,试求实数的取值范围. 【答案】(1)或,或 (2) 【分析】(1)考虑和且两种情况. (2)至少有两个子集,则方程由一个或两个根,考虑第一问的结果和且两种情况. 【详解】(1)时,解得符合题意; 时令解得, 此时, 解得符合题意, 故或,或 (2)若至少有两个子集,则至少有一个元素. 由(1)知或时符合题意. 由题意可知时若也符合题意. 即解得且. 综上. 12.已知集合. (1)若,存在集合使得为 的真子集且为的真子集,求这样的集合; (2)若集合是集合的一个子集,求的取值范围. 【答案】(1) (2) 【分析】(1)确定,并求出集合,写出的真子集即得; (2)分类讨论,时满足题意,时,由集合中的元素属于集合,分别代入求出参数,得集合检验即可. 【详解】(1)当时,方程的根的判别式,所以. 又,故. 由已知,得应是一个非空集合,且是的一个真子集, 用列举法可得这样的集合共有6个,分别为. (2)当时,是的一个子集,此时对于方程, 有,所以. 当时,因为,所以当时, ,即,此时, 因为,所以不是的子集; 同理当时,,,也不是的子集; 当时,,,也不是的子集. 综上,满足条件的的取值范围是. 13.已知集合 (1)若A中只有一个元素,求a的值 (2)若A中至多有一个元素,求a的取值范围 (3)若,求a的取值范围 【答案】(1)0或 (2) (3) 【分析】(1)分和两种情况,结合二次方程的判别式分析求解; (2)分A中有一个元素或两种情况,结合二次方程的判别式分析求解; (3)分类讨论A是否为空集以及是否为0,结合二次方程的判别式和韦达定理分析求解. 【详解】(1)若时,,符合题意; 当时,可知方程为一元二次方程,则,解得; 综上所述:或. (2)若A中至多有一个元素,即A中有一个元素或, 若A中有一个,由(1)可知:或; 若,则,解得; 综上所述:a的取值范围为. (3)因为,则有: 若,由(2)可知:; 若,则有: 若时,由(1)可知,符合题意; 当时,则,解得; 综上所述:a的取值范围为. 14.已知集合,,若,求实数的取值范围. 【答案】 【分析】依题意,分为空集和不为空集两种情况分类讨论,即可解题. 【详解】当时,如图所示.    ∴或,解这两个不等式组得; 当时,由,得; 综上可得,实数的取值范围是. 15.关于的方程()的解集为(),关于的方程()的解集为 (1)对于集合,,若,,则.求证: (2)若,求实数的取值范围. 【答案】(1)证明见解析 (2) 【分析】(1)根据子集的定义,结合方程解的性质进行证明即可; (2)根据集合相等的定义,结合一元二次方程根的判别式分类讨论进行求解即可. 【详解】(1)设,∴,将带入方程等式成立. ∴是方程的解, ∴,∴; (2)∵,∴有实根, ∴,∴, ∵集合为方程即的根的集合, 由(1)的结论 且集合为方程根的集合, ∴因式分解后必定含有因式, 由多项式的除法:, ∵, ∴无实根或其根为方程的根, 当无实根时, ,解得, 当的根为方程的根时, ①当有两不等实根时,由韦达定理,其根不可能与的根相同; ②当有两相等实根时,即即时, 方程的根为,此根刚好是的根,满足条件. 综上:故的取值范围是. 【点睛】关键点睛:本题的关键是根据集合相等的定义判断出无实根或其根为方程的根. 学科网(北京)股份有限公司 $$

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专题02 集合间的基本关系重难点题型专训(10大题型+15道拓展培优)-2024-2025学年高一年级数学重难点专题提升精讲精练(人教A版(2019)必修第一册)
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专题02 集合间的基本关系重难点题型专训(10大题型+15道拓展培优)-2024-2025学年高一年级数学重难点专题提升精讲精练(人教A版(2019)必修第一册)
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