内容正文:
专题1.1 集合
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 3
【考点分类剖析】 5
考点一:集合的基本概念 5
考点二:集合间的基本关系 5
考点三:集合的基本运算 6
考点四:利用集合的运算求参数 6
【考纲要求】
1. 理解集合的概念,会判断元素与集合的关系,掌握集合的表示方法;
2. 掌握集合间的关系,会判断集合与集合之间的关系;
3. 掌握交集、并集、补集的运算,会借助数轴进行不等式形式的集合运算.
4.理解符号,,的含义.
【考向预测】
1.集合的基本概念
2.集合间的基本关系
3.集合的基本运算
【知识导图】
【知识清单】
1.集合的概念
一些能够确定的对象的整体构成一个集合.
(1)集合中元素的三大性质:确定性、互异性、无序性.
(2)元素与集合的关系
①属于:如果元素a是集合A的元素,记作a∈A.
②不属于:如果元素a不是集合A的元素,记作a∉A.
(3)集合的分类
①集合按元素个数进行分类:含有有限个元素的集合叫作有限集,含有无限个元素的集合叫作无限集,将不含任何元素的集合叫做空集,记作∅.
注意:“∅”与{0}不是同一个集合,因此.
(4)常见集合的符号表示及其关系图.
数集
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
N
N*/N+
Z
Q
R
(5)集合的表示法
①列举法:将集合中的元素一一列举出来,如{a,b,c};
②描述法:如,适用于元素较多的集合或元素不能被一一列举的集合;
③Venn图法.
注意:实用数集有固定的符号,如实数集R.
2.集合之间的关系
1.子集:如果集合A中的任意一个元素都是集合B中的元素,那么集合A叫作集合B的子集,
记作A⊆B或B.
(1)真子集:如果A⊆B,且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫作集合B的真子集,
记作AB或BA.
(2)相等:如果两个集合的元素完全相同,那么这两个集合相等,记作A=B.
2.子集、真子集、相等的关系
(1)若A⊆B,则AB或A=B.
(2)若A⊆B且B⊆A,则A=B,反之,亦然.
注意:
(1)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
(2)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(3)任何一个集合A都是它本身的子集,即A⊆A.
(4)传递性:A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
3.集合的基本运算
并集
交集
补集
符号表示
A∪B
A∩B
Venn图示
集合表示
{x|x∈A或x∈B}
{x|x∈A且x∈B}
{x|x∈U且x∉A}
运算性质
A∪A=A,
A∪∅=A,
A∪B=B∪A,
如果,那么.
A∩A=A,
A∩∅=∅,
A∩B=B∩A,
如果,那么.
,
,
,
注意:是指从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合.
【考点分类剖析】
考点一:集合的基本概念
例1.下列对象能构成集合的是( )
A.本班成绩较好的同学全体 B.与10接近的实数全体
C.绝对值小于5的整数全体 D.本班兴趣广泛的学生
【变式探究】下列各组对象不能构成集合的是( )
A.参加杭州亚运会的全体电竞选手 B.小于的正整数
C.2024年职教高考数学难题 D.所有无理数
例2.下列关系中,正确的个数为( )
①;②;③;④;⑤;⑥.
A.6 B.5 C.4 D.3
【变式探究】(1) 下列关系中,正确的是__.
①;②;③|﹣20|∉N*;④;⑤﹣5∉Z;⑥0∈N.
例3.已知集合,,则( )
A. B. C.或 D.
[归纳提升] 解决此类问题的方法是:根据元素的确定性进行分类讨论,求得参数的值,然后将参数值代入检验是否满足集合中元素的互异性.
【变式探究】若,则a的值为______.
考点二:集合间的基本关系
例4. 若集合,实数的值为
【变式探究】若集合,,且,则______.
集合间基本关系判定的两种方法和一个关键
例5. 设集合,,若,则( ).
A.2 B.1 C. D.
【变式探究】已知集合,集合,若,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
例6.已知集合,则集合的子集个数为( )
A.3 B.4 C.8 D.16
[归纳提升] 解决此类问题的方法是:根据集合中元素的个数确定其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
【变式探究】已知集合M满足,那么这样的集合的个数为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
考点三:集合的基本运算
例7. 设集合,,则( )
A. B. C. D.
例8. 设全集,集合,则( )
A. B. C. D.
例9. 已知集合,,则 ___________.
【注意】当集合是点集时,其元素一定要写出形式.
【变式探究】
1. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
2.集合,,则=( )
A. B.
C. D.
3. 已知集合,则_________.
考点四:利用集合的运算求参数
例1 集合,集合,
(1)若,求实数的取值范围.
(2)若,求实数的取值范围.
【方法规律】
①认清元素的属性.解决集合问题时,认清集合中元素的属性(是点集、数集或其他情形)和化简集合是正确求解的两个先决条件.
②注意元素的互异性.在解决含参数的集合问题时,要注意检验集合中元素的互异性,否则很可能会因为不满足“互异性”而导致错误.
③注意空集.在解决有关等集合问题时,往往容易忽略空集的情况,一定要先考虑时是否成立,以防漏解.
【变式探究】已知集合,,.
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若,求实数的取值范围.
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专题1.1 集合
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 3
【考点分类剖析】 4
考点一:集合的基本概念 4
考点二:集合间的基本关系 6
考点三:集合的基本运算 9
考点四:利用集合的运算求参数 10
【考纲要求】
1. 理解集合的概念,会判断元素与集合的关系,掌握集合的表示方法;
2. 掌握集合间的关系,会判断集合与集合之间的关系;
3. 掌握交集、并集、补集的运算,会借助数轴进行不等式形式的集合运算.
4.理解符号,,的含义.
【考向预测】
1.集合的基本概念
2.集合间的基本关系
3.集合的基本运算
【知识导图】
【知识清单】
1.集合的概念
一些能够确定的对象的整体构成一个集合.
(1)集合中元素的三大性质:确定性、互异性、无序性.
(2)元素与集合的关系
①属于:如果元素a是集合A的元素,记作a∈A.
②不属于:如果元素a不是集合A的元素,记作a∉A.
(3)集合的分类
①集合按元素个数进行分类:含有有限个元素的集合叫作有限集,含有无限个元素的集合叫作无限集,将不含任何元素的集合叫做空集,记作∅.
注意:“∅”与{0}不是同一个集合,因此.
(4)常见集合的符号表示及其关系图.
数集
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
N
N*/N+
Z
Q
R
(5)集合的表示法
①列举法:将集合中的元素一一列举出来,如{a,b,c};
②描述法:如,适用于元素较多的集合或元素不能被一一列举的集合;
③Venn图法.
注意:实用数集有固定的符号,如实数集R.
2.集合之间的关系
1.子集:如果集合A中的任意一个元素都是集合B中的元素,那么集合A叫作集合B的子集,
记作A⊆B或B.
(1)真子集:如果A⊆B,且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫作集合B的真子集,
记作AB或BA.
(2)相等:如果两个集合的元素完全相同,那么这两个集合相等,记作A=B.
2.子集、真子集、相等的关系
(1)若A⊆B,则AB或A=B.
(2)若A⊆B且B⊆A,则A=B,反之,亦然.
注意:
(1)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
(2)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(3)任何一个集合A都是它本身的子集,即A⊆A.
(4)传递性:A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
3.集合的基本运算
并集
交集
补集
符号表示
A∪B
A∩B
Venn图示
集合表示
{x|x∈A或x∈B}
{x|x∈A且x∈B}
{x|x∈U且x∉A}
运算性质
A∪A=A,
A∪∅=A,
A∪B=B∪A,
如果,那么.
A∩A=A,
A∩∅=∅,
A∩B=B∩A,
如果,那么.
,
,
,
注意:是指从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合.
【考点分类剖析】
考点一:集合的基本概念
例1.下列对象能构成集合的是( )
A.本班成绩较好的同学全体 B.与10接近的实数全体
C.绝对值小于5的整数全体 D.本班兴趣广泛的学生
【答案】C
【分析】根据集合的概念逐项判断即可.
【详解】对于A,成绩较好不是一个确定的概念,不能构成集合,故A不符合;
对于B,与10接近的不是一个确定的概念,不能构成集合,故B不符合;
对于C,绝对值小于5的整数全体是个明确的概念,并且给定一个元素能确定是否属于这个整体,故能构成集合,故C符合;
对于D,兴趣广泛的不是一个确定的概念,不能构成集合,故D不符合.
故选:C.
【变式探究】下列各组对象不能构成集合的是( )
A.参加杭州亚运会的全体电竞选手 B.小于的正整数
C.2024年职教高考数学难题 D.所有无理数
【答案】C
【分析】根据集合的意义,逐项判断即可.
【详解】对于A,参加杭州亚运会的全体电竞选手是确定的,可以构成集合;
对于B,小于的正整数是确定的,可以构成集合;
对于C,2024年职教高考数学难题,难题的标准是不确定的,不能构成集合;
对于D,所有无理数都是确定的,能构成集合,
故选:C
例2.下列关系中,正确的个数为( )
①;②;③;④;⑤;⑥.
A.6 B.5 C.4 D.3
【答案】D
【分析】根据元素与集合的关系逐个判断即可.
【详解】由元素与集合的关系,得:在①中,,故①正确;
在②中,,故②正确;在③中,不正确,故③错误;在④中,,故④错误;
在⑤中,,故⑤错误;在⑥中,,故⑥正确.所以正确的个数为3.
故选:D.
【变式探究】(1) 下列关系中,正确的是__.
①;②;③|﹣20|∉N*;④;⑤﹣5∉Z;⑥0∈N.
【答案】①②⑥
【分析】根据元素与集合的关系进行判断即可.
【详解】①,正确;②,正确;
③因为|﹣20|=20∈N*,则|﹣20|∉N*,错误;
④因为;则,错误;
⑤﹣5∉Z,错误;⑥0∈N.正确;
所以正确的是①②⑥.
故答案为:①②⑥.
例3.已知集合,,则( )
A. B. C.或 D.
【答案】B
【分析】由元素与集合关系分类讨论,结合元素的互异性判断即可.
【详解】∵,∴或,
若,解得或,
当时,,不满足集合中元素的互异性,故舍去;
当时,集合,满足题意,故成立,
若,解得,由上述讨论可知,不满足题意,故舍去,
综上所述,.
故选:B.
[归纳提升] 解决此类问题的方法是:根据元素的确定性进行分类讨论,求得参数的值,然后将参数值代入检验是否满足集合中元素的互异性.
【变式探究】若,则a的值为______.
【答案】
【分析】集合中的元素依次取,求出a值,利用集合元素的性质验证作答.
【详解】因为,则当,即,此时,矛盾,
若,解得,此时,,符合题意,即,
而,即,
所以a的值为.
故答案为:
考点二:集合间的基本关系
例4. 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:
【变式探究】若集合,,且,则______.
【答案】0
【分析】利用两个集合相等结合集合元素的互异性求解即可.
【详解】因为集合,所以解得或,
当时不满足集合元素互异性的要求舍去,
当时,,
故答案为:0
集合间基本关系判定的两种方法和一个关键
例5. 设集合,,若,则( ).
A.2 B.1 C. D.
【答案】B
【分析】根据包含关系分和两种情况讨论,运算求解即可.
【详解】因为,则有:
若,解得,此时,,不符合题意;
若,解得,此时,,符合题意;
综上所述:.
故选:B.
【变式探究】已知集合,集合,若,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由集合包含关系可直接构造不等式组求得结果.
【详解】,,,
且,解得:,即的取值范围为.
故选:D.
例6.已知集合,则集合的子集个数为( )
A.3 B.4 C.8 D.16
【答案】C
【分析】解一元二次不等式,并结合已知用列举法表示集合A作答.
【详解】解不等式,得,因此,
所以集合的子集个数为.
故选:C.
[归纳提升] 解决此类问题的方法是:根据集合中元素的个数确定其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
【变式探究】已知集合M满足,那么这样的集合的个数为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】C
【分析】由题意可知集合中一定包含元素1和2,集合其他元素构成的集合为集合的子集,从而可求出集合的个数.
【详解】因为
所以集合中一定包含元素1和2,集合其他元素构成的集合为集合的子集,
所以集合的个数为,
故选:C.
考点三:集合的基本运算
例7. 设集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用交集的定义可求.
【详解】由题设有,
故选:B .
例8. 设全集,集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】解方程求出集合B,再由集合的运算即可得解.
【详解】由题意,,所以,
所以.
故选:D.
例9. 已知集合,,则 ___________;
【答案】
【分析】解方程组求出交集中的元素,再根据列举法可得答案.
【详解】由,得,
所以.
故答案为:.
【注意】当集合是点集时,其元素一定要写出形式.
【变式探究】
1. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由交集的定义计算即可.
【详解】由题意得.
故选:C
2.集合,,则=( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由交集与补集的定义求解即可.
【详解】因为集合,所以,所以.
故选:B.
3. 已知集合,则_________.
【答案】
【分析】求直线的交点可得.
【详解】由,解得,所以.
故答案为:.
考点四:利用集合的运算求参数
例1 集合,集合,
(1)若,求实数的取值范围.
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)分类讨论是否为空集,当时,根据子集关系列式,解不等式可得结果;
(2)先求时,实数的取值范围,再求其补集即可得解.
【详解】(1)①当时,,
此时,解得,
②当时,为使,需满足,解得,
综上所述:实数的取值范围为.
(2)先求时,实数的取值范围,再求其补集,
当时,由(1)知,
当时,为使,需满足或,
解得,
综上知,当或时,,
所以若,则实数的取值范围是.
【方法规律】
①认清元素的属性.解决集合问题时,认清集合中元素的属性(是点集、数集或其他情形)和化简集合是正确求解的两个先决条件.
②注意元素的互异性.在解决含参数的集合问题时,要注意检验集合中元素的互异性,否则很可能会因为不满足“互异性”而导致错误.
③注意空集.在解决有关等集合问题时,往往容易忽略空集的情况,一定要先考虑时是否成立,以防漏解.
【变式探究】已知集合,,.
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意得,然后对是否为空集进行分类讨论可求;
(2)当时,结合是否为空集进行分类讨论可求的范围,然后结合补集思想可求满足条件的的范围.
【详解】(1)解:因为,
所以,
当时,,即,
当时,,解得,
综上,的取值范围为;
(2)解:当时,
当时,,即,
当时,或,
解得,,
综上,时,或,
故当时,实数的取值范围为.
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