内容正文:
第1讲 集合
【考纲要求】
1.集合及其表示:了解集合的概念;理解元素与集合之间的关系;了解空集、有限集和无限集的含义;掌握常用数集的表示符号,初步掌握列举法和描述法等集合的表示方法。
2.集合之间的关系:理解集合之间包含与相等、子集与真子集的含义;掌握集合之间基本关系的符号表示。
3.集合的运算:理解两个集合的交集、并集;了解全集和补集的含义。
1.集合的基本概念
(1) 我们把研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合.
元素:一般地,把研究对象统称为元素(element),常用小写的拉丁字母a,b,c…表示.
集合:把一些元素组成的总体叫做集合(set),(简称为集),常用大写拉丁字母A,B,C…表示.
(2) 集合中元素的三个特性:确定性,互异性,无序性.
(3) 集合常用的表示方法:列举法、描述法 、Venn图法.
(4) 集合的分类:有限集和无限集
(5) 集合相等:指构成两个集合的元素是一样的.
2.常用数集的符号及韦恩图关系
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
3.元素与集合、集合与集合之间的关系
(1) 元素与集合之间存在两种关系:如果 a 是集合 A 中的元素,就说a属于集合A,记作a∈A;如果a不是集合A中的元素,就说a不属于集合A,记作a ∉A,元素与集合的关系二者必居其一.
(2) 集合与集合之间的关系:
表示
关系
文字语言
符号语言
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A⊆B 且 B⊆A ⇔A=B
子集
A中任意一个元素均为B中的元素
A⊆B 或 B⊇A
真子集
A中任意一个元素均为B中的元素,且B中至少有一个元素不是A中的元素
AB 或 BA
空集
空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集
∅⊆A,∅B (B≠∅)
结论:(1)空集用 ∅ 表示.
(2)集合{a1,a2,…,an}的子集有2n个,非空子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个.
(3) 若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
4.两个集合 A 与 B 之间的运算
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的补集记为∁U A
Venn图表示(阴影部分)
意义
{x|x∈A或x∈B}
{x|x∈A且x∈B}
{x|x∈U且x∉A}
考点一:集合的基本概念
例1:下列各组对象可以组成集合的是( )
A.与π非常接近的全体实数 B.四川职高22级全体高三学生
C.数学课本中所有的难题 D.中国著名的数学家
【答案】B
【解析】对于选项A:其中元素不具有确定性,故选项A错误;
对于选项B:对于任何一个高三学生可以判断其是否属于{四川职高22级全体高三学生},故选项B正确;
对于选项C:其中元素不具有确定性,故选项C错误;
对于选项D:其中元素不具有确定性,故选项D错误.
变式:下列所给的对象能组成集合的是( )
A.联合国常任理事国 B.接近1的数
C.平面直角坐标系内第一象限的一些点 D.有特色专业的的职业大学
【答案】A
【解析】A 能构成集合,元素有中国,俄罗斯,英国,法国,美国,故A正确;
对于B,C,D三个选项来说,研究对象无法确定,所以不能组成集合,故选:A.
例2:下列关系中正确的个数为( )
①∈Q; ②-1 ∉N; ③π ∉R; ④|-4|∈Z.
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】 ①∵是无理数,∴∉Q,故①错误;②-1∉N,②正确;③∵π是实数,∴π∈R,故③错误;④∵|-4|=4是整数,∴|-4|∈Z,故④正确.
变式:下列关系中,正确的是__.
①; ② ③|﹣10|∉N*; ④﹣5∉Z; ⑤0∈N.
【答案】①⑥
【解析】①,正确; ②因为;则,错误;
③因为|﹣10|=10∈N*,则|﹣10|∉N*,错误;
④﹣5∉Z,错误; ⑤0∈N.正确;
所以正确的是①②⑤.
例3:下列命题中正确的是( )
①与表示同一个集合
②由1,2,3组成的集合可表示为或
③方程的所有解的集合可表示为
④集合可以用列举法表示
A.只有①和④ B.只有②和③ C.只有② D.以上都对
【答案】C
【解析】对于①,由于“0”是元素,而“”表示含0元素的集合,而不含任何元素,所以①不正确;
对于②,根据集合中元素的无序性,知②正确;
对于③,根据集合元素的互异性,知③错误;
对于④,由于该集合为无限集、且无明显的规律性,所以不能用列举法表示,所以④不正确
综上可得只有②正确,故选:C.
变式1:已知集合 A 中三个元素a,b,c是△ABC的三边长,那么△ABC一定不是( )
A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形 D.等腰三角形
【答案】D
【解析】由元素的互异性知a,b,c均不相等.故选D.
变式2:已知集合,实数不能取的值的集合是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由已知条件可得,解得,故选:A.
例4:已知集合A中含有两个元素 a 和 a2,若1∈A,则实数 a =________.
【答案】 -1
【解析】若1∈A,则a=1或a2=1,即a=±1.
当a =1时,a=a2,集合A中有一个元素,∴a≠1.
当a =-1时,集合A中含有两个元素1,-1,符合互异性.
∴a =-1.
变式1:已知集合A含有两个元素a-3和2a-1,若-3∈A,试求实数a的值.
【解析】∵-3∈A, ∴-3=a-3或-3=2a-1,
若-3=a-3, 则a=0,此时集合A中含有两个元素-3,-1,符合题意;
若-3=2a-1,则a=-1,此时集合A中含有两个元素-4,-3,符合题意;
综上所述,a=0或a=-1.
变式2:集合A={x|kx2-8x+16=0},若集合A中只有一个元素,求实数k的值组成的集合.
解 (1)当k=0时,方程kx2-8x+16=0变为-8x+16=0,解得x=2,满足题意;
(2)当k≠0时,要使集合A={x|kx2-8x+16=0}中只有一个元素,则方程kx2-8x+16=0有两个相等的实数根,所以Δ=64-64k=0,解得k=1,此时集合A={4},满足题意.
综上所述,k=0或k=1,故实数k的值组成的集合为{0,1}.
例5:用指定方法表示下列集合:
(1)不大于10的非负偶数组成的集合;(列举法)
(2)方程x2=2x的所有实数解组成的集合;(列举法)
(3)直线y=2x+2与 x 轴的交点所组成的集合;(列举法)
(4)正偶数集;(描述法)
(5)被3除余2的正整数集合;(描述法)
解 (1)因为不大于10是指小于或等于10,非负是大于或等于0的意思,所以不大于10的非负偶数集是 {0,2,4,6,8,10}.
(2)方程x2=2x的解是x=0或x=2,所以方程的解组成的集合为{0,2}.
(3)将y=0代入y=2x+2,得x=-1,即交点是(-1,0),故交点组成的集合是{(-1,0)}.
(4)偶数可用式子x=2n,n∈Z表示,但此题要求为正偶数,故限定n∈N*,所以正偶数集可表示为{x|x=2n,n∈N*}.
(5)设被3除余2的数为x,则x=3n+2,n∈Z,但元素为正整数,故n∈N,所以被3除余2的正整数集合可表示为{x|x=3n+2,n∈N}.
变式1:用指定的方法表示下列给定的集合:
(1)大于1且小于6的整数组成的集合A;(列举法)
(2)方程x2-9=0的实数根组成的集合B;(列举法)
(3)一次函数y=x+2与y=-2x+5的图象的交点组成的集合D.(列举法)
(4)平面直角坐标系中坐标轴上的点组成的集合.(描述法)
【解析】(1)因为大于1且小于6的整数包括2,3,4,5,所以A={2,3,4,5}.
(2)方程x2-9=0的实数根为-3,3,所以B={-3,3}.
(3)由得
所以一次函数y=x+2与y=-2x+5的交点为(1,3),所以D={(1,3)}.
(4)坐标轴上的点(x,y)的特点是横、纵坐标中至少有一个为0,即xy=0,故平面直角坐标系中坐标轴上的点的集合可表示为{(x,y)|xy=0}.
例6:设集合A={0,1,2},则集合B={x-y|x∈A,y∈A}中元素的个数是( )
A.1 B.3 C.5 D.9
答案 C
解析 因为A={0,1,2},又集合B中元素为x-y且x∈A,y∈A,
所以x的可能取值为0,1,2;y的可能取值为0,1,2.
当x=0时,y=0或1或2,此时对应的x-y的值为0,-1,-2.
当x=1时,y=0或1或2,此时对应的x-y的值为1,0,-1.
当x=2时,y=0或1或2,此时对应的x-y的值为2,1,0.
综上可知,集合B={-2,-1,0,1,2},
所以集合B 中的元素的个数为5.
变式:已知集合A={0,1,2,3,4},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x-y∈A},则B中所含元素的个数为( )
A.5 B.6 C.10 D.15
【答案】D
【解析】因为x∈A,y∈A,x-y∈A,
所以分以下5种情况:
①x-y=1,有四个,(2,1),(3,2),(4,3),(1,0);
②x-y=2,有三个,(3,1),(4,2),(2,0);
③x-y=3,有两个,(4,1),(3,0);
④x-y=4,有一个,(4,0);
⑤x-y=0,有五个,(0,0),(1,1),(2,2),(3,3),(4,4).
综上,B中所含元素的个数为15.
例7:下列三个集合:
①A={x|y=x2+1}; ②B={y|y=x2+1}; ③C={(x,y)|y=x2+1}.
(1)它们是不是相同的集合?
(2)它们各自的含义分别是什么?
【解析】(1)不相同.
(3) 集合A={x|y=x2+1}的代表元素是x,且x∈R,所以{x|y=x2+1}=R,即A=R;
集合B={y|y=x2+1}的代表元素是y,满足条件y=x2+1的y的取值范围是y≥1,所以{y|y=x2+1}={y|y≥1}.
集合C={(x,y)|y=x2+1}的代表元素是(x,y),是满足y=x2+1的数对.可以认为集合C是由坐标平面内满足y=x2+1的点(x,y)构成的.
考点二:集合间的基本关系
例1:下列各式中关系符号运用正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据元素和集合的关系是属于和不属于,所以选项A错误;根据集合与集合的关系是包含或不包含,所以选项D错误;根据空集是任何集合的子集,所以选项B错误,故选项C正确,故选:C.
变式:下列各式中:①;②;③;④;⑤;⑥.正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】①集合之间只有包含、被包含关系,故错误;
②两集合中元素完全相同,它们为同一集合,则,正确;
③空集是任意集合的子集,故,正确;
④空集没有任何元素,故,错误;
⑤两个集合所研究的对象不同,故为不同集合,错误;
⑥元素与集合之间只有属于、不属于关系,故错误;∴②③正确,故选:B.
变式2.集合的真子集可以是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为,则可排除A,C;由,可排除B;故选:D.
例2:已知集合,集合.若,则实数 m 的取值集合为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由于,所以,所以实数m的取值集合为,故选:C.
变式:1:设集合,若,则的值为_______.
【答案】
【解析】由集合M知,,则且,因,,于是得,解得,所以的值为,故答案为:.
变式2:设集合A={0,1,2},B={m|m=x+y,x∈A,y∈A},则集合A与B的关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】∵合A={0,1,2},B={m|m=x+y,x∈A,y∈A}={0,1,2,3,4},∴A⊆B.故选D
变式3:已知集合,,且,则实数的值是( )
A.
B. C. D.
【答案】B
【解析】由,知且,经检验符合题意,所以.故选:B
例3:下列集合与集合相等的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】对:集合中的元素代表点,与集合不同;
对:集合中的元素代表点,与集合不同;
对:,解得或,与集合元素相同;
对:表示两个代数式的集合,与集合不同.故选:C.
变式1:下列各组集合中,表示同一集合的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【解析】A选项中,,,集合、都是点集,但集合里的元素是点,集合里的元素是点,所以集合、不是同一集合;
B选项中,集合、都是数集,并且它们的元素都相同,所以时同一集合;
C选项中,集合是点集、集合是数集,所以集合、不是同一集合;
D选项中,集合是数集、集合是点集,集合、不是同一集合.故选:B.
考点三:集合的基本运算
例1:已知集合,B={-1,0},则为( )
A.{-2,-1,0,1,2} B.{-1,0} C.{0,1} D.{-1,,0,1}
【答案】B
【解析】.
变式:已知集合A={1,2,3,4} ,B={-1,0,1},则为( )
A.{-1,0,1,2,3,4} B.{1} C.{0,1} D.{0}
【答案】B
例2:已知集合,,则_______.
【答案】
【解析】,,.故答案为:.
变式:集合,,则______
【答案】
【解析】因为,所以,
因为,所以,则,故答案为:.
例3:已知全集,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意得全集,若,则,故选:C.
变式1:设全集,,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为,所以,因为全集,所以,故选:C.
变式2:已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
例4:设或,,若,则实数a应满足( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】A
【解析】如图,由数轴可得,解得,故选:A.
变式1:设集合,若,则的值为( )
A. B.2 C.1 D.2或
【答案】D
【解析】由知①,即,①无解;
或②,②无解;或,解得或.故选:D.:
变式2:已知集合或,,,求的取值范围
【答案】
【解析】解:因为集合或,,,所以,解得,即实数的取值范围是.
变式3:集合,,若,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】,若,则是的子集,
当时,,所以;当时,,所以,
综上,实数的取值范围是,故答案为:
例5:已知集合,集合.
(1)当时,求;
(2)若,求实数a的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】解:(1)当时,,,故.
(2)由知,①当时,. ②当时,.综上.
变式:已知集合,集合.
(1)当时,求;
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】解:(1)当时,,;
(2)由,则有:,解得:,即,实数的取值范围为.
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第1节 集合
【考纲要求】
1.集合及其表示:了解集合的概念;理解元素与集合之间的关系;了解空集、有限集和无限集的含义;掌握常用数集的表示符号,初步掌握列举法和描述法等集合的表示方法。
2.集合之间的关系:理解集合之间包含与相等、子集与真子集的含义;掌握集合之间基本关系的符号表示。
3.集合的运算:理解两个集合的交集、并集;了解全集和补集的含义。
1.集合的基本概念
(1) 我们把研究对象统称为 ,把一些元素组成的总体叫做 .
元素:一般地,把 统称为元素(element),常用小写的拉丁字母 表示.
集合:把一些 组成的总体叫做集合(set),(简称为集),常用大写拉丁字母 表示
(2) 集合中元素的三个特性: 、 、 .
(3) 集合常用的表示方法: 、 、 .
(4) 集合的分类:有限集和无限集
(5) 集合相等:指构成两个集合的元素是 的.
2.常用数集的符号及韦恩图关系
数集
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
3.元素与集合、集合与集合之间的关系
(1) 元素与集合之间存在两种关系:如果 a 是集合 A 中的元素,就说a 集合A,记作 ;如果a不是集合A中的元素,就说a 集合A,记作 ,元素与集合的关系二者必居其一.
(2) 集合与集合之间的关系:
表示
关系
文字语言
符号语言
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A⊆B 且 B⊆A ⇔A=B
子集
A中任意一个元素均为B中的元素
A⊆B 或 B⊇A
真子集
A中任意一个元素均为B中的元素,且B中至少有一个元素不是A中的元素
AB 或 BA
空集
空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集
∅⊆A,∅B (B≠∅)
结论:(1)空集用 表示.
(2)集合{a1,a2,…,an}的子集有 个,非空子集有 个,非空真子集有 个
(3) 若A⊆B,B⊆C,则A C.
4.两个集合 A 与 B 之间的运算
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的补集记为
Venn图表示(阴影部分)
意义
{x|x∈A或x∈B}
{x|x∈A且x∈B}
{x|x∈U且x∉A}
考点一:集合的基本概念
例1:下列各组对象可以组成集合的是( )
A.与π非常接近的全体实数 B.四川职高22级全体高三学生
C.数学课本中所有的难题 D.中国著名的数学家
变式:下列所给的对象能组成集合的是( )
A.联合国常任理事国 B.接近1的数
C.平面直角坐标系内第一象限的一些点 D.有特色专业的的职业大学
例2:下列关系中正确的个数为( )
①∈Q; ②-1 ∉N; ③π ∉R; ④|-4|∈Z.
A.1 B.2 C.3 D.4
变式:下列关系中,正确的是__.
①; ② ③|﹣10|∉N*; ④﹣5∉Z; ⑤0∈N.
例3:下列命题中正确的是( )
①与表示同一个集合
②由1,2,3组成的集合可表示为或
③方程的所有解的集合可表示为
④集合可以用列举法表示
A.只有①和④ B.只有②和③ C.只有② D.以上都对
变式1:已知集合 A 中三个元素a,b,c是△ABC的三边长,那么△ABC一定不是( )
A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形 D.等腰三角形
变式2:已知集合,实数不能取的值的集合是( )
A. B. C. D.
例4:已知集合A中含有两个元素 a 和 a2,若1∈A,则实数 a =________.
变式2:集合A={x|kx2-8x+16=0},若集合A中只有一个元素,求实数k的值组成的集合.
例5:用指定方法表示下列集合:
(1)不大于10的非负偶数组成的集合;(列举法)
(2)方程x2=2x的所有实数解组成的集合;(列举法)
(3)直线y=2x+2与 x 轴的交点所组成的集合;(列举法)
(4)正偶数集;(描述法)
(5)被3除余2的正整数集合;(描述法)
变式1:用指定的方法表示下列给定的集合:
(1)大于1且小于6的整数组成的集合A;(列举法)
(2)方程x2-9=0的实数根组成的集合B;(列举法)
(3)一次函数y=x+2与y=-2x+5的图象的交点组成的集合D.(列举法)
(4)平面直角坐标系中坐标轴上的点组成的集合.(描述法)
例6:设集合A={0,1,2},则集合B={x-y|x∈A,y∈A}中元素的个数是( )
A.1 B.3 C.5 D.9
变式:已知集合A={0,1,2,3,4},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x-y∈A},则B中所含元素的个数为( )
A.5 B.6 C.10 D.15
例7:下列三个集合:
①A={x|y=x2+1}; ②B={y|y=x2+1}; ③C={(x,y)|y=x2+1}.
(1)它们是不是相同的集合?
(2)它们各自的含义分别是什么?
考点二:集合间的基本关系
例1:下列各式中关系符号运用正确的是( )
A. B. C. D.
变式:下列各式中:①;②;③;④;⑤;⑥.正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
变式2.集合的真子集可以是( )
A. B. C. D.
例2:已知集合,集合.若,则实数 m 的取值集合为( )
A. B. C. D.
变式:1:设集合,若,则的值为_______.
变式2:设集合A={0,1,2},B={m|m=x+y,x∈A,y∈A},则集合A与B的关系为( )
A. B. C. D.
变式3:已知集合,,且,则实数的值是( )
A.
B. C. D.
例3:下列集合与集合相等的是( )
A. B.
C. D.
变式1:下列各组集合中,表示同一集合的是( )
A., B.,
C., D.,
考点三:集合的基本运算
例1:已知集合,B={-1,0},则为( )
A.{-2,-1,0,1,2} B.{-1,0} C.{0,1} D.{-1,,0,1}
变式:已知集合A={1,2,3,4} ,B={-1,0,1},则为( )
A.{-1,0,1,2,3,4} B.{1} C.{0,1} D.{0}
例2:已知集合,,则_______.
变式:集合,,则______
例3:已知全集,若,则( )
A. B. C. D.
变式1:设全集,,则 ( )
A. B. C. D.
变式2:已知集合,则( )
A. B. C. D.
例4:设或,,若,则实数a应满足( )
A. B.
C.或 D.或
变式1:设集合,若,则的值为( )
A. B.2 C.1 D.2或
变式2:已知集合或,,,求的取值范围
变式3:集合,,若,则实数的取值范围是 .
例5:已知集合,集合.
(1)当时,求;
(2)若,求实数a的取值范围.
变式:已知集合,集合.
(1)当时,求;
(2)若,求实数的取值范围.
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