内容正文:
2024-2025学年高一数学考点剖析及分层精练(人教A版2019必修第一册)
培优02 集合新定义训练
以集合为背景的新定义问题
(1)紧扣新定义。首先分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题难点的关键所在;
(2)可通过举例子的方式,将抽象的定义转化为具体的简单的应用,从而加深对信息的理解;
(3)用好集合的性质。解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的性质。
题型01 定义新概念
1.给定整数,有个实数元素的集合,定义其相伴数集,如果,则称集合为一个元规范数集.(注:表示数集中的最小数).对于集合,则( )
A.是规范数集,不是规范数集 B.是规范数集,是规范数集
C.不是规范数集,是规范数集 D.不是规范数集,不是规范数集
2.若集合满足:,若,则,则称集合是一个“偶集合”.已知集合,,那么下列集合中为“偶集合”的是( )
A. B. C. D.
3.当时,若,且,则称为的一个“孤立元素”,由的所有孤立元素组成的集合称为的“孤星集”,若集合的孤星集为,集合的孤星集为,则 ( )
A. B.
C. D.
4.(多选)设A为非空实数集,若,都有,则称A为封闭集.其中正确结论的是( )
A.集合为封闭集
B.集合为封闭集
C.若集合A1,为封闭集,则为封闭集
D.若A为封闭集,则一定有
5.(多选)给定数集,若对于任意,有,且,则称集合为闭集合,则下列说法中不正确的是( )
A.集合为闭集合
B.整数集是闭集合
C.集合为闭集合
D.若集合为闭集合,则为闭集合
6.设全集,集合A、B是I的子集,若,就称为“好集”,那么所有“好集”的个数为 .
题型02 定义新运算
7.定义集合运算:.若集合,,则( )
A. B. C. D.
8.定义集合运算且称为集合A与集合B的差集;定义集合运算称为集合A与集合B的对称差,有以下4个等式:①;②;③;④,则4个等式中恒成立的是( )
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
9.对非空有限数集定义运算“”:表示集合A中的最小元素.现给定两个非空有限数集A,B,定义集合,我们称为集合A,B之间的“距离”,记为.现有如下四个命题:
①若,则; ②若,则;
③若,则; ④对任意有限集合A,B,C,均有.
其中,真命题的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
10.(多选)对于的两个非空子集,定义运算,则( )
A.
B.
C.若,则
D.表示一个正方形区域
11.设集合,在上定义运算为:,其中,,那么满足条件的有序数对(其中当时,为两个不同的有序数对)共有 个.
12.对于集合和,定义运算:且,又.设,,求.
13.已知数集及定义在该数集上的某个运算(例如记为“*”),如果对一切,都有,那么就说,集合对运算“*”是封闭的.
(1)设,判断对通常的实数的乘法运算是否封闭?
(2)设,且,问对通常的实数的乘法是否封闭?试证明你的结论.
题型03 定义新性质
14.若数集具有性质P:对任意的,,与中至少有一个属于,则称集合为“权集”,则( )
A.为“权集” B.为“权集”
C.“权集”中元素可以有0 D.“权集”中一定有1
15.非空集合具有下列性质:①若,,则;②若,,则,下列判断一定成立的序号是 .
(1) (2) (3)若,,则 (4)若,、则
16.若集合具有以下性质:(i)且;(ⅱ)若,则,且当时,,则称集合为“闭集”.
(1)试判断集合是否为“闭集”,并说明理由;
(2)设集合是“闭集”,求证:若,则;
(3)若集合是一个“闭集”,判断命题“若,则”的真假,并说明理由.
17.已知集合且,,其中,且.若,且对集合中的任意两个元素,,,都有,则称集合具有性质.
(1)判断集合是否具有性质;
(2)若集合具有性质.
①求证:的最大值不小于;
②求的最大值.
18.对于给定的非空集合A,定义集合,,当时,则称A具有孪生性质,而、称为A的孪生集合.
(1)判断下列集合S、T是否具有孪生性质,如果有,求出其孪生集合;如果没有,请说明理由.
①;②.
(2)若集合,且集合A具有孪生性质,求t的最小值.
(3)已知且,记m到100的连续自然数为集合B,即,若集合B具有孪生性质,求m的最小值.
19.若集合是整数集的子集,且满足对任意的,总存在,使得,或者,则称集合具有性质.
(1)若,,判断,中哪个集合具有性质;
(2)已知集合具有性质且,求元素个数最少的集合;
(3)已知集合,具有性质,判断和是否具有性质,并说明理由.
1.对于集合和集合,若满足,则集合中的运算“”可以是( ).
A.加法 B.减法 C.乘法 D.除法
2.已知集合,,记.则下列等式成立的是( )
A. B.
C. D.
3.若非空实数集中存在最大元素和最小元素,则记.下列命题中正确的是( )
A.已知,,且,则
B.已知,,则存在实数 ,使得
C.已知,若,则对任意,都有
D.已知,,则对任意的实数a,总存在实数b,使得
4.当一个非空数集满足“如果,则,,,且时,”时,我们称就是一个数域,以下四个关于数域的命题:
①0是任何数域的元素;②若数域有非零元素,则;
③集合是一个数域;④有理数集是一个数域.
其中假命题的个数是( ).
A.0 B.1 C.2 D.3
5.(多选)对任意,记.则下列命题为真命题的是( )
A.
B.若,,则
C.若为所有的正整数,为所有的负整数,则为所有的整数
D.若,,则,或
6.设集合,集合,若中恰有2个元素,且定义,则的子集个数是 .
7.已知集合,,定义两个集合P,Q的差运算:.
(1)当时,求与;
(2)若“”是“”的必要条件,求实数a的取值范围.
8.已知A、B为非空数集,为平面上的一些点构成的集合,集合,集合,给定下列四个命题,其中真命题是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
9.对于集合A,B,定义A\B=且,则对于集合A={},B={}, 且,以下说法正确的是( )
A.若在横线上填入”∩”,则C的真子集有212﹣1 个.
B.若在横线上填入”∪”,则C中元素个数大于250.
C.若在横线上填入”\”,则C的非空真子集有2153﹣2个.
D.若在横线上填入”∪”,则C中元素个数为13.
10.对于一个由整数组成的集合,中所有元素之和称为的“小和数”,的所有非空子集的“小和数”之和称为的“大和数”.已知集合,则的“小和数”为 ,的“大和数”为 .
11.设A,B为两个非空有限集合,定义其中表示集合S的元素个数.某学校甲、乙、丙、丁四名同学从思想政治、历史、地理、物理、化学、生物这6门高中学业水平等级性考试科目中自主选择3门参加考试,设这四名同学的选考科目组成的集合分别为,,,.已知{物理,化学,生物},{地理,物理,化学},{思想政治,历史,地理},给出下列四个结论:
①若,则{思想政治,历史,生物};
②若,则{地理,物理,化学};
③若{思想政治,物理,生物},则;
④若,则{思想政治,地理,化学}.
其中所有正确结论的序号是 .
12.(1)含有三个实数的集合可表示为,也可表示为,求的值.
(2)设数集满足:,又若实数是数集中的一个元素,则一定也是数集中的一个元素,求证:
①若,则集合中还有其他两个元素;
②集合不可能是单元素集合.
13.设k是正整数,A是的非空子集(至少有两个元素),如果对于A中的任意两个元素x,y,都有,则称A具有性质.
(1)试判断集合和是否具有性质?并说明理由.
(2)若.证明:A不可能具有性质.
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培优02 集合新定义训练
以集合为背景的新定义问题
(1)紧扣新定义。首先分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题难点的关键所在;
(2)可通过举例子的方式,将抽象的定义转化为具体的简单的应用,从而加深对信息的理解;
(3)用好集合的性质。解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的性质。
题型01 定义新概念
1.给定整数,有个实数元素的集合,定义其相伴数集,如果,则称集合为一个元规范数集.(注:表示数集中的最小数).对于集合,则( )
A.是规范数集,不是规范数集 B.是规范数集,是规范数集
C.不是规范数集,是规范数集 D.不是规范数集,不是规范数集
【答案】C
【详解】集合中,,则,
即的相伴数集中的最小数不是1,因此不是规范数集;
集合,,
,
即的相伴数集中的最小数是1,因此是规范数集.
故选:C
2.若集合满足:,若,则,则称集合是一个“偶集合”.已知集合,,那么下列集合中为“偶集合”的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】集合,,则,
显然,而,A不是;
,显然,而,B不是;
,则,不符合题意,C不是;
,则,
对,有,即是一个“偶集合”,D是.
故选:D
3.当时,若,且,则称为的一个“孤立元素”,由的所有孤立元素组成的集合称为的“孤星集”,若集合的孤星集为,集合的孤星集为,则 ( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由题知,由条件及孤星集的定义知,集合中的元素,,,所以0不是“孤立元素”,,,,所以1不是“孤立元素”,,,,所以3是“孤立元素”,
则
,,,,所以0是“孤立元素”,,,,所以3不是“孤立元素”,,,,所以4不是“孤立元素”,则,
则.
故选:B
4.(多选)设A为非空实数集,若,都有,则称A为封闭集.其中正确结论的是( )
A.集合为封闭集
B.集合为封闭集
C.若集合A1,为封闭集,则为封闭集
D.若A为封闭集,则一定有
【答案】BD
【详解】解:对于A,集合,当,时,,
故不是封闭集,A选项错误;
对于B,集合,代表偶数集,
因为任何两个偶数的和、差、积仍然是偶数,
所以集合是封闭集,B选项正确;
对于C,举反例:,,
取,,但,
所以,虽然集合为封闭集,但不一定是封闭集,C选项错误;
对于D,若为封闭集,则取得,D选项正确;
故选:BD.
5.(多选)给定数集,若对于任意,有,且,则称集合为闭集合,则下列说法中不正确的是( )
A.集合为闭集合
B.整数集是闭集合
C.集合为闭集合
D.若集合为闭集合,则为闭集合
【答案】AD
【详解】对于A:由于,但是,故集合不为闭集合,故A错误;
对于B:由于整数加上整数或减去整数,所得结果仍是整数,所以整数集是闭集合,故B正确;
对于C:任取,则,则,
所以,,
所以集合为闭集合,故C正确;
对于D:由C可得为闭集合,同理为闭集合,
所以,则有,但,则不为闭集合,故D错误;
故选:AD.
6.设全集,集合A、B是I的子集,若,就称为“好集”,那么所有“好集”的个数为 .
【答案】9
【详解】
.
故答案为:9
题型02 定义新运算
7.定义集合运算:.若集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】因为,所以或
所以或,或
所以或,,
代入验证得点在该直线上,
故.
故选:D.
8.定义集合运算且称为集合A与集合B的差集;定义集合运算称为集合A与集合B的对称差,有以下4个等式:①;②;③;④,则4个等式中恒成立的是( )
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
【答案】B
【详解】对于①中,由,所以①正确;
对于②中,由且,
同理可得:,
则,
所以,
所以表示的集合为图(1)中阴影部分所表示的集合,如图所示,
同理,也表示图(1)中阴影部分所表示的集合,
所以,所以②正确;
对于③中,由,所以③正确;
对于④中,如图(2)所示,可得,所以④错误.
故选:B.
9.对非空有限数集定义运算“”:表示集合A中的最小元素.现给定两个非空有限数集A,B,定义集合,我们称为集合A,B之间的“距离”,记为.现有如下四个命题:
①若,则; ②若,则;
③若,则; ④对任意有限集合A,B,C,均有.
其中,真命题的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【详解】对于①,若,则A,B中最小的元素相同,则,故①为真命题;
对于②,取集合,,满足,而,故②为假命题;
对于③,若,则A,B中存在相同的元素,所以交集非空集,故③为真命题;
对于④,取集合,,,可知,,,
则不成立,故④为假命题.
综上,真命题的个数为2个.
故选:B
10.(多选)对于的两个非空子集,定义运算,则( )
A.
B.
C.若,则
D.表示一个正方形区域
【答案】BC
【详解】由题意知,表示以数集中的数为横坐标,数集中的数为纵坐标的点的集合,故,故A错误;
因为,
又,
所以,则B正确;
若,则,故C正确;
若,集合只包含一个点,故D错误.
故选:BC.
11.设集合,在上定义运算为:,其中,,那么满足条件的有序数对(其中当时,为两个不同的有序数对)共有 个.
【答案】12
【详解】由,,其中,,可得,即或3,即,
当时,;
当时,;
当时,;
当时,.
故共有12个.
故答案为:12
12.对于集合和,定义运算:且,又.设,,求.
【答案】
【详解】∵,,
∴,,
∴.
13.已知数集及定义在该数集上的某个运算(例如记为“*”),如果对一切,都有,那么就说,集合对运算“*”是封闭的.
(1)设,判断对通常的实数的乘法运算是否封闭?
(2)设,且,问对通常的实数的乘法是否封闭?试证明你的结论.
【答案】(1)数集对通常的实数乘法运算封闭.
(2)数集对通常的实数乘法运算不封闭,证明见解析.
【详解】(1)设是A中任意两个元素,其中,
那么.
因为,所以,
故数集A对通常的乘法运算封闭.
(2)数集对通常的乘法运算不封闭,证明如下:
取,则,但,
故数集对通常的乘法运算不封闭.
题型03 定义新性质
14.若数集具有性质P:对任意的,,与中至少有一个属于,则称集合为“权集”,则( )
A.为“权集” B.为“权集”
C.“权集”中元素可以有0 D.“权集”中一定有1
【答案】B
【详解】因为与均不属于数集,所以A错误;
因为,,,,,都属于数集,所以B正确;
由“权集”的定义可知不能有0,所以C错误;
易知是“权集”,所以“权集”中不一定有1,故D错误.
故选:B.
15.非空集合具有下列性质:①若,,则;②若,,则,下列判断一定成立的序号是 .
(1) (2) (3)若,,则 (4)若,、则
【答案】(1)(2)(4)
【详解】假设,则令,
则,,
令,,
则,,
令,,
不存在,即,矛盾,
所以,(1)对;
由题知,,
则,,
,
,(2)对;
因为,
若,
则,(3)错;
因为,,
所以,
又,,(4)对.
故答案为:(1)(2)(4)
16.若集合具有以下性质:(i)且;(ⅱ)若,则,且当时,,则称集合为“闭集”.
(1)试判断集合是否为“闭集”,并说明理由;
(2)设集合是“闭集”,求证:若,则;
(3)若集合是一个“闭集”,判断命题“若,则”的真假,并说明理由.
【答案】(1)不是,理由见解析
(2)证明详见解析
(3)真命题,理由见解析
【详解】(1),,但,
所以集合不是“闭集”.
(2)依题意,集合是“闭集”,
所以
(3)依题意集合是一个“闭集”,
所以
若,则;
若,则;
若且,则,
所以.
所以命题“若,则”是真命题.
17.已知集合且,,其中,且.若,且对集合中的任意两个元素,,,都有,则称集合具有性质.
(1)判断集合是否具有性质;
(2)若集合具有性质.
①求证:的最大值不小于;
②求的最大值.
【答案】(1)不具有性质P.
(2)①证明见解析;②10.
【详解】(1)因为
所以集合不具有性质P.
(2)不妨设,
①由集合A具有性质P,得,
所以,
即有.
②对任意正整数,,与①类似可得,
又显然,,
所以,
故,
所以,
又,且k为正整数,当或5时,,
所以的最小值为11,
所以,即.
又集合符合性质P,
且A中含10个元素,所以n的最大值为10.
18.对于给定的非空集合A,定义集合,,当时,则称A具有孪生性质,而、称为A的孪生集合.
(1)判断下列集合S、T是否具有孪生性质,如果有,求出其孪生集合;如果没有,请说明理由.
①;②.
(2)若集合,且集合A具有孪生性质,求t的最小值.
(3)已知且,记m到100的连续自然数为集合B,即,若集合B具有孪生性质,求m的最小值.
【答案】(1)答案见解析;
(2);
(3).
【详解】(1)对集合,,,
,所以具有孪生性质,且孪生集合为,;
对集合,,,,
所以,不具有孪生性质.
(2),于是2、3、4、、、,
0、1、、,
因为,所以,,又,.
(3),
因为,所以,解得,又,故.
19.若集合是整数集的子集,且满足对任意的,总存在,使得,或者,则称集合具有性质.
(1)若,,判断,中哪个集合具有性质;
(2)已知集合具有性质且,求元素个数最少的集合;
(3)已知集合,具有性质,判断和是否具有性质,并说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)具有性质,不具有性质,理由见解析
【详解】(1)结合集合新定义可知,不具有性质,
具有性质.
(2)结合集合新定义可知,
已知,因此要么存在或者;
进一步存在或者或者或者;
进一步计算可得或者或者或者或者或者或者或者.
因此可得取是使得时,元素个数最少的集合.
(3)具有性质,不具有性质.
因为对任意的,则或者,
不妨设,故总存在,使得,或者,因此具有性质.
构造,都具有性质,但是不具有性质.
故具有性质,不具有性质.
1.对于集合和集合,若满足,则集合中的运算“”可以是( ).
A.加法 B.减法 C.乘法 D.除法
【答案】C
【详解】解:因为集合S表示的是由正奇数构成的集合,而两个奇数的和与差为偶数,
所以A,B不满足,两个奇数的除法不一定为整数,所以D不满足,
故选:C.
2.已知集合,,记.则下列等式成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由可得可能的取值有,即,均满足,故.
对于A项,,故A项错误;
对于B项,,故B项错误;
对于C项,因,故,故C项正确;
对于D项,依题有,,则,故D项错误.
故选:C.
3.若非空实数集中存在最大元素和最小元素,则记.下列命题中正确的是( )
A.已知,,且,则
B.已知,,则存在实数 ,使得
C.已知,若,则对任意,都有
D.已知,,则对任意的实数a,总存在实数b,使得
【答案】D
【详解】对于A中,由,,可得,
因为,即,所以,所以A不正确;
对于B中,由,,
当时,可得;
当时,可得,
所以不存在实数 ,使得,所以B不正确;
对于C中,由知:,则且,
但是不一定成立,例如:,,所以C不正确;
对于D中,由,,取,可得,
对任意的实数,总存在使之成立,所以D正确.
故选:D.
4.当一个非空数集满足“如果,则,,,且时,”时,我们称就是一个数域,以下四个关于数域的命题:
①0是任何数域的元素;②若数域有非零元素,则;
③集合是一个数域;④有理数集是一个数域.
其中假命题的个数是( ).
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【详解】对于①,根据当,则,即,所以0是任何数域的元素,故①正确;
对于②,根据当时,,则,即,进而,,,,故②正确;
对于③,对,,但,不满足题意,所以集合不是一个数域,故③不正确;
对于④,若,是有理数,则,,,都是有理数,故有理数集是一个数域,所以④正确;
所以其中假命题的个数是1个.
故选:B.
5.(多选)对任意,记.则下列命题为真命题的是( )
A.
B.若,,则
C.若为所有的正整数,为所有的负整数,则为所有的整数
D.若,,则,或
【答案】AB
【详解】选项A,由题意知,,A正确;
选项B,若,,
则,,
由得,
,故B项正确;
选项C,若为所有的正整数,为所有的负整数,
则,则由题意知,,
且,故,故C项错误;
选项D,若,,
则,且,
由题意得,或,故D项错误.
故选:AB.
6.设集合,集合,若中恰有2个元素,且定义,则的子集个数是 .
【答案】
【详解】因为集合且中恰有2个元素,
则,所以,
又,所以,,
又,
所以,
所以的子集有个.
故答案为:
7.已知集合,,定义两个集合P,Q的差运算:.
(1)当时,求与;
(2)若“”是“”的必要条件,求实数a的取值范围.
【答案】(1),.
(2)
【详解】(1),
当时,,
所以,
.
(2)因为“”是“”的必要条件,
所以,
故,
解得,
即实数a的取值范围是.
8.已知A、B为非空数集,为平面上的一些点构成的集合,集合,集合,给定下列四个命题,其中真命题是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】D
【详解】设,,
若,此时,,B错误;
若,此时,,错误,A错误;
若,则,则,
且,若,真包含A,故D正确,C错误.
故选:D.
9.对于集合A,B,定义A\B=且,则对于集合A={},B={}, 且,以下说法正确的是( )
A.若在横线上填入”∩”,则C的真子集有212﹣1 个.
B.若在横线上填入”∪”,则C中元素个数大于250.
C.若在横线上填入”\”,则C的非空真子集有2153﹣2个.
D.若在横线上填入”∪”,则C中元素个数为13.
【答案】B
【详解】,,集合无公共元素,
选项A中,集合为空集,没有真子集,A错;
选项B中,由得,由得,因此中元素个数为,B正确;
选项C中,中元素个数为166,非空真子集个数为,C错;
选项D中,,而,因此其中元素个数为331个,D错.
故选:B.
10.对于一个由整数组成的集合,中所有元素之和称为的“小和数”,的所有非空子集的“小和数”之和称为的“大和数”.已知集合,则的“小和数”为 ,的“大和数”为 .
【答案】
【详解】根据题意,的“小和数”为,
集合共有11个元素,则一共有个子集,
对于任意一个子集,总能找到一个子集,使得,,
且无重复,则与的“小和数”之和为的“小和数”,
这样的子集对共有个,
其中当时,,则子集对有,
则的“大和数”为.
故答案为:;
11.设A,B为两个非空有限集合,定义其中表示集合S的元素个数.某学校甲、乙、丙、丁四名同学从思想政治、历史、地理、物理、化学、生物这6门高中学业水平等级性考试科目中自主选择3门参加考试,设这四名同学的选考科目组成的集合分别为,,,.已知{物理,化学,生物},{地理,物理,化学},{思想政治,历史,地理},给出下列四个结论:
①若,则{思想政治,历史,生物};
②若,则{地理,物理,化学};
③若{思想政治,物理,生物},则;
④若,则{思想政治,地理,化学}.
其中所有正确结论的序号是 .
【答案】①③
【详解】对于①:,所以,所以,
又{地理,物理,化学},所以{思想政治,历史,生物},①正确;
对于②:,即,
所以,所以必为偶数,又,
当时,,不符合,
所以,且,此时情况较多,比如{物理,地理,生物},②错误;
对于③:若{思想政治,物理,生物},则,
所以,③正确;
对于④:当{物理,地理,历史}时,
,
满足,但不是{思想政治,地理,化学},④错误.
故选:①③
【点睛】方法点睛:对于新定义题目,一定要深刻理解定义的意义,然后套用定义进行计算即可,很多时候新定义题目难度并不很大,关键是要大胆做,用心做.
12.(1)含有三个实数的集合可表示为,也可表示为,求的值.
(2)设数集满足:,又若实数是数集中的一个元素,则一定也是数集中的一个元素,求证:
①若,则集合中还有其他两个元素;
②集合不可能是单元素集合.
【答案】(1);(2)①证明见解析;②证明见解析
【详解】解:因为集合可表示为,也可表示为,即
则满足,且,解得,所以.
(2)①若,则;若,则;
若,则, 所以当时,集合中必含有另两个元素和;
②假设集合中只有个元素(),
由题意可知,因为集合为单元素集合,所以,即,
又由,则此方程无实数解,所以假设不成立,
所以集合不可能是单元素集合.
13.设k是正整数,A是的非空子集(至少有两个元素),如果对于A中的任意两个元素x,y,都有,则称A具有性质.
(1)试判断集合和是否具有性质?并说明理由.
(2)若.证明:A不可能具有性质.
【答案】(1)不具有性质,具有性质,理由见解析
(2)证明见解析
【详解】(1)因为,又,
但,所以集合不具有性质,
因为,又,
但,
所以集合具有性质.
(2)将集合中的元素分为如下个集合,
,
所以从集合中取个元素,则前个集合至少要选10个元素,
所以必有个元素取自前个集合中的同一集合,即存在两个元素其差为,
所以A不可能具有性质
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