内容正文:
专题01 集合
【清单01】元素与集合
1、集合的含义与表示
(1)元素:一般地,把研究对象统称为元素,元素常用小写的拉丁字母a,b,c,…表示.
(2)集合:把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集),集合通常用大写的拉丁字母A,B,C,…表示.
2、元素的三个特性
(1)确定性:给定的集合,它的元素必须是确定的.也就是说,给定一个集合,那么任何一个元素在不在这个集合中就确定了.简记为“确定性”.【注意】如果元素的界限不明确,即不能构成集合。
(2)互异性:一个给定集合中的元素是互不相同的.简记为“互异性”.
(3)无序性:给定集合中的元素是不分先后,没有顺序的.简记为“无序性”.
3、元素与集合关系
(1)属于:如果a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作a∈A.
(2)不属于:如果a不是集合A的元素,就说a不属于集合A,记作a∉A.
4、常用数集及表示符号
名称
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
记法
或
5、集合的表示方法
(1)列举法:把集合的所有元素一 一列举出来,并用花括号“{ }”括起来表示集合的方法叫做列举法.
【注意】元素与元素之间必须用“,”隔开.
(2)描述法:一般地,设A表示一个集合,把集合A中所有具有共同特征P(x)的元素x所组成的集合表示为{x∈A|P(x)},这种表示集合的方法称为描述法.有时也用冒号或分号代替竖线.
(3)韦恩图法:在数学中,我们经常用平面上的封闭曲线的内部表示集合,这种图叫做Venn图。
【清单02】集合间的基本关系
1、子集
含义
一般地,如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集,记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”).
韦恩图示
性质
(1)任意一个集合都是它本身的子集,记作;
(2)传递性:对于集合,如果,,则.
2、真子集
含义
一般地,如果集合A是集合B的子集,并且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫做集合B的真子集。记作AB或(BA).读作“A真包含于B”或“B真包含A”.
韦恩图示
性质
(1)任意集合都不是它本身的真子集.
(2)传递性:对于集合,如果,,则.
3、集合相等
含义
给定两个集合和,如果组成它们的元素完全相同,就称这两个集合相等,记作,读作“A等于B”.
韦恩图示
性质
(1)如果且,则;
(2)如果,则且;
(3)如果,,则.
【注意】集合相等与集合的形式无关,形式不同的两个集合也可以相等.
4、空集
(1)定义:一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集,记为,并规定:空集是任何集合的子集.
(2)0,{0},∅,{∅}的关系
∅与0
∅与{0}
∅与{∅}
相同点
都表示无的意思
都是集合
都是集合
不同点
∅是集合;
0是实数
∅中不含任何元素;
{0}含一个元素0
∅不含任何元素;
{∅}含一个元素,该元素是∅
关系
0∉∅
∅{0}
∅{∅}或∅∈{∅}
【清单03】集合的基本运算
1、交集
(1)文字语言:对于两个给定的集合A,B,由属于A又属于B的所有元素构成的集合,叫做A,B的交集,记作A∩B,读作“A交B”
(2)符号语言:A∩B={x|x∈A且x∈B}
(3)图形语言:阴影部分为A∩B
(4)性质:A∩B=B∩A,A∩A=A,A∩∅=∅∩A=∅,如果A⊆B,则A∩B=A
2、并集
(1)文字语言:对于两个给定的集合A,B,由两个集合的所有的元素组成的集合,叫做A与B的并集,记作A∪B,读作“A并B”
(2)符号语言:A∪B={x|x∈A或x∈B}
(3)符号语言:阴影部分为A∪B
(4)性质:A∪B=B∪A,A∪A=A,A∪∅=∅∪A=A,如果A⊆B,则A∪B=B.
3、全集与补集
(1)全集:在研究集合与集合之间的关系时,如果所要研究的集合都是某一给定集合的子集,那么称这个给定的集合为全集.记法:全集通常记作U.
(2)补集
自然语言
如果给定集合A是全集U的一个子集,则由U中不属于A的所有元素组成的集合,称为A在U中的补集,记作,读作“A在U中的补集”.
符号语言
.
图形语言
注:图中的阴影部分表示补集,全集通常用矩形区域表示.
【考点题型一】对集合概念的理解
方法总结:判断一组对象能否组成集合,关键看该组对象是否满足确定性,如果此组对象满足确定性,就可以组成集合,否则,不能组成集合.同时还要注意集合中元素的互异性、无序性.
【例1】(23-24高一上·重庆·期中)下列叙述能组成集合的是( )
A.接近0的数 B.数学成绩好的同学
C.中国古代四大发明 D.跑得快的运动员
【变式1-1】(23-24高一上·天津南开·期中)下列给出的对象能构成集合的有( )
①某校2023年入学的全体高一年级新生;②的所有近似值;
③某个班级中学习成绩较好的所有学生;④不等式的所有正整数解
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【变式1-2】(23-24高一上·河北·月考)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1-3】(23-24高一上·江西景德镇·期中)(多选)下列几组对象可以组成集合的有( )
A.高中数学必修第一册课本中所有的难题
B.2023年参加杭州亚运会的全体运动员
C.小于9的所有素数
D.高一年级视力比较好的同学
【考点题型二】元素与集合关系的判断
方法总结:元素与集合关系的判断方法
(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出,只要判断该元素在已知集合中是否出现即可.
(2)推理法:对于一些没有直接表示的集合,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可,此时应首先明确已知集合中的元素具有什么特征.
【例2】(23-24高一上·福建三明·期中)下列元素与集合的关系中,正确的是( )
A. B. C. D.
【变式2-1】(23-24高一上·江苏无锡·期中)下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
【变式2-2】(23-24高一上·浙江台州·期中)(多选)下列元素与集合的关系中,正确的是( )
A. B. C. D.
【变式2-3】(23-24高一上·江西南昌·期中)(多选)下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
【变式2-4】(24-25高一上·黑龙江牡丹江·开学摸底)(多选)已知不超过5的实数组成的集合为M,,则( )
A. B. C. D.
【考点题型三】集合中元素的性质及应用
方法总结:利用集合中元素的特异性求参数的要点
(1)集合问题的核心即研究集合中的元素,在解决这类问题时,要明确集合中的元素是什么;
(2)构成集合的元素必须是确定的(确定性),且是互不相同的(互异性),书写时可以不考虑先后顺序(无序性).
(3)利用集合元素的特性求参数问题时,先利用确定性解出字母所有可能值,再根据互异性对集合中元素进行检验,要注意分类讨论思想的应用.
【例3】(23-24高一上·山东烟台·期中)若集合,且,则m的值为( )
A.0 B.1 C.0或1 D.0或﹣1
【变式3-1】(23-24高一上·湖北孝感·期中)已知集合,且,则( )
A. B.或 C. D.
【变式3-2】(23-24高一上·陕西榆林·期中)若,则( )
A.或 B.或 C.或 D.或
【变式3-3】(23-24高一上·天津南开·期中)设集合,若,则 .
【考点题型四】集合的表示方法
方法总结:
1、用列举法表示集合的步骤:①求出集合中的元素;②把各元素列举出来,并用花括号括起来;③检查元素是否符合集合中元素的互异性.
2、用描述法表示集合的步骤:①弄清元素的形式;②写出代表元素,写在“∣”前面;③确定元素所具有的属性,写在“∣”的后面;④用花括号把它们括起来.
【例4】(23-24高一上·四川乐山·期中)集合用列举法表示为( )
A. B. C. D.
【变式4-1】(23-24高一上·青海西宁·期中)集合用列举法表示为 .
【变式4-2】(23-24高一上·云南曲靖·月考)用描述法表示图中的阴影部分(不含边界)可以是 .
【变式4-3】(23-24高一上·四川绵阳·月考)(多选)给出下列说法,其中不正确的是( )
A.集合用列举法表示为
B.实数集可以表示为为所有实数}或
C.方程组的解组成的集合为
D.集合与是同一个集合
【变式4-4】(24-25高一上·陕西西安·开学摸底)选择适当方法表示下列集合:
(1)由小于8的所有自然数组成的集合A;
(2)自然数的平方组成的集合B;
(3)方程组的解组成的集合C;
(4)二次函数的图象上所有的点组成的集合D.
【考点题型五】集合与方程的综合应用
方法总结:
(1)弄清方程与集合的关系,往往是用集合表示方程的解集.集合中的元素就是方程的实数根.
(2)当方程中含有参数时,往往要根据方程实数根的情况来确定参数的值或取值范围,有时还要进行分类讨论.求出参数的值或取值范围后还要检验是否满足集合中元素的特性.
【例5】(23-24高一上·安徽安庆·期中)集合中只含有1个元素,则实数a的取值是 .
【变式5-1】(23-24高一上·北京·期中)若关于的一元二次方程的解集为单元素集合,则( )
A. B. C.或 D.且
【变式5-2】(23-24高一上·湖北襄阳·期中)已知集合
(1)若是空集,求的取值范围;
(2)若中只有一个元素,求的值,并求集合.
【变式5-】(23-24高一上·河北石家庄·期中)已知集合.
(1)若是空集,求的取值范围;
(2)若中只有一个元素,求的值,并求集合;
(3)若中至多有一个元素,求的取值范围
【考点题型六】集合间关系的判断
方法总结:判断集合关系的方法
1、列举观察法:列举出集合中的元素,通过定义得出集合间的关系.
2、元素特征法:首先确定集合的元素是什么,弄清集合元素的特征,再利用集合元素的特征判断关系.
3、数形结合法:利用数轴或Venn图判断集合间的关系,如不等式的解集之间的关系,适合用数轴法.
【例6】(23-24高一上·天津滨海新·月考)已知,则下列关系中正确的是( )
A.⫋ B.⫋ C. D.
【变式6-1】(23-24高一上·广东茂名·期中)集合 之间的关系是( )
A.⫋ B.⫋ C.⫋⫋ D.⫋
【变式6-2】(23-24高一上·浙江金华·月考)已知集合,,,,则( )
A. B.M⫋N C.N⫋M D.
【变式6-3】(23-24高一上·河北石家庄·月考)(多选)已知集合⫋⫋,则集合M可以是( )
A. B. C. D.
【考点题型七】子集与真子集求解
方法总结:确定子集、真子集的三个关键:
(1)确定所求的集合;
(2)合理分类,若集合中的元素较少,则用列举法按照子集所含元素的个数依次写出,一般按元素从少到多的顺序逐个写出满足条件的集合;若集合中的元素较多,可根据结论计算出;
(3)注意两个特殊的集合,即空集和集合本身.
【例7】(23-24高一上·浙江杭州·期中)集合的所有真子集个数为( )
A.4 B.6 C.7 D.8
【变式7-1】(23-24高一上·江苏南通·期中)已知集合A满足,则A的个数为( )
A.8 B.16 C.32 D.64
【变式7-2】(23-24高一上·江苏盐城·期中)集合满足⫋,则满足条件的集合的个数为 .
【变式7-3】(23-24高一上·四川眉山·期中)集合的真子集的个数是 .
【变式7-4】(23-24高一上·河北保定·月考)(多选)若集合恰有两个子集,则的值可能是( )
A.0 B. C.1 D.0或1
【考点题型八】根据集合间的关系求参数
方法总结:根据集合间的基本关系求参数的值或取值范围
对于两个集合和,或中含有待定的参数(字母),常采用分类讨论或数形结合的方法:
(1)分类讨论:若,在未指明非空时,应分为和两种情况来讨论.
(2)数形结合:对这种情况,在确定参数时,需要借助数轴来完成,将两个集合在数轴上表示出来,分清端点处是实心点还是空心点,确定两个集合间的包含关系,列不等式(组)求解.
【例8】(23-24高一上·辽宁·期中)若,则实数a的值是 .
【变式8-1】(23-24高一上·山东济宁·期中)已知集合,,若,则实数的取值范围为 .
【变式8-2】(23-24高一上·上海闵行·期中)已知集合,若,则实数的取值范围为 .
【变式8-3】(23-24高一上·江苏扬州·期中)(多选)已知集合,且,则实数m的值可以为( )
A.1 B. C.2 D.0
【变式8-4】(23-24高一上·陕西西安·月考)设集合,,若,则的取值可能是( )
A. B. C. D.
【考点题型九】两个集合相等及应用
方法总结:
1、判断两个集合是否相等的重点是要把握住两个原则:(1)对于元素较少的有限集,可用列举法将元素一一列举出来,看两个集合中的元素是否完全相同;(2)若两个集合是无限集,则从“互为子集”入手进行判断.
2、利用集合相等求参数
从集合相等的概念入手,寻找两个集合中元素之间的关系.首先分析一个集合中的元素与另一个集合中的哪个元素相等,共有几种情况,然后通过列方程(组)求解.当集合中未知元素不止一个时,往往要分类讨论.求出参数值后要注意检验是否满足集合中元素的互异性.
【例9】(23-24高一上·山东临沂·月考)(多选)下列各组集合不表示同一集合的是( )
A. B.
C. D.
【变式9-1】(23-24高一上·河北张家口·期中)(多选)下列集合中,可以表示为的是( )
A. B.
C. D.不等式组的解集
【变式9-2】(23-24高一上·河南·期中)已知集合,,若,则实数( )
A.0 B.1 C.1或2 D.2
【变式9-3】(23-24高一上·广东佛山·期中)已知集合, ,若,则等于( )
A.或 B.或 C. D.
【变式9-4】(23-24高一上·江苏无锡·期中)已知,,若集合,则的值为 .
【考点题型十】空集的概念与性质
【例10】(23-24高一上·广东广州·期中)下列关于空集的说法中,错误的是( )
A. B. C. D.
【变式10-1】(23-24高一上·广东深圳·月考)(多选)下列数学符号使用正确的是( )
A. B. C. D.⫋
【变式10-2】(23-24高一上·重庆·期中)(多选)下列选项中正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式10-3】(23-24高一上·海南海口·期中)有下列关系式:①;②;③;④;⑤;⑥.其中不正确的是( )
A.①③ B.②④⑤ C.③④ D.①②⑤
【变式10-4】(23-24高一上·江苏扬州·月考)(多选)以下四个选项表述正确的有( )
A. B.⫋ C. D.
【考点题型十一】集合的交并补运算
方法总结:交集、并集、补集的基本运算方法
(1)进行集合运算时,可按照如下口诀进行:交集元素仔细找,属于且属于;并集元素勿遗漏,切忌重复仅取一;全集是大范围,去掉中元素,剩余元素成补集。
(2)解决集合的混合运算问题时,一般先算括号内的部分;
(3)当集合是用列举法表示时(如数集),可以通过列举集合的元素分别得到所求的集合;当集合用描述法表示时(如不等式行事表示的集合),则可运用数轴求解。
【例11】(23-24高一上·江苏常州·期中)已知集合,则( )
A. B. C. D.
【变式11-1】(23-24高一上·江苏镇江·期中)设集合,则( )
A. B. C. D.
【变式11-2】(23-24高一上·江苏·期中)已知集合或,则( )
A. B. C. D.
【变式11-3】(23-24高一上·江苏宿迁·期中)(多选)已知非空集合都是的子集,满足,则( )
A. B. C. D.
【变式11-4】(23-24高一上·江苏无锡·期中)已知集合且,集合,则( )
A. B.
C. D.
【考点题型十二】根据集合的交并补运算求参数
方法总结:利用交并补求参数范围的解题思路
(1)根据并集求参数范围:
若A有参数,则需要讨论A是否为空集;若B有参数,则;
(2)根据交集求参数范围:
若A有参数,则需要讨论A是否为空集;
若B有参数,则
【例12】(23-24高一上·江苏扬州·期中)(多选)已知集合,,且,则实数的值可以为( )
A. B. C.0 D.1
【变式12-1】(23-24高一上·江苏镇江·期中)设为实数,集合,,若,则的取值范围是 .
【变式12-2】(23-24高一上·江苏苏州·月考)已知集合,集合.
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若,求实数的取值范围.
【变式12-3】(23-24高一上·浙江杭州·期中)设集合,,或,全集.
(1)若,求实数a的取值范围;
(2)若,求实数b的取值范围.
【变式12-4】(23-24高一上·浙江宁波·期中)已知集合,.
(1)若,求;
(2)若 ,求实数的取值范围.
请从条件①,条件②,这两个条件中选一个填入(2)中横线处,并完成第(2)问的解答.
【考点题型十三】韦恩图在集合中的应用
【例13】(23-24高一上·山东青岛·期中)已知全集,,,则下图中阴影部分表示的集合为( )
A. B. C. D.
【变式13-1】(23-24高一上·安徽淮北·期中)(多选)若集合A,B,U满足,则下列结论一定正确的是( )
A. B. C. D.
【变式13-2】(23-24高一上·四川成都·期中)如图,为全集,是的三个子集,则阴影部分所表示的集合是( )
A. B.
C. D.
【变式13-3】(23-24高一上·山东淄博·期末)(多选)如图,已知矩形表示全集,是的两个子集,则阴影部分可表示为( )
A. B. C. D.
【变式13-4】(23-24高一上·江苏连苏州·期中)(多选)图中阴影部分用集合表示正确的是( )
A. B. C. D.
【考点题型十四】集合的新定义问题
方法总结:解决以集合为背景的新定义问题,要抓住两点:
(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)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.
【例14】(23-24高一上·福建厦门·月考)整数集中,被5除所得余数为的所有整数组成一个“类”,记为,即,其中.以下判断中不正确的是( )
A. B.
C. D.若,则整数,属同一类
【变式14-1】(23-24高一上·山东烟台·期中)给定集合,定义且,若,,则( )
A. B.
C. D.
【变式14-2】(23-24高一上·江苏苏州·期中)用表示非空集合中元素的个数,定义,已知集合,则下面正确结论正确的是( ).
A.;
B.;
C.“”是“”的必要不充分条件;
D.若,则
【变式14-3】(23-24高一下·安徽宿州·期中)定义1:对于一个数集,定义一种运算,对任意都有,则称集合关于运算是封闭的(例如:自然数集对于加法运算是封闭的).
定义2:对于一个数集,若存在一个元素,使得任意,满足,则称为集合中的零元,若存在一个元素,使得任意,满足,则称为集合中的单位元(例如:0和1分别为自然数集中的零元和单位元).
定义3:对于一个数集,如果满足下列关系:
①有零元和单位元;
②关于加、减、乘、除(除数不为0)四种运算都是封闭的;
③对于乘法和加法都满足交换律和结合律,且满足乘法对加法的分配律,则称这个数集是一个数域.
(1)指出常用数集中,那些数集可以构成数域(不需要证明);
(2)已知集合,证明:集合关于乘法运算是封闭的;
(3)已知集合,证明:集合是一个数域.
【变式14-4】(23-24高一下·浙江·期中)设集合.定义:和集合,积集合,分别用表示集合中元素的个数.
(1)若,求集合;
(2)若,求的所有可能的值组成的集合;
(3)若,求证:.
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专题01 集合
【清单01】元素与集合
1、集合的含义与表示
(1)元素:一般地,把研究对象统称为元素,元素常用小写的拉丁字母a,b,c,…表示.
(2)集合:把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集),集合通常用大写的拉丁字母A,B,C,…表示.
2、元素的三个特性
(1)确定性:给定的集合,它的元素必须是确定的.也就是说,给定一个集合,那么任何一个元素在不在这个集合中就确定了.简记为“确定性”.【注意】如果元素的界限不明确,即不能构成集合。
(2)互异性:一个给定集合中的元素是互不相同的.简记为“互异性”.
(3)无序性:给定集合中的元素是不分先后,没有顺序的.简记为“无序性”.
3、元素与集合关系
(1)属于:如果a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作a∈A.
(2)不属于:如果a不是集合A的元素,就说a不属于集合A,记作a∉A.
4、常用数集及表示符号
名称
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
记法
或
5、集合的表示方法
(1)列举法:把集合的所有元素一 一列举出来,并用花括号“{ }”括起来表示集合的方法叫做列举法.
【注意】元素与元素之间必须用“,”隔开.
(2)描述法:一般地,设A表示一个集合,把集合A中所有具有共同特征P(x)的元素x所组成的集合表示为{x∈A|P(x)},这种表示集合的方法称为描述法.有时也用冒号或分号代替竖线.
(3)韦恩图法:在数学中,我们经常用平面上的封闭曲线的内部表示集合,这种图叫做Venn图。
【清单02】集合间的基本关系
1、子集
含义
一般地,如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集,记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”).
韦恩图示
性质
(1)任意一个集合都是它本身的子集,记作;
(2)传递性:对于集合,如果,,则.
2、真子集
含义
一般地,如果集合A是集合B的子集,并且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫做集合B的真子集。记作AB或(BA).读作“A真包含于B”或“B真包含A”.
韦恩图示
性质
(1)任意集合都不是它本身的真子集.
(2)传递性:对于集合,如果,,则.
3、集合相等
含义
给定两个集合和,如果组成它们的元素完全相同,就称这两个集合相等,记作,读作“A等于B”.
韦恩图示
性质
(1)如果且,则;
(2)如果,则且;
(3)如果,,则.
【注意】集合相等与集合的形式无关,形式不同的两个集合也可以相等.
4、空集
(1)定义:一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集,记为,并规定:空集是任何集合的子集.
(2)0,{0},∅,{∅}的关系
∅与0
∅与{0}
∅与{∅}
相同点
都表示无的意思
都是集合
都是集合
不同点
∅是集合;
0是实数
∅中不含任何元素;
{0}含一个元素0
∅不含任何元素;
{∅}含一个元素,该元素是∅
关系
0∉∅
∅{0}
∅{∅}或∅∈{∅}
【清单03】集合的基本运算
1、交集
(1)文字语言:对于两个给定的集合A,B,由属于A又属于B的所有元素构成的集合,叫做A,B的交集,记作A∩B,读作“A交B”
(2)符号语言:A∩B={x|x∈A且x∈B}
(3)图形语言:阴影部分为A∩B
(4)性质:A∩B=B∩A,A∩A=A,A∩∅=∅∩A=∅,如果A⊆B,则A∩B=A
2、并集
(1)文字语言:对于两个给定的集合A,B,由两个集合的所有的元素组成的集合,叫做A与B的并集,记作A∪B,读作“A并B”
(2)符号语言:A∪B={x|x∈A或x∈B}
(3)符号语言:阴影部分为A∪B
(4)性质:A∪B=B∪A,A∪A=A,A∪∅=∅∪A=A,如果A⊆B,则A∪B=B.
3、全集与补集
(1)全集:在研究集合与集合之间的关系时,如果所要研究的集合都是某一给定集合的子集,那么称这个给定的集合为全集.记法:全集通常记作U.
(2)补集
自然语言
如果给定集合A是全集U的一个子集,则由U中不属于A的所有元素组成的集合,称为A在U中的补集,记作,读作“A在U中的补集”.
符号语言
.
图形语言
注:图中的阴影部分表示补集,全集通常用矩形区域表示.
【考点题型一】对集合概念的理解
方法总结:判断一组对象能否组成集合,关键看该组对象是否满足确定性,如果此组对象满足确定性,就可以组成集合,否则,不能组成集合.同时还要注意集合中元素的互异性、无序性.
【例1】(23-24高一上·重庆·期中)下列叙述能组成集合的是( )
A.接近0的数 B.数学成绩好的同学
C.中国古代四大发明 D.跑得快的运动员
【答案】C
【解析】对于选项ABD:缺乏统一的判断标准,均不满足确定性,故ABD错误;
对于选项C:中国古代四大发明是确定的,符合确定性,所以能构成集合,故C正确.故选:C.
【变式1-1】(23-24高一上·天津南开·期中)下列给出的对象能构成集合的有( )
①某校2023年入学的全体高一年级新生;②的所有近似值;
③某个班级中学习成绩较好的所有学生;④不等式的所有正整数解
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【解析】对于①:某校2023年入学的全体高一年级新生,对象确定,能构成集合,故①正确;
对于②:的所有近似值,根据精确度不一样得到的近似值不一样,对象不确定,
故不能构成集合,故②错误;
对于③:某个班级中学习成绩较好是相对的,
故这些学生对象不确定,不能构成集合,故③错误;
对于④:不等式的所有正整数解有、、,能构成集合,故④正确;故选:B
【变式1-2】(23-24高一上·河北·月考)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
【解析】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1-3】(23-24高一上·江西景德镇·期中)(多选)下列几组对象可以组成集合的有( )
A.高中数学必修第一册课本中所有的难题
B.2023年参加杭州亚运会的全体运动员
C.小于9的所有素数
D.高一年级视力比较好的同学
【答案】BC
【解析】A选项,“难题”无法确定,所以不能组成集合.
B选项,“2023年参加杭州亚运会的全体运动员”可以组成集合.
C选项,“小于9的所有素数” 是“”,可以组成集合.
D选项,“视力比较好”无法确定,所以不能组成集合.故选:BC
【考点题型二】元素与集合关系的判断
方法总结:元素与集合关系的判断方法
(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出,只要判断该元素在已知集合中是否出现即可.
(2)推理法:对于一些没有直接表示的集合,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可,此时应首先明确已知集合中的元素具有什么特征.
【例2】(23-24高一上·福建三明·期中)下列元素与集合的关系中,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】表示全体实数组成的集合,则,故A错误;
表示全体有理数组成的集合,则,故B错误;
表示全体正整数组成的集合,则,故C正确;
表示全体自然数组成的集合,则,故D错误.故选:C.
【变式2-1】(23-24高一上·江苏无锡·期中)下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】,故A错误;
,故B错误;
,故C错误;
,故D正确;故选:D
【变式2-2】(23-24高一上·浙江台州·期中)(多选)下列元素与集合的关系中,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【解析】对于A,因为不是自然数,所以A错误;
对于B,因为0不是正整数,所以B正确;
对于C,因为不是有理数,所以C正确;
对于D,因为不是有理数,所以D正确.故选:BCD.
【变式2-3】(23-24高一上·江西南昌·期中)(多选)下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】对于A:是自然数,所以,A错误;
对于B:是无理数,所以,B正确;
对于C:是有理数,所以,C错误;
对于D:是整数,所以,D正确,故选:BD
【变式2-4】(24-25高一上·黑龙江牡丹江·开学摸底)(多选)已知不超过5的实数组成的集合为M,,则( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【解析】对于A,因为,所以,所以A正确,
对于B,因为,
所以,所以B错误,
对于C,因为,所以,
所以,所以C正确,
对于D,因为,所以,
所以,所以D正确.故选:ACD
【考点题型三】集合中元素的性质及应用
方法总结:利用集合中元素的特异性求参数的要点
(1)集合问题的核心即研究集合中的元素,在解决这类问题时,要明确集合中的元素是什么;
(2)构成集合的元素必须是确定的(确定性),且是互不相同的(互异性),书写时可以不考虑先后顺序(无序性).
(3)利用集合元素的特性求参数问题时,先利用确定性解出字母所有可能值,再根据互异性对集合中元素进行检验,要注意分类讨论思想的应用.
【例3】(23-24高一上·山东烟台·期中)若集合,且,则m的值为( )
A.0 B.1 C.0或1 D.0或﹣1
【答案】B
【解析】因为,所以或,解得,或或,
当时,,
又集合中不能有相同的元素,所以故选:B
【变式3-1】(23-24高一上·湖北孝感·期中)已知集合,且,则( )
A. B.或 C. D.
【答案】D
【解析】因为集合,且,
所以,或,解得或,
当时,,集合中的元素不满足互异性;
当时,,符合题意.
综上,.故选:D.
【变式3-2】(23-24高一上·陕西榆林·期中)若,则( )
A.或 B.或 C.或 D.或
【答案】D
【解析】因为,
所以或,解得或或,
当时,符合题意;
当时,不满足集合元素的互异性,故舍去;
当时,符合题意;
综上可得或.故选:D
【变式3-3】(23-24高一上·天津南开·期中)设集合,若,则 .
【答案】
【解析】因为且,
所以或,解得或,
当时,不满足集合元素的互异性,故舍去;
当时,符合题意.
【考点题型四】集合的表示方法
方法总结:
1、用列举法表示集合的步骤:①求出集合中的元素;②把各元素列举出来,并用花括号括起来;③检查元素是否符合集合中元素的互异性.
2、用描述法表示集合的步骤:①弄清元素的形式;②写出代表元素,写在“∣”前面;③确定元素所具有的属性,写在“∣”的后面;④用花括号把它们括起来.
【例4】(23-24高一上·四川乐山·期中)集合用列举法表示为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由得,则
.故选:C
【变式4-1】(23-24高一上·青海西宁·期中)集合用列举法表示为 .
【答案】
【解析】时,;时,;时,;时,;
可得.
【变式4-2】(23-24高一上·云南曲靖·月考)用描述法表示图中的阴影部分(不含边界)可以是 .
【答案】
【解析】由图知,,,所以由集合的描述法可知 .
【变式4-3】(23-24高一上·四川绵阳·月考)(多选)给出下列说法,其中不正确的是( )
A.集合用列举法表示为
B.实数集可以表示为为所有实数}或
C.方程组的解组成的集合为
D.集合与是同一个集合
【答案】BCD
【解析】对于A,集合中只含有两个元素0和1,所以用列举法表示为,故A正确;
对于B,R就表示实数集,实数集用为错误表示,
另外花括号具有所有的意义,描述内容中不能再出现所有字眼,故B错误;
对于C,解集应为,原表示错误,故C错误;
对于D,集合为y的取值集合,集合表示上点的集合,
所以两个集合不是同一个集合,故D错误;故选:BCD.
【变式4-4】(24-25高一上·陕西西安·开学摸底)选择适当方法表示下列集合:
(1)由小于8的所有自然数组成的集合A;
(2)自然数的平方组成的集合B;
(3)方程组的解组成的集合C;
(4)二次函数的图象上所有的点组成的集合D.
【答案】(1)或;(2);
(3)或;(4)
【解析】(1)列举法,描述法.
(2)描述法.
(3)列举法,描述法.
(4)描述法.
【考点题型五】集合与方程的综合应用
方法总结:
(1)弄清方程与集合的关系,往往是用集合表示方程的解集.集合中的元素就是方程的实数根.
(2)当方程中含有参数时,往往要根据方程实数根的情况来确定参数的值或取值范围,有时还要进行分类讨论.求出参数的值或取值范围后还要检验是否满足集合中元素的特性.
【例5】(23-24高一上·安徽安庆·期中)集合中只含有1个元素,则实数a的取值是 .
【答案】0或1
【解析】当时,满足题意;
当时,要集合P仅含一个元素,
则,解得,
故a的值为0,1
【变式5-1】(23-24高一上·北京·期中)若关于的一元二次方程的解集为单元素集合,则( )
A. B. C.或 D.且
【答案】B
【解析】解:当时,方程不是一元二次方程,舍去;
当时,方程的解集为单元素集合,
即方程有两个相等的实根,
∴,解得:;
综上,.故选:B.
【变式5-2】(23-24高一上·湖北襄阳·期中)已知集合
(1)若是空集,求的取值范围;
(2)若中只有一个元素,求的值,并求集合.
【答案】(1);(2)答案见解析
【解析】(1)因为是空集,所以,即解得,
所以的取值范围为.
(2)当时,集合,符合题意;
当时,即,解得,此时集合,
综上所述,的值为或,
当时,集合,当时,集合.
【变式5-】(23-24高一上·河北石家庄·期中)已知集合.
(1)若是空集,求的取值范围;
(2)若中只有一个元素,求的值,并求集合;
(3)若中至多有一个元素,求的取值范围
【答案】(1);(2)的值为或,当时,当时;(3)
【解析】(1)A是空集,且,,解得,
的取值范围为:;
(2)当时,集合,
当时,,,解得,此时集合,
综上所求,的值为或,当时,集合,当时,集合;
(3)由可知,当中至多有一个元素时,或,
的取值范围为:.
【考点题型六】集合间关系的判断
方法总结:判断集合关系的方法
1、列举观察法:列举出集合中的元素,通过定义得出集合间的关系.
2、元素特征法:首先确定集合的元素是什么,弄清集合元素的特征,再利用集合元素的特征判断关系.
3、数形结合法:利用数轴或Venn图判断集合间的关系,如不等式的解集之间的关系,适合用数轴法.
【例6】(23-24高一上·天津滨海新·月考)已知,则下列关系中正确的是( )
A.⫋ B.⫋ C. D.
【答案】D
【解析】,
,所以,故选:D.
【变式6-1】(23-24高一上·广东茂名·期中)集合 之间的关系是( )
A.⫋ B.⫋ C.⫋⫋ D.⫋
【答案】A
【解析】∵集合
∴,
⫋,
∴⫋,故选:A
【变式6-2】(23-24高一上·浙江金华·月考)已知集合,,,,则( )
A. B.M⫋N C.N⫋M D.
【答案】C
【解析】,
,
由,为整数,为奇数,故集合M、N的关系为⫋.故选:C
【变式6-3】(23-24高一上·河北石家庄·月考)(多选)已知集合⫋⫋,则集合M可以是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】由集合⫋⫋,得,且,AD不是;
而⫋⫋,⫋⫋,
因此集合M可以是或,BC是.故选:BC
【考点题型七】子集与真子集求解
方法总结:确定子集、真子集的三个关键:
(1)确定所求的集合;
(2)合理分类,若集合中的元素较少,则用列举法按照子集所含元素的个数依次写出,一般按元素从少到多的顺序逐个写出满足条件的集合;若集合中的元素较多,可根据结论计算出;
(3)注意两个特殊的集合,即空集和集合本身.
【例7】(23-24高一上·浙江杭州·期中)集合的所有真子集个数为( )
A.4 B.6 C.7 D.8
【答案】C
【解析】由题意知,集合的真子集个数为.故选:C
【变式7-1】(23-24高一上·江苏南通·期中)已知集合A满足,则A的个数为( )
A.8 B.16 C.32 D.64
【答案】C
【解析】由题意,集合A中一定含3,4,5,可能含6,7,8,9,10,
由此可得满足条件的集合A的个数就是集合的子集的个数,
共有个故选:C.
【变式7-2】(23-24高一上·江苏盐城·期中)集合满足⫋,则满足条件的集合的个数为 .
【答案】7
【解析】根据题意,集合至少含有0,2两个元素,但集合,
所以满足条件的集合为,共7个,
所以满足条件的集合的个数为7.
【变式7-3】(23-24高一上·四川眉山·期中)集合的真子集的个数是 .
【答案】31
【解析】共5个元素,
则真子集的个数是.
【变式7-4】(23-24高一上·河北保定·月考)(多选)若集合恰有两个子集,则的值可能是( )
A.0 B. C.1 D.0或1
【答案】AB
【解析】集合恰有两个子集,则集合中只有一个元素,
当时,,符合要求,
当时,,此时,符合要求,
故或,故选:AB
【考点题型八】根据集合间的关系求参数
方法总结:根据集合间的基本关系求参数的值或取值范围
对于两个集合和,或中含有待定的参数(字母),常采用分类讨论或数形结合的方法:
(1)分类讨论:若,在未指明非空时,应分为和两种情况来讨论.
(2)数形结合:对这种情况,在确定参数时,需要借助数轴来完成,将两个集合在数轴上表示出来,分清端点处是实心点还是空心点,确定两个集合间的包含关系,列不等式(组)求解.
【例8】(23-24高一上·辽宁·期中)若,则实数a的值是 .
【答案】0或4
【解析】因为,
所以或,解得或或,
当时,符合题意,
当时,符合题意,
当时,不满足集合元素的互异性,故舍去;
所以或.
【变式8-1】(23-24高一上·山东济宁·期中)已知集合,,若,则实数的取值范围为 .
【答案】
【解析】由题意可知.故答案为:.
【变式8-2】(23-24高一上·上海闵行·期中)已知集合,若,则实数的取值范围为 .
【答案】
【解析】由题意,得,
.
当,即,即时,,满足题意;
当,即时,
因为,则,解得;
综上,实数m的取值范围为.
【变式8-3】(23-24高一上·江苏扬州·期中)(多选)已知集合,且,则实数m的值可以为( )
A.1 B. C.2 D.0
【答案】ABD
【解析】因为,.
当时,,符合题意;
当时,,所以或,解得或.
所以m的值为或或.故选:ABD.
【变式8-4】(23-24高一上·陕西西安·月考)设集合,,若,则的取值可能是( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】因为,
所以或或,
所以或或,故选:ABD.
【考点题型九】两个集合相等及应用
方法总结:
1、判断两个集合是否相等的重点是要把握住两个原则:(1)对于元素较少的有限集,可用列举法将元素一一列举出来,看两个集合中的元素是否完全相同;(2)若两个集合是无限集,则从“互为子集”入手进行判断.
2、利用集合相等求参数
从集合相等的概念入手,寻找两个集合中元素之间的关系.首先分析一个集合中的元素与另一个集合中的哪个元素相等,共有几种情况,然后通过列方程(组)求解.当集合中未知元素不止一个时,往往要分类讨论.求出参数值后要注意检验是否满足集合中元素的互异性.
【例9】(23-24高一上·山东临沂·月考)(多选)下列各组集合不表示同一集合的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】对于A,集合都是单元素集,而元素与不同,A不是;
对于B,集合的元素为有序实数对,而集合的元素为实数,B不是;
对于C,集合都含有两个元素4,5,只是排列顺序不同,
而集合的元素具有无序性,C是;
对于D,集合有两个元素1,2,而集合只有一个元素,D不是.故选:ABD
【变式9-1】(23-24高一上·河北张家口·期中)(多选)下列集合中,可以表示为的是( )
A. B.
C. D.不等式组的解集
【答案】AB
【解析】由,A符合;
由,B符合;
由表示点集合,不是数集,C不符合;
由,解集为,D不符合.故选:AB
【变式9-2】(23-24高一上·河南·期中)已知集合,,若,则实数( )
A.0 B.1 C.1或2 D.2
【答案】D
【解析】由题意可知,解得故选:D
【变式9-3】(23-24高一上·广东佛山·期中)已知集合, ,若,则等于( )
A.或 B.或 C. D.
【答案】C
【解析】由有,解得,.
当时,与集合元素的互异性矛盾,舍去.
当时,,满足题意.故选:C.
【变式9-4】(23-24高一上·江苏无锡·期中)已知,,若集合,则的值为 .
【答案】
【解析】∵,显然,
所以,∴.
根据集合中元素的互异性得,∴.
∴
【考点题型十】空集的概念与性质
【例10】(23-24高一上·广东广州·期中)下列关于空集的说法中,错误的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】对于A,因为用于元素与集合之间,故A错误;
对于BD,因为空集是任何集合的子集,故BD正确;
对于C,因为是集合中的元素,故C正确.故选:A.
【变式10-1】(23-24高一上·广东深圳·月考)(多选)下列数学符号使用正确的是( )
A. B. C. D.⫋
【答案】ABD
【解析】对于A,N表示自然数集,不是自然数,故成立,则A选项正确;
对于B,Z表示整数集,,故成立,则B选项正确;
对于C,表示空集,没有任何一个元素,即,故C选项不正确;
对于D,空集是任何一个非空集合的真子集,故⫋成立,则D选项正确.故选:ABD.
【变式10-2】(23-24高一上·重庆·期中)(多选)下列选项中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】因为空集不含任何元素,故,A错误;
因为空集为任何集合的子集,故,B正确;
因为方程,所以方程的解集为,
所以,C正确;
因为空集不含任何元素,是1个元素,故D错误;故选:BC.
【变式10-3】(23-24高一上·海南海口·期中)有下列关系式:①;②;③;④;⑤;⑥.其中不正确的是( )
A.①③ B.②④⑤ C.③④ D.①②⑤
【答案】C
【解析】对①:因为集合元素具有无序性,显然①正确;
对②:因为集合,故正确,即②正确;
对③:空集是一个集合,而集合是以空集为元素的一个集合,因此不正确;
对④:是一个集合,仅有一个元素0,但是空集不含任何元素,于是,故④不正确;
对⑤:由④可知,非空,于是有,因此⑤正确;
对⑥:显然成立,因此⑥正确.
综上,本题不正确的有③④,于是本题选项为C.故选:C.
【变式10-4】(23-24高一上·江苏扬州·月考)(多选)以下四个选项表述正确的有( )
A. B.⫋ C. D.
【答案】BC
【解析】对选项A,由不是的元素,故A错误;
对选项B,由规定:空集是任何集合的子集,则且存在,故⫋,B正确;
对选项C,由子集概念,中的任意一个元素都是的元素,则,C正确;
对选项D,由不是的元素,D错误.故选:BC.
【考点题型十一】集合的交并补运算
方法总结:交集、并集、补集的基本运算方法
(1)进行集合运算时,可按照如下口诀进行:交集元素仔细找,属于且属于;并集元素勿遗漏,切忌重复仅取一;全集是大范围,去掉中元素,剩余元素成补集。
(2)解决集合的混合运算问题时,一般先算括号内的部分;
(3)当集合是用列举法表示时(如数集),可以通过列举集合的元素分别得到所求的集合;当集合用描述法表示时(如不等式行事表示的集合),则可运用数轴求解。
【例11】(23-24高一上·江苏常州·期中)已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,
所以.故选:B
【变式11-1】(23-24高一上·江苏镇江·期中)设集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意可得:.故选:C.
【变式11-2】(23-24高一上·江苏·期中)已知集合或,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为集合或,
所以
所以,故选:B
【变式11-3】(23-24高一上·江苏宿迁·期中)(多选)已知非空集合都是的子集,满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】A. ,所以,故A正确;
B. ,则,所以,故B正确;
C.若,,
则,,故C错误;
D.,所以,所以又,
所以,故,所以D正确.故选:ABD.
【变式11-4】(23-24高一上·江苏无锡·期中)已知集合且,集合,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】因为且,4和6的最小公倍数为12,
所以,
又因为,而,但,所以A,C错误;
因为集合中元素为12的正整数倍,而为24的整数倍,
所以元素满足是24的正整数倍时,必满足是12的正整数倍,
则,故D正确;
对于B,若但,且,B错误;故选:D
【考点题型十二】根据集合的交并补运算求参数
方法总结:利用交并补求参数范围的解题思路
(1)根据并集求参数范围:
若A有参数,则需要讨论A是否为空集;若B有参数,则;
(2)根据交集求参数范围:
若A有参数,则需要讨论A是否为空集;
若B有参数,则
【例12】(23-24高一上·江苏扬州·期中)(多选)已知集合,,且,则实数的值可以为( )
A. B. C.0 D.1
【答案】BCD
【解析】由可得,.
当时,满足,此时;
当时,,
解可得,.
因为,所以或.
当时,;
当时,.
综上所述,或或.故选:BCD.
【变式12-1】(23-24高一上·江苏镇江·期中)设为实数,集合,,若,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】由,,,所以,即,
所以的取值范围是.
【变式12-2】(23-24高一上·江苏苏州·月考)已知集合,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)
【解析】(1)∵,∴,
∴,,解得,
∴实数的取值范围是;
(2)∵,
∴当时,则,解得,符合题意;
当时,则或,解得
综上,实数m的取值范围是.
【变式12-3】(23-24高一上·浙江杭州·期中)设集合,,或,全集.
(1)若,求实数a的取值范围;
(2)若,求实数b的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)因为,
所以,解得,
所以a的取值范围是;
(2),因为,所以,
所以,解得,
所以b的取值范围是.
【变式12-4】(23-24高一上·浙江宁波·期中)已知集合,.
(1)若,求;
(2)若 ,求实数的取值范围.
请从条件①,条件②,这两个条件中选一个填入(2)中横线处,并完成第(2)问的解答.
【答案】(1) ;(2)答案见解析.
【解析】(1)∵当时,集合,
∴.
(2)选择①若,∴,
∴当时,,解得;
当时,,解得,满足题意;
综上所述:实数的取值范围是.
选择②若,∵或,
∴时,,解得;
当时,,解得满足题意;
综上所述:实数的取值范围是.
【考点题型十三】韦恩图在集合中的应用
【例13】(23-24高一上·山东青岛·期中)已知全集,,,则下图中阴影部分表示的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由图可知阴影部分表示的集合为,
而或,故,故选:A
【变式13-1】(23-24高一上·安徽淮北·期中)(多选)若集合A,B,U满足,则下列结论一定正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】由,可得,所以B正确;
如图所示,由,可得A错误,C正确;
又由,所以D错误.故选:BC.
【变式13-2】(23-24高一上·四川成都·期中)如图,为全集,是的三个子集,则阴影部分所表示的集合是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由韦恩图知:阴影部分表示对应元素不属于,但属于,
所以阴影部分所表示的集合是.故选:A
【变式13-3】(23-24高一上·山东淄博·期末)(多选)如图,已知矩形表示全集,是的两个子集,则阴影部分可表示为( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】在阴影部分区域内任取一个元素,则且,即且,
所以阴影部分可表示为,A对;
且,阴影部分可表示为,而,故C错误;
且,阴影部分可表示为,D对;
显然,阴影部分区域所表示的集合为的真子集,B选项不合乎要求.故选:AD.
【变式13-4】(23-24高一上·江苏连苏州·期中)(多选)图中阴影部分用集合表示正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】ABC
【解析】由图可得图中阴影部分表示为,
又,,,
故符合题意的有A、B、C.故选:ABC
【考点题型十四】集合的新定义问题
方法总结:解决以集合为背景的新定义问题,要抓住两点:
(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)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.
【例14】(23-24高一上·福建厦门·月考)整数集中,被5除所得余数为的所有整数组成一个“类”,记为,即,其中.以下判断中不正确的是( )
A. B.
C. D.若,则整数,属同一类
【答案】C
【解析】A选项,,故,A正确;
B选项,全体整数被5除的余数只能是0,1,2,3,4,
故,B正确;
C选项,,故,C错误;
D选项,由题意可知能被5整除,故分别被5除的余数相同,
故整数,属同一类,D正确.故选:C.
【变式14-1】(23-24高一上·山东烟台·期中)给定集合,定义且,若,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】∵,∴,∴,
当且仅当时取等号,则,故A正确;
∵,,
由新定义可知,,故B正确;
,故C错误;
,故D正确.故选:ABD.
【变式14-2】(23-24高一上·江苏苏州·期中)用表示非空集合中元素的个数,定义,已知集合,则下面正确结论正确的是( ).
A.;
B.;
C.“”是“”的必要不充分条件;
D.若,则
【答案】AD
【解析】对于A,当时,,此时,故A正确;
对于B,当时,,此时,故B错误;
对于C,当时,,所以,,所以,所以;
当时,因为,所以或,
若,满足,解得;
若,因为方程的两个根都不是方程的根,
所以需满足,解得,
所以“”是“”的充分不必要条件,故C错误;
对于D,因为,要得,所以或,由C可知:或,
所以,所以,故D正确;故选:AD
【变式14-3】(23-24高一下·安徽宿州·期中)定义1:对于一个数集,定义一种运算,对任意都有,则称集合关于运算是封闭的(例如:自然数集对于加法运算是封闭的).
定义2:对于一个数集,若存在一个元素,使得任意,满足,则称为集合中的零元,若存在一个元素,使得任意,满足,则称为集合中的单位元(例如:0和1分别为自然数集中的零元和单位元).
定义3:对于一个数集,如果满足下列关系:
①有零元和单位元;
②关于加、减、乘、除(除数不为0)四种运算都是封闭的;
③对于乘法和加法都满足交换律和结合律,且满足乘法对加法的分配律,则称这个数集是一个数域.
(1)指出常用数集中,那些数集可以构成数域(不需要证明);
(2)已知集合,证明:集合关于乘法运算是封闭的;
(3)已知集合,证明:集合是一个数域.
【答案】(1);(2)证明见解析;(3)证明见解析.
【解析】(1)由于,而,因此不是数域;
由于,而,因此不是数域;
中,都有零元:0和单位元:1;
关于加、减、乘、除(除数不为0)四种运算都是封闭的;
对于乘法和加法都满足交换律和结合律,且满足乘法对加法的分配律,
所以可以是数域.
(2)设(都为整数),显然,且,
则
显然,因此,
所以集合A关于乘法运算是封闭的.
(3)①显然,当时,;当时,,
显然对任意,都有,所以集合中有零元0和单位元1;
②设,则,
因为都为有理数,则也都为有理数,
因此;
又由(2)同理可得,都为有理数时,也都为有理数,
于是;
当时,令,
显然都是有理数,则,于是,
因此集合A关于加、减、乘、除运算都是封闭的;
③显然任意,都有,由中加法、乘法运算都满足交换律、结合律,
还满足乘法对加法的分配律,
因此集合A中加法、乘法运算都满足交换律、结合律,还满足乘法对加法的分配律,
所以集合A是一个数域.
【变式14-4】(23-24高一下·浙江·期中)设集合.定义:和集合,积集合,分别用表示集合中元素的个数.
(1)若,求集合;
(2)若,求的所有可能的值组成的集合;
(3)若,求证:.
【答案】(1);(2);(3)证明见解析
【解析】(1)(1)由,则,
.
(2)当,不妨记集合为,
且令,
则必有,
和中剩下的满足,
并且,下列有四种可能:
一是,则;
二是与与与三对数有两对相等,
另一对不相等,则;
三是与与与三对数有一对相等,
其它两对不相等,则;
四是与与与三对数全不相等,则;
综上述,的所有可能的值组成的集合为.
(3)当,不妨记集合为,且,
则必有,
和中剩下的元素为,满足,
所以有两种可能,当,;当,;
ⅰ)当,不妨记这6个元素为,且让,
则必有,所以;
ⅱ)当,,
不妨记,,,,,
则,则必有,
积中剩下的满足,则,
下面先证明.
假设,由,则,
即,所以,
令,由,则,
所以,则,与事实不符,所以.
下面再证明.
由上述分析知:要使,积中剩下的满足,
必有两对积与七对中的两对相等,有如下五种情况:
一是,则可推得,令其比值为,则,
于是,由,
则,则,显然无解,故此情况不能;
二是,则可推得,令,
显然,由,则,
所以,而显然,故此情况不可能;
三是,则可推得,令其比值为,则,由,
又,则,这与矛盾,故此情况不可能;
四是,可推得,令其比值为,则,
于是,,,,
于是由,则,
所以,代入得,推得,所以,
所以,有,所以,这与是有理数相矛盾,所以此情况不能;
五是,可推得,令其比值为,则,于是,
由,则,则,
显然无解,故此情况不可能.所以.
综上,所以.
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