内容正文:
第一章 集合与常用逻辑用语
1.3 集合的基本运算
第2课时 补集
(教师独具内容)
课程标准:1.在具体情境中,了解全集的含义.2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,能求给定子集的补集.3.能使用Venn图表达集合的基本运算,体会图形对理解抽象概念的作用.
教学重点:1.补集的概念.2.交集、并集、补集的综合运算.
教学难点:1.对补集的理解及补集思想的应用.2.子集、并集、交集、补集的综合应用.
核心素养:通过补集的运算培养数学运算素养.
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
全集
U
核心概念掌握
5
集合A
全集U
∁UA
知识点二 补集
∁UA
集合A
核心概念掌握
6
[点拨] ∁UA包含三层含义:(1)A⊆U;(2) ∁UA是一个集合,且(∁UA)⊆U;(3) ∁UA是U中所有不属于A的元素构成的集合.
[拓展] 补集的性质
(1)A∪(∁UA)=U.
(2)A∩(∁UA)=∅.
(3) ∁UU=∅, ∁U∅=U, ∁U(∁UA)=A.
(4)(∁UA)∩(∁UB)= ∁U(A∪B).
(5)(∁UA)∪(∁UB)= ∁U(A∩B).
核心概念掌握
7
1.(已知补集求原集合)已知全集U={0,1,2},且∁UA={2},则A=( )
A.{0} B.{1}
C.∅ D.{0,1}
2.(已知补集求全集)设全集为U,M={0,2,4}, ∁UM={6},则U=( )
A.{0,2,4,6} B.{0,2,4}
C.{6} D.∅
答案
核心概念掌握
8
3.(利用数轴求补集)全集U={x|0<x<10},集合A={x|2<x<5},则∁UA=____________________.
4.(集合的综合运算)设集合U={1,2,3,4,5},M={2,3},N={4},则∁U(M∪N)=________.
5.(已知补集求参数)设U=R,A={x|a≤x<b}, ∁UA={x|x<4,或x≥8},则a=____,b=____.
{x|0<x≤2,或5≤x<10}
{1,5}
4
8
答案
核心概念掌握
9
核心素养形成
题型一 补集的简单运算
解析 因为U={x∈N+|x<9}={1,2,3,4,5,6,7,8},A={3,4,5,6},所以∁UA={1,2,7,8}.故选B.
(1)(2024·河北遵化高一上期中)设全集U={x∈N+|x<9},集合A={3,4,5,6},则∁UA=( )
A.{1,2,3,8} B.{1,2,7,8}
C.{0,1,2,7} D.{0,1,2,7,8}
答案
解析
核心素养形成
11
(2)已知全集为R,集合A={x|x<1,或x≥5},则∁RA=________.
(3)已知全集U,集合A={1,3,5,7}, ∁UA={2,4,6}, ∁UB={1,4,6},则集合B=______________.
{x|1≤x<5}
解析 在数轴上画出集合A,由数轴,得∁RA={x|1≤x<5}.
{2,3,5,7}
解析 因为集合A={1,3,5,7}, ∁UA={2,4,6},所以U={1,2,3,4,5,6,7}.又∁UB={1,4,6},所以B={2,3,5,7}.
答案
解析
核心素养形成
12
【感悟提升】 求集合的补集的方法
核心素养形成
13
【跟踪训练】
1.(1)设全集U={x|x是小于5的非负整数},A={2,4},则∁UA=__________.
{0,1,3}
解析:由题意,知U={0,1,2,3,4},又A={2,4},所以∁UA={0,1,3}.
答案
解析
核心素养形成
14
(2)若集合A={x|-1≤x<1},当S分别取下列集合时,求∁SA.
①S=R;②S={x|x≤2};③S={x|-4≤x≤1}.
解:①把集合A表示在数轴上,如图所示.
由图知∁SA={x|x<-1,或x≥1}.
②把集合S和A表示在数轴上,如图所示.
由图知∁SA={x|x<-1,或1≤x≤2}.
③把集合S和A表示在数轴上,如图所示.
由图知∁SA={x|-4≤x<-1,或x=1}.
解
核心素养形成
15
题型二 交集、并集、补集的混合运算
解 解法一:因为∁UA={1,2,6,7,8}, ∁UB={1,2,3,5,6},
所以(∁UA)∩(∁UB)={1,2,6},A∩(∁UB)={3,5},(∁UA)∪B={1,2,4,6,7,8}.
解法二:画出Venn图,如图所示,由图可得(∁UA)∩(∁UB)={1,2,6},A∩(∁UB)={3,5},(∁UA)∪B={1,2,4,6,7,8}.
(1)已知U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={3,4,5},B={4,7,8},求(∁UA)∩(∁UB),A∩(∁UB),(∁UA)∪B.
解
核心素养形成
16
(2)设全集为R,A={x|3≤x<7},B={x|2<x<10},求∁RB,∁R(A∪B)及(∁RA)∩B.
解 把集合A,B在数轴上表示如下:
由图知∁RB={x|x≤2,或x≥10},A∪B={x|2<x<10},所以∁R(A∪B)={x|x≤2,或x≥10}.
因为∁RA={x|x<3,或x≥7},
所以(∁RA)∩B={x|2<x<3,或7≤x<10}.
解
核心素养形成
17
【感悟提升】 集合混合运算的一般思路
(1)明确题中含有哪些运算,依据三种运算的定义列出算式.
(2)明确运算顺序,先算括号内的,再按照从左到右的顺序依次运算.
(3)注意对运算结果进行检验.
核心素养形成
18
【跟踪训练】
2.(1)(2023·全国乙卷)设集合U=R,集合M={x|x<1},N={x|-1<x<2},则{x|x≥2}=( )
A.∁U(M∪N) B.N∪∁UM
C.∁U(M∩N) D.M∪∁UN
解析:由题意可得M∪N={x|x<2},则∁U(M∪N)={x|x≥2},A正确;∁UM={x|x≥1},则N∪∁UM={x|x>-1},B错误;M∩N={x|-1<x<1},则∁U(M∩N)={x|x≤-1,或x≥1},C错误;∁UN={x|x≤-1,或x≥2},则M∪∁UN={x|x<1,或x≥2},D错误.故选A.
答案
解析
核心素养形成
19
(2)(2024·福建部分学校教学联盟高一下开学质量监测)已知全集U={1,2,3,4,5,6,7,8},M={1,3,6},P={3,4,5},则Venn图中阴影部分表示的集合是_______________.
解析:由于全集U={1,2,3,4,5,6,7,8},M={1,3,6},P={3,4,5},故M∪P={1,3,4,5,6},M∩P={3},则∁U(M∪P)={2,7,8},故Venn图中阴影部分表示的集合为[∁U(M∪P)]∪(M∩P)={2,3,7,8}.
{2,3,7,8}
答案
解析
核心素养形成
20
题型三 与补集相关的参数的求解
解 由已知,得A={x|x≥-m},
所以∁UA={x|x<-m},
因为B={x|-2<x<4},(∁UA)∩B=∅,
所以-m≤-2,即m≥2,
所以实数m的取值范围是{m|m≥2}.
设集合A={x|x+m≥0},B={x|-2<x<4},全集U=R,且(∁UA)∩B=∅,求实数m的取值范围.
解
核心素养形成
21
解:由已知,得A={x|x≥-m},
所以∁UA={x|x<-m},
又B={x|-2<x<4},(∁UA)∩B≠∅,
所以-m>-2,
解得m<2.
所以实数m的取值范围是{m|m<2}.
[条件探究1] 本例将条件“(∁UA)∩B=∅”改为“(∁UA)∩B≠∅”,其他条件不变,则实数m的取值范围又如何?
解
核心素养形成
22
解:由已知,得A={x|x≥-m},
∁UB={x|x≤-2或x≥4}.
又(∁UB)∪A=R,所以-m≤-2,解得m≥2.
所以实数m的取值范围是{m|m≥2}.
[条件探究2] 本例将条件“(∁UA)∩B=∅”改为“(∁UB)∪A=R”,其他条件不变,则实数m的取值范围又如何?
解
核心素养形成
23
【感悟提升】 由集合的补集求解参数的方法
(1)如果所给集合是有限集,可利用补集的定义并结合集合知识求解.
(2)如果所给集合是无限集,一般利用数轴分析法求解.
核心素养形成
24
【跟踪训练】
3.(1)已知全集U={1,2,3,4,5},A={2,m},且∁UA={1,3,5},则m的值为_____.
解析:由已知全集U={1,2,3,4,5},∁UA={1,3,5},所以A={2,4},又因为A={2,m},所以m=4.
4
答案
解析
核心素养形成
25
(2)已知全集U=R,A={x∈R|x2-3x+b=0},B={x∈R|(x-2)(x2+3x-4)=0},且(∁UB)∩A=∅,求实数b的取值范围.
解
核心素养形成
26
随堂水平达标
1.已知M,N为集合I的非空真子集,且M,N不相等,若N∩(∁IM)=∅,则M∪N=( )
A.M B.N
C.I D.∅
解析:如图,因为N∩(∁IM)=∅,且M,N不相等,所以N M,所以M∪N=M.
答案
解析
随堂水平达标
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答案
解析
随堂水平达标
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29
3.(2024·海口市第一中学高一上期中)设集合S={x|x>-2},T={x|-4≤x≤1},则(∁RS)∪T=( )
A.{x|-2<x≤1} B.{x|x≤-4}
C.{x|x≤1} D.{x|x≥1}
解析:因为S={x|x>-2},所以∁RS={x|x≤-2},又T={x|-4≤x≤1},所以(∁RS)∪T={x|x≤-2}∪{x|-4≤x≤1}={x|x≤1}.
答案
解析
随堂水平达标
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30
解析: 由题意,得∁UA={x|x是非负偶数},又B={x|x是5的倍数},所以B∩(∁UA)中的元素应为10的倍数且大于等于0,故B∩(∁UA)={x∈N|x是10的倍数}.
4.如果U={x|x是自然数},A={x|x是正奇数},B={x|x是5的倍数},则B∩(∁UA)=___________________.
{x∈N|x是10的倍数}
答案
解析
随堂水平达标
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31
5.已知全集U={2,3,a2-2a-3},A={2,|a-7|},∁UA={5},则a的值为_____.
4
答案
解析
随堂水平达标
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32
课后课时精练
基础题(占比60%) 中档题(占比30%) 拔高题(占比10%)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
对点 交集、补集混合
运算 并集、补集混合运算 交集、补集混合运算;Venn图表示集合 并集、补集混合运算 Venn图表示集合的交、并、补运算 交集、并集、补集的混合运算 已知补集求原集合的真子集个数 利用补集运算、集合间的关系求参数范围
题号 9 10 11 12 13 14 15
难度 ★ ★★ ★★★ ★★ ★★ ★★ ★★★
对点 数轴法求交集、并集、补集的混合运算 交集、并集、补集的混合运算及应用 Venn图在交集、补集混合运算中的应用 用交集、并集、补集的混合运算表示集合 数轴法结合交集、补集混合运算表示集合 交集、并集、补集的混合运算 补集的综合应用
课后课时精练
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34
1.(2024·重庆南开中学高一上期中)已知全集U={x∈N+|x≤5},A={0,1,2,3},B={2,3,5},则A∩(∁UB)=( )
A.∅ B.{1}
C.{1,2} D.{2,3}
解析:由题可知,U={x∈N+|x≤5}={1,2,3,4,5},所以∁UB={1,4},所以A∩(∁UB)={1}.故选B.
答案
解析
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2.已知全集U=R,集合A={x|x≤0},B={x|x≥1},则∁U(A∪B)=( )
A.{x|x≥0} B.{x|x≤1}
C.{x|0≤x≤1} D.{x|0<x<1}
解析:由题意可知,A∪B={x|x≤0,或x≥1},所以∁U(A∪B)={x|0<x<1}.
答案
解析
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3.(2024·江苏南京东山高级中学高一上期中)已知集合M={1,2,3,4,5},N={1,2,4,6,7},若集合A={3,5},则下列阴影部分可以表示集合A的是
( )
解析:M∩N={1,2,4},是两个集合的公共部分,∁M(M∩N)={3,5},是在集合M中去掉M∩N.故选B.
答案
解析
课后课时精练
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4.已知集合A={x|x=4k+1,k∈Z},B={x|x=4k-1,k∈Z},则∁Z(A∪B)=( )
A.{x|x=4k,k∈Z}
B.{x|x=4k+2,k∈Z}
C.{x|x=2k,k∈Z}
D.{x|x=2k+1,k∈Z}
解析:因为A={x|x=4k+1,k∈Z},B={x|x=4k-1,k∈Z},所以A∪B={x|x=2k+1,k∈Z},所以∁Z (A∪B)={x|x=2k,k∈Z}.故选C.
答案
解析
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38
5.(2024·陕西西安长安区第一中学高一上第一次质量检测)如图,I是全集,M,P,S是I的子集,则阴影部分所表示的集合是( )
A.(M∩P)∩S
B.(M∩P)∪S
C.(M∩P)∩(∁IS)
D.(M∩P)∪(∁IS)
解析:由题图可知,阴影部分所表示的集合包含于M∩P,同时又包含于∁IS,故图中阴影部分所表示的集合是(M∩P)∩(∁IS).故选C.
答案
解析
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6.(多选)已知集合A={x|-1<x≤3},B={x|-2≤x≤2},则下列关系式正确的是
( )
A.A∩B=∅
B.A∪B={x|-2≤x≤3}
C.A∪(∁RB)={x|x≤-1,或x>2}
D.A∩(∁RB)={x|2<x≤3}
解析:∵A={x|-1<x≤3},B={x|-2≤x≤2},∴A∩B={x|-1<x≤3}∩{x|-2≤x≤2}={x|-1<x≤2},故A不正确;A∪B={x|-1<x≤3}∪{x|-2≤x≤2}={x|-2≤x≤3},故B正确;∵ ∁RB={x|x<-2,或x>2},∴A∪(∁RB)={x|-1<x≤3}∪{x|x<-2,或x>2}={x|x<-2,或x>-1},故C不正确;A∩(∁RB)={x|-1<x≤3}∩{x|x<-2,或x>2}={x|2<x≤3},故D正确.
答案
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7.若全集U={0,1,2,3},且∁UA={2},则集合A的真子集共有_____个.
解析:由题意,知A={0,1,3},故集合A的真子集有23-1=7个.
7
答案
解析
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41
8.已知全集U=R,集合A={x|x<-1},B={x|2a<x<a+3},且B⊆∁RA,则实
数a的取值范围为______________.
答案
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10.(2024·广东东莞第四高级中学高一上期中)已知全集U={x∈N|1≤x≤6},集合A={x|x2-6x+8=0},B={3,4,5,6}.
(1)求A∪B,A∩B;
(2)求(∁UA)∩B,并写出它的所有真子集.
解:(1)化简得A={2,4},又B={3,4,5,6},
所以A∪B={2,3,4,5,6},A∩B={4}.
(2)由题知U={1,2,3,4,5,6}, ∁UA={1,3,5,6},
则(∁UA)∩B={3,5,6},
则集合{3,5,6}的真子集有∅,{3},{5},{6},{3,5},{3,6},{5,6}.
解
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11.设全集U={1,2,3,4,5},集合S与T都是U的子集,满足S∩T={2},(∁US)∩T={4},(∁US)∩(∁UT)={1,5},则有( )
A.3∈S,3∈T B.3∈S,3∈∁UT
C.3∈∁US,3∈T D.3∈∁US,3∈∁UT
解析:因为S∩T={2},所以2∈S,且2∈T,又(∁US)∩T={4},所以4∉S,4∈T,又(∁US)∩(∁UT)={1,5},所以∁U(S∪T)={1,5},所以1,5∉(S∪T),如图所示,若3∈T,则3∈(∁US)∩T,与(∁US)∩T={4}矛盾,所以3∈S,3∈ ∁UT.
答案
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12.(多选)(2024·陕西咸阳永寿县中学高一上月考)若全集U={a,b,c,d,e,f},集合M={a,d},N={b,c},则全集U可以等于( )
A.∁U(M∩N) B.(∁UM)∩N
C.(∁UM)∩(∁UN) D.(∁UM)∪(∁UN)
解析:对于A,因为M={a,d},N={b,c},所以M∩N=∅,因为U={a,b,c,d,e,f},所以∁U(M∩N)=U,所以A正确;对于B,因为U={a,b,c,d,e,f},M={a,d},所以∁UM={b,c,e,f},因为N={b,c},所以(∁UM)∩N={b,c},所以B错误;对于C,D,因为U={a,b,c,d,e,f},M={a,d},N={b,c},所以∁UM={b,c,e,f}, ∁UN={a,d,e,f},所以(∁UM)∩(∁UN)={e,f},(∁UM)∪(∁UN)={a,b,c,d,e,f}=U,所以C错误,D正确.故选AD.
答案
解析
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13.(2024·广东湛江第二十一中学高一上月考)已知全集U=R,集合A={x|x<-3,或x≥2},B={x|-1<x<5},则集合C={x|-1<x<2}=________(用A,B或其补集表示).
解析:如图所示,由图可知C⊆ ∁UA,且C⊆B,所以C=B∩(∁UA).
B∩(∁UA)
答案
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14.已知U=R,A={x|x2+px+12=0},B={x|x2-5x+q=0},若(∁UA)∩B={2},(∁UB)∩A={4},则A∪B=_________.
解析:因为(∁UA)∩B={2},所以2∈B,且2∉A,因为(∁UB)∩A={4},所以4∈A,且4∉B,分别代入,得42+4p+12=0,22-5×2+q=0,所以p=-7,q=6.所以A={3,4},B={2,3}.所以A∪B={2,3,4}.
{2,3,4}
答案
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15.(2024·四川成都七中高一上月考)已知全集U={x|-1≤x≤2,x∈P},集合A={x|0≤x<2,x∈P},B={x|-a<x≤1,x∈P}(-1<a<1).
(1)若P=R,求∁UA中的最大元素m与∁UB中的最小元素n的差m-n;
(2)若P=Z,求∁AB与∁UA中所有元素之和及∁U(∁AB).
解: (1)由已知得∁UA={x|-1≤x<0,或x=2}, ∁UB={x|-1≤x≤-a,或1<x≤2},所以m=2,n=-1,
所以m-n=2-(-1)=3.
解
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(2)因为P=Z,所以U={x|-1≤x≤2,x∈Z}={-1,0,1,2},A={x|0≤x<2,x∈Z}={0,1},
若0<a<1,则-1<-a<0,B={x|-a<x≤1,x∈Z}={0,1},所以∁AB=∅,
又∁UA={-1,2},所以∁AB与∁UA中所有元素之和为-1+2=1;
若-1<a≤0,则0≤-a<1,B={x|-a<x≤1,x∈Z}={1},所以∁AB={0},又∁UA={-1,2},所以∁AB与∁UA中所有元素之和为0-1+2=1.
因为∁AB={0}或∁AB=∅,
所以∁U(∁AB)={-1,1,2},或∁U(∁AB)= ∁U∅=U={-1,0,1,2}.
解
课后课时精练
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R
知识点一 全集
(1)概念:一般地,如果一个集合含有所研究问题中涉及的所有元素,那么就称这个集合为_______.
(2)记法:通常记作_____.
解:由题意,B={-4,1,2},且A⊆B.
①若A=∅,则Δ=9-4b<0,得b>eq \f(9,4);
②若A≠∅,则方程x2-3x+b=0有实根,设实根为x1,x2,由根与系数的关系知,x1+x2=3.
又A⊆B,所以A={1,2},
所以由根与系数的关系得b=1×2=2.
综上,实数b的取值范围是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(b\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(b>\f(9,4),或b=2)))).
2.(2024·全国甲卷)已知集合A={1,2,3,4,5,9},B={x|eq \r(x)∈A},则∁A(A∩B)=( )
A.{1,4,9}
B.{3,4,9}
C.{1,2,3}
D.{2,3,5}
解析:因为A={1,2,3,4,5,9},B={x|eq \r(x)∈A},所以B={1,4,9,16,25,81},则A∩B={1,4,9},∁A(A∩B)={2,3,5}.故选D.
解析:由A∪(∁UA)=U,知eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(|a-7|=3,,a2-2a-3=5,))所以a=4.
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(a\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(a≥-\f(1,2)))))
解析:由题意得∁RA={x|x≥-1}.①若B=∅,则a+3≤2a,即a≥3,满足B⊆∁RA;②若B≠∅,则由B⊆∁RA,得2a≥-1且2a<a+3,解得-eq \f(1,2)≤a<3.综上,实数a的取值范围为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(a\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(a≥-\f(1,2))))).
9.已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2<x<3},B={x|-3≤x≤2},求A∩B,(eq \a\vs4\al(∁U)A)∪B,A∩(eq \a\vs4\al(∁U)B),eq \a\vs4\al(∁U)(A∪B).
解:将U,A,B在数轴上表示,如图所示,
∵A={x|-2<x<3},
B={x|-3≤x≤2},U={x|x≤4},
∴eq \a\vs4\al(∁U)A={x|x≤-2,或3≤x≤4},
eq \a\vs4\al(∁U)B={x|x<-3,或2<x≤4}.
A∩B={x|-2<x≤2},
A∪B={x|-3≤x<3}.
故(eq \a\vs4\al(∁U)A)∪B={x|x≤2,或3≤x≤4},
A∩(eq \a\vs4\al(∁U)B)={x|2<x<3},
eq \a\vs4\al(∁U)(A∪B)={x|x<-3,或3≤x≤4}.
$$