内容正文:
专题1.1 集合与简易逻辑
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 2
【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 5
考点三:集合的基本运算 6
考点四:简易逻辑 7
【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.
(4)了解充分条件、必要条件、充要条件的概念;了解命题中条件与结论的关系.
【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
4. 充分条件、必要条件、充要条件的判断
【知识导图】
【知识清单】
1.元素与集合
一组对象的全体构成一个集合.
(1)集合中元素的三大特征:确定性、互异性、无序性.
(2)集合中元素与集合的关系:对于元素a与集合A,a∈A或a∉A,二者必居其一.
(3)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*
Z
Q
R
(4)集合的表示法:列举法、描述法、Venn图法.
(5)集合的分类:集合按元素个数的多少分为有限集、无限集,有限集常用列举法表示,无限集常用描述法表示.
2.集合间的基本关系
关系
定义
表示
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A=B
子集
A中的任意一个元素都是B中的元素
A⊆B
真子集
A是B的子集,且B中至少有一个元素不属于A
AB
注意:(1)空集用∅表示.
(2)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.
(3)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(4)若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
3.集合的基本运算
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的补集为CUA
图形表示
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.
A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
A∩(CUA)=∅,A∪(CUA)=U,CU(CUA)=A
求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.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即为CUA.
特别提醒:
1.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔CUA⊇CUB.
2. CU(A∩B)=(CUA)∪(CUB),CU(A∪B)=(CUA)∩(CUB).
4.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”是真命题
“若p,则q”是假命题
推出关系
__p⇒q__
pq
条件关系
p是q的充分条件
q是p的必要条件
p不是q的充分条件
q不是p的必要条件
5.充要条件
1.定义:若p⇒q且q⇒p,则记作__p⇔q__,此时p是q的充分必要条件,简称__充要条件__.
2.条件与结论的等价性:如果p是q的__充要条件__,那么q也是p的__充要条件__.
3.概括:如果__p⇔q__,那么p与q互为__充要条件__.
【考点分类剖析】
考点一:集合的基本概念
例1.8月20日《黑传说悟空》风靡全球,下列几组对象可以构成集合的是( )
A.游戏中会变身的妖怪 B.游戏中长的高的妖怪
C.游戏中能力强的妖怪 D.游戏中击败后给奖励多的妖怪
例2.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.①②⑤⑥
例3.下列说法中正确的是( )
A.1与表示同一个集合
B.由1,2,3组成的集合可表示为或
C.方程的所有解的集合可表示为
D.集合可以用列举法表示
【变式探究】1.下列各组对象能构成集合的是( )
A.新冠肺炎死亡率低的国家
B.世纪中国平均气温较高的年份
C.的近似值
D.中国古代四大发明
2. 下列表示正确的是( )
A. B. C. D.
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
考点二:集合间的基本关系
例1.下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
例2 .下列四组集合中表示同一集合的为( )
A.,
B.,
C.,
D.,
集合间基本关系判定的两种方法和一个关键
【变式探究】1.设集合,则下列集合中与集合相等的是( )
A. B. C. D.
2.下列元素、集合间的关系表述正确的是( )
A. B.
C. D.
考点三:集合的基本运算
例1. 已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
例2.,则( )
A. B. C. D.
例3. 设全集,集合,则集合( )
A. B.
C. D.
例4. 已知集合,,则 ___________;
【变式探究】1. 设集合,,则( )
A. B.
C. D.
2.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
3.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
4. 已知集合,则_________.
考点四:简易逻辑
例1.已知:整数能被2整除,:整数能被6整除,则是的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
例2.对任意、、,给出下列命题:
①“”是“”的充要条件;
②“是无理数”是“是无理数”的充要条件;
③“”是“”的必要非充分条件;
④“”是“”的充分非必要条件.
其中真命题的个数为( )
A.个 B.个 C.个 D.个
例3.“”是“”成立的.
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【变式探究】1.“”是“”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.的一个必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
3.“是等腰三角形”是“是等边三角形”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
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专题1.1 集合与简易逻辑
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 2
【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 8
考点四:简易逻辑 11
【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.
(4)了解充分条件、必要条件、充要条件的概念;了解命题中条件与结论的关系.
【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
4. 充分条件、必要条件、充要条件的判断
【知识导图】
【知识清单】
1.元素与集合
一组对象的全体构成一个集合.
(1)集合中元素的三大特征:确定性、互异性、无序性.
(2)集合中元素与集合的关系:对于元素a与集合A,a∈A或a∉A,二者必居其一.
(3)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*
Z
Q
R
(4)集合的表示法:列举法、描述法、Venn图法.
(5)集合的分类:集合按元素个数的多少分为有限集、无限集,有限集常用列举法表示,无限集常用描述法表示.
2.集合间的基本关系
关系
定义
表示
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A=B
子集
A中的任意一个元素都是B中的元素
A⊆B
真子集
A是B的子集,且B中至少有一个元素不属于A
AB
注意:(1)空集用∅表示.
(2)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.
(3)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(4)若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
3.集合的基本运算
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的补集为CUA
图形表示
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.
A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
A∩(CUA)=∅,A∪(CUA)=U,CU(CUA)=A
求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.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即为CUA.
特别提醒:
1.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔CUA⊇CUB.
2. CU(A∩B)=(CUA)∪(CUB),CU(A∪B)=(CUA)∩(CUB).
4.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”是真命题
“若p,则q”是假命题
推出关系
__p⇒q__
pq
条件关系
p是q的充分条件
q是p的必要条件
p不是q的充分条件
q不是p的必要条件
5.充要条件
1.定义:若p⇒q且q⇒p,则记作__p⇔q__,此时p是q的充分必要条件,简称__充要条件__.
2.条件与结论的等价性:如果p是q的__充要条件__,那么q也是p的__充要条件__.
3.概括:如果__p⇔q__,那么p与q互为__充要条件__.
【考点分类剖析】
考点一:集合的基本概念
例1.8月20日《黑传说悟空》风靡全球,下列几组对象可以构成集合的是( )
A.游戏中会变身的妖怪 B.游戏中长的高的妖怪
C.游戏中能力强的妖怪 D.游戏中击败后给奖励多的妖怪
【答案】A
【分析】根据集合的确定性依次判断选项即可.
【详解】对A:游戏中会变身的妖怪可以构成集合,故A正确;
对B、C、D:不满足集合的确定性,故不能构成集合,故B、C、D错误.
故选:A.
例2.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.①②⑤⑥
【答案】C
【分析】根据集合元素的无序性判断①;根据子集的定义判断②;根据集合及空集的定义判断③④⑤;利用元素与集合的关系判断⑥.
【详解】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.
例3.下列说法中正确的是( )
A.1与表示同一个集合
B.由1,2,3组成的集合可表示为或
C.方程的所有解的集合可表示为
D.集合可以用列举法表示
【答案】B
【分析】根据集合的相关概念以及表示方法,对每个选项进行逐一分析,即可判断选择.
【详解】对于A,1不能表示一个集合,故错误;
对于B,因为集合中的元素具有无序性,故正确;
对于C,因为集合的元素具有互异性,而中有相同的元素,故错误;
对于D,因为集合中有无数个元素,无法用列举法表示,故错误.
故选:B.
【变式探究】1.下列各组对象能构成集合的是( )
A.新冠肺炎死亡率低的国家
B.世纪中国平均气温较高的年份
C.的近似值
D.中国古代四大发明
【答案】D
【分析】根据集合的定义直接判断即可.
【详解】对于A,死亡率低没有明确的标准,所以该组对象不能构成集合,A错误;
对于B,平均气温较高没有明确的标注,所以该组对象不能构成集合,B错误;
对于C,的近似值没有明确精确度,即没有明确的标注,所以该组对象不能构成集合,C错误;
对于D,中国古代四大发明:造纸术、印刷术、火药、指南针;满足集合定义,可以构成集合,D正确.
故选:D.
2. 下列表示正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由空集的定义,结合集合与集合的关系及元素与集合的关系逐一判断即可得解.
【详解】对于选项A,由空集的定义可得:空集是任意集合的子集,即,即A正确,
对于选项B,,即B错误,
对于选项C,,即C错误,
对于选项D,,即D错误,
故选:A.
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
【分析】由集合的表示方法判断①,④;由集合中元素的特点判断②,③.
【详解】解: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.
考点二:集合间的基本关系
例1.下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】利用集合的概念、元素与集合、集合与集合的关系逐一判断各选项即可作答.
【详解】对于A,是无理数,A不正确;
对于B,,B不正确;
对于C,由集合元素的性质知,C正确;
对于D,集合与的关系是包含与不包含关系,不是属于与不属于关系,D不正确.
故选:C
例2 .下列四组集合中表示同一集合的为( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【答案】B
【分析】根据集合元素的性质可判断.
【详解】对A,两个集合中元素对应的坐标不同,则A不正确;
对B,集合中的元素具有无序性,两个集合是同一集合,故B正确;
对C,两个集合研究的对象不同,一个是点集,一个是数集,则C不正确;
对D,是以为元素的集合,是空集,则D不正确.
故选:B.
集合间基本关系判定的两种方法和一个关键
【变式探究】1.设集合,则下列集合中与集合相等的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据集合相等的定义判断选项.
【详解】两个集合的元素相同,两个集合相等,集合中有2个元素,分别是1和2,所以与集合相等的集合是.
故选:C
2.下列元素、集合间的关系表述正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】对于A,由元素与集合的关系判断;对于B,由集合中元素判断集合间关系;对于C,由空集定义判断;对于D,由数集的范围判断.
【详解】对于A,是元素,是自然数集,应用 “”连接,故A错误;
对于B,中的元素都在中,故,故B错误;
对于C ,是不含任何元素的集合,故C错误;
对于D,是有理数集,是实数集,故,由于任何集合都是它本身的子集,故D正确.
故选:D
考点三:集合的基本运算
例1. 已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由集合表示的数集特征再根据交集计算即可求得结果.
【详解】根据题意可得只能表示奇数,又,
可得.
故选:D.
例2.,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由两集合的描述法表示以及交集的几何意义解方程组可得结果.
【详解】根据题意可得联立,解得,
再由两集合交集的几何意义可得.
故选:B
例3. 设全集,集合,则集合( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据集合的补集、并集运算求解即可.
【详解】因为全集,集合,,
所以,.
故选:D
例4. 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:.
【变式探究】1. 设集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由交集的定义求解.
【详解】集合,,
则.
故选:A.
2.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】首先求解集合,再根据补集的定义即可得出答案.
【详解】因为,,
所以.
故选:A.
3.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】将集合元素的范围表示在数轴上,由集合并集的含义,即可求得.
【详解】因为集合,,
把集合元素的范围表示在数轴上,如图,
可知.
故选:B.
4. 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:简易逻辑
例1.已知:整数能被2整除,:整数能被6整除,则是的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
【答案】B
【分析】根据题意分别判断充分性和必要性即可得到答案.
【详解】充分性:
因为:整数能被2整除,所以设此数为,
则不一定为整数,即不一定能被6整除,故充分性不成立;
必要性:
因为:整数能被6整除,所以设此数为,
则一定为整数,即一定能被2整除,故必要性成立.
综上所述,是的必要非充分条件.
故选:B
例2.对任意、、,给出下列命题:
①“”是“”的充要条件;
②“是无理数”是“是无理数”的充要条件;
③“”是“”的必要非充分条件;
④“”是“”的充分非必要条件.
其中真命题的个数为( )
A.个 B.个 C.个 D.个
【答案】B
【分析】利用等式的性质以及特殊值法结合充分条件、必要条件的定义可判断①;利用充分条件、必要条件的定义可判断②;利用集合的包含关系可判断③;利用特殊值法结合充分条件、必要条件的定义可判断④.
【详解】对于①,当时,由等式的性质可知,,即“”“”,
若,当时,则、不一定相等,即“”“”,
所以,“”是“”的充分不必要条件,①错;
对于②,若是无理数,则是无理数,
另一方面,若是无理数,则是无理数,
所以,“是无理数”“是无理数”,
因此,“是无理数”是“是无理数”的充要条件,②对;
对于③,因为,
所以,“”是“”的必要非充分条件,③对;
对于④,若,取,,则,即“”“”,
若,不妨取,,则,即“”“”,
所以,“”是“”的既不充分也不必要条件,④错.
故真命题的个数为,
故选:B.
例3.“”是“”成立的.
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【分析】由集合的子集的定义和充要条件的定义推导即可.
【详解】解:,则;反之,若,也有,所以“”是“”成立的充要条件.
故答案为C.
【变式探究】1.“”是“”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】根据充分必要条件的定义判断.
【详解】时,一定有,满足充分性,
但时,如,不满足,即不满足必要性,
“”是“”的为充分不必要条件.
故选:A.
2.的一个必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据必要不充分条件的定义转化为对应集合的关系进行求解即可.
【详解】的一个必要不充分条件对应集合设为,则,
则满足条件,
故选:C.
3.“是等腰三角形”是“是等边三角形”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】根据条件,利用充分条件和必要条件的判断方法,即可求解.
【详解】因为等腰三角形不一定是等边三角形,所以“是等腰三角形”推不出“是等边三角形”,
又等边三角形一定是等腰三角形,所以“是等边三角形”可以推出“是等腰三角形”,
所以“是等腰三角形”是“是等边三角形”的必要不充分条件,
故选:B.
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