内容正文:
2025届高考数学一轮复习教案讲义(原卷版)——集合与常用逻辑用语、不等式之集合
【知识梳理】
1.元素与集合
(1)集合中元素的三个特性:确定性、 、无序性.
(2)元素与集合的关系是 或不属于,表示符号分别为∈和∉.
(3)集合的三种表示方法: 、 、图示法.
(4)常用数集及记法
名称
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
记法
2.集合间的基本关系
(1)子集:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的 ,就称集合A为集合B的子集.记作A ⊆B(或B ⊇A).
(2)真子集:如果集合A⊆B,但 元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的 ,记作AB(或BA).
(3)相等:若A⊆B,且 ,则A=B.
(4)空集的性质:∅是任何集合的子集,是任何 集合的真子集.
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∁UA
图形表示
集合表示
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈U,且x∉A}
4.集合的运算性质
(1)A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
(2)A∪A=A,A∪∅=A,A∪B=B∪A.
(3)A∩(∁UA)=∅,A∪(∁UA)=U,∁U(∁UA)=A.
[常用结论]
1.若有限集A中有n个元素,则A的子集有2n个,真子集有2n-1个,非空子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个.
2.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔∁UA⊇∁UB.
3.∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).
【诊断自测】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)任何一个集合都至少有两个子集.( )
(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.( )
(3)若1∈{x2,x},则x=-1或1.( )
(4)对于任意两个集合A,B,(A∩B)⊆(A∪B)恒成立.( )
2. (必修一P13T1改编)已知U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,4,5},B={1,3,5,7},则A∩(∁UB)=________.
3.已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为________.
4.(必修一P9T5改编)已知集合A={x|0<x<a},B={x|1<x<2},若B⊆A,则实数a的取值范围是________.
考点一 集合的基本概念
例1 (1)(2023·南充模拟)已知集合A={(x,y)|x2+y2≤,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为( )
A.4 B.5
C.8 D.9
(2)(2024·邵阳质检)已知a,b∈R,若={a2,a+b,0},则a2 024+b2 024的值为( )
A.-1 B.0
C.1 D.±1
方法总结 1.研究集合问题时,首先要明确构成集合的元素是数集、点集,还是其他集合;然后再看集合的构成元素满足的限制条件,从而准确把握集合的含义.
2.利用集合元素的限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数时,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.
训练1 (1)(2023·石家庄联考)已知集合A={(x,y)|x2+y2=1},集合B={(x,y)|y=|x|-1},则集合A∩B的真子集的个数为( )
A.3 B.4
C.7 D.8
(2)已知集合A={1,a-2,a2-a-1},若-1∈A,则实数a的值为( )
A.1 B.1或0
C.0 D.-1或0
考点二 集合间的基本关系
例2 (1)已知集合A={x∈Z|y=log5(x+1)},B={x∈Z|x2-x-2<0},则( )
A.A∩B=A B.A∪B=B
C.BA D.AB
(2)已知集合A=,B=.若B⊆A,则实数a的取值范围是________.
方法总结 1.若B⊆A,应分B=∅和B≠∅两种情况讨论.
2.已知两个集合间的关系求参数时,关键是将两个集合间的关系转化为元素或区间端点间的关系,进而求得参数范围.注意合理利用数轴、Venn图帮助分析及对参数进行讨论.求得参数后,一定要把端点值代入进行验证,否则易增解或漏解.
训练2 (1)已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x∈N|x2-6x<0},则满足AC⊆B的集合C的个数为( )
A.4 B.6
C.7 D.8
(2)(2023·新高考Ⅱ卷)设集合A={0,-a},B={1,a-2,2a-2},若A⊆B,则
a=( )
A.2 B.1
C. D.-1
考点三 集合的运算
例3 (1)(2023·新高考Ⅰ卷)已知集合M={-2,-1,0,1,2},N={x|x2-x-6≥0},则M∩N=( )
A.{-2,-1,0,1} B.{0,1,2}
C.{-2} D.{2}
(2)(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
(3)(2021·全国甲卷改编)设集合M={x|0<x<4},N=,且M∩N=N,则a的取值范围为( )
A.a≤ B.a>4
C.a≤4 D.a>
方法总结 1.进行集合运算时,首先看集合能否化简,能化简的先化简,再研究其关系并进行运算.
2.对于集合的交、并、补运算,如果集合中的元素是离散的,可用Venn图表示;如果集合中的元素是连续的,可用数轴表示,此时要注意端点的情况.
训练3 (1)(2023·全国乙卷)设全集U={0,1,2,4,6,8},集合M={0,4,6},N={0,1,6},则M∪∁UN=( )
A.{0,2,4,6,8} B.{0,1,4,6,8}
C.{1,2,4,6,8} D.U
(2)若全集U={-2,-1,0,1,2},A={-2,2},B={x|x2-1=0},则图中阴影部分所表示的集合为( )
A.{-1,0,1} B.{-1,0}
C.{-1,1} D.{0}
(3)(2023·驻马店模拟)已知集合A={x|(x-1)(x-4)<0},B={x|x>a},若A∪B={x|x>1},则a的取值范围是( )
A.[1,4) B.(1,4)
C.[4,+∞) D.(4,+∞)
在部分有限集中,我们经常遇到元素个数的问题,常用Venn图表示两个集合的交、并、补集,借助于Venn图解决集合问题,直观简捷,事半功倍.用Card表示有限集中元素的个数,即Card(A)表示有限集A的元素个数.
例 (2020·新高考Ⅰ卷)某中学的学生积极参加体育锻炼,其中有96%的学生喜欢足球或游泳,60%的学生喜欢足球,82%的学生喜欢游泳,则该中学既喜欢足球又喜欢游泳的学生数占该校学生总数的比例是( )
A.62% B.56%
C.46% D.42%
训练 (2024·西安调研)某学校举办运动会,比赛项目包括田径、游泳、球类,经统计高一年级有57人参加田径比赛,有11人参加游泳比赛,有62人参加球类比赛.参加球类比赛的同学中有14人参加田径比赛,有4人参加游泳比赛;同时参加田径比赛和游泳比赛的有8人;同时参加三项比赛的有2人.则高一年级参加比赛的同学的人数为________.
【习题演练】
1.(2023·上海卷)已知集合P={1,2},Q={2,3},若M={x|x∈P,且x∉Q},则M=( )
A.{1} B.{2}
C.{1,2} D.{1,2,3}
2.(2022·新高考Ⅱ卷)已知集合A={-1,1,2,4},B={x||x-1|≤1},则A∩B=( )
A.{-1,2} B.{1,2}
C.{1,4} D.{-1,4}
3.设集合A={x|log2(x-1)<2},B={x|x<5},则( )
A.A=B B.B⊆A
C.A⊆B D.A∩B=∅
4.(2023·全国甲卷)设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
5.(2024·临汾模拟)已知集合A={x|ln x≤1},B={x||2x+1|≤3},则A∪B=( )
A.{x|-2≤x≤1} B.{x|-2≤x≤e}
C.{x|x≤1} D.{x|x≤e}
6.(2024·湖北部分学校联考)设集合M=,N=,则集合M∩N的真子集个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
7.(2023·盐城模拟)已知集合A={0,1,2},B=,且B⊆A,则实数x=( )
A. B.1
C.或1 D.0
8.(2023·洛阳模拟)设集合A={x|-2≤x≤1},B={x|2x2+(a-4)x-2a≤0},且A∩B={x|-1≤x≤1},则a=( )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
9.若全集U=R,A={x|-1≤x≤6},B={x|0<x≤8},则图中阴影部分所表示的集合为________.
10.(2024·郑州质检)设集合A={x|x≤3},B={x|x2-6x+5≤0},则A∩B=________.
11.(2023·青岛调研)设A,B,C是非空集合,定义A·B·C={x|x∈A,且x∈B,且x∈C}.已知A={x|y=},B={y|y=3x+1},C={x|log2x<3},则A·B·C=________.
12.已知集合A={x|y=lg(a-x)},B={x|1<x<2},且(∁RB)∪A=R,则实数a的取值范围是________.
13.(2023·全国甲卷)设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则∁U(M∪N)=( )
A.{x|x=3k,k∈Z} B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z} D.∅
14.(多选)已知全集U={x∈N|log2x<3},A={1,2,3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},则集合B可能为( )
A.{2,3,4} B.{3,4,5}
C.{4,5,6} D.{3,5,6}
15.已知集合A={x|1<x<3},B={x|2m<x<1-m},若A∩B=∅,则实数m的取值范围是________.
16.已知集合A={x|x2+x-6=0},B={x|mx+1=0},且A∪B=A,则m的值可能是________.
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2025届高考数学一轮复习教案讲义(解析版)——集合与常用逻辑用语、不等式之集合
【知识梳理】
1.元素与集合
(1)集合中元素的三个特性:确定性、互异性、无序性.
(2)元素与集合的关系是属于或不属于,表示符号分别为∈和∉.
(3)集合的三种表示方法:列举法、描述法、图示法.
(4)常用数集及记法
名称
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
记法
N
N*或N+
Z
Q
R
2.集合间的基本关系
(1)子集:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,就称集合A为集合B的子集.记作A ⊆B(或B ⊇A).
(2)真子集:如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的真子集,记作AB(或BA).
(3)相等:若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
(4)空集的性质:∅是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
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∁UA
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}
4.集合的运算性质
(1)A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
(2)A∪A=A,A∪∅=A,A∪B=B∪A.
(3)A∩(∁UA)=∅,A∪(∁UA)=U,∁U(∁UA)=A.
[常用结论与微点提醒]
1.若有限集A中有n个元素,则A的子集有2n个,真子集有2n-1个,非空子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个.
2.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔∁UA⊇∁UB.
3.∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).
【诊断自测】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)任何一个集合都至少有两个子集.( )
(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.( )
(3)若1∈{x2,x},则x=-1或1.( )
(4)对于任意两个集合A,B,(A∩B)⊆(A∪B)恒成立.( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
解析 (1)错误.空集只有一个子集.
(2)错误.{x|y=x2+1}=R,{y|y=x2+1}=[1,+∞),{(x,y)|y=x2+1}是抛物线
y=x2+1上的点集.
(3)错误.当x=1时,不满足集合中元素的互异性.
2. (必修一P13T1改编)已知U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,4,5},B={1,3,5,7},则A∩(∁UB)=________.
答案 {2,4}
解析 易知∁UB={2,4,6},故A∩(∁UB)={2,4}.
3.已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为________.
答案 -
解析 当m+2=3时,m=1,
此时,m+2=2m2+m=3,故舍去;
当2m2+m=3时,解得m=-(m=1舍去).
4.(必修一P9T5改编)已知集合A={x|0<x<a},B={x|1<x<2},若B⊆A,则实数a的取值范围是________.
答案 [2,+∞)
解析 由图可知a≥2.
考点一 集合的基本概念
例1 (1)(2023·南充模拟)已知集合A={(x,y)|x2+y2≤,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为( )
A.4 B.5
C.8 D.9
答案 B
解析 因为x2+y2≤,x∈Z,
所以x可取-1,0,1.
当x=-1时,得y=0;
当x=0时,得y=-1,0或1;
当x=1时,得y=0.
所以A={(-1,0),(0,-1),(0,0),(0,1),(1,0)},共有5个元素.
(2)(2024·邵阳质检)已知a,b∈R,若={a2,a+b,0},则a2 024+b2 024的值为( )
A.-1 B.0
C.1 D.±1
答案 C
解析 由集合相等可知0∈,且a≠0,则=0,
所以b=0,所以a2=1,解得a=1或a=-1.
根据集合中元素的互异性可知a=1应舍去,
因此a=-1,
所以a2 024+b2 024=(-1)2 024+02 024=1.
方法总结 1.研究集合问题时,首先要明确构成集合的元素是数集、点集,还是其他集合;然后再看集合的构成元素满足的限制条件,从而准确把握集合的含义.
2.利用集合元素的限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数时,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.
训练1 (1)(2023·石家庄联考)已知集合A={(x,y)|x2+y2=1},集合B={(x,y)|y=|x|-1},则集合A∩B的真子集的个数为( )
A.3 B.4
C.7 D.8
答案 C
解析 结合图象可知,集合A∩B有3个元素,所以集合A∩B的真子集的个数为23-1=7.
(2)已知集合A={1,a-2,a2-a-1},若-1∈A,则实数a的值为( )
A.1 B.1或0
C.0 D.-1或0
答案 C
解析 ∵-1∈A,
若a-2=-1,即a=1时,A={1,-1,-1},不符合集合元素的互异性;
若a2-a-1=-1,即a=1(舍去)或a=0时,A={1,-2,-1},故a=0.
考点二 集合间的基本关系
例2 (1)已知集合A={x∈Z|y=log5(x+1)},B={x∈Z|x2-x-2<0},则( )
A.A∩B=A B.A∪B=B
C.BA D.AB
答案 C
解析 由x+1>0,得x>-1,
∴A={x∈Z|x>-1}={0,1,2,3,…}.
由x2-x-2<0,得-1<x<2,
∴B={0,1},∴A∩B=B,A∪B=A,BA.
(2)已知集合A=,B=.若B⊆A,则实数a的取值范围是________.
答案 [0,+∞)
解析 由<,得-<x-<,
解得0<x<,即A=.
当a≥时,B=∅,满足B⊆A;
当a<时,因为B⊆A,所以0≤a<.
综上,实数a的取值范围是[0,+∞).
方法总结 1.若B⊆A,应分B=∅和B≠∅两种情况讨论.
2.已知两个集合间的关系求参数时,关键是将两个集合间的关系转化为元素或区间端点间的关系,进而求得参数范围.注意合理利用数轴、Venn图帮助分析及对参数进行讨论.求得参数后,一定要把端点值代入进行验证,否则易增解或漏解.
训练2 (1)已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x∈N|x2-6x<0},则满足AC⊆B的集合C的个数为( )
A.4 B.6
C.7 D.8
答案 C
解析 ∵A={1,2},B={1,2,3,4,5},且AC⊆B,
∴集合C的所有可能为{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5},{1,2,3,4},{1,2,3,5},{1,2,4,5},{1,2,3,4,5},共7个.
(2)(2023·新高考Ⅱ卷)设集合A={0,-a},B={1,a-2,2a-2},若A⊆B,则
a=( )
A.2 B.1
C. D.-1
答案 B
解析 依题意,有a-2=0或2a-2=0.
当a-2=0时,解得a=2,
此时A={0,-2},B={1,0,2},不满足A⊆B;
当2a-2=0时,解得a=1,
此时A={0,-1},B={-1,0,1},满足A⊆B.
所以a=1,故选B.
考点三 集合的运算
例3 (1)(2023·新高考Ⅰ卷)已知集合M={-2,-1,0,1,2},N={x|x2-x-6≥0},则M∩N=( )
A.{-2,-1,0,1} B.{0,1,2}
C.{-2} D.{2}
答案 C
解析 因为N={x|x2-x-6≥0}={x|x≥3,或x≤-2},所以M∩N={-2},故选C.
(2)(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
答案 A
解析 因为M∪N={x|x<2},
所以∁U(M∪N)={x|x≥2},故选A.
(3)(2021·全国甲卷改编)设集合M={x|0<x<4},N=,且M∩N=N,则a的取值范围为( )
A.a≤ B.a>4
C.a≤4 D.a>
答案 C
解析 由M∩N=N,∴M⊇N.
当N=∅时,即a≤成立;
当N≠∅时,借助数轴易知<a≤4.
综上,a≤4.
感悟提升 1.进行集合运算时,首先看集合能否化简,能化简的先化简,再研究其关系并进行运算.
2.对于集合的交、并、补运算,如果集合中的元素是离散的,可用Venn图表示;如果集合中的元素是连续的,可用数轴表示,此时要注意端点的情况.
训练3 (1)(2023·全国乙卷)设全集U={0,1,2,4,6,8},集合M={0,4,6},N={0,1,6},则M∪∁UN=( )
A.{0,2,4,6,8} B.{0,1,4,6,8}
C.{1,2,4,6,8} D.U
答案 A
解析 由题意知,∁UN={2,4,8},
所以M∪∁UN={0,2,4,6,8}.
(2)若全集U={-2,-1,0,1,2},A={-2,2},B={x|x2-1=0},则图中阴影部分所表示的集合为( )
A.{-1,0,1} B.{-1,0}
C.{-1,1} D.{0}
答案 D
解析 B={x|x2-1=0}={-1,1},阴影部分所表示的集合为∁U(A∪B).
又A∪B={-2,-1,1,2},全集U={-2,-1,0,1,2},
所以∁U(A∪B)={0}.
(3)(2023·驻马店模拟)已知集合A={x|(x-1)(x-4)<0},B={x|x>a},若A∪B={x|x>1},则a的取值范围是( )
A.[1,4) B.(1,4)
C.[4,+∞) D.(4,+∞)
答案 A
解析 由题意可得A={x|1<x<4},
因为A∪B={x|x>1},所以1≤a<4.
在部分有限集中,我们经常遇到元素个数的问题,常用Venn图表示两个集合的交、并、补集,借助于Venn图解决集合问题,直观简捷,事半功倍.用Card表示有限集中元素的个数,即Card(A)表示有限集A的元素个数.
例 (2020·新高考Ⅰ卷)某中学的学生积极参加体育锻炼,其中有96%的学生喜欢足球或游泳,60%的学生喜欢足球,82%的学生喜欢游泳,则该中学既喜欢足球又喜欢游泳的学生数占该校学生总数的比例是( )
A.62% B.56%
C.46% D.42%
答案 C
解析 用Venn图表示该中学喜欢足球和游泳的学生所占比例之间的关系如图,
设既喜欢足球又喜欢游泳的学生占该中学学生总数的比例为x,
则(60%-x)+(82%-x)+x=96%,
解得x=46%.
训练 (2024·西安调研)某学校举办运动会,比赛项目包括田径、游泳、球类,经统计高一年级有57人参加田径比赛,有11人参加游泳比赛,有62人参加球类比赛.参加球类比赛的同学中有14人参加田径比赛,有4人参加游泳比赛;同时参加田径比赛和游泳比赛的有8人;同时参加三项比赛的有2人.则高一年级参加比赛的同学的人数为________.
答案 106
解析 设集合A,B,C分别指参加田径、游泳、球类比赛的学生构成的集合,作出Venn图,如图所示.
由图可知,高一年级参加比赛的同学的人数为46+37+1+12+2+6+2=106.
习题演练
1.(2023·上海卷)已知集合P={1,2},Q={2,3},若M={x|x∈P,且x∉Q},则M=( )
A.{1} B.{2}
C.{1,2} D.{1,2,3}
答案 A
解析 由M={x|x∈P,且x∉Q}知,M={1}.
2.(2022·新高考Ⅱ卷)已知集合A={-1,1,2,4},B={x||x-1|≤1},则A∩B=( )
A.{-1,2} B.{1,2}
C.{1,4} D.{-1,4}
答案 B
解析 由|x-1|≤1,得-1≤x-1≤1,
解得0≤x≤2,
所以B={x|0≤x≤2},所以A∩B={1,2}.
3.设集合A={x|log2(x-1)<2},B={x|x<5},则( )
A.A=B B.B⊆A
C.A⊆B D.A∩B=∅
答案 C
解析 由log2(x-1)<2得0<x-1<4,
解得1<x<5,则A={x|1<x<5},
又B={x|x<5},所以A⊆B.
4.(2023·全国甲卷)设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
答案 A
解析 由题意知,∁UM={2,3,5},
又N={2,5},所以N∪∁UM={2,3,5},故选A.
5.(2024·临汾模拟)已知集合A={x|ln x≤1},B={x||2x+1|≤3},则A∪B=( )
A.{x|-2≤x≤1} B.{x|-2≤x≤e}
C.{x|x≤1} D.{x|x≤e}
答案 B
解析 易知ln x≤1的解集为{x|0<x≤e},
则A={x|0<x≤e}.
由|2x+1|≤3可得-3≤2x+1≤3,
即-2≤x≤1,所以B={x|-2≤x≤1}.
所以A∪B={x|-2≤x≤e}.
6.(2024·湖北部分学校联考)设集合M=,N=,则集合M∩N的真子集个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
答案 C
解析 联立解得或
所以集合M∩N含有2个元素,其真子集的个数为22-1=3.
7.(2023·盐城模拟)已知集合A={0,1,2},B=,且B⊆A,则实数x=( )
A. B.1
C.或1 D.0
答案 A
解析 因为集合A={0,1,2},B=,B⊆A,所以由集合中元素的互异性及子集的概念可知=2,解得x=.
8.(2023·洛阳模拟)设集合A={x|-2≤x≤1},B={x|2x2+(a-4)x-2a≤0},且A∩B={x|-1≤x≤1},则a=( )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
答案 C
解析 由2x2+(a-4)x-2a≤0,
得(2x+a)(x-2)≤0,
当-=2,即a=-4时,B={2},
此时A∩B=∅,不符合题意;
当->2,即a<-4时,B=,
此时A∩B=∅,不符合题意;
当-<2,即a>-4时,B=,
因为A={x|-2≤x≤1},A∩B={x|-1≤x≤1},
所以-=-1,解得a=2.
9.若全集U=R,A={x|-1≤x≤6},B={x|0<x≤8},则图中阴影部分所表示的集合为________.
答案 {x|0<x≤6}
解析 由题图知阴影部分所表示的集合为A∩B={x|0<x≤6}.
10.(2024·郑州质检)设集合A={x|x≤3},B={x|x2-6x+5≤0},则A∩B=________.
答案 [1,3]
解析 由x2-6x+5=(x-1)(x-5)≤0,
解得1≤x≤5,即B=[1,5],
又A={x|x≤3},∴A∩B=[1,3].
11.(2023·青岛调研)设A,B,C是非空集合,定义A·B·C={x|x∈A,且x∈B,且x∈C}.已知A={x|y=},B={y|y=3x+1},C={x|log2x<3},则A·B·C=________.
答案 (1,8)
解析 因为A={x|y=}={x|x2+4x≥0}={x|x≤-4,或x≥0},
B={y|y=3x+1}={y|y>1},
C={x|log2x<3}={x|0<x<8},
所以A·B·C=(1,8).
12.已知集合A={x|y=lg(a-x)},B={x|1<x<2},且(∁RB)∪A=R,则实数a的取值范围是________.
答案 [2,+∞)
解析 由已知可得A=(-∞,a),
∁RB=(-∞,1]∪[2,+∞),
∵(∁RB)∪A=R,∴a≥2.
13.(2023·全国甲卷)设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则∁U(M∪N)=( )
A.{x|x=3k,k∈Z} B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z} D.∅
答案 A
解析 集合M∪N表示被3除余1或2的整数集,则它在整数集中的补集是恰好被3整除的整数集,故选A.
14.(多选)已知全集U={x∈N|log2x<3},A={1,2,3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},则集合B可能为( )
A.{2,3,4} B.{3,4,5}
C.{4,5,6} D.{3,5,6}
答案 BD
解析 由log2x<3得0<x<23,即0<x<8,于是得全集U={1,2,3,4,5,6,7},
因为∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},则有A∩B={3},3∈B,C不正确;
若B={2,3,4},则A∩B={2,3},∁U(A∩B)={1,4,5,6,7},矛盾,A不正确;
若B={3,4,5},则A∩B={3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},B正确;
若B={3,5,6},则A∩B={3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},D正确.
15.已知集合A={x|1<x<3},B={x|2m<x<1-m},若A∩B=∅,则实数m的取值范围是________.
答案 [0,+∞)
解析 ①当2m≥1-m,
即m≥时,B=∅,符合题意;
②当2m<1-m,即m<时,
因为A∩B=∅,所以1-m≤1或2m≥3,
解得0≤m<.
综上,实数m的取值范围是[0,+∞).
16.已知集合A={x|x2+x-6=0},B={x|mx+1=0},且A∪B=A,则m的值可能是________.
答案 0,-,
解析 由x2+x-6=0,得x=2或x=-3,
所以A={x|x2+x-6=0}={-3,2},
因为A∪B=A,所以B⊆A,
当B=∅时,B⊆A成立,
此时方程mx+1=0无解,得m=0;
当B≠∅时,得m≠0,
则集合B={x|mx+1=0}=,
因为B⊆A,所以-=-3或-=2,
解得m=或-,
综上,m=0,或-.
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$$2025届高考数学一轮复习讲义课件——集合与常用逻辑用语、不等式之集合
知识梳理
1.元素与集合
(1)集合中元素的三个特性:确定性、________、无序性.
(2)元素与集合的关系是______或不属于,表示符号分别为∈和∉.
(3)集合的三种表示方法:________、________、图示法.
互异性
属于
列举法
描述法
(4)常用数集及记法
名称 自然数集 正整数集 整数集 有理数集 实数集
记法 ____ ____________ ____ ____ ____
N
N*或N+
Z
Q
R
3
2.集合间的基本关系
(1)子集:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的______,就称集合A为集合B的子集.记作A ____B(或B ____A).
(2)真子集:如果集合A⊆B,但______元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的________,记作AB(或BA).
(3)相等:若A⊆B,且________,则A=B.
(4)空集的性质:∅是任何集合的子集,是任何______集合的真子集.
元素
⊆
⊇
存在
真子集
B⊆A
非空
4
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∁UA
图形表示
集合表示 {x|x∈A,或x∈B} _________________ {x|x∈U,且x∉A}
{x|x∈A,且x∈B}
5
4.集合的运算性质
(1)A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
(2)A∪A=A,A∪∅=A,A∪B=B∪A.
(3)A∩(∁UA)=∅,A∪(∁UA)=U,∁U(∁UA)=A.
6
常用结论
1.若有限集A中有n个元素,则A的子集有2n个,真子集有2n-1个,非空子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个.
2.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔∁UA⊇∁UB.
3.∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).
诊断自测
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)任何一个集合都至少有两个子集.( )
(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.( )
(3)若1∈{x2,x},则x=-1或1.( )
(4)对于任意两个集合A,B,(A∩B)⊆(A∪B)恒成立.( )
×
×
×
√
解析 (1)错误.空集只有一个子集.
(2)错误.{x|y=x2+1}=R,{y|y=x2+1}=[1,+∞),{(x,y)|y=x2+1}是抛物线y=x2+1上的点集.
(3)错误.当x=1时,不满足集合中元素的互异性.
2. (必修一P13T1改编)已知U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,4,5},B={1,3,5,7},则A∩(∁UB)=________.
{2,4}
解析 易知∁UB={2,4,6},故A∩(∁UB)={2,4}.
3.已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为________.
解析 当m+2=3时,m=1,
此时,m+2=2m2+m=3,故舍去;
4.(必修一P9T5改编)已知集合A={x|0<x<a},B={x|1<x<2},若B⊆A,则实数a的取值范围是__________.
[2,+∞)
解析 由图可知a≥2.
考点一 集合的基本概念
B
所以x可取-1,0,1.
当x=-1时,得y=0;
当x=0时,得y=-1,0或1;
当x=1时,得y=0.
所以A={(-1,0),(0,-1),(0,0),(0,1),(1,0)},共有5个元素.
C
所以b=0,所以a2=1,
解得a=1或a=-1.
根据集合中元素的互异性可知a=1应舍去,
因此a=-1,
所以a2 024+b2 024=(-1)2 024+02 024=1.
方法总结
1.研究集合问题时,首先要明确构成集合的元素是数集、点集,还是其他集合;然后再看集合的构成元素满足的限制条件,从而准确把握集合的含义.
2.利用集合元素的限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数时,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.
训练1 (1)(2023·石家庄联考)已知集合A={(x,y)|x2+y2=1},集合B={(x,y)|y=|x|-1},则集合A∩B的真子集的个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
C
解析 结合图象可知,集合A∩B有3个元素,所以集合A∩B的真子集的个数为23-1=7.
(2)已知集合A={1,a-2,a2-a-1},若-1∈A,则实数a的值为( )
A.1 B.1或0 C.0 D.-1或0
C
解析 ∵-1∈A,
若a-2=-1,即a=1时,A={1,-1,-1},不符合集合元素的互异性;
若a2-a-1=-1,即a=1(舍去)或a=0时,A={1,-2,-1},故a=0.
考点二 集合间的基本关系
例2 (1)已知集合A={x∈Z|y=log5(x+1)},B={x∈Z|x2-x-2<0},则( )
A.A∩B=A B.A∪B=B C.BA D.AB
C
解析 由x+1>0,得x>-1,
∴A={x∈Z|x>-1}={0,1,2,3,…}.
由x2-x-2<0,得-1<x<2,
∴B={0,1},∴A∩B=B,A∪B=A,BA.
[0,+∞)
综上,实数a的取值范围是[0,+∞).
方法总结
1.若B⊆A,应分B=∅和B≠∅两种情况讨论.
2.已知两个集合间的关系求参数时,关键是将两个集合间的关系转化为元素或区间端点间的关系,进而求得参数范围.注意合理利用数轴、Venn图帮助分析及对参数进行讨论.求得参数后,一定要把端点值代入进行验证,否则易增解或漏解.
训练2 (1)已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x∈N|x2-6x<0},则满足AC⊆B的集合C的个数为( )
A.4 B.6 C.7 D.8
C
解析 ∵A={1,2},B={1,2,3,4,5},且AC⊆B,
∴集合C的所有可能为{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5},{1,2,3,4},{1,2,3,5},{1,2,4,5},{1,2,3,4,5},共7个.
B
解析 依题意,有a-2=0或2a-2=0.
当a-2=0时,解得a=2,
此时A={0,-2},B={1,0,2},不满足A⊆B;
当2a-2=0时,解得a=1,
此时A={0,-1},B={-1,0,1},满足A⊆B.
所以a=1,故选B.
考点三 集合的运算
例3 (1)(2023·新高考Ⅰ卷)已知集合M={-2,-1,0,1,2},N={x|x2-x-6≥0},则M∩N=( )
A.{-2,-1,0,1} B.{0,1,2}
C.{-2} D.{2}
C
解析 因为N={x|x2-x-6≥0}={x|x≥3,或x≤-2},
所以M∩N={-2},故选C.
(2)(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
A
解析 因为M∪N={x|x<2},
所以∁U(M∪N)={x|x≥2},故选A.
C
解析 由M∩N=N,∴M⊇N.
综上,a≤4.
方法总结
1.进行集合运算时,首先看集合能否化简,能化简的先化简,再研究其关系并进行运算.
2.对于集合的交、并、补运算,如果集合中的元素是离散的,可用Venn图表示;如果集合中的元素是连续的,可用数轴表示,此时要注意端点的情况.
训练3 (1)(2023·全国乙卷)设全集U={0,1,2,4,6,8},集合M={0,4,6},N={0,1,6},则M∪∁UN=( )
A.{0,2,4,6,8} B.{0,1,4,6,8}
C.{1,2,4,6,8} D.U
A
解析 由题意知,∁UN={2,4,8},
所以M∪∁UN={0,2,4,6,8}.
(2)若全集U={-2,-1,0,1,2},A={-2,2},B={x|x2-1=0},则图中阴影部分所表示的集合为( )
A.{-1,0,1} B.{-1,0}
C.{-1,1} D.{0}
D
解析 B={x|x2-1=0}={-1,1},阴影部分所表示的集合为∁U(A∪B).
又A∪B={-2,-1,1,2},全集U={-2,-1,0,1,2},
所以∁U(A∪B)={0}.
(3)(2023·驻马店模拟)已知集合A={x|(x-1)(x-4)<0},B={x|x>a},若A∪B={x|x>1},则a的取值范围是( )
A.[1,4) B.(1,4)
C.[4,+∞) D.(4,+∞)
A
解析 由题意可得A={x|1<x<4},
因为A∪B={x|x>1},
所以1≤a<4.
Venn图的应用
在部分有限集中,我们经常遇到元素个数的问题,常用Venn图表示两个集合的交、并、补集,借助于Venn图解决集合问题,直观简捷,事半功倍.用Card表示有限集中元素的个数,即Card(A)表示有限集A的元素个数.
例 (2020·新高考Ⅰ卷)某中学的学生积极参加体育锻炼,其中有96%的学生喜欢足球或游泳,60%的学生喜欢足球,82%的学生喜欢游泳,则该中学既喜欢足球又喜欢游泳的学生数占该校学生总数的比例是( )
A.62% B.56% C.46% D.42%
C
解析 用Venn图表示该中学喜欢足球和游泳的学生所占比例之间的关系如图,
设既喜欢足球又喜欢游泳的学生占该中学学生总数的比例为x,
则(60%-x)+(82%-x)+x=96%,
解得x=46%.
训练 (2024·西安调研)某学校举办运动会,比赛项目包括田径、游泳、球类,经统计高一年级有57人参加田径比赛,有11人参加游泳比赛,有62人参加球类比赛.参加球类比赛的同学中有14人参加田径比赛,有4人参加游泳比赛;同时参加田径比赛和游泳比赛的有8人;同时参加三项比赛的有2人.则高一年级参加比赛的同学的人数为________.
106
解析 设集合A,B,C分别指参加田径、游泳、球类比赛的学生构成的集合,作出Venn图,如图所示.
由图可知,高一年级参加比赛的同学的人数为46+37+1+12+2+6+2=106.
习题演练
1.(2023·上海卷)已知集合P={1,2},Q={2,3},若M={x|x∈P,且x∉Q},则M=( )
A.{1} B.{2}
C.{1,2} D.{1,2,3}
A
解析 由M={x|x∈P,且x∉Q}知,M={1}.
2.(2022·新高考Ⅱ卷)已知集合A={-1,1,2,4},B={x||x-1|≤1},则A∩B=( )
A.{-1,2} B.{1,2}
C.{1,4} D.{-1,4}
B
解析 由|x-1|≤1,得-1≤x-1≤1,
解得0≤x≤2,
所以B={x|0≤x≤2},
所以A∩B={1,2}.
3.设集合A={x|log2(x-1)<2},B={x|x<5},则( )
A.A=B B.B⊆A
C.A⊆B D.A∩B=∅
C
解析 由log2(x-1)<2得0<x-1<4,
解得1<x<5,则A={x|1<x<5},
又B={x|x<5},
所以A⊆B.
4.(2023·全国甲卷)设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
A
解析 由题意知,∁UM={2,3,5},
又N={2,5},
所以N∪∁UM={2,3,5},故选A.
5.(2024·临汾模拟)已知集合A={x|ln x≤1},B={x||2x+1|≤3},则A∪B=( )
A.{x|-2≤x≤1} B.{x|-2≤x≤e}
C.{x|x≤1} D.{x|x≤e}
B
解析 易知ln x≤1的解集为{x|0<x≤e},
则A={x|0<x≤e}.
由|2x+1|≤3可得-3≤2x+1≤3,
即-2≤x≤1,
所以B={x|-2≤x≤1}.
所以A∪B={x|-2≤x≤e}.
C
所以集合M∩N含有2个元素,其真子集的个数为22-1=3.
A
8.(2023·洛阳模拟)设集合A={x|-2≤x≤1},B={x|2x2+(a-4)x-2a≤0},且A∩B={x|-1≤x≤1},则a=( )
A.1 B.-1 C.2 D.-2
C
解析 由2x2+(a-4)x-2a≤0,
得(2x+a)(x-2)≤0,
因为A={x|-2≤x≤1},A∩B={x|-1≤x≤1},
9.若全集U=R,A={x|-1≤x≤6},B={x|0<x≤8},则图中阴影部分所表示的集合为_____________.
{x|0<x≤6}
解析 由题图知阴影部分所表示的集合为A∩B={x|0<x≤6}.
10.(2024·郑州质检)设集合A={x|x≤3},B={x|x2-6x+5≤0},则A∩B=________.
[1,3]
解析 由x2-6x+5=(x-1)(x-5)≤0,
解得1≤x≤5,
即B=[1,5],
又A={x|x≤3},
∴A∩B=[1,3].
(1,8)
B={y|y=3x+1}={y|y>1},
C={x|log2x<3}={x|0<x<8},
所以A·B·C=(1,8).
12.已知集合A={x|y=lg(a-x)},B={x|1<x<2},且(∁RB)∪A=R,则实数a的取值范围是____________.
[2,+∞)
解析 由已知可得A=(-∞,a),
∁RB=(-∞,1]∪[2,+∞),
∵(∁RB)∪A=R,
∴a≥2.
13.(2023·全国甲卷)设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则∁U(M∪N)=( )
A.{x|x=3k,k∈Z} B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z} D.∅
A
解析 集合M∪N表示被3除余1或2的整数集,则它在整数集中的补集是恰好被3整除的整数集,故选A.
14.(多选)已知全集U={x∈N|log2x<3},A={1,2,3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},则集合B可能为( )
A.{2,3,4} B.{3,4,5}
C.{4,5,6} D.{3,5,6}
BD
解析 由log2x<3得0<x<23,即0<x<8,于是得全集U={1,2,3,4,5,6,7},
因为∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},则有A∩B={3},3∈B,C不正确;
若B={2,3,4},则A∩B={2,3}, ∁U (A∩B)={1,4,5,6,7},矛盾,
A不正确;
若B={3,4,5},则A∩B={3}, ∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},B正确;
若B={3,5,6},则A∩B={3}, ∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},D正确.
15.已知集合A={x|1<x<3},B={x|2m<x<1-m},若A∩B=∅,则实数m的取值范围是____________.
[0,+∞)
解析 ①当2m≥1-m,
16.已知集合A={x|x2+x-6=0},B={x|mx+1=0},且A∪B=A,则m的值可
能是_____________.
解析 由x2+x-6=0,得x=2或x=-3,
所以A={x|x2+x-6=0}={-3,2},
因为A∪B=A,所以B⊆A,
当B=∅时,B⊆A成立,此时方程mx+1=0无解,得m=0;
当B≠∅时,得m≠0,
-
当2m2+m=3时,解得m=-eq \f(3,2)(m=1舍去).
例1 (1)(2023·南充模拟)已知集合A={(x,y)|x2+y2≤eq \r(3),x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为( )
A.4
B.5
C.8
D.9
解析 因为x2+y2≤,x∈Z,
(2)(2024·邵阳质检)已知a,b∈R,若eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(a,\f(b,a),1))={a2,a+b,0},则a2 024+b2 024的值为( )
A.-1
B.0
C.1
D.±1
解析 由集合相等可知0∈eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(a,\f(b,a),1)),且a≠0,则eq \f(b,a)=0,
当a≥时,B=∅,满足B⊆A;
当a<时,因为B⊆A,所以0≤a<.
(2)已知集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,4)))))<\f(1,4)) ),B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|a<x<\f(1,2))).若B⊆A,则实数a的取值范围是_____________.
解析 由<,得-<x-<,
解得0<x<,即A=.
(2)(2023·新高考Ⅱ卷)设集合A={0,-a},B={1,a-2,2a-2},若A⊆B,则a=( )
A.2
B.1
C.eq \f(2,3)
D.-1
(3)(2021·全国甲卷改编)设集合M={x|0<x<4},N=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|\f(1,3)≤x<a)),且M∩N=N,则a的取值范围为( )
A.a≤eq \f(1,3)
B.a>4
C.a≤4
D.a>eq \f(1,3)
当N=∅时,即a≤成立;
当N≠∅时,借助数轴易知<a≤4.
6.(2024·湖北部分学校联考)设集合M=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1((x,y)|\f(x,4)+\f(y,3)=1)),N=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1((x,y)|\f(x2,4)+\f(y,3)=1)),则集合M∩N的真子集个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析 联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x,4)+\f(y,3)=1,,\f(x2,4)+\f(y,3)=1,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=0,,y=3))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=1,,y=\f(9,4),))
7.(2023·盐城模拟)已知集合A={0,1,2},B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(1,\f(1,x))),且B⊆A,则实数x=( )
A.eq \f(1,2)
B.1
C.eq \f(1,2)或1
D.0
解析 因为集合A={0,1,2},B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(1,\f(1,x))),B⊆A,
所以由集合中元素的互异性及子集的概念可知eq \f(1,x)=2,解得x=eq \f(1,2).
当-eq \f(a,2)>2,即a<-4时,B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|2≤x≤-\f(a,2))),
此时A∩B=∅,不符合题意;
当-=2,即a=-4时,B={2},
此时A∩B=∅,不符合题意;
当-eq \f(a,2)<2,即a>-4时,B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|-\f(a,2)≤x≤2)),
所以-=-1,解得a=2.
11.(2023·青岛调研)设A,B,C是非空集合,定义A·B·C={x|x∈A,且x∈B,且x∈C}.已知A={x|y=eq \r(x2+4x)},B={y|y=3x+1},C={x|log2x<3},则A·B·C=___________.
解析 因为A={x|y=eq \r(x2+4x)}={x|x2+4x≥0}={x|x≤-4,或x≥0},
因为A∩B=∅,所以1-m≤1或2m≥3,
解得0≤m<.
综上,实数m的取值范围是[0,+∞).
即m≥时,B=∅,符合题意;
②当2m<1-m,即m<时,
解得m=eq \f(1,3)或-eq \f(1,2),综上,m=0,eq \f(1,3)或-eq \f(1,2).
0,-,
则集合B={x|mx+1=0}=,
因为B⊆A,所以-=-3或-=2,
$$