内容正文:
第一章 集合与常用逻辑用语、不等式
第一节 集 合
[课标要求] 1.了解集合的含义,了解全集、空集的含义.2.理解元素与集合的属于关系,理解集合间的包含和相等关系.3.会求两个集合的并集、交集与补集.4.能用自然语言、图形语言、集合语言描述不同的具体问题,能使用Venn图表示集合间的基本关系和基本运算.
1.集合与元素
(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,用符号∈或∉表示.
(3)集合的表示法:列举法、描述法、图示法.
(4)常见数集的记法
集合
非负整数集
(或自然数集)
正整数集
整数集
有理
数集
实数集
符号
N
N*
(或N+)
Z
Q
R
2.集合的基本关系
(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:不含任何元素的集合叫做空集,记为∅.
3.集合的基本运算
表示
运算
集合语言
图形语言
记法
并集
{x|x∈A,或x∈B}
A∪B
交集
{x|x∈A,且x∈B}
A∩B
补集
{x|x∈U,且x∉A}
∁UA
【常用结论】
1.若集合A有n(n≥1)个元素,则集合A有2n个子集,2n-1个真子集.
2.空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
3.A∩B=A⇔A⊆B,A∪B=A⇔B⊆A.
4.∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)集合{x∈N|x3=x},用列举法表示为{-1,0,1}.( × )
(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.( × )
(3)若1∈{x2,x},则x=-1或x=1.( × )
(4)对任意集合A,B,都有(A∩B)⊆(A∪B).( √ )
2.设集合A={x|3≤x<7},B={x|2<x<10},则(∁RA)∩B等于( )
A.{x|2<x≤3}
B.{x|7<x<10}
C.{x|2<x<3或7≤x<10}
D.{x|2<x≤3或7<x<10}
答案 C
解析 因为∁RA={x|x<3或x≥7},B={x|2<x<10},所以(∁RA)∩B={x|2<x<3或7≤x<10}.
3.(多选)若对任意x∈A,∈A,则称A为“影子关系”集合,下列集合为“影子关系”集合的是( )
A. B.
C. D.
答案 ABD
解析 根据“影子关系”集合的定义,
可知,,为“影子关系”集合.
由,得或,
当x=2时,∉,故不是“影子关系”集合.故选ABD.
4.已知集合A={1,3,a2},B={1,a+2},若A∪B=A,则实数a=________.
答案 2
解析 因为A∪B=A,所以B⊆A,所以a+2∈A.当a+2=3,即a=1时,A={1,3,1},不满足集合中元素的互异性,不符合题意;当a+2=a2时,a=-1(舍去)或a=2,此时A={1,3,4},B={1,4},符合题意.综上,实数a=2.
题型一 集合的含义与表示
[例1] (1)(2025·潮州模拟)已知集合A={(x,y)|y=x2},B={(x,y)|y=3x},则A∩B等于( )
A.{0,3} B.{(0,0),(3,9)}
C.{(0,0)} D.{(3,9)}
答案 B
解析 由题意得
解得或
故A∩B={(0,0),(3,9)}.
(2)已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为________.
答案 -
解析 由题意得m+2=3或2m2+m=3,
则m=1或m=-.
当m=1时,m+2=3,2m2+m=3,根据集合中元素的互异性可知不满足题意;
当m=-时,m+2=,2m2+m=3,符合题意,故m=-.
解决集合含义问题的关键点
(1)确定构成集合的元素.
(2)确定元素的限制条件.
(3)根据元素的特征(满足的条件)构造关系式解决相应问题.
[即时训练]
(1)(2025·苏州模拟)设集合A={1,2,3},B={4,5},C={x+y|x∈A,y∈B},则C中元素的个数为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
答案 B
解析 因为集合A={1,2,3},B={4,5},C={x+y|x∈A,y∈B},所以C={5,6,7,8}.即C中元素的个数为4.
(2)(2025·贵州黔东南三模)已知集合S={y|y=x2-1},T={(x,y)|x+y=0},下列关系正确的是( )
A.-2∈S B.∉T
C.-1∉S D.∈T
答案 D
解析 因为S={y|y=x2-1}={y|y≥-1},
所以A、C错误,
因为2+=0,所以∈T,所以B错误,
又-1+1=0,所以∈T,所以D正确,故选D.
题型二 集合间的基本关系
[例2] (1)(2025·江西新余质检)若A={x|x=+1,k∈Z},B={x|x=+,k∈Z},C={x|x=+,k∈Z},则这三个集合间的关系是( )
A.A⊆B⊆C B.A⊆C⊆B
C.C⊆B⊆A D.C⊆A⊆B
答案 C
解析 依题意,A={x|x=,k∈Z}={x|x=,k∈Z},B={x|x=,k∈Z},
C={x|x=,k∈Z}={x|x=,k∈Z},而{x|x=k+3,k∈Z}=Z,{偶数}={x|x=2k,k∈Z},
因此集合C中的任意元素都是集合B中的元素,即有C⊆B,集合B中的每一个元素都是集合A中的元素,即B⊆A,
所以C⊆B⊆A.故选C.
(2)(2023·新高考Ⅱ卷)设集合A={0,-a},B={1,a-2,2a-2},若A⊆B,则a等于( )
A.2 B.1
C. D.-1
答案 B
解析 若a-2=0,解得a=2,此时A={0,-2},B={1,0,2},不符合题意;
若2a-2=0,解得a=1,此时A={0,-1},B={1,-1,0},符合题意.
综上所述,a=1.
(1)空集是任何集合的子集,在涉及集合关系问题时,必须考虑空集的情况,否则易造成漏解.
(2)已知两个集合间的关系求参数时,关键是将条件转化为元素或区间端点间的关系,进而转化为参数所满足的关系,常用数轴、Venn图等来直观解决这类问题.
[即时训练]
(1)已知集合A={0,1,a2},B={1,0,3a-2},若A=B,则a等于( )
A.1或2 B.-1或-2
C.2 D.1
答案 C
解析 因为A=B,所以a2=3a-2,解得a=1或a=2.
当a=1时,a2=1,与集合元素互异性矛盾,故a=1不正确.
经检验可知a=2符合.故选C.
(2)(多选)(2025·济宁模拟)已知集合A={x|-1≤x≤7},B={x|a+2≤x≤2a-1},若使B⊆A成立的实数a的取值集合为M,则M的一个真子集可以是( )
A.{x|x≤4} B.{x|x≤3}
C.{x|3<x≤4} D.{x|4≤x<5}
答案 BC
解析 因为集合A={x|-1≤x≤7},B={x|a+2≤x≤2a-1},
又B⊆A,所以当B=∅时,a+2>2a-1,即a<3;
当B≠∅时,有-1≤a+2≤2a-1≤7,解得3≤a≤4,
故M=(-∞,4],则M的一个真子集可以是(-∞,3]或,故选BC.
题型三 集合的基本运算
命题点1 集合的运算
[例3] (1)(2024·全国甲卷)已知集合A={1,2,3,4,5,9},B=,则∁A(A∩B)=( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 因为A=,B={x|∈A},所以B=,
则A∩B=,∁A=.故选D.
(2)(多选)(2025·潍坊模拟)若非空集合M,N,P满足M∩N=N,M∪P=P,则( )
A.P⊆M B.M∩P=M
C.N∪P=P D.M∩(∁PN)=∅
答案 BC
解析 由M∩N=N,可得N⊆M,
由M∪P=P,可得M⊆P,
则推不出P⊆M,故A错误;
由M⊆P,可得M∩P=M,故B正确;
因为N⊆M且M⊆P,
所以N⊆P,则N∪P=P,故C正确;
由N⊆M,可得M∩(∁PN)不一定为空集,故D错误.
命题点2 利用集合的运算求参数的值(范围)
[例4] (1)(多选)已知A={x|x2+x-6=0},B={x|mx+1=0},且A∪B=A,则m的值可能为( )
A.- B.
C.0 D.-
答案 BCD
解析 由题意知A={x|x2+x-6=0},
由x2+x-6=0,解得x=2或x=-3,
所以A={2,-3},
因为A∪B=A,所以B⊆A,
当B=∅时,m=0,满足题意;
当B≠∅时,B=,
则-=2或-=-3,
解得m=-或m=,
综上,m=0或-或.
(2)已知集合A,B满足A={x|x>1},B={x|x<a-1},若A∩B=∅,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,1] B.(-∞,2]
C.[1,+∞) D.[2,+∞)
答案 B
解析 因为集合A,B满足A={x|x>1},
B={x|x<a-1},且A∩B=∅,
则a-1≤1,解得a≤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.
[即时训练]
(1)(2025·陕西商洛三模)设全集U=,集合A=,∁UA=,则实数a的值为( )
A.0 B.-1
C.2 D.0或2
答案 A
解析 由集合A=知,a+2≠4,即a≠2,而∁UA=,全集U=,
因此,解得a=0,经验证a=0满足条件,所以实数a的值为0.故选A.
(2)已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+1≤x≤2m-1},且A∪B=A,则实数m的取值范围是________.
答案 m≤4
解析 因为A∪B=A,则B⊆A.
当m+1>2m-1时,即当m<2时,B=∅⊆A,满足题意;
当m+1≤2m-1时,即当m≥2时,B≠∅,
由B⊆A,可得解得-3≤m≤4,此时2≤m≤4.
综上所述,m≤4.
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