内容正文:
1.2 集合的基本关系
课程标准 素养解读
理解集合之间包含与相等的含义,能识别给
定集合的子集
会用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表
示集合间的基本关系,并能进行转换,重点提升数
学抽象素养和直观想象素养
[情境引入]
草原上,蓝蓝的天上白云飘.白云下面马
儿跑.如果草原上的枣红马组成集合 A,草原
上的所有马组成集合B.
(1)那么集合A 中的元素与集合B 中的元素
的关系是怎样的?
(2)集合A 与集合B 又存在什么关系?
[知识梳理]
[知识点一] 子集、集合相等、真子集
1.Venn图
用平面上 的内部代表集合,这
种图称为 Venn图.
2.子集、集合相等、真子集
子集 集合相等 真子集
概
念
一般地,对于
两个集合 A,
B,如 果 集 合
A 中
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 (或
),读
作“A
B”(或 “B
A”)
一般地,如果集
合A 的任何一
个元素 集
合B 的元 素,
同 时 集 合 B
的任何一个元
素 集合A
的元素,那么
集合 A 与 集
合B 相等,记
作 也就是
说,若 A⊆B,
且 B ⊆ A,
则
如果集合A⊆
B,但 存 在 元
素 ,且
,就称
集合A是集合
B 的 真 子 集,
记作A⫋B(或
B⫌A)
续表
图
示
结
论
(1)任何一个
集合是它本身
的子集.
即
(2)对于集合
A,B,C,如果
A⊆B,
且B⊆C,
那么
若A=B
且B=C,
则
(1)若A⫋B
且B⫋C,则
A C
(2)若A⊆B
且A≠B,则
A B
1.任意两个集合之间是否有包 含
关系?
2.符号“∈”与“⊆”有什么区别?
[知识点二] 空集
定义 我们把 的集合,叫做空集
记法 ∅
规定 空集是任何集合的 ,即∅⊆A
特性
(1)空集只有一个子集,即它的本身,∅⊆∅
(2)若A≠∅,则∅ A
8
数学必修第一册
3.∅与0,{0},{∅}有何区别?
[预习自测]
1.下列关系式正确的是 ( )
A.0⊆{0} B.0∈{0}
C.0={0} D.0∉{0}
2.集合{1,2}的子集有 ( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
3.集合{1}与集合{x|x2-1=0}的关系是
.
求集合的子集、真子集
[例1]写出集合A={1,2,3}的所有子集和真
子集.
[思路点拨] 按照顺序依次写出:由0个
元素构成的子集;由1个元素构成的子集;
由2个元素构成的子集;由3个元素构成
的子集.
1.写出一个集合的所有子集的常用方法:
(1)首 先 要 注 意 两 个 特 殊 子 集:∅ 和 它
自身.
(2)其次要依次按含有1个元素的子集,含
有2个元素的子集、含有3个元素的子
集写出所有子集,在本例中,写出
含有2个元素的子集时,首先从1起,1
与每个元素搭配,然后不看1,再看2
可与哪些元素搭配.
2.求一个集合子集个数的规律及注意点
(1)规律:含有n(n≥1且n∈N)个元素的
集合有2n 个子集,有2n-1个真子集,
有2n-2个非空真子集.
(2)注意点:解决此类问题时应注意两个比
较特殊的集合,即∅和集合本身.
[变式训练]
1.(1)已知集合 A={x|x2-3x+2=0,x∈
R},B={x|0<x<8,x∈N},则满足条件
A⊆C⫋B 的集合C 的个数为 个.
(2)已知集合A⫋{x∈N|-1<x<3},且A
中至少有一个元素为奇数,则这样的集合A
共有多少个? 并用恰当的方法表示这些
集合.
9
第一章 预备知识
集合间关系的判断
[例2]指出下列各对集合之间的关系:
(1)A={-1,1},B={(-1,-1),(-1,1),
(1,-1),(1,1)}.
(2)A={x|-1<x<4},B={x|x-5<0}.
(3)A={x|x是等边三角形},B={x|x是等腰三
角形}.
(4)M={x|x=2n-1,n∈N+},N={x|x=2n+1,
n∈N+}.
[思路点拨] 判断两集合间关系的关键是
弄清所给集合是由哪些元素组成的,也就
是把抽象的集合具体化,这就要求熟练地
用自然语言、符号语言(列举法和描述法)、
图形语言(Venn图)来表示集合.
判断集合间关系的常用方法
(1)列举观察法
当集合中元素较少时,可列举出集合中
的全部元素,通过定义得出集合之间的
关系.
(2)集合元素特征法
先确定集合的代表元素是什么,弄清集
合元素的特征,再利用集合元素的特征
判断得出集合之间的关系.
一般地,设 A={x|p(x)},B={x|
q(x)},①若由p(x)可推出q(x),则
A⊆B;②若由q(x)可推出p(x),则B
⊆A;③若p(x),q(x)可互相推出,则
A=B;④若由p(x)推不出q(x),由
q(x)也推不出p(x),则集合A,B 无包
含关系.
(3)数形结合法
利用数轴或 Venn图可清晰、明了地判
断集合间的关系,其中不等式的解集之
间的关系,适合用数轴法.
[变式训练]
2.(1)设集合A={x|-1<x<2},B={x|-1
<x<1},则 ( )
A.A⊆B B.B⊆A
C.A=B D.A⊈B
(2)下列命题中正确的有 (写出全
部正确命题的序号).
①{2,4,6}⊆{2,3,4,5,6};②{菱形}⊆{矩形};
③{x|x2=0}⊆{0};④{(0,1)}⊆{0,1};⑤{1}
∈{0,1,2};⑥{x|x>1}⊆{x|x≥2}.
由集合间的关系求参数问题
[例3] (1)若集合 M={x|x2+x-6=0},
N={x|ax+2=0,a∈R},且 N⫋M,则a
的取值集合为 .
(2)已知集合A={x|-3≤x≤4},B={x|
2m-1<x<m+1},且B⊆A.求实数m 的
取值范围.
01
数学必修第一册
[思路点拨] (1)求出集合 M 中的元素,
对N 作讨论.
(2)借助数轴,不要漏掉B=∅的情况.
由集合间的包含关系求参数的方法
(1)当集合为不连续数集时,常根据集合包
含关系的意义,建立方程求解.此时应
注意分类讨论;
(2)当集合为连续数集时,常借助数轴来建
立不等关系求解,应注意端点处是实点
还是虚点.
提醒:(1)不能忽视集合为∅的情形.
(2)当集合中含有字母参数时,一般要分类讨论.
[变式训练]
3.(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.23 D.-1
1.集合 M={x|-2<x≤3且x∈N}的真子集
个数为 ( )
A.7 B.8 C.15 D.16
2.下列集合中表示同一集合的是 ( )
A.M={(2,3)},N={(3,2)}
B.M={2,3},N={3,2}
C.M={(x,y)|y=x+1},N={y|y=x+1}
D.M={y|y=x+1},N={y|y=x2+1}
3.对于两个非空集合 A,B,定义集合 A-B
={x|x∈A且x∉B},若 M={1,2,3,4,5},
N={0,2,3,6,7},则集合 N-M 的真子集
个数为 .
4.设A={x|x2-5x+m=0},B={x|x-3=0},且
B⊆A,则m= .
5.已知集合A={x|1≤x≤2},B={x|1≤x≤a,
a≥1}.
(1)若A⫋B,求a的取值范围;
(2)若B⊆A,求a的取值范围.
学习至此,请完成配套训练
11
第一章 预备知识
[例3] [解] (1)因为2x-6<0,
所以x<3,用区间表示为(-∞,3).
(2)由题意得x+5≥0,故x≥-5,
用区间表示为[-5,+∞).
[例4] [解] ①当k=0 时,方 程kx2 -8x+16=0 变 为
-8x+16=0,解得x=2,满足题意;
②当k≠0,要使集合A={x|kx2-8x+16=0}中只有一个
元素,则方程kx2-8x+16=0有两个相等的实数根,所以
Δ=64-64k=0,解得k=1,此时集合A={4},满足题意.综
上所述,k=0或k=1,故实数k的值组成的集合为{0,1}.
变式训练
1.解:(1)方程x2=2x的解是x=0或x=2,所以方程的解组
成的集合为{0,2}.
(2)将x=0代入y=2x+1,得y=1,即所求交点是(0,1),
故交点组成的集合是{(0,1)}.
(3)正整数有1,2,3,,所求集合为{1,2,3,}.
2.解:(1)可表示为{x|x=2n,n∈N+ 且n≤6}.
(2)可表示为 x|x= nn+2
,n∈N+ 且n≤5{ }.
(3)可表示为{x|x=n2,n∈N+ }.
集合中各元素为正整数的平方,故各元素可表示为x=n2,
n∈N+ ,也可以写成{x|x=(n+1)2,n∈N}.
3.解:由1<2x+1<2,得0<x<12
,
∴原不等式的解集为 0,12( ).
4.解:由题意可知,方程kx2-8x+16=0有两个不等实根,
故k≠0,且Δ=64-64k>0,解得k<1,且k≠0.
所以实数k的值组成的集合为{k|k<1,且k≠0}.
随堂步步夯实
1.D [此集合由小于6的正整数组成.]
2.C [因为集合A={x|5-5x>0}={x|x<1},
所以5∉A,1∉A,0∈A,-1∈A.]
3.B [集合{0}中有一个元素0;集合{x|x2-1=0}={-1,1};
集合{x|x<0}表示小于0的实数组成的集合;集合{x|x2+4
=0}表示方程x2+4=0的实数解组成的集合,而方程x2+
4=0无实数解,因此该集合是空集.]
4.解析:因为(2a,3a-2]为一确定区间,所以2a<3a-2,解得a>2,
所以实数a的取值范围是(2,+∞).
答案:(2,+∞)
5.解:(1)能整除12的正整数有1,2,3,4,6,12,用列举法可以
表示为{1,2,3,4,6,12}.
(2)方程(2x-1)(x+1)=0的解为x1=
1
2
,x2=-1,故用列举
法可以表示为 -1,12{ }.
(3)点用有序实数对(x,y)表示,故一次函数y=2x+5的图象
上所有点组成的集合用描述法可以表示为{(x,y)|y=2x+5}.
1.2 集合的基本关系
课前预习学案
情境引入
提示 (1)集合A 中的元素都是集合B 中的元素.
(2)A 是B 的子集.
知识梳理 知识点一
1.封闭曲线 2.任意一个 A⊆B B⊇A 包含于 包含
都是 都是 A=B A=B x∈B x∉A A⊆A A⊆C
A=C ⫋ ⫋
[思考]
1.提示:不一定.如集合A={1,3},B={2,3},这两个集合就
没有包含关系.
2.提示:①“∈”是表示元素与集合之间的关系,比 如 1∈N,
-1∉N.
②“⊆”是表示集合与集合之间的关系,比如 N⊆R,{1,2,3}
⊆{3,2,1}.
③“∈”的左边是元素,右边是集合,而“⊆”的两边均为集合.
知识点二
不含任何元素 子集 ⫋
[思考]
3.提示:
∅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
∅ 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} ∅⫋{∅}
预习自测
1.B 2.A
3.{1}⫋{x|x2-1=0}.
课堂互动学案
[例1] [解] 由0个元素构成的子集:∅;
由1个元素构成的子集:{1},{2},{3};
由2个元素构成的子集:{1,2},{1,3},{2,3};
由3个元素构成的子集:{1,2,3}.
由此得集 合 A 的 所 有 子 集 为 ∅,{1},{2},{3},{1,2},
{1,3},{2,3},{1,2,3}.
在上述子集中,除去集合A 本身,即{1,2,3},剩下的都是A
的真子集.
[例2] [解] (1)集合A 的代表元素是数,集合B 的代表元
素是有序实数对,故A 与B 之间无包含关系.
(2)集合B={x|x<5},用 数 轴 表 示 集 合 A,B 如 图 所 示,
由图可知A⫋B.
(3)等边三角形是三边相等的三角形,等腰三角形是两边相
等的三角形,故A⫋B.
(4)两个集合都表示正奇数组成的集合,但由于n∈N+ ,因
此集合 M 含有元素“1”,而集合 N 不含元素“1”,故 N⫋M.
[例3] (1) [解析] 化简 M={x|x2+x-6=0}={-3,
2},因为ax+2=0 的 系 数a 是 字 母,所 以 对a 分 类 讨 论
如下:
当a=0时,ax+2=0无解,所以 N=∅满足题意;当a≠0
时,ax+2=0的解为x=-2a
,因为 N⫋M,所以由-2a =
-3,得a=23
;由-2a=2.
得a=-1.所以符合条件的a的
取值集合为 0,23
,-1{ }.
[答案] 0,23
,-1{ }
(2) [解] 因为B⊆A,①当B=∅时,m+1≤2m-1,解得
m≥2.
②当B≠∅时有
-3≤2m-1,
m+1≤4,
2m-1<m+1,
{
解得-1≤m<2,综上得m≥-1.
变式训练
1.(1)解析:集合A={x|x2-3x+2=0,x∈R}={1,2},
B={x|0<x<8,x∈N}={1,2,3,4,5,6,7},由A⊆C⫋B,
得{1,2}⊆C⫋{1,2,3,4,5,6,7},
所以C是{3,4,5,6,7}的真子集,故有25-1=31.
答案:31
312
参考答案
(2)解:这样的集合共有3个.
∵{x∈N|-1<x<3}={0,1,2},A⫋{0,1,2}且A 中至少
有一个元素为奇数,
∴当A 中含有1个元素时,A 可以为{1};
当A 中含有2个元素时,A 可以为{0,1},{1,2}.
2.解析:(1)如图所示
A 的范围包含B 的范围,所以B⊆A.
(2)根据子集的定义,①显然正确;②中只有正方形才既是菱
形,也是矩形,其他的菱形不是矩形;③中集合{x|x2=0}中
的元素只有一个“0”,因此是集合{0}的子集;④中{(0,1)}的
元素是有序实数对,而{0,1}是数集,元素不同;⑤中两个集
合之间使用了“∈”符号,这是用来表示元素与集合的关系时
使用的符号,⑤错;⑥显然错误.应有{x|x>1}⫌{x|x≥2).
故填①③.
答案:(1)B (2)①③
3.B [依题意,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},不符合题意;当2a-2=0
时,解得a=1,此 时 A={0,-1},B={1,-1,0},符 合
题意.]
随堂步步夯实
1.C
2.B [{3,2}={2,3}.]
3.7 4.6
5.解:(1)若A⫋B,由图可知a>2.
(2)若B⊆A,由图可知,1≤a≤2.
1.3 集合的基本运算
第1课时 交集与并集
课前预习学案
情境引入
提示 (1)至少读过一本书的有学号为2,3,4,6,8,9,10,
12,14,15,16,18,20的同学.
(2)同时读了a,b两本书的有学号为6,12,18的同学.
知识梳理 知识点一
1.①既属于 属于B ②{x|x∈A,且x∈B}
2.①B∩A ②A ③∅ ④⊆ ⊆ ⑤A
[思考]
1.提示:有.交集为空集.
知识点二
1.所有 {x|x∈A,或x∈B} 2.B∪A A A ⊆ ⊆ B
[思考]
2.提示:不一定.A∪B 的元素个数小于或等于集合A 与集合
B 的元素个数和.
3.提示:若x∈(A∩B),则x∈(A∪B)成立;
反之,若x∈(A∪B),则x∈(A∩B)不一定成立.
4.提示:若A∩B=A,则A⊆B;
若A∪B=A,则B⊆A.
预习自测
1.B
2.A [由题意,M={x|x+2≥0}={x|x≥-2},N={x|x-1
<0}={x|x<1},根据交集的运算可知,M∩N={x|-2≤
x<1}.]
3.解析:因为 M={-1,0,1},N={0,1,2},
所以M∪N={-1,0,1}∪{0,1,2}={-1,0,1,2}.
答案:{-1,0,1,2}
课堂互动学案
[例1] [解析] (1)(1)集合S={-2,0},T={0,2},则S∩T
={0}.
(2)由图知 M∩N={x|-1<x<1}.
[答案] (1)A (2)B
[例2] [解析] (1)M={x|x2+2x=0,x∈R}={0,-2},
N={x|x2-2x=0,x∈R}={0,2},故 M∪N={-2,0,2}.
(2)在数轴上表示集合 M,N,可知 M∪N={x|x<-5,
或x>-3}.
[答案] (1)D (2)A
[例3] (1) [解析] A∪B=A,即B⊆A,所以m≥2.
[答案] m≥2
(2) [解] ∵A∩B=A,∴A⊆B.
①若A=∅,则2a>a+3,a>3;
②若A≠∅,如图所示
则有 2a≤a+3,
a+3<-1,{ 或
2a≤a+3,
2a>5,{
解得a<-4或52<a≤3.
综上所述,a的取值范围是 a a<-4,或a>52{ }.
变式训练
1.A [集合A={-1,0,1,2,3},B={y|y=2x2-1,x∈A}
={-1,1,7,17},A∩B={-1,1}.]
2.C [∵P=(-∞,3),Q={x|-1≤x≤4}
=[-1,4].
∴如图,P∪Q=(-∞,3)∪[-1,4]=(-∞,4].
]
3.解:(1)由题意可知:A={x|x2-3x+2=0}={1,2},
因为A∩B={2},所以2∈B,将2代入集合B 中,
得4+4(a-1)+(a2-5)=0,
解得a=-5或a=1.
当a=-5时,集合B={2,10},符合题意;
当a=1时,集合B={2,-2},符合题意.
综上所述:a=-5或a=1.
(2)若A∪B=A,则B⊆A,
因为A={1,2},所以B=∅或B={1}或{2}或{1,2}.
①若B=∅,则Δ=4(a-1)2-4(a2-5)=24-8a<0,
解得a>3,
②若B={1},则
Δ=24-8a=0,
x=-2
(a-1)
2 =1-a=1
,{
即 a=3,
a=0,{ 不成立.
③若B={2},则
Δ=24-8a=0,
x=-2
(a-1)
2 =1-a=2
,{
即 a=3,
a=-1,{ 不成立,
④若B={1,2},则
Δ=24-8a>0,
1+2=-2(a-1),
1×2=a2-5,{
即
a<3,
a=-12
,
a=± 7,
ì
î
í
ïï
ï
此时不成立,综上a>3.
412
数学必修第一册