内容正文:
微专题系列❶——集合中的新定义问题
新定义集合问题是指给出全新的数学概念、公式、运算、法则等,在此背景下完成某种推理或指定要求的集合问题.此类题难度一般中档或中偏高档,意在考查学生处理新问题的能力、转化与化归能力以及运算求解能力.解决新定义集合问题的思路:从新情境中获取信息,以集合问题中新定义为核心和纽带,理清集合问题中新定义的具体内容,搭建相关的集合知识网络,将其运用到新的情境中,促进知识技能的迁移和应用.
【例】 给定集合A,若对于任意a,b∈A,有a+b∈A,且a-b∈A,则称集合A为闭集合,给出如下三个结论:
①集合A={-4,-2,0,2,4}为闭集合;②集合A={n|n=3k,k∈Z}为闭集合;③若集合A1,A2为闭集合,则A1∪A2为闭集合.
其中正确结论是________.(填序号)
答案:② 解析:①中,-4+(-2)=-6∉A,所以①不正确;
②中,设n1,n2∈A,n1=3k1,n2=3k2,k1,k2∈Z,则n1+n2∈A,n1-n2∈A,所以②正确;
③中,令A1={n|n=3k,k∈Z},A2={n|n=k,k∈Z},则A1,A2为闭集合,但当k≠0时,3k+k∉(A1∪A2),故A1∪A2不是闭集合,所以③不正确.
[思维过程]
明确目标→判断结论的正误.
提取信息→新定义闭集合A的特征:任意a,b∈A,有a+b∈A,且a-b∈A.
建立联系→闭集合满足对实数加法、减法的封闭性,由此来分析三个结论是否满足加法、减法的封闭性从而判断结论正误.
以集合为背景的新定义问题的解题要点
(1)紧扣新定义.首先分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,应用到具体的解题过程之中.
(2)用好集合的性质.解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素.
【练1】 设P和Q是两个集合,定义集合P-Q={x|x∈P,且x∉Q},如果P={x|log2x<1},Q={x||x-2|<1},那么P-Q=( )
A.{x|0<x<1} B.{x|0<x≤1}
C.{x|1≤x<2} D.{x|2≤x<3}
B 解析:由log2x<1,得0<x<2,所以P={x|0<x<2}.由|x-2|<1,得1<x<3,所以Q={x|1<x<3}.由题意得P-Q={x|0<x≤1}.
【练2】 设U为全集,对集合A,B定义运算“*”:A*B=∁U(A∩B).若X,Y,Z为三个集合,则(X*Y)*Z=( )
A.(X∪Y)∩∁UZ
B.(X∩Y)∪∁UZ
C.(∁UX∪∁UY)∩Z
D.(∁UX∩∁UY)∪Z
B 解析:∵X*Y=∁U(X∩Y),
∴对于任意集合X,Y,Z,(X*Y)*Z=∁U(X∩Y)*Z=∁U[∁U(X∩Y)∩Z]=(X∩Y)∪∁UZ.
【练3】 已知非空集合A1,A2是集合A的子集,若同时满足两个条件:①若a∈A1,则a∉A2;②若a∈A2,则a∉A1;我们就称(A1,A2)是集合A的“互斥子集”,并规定(A1,A2)与(A2,A1)为不同的“互斥子集组”,那么,集合A={1,2,3,4}的不同“互斥子集组”的个数是( )
A.11 B.28 C.32 D.50
D 解析:若A1,A2中各含1个元素时,“互斥子集组”有C×2=12(个),
若A1,A2中一个含1个,一个含2个元素时,“互斥子集组”有C×C×2=24(个),
若A1,A2中一个含1个,一个含3个元素时,“互斥子集组”有C×2=8(个),
若A1,A2中各含2个元素时,“互斥子集组”有C=6(个),
综上,不同“互斥子集组”的个数是50.故选D.
[分级练(1)见P271]
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