内容正文:
第1节 集 合
课程标准
核心素养
考情聚焦
1.通过实例,了解集合的含义,理解元素与集合的从属关系.
2.针对具体问题,能在自然语言和图形语言的基础上,用符号语言刻画集合.
3.在具体情境中,了解全集与空集的含义.
4.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集.
5.理解两个集合的并集与交集的含义,能求两个集合的并集与交集.
6.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,能求给定子集的补集.
7.能使用Venn图表达集合的基本关系与基本运算,体会图形对理解抽象概念的作用
1.集合的基本概念,形成直观想象和提升数学运算的素养.
2.集合间的基本关系,提升逻辑推理和数学运算的素养.
3.集合的基本运算,形成直观想象,提升逻辑推理和发展数学运算的素养
集合的概念及运算的考查以集合的运算为主,其中交、并、补集的运算以及两集合包含关系的考查是高考的热点;多以选择题或填空题的形式出现,一般难度不大,属低档题型,通常与函数、方程、不等式等知识结合,也常出现新情境设置题,考查考生函数与方程、转化与化归、数形结合等数学思想的运用以及对新情境设置题的阅读理解能力
对应学生用书P1
[必备知识]
1.集合的基本概念
(1)集合元素的性质: 确定性 、 无序性 、 互异性 .
(2)元素与集合的关系
①属于,记为 ∈ ;②不属于,记为 ∉ .
(3)常见数集的记法
集合
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
(4)集合的表示方法:① 列举法 ;② 描述法 ;③ 图示法 .
2.集合间的基本关系
关系
自然语言
符号语言
Venn图
子
集
集合A中所有元素都在集合B中(即若x∈A,则x∈B)
A⊆B(或B⊇A)
真
子
集
集合A是集合B的子集,且集合B中至少有一个元素不在集合A中
AB或BA
集合相等
集合A,B中的元素相同或集合A,B互为子集
A=B
3.集合的基本运算
基本运算
并集
交集
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
数学
语言
{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∪(∁UA)= U ;
A∩(∁UA)= ∅ ;
∁U(∁UA)= A
1.A∪B=A⇔B⊆A,A∩B=A⇔A⊆B.
2.若集合A中含有n个元素,则它的子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集个数为2n-2.
[自主诊断]
[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里打“√”,错误的打“×”.
(1)∅={0}.( )
(2)空集是任何集合的子集,两元素集合是三元素集合的子集.( )
(3)a在集合A中,可用符号表示为a⊆A.( )
(4)N⊆N*⊆Z.( )
(5)若A={x|y=x2},B={(x,y)|y=x2},则A∩B={x|x∈R}.( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
[小题查验]
1.(2025·山东实验中学押题卷)设集合A={0,-a},B={1,a-2,2a-2},若A⊆B,则a=( )
A.2 B.1 C. D.-1
解析:B [若a-2=0,则a=2,此时A={0,-2},B={1,0,2},不满足题意;若2a-2=0,则a=1,此时A={0,-1},B={1,-1,0},满足题意.]
2.(2025·全国二卷)已知集合A={-4,0,1,2,8},B={x|x3=x},则A∩B=( )
A.{0,1,2} B.{1,2,8}
C.{2,8} D.{0,1}
解析:D [x3=x,即x3-x=0,所以x(x+1)(x-1)=0,解得x=0,-1或1,即B={0,1,-1},所以A∩B={0,1}.]
3.(2024·北京卷)已知集合M={x|-3<x<1},N={x|-1≤x<4},则M∪N=( )
A.{x|-1≤x<1} B.{x|x>-3}
C.{x|-3<x<4} D.{x|x<4}
解析:C [因为集合M={x|-3<x<1},N={x|-1≤x<4},所以M∪N={x|-3<x<4}.]
4.(2025·全国一卷)已知全集U={x|x是小于9的正整数},集合A={1,3,5},则∁UA中元素的个数为( )
A.0 B.3 C.5 D.8
解析:C [8-3=5,选C.]
5.已知A={x|2x≤1},B={-1,0,1},求A∩B=____________.
解析:∵A=,B={-1,0,1},∴A∩B={-1,0}.
答案:{-1,0}
对应学生用书P2
考点一 集合的基本概念(自主练透)
[题组集训]
1.已知集合A={(x,y)|x2+y2≤3,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为( )
A.9 B.8 C.5 D.4
解析:A [∵x2+y2≤3,∴x2≤3,
∵x∈Z,∴x=-1,0,1,
当x=-1时,y=-1,0,1;
当x=0时,y=-1,0,1;
当x=1时,y=-1,0,1;
所以A中的元素共有9个.]
2.(2025·重庆市二模)若集合A={x∈R|ax2-3x+2=0}中只有一个元素,则a=( )
A. B. C.0 D.0或
解析:D [若集合A中只有一个元素,则方程ax2-3x+2=0只有一个实根或有两个相等实根.
当a=0时,x=,符合题意;
当a≠0时,由Δ=(-3)2-8a=0,解得a=,
综上可知,a的取值为0或.]
3.已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m=____________.
解析:因为3∈A,所以m+2=3或2m2+m=3.
当m+2=3,即m=1时,2m2+m=3,
此时集合A中有重复元素3,
所以m=1不符合题意,舍去.
当2m2+m=3时,解得m=-或m=1(舍去),
此时当m=-时,m+2=≠3符合题意.
所以m=-.
答案:-
4.已知集合M={1,m},N={n,log2n},若M=N,则(m-n) 2 025=____________.
解析:由M=N,知或
∴或∴(m-n)2 025=-1或0.
答案:-1或0
1.研究集合问题,一定要抓住元素,看元素应满足的属性,对于含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合的元素是否满足互异性.
2.对于集合相等的问题,首先要分析已知元素与另种情况列出方程(组)进行求解,要注意检验是否满足互异性.
考点二 集合间的基本关系(师生共研)
[典例] (1)已知集合A={x|ax=1}, B={x|x2-1=0},若A⊆B,则a的取值构成的集合是( )
A.{-1} B.{1}
C.{-1,1} D.{-1,0,1}
(2)已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+1<x<2m-1},若B⊆A,则实数m的取值范围是________________________________________________________________________.
[解析] (1)由题意,得B={-1,1},
因为A⊆B,所以当A=∅时,a=0;
当A={-1}时,a=-1;当A={1}时,a=1.
又A中至多有一个元素,
所以a的取值构成的集合是{-1,0,1}.
(2)当B=∅时,有m+1≥2m-1,则m≤2.
当B≠∅时,若B⊆A,如图.
则,解得2<m≤4.
综上,m的取值范围为m≤4.
[答案] (1)D (2){m| m≤4}
[互动探究]
本例(1)中若A={x|ax>1(a≠0)},B={x|x2-1>0},其他条件不变,则a的取值范围是____________.
解析:由题意,得B={x|x>1,或x<-1},
对于集合A,①当a>0时,A=.
因为A⊆B,所以≥1.又a>0,所以0<a≤1.
②当a<0时,A=.
因为A⊆B,所以≤-1,
又a<0,所以-1≤a<0,
综上所述,0<a≤1,或-1≤a<0.
故a的取值范围是[-1,0)∪(0,1].
答案:[-1,0)∪(0,1]
由集合的关系求参数的关键点
由两集合的关系求参数,其关键是将两集合的关系转化为元素间的关系,进而转化为参数满足的关系,解决这类问题要合理利用数轴、Venn图帮助分析,而且常要对参数进行讨论,注意区间端点的取舍.
提醒:解决两个集合的包含关系时,要注意空集的情况.
[跟踪训练]
1.已知集合A={x∈N|x3<27},则A的子集的个数是( )
A.4 B.8 C.16 D.32
解析:B [由x3<27,解得x<3,所以A={x∈N|x3<27}={x∈N|x<3}={0,1,2},所以A的子集有23=8个.故选B.]
2.(2024·青岛三模)已知集合A=,B={x|log2x≥a},若B⊆(∁RA),则a的取值范围是________.
解析:由≤0,得-2≤x<2,所以A={x|-2≤x<2},则∁RA={x|x<-2,或x≥2},
由log2x≥a,得x≥2a,又B⊆(∁RA),所以2a≥2,
解得a≥1.故a的取值范围是[1,+∞).
答案:[1,+∞)
考点三 集合的基本运算(多维探究)
[命题角度1] 求交集、并集
1.(2025·北京卷)集合M={x|2x-1>5},N={1,2,3},则M∩N=( )
A.{1, 2,3} B.{2,3}
C.{3} D.∅
解析:D [因为M={x|2x-1>5}={x|x>3},所以M∩N=∅,故选:D.]
2.(2025·四川质检)设集合A={1,2},B={2,4,6}则A∪B=( )
A.{2} B.{1,2}
C.{2,4,6} D.{1,2,4,6}
解析:D [由并集运算,得A∪B={1,2,4,6}.]
[命题角度2] 集合的交、并、补的综合运算
3.(2025·天津卷)已知全集U={1,2,3,4,5},集合A={1,3},B={2,3,5},则∁U(A∪B)=( )
A.{1,2,3,4} B.{2,3,4}
C.{2,4} D.{4}
解析:D [A={1,3},B={2,3,5},A∪B={1,2,3,5}
∴∁U(A∪B)={4}.]
4.(2025·上海卷)已知全集U={x|2≤x≤5,x∈R},集合A={x|2≤x<4,x∈R},则=______.
解析:∵U={x|2≤x≤5},A={x|2≤x<4}
∴={x|4≤x≤5}.
答案:{x|4≤x≤5}
[命题角度3] 利用集合的基本运算求参数的取值(范围)
5.设集合A={1,2,4},B={x|x2-4x+m=0}.若A∩B={1},则B=( )
A.{1,-3} B.{1,0}
C.{1,3} D.{1,5}
解析:C [由题意可知x=1是方程x2-4x+m=0的解,代入解得m=3,所以x2-4x+3=0,解得x=1或x=3,从而B={1,3}.]
6.已知集合A={x|x≤a},B={x|1≤x≤2},且A∪(∁RB)=R,则实数a的取值范围是____________.
解析:∁RB={x|x<1,或x>2},
要使A∪(∁RB)=R,
则a≥2.故实数a的取值范围是[2,+∞).
答案:[2,+∞)
解集合运算问题应注意以下三点
(1)看元素组成.集合是由元素组成的,从研究集合中元素的构成入手是解决集合运算问题的关键.
(2)对集合化简.有些集合是可以化简的,先化简再研究其关系并进行运算,可使问题简单明了、易于解决.
(3)注意数形结合思想的应用,常用的数形结合形式有数轴、坐标系和Venn图.
提醒:Venn图图示法和数轴图示法是进行集合交、并、补运算的常用方法,其中运用数轴图示法要特别注意端点是实心还是空心.
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