内容正文:
第一章 集合与
常用逻辑用语
1.1 集合的概念
第1课时 集合的概念
课程标准:1.通过实例,了解集合的含义.2.理解元素与集合的属于关系.
教学重点:1.集合概念的正确理解.2.元素的三性(确定性、互异性、无序性).3.元素与集合关系的判定.
教学难点:理解集合中元素的特征,并能利用它们进行解题.
核心素养:1.通过集合概念的学习,逐步形成数学抽象素养.2.借助集合中元素的特性的学习,培养逻辑推理素养和数学运算素养.
(教师独具内容)
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
知识点一 元素与集合的相关概念
(1)元素:一般地,把___________统称为元素,通常用小写拉丁字母a,b,c,…表示.
(2)集合:把一些_______组成的总体叫做集合,简称为______,通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示.
(3)集合相等:构成两个集合的元素是________的.
(4)集合中元素的特性:_________、互异性和无序性.
研究对象
元素
集
一样
确定性
核心概念掌握
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[想一想] 元素1,3,5与元素5,1,3组成的集合相等吗?
提示:由集合中元素的无序性可知,元素1,3,5与元素5,1,3组成的集合相等.
核心概念掌握
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知识点二 元素与集合的关系
如果a是集合A的元素,就说a_______集合A,记作a______A;如果a不是集合A中的元素,就说a________集合A,记作a_____A.
[提醒] 符号“∈”“∉”只能用在元素与集合之间,表示元素与集合之间的从属关系,且二者必居其一,注意开口方向.
属于
∈
不属于
∉
核心概念掌握
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名称 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 ________ ___________ ______ ______ ______
知识点三 常用的数集及其记法
N
N*或N+
Z
Q
R
核心概念掌握
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1.(集合的概念)下列元素的全体不能构成集合的是( )
A.中国古代四大发明
B.周长为10 cm的三角形
C.方程x2-3x+2=0的实数解
D.地球上的小河流
2.(元素与集合的关系)已知集合M由小于5的数构成,则有( )
A.3∈M B.-3∉M
C.0∉M D.7∈M
核心概念掌握
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3.(集合中元素的特性)由“title”中的字母构成的集合中元素的个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
4.(集合概念的应用)已知集合A中,元素x满足2x+a>0,a∈R.若1∉A,2∈A,则实数a的取值范围为_____________.
-4<a≤-2
核心概念掌握
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核心素养形成
题型一 对集合的理解
例1 中国男子篮球职业联赛(China Basketball Association),简称中职篮(CBA),是由中国篮球协会所主办的跨年度主客场制篮球联赛,是中国最高等级的篮球联赛.下列对象能构成一个集合的有哪些?并说明你的理由.
(1)2024~2025赛季,CBA的所有队伍;
(2)CBA中比较著名的球员;
(3)CBA中得分前五位的球员;
(4)CBA中比较高的球员.
核心素养形成
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解 能构成一个集合的有(1)(3).
(1)CBA的所有队伍是确定的,所以可以构成一个集合.
(2)“比较著名”没有衡量的标准,对象不确定,所以不能构成一个集合.
(3)“得分前五位”是确定的,所以可以构成一个集合.
(4)“比较高”没有衡量的标准,对象不确定,所以不能构成一个集合.
核心素养形成
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【感悟提升】一组对象能构成集合的两个条件
(1)能找到一个明确的标准,使得对于任何一个对象,都能确定它是不是给定集合的元素.
(2)任何两个对象都是不同的.
核心素养形成
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【跟踪训练】
1.下列各组对象可以构成集合的是( )
A.数学必修第一册课本中所有的难题
B.小于8的所有素数
C.平面直角坐标系中第一象限的一些点
D.所有小的正数
解析:A中“难题”的标准不确定,所以不能构成集合;B能构成集合;C中“一些点”无明确的标准,所以不能构成集合;D中“小”的标准不确定,所以不能构成集合.故选B.
核心素养形成
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核心素养形成
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①②④⑤
核心素养形成
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【感悟提升】判断元素与集合关系的两种方法
(1)直接法:首先明确集合是由哪些元素构成的,然后判断该元素在已知集合中是否出现即可.
(2)推理法:首先明确已知集合中的元素具有什么特征,然后判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可.
核心素养形成
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【跟踪训练】
2.(1)已知集合A含有三个元素2,4,6,且当a∈A时,有6-a∈A,那么a为( )
A.2 B.2或4
C.4 D.0
解析:由题意得,当a=2时,2∈A,6-2=4∈A;当a=4时,4∈A,6-4=2∈A;当a=6时,6∈A,6-6=0∉A,所以a=2或4.故选B.
核心素养形成
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0,1,2
核心素养形成
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题型三 集合中元素的特性及应用
例3 (1)已知集合A只含有两个元素1和a2,若a∈A,求实数a的值.
解 由题意可知,a=1或a2=a.
①若a=1,则a2=1,这与a2≠1相矛盾,故a≠1.
②若a2=a,则a=0或a=1(舍去),当a=0时,A中含有元素1和0,满足集合中元素的互异性,符合题意.
综上,实数a的值为0.
核心素养形成
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(2)已知集合A中含有两个元素x,y,集合B中含有两个元素2x,2x2,且集合A与B相等,求x,y的值.
核心素养形成
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[条件探究] 本例(1)中,若去掉条件“a∈A”,其他条件不变,求实数a的取值范围.
解:由集合中元素的互异性可知a2≠1,
即a≠±1.
核心素养形成
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【感悟提升】利用集合中元素的特性求参数的步骤
注意:在利用集合中元素的特性解题时,要注意分类讨论思想的运用.
核心素养形成
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【跟踪训练】
3.(1)已知集合A中含有三个元素a-2,2a2+5a,12,且-3∈A,求a的值.
核心素养形成
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(2)已知集合A中含有三个元素0,1,a2,集合B中含有三个元素1,0,2a+3,若集合A与B相等,求a的值.
解:因为集合A与集合B相等,所以a2=2a+3,解得a=-1或a=3.
当a=-1时,a2=1,2a+3=1,集合A,B均不满足元素的互异性,所以a≠-1.
当a=3时,经检验,符合题意.
综上,a=3.
核心素养形成
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随堂水平达标
1.下列各组对象不能构成一个集合的是( )
A.不超过20的非负实数
B.方程x2-4=0在实数范围内的解
C.未来世界的高科技产品
D.某校体重超过130斤的同学的全体
解析:A,B,D均有明确的标准,可以构成一个集合,C中“高科技产品”的标准不确定,不能构成一个集合.故选C.
随堂水平达标
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随堂水平达标
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3.若以方程x2-5x+6=0和x2-x-2=0的解为元素组成集合M,则集合M中元素的个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析:方程x2-5x+6=0的解为x=2或x=3,x2-x-2=0的解为x=2或x=-1,所以集合M中含有3个元素.
随堂水平达标
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4.已知集合A是由0,m,m2-3m+2三个元素构成的集合,且2∈A,则实数m=________.
解析:由题意知,m=2或m2-3m+2=2,解得m=2或m=0或m=3.经验证,当m=0或m=2时,不满足集合中元素的互异性;当m=3时,满足题意.综上,m=3.
3
随堂水平达标
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5.若集合A中有三个元素x,x+1,1,集合B中也有三个元素x,x+x2,x2,且A与B相等,则实数x的值为________.
-1
随堂水平达标
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课后课时精练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★
对点 集合的概念 判断元素与集合的关系 由元素与集合的关系求参数值 集合中元素的互异性 同一个集合的判断 由元素与集合的关系求参数值 集合中元素的互异性的应用 由元素与集合的关系求参数值 集合中元素的互异性的应用 常用数集的
应用
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19
难度 ★★ ★ ★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★ ★★★
对点 判断元素与集合的
关系 判断元素与集合的关系 由元素与集合的关系求参数值 集合中元素的特性及应用 判断元素与集合的
关系 与集合概念有关的新定义问题 判断元素与集合的关系 集合中元素的特性及
应用 新定义为背景解决元素与集合的关系
基础题(占比60%) 中档题(占比30%) 拔高题(占比10%)
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一、单项选择题
1.下列语言叙述中,能表示集合的是( )
A.数轴上离原点距离很近的所有点
B.太阳系内的所有行星
C.某高一年级全体视力差的学生
D.与△ABC大小相仿的所有三角形
解析:对于A,数轴上离原点距离很近的所有点不满足确定性,故A不符合题意;对于B,太阳系内的所有行星满足集合的性质,故B符合题意;对于C,某高一年级全体视力差的学生不满足确定性,故C不符合题意;对于D,与△ABC大小相仿的所有三角形不满足确定性,故D不符合题意.故选B.
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3.设A是方程2x2+ax+2=0的解集,且2∈A,则实数a的值为( )
A.-5
B.-4
C.4
D.5
解析:因为2∈A,所以2×22+2a+2=0,解得a=-5.
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4.英文单词excellent的所有字母组成的集合中共有( )
A.6个元素
B.7个元素
C.8个元素
D.9个元素
解析:单词excellent中所有不同的字母为e,x,c,l,n,t,所以组成的集合中共有6个元素.故选A.
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解析:由于A中P,Q的元素完全相同,所以P与Q表示同一个集合,而B,C,D中P,Q的元素不相同,所以P与Q不能表示同一个集合.
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6.集合A中的元素y满足y∈N且y=-x2+1,若t∈A,则t的值为( )
A.0
B.1
C.0或1
D.小于或等于1
解析:由y∈N且y=-x2+1≤1,得y=0或y=1,所以集合A中的元素为0,1.又t∈A,所以t=0或t=1.故选C.
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8.已知集合A中含有三个元素12,a2+4a,a-2,且a∈R,若-3∈A,则a=( )
A.-1 B.-3或1
C.3 D.-3
解析:∵-3∈A,∴-3=a2+4a或-3=a-2.若-3=a2+4a,解得a=-1或a=-3.当a=-1时,a2+4a=a-2=-3,不满足集合中元素的互异性,故舍去;当a=-3时,集合A中含有三个元素:12,-3,-5,满足题意.若-3=a-2,解得a=-1,由上述讨论可知,不满足题意,故舍去.综上所述,a=-3.故选D.
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二、多项选择题
9.若a,b,c,d为集合A的四个元素,则以a,b,c,d为边长构成的四边形不可能是( )
A.矩形 B.平行四边形
C.菱形 D.梯形
解析:由集合中的元素具有互异性可知a,b,c,d互不相等,而梯形的四条边可以互不相等,矩形、平行四边形的对边相等,菱形的四边相等.故选ABC.
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10.下列说法正确的是( )
A.N+中最小的数是1
B.若-a∉N+,则a∈N+
C.若a∈N+,b∈N+,则a+b的最小值是2
D.x2+4=4x的实数解组成的集合中含有两个元素
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解析:当x,y,z同为正数时,代数式的值为4;当x,y,z中只有一个负数或有两个负数时,代数式的值为0;当x,y,z同为负数时,代数式的值为-4.故选CD.
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三、填空题
12.已知集合A是由所有偶数组成的,集合B是由所有奇数组成的,若a∈A,b∈B,则a+b________A,ab________A.(填“∈”或“∉”)
解析:由题意,知a是偶数,b是奇数,所以a+b是奇数,ab是偶数,所以a+b∉A,ab∈A.
∉
∈
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13.设A是由满足不等式x<6的自然数组成的集合,若a∈A且3a∈A,则a=________.
0或1
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15.若集合A的元素y满足y=x2+1,集合B的元素(x,y)满足y=x2+1(A,B中x∈R,y∈R).则下列选项中元素与集合的关系都正确的是( )
A.2∈A,且2∈B
B.(1,2)∈A,且(1,2)∈B
C.2∈A,且(3,10)∈B
D.(3,10)∈A,且2∈B
解析:集合A中的元素为y,是数集,又y=x2+1≥1,故2∈A,集合B中的元素为点(x,y),且满足y=x2+1,经验证,(3,10)∈B.故选C.
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16.若集合G关于运算⊕满足:
①对任意a,b∈G,都有a⊕b∈G;
②存在c∈G,使得对一切a∈G,都有a⊕c=c⊕a=a,则称G关于运算⊕为“融洽集”.
在下列集合和运算中,G关于运算⊕为“融洽集”的是( )
A.G为正整数集N+,⊕为整数的加法
B.G为自然数集N,⊕为整数的加法
C.G为整数集Z,⊕为整数的减法
D.G为所有偶数组成的集合,⊕为整数的乘法
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解析:对于A,对任意正整数a,b,都有a+b为正整数,故有a⊕b∈G,但是不存在c∈G,使对一切a∈G都有a+c=c+a=a,故G不是“融洽集”;对于B,根据题意可知,当a,b都为非负整数时,a,b通过加法运算还是非负整数,故有a⊕b∈G,且存在一整数0∈G,使得对一切a∈G都有a+0=0+a=a,故G是“融洽集”;对于C,对任意整数a,b,a-b仍为整数,故有a⊕b∈G,但是不存在c∈G,使对一切a∈G都有a-c=c-a=a,故G不是“融洽集”;对于D,对任意偶数a,b,都有ab为偶数,故有a⊕b∈G,但是不存在c∈G,使对一切a∈G都有ac=ca=a,故G不是“融洽集”.故选B.
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18.由a2,2-a,4所组成的集合记为A.
(1)是否存在实数a,使得A中只含有一个元素?若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由;
(2)若A中含有两个元素,求a的值.
解:(1)由题意知,若A中只含有一个元素,则这三个数相等,即a2=2-a=4,
由2-a=4,解得a=-2,此时a2=4,符合条件.
故当a=-2时,A中只有一个元素.
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(2)由题意可知,这三个数中有两个数相等.
当2-a=4时,a=-2,由(1)知此时集合A中只含有一个元素,不符合题意;
当a2=4,即a=2(a=-2舍去)时,2-a=0,故此时集合A中含有两个元素:0,4.
当a2=2-a,即a2+a-2=0时,
由(a-1)(a+2)=0,
解得a=1或a=-2(舍去),
此时a2=2-a=1,
显然集合A中含有两个元素:1,4.
综上,若A中含有两个元素,则a=2或a=1.
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R
题型二 元素与集合的关系
例2 (1)下列所给关系正确的个数是( )
①π∈R;②eq \r(2)∉Q;③0∈N+;④|-5|∉N+.
A.1
B.2
C.3
D.4
解析 ①π是实数,所以π∈R正确;②eq \r(2)是无理数,所以eq \r(2)∉Q正确;③0不是正整数,所以0∈N+错误;④|-5|=5为正整数,所以|-5|∉N+错误.故选B.
(2)如果具有下述性质的x都是集合M中的元素,其中x=a+beq \r(2)(a,b∈Q),则下列元素中属于集合M的是___________(填序号).
①x=0;②x=eq \r(2);③x=3-2eq \r(2)π;④x=eq \f(1,3-2\r(2));⑤x=eq \r(6-4\r(2))+eq \r(6+4\r(2)).
解析 当a=b=0时,x=0,①属于集合M;当a=0,b=1时,x=eq \r(2),②属于集合M;当a=3,b=-2π时,b∉Q,x=3-2eq \r(2)π∉M,③不属于集合M;当a=3,b=2时,x=3+2eq \r(2)=eq \f(1,3-2\r(2)),④属于集合M;x=eq \r(6-4\r(2))+eq \r(6+4\r(2))=2-eq \r(2)+2+eq \r(2)=4,当a=4,b=0时,x=4,⑤属于集合M.
(2)集合A中的元素x满足eq \f(6,3-x)∈N,且x∈N,则集合A中的元素为________.
解析:∵eq \f(6,3-x)∈N,∴3-x=1或2或3或6,即x=2或1或0或-3.又x∈N,故x=0或1或2.即集合A中的元素为0,1,2.
解 因为集合A中含有两个元素x,y,集合B中含有两个元素2x,2x2,
所以x≠y,且2x≠2x2,所以x≠y,且x≠0,x≠1.
因为集合A与B相等,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=2x,,y=2x2))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=2x2,,y=2x.))由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=2x,,y=2x2,))可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=0,,y=0))(舍去).
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=2x2,,y=2x,))可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=0,,y=0))(舍去)或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=\f(1,2),,y=1.))
综上所述,x=eq \f(1,2),y=1.
解:因为-3∈A,
所以a-2=-3或2a2+5a=-3,
所以a=-1或a=-eq \f(3,2).
当a=-1时,a-2=-3,2a2+5a=-3,集合A不满足元素的互异性,所以a=-1舍去;
当a=-eq \f(3,2)时,经检验,符合题意.
综上,a=-eq \f(3,2).
2.下列说法中不正确的是( )
A.若a∈N,则eq \f(1,a)∉N
B.若a∈Z,则a2∈Z
C.若a∈Q,则|a|∈Q
D.若a∈R,则eq \r(3,a)∈R
解析:A不正确,反例:a=1∈N,eq \f(1,a)=1∈N.
解析:因为A与B相等,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+1=x2,,1=x+x2))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+1=x+x2,,1=x2,))解得x=±1.经检验,x=1不符合集合中元素的互异性,而x=-1符合,所以x=-1.
2.下列元素与集合的关系中,正确的是( )
A.-1∈N
B.0∈Z
C.0.33∉Q
D.eq \f(2,5)∉R
解析:因为-1不是自然数,所以A不正确;因为0是整数,所以B正确;因为0.33是有理数,所以C不正确;因为eq \f(2,5)是实数,所以D不正确.故选B.
5.下列各组中集合P与Q表示同一个集合的是( )
A.P是由元素1,eq \r(3),π构成的集合,Q是由元素π,1,|-eq \r(3)|构成的集合
B.P是由π构成的集合,Q是由3.14159构成的集合
C.P是由2,3构成的集合,Q是由有序数对(2,3)构成的集合
D.P是满足不等式-1≤x≤1的自然数构成的集合,Q是方程x2=1的解集
7.由实数x,-x,|x|,-eq \r(x2),eq \r(3,x3)所组成的集合,最多含有的元素个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
解析:-eq \r(x2)=-|x|,eq \r(3,x3)=x.当x=0时,集合中有1个元素0;当x>0时,因为|x|=x,-|x|=-x,所以集合中有2个元素x,-x;当x<0时,因为|x|=-x,-|x|=x,所以集合中有2个元素x,-x.综上,集合中最多含有2个元素.故选A.
解析:因为N+表示正整数集,容易判断A,C正确;对于B,若a=eq \f(1,2),则满足-a∉N+,但a∉N+,B错误;对于D,x2+4=4x的实数解只有2,所以x2+4=4x的实数解组成的集合中只有一个元素,D错误.
11.已知x,y,z为非零实数,代数式eq \f(x,|x|)+eq \f(y,|y|)+eq \f(z,|z|)+eq \f(|xyz|,xyz)的值所组成的集合是M,则下列判断正确的是( )
A.0∉M
B.2∈M
C.-4∈M
D.4∈M
解析:∵a∈A且3a∈A,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a<6,,3a<6,))解得a<2.又a∈N,∴a=0或1.
14.若由a,eq \f(b,a),1组成的集合A与由a2,a+b,0组成的集合B相等,则a2025+b2026的值为________.
解析:由已知可得a≠0,因为集合A与集合B相等,1≠0,所以eq \f(b,a)=0,所以b=0,所以a2=1,即a=±1,又因为当a=1时,集合A不满足集合中元素的互异性,故舍去,所以a=-1.所以a2025+b2026=-1.
17.已知a=-eq \r(3),b=eq \f(1,3-\r(3)),c=(1-2eq \r(3))2,集合A是由形如m+eq \r(3)n(m∈Z,n∈Z)的所有数构成的,则a______A,b______A,c______A.(填“∈”或“∉”)
解析:因为a=-eq \r(3)=0+eq \r(3)×(-1),而0,-1∈Z,所以a∈A;因为b=eq \f(1,3-\r(3))=eq \f(3+\r(3),(3-\r(3))(3+\r(3)))=eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),6),而eq \f(1,2),eq \f(1,6)∉Z,所以b∉A;因为c=(1-2eq \r(3))2=13+eq \r(3)×(-4),而13,-4∈Z,所以c∈A.
19.设实数集S是满足下面两个条件的集合:
①1∉S;②若a∈S,则eq \f(1,1-a)∈S.
(1)求证:若a∈S,则1-eq \f(1,a)∈S;
(2)若2∈S,则S中必含有其他的两个数,试求出这两个数;
(3)求证:集合S中至少有三个不同的元素.
解:(1)证明:∵1∉S,∴0∉S,
∴a≠0,且a≠1.
由a∈S,则eq \f(1,1-a)∈S,可得eq \f(1,1-\f(1,1-a))∈S,即eq \f(1,1-\f(1,1-a))=eq \f(1-a,1-a-1)=1-eq \f(1,a)∈S.
故若a∈S,则1-eq \f(1,a)∈S.
(2)由2∈S,知eq \f(1,1-2)=-1∈S;
由-1∈S,知eq \f(1,1-(-1))=eq \f(1,2)∈S,当eq \f(1,2)∈S时,eq \f(1,1-\f(1,2))=2∈S,
∴当2∈S时,S中必含有-1和eq \f(1,2).
(3)证明:由(1)知,若a∈S,则eq \f(1,1-a)∈S,1-eq \f(1,a)∈S.
下证:a,eq \f(1,1-a),1-eq \f(1,a)三者两两不相等.
①若a=eq \f(1,1-a),则a2-a+1=0,无实数解,∴a≠eq \f(1,1-a);
②若a=1-eq \f(1,a),则a2-a+1=0,无实数解,∴a≠1-eq \f(1,a);
③若eq \f(1,1-a)=1-eq \f(1,a),则a2-a+1=0,无实数解,∴eq \f(1,1-a)≠1-eq \f(1,a).
综上所述,集合S中至少有三个不同的元素.
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