内容正文:
第一章集合与常用逻辑用语、不等式
第1讲 集合
复习目标
1.了解集合的含义,了解全集与空集的含义.
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图表达集合的基本关系与基本运算.
教材梳理 夯基础
主干知识
知识点1 集合的概念
(1)集合中元素的三个特征:确定性、互异性、无序性.
(2)元素与集合的关系有属于、不属于两种,用符号∈,∉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
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
[注意点]在解答集合问题时,要注意集合元素的特征,特别是互异性对集合元素的限制.
知识点2 集合间的基本关系
(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A⫋B(或B⫌A).
(3)相等:若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
(4)空集的性质:⌀是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
知识点3 集合的基本运算
运算
运算表示法
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
知识点4 集合的运算性质
(1)A∩A=A,A∩⌀=⌀,A∩B=B∩A.
(2)A∪A=A,A∪⌀=A,A∪B=B∪A.
(3)A∩(∁UA)=⌀,A∪(∁UA)=U,∁U(∁UA)=A.
常用结论
1.已知集合A中有n(n≥1)个元素,则它有2n个子集,它有2n-1个真子集,它有2n-1个非空子集,它有2n-2个非空真子集.
2.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B.
3.∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).
基础自测
类型
回源教材
澄清盲点
结论应用
题号
3,4
1
2
1.(易错辨析)正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)任何一个集合都至少有两个子集.( × )
【解析】(1)错误.空集只有一个子集.
(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.( × )
【解析】 (2)错误.{x|y=x2+1}=R,{y|y=x2+1}=[1,+∞),{(x,y)|y=x2+1}是抛物线y=x2+1上的点集.
(3)若1∈{x2,x},则x=-1或1.( × )
【解析】 (3)错误.当x=1时,不满足集合中元素的互异性.
(4)对于任意两个集合A,B,(A∩B)⊆(A∪B)恒成立.( √ )
2.已知集合A={x∈N|x<3},则集合A的真子集个数为( )
A.1 B.2 C.4 D.7
【解析】选D.由已知可得A={0,1,2},其真子集个数为23-1=7.
3.(必修第一册P10例1变式)已知集合A={x|x2-2x<0},集合B={y|y=},则A∪B=( )
A.(0,+∞) B.[0,2)
C.(-∞,2] D.[0,+∞)
【解析】选D.因为A={x|x2-2x<0}={x|0<x<2},B={y|y=}={y|y≥0},
所以A∪B=[0,+∞).
4.(必修第一册P9T5变式)已知集合A={x|0<x<a},B={x|2<x<4},若B⊆A,则实数a的取值范围是________.
【解析】依题意,如图,
由图可知a≥4.
答案:[4,+∞)
考点突破 强技能
考点一 集合的基本概念…………题组练通
1.(多选题)已知集合A={x|x=3k-1,k∈Z},则下列表示正确的是( )
A.-1∉A B.-11∉A
C.3k2-1∈A D.-34∈A
【解析】选BCD.当k=0时,x=-1,所以-1∈A,所以A错误;
令-11=3k-1,得k=-∉Z,所以-11∉A,所以B正确;
因为k∈Z,所以k2∈Z,则3k2-1∈A,所以C正确;
令-34=3k-1,得k=-11∈Z,所以-34∈A,所以D正确.
2.已知集合A={x|x2≤1},集合B={x|x∈Z且x-1∈A},则B=( )
A.{-1,0,2} B.{0,1,2}
C.{-2,-1,0} D.{-2,-1,0,1,2}
【解析】选B.因为A={x|x2≤1}={x|-1≤x≤1},B={x|x∈Z且x-1∈A},所以B={0,1,2}.
3.已知集合A={(x,y)|x2+y2≤,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为( )
A.4 B.5 C.8 D.9
【解析】选B.因为x2+y2≤,x∈Z,
所以x可取-1,0,1.
当x=-1时,y=0;
当x=0时,y=-1,0或1;
当x=1时,y=0.
所以A={(-1,0),(0,-1),(0,0),(0,1),(1,0)},共有5个元素.
4.设a,b∈R,集合{1,a+b,a}=,则a2 026+b2 027=________.
【解析】由题意知a≠0,因为{1,a+b,a}=,所以a+b=0,a≠1,则=-1,所以a=-1,b=1,故a2 026+b2 027=1+1=2.
答案:2
解题技法
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.
[提醒]含字母的集合问题,在求出字母的值后,需要验证集合的元素是否满足互异性.
考点二 集合间的基本关系
【例1】(1)(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. D.-1
【解析】选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)(2024·鹰潭模拟)已知集合A={x||x-1|≤2},B={-t,t},且B⊆A,则实数t的取值范围是( )
A.[-1,1] B.[-3,3]
C.[-1,0)∪(0,1] D.[-3,0)∪(0,3]
【解析】选C.根据题意得到A={x|-1≤x≤3},
由B⊆A,得,
解得-1≤t≤1且t≠0.
故实数t的取值范围是[-1,0)∪(0,1].
解题技法
根据两集合的关系求参数的方法
(1)若集合元素是一一列举的,依据集合间的关系,转化为解方程(组)求解,此时注意集合中元素的互异性.
(2)若集合表示的是不等式的解集,常依据数轴转化为不等式(组)求解,此时需注意端点值能否取到.[提醒]若有条件B⊆A,则应注意判断是否需要分B=⌀和B≠⌀两种情况进行讨论.
【训练1】(1)(2025·南昌模拟)已知集合M={x|ln x<0},N={x|ex-a>0},若M⊆N,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,1] B.(-∞,1)
C.(-∞,e] D.(-∞,e)
【解析】选A.由ln x<0得0<x<1,所以M={x|0<x<1},因为M⊆N,所以a<ex对∀x∈(0,1)恒成立,所以a≤1.
(2)已知集合A={1,2},B={x|x2+mx+1=0,x∈R},若B⊆A,则实数m的取值范围为____________.
【解析】①若B=⌀,则Δ=m2-4<0,
解得-2<m<2.
②若1∈B,则12+m+1=0,
解得m=-2,
此时B={1},符合题意;
③若2∈B,则22+2m+1=0,
解得m=-,
此时B={2,},不符合题意.
综上所述,实数m的取值范围为[-2,2).
答案:[-2,2)
【加练备选】
(2025·太原模拟)在下列选项中,能正确表示集合A={-3,0,3}和B={x|x2+3x=0}的关系的是( )
A.A=B B.A⊇B
C.A⊆B D.A∩B=⌀
【解析】选B.由B={x|x2+3x=0},可得B={-3,0},因为A={-3,0,3},所以A⊇B.
考点三集合的基本运算
角度1 集合的运算
【例2】(1)(2025·八省联考)已知集合A={-1,0,1},B={0,1,4},则A∩B=( )
A.{0} B.{1}
C.{0,1} D.{-1,0,1,4}
【解析】选C.A∩B={0,1}.
(2)(2024·全国甲卷)集合A={1,2,3,4,5,9},B={x|∈A},则∁A(A∩B)=( )
A.{1,4,9} B.{3,4,9}
C.{1,2,3} D.{2,3,5}
【解析】选D.因为A={1,2,3,4,5,9},B={x|∈A}={1,4,9,16,25,81},所以∁A(A∩B)={2,3,5}.
(3)(2025·沈阳模拟)已知M,N为全集U的非空真子集,且M,N不相等,若(∁UM)∪N=U,则( )
A.N⊆M B.M∪N=N
C.(∁UM)∩N=⌀ D.M∪(∁UN)=U
【解析】选B.因为(∁UM)∪N=U,等价于∁UN⊆∁UM,等价于M⊆N,且M,N不相等,可知集合M是集合N的真子集,故A错误;
且M∪N=N,故B正确;
据此作出Venn图,
可知(∁UM)∩N≠⌀,M∪(∁UN)≠U,故C,D错误.
解题技法
集合的基本运算的解题策略
(1)看元素组成.从研究集合中元素的构成入手是解决运算问题的前提.
(2)对集合化简.先化简集合再研究其关系并进行运算,可使问题变得简单明了,易于解决.
(3)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.
【训练2】(1)(2023·全国乙卷)设全集U={0,1,2,4,6,8},集合M={0,4,6},N={0,1,6},则M∪∁UN=( )
A.{0,2,4,6,8} B. {0,1,4,6,8}
C. {1,2,4,6,8} D. U
【解析】选A.由题意可得∁UN={2,4,8},则M∪∁UN={0,2,4,6,8}.
(2)(2023·新高考Ⅰ卷)已知集合M={-2,-1,0,1,2},N={x|x2-x-6≥0},则M∩N=( )
A.{-2,-1,0,1} B.{0,1,2}
C.{-2} D.2
【解析】选C. 因为x2-x-6≥0⇔(x-3)(x+2)≥0,所以N=(-∞,-2]∪[3,+∞),又因为M={-2,-1,0,1,2},所以M∩N={-2}.
角度2 利用集合的运算求参数的值(范围)
【例3】(1)已知集合A={x|x2-4x+3<0},B={x|x>m},若A∪B={x|x>1},则( )
A.m≥1 B.1≤m<3
C.1<m<3 D.1≤m≤3
【解析】选B.由x2-4x+3=(x-1)(x-3)<0,得1<x<3,所以A=(1,3).
又B={x|x>m}且A∪B={x|x>1},借助数轴求解,由图知1≤m<3.
(2)已知集合A={-2,0,2,4},B={x||x-3|≤m},若A∩B=A,则m的最小值为________.
【解析】由A∩B=A,得A⊆B,
所以B≠⌀,所以m≥0.
由|x-3|≤m,得-m+3≤x≤m+3,
故即
即m≥5,则m的最小值为5.
答案:5
解题技法
利用集合的运算求参数的值或取值范围的方法
(1)与不等式有关的集合,一般利用数轴解决,要注意端点值能否取到.
(2)若集合中的元素能一一列举,则一般先用观察法得到不同集合中元素之间的关系,再列方程(组)求解.[提醒]在求出参数后,注意结果的验证(满足互异性).
【训练3】(1)已知集合A={x|-1≤x≤2 026},B={x|a≤x≤a+1}(a>0),若A∩B≠⌀,则a的取值范围是( )
A.(0,2 026) B.(0,2 026]
C.(0,2 025) D.(0,2 025]
【解析】选B.由题意知A∩B≠⌀,再由a>0,得集合B中最小元素a应在集合A中,所以0<a≤2 026,即a的取值范围是(0,2 026].
(2)已知集合A={x|x>a},B={x|1<x≤2},且A∪∁R B=R,则实数a的取值范围是( )
A.{a|a≤1} B.{a|a<1}
C.{a|a≥2} D.{a|a>2}
【解析】选A.因为B={x|1<x≤2},所以∁R B={x|x≤1或x>2},又A∪∁R B=R,所以a≤1.
【加练备选】
设集合A={x|x2-2x-3<0,x∈R},B={x||x|>a,a>0},则A∪B=R,则实数a的取值范围为__________.
【解析】由题意A={x|x2-2x-3<0,x∈R}={x|-1<x<3},B={x||x|>a,a>0}={x|x>a或x<-a,a>0},若满足A∪B=R,则∁R B⊆A,
又因为∁R B={x|-a≤x≤a},所以,
解得0<a<1.
答案:(0,1)
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