内容正文:
第一节 集合
1.元素与集合
(1)集合元素的三个特征:__确定性__、__互异性__、__无序性__.
(2)元素与集合的关系是__属于__或__不属于__关系,用符号__∈__或__∉__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
N为自然数集(即非负整数集),包含0,而N*和N+的含义是一样的,表示正整数集,不包含0.
2.集合间的基本关系
文字语言
符号语言
集合间的基本关系
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A=B
子集
集合A中任意一个元素均为集合B中的元素
__A⊆B__
真子集
集合A中任意一个元素均为集合B中的元素,且集合B中至少有一个元素不是集合A中的元素
__AB__
空集
空集是任何集合的__子集__,是任何非空集合的真子集
3.集合的基本运算
文字语言
符号语言
图形语言
记法
交集
属于A__且__属于B的所有元素组成的集合
{x|x∈A,__且__x∈B}
__A∩B__
并集
所有属于A__或__属于B的元素组成的集合
{x|x∈A,__或__x∈B}
__A∪B__
补集
全集U中__不属于__A的所有元素组成的集合
{x|x∈U,且x__∉__A}
__∁UA__
(1)子集的性质:A⊆A,∅⊆A,(A∩B)⊆A,(A∩B)⊆B.
(2)交集的性质:A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
(3)并集的性质:A∪B=B∪A,(A∪B)⊇A,(A∪B)⊇B,A∪A=A,A∪∅=∅∪A=A.
(4)补集的性质:A∪(∁UA)=U,A∩(∁UA)=∅,∁U(∁UA)=A,∁AA=∅,∁A∅=A.
(5)子集的个数:含有n个元素的集合共有2n个子集,其中有2n-1个真子集,2n-1个非空子集.
(6)等价关系:A∩B=A⇔A⊆B;A∪B=A⇔A⊇B.
(7)∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).
集合的含义与表示
(2023·新课标Ⅱ卷,5分)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】 依题意,有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},不满足A⊆B;当2a-2=0时,解得a=1,此时A={0,-1},B={-1,0,1},满足A⊆B.所以a=1,故选B.
【答案】 B
与集合中的元素有关的问题的求解策略
(1)用描述法表示集合时,首先要搞清楚集合中代表元素的含义,再看元素的限制条件,明白集合的类型,是数集、点集还是其他类型的集合.
(2)集合中元素的三个性质中的互异性对解题的影响较大,特别是含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.
[针对训练]
1.设a,b∈R,集合{1,a+b,a}=,则b-a=( C )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
解析:因为{1,a+b,a}=,a≠0,所以a+b=0,则=-1,所以a=-1,b=1.所以b-a=2.
集合间的基本关系
(1) (2025·全国一卷)已知集合U= {x|x是小于9的正整数},A={1,3,5}, 则∁UA中元素的个数为( )
A.0 B.3
C.5 D.8
(2)已知集合A={x|-1<x<3},B={x|-m<x<m},若B⊆A,则m的取值范围为________.
【解析】 (1) U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={1,3,5},故∁UA={2,4,6,7,8},故∁UA中有5个元素.故选C.
(2)当m≤0时,B=∅,显然B⊆A.
当m>0时,因为A={x|-1<x<3},
当B⊆A时,在数轴上标出两集合,如图,
所以所以0<m≤1.
综上所述,m的取值范围为(-∞,1].
【答案】 (1)D (2)(-∞,1]
判断集合间关系的三种方法
列举法
根据题中限定条件把集合元素表示出来,然后比较集合元素的异同,从而找出集合之间的关系
结构法
从元素的结构特点入手,结合通分、化简、变形等技巧,从元素结构上找差异进行判断
数轴法
在同一个数轴上表示出两个集合,比较端点之间的大小关系,从而确定集合与集合之间的关系
[针对训练]
2.(1)集合M=,N=,则两集合M,N的关系为( D )
A.M∩N=∅ B.M=N
C.M⊆N D.N⊆M
解析:由题意知,对于集合M,当n为偶数时,设n=2k(k∈Z),则x=k+1(k∈Z);当n为奇数时,设n=2k+1(k∈Z),则x=k+1+(k∈Z).所以N⊆M.
(2)(多选)(2025·三亚模拟)定义集合运算:A⊗B={z|z=(x+y)×(x-y),x∈A,y∈B}.设A={,},B={1,},则下列说法正确的是( BD )
A.当x=,y=时,z=1
B.x可取两个值,y可取两个值,z=(x+y)×(x-y)有4个式子
C.A⊗B中有4个元素
D.A⊗B的真子集有7个
解析:A⊗B={z|z=x2-y2,x∈A,y∈B}={1,0,2},
故A⊗B中有3个元素,其真子集的个数为23-1=7,故C错误,D正确.
当x=,y=时,z=0,故A错误.
x可取两个值,y可取两个值,z=(x+y)×(x-y)共有4个算式,分别为:(+1)×(-1),(+1)×(-1),(+)×(-),(+)×(-),故B正确.
集合的基本运算
角度一 集合的运算
(2024·新课标Ⅰ卷)已知集合A={x|-5<x3<5},B={-3,-1,0,2,3},则A∩B=( )
A.{-1,0} B.{2,3}
C.{-3,-1,0} D.{-1,0,2}
【解析】 因为A={x|-5<x3<5}={x|-<x<},B={-3,-1,0,2,3},所以A∩B={-1,0},故选A.
【答案】 A
角度二 利用集合的运算求参数或参数范围
(1)设集合A={x|-1≤x<2},B={x|x<a},若A∩B≠∅,则a的取值范围是( )
A.-1<a≤2 B.a>2
C.a≥-1 D.a>-1
(2)集合A={0,2,a},B={1,a2},若A∪B={0,1,2,4,16},则a的值为( )
A.0 B.1
C.2 D.4
【解析】 (1)因为A∩B≠∅,所以集合A,B有公共元素,作出数轴,如图所示,易知a>-1.
(2)根据并集的概念,可知{a,a2}={4,16},故a=4.
【答案】 (1)D (2)D
1.解决集合的基本运算问题一般应注意:
先看元素组成,对有些集合要先进行化简,注意数形结合思想的应用.集合的运算常借助于数轴和Venn图解决.
2.关于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.
[针对训练]
3.(2025·全国二卷)已知集合A={-4,0,1,2,8},B={x|x3=x},则A∩B=( D )
A.{0,1,2} B.{1,2,8}
C.{2,8} D.{0,1}
解析:由题可得B={-1,0,1},所以A∩B={0,1},故选D.
4.已知集合A={x|x2≥4},B={m}.若A∪B=A,则m的取值范围是( D )
A.(-∞,-2)
B.[2,+∞)
C.[-2,2]
D.(-∞,-2]∪[2,+∞)
解析:因为A∪B=A,所以B⊆A,即m∈A,得m2≥4,解得m≥2或m≤-2.
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