内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第1章
集合
1.2 子集、全集、补集
第一课时 子集、真子集
任意一个
⊆
⊇
包含于
包含
A⊆B
A≠B
A⫋B
B⫌A
A真包含于B
B真包含A
⫋
⫋
课下培优巩固练(三)
[课程标准] 1.理解集合之间包含与相等的含义. 2.能识别给定集合的子集. 3.能使用Venn图表示集合的基本关系,体会图形对理解抽象概念的作用.
一、子集
1.子集
定义
如果集合A的____________元素都是集合B的元素(若a∈A,则a∈B),那么集合A称为集合B的子集
符号
表示
A___B(或B___A)
读法
集合A_________集合B(或集合B______集合A)
图示
2.子集的性质
①A⊆A,即任何一个集合是它本身的子集.
②∅⊆A,即空集是任何集合的子集.
③若A⊆B,B⊆C,则A⊆C,即子集具备传递性.
3.集合相等
若A⊆B且B⊆A,则A=B.
微点拔:1.对子集概念的理解
不能简单认为“若A⊆B,则A是由B的部分元素构成的集合”.事实上,若A⊆B,有以下三种情况:①A为空集;②A是由B的部分元素构成的集合;③A是由B的全部元素构成的集合.
2.子集的性质
(1)任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A;
(2)对于集合A,B,C,如果A⊆B且B⊆C,那么A⊆C,即集合间的子集关系具有传递性.
二、真子集
1.概念
如果___________,并且___________,那么集合A称为集合B的真子集,记为___________或___________,读作“___________”或“___________”.
2.性质
①∅是任一非空集合的真子集.
②若A B,B C,则A C.
微点拔:元素与集合的关系是属于与不属于的关系,分别用符号“∈”“∉”表示;集合与集合之间的关系是包含、不包含、真包含、相等的关系,分别用符号“⊆”
“”“”和“=”表示.若A是B的真子集,则A也必然是B的子集,但此时用AB表示更准确.
【基点小试】
1.已知集合A= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(0,1)) ,B= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(-1,0,a+3)) ,且A⊆B,则a等于( )
A.-3
B.-2
C.0
D.1
答案:B
解析:因为A⊆B,所以a+3=1⇒a=-2,经验证,满足题意.
2.(苏教版必修一P11练习T1改编)集合A={1, 2}的非空真子集是_________________.
解析:集合A={1,2}的所有非空子集是 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(1)) , eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(2)) .
答案: eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(1)) , eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(2))
3.设x,y∈R,A={(x,y)|y=x},B= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1((x,y)\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(y,x)=1)))) ,则A,B准确的关系是__________.
解析:因为B= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1((x,y)\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(y,x)=1)))) ={(x,y)|y=x,且x≠0},故BA.
答案:BA
题型一 集合间关系的判断
例1.(苏教版必修一P11习题T2改编)指出下列各对集合之间的关系:
(1)A={-1,1},B={(-1,-1),(-1,1),(1,-1),(1,1)}.
(2)A={x|-1<x<4},B={x|x-5<0}.
(3)A={x|x是等边三角形},B={x|x是等腰三角形}.
(4)M={x|x=2n-1,n∈N*},N={x|x=2n+1,n∈N*}.
解:(1)集合A的代表元素是数,集合B的代表元素是有序实数对,故A与B之间无包含关系.
(2)集合B={x|x<5},用数轴表示集合A,B如图所示,由图可知AB.
(3)等边三角形是三边相等的三角形,等腰三角形是两边相等的三角形,等边三角形一定是等腰三角形,等腰三角形却不一定是等边三角形,故AB.
(4)两个集合都表示正奇数组成的集合,但由于n∈N*,因此集合M含有元素“1”,而集合N不含元素“1”,故NM.
[总结] 判断集合间关系的常用方法
(1)列举观察法
当集合中元素较少时,可列举出集合中的全部元素,通过定义得出集合之间的关系.
(2)集合元素特征法
先确定集合的代表元素是什么,弄清集合元素的特征,再判断得出集合之间的关系.
一般地,设A={x|p(x)},B={x|q(x)},①若由p(x)可推出q(x),则A⊆B;
②若由q(x)可推出p(x),则B⊆A;
③若p(x),q(x)可互相推出,则A=B;
④若由p(x)推不出q(x),由q(x)也推不出p(x),则集合A,B无包含关系.
(3)数形结合法
利用数轴或Venn图可清晰、明了地判断集合间的关系,其中不等式的解集之间的关系适合用数轴法.
【练一练】
1.能正确表示集合M={x∈R|0≤x≤2}和集合N={x∈R|x2-x=0}关系的Venn图是( )
答案:B
解析:解x2-x=0得x=1或x=0,故N={0,1},易得NM,其对应的Venn图如选项B所示.
2.指出下列各组集合之间的关系:
(1)A={x|-1<x<5},B={x|0<x<5};
(2)A={x|x=2n,n∈Z},B={x|x=4n,n∈Z};
(3)A={x|x2-x=0},B={x|x= eq \f(1+(-1)n,2) ,n∈Z};
(4)A={(x,y)|xy>0},B={(x,y)|x>0,y>0,或x<0,y<0};
(5)A={x|x=1+a2,a∈N*},B={x|x=1+(a-2)2,a∈N*}.
解:(1)集合B中的元素都在集合A中,但集合A中有些元素(比如0,-0.5)不在集合B中,故BA.
(2)∵A是偶数集,B是4的倍数集,∴BA.
(3)A={x|x2-x=0}={0,1},在B中,当n为奇数时,x= eq \f(1+(-1)n,2) =0,当n为偶数时,x= eq \f(1+(-1)n,2) =1,∴B={0,1},∴A=B.
(4)法一 由xy>0得x>0,y>0或x<0,y<0;由x>0,y>0或x<0,y<0得xy>0,从而A=B.
法二 集合A中的元素是平面直角坐标系中第一、三象限内的点,集合B中的元素也是平面直角坐标系中第一、三象限内的点,从而A=B.
(5)对于任意x∈A,有x=1+a2,a∈N*,而B={x|x=1+(a-2)2,a∈N*}.
∵a∈N*,∴a+2∈N*∴x∈B,
由子集的定义知,A⊆B.
设1∈B,此时a-2=0,解得a=2∈N*.
∵1+a2=1在a∈N*时无解,∴1∉A.
综上所述,AB.
题型二 确定有限集合的子集、真子集及其个数
例2.(1)集合M={1,2,3}的真子集个数是( )
A.6
B.7
C.8
D.9
解析:集合M的真子集所含有的元素的个数可以有0个,1个或2个,含有0个元素为∅,含有1个元素有3个真子集{1},{2},{3},含有2个元素有3个真子集{1,2},{1,3}和{2,3},共有7个真子集.
答案:B
(2)(苏教版必修一P21T10改编)满足{1,2}M⊆{1,2,3,4,5}的集合M有________个.
解析:由题意可得{1,2}M⊆{1,2,3,4,5},可以确定集合M必含有元素1,2,且含有元素3,4,5中的至少一个,因此依据集合M的元素个数分类如下:
含有三个元素:{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5};
含有四个元素:{1,2,3,4},{1,2,3,5},{1,2,4,5};
含有五个元素:{1,2,3,4,5}.
故满足题意的集合M共有7个.
答案:7
[总结] 1.求集合子集、真子集个数的3个步骤
2.与子集、真子集个数有关的3个结论
假设集合A中含有n个元素,则有:
(1)A的子集的个数为2n;
(2)A的真子集的个数为2n-1;
(3)A的非空真子集的个数为2n-2.
【练一练】
3.集合 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x∈N\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-4<x-1<4)),x≠1)) 的非空真子集的个数为( )
A.31
B.30
C.15
D.14
答案: D
解析:由题意得集合{x∈N|-4<x-1<4,x≠1}={0,2,3,4},则该集合的非空真子集个数为24-2=14.
4.(多选)以下满足{0,2,4}⊆A{0,1,2,3,4}的集合A有( )
A.{0,2,4}
B.{0,1,3,4}
C.{0,1,2,4}
D.{0,1,2,3,4}
解析:由题意可知,集合A包含集合{0,2,4},同时又是集合{0,1,2,3,4}的真子集,则所有符合条件的集合A有{0,2,4},{0,1,2,4},{0,2,3,4}.选项BD均不符合要求.故选AC.
答案: AC
题型三 由集合间的关系求参数值(或范围)
例3.已知集合A={x|-2≤x≤5},B={x|m+1≤x≤2m-1},若BA,求实数m的取值范围.
解:①当B≠∅时,如图所示.
∴ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m+1≥-2,,2m-1<5,,2m-1≥m+1)) 或 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m+1>-2,,2m-1≤5,,2m-1≥m+1,))
解这两个不等式组,得2≤m≤3.
②当B=∅时,由m+1>2m-1,得m<2.
综上可得,m的取值范围是{m|m≤3}.
【母题探究】 1.(变条件)在本例条件下,若B⊆A,求实数m的取值范围.
解:当B=∅时,m+1>2m-1,即m<2.
当B≠∅时, eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m+1≤2m-1,,m+1≥-2,,2m-1≤5,))
解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m≥2,,m≥-3,,m≤3.)) 即2≤m≤3.
综上可知,m的取值范围为{m|m≤3}.
2.(变条件)在本例条件下,若AB,求实数m的取值范围.
解:∵AB.∴ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m+1<2m-1,,m+1≤-2,,2m-1>5)) 或 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m+1<2m-1,,m+1<-2,,2m-1≥5.))
即 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m>2,,m≤-3,,m>3)) 或 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m>2,,m<-3,,m≥3.))
∴m∈∅,即不存在m使AB.
[总结] 利用集合间的关系求参数的方法
已知两个集合之间的关系求参数时,要根据集合间的关系来确定元素之间的关系,需关注子集是否为空集.
一般地,当集合为有限集时,往往通过列方程或方程组来处理,此时需注意集合中元素的互异性;当集合为连续型无限集时,往往借助数轴列不等式或不等式组来求解,要注意运用分类讨论、数形结合等思想方法,尤其需注意端点值能否取到.
【练一练】
5.(苏教版必修一P21T14改编)若集合A= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|a<x<2a-1)) ,B= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|1<x<3)) ,且A⊆B,则a的取值范围是( )
A.a≤1
B.a<2
C.1<a<2
D.a≤2
答案:D
解析:若a≥2a-1,即a≤1时,A=∅,满足A⊆B,
若A≠∅,则a>1,因为A⊆B,所以 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a≥1,2a-1≤3)) ,解得1≤a≤2,所以1<a≤2,
综上,a的取值范围是a≤2.
6.已知A={x|x2+4x=0},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0}.
(1)若A是B的子集,求实数a的值;
(2)若B是A的子集,求实数a的取值范围.
解:(1)由题得A= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(-4,0)) .若A是B的子集,则B=A= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(-4,0)) ,
所以 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ>0,,-4+0=-2(a+1),,-4×0=a2-1,)) ∴a=1.
(2)若B是A的子集,则B⊆A.
①若B为空集,则Δ=4(a+1)2-4 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a2-1)) =8a+8<0,解得a<-1;
②若B为单元素集合,则Δ=4(a+1)2-4 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a2-1)) =8a+8=0,解得a=-1.
将a=-1代入方程x2+2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+1)) x+a2-1=0,
得x2=0,即x=0,B= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(0)) ,符合要求;
③若B为双元素集合,B=A= eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(-4,0)) ,则a=1.
综上所述,a≤-1或a=1.
$