内容正文:
1.3 集合的基本运算
第1课时 并集、交集
【学习目标】
1.理解两个集合的并集与交集的含义,会求它们的并集和交集.(数学抽象、数学运算)
2.会用Venn图与数轴表达集合的并、交集运算,体会直观图形对理解抽象概念的作用.(直观想象)
3.能够利用集合并集与交集的性质解决简单的参数问题.(逻辑推理)
一、并集
[思考]
1.集合A∪B的元素个数等于集合A与集合B的元素个数和吗?为什么?
提示:不一定.当集合A,B没有公共元素时,A∪B的元素个数等于集合A,B的元素个数和;当集合A,B有公共元素时,A∪B的元素个数小于集合A,B的元素个数和.
[点睛]
并集符号语言中的“或”与生活中的“或”含义有所不同.生活中的“或”是只取其一,并不兼存;而并集中的“或”连接的并列成分之间不一定是互斥的,“x∈A,或x∈B”包括下列三种情况:①x∈A,且x∉B;②x∉A,且x∈B;③x∈A,且x∈B.可用如图所示形象地表示.
二、交集
[思考]
2.如果集合A,B没有公共元素,那么它们的交集是什么?
提示:它们的交集是空集.
三、并集、交集的性质
1.A∪A=A,A∪⌀=A,A∪B=B⇔A⊆B;
2.A∩A=A,A∩⌀=⌀,A∩B=A⇔A⊆B.
【明辨是非】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)B⊆(A∪B),(A∩B)⊆B.( )
提示:由并集、交集概念可知.
(2)A∩B中的元素个数一定比A∪B中的元素个数少.( )
提示:A=B时不成立.
(3)若A∩B=C∩B,则A=C.( )
提示:若A={1,2,4},B={2,4},C={2,3,4},则A∩B=C∩B,但A≠C.
(4)若x∈(A∪B),则x∈(A∩B).( )
提示:x不一定是A,B的公共元素.
√
×
×
×
类型1 并集运算(数学运算)
【典例1】(1)已知集合A={-1,0,1},B={0,1,4},则A∪B=( )
A.(-1,4) B.{0,1}
C.{-1,0,1,4} D.{-1,4}
【解析】选C.因为A={-1,0,1},B={0,1,4},所以A∪B={-1,0,1,4}.
√
(2)已知集合M={x|-3<x≤5},N={x|x<-5,或x>5},则M∪N= ( )
A.{x|x<-5,或x>-3} B.{x|-5<x<5}
C.{x|-3<x<5} D.{x|x<-3,或x>5}
【解析】选A.将集合M和N在数轴上表示出来,如图所示.
可知M∪N={x|x<-5,或x>-3}.
√
【解题有招】
求集合并集的基本方法
(1)定义法:若集合是用列举法表示的,可以直接利用并集的定义求解.
(2)数形结合法:若集合是用描述法表示的由实数组成的数集,则可以借助数轴分析法求解.
提醒:对于利用不等式描述的集合,任何一个集合中含有端点时,其并集中也要含该端点,不能遗漏.
【即学即练】
1.已知集合A={x|x2-3x=0},B={1,2,3},则A∪B=( )
A.{3} B.{1,2,3}
C.{0,2,3} D.{0,1,2,3}
【解析】选D.因为A={x|x2-3x=0}={0,3},
所以A∪B={0,3}∪{1,2,3}={0,1,2,3}.
√
2.(2026·乌鲁木齐高一检测)已知集合A={x|-1<x<1},B={x|0≤x≤2},则A∪B= ( )
A.{x|-1<x<2} B.{x|-1<x≤2}
C.{x|0≤x<1} D.{x|0≤x≤2}
【解析】选B.由集合A={x|-1<x<1},B={x|0≤x≤2},则A∪B={x|-1<x≤2}.
√
类型2 交集运算(数学运算)
【典例2】(一题多变)
[母题](2024·新高考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】选A.因为集合B中-1,0满足集合A, 所以A∩B={-1,0}.
√
[变式1]若把母题中“B={-3,-1,0,2,3}”变为“B=-1,0,,2,3”,其他条件不变,则
A∩B=___________.
【解析】集合A={x|-5<x3<5},B=-1,0,,2,3,(-1)3=-1,03=0,()3=,23=8,
33=27,则A∩B=-1,0,.
-1,0,
[变式2]若把母题中“集合A={x|-5<x3<5}”变为“集合A={x|x=2n+1,n∈Z}”,
其他条件不变,则A∩B=____________.
【解析】由题意得,集合A为奇数集,所以A∩B={-3,-1,3}.
{-3,-1,3}
[变式3]若把母题中“集合A={x|-5<x3<5},B={-3,-1,0,2,3}”变为“集合A=
{x|0<x<5},B={x|-3≤x≤3}”,则A∩B=_____________.
【解析】把集合A,B在数轴上表示出来,如图所示,则A∩B={x|0<x≤3}.
{x|0<x≤3}
【解题有招】
求两个集合交集的一般方法
(1)明确集合中的元素.
(2)元素个数有限时,利用定义或Venn图求解,元素个数无限时,借助数轴求解.
提醒:若所给集合中有一个不确定时,要注意分类讨论,分类的标准取决于已知集合.
【即学即练】
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】选D.因为M={x|2x-1>5}={x|x>3},所以M∩N=⌀.
√
2.设A={x|x是矩形},B={x|x是菱形},则A∩B= .
【解析】因为正方形既是矩形,又是菱形,所以由交集定义知,A∩B={x|x是正方形}.
答案:{x|x是正方形}
类型3 并集、交集运算的应用(逻辑推理)
角度1 实际应用
【典例3】学校举行运动会时,高一(1)班共有28名学生参加比赛,有15人参加游泳比赛,有8人参加田径比赛,有14人参加球类比赛,同时参加游泳比赛和田径比赛的有3人,同时参加游泳比赛和球类比赛的有3人,没有人同时参加三项比赛,只参加一项比赛的有( )
A.3人 B.9人
C.19人 D.14人
√
【解析】选C.设只参加田径比赛的人数为x,同时参加田径和球类比赛的
人数为y,只参加球类比赛的人数为z,则由Venn图得:,
解得,所以只参加一项比赛的有x+z+9=19人.
【解题有招】
解决集合交集、并集实际问题的策略
在解决集合交集、并集的实际应用问题时,常常借助Venn图,使抽象问题直观化.
【即学即练】
某中学有35人参加“学党史知识竞赛”.若答对第一题的有20人,答对第二题的有16人,两题都答对的有6人,则两题都没答对的有 人.
【解析】只答对第一题、只答对第二题、两题都答对和两题都没答对的总数为35人.设两题都没答对的有x人,则(20-6)+(16-6)+6+x=35,所以x=5.
答案:5
角度2 求参数问题
【典例4】(易错·对对碰)
已知集合A={x|x≤-1或x≥3},B={x|a<x<4}.
(1)若A∪B=R,则实数a的取值范围为 .
(2)若A∩B=⌀,则实数a的取值范围为 .
(3)若A∪B=A,则实数a的取值范围为 .
【解析】(1)利用数轴,画出满足A∪B=R的图形,由图可知,{a|a≤-1}.
(2)当a≥4时,集合B为空集,满足题意;
当a<4时,如图,A∩B≠⌀.
综上,实数a的取值范围是{a|a≥4}.
(3)因为A∪B=A,所以B⊆A,当a≥4时,B=⌀,满足题意;当a<4时,如图,要使B⊆A,则a≥3,所以3≤a<4.
综上,实数a的取值范围为{a|a≥3}.
答案:(1){a|a≤-1} (2){a|a≥4} (3){a|a≥3}
【解题有招】
求参数值(范围)问题中的数学思想
(1)数形结合思想:借助于数轴会更方便直观.
(2)函数与方程思想:通过列方程或不等式求值.
(3)分类讨论思想:要考虑因参数的影响是否需要分类讨论.
【即学即练】
1.(2026·台州高一检测)设集合A={x|1<x≤2},B={x|x<a},若A∩B=A,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C.由题意可知,A∩B=A,所以A⊆B,对于任意的x∈A,有x<a,故需要满足a>2,若a≤2,则存在x=2∈A,但x∉B,不符合条件,综上,实数a的取值范围是{a|a>2}.
√
2.已知集合A={x|x≤1},B={x|x≥a},且A∪B=R,则实数a的取值范围是 .
【解析】因为A∪B=R,画出数轴,如图.
由数轴可知,表示实数a的点需与表示1的点重合或在表示1的点的左边,
所以a≤1.
答案:{a|a≤1}
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