内容正文:
1.2 集合间的基本关系
模块一 筑·知能要点
一、子集
1.Venn图:在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图.
2.子集
定义
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
记法与读法
记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)
图示
结论
(1)反身性:任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A;
(2)传递性:对于集合A,B,C,若A⊆B,且B⊆C,则A⊆C
3.一般地,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A与集合B相等,记作A=B.也就是说,若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
注意点:
(1)“A是B的子集”的含义:集合A中的任意一个元素都是集合B中的元素,即由任意x∈A,能推出x∈B.
(2)集合A与集合B相等,就是集合A与集合B中的元素完全一致,即A⊆B,且B⊆A⇔A=B.
二、真子集
1.真子集
定义
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
记法与
读法
记作AB(或BA),读作“A真包含于B”(或“B真包含A”)
图示
2.空集
定义
一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集
记法
∅
规定
空集是任何集合的子集,即∅⊆A
性质
(1)空集只有一个子集,即它本身,∅⊆∅;
(2)空集是任何非空集合的真子集,即若A≠∅,则∅A;
(3)传递性:对于集合A,B,C,如果AB,且BC,那么AC
注意点:
(1)在真子集的定义中,AB首先要满足A⊆B,其次至少有一个x∈B,但x∉A.
(2)∅与{0}的区别:
∅是不含任何元素的集合;{0}是含有一个元素的集合,∅{0}.
模块二 破·题型攻坚
一、题型一 集合包含关系的判断
1.下列写法中正确的是( )
A. B.0 C. D.
2.下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
3.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
4.已知集合,,,则M、N、P的关系满足( )
A. B.
C. D.
5.判断下列关系是否正确:
(1);
(2)
(3)⫋;
(4);
(5);
(6);
(7)⫋;
(8)⫋.
二、题型二 子集与子集个数的求解
6.集合的子集为( )
A. B.
C. D.
7.集合的非空子集个数为( )
A.8 B.7 C.6 D.5
8.已知集合,,则满足条件且真包含于的集合的个数为( )
A.16 B.15 C.32 D.31
9.已知集合满足,则不同的集合的个数为______.
10.已知集合,且.
(1)求的值;
(2)写出集合的所有真子集.
三、题型三 集合相等
11.下列每组集合是相等集合的是( )
A., B.,
C., D.,
12.下列各组中M,N表示不同集合的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
13.已知集合,若,则( )
A. B.2 C. D.1
14.已知集合,则______
15.已知,,若集合,则的值为_____.
四、题型四 已知包含关系求参数
16.已知集合,,且,则实数a可能的取值是( )
A. B.0 C. D.2
17.已知集合,,,则_____.
18.已知集合,且,则实数a的取值范围是_________.
19.已知.
(1)若,求实数的值;
(2)若,求实数的取值范围.
20.已知集合,.
(1)若,且,求的值;
(2)当时,若,求,的值;
(3)若,讨论,的取值范围.
模块三 巩·随堂演练
一、单选题
1.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
2.已知集合,则与集合的关系为( )
A. B. C. D.
3.满足的集合A的个数为( )
A.6 B.7 C.8 D.15
4.已知集合,则集合A与B之间的关系正确的是( )
A. B. C. D.
5.下列四个集合中是空集的是( )
A. B.
C.,或 D.
6.已知集合,非空集合,且,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
7.已知集合,,,则M,N,P的关系( )
A. B.
C. D.
8.若集合,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
10.集合,则下列关系错误的是( )
A. B. C. D.
11.下列说法正确的是( )
A. B.若,则
C.若,则 D.若,则
三、填空题
12.设为实数,,若与相等,则_____.
13.已知集合,,且,则实数的取值范围是______.
四、解答题
14.指出下列各对集合之间的关系:
(1),;
(2),;
(3),.
15.已知集合,.
(1)若中恰有一个元素,用列举法表示的值构成的集合;
(2)若,求的取值范围.
16.已知集合,,若,求实数的取值范围.
17.已知集合,且,且.求实数k的取值范围.
18.已知集合,.
(1)若,求m的取值范围.
(2)若,求m的取值范围.
19.已知或.
(1)若或,,求的取值范围.
(2)若,,求的取值范围.
试卷第1页,共3页
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1.2 集合间的基本关系
模块一 筑·知能要点
一、子集
1.Venn图:在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图.
2.子集
定义
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
记法与读法
记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)
图示
结论
(1)反身性:任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A;
(2)传递性:对于集合A,B,C,若A⊆B,且B⊆C,则A⊆C
3.一般地,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A与集合B相等,记作A=B.也就是说,若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
注意点:
(1)“A是B的子集”的含义:集合A中的任意一个元素都是集合B中的元素,即由任意x∈A,能推出x∈B.
(2)集合A与集合B相等,就是集合A与集合B中的元素完全一致,即A⊆B,且B⊆A⇔A=B.
二、真子集
1.真子集
定义
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
记法与
读法
记作AB(或BA),读作“A真包含于B”(或“B真包含A”)
图示
2.空集
定义
一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集
记法
∅
规定
空集是任何集合的子集,即∅⊆A
性质
(1)空集只有一个子集,即它本身,∅⊆∅;
(2)空集是任何非空集合的真子集,即若A≠∅,则∅A;
(3)传递性:对于集合A,B,C,如果AB,且BC,那么AC
注意点:
(1)在真子集的定义中,AB首先要满足A⊆B,其次至少有一个x∈B,但x∉A.
(2)∅与{0}的区别:
∅是不含任何元素的集合;{0}是含有一个元素的集合,∅{0}.
模块二 破·题型攻坚
一、题型一 集合包含关系的判断
1.下列写法中正确的是( )
A. B.0 C. D.
【答案】C
【分析】根据元素和集合的关系,集合间的关系逐一判断即可.
【详解】根据集合和集合的关系用包含表示,故,,
空集没有元素,故,综上只有C正确.
故选:C
2.下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据元素与集合的关系,集合与集合的关系即可判断.
【详解】由元素与集合的关系可知,故A,B错误,C正确;
由集合与集合的关系可知,故D错误.
故选:C
3.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据集合A,B中元素的特征可判断各选项.
【详解】由题意知,集合,
因为,所以C、D不正确;
“”用于表示元素与集合之间的关系,故B不正确
所以.
故选:A.
4.已知集合,,,则M、N、P的关系满足( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据给定条件,将集合中元素化为统一形式,进而判断各选项.
【详解】依题意,,
,
所以对任意,存在使,
令,则且,所以.
同理,对任意,存在使,
令,则且,所以,综上,.
,则,
所以的关系满足.
故选:A
5.判断下列关系是否正确:
(1);
(2)
(3)⫋;
(4);
(5);
(6);
(7)⫋;
(8)⫋.
【答案】(1)正确
(2)正确
(3)正确
(4)正确
(5)错误
(6)错误
(7)正确
(8)正确
【分析】根据元素与集合的关系,集合与集合的关系逐一判断即可.
【详解】(1)任何一个集合是它本身的子集,所以,故正确.
(2)元素相同的两个集合为相等集合,故正确.
(3)空集是任何非空集合的真子集,故正确.
(4)中只有一个元素0,,故正确.
(5)与是两个集合,不能用“”连接,故错误.
(6)中没有任何元素,而中有一个元素,二者不相等,故错误.
(7)空集是任何非空集合的真子集,故正确.
(8),⫋,故正确.
二、题型二 子集与子集个数的求解
6.集合的子集为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据集合子集的定义,即可求解.
【详解】由集合,
根据集合子集的定义,可得,
故选:D.
7.集合的非空子集个数为( )
A.8 B.7 C.6 D.5
【答案】B
【分析】由题可得为4的倍数且满足,据此可得答案.
【详解】由题可得,因为,所以为4的倍数且满足,故,此时对应的,满足题意,故,非空子集为,共7个.
故选:B
8.已知集合,,则满足条件且真包含于的集合的个数为( )
A.16 B.15 C.32 D.31
【答案】D
【分析】利用列举法求出集合,再利用包含、真包含关系求出集合的个数.
【详解】集合,
则,当集合中不含其他元素时,;
当集合中含有其他元素时,集合中除元素1,2外,还含有3或4或5或6或7,但不能同时全部含有,
集合的个数即为集合的真子集的个数,即.
故选:D
9.已知集合满足,则不同的集合的个数为______.
【答案】4
【分析】根据集合的包含关系列举出集合,即可得解.
【详解】由题知中必然含有元素,1,可能含有元素,2,
所以可能为,共4个.
故答案为:4
10.已知集合,且.
(1)求的值;
(2)写出集合的所有真子集.
【答案】(1)
(2),,,,,,.
【分析】(1)由,求得或,结合元素的特征,即可求解;
(2)由(1)知集合,根据集合子集的概念,即可求解.
【详解】(1)当时,,不满足集合元素的互异性,不合题意;
当时,解得或,不合题意,
当时,,符合题意;
综上,;
(2)由(1)可得,故集合A的所有真子集为:
,,,,,,.
三、题型三 集合相等
11.下列每组集合是相等集合的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【分析】根据集合相等的概念判断四个选项即可.
【详解】对于A,,,故,所以A错误;
对于B,为点集,为数集,故,所以B错误;
对于C,,,故,所以C错误;
对于D,数集和数集元素一样,故,所以D正确,
故选:D.
12.下列各组中M,N表示不同集合的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【答案】ABC
【分析】由两集合相等定义可判断集合是否相同.
【详解】A选项,为数集,为点集,则两集合不同,故A正确;
B选项,均为点集,但包含的元素不同,则两集合不同,故B正确;
C选项,为数集,表示射线上的点,则两集合不同,故C正确;
D选项,两集合均表示全体奇数,故两集合相同,故D错误.
故选:ABC
13.已知集合,若,则( )
A. B.2 C. D.1
【答案】D
【分析】利用集合相等列出方程组,结合集合的互异性求解.
【详解】集合,由,
得,解得,此时集合中与矛盾;
或,解得,此时,符合题意,
所以.
故选:D
14.已知集合,则______
【答案】
【分析】根据集合中元素的互异性和集合相等求解.
【详解】由可知,,解得或.
又根据集合中元素的互异性,可知,故.
故答案为:.
15.已知,,若集合,则的值为_____.
【答案】
【分析】由两集合相等及分式的分母不为0可求出n,再利用集合相等和互异性求m,代入计算即可.
【详解】因为,,所以,故,所以解得或.
当时,不满足集合元素的互异性,
当时,集合为,符合条件.
所以.
故答案为:
四、题型四 已知包含关系求参数
16.已知集合,,且,则实数a可能的取值是( )
A. B.0 C. D.2
【答案】AB
【分析】化简集合,然后根据结合集合的包含关系列出关系式,进而求出参数的值.
【详解】因为方程的解集为,所以.
由于,
所以或或或
当时,方程无解,
即:,解得:;
当时,得:,解得:;
当时,得:,此时无解;
当时,得:,此时无解.
综上所述可得:的取值范围是.
故选:AB
17.已知集合,,,则_____.
【答案】或0或
【分析】求解方程,讨论集合,计算.
【详解】由得到或;为的子集,
当,则;
当,则或,得到或;
综上,或或.
18.已知集合,且,则实数a的取值范围是_________.
【答案】
【分析】根据子集的包含关系,确定端点值范围即可.
【详解】解:由,则集合中的所有元素必须属于集合,
所以,即a的取值范围为.
19.已知.
(1)若,求实数的值;
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)1
(2)或
【分析】(1)先求出集合,再由分析出,由一元二次方程根与系数的关系即可求出的值;
(2)若,分析出集合有四种情况,即或或或,结合一元二次方程的判别式及根与系数的关系,即可求出的取值范围.
【详解】(1)因为,解得或,所以.
因为,所以,
所以-4和0是方程的两个根,
由韦达定理可得,解得,
所以实数的值是1;
(2)若,则或或或.
当时, ,解得;
当时,,即,
此方程组无解,值不存在;
当时,,即,解得;
当时,由(1)知.
综上,可知实数的取值范围或.
20.已知集合,.
(1)若,且,求的值;
(2)当时,若,求,的值;
(3)若,讨论,的取值范围.
【答案】(1)
(2),
(3)答案见解析
【分析】(1)根据,代入中方程求解即可;
(2)分与两种情况讨论,根据包含关系求参数的解;
(3)结合,及解得个数,分类讨论求解.
【详解】(1)时,,
由可得,解得.
(2)当时,方程至少有一解.
当时,为空集,要使,则也为空集,即方程无解,
则,与矛盾,舍去;
当时,,若,则方程有且仅有一解为,
则,且,整理得方程,
解得,故,.
(3)当时,为空集,必有;
当时,,若,若方程有且仅有一解为,
由上知,则,.
若方程有两解,则且,
解得且,且.
综上,当时,可以为任意实数;当时,.
模块三 巩·随堂演练
一、单选题
1.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】借助集合间基本关系判断即可得.
【详解】因为,所以.
2.已知集合,则与集合的关系为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】计算出集合后即可得.
【详解】,故.
故选:B.
3.满足的集合A的个数为( )
A.6 B.7 C.8 D.15
【答案】B
【分析】根据已知条件可知集合A中必有1,2,集合A还可以有元素3,4,5且不能都含有,写出集合A的所有情况即可求解.
【详解】因为集合A满足⫋,
则集合A中必有1,2,集合A还可以有元素3,4,5且不能都含有,
满足条件的集合有,,,,,,,共7个.
故选:B.
4.已知集合,则集合A与B之间的关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先确定集合,再进行选项判断.
【详解】集合A中所有的元素都是集合B的子集,
即集合A是由集合B的子集组成的集合,
所以,
故B是集合A中的一个元素,D正确.
故选:D
5.下列四个集合中是空集的是( )
A. B.
C.,或 D.
【答案】B
【分析】根据空集的定义进行判断可得答案.
【详解】对于A,不是空集,故A错误;
对于B,无解,所以集合是空集,故B正确;
对于C,集合,或不是空集,故C错误;
对于D,集合不是空集,故D错误.
故选:B.
6.已知集合,非空集合,且,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据集合间的包含关系,列出不等式,求解即可.
【详解】因为,,
所以,解得,
故选:D.
7.已知集合,,,则M,N,P的关系( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】将集合化为与相同的形式,即可判断集合间的关系.
【详解】由,
又,,
而为偶数,和为整数,所以⫋.
故选:B.
8.若集合,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先求得,根据题意,分和,两种情况讨论,求得集合,结合,即可求解.
【详解】由集合,
当时,即为,显然不成立,即,则满足;
当时,,
要使得,可得,解得,
综上所述,实数的取值范围为.
故选:C.
二、多选题
9.下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【分析】由集合的概念与关系逐一判断
【详解】对于选项A,两集合中元素完全相同,它们为同一集合,则,A正确;
对于选项B,空集是任意集合的子集,故,B正确;
对于选项C,两个集合所研究的对象不同,故,为不同集合,C错误;
对于选项D,元素与集合之间只有属于、不属于关系,故D错误.
故选AB.
10.集合,则下列关系错误的是( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【分析】先将集合M,N进行化简,然后根据元素的关系判断集合的关系.
【详解】
时,表示所有奇数,表示所有整数,
所以且,所以CD正确.
故选:AB
11.下列说法正确的是( )
A. B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】BCD
【分析】根据题意,由集合间的关系以及集合的运算,对选项逐一判断,即可得到结果.
【详解】因为是无理数,为有理数集,故A错误;
若,则必有,故B正确;
若,则有,故C正确;
如果有一个元素既属于集合又属于集合,则这个元素一定属于,故D正确;
故选:BCD
三、填空题
12.设为实数,,若与相等,则_____.
【答案】0
【分析】根据集合相等结合互异性求解即可.
【详解】集合中的元素必须满足互异性,且两集合相等,所以,且,故.
故答案为:0.
13.已知集合,,且,则实数的取值范围是______.
【答案】
【分析】根据题意,求得,分,,两种情况讨论,结合二次函数的性质,即可求解.
【详解】由方程,解得或,可得集合,
若,则满足,解得,此时满足;
若,当,即时,,满足,符合题意;
当,即时,中有两个元素,,则满足无解,
综上可得,实数的取值范围是.
故答案为:.
四、解答题
14.指出下列各对集合之间的关系:
(1),;
(2),;
(3),.
【答案】(1)A与B之间无包含关系.
(2).
(3).
【分析】(1)利用集合的元素类型判断集合的包含关系.
(2)利用不等式解集判断集合的包含关系.
(3)利用列举法判断集合的包含关系.
【详解】(1)集合A的元素是数,集合B的元素是有序实数对,所以A与B之间无包含关系.
(2)集合,用数轴表示集合A,B,如图所示,由图知.
(3)由列举法,,,所以.
15.已知集合,.
(1)若中恰有一个元素,用列举法表示的值构成的集合;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)分与两种情况讨论,当时,即可求出参数的值;
(2)首先解方程求出集合,再分、、三种情况讨论,分别求出参数的范围(值),即可得解.
【详解】(1)若,即,则,符合题意.
若,即,则由中恰有一个元素,得,
解得或.
综上所述,的值构成的集合为.
(2)由,解得或,则.
若,符合,则解得或.
若,则,解得,则,符合.
若,则,解得,则,不符合.
综上所述,的取值范围为.
16.已知集合,,若,求实数的取值范围.
【答案】.
【分析】对进行分类讨论,根据列不等式来求得的取值范围.
【详解】①当时,恒成立,此时,满足;
②当时,此时,若,则,解得;
③当时,此时,若,则,解得;
综上所述,实数的取值范围为.
17.已知集合,且,且.求实数k的取值范围.
【答案】
【分析】分类讨论与两种情况,利用集合包含关系得到关于的不等式,解之即可得解.
【详解】因为,
当,即时,,满足条件;
当,即时,
有,解得,此时;
综上所述,实数的取值范围为,故的范围为.
18.已知集合,.
(1)若,求m的取值范围.
(2)若,求m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)直接根据集合的包含关系列出不等式即可得解;
(2)分和两种情况讨论即可得解.
【详解】(1)若,如图所示,
则,解得,
所以m的取值范围为;
(2)若,有和两种情况,
当时,,解得,
当时,如图所示,
则,解得,
综上,m的取值范围为.
19.已知或.
(1)若或,,求的取值范围.
(2)若,,求的取值范围.
【答案】(1)或(2)
【分析】根据集合的包含关系,建立不等式即可解出结果.
【详解】(1)即的范围小于的范围.
当,即时,,满足;
当,即时,要使,由图1得,
①②等号不同时成立,解得.
综上所述,的取值范围为或.
(2)BA即的范围小于的范围.
要使BA,优先考虑是否为空集.
当,即时,,满足BA;
当,即时,要使BA,由图2得或,
解得.又因为,所以.
综上所述,的取值范围为.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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