内容正文:
1.3 集合的基本运算
知识点一、并集
1.自然语言:一般地,由所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合,称为集合A与B的并集,记作(读作“A并B”).
2.符号语言:.
3.图形语言:两个集合的并集用Venn图表示为:
4.并集的运算性质
①集合与集合本身的并集仍为集合本身:即.
②任何集合与空集的并集仍为集合本身:即.
③两个集合的并集满足交换律:即.
④多个集合的并集满足结合律:即.
⑤并集关系与子集关系的转化:即.
⑥任何集合都是该集合与另一集合并集的子集:即,.
知识点二、交集
1.自然语言:一般地,由所有属于集合A且属于集合B的元素组成的集合,称为集合A与B的交集,记作(读作“A交B”).
2.符号语言:.
3.图形语言:两个集合的交集用Venn图表示为:
4.交集的运算性质
①集合与集合本身的交集仍为集合本身:即.
②任何集合与空集的交集都为空集:即.
③两个集合的交集满足交换律:即.
④多个集合的交集满足结合律:即.
⑤交集关系与子集关系的转化:即.
⑥两个集合的交集是其中任一集合的子集:即,.
知识点三、全集和补集
1.全集的概念:一般地,如果一个集合含有所研究问题中涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作U.
2.补集的概念:
(1)自然语言:对于一个集合A,由全集U中不属于集合A的所有元素组成的集合称为集合A相对于全集U的补集,简称为集合A的补集,记作.
(2)符号语言:.
(3)图形语言:
(4)补集的运算性质:
①任何集合与其补集的并集为全集:即.
②任何集合与其补集的交集为空集:即.
③任何集合的补集的补集为集合本身:即.
④全集的补集为空集,空集的补集为全集:即,.
题型一:交集和并集的运算
例1.设集合A={x|-1≤x≤2},B={x|0≤x≤4},则A∩B等于( )
A.{x|0≤x≤2} B.{x|1≤x≤2}
C.{x|0≤x≤4} D.{x|1≤x≤4}
例2..若A={x∈N|1≤x≤10},B={x∈R|x2+x-6=0},则图中阴影部分表示的集合为( )
A.{2} B.{3} C.{-3,2} D.{-2,3}
例3.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
例4.若集合A={x|x>-1},B={x|-2<x<2},则A∪B等于( )
A.{x|x>-2} B.{x|x>-1}
C.{x|-2<x<-1} D.{x|-1<x<2}
跟踪训练:
1.设集合A={-1,0,-2},B={x|x2-x-6=0},则A∪B等于( )
A.{-2} B.{-2,3}
C.{-1,0,-2} D.{-1,0,-2,3}
2.已知集合M={0,1,3},N={x|x=3a,a∈M},则M∪N等于( )
A.{0} B.{0,3}
C.{1,3,9} D.{0,1,3,9}
3.已知集合,,则( )
A.
B.
C.
D.
4.已知集合A={1,2,3,4},B={y|y=3x-2,x∈A},则A∩B等于( )
A.{1} B.{4} C.{1,3} D.{1,4}
5.已知集合,,则集合中元素的个数为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
6.已知集合A={x∈R|x≤5},B={x∈R|x>1},那么A∩B等于( )
A.{1,2,3,4,5} B.{2,3,4,5}
C.{2,3,4} D.{x∈R|1<x≤5}
题型二:补集的运算
例1.设U={x∈Z|-5≤x<-2或2<x≤5},A={x|x2-2x-15=0},B={-3,3,4},则= ,= .
例2.已知U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={3,4,5},B={4,7,8},求A∩B,A∪B,(∁UA)∩(∁UB),
A∩(∁UB),(∁UA)∪B.
跟踪训练:
1.已知全集为U,集合A={1,3,5,7},={2,4,6},={1,4,6},则集合B= .
2.集合U=R,M={x|x>2或x<-2},则∁UM等于( )
A.{x|-2≤x≤2} B.{x|-2<x<2}
C.{x|x<-2或x>2} D.{x|x≤-2或x≥2}
3.已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2<x<3},B={x|-3≤x≤2},求A∩B,(∁UA)∪B,A∩(∁UB),∁U(A∪B),(∁UA)∩(∁UB),∁U(A∩B),(∁UA)∪(∁UB).
题型二:集合的运算中的参数问题
例1.已知M={2,a2-3a+5,5},N={1,a2-6a+10,3},M∩N={2,3},则a的值是( )
A.1或2 B.2或4 C.2 D.1
例2.已知集合A={x|-3<x≤4},集合B={x|k+1≤x≤2k-1},且A∪B=A,试求k的取值范围.
例3.已知全集U=R,集合A={x|x≤-2或x≥3},B={x|2m+1<x<m+7},若(∁UA)∩B=B,求实数m的取值范围.
跟踪训练:
1.A={x|x≤-1或x≥3},B={x|a<x<4},若A∪B=R,则实数a的取值范围是( )
A.3≤a<4 B.-1<a<4
C.a≤-1 D.a<-1
2.设集合M={x|-2<x<5},N={x|2-t<x<2t+1,t∈R}.若M∩N=N,则实数t的取值范围为 .
3.已知集合A={x|x<a},B={x|x<-1或x>0}.若A∩(∁RB)=∅,求实数a的取值范围.
1.(多选)满足{1}∪B={1,2}的集合B可能等于( )
A.{2} B.{1}
C.{1,2} D.{1,2,3}
2.集合M={-1,0,1,2},N={x|x(x-1)=0},则M∩N等于( )
A.{0,1} B.{-1,0,1}
C.{0,1,2} D.{-1,0,1,2}
3.设U=R,A={x|-1<x≤0},则∁UA等于( )
A.{x|x≤-1或x≥0} B.{x|x≤-1或x>0}
C.{x|x<-1或x≥0} D.{x|-1≤x<0}
4.若集合A={x|-1<x<5},B={x|x≤-1或x≥4},则A∪B= ,A∩B= .
5.(1)已知集合A={x|x>0},B={x|1≤x≤2},则A∪B= .
(2)已知集合A={x|1<x<4},B={x|-2<x<3},则A∩B= .
(3)已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-3<x≤4},则= .
6.设全集为R,A={x|3≤x<7},B={x|2<x<10},则∁R(A∪B)= ,(∁RA)∩B= .
7.已知,,若,则 .
8.已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2-2x+a-1=0},若A∩B=B,则a的取值范围为________.
1.已知集合M={-1,0,1},P={0,1,2,3},则图中阴影部分所表示的集合是( )
A.{0,1} B.{0}
C.{-1,2,3} D.{-1,0,1,2,3}
2.集合A={0,2,a},B={1,a2},若A∪B={0,1,2,4,16},则a的值为( )
A.4 B.2 C.1 D.0
3.设全集U={x|x≥0},集合P={1},则∁UP等于( )
A.{x|x<1} B.{x|x>1}
C.{x|x<1或x>1} D.{x|0≤x<1或x>1}
4.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={3,4},B={6,7},则(∁UB)∩A等于( )
A.{1,7} B.{3,4}
C.{1,6} D.{3,4,5}
5.已知集合,若,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.设集合,则下列结论错误的是( )
A. B. C. D.
7.若集合,,且满足,则实数 .
8.集合,,则 .
9.已知集合,集合,集合,则 , .
10.已知全集U={x|1≤x≤5},A={x|1≤x<a},若∁UA={x|2≤x≤5},则a= .
11.已知集合,若,则实数的值为 .
12.设集合,,全集,若,则的取值范围是 ,若,则实数的范围是 .
13.集合.若,则的范围是 ;若,则的取值范围是 .
14.设集合,,全集,且,求实数的取值范围.
15.设集合,,且,求实数的取值范围.
16.已知全集,集合,,都是的子集,若,问这样的实数是否存在?若存在,求出的取值范围;若不存在,请说明理由.
17.已知集合,,若,求实数的取值范围.
1
学科网(北京)股份有限公司
$
1.3 集合的基本运算
知识点一、并集
1.自然语言:一般地,由所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合,称为集合A与B的并集,记作(读作“A并B”).
2.符号语言:.
3.图形语言:两个集合的并集用Venn图表示为:
4.并集的运算性质
①集合与集合本身的并集仍为集合本身:即.
②任何集合与空集的并集仍为集合本身:即.
③两个集合的并集满足交换律:即.
④多个集合的并集满足结合律:即.
⑤并集关系与子集关系的转化:即.
⑥任何集合都是该集合与另一集合并集的子集:即,.
知识点二、交集
1.自然语言:一般地,由所有属于集合A且属于集合B的元素组成的集合,称为集合A与B的交集,记作(读作“A交B”).
2.符号语言:.
3.图形语言:两个集合的交集用Venn图表示为:
4.交集的运算性质
①集合与集合本身的交集仍为集合本身:即.
②任何集合与空集的交集都为空集:即.
③两个集合的交集满足交换律:即.
④多个集合的交集满足结合律:即.
⑤交集关系与子集关系的转化:即.
⑥两个集合的交集是其中任一集合的子集:即,.
知识点三、全集和补集
1.全集的概念:一般地,如果一个集合含有所研究问题中涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作U.
2.补集的概念:
(1)自然语言:对于一个集合A,由全集U中不属于集合A的所有元素组成的集合称为集合A相对于全集U的补集,简称为集合A的补集,记作.
(2)符号语言:.
(3)图形语言:
(4)补集的运算性质:
①任何集合与其补集的并集为全集:即.
②任何集合与其补集的交集为空集:即.
③任何集合的补集的补集为集合本身:即.
④全集的补集为空集,空集的补集为全集:即,.
题型一:交集和并集的运算
例1.设集合A={x|-1≤x≤2},B={x|0≤x≤4},则A∩B等于( )
A.{x|0≤x≤2} B.{x|1≤x≤2}
C.{x|0≤x≤4} D.{x|1≤x≤4}
解:在数轴上表示出集合A与B,如图所示.
则由交集的定义,知A∩B={x|0≤x≤2}.故选:A.
例2..若A={x∈N|1≤x≤10},B={x∈R|x2+x-6=0},则图中阴影部分表示的集合为( )
A.{2} B.{3} C.{-3,2} D.{-2,3}
解:易知A={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},B={-3,2},图中阴影部分表示的集合为A∩B={2}.故选:A.
例3.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
解:.故选:B.
例4.若集合A={x|x>-1},B={x|-2<x<2},则A∪B等于( )
A.{x|x>-2} B.{x|x>-1}
C.{x|-2<x<-1} D.{x|-1<x<2}
解:在数轴上表示出集合A与B,如图所示,故A∪B={x|x>-2}.故选:A.
跟踪训练:
1.设集合A={-1,0,-2},B={x|x2-x-6=0},则A∪B等于( )
A.{-2} B.{-2,3}
C.{-1,0,-2} D.{-1,0,-2,3}
解:因为A={-1,0,-2},B={x|x2-x-6=0}={-2,3},
所以A∪B={-1,0,-2,3}.故选:D.
2.已知集合M={0,1,3},N={x|x=3a,a∈M},则M∪N等于( )
A.{0} B.{0,3}
C.{1,3,9} D.{0,1,3,9}
解:易知N={0,3,9},故M∪N={0,1,3,9}.故选:D.
3.已知集合,,则( )
A.
B.
C.
D.
解:如图所示,由数轴可知:.故选:A.
4.已知集合A={1,2,3,4},B={y|y=3x-2,x∈A},则A∩B等于( )
A.{1} B.{4} C.{1,3} D.{1,4}
解:因为集合B中,x∈A,所以当x=1时,y=3-2=1;
当x=2时,y=3×2-2=4;当x=3时,y=3×3-2=7;
当x=4时,y=3×4-2=10.即B={1,4,7,10}.
又因为A={1,2,3,4},所以A∩B={1,4}.故选:D.
5.已知集合,,则集合中元素的个数为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
解:因为,所以且且,所以,有2个元素.故选:D.
6.已知集合A={x∈R|x≤5},B={x∈R|x>1},那么A∩B等于( )
A.{1,2,3,4,5} B.{2,3,4,5}
C.{2,3,4} D.{x∈R|1<x≤5}
解:∵A={x∈R|x≤5},B={x∈R|x>1},∴A∩B={x∈R|1<x≤5}.故选:D.
题型二:补集的运算
例1.设U={x∈Z|-5≤x<-2或2<x≤5},A={x|x2-2x-15=0},B={-3,3,4},则= ,= .
解:方法一:在集合U中,∵x∈Z,则x的值为-5,-4,-3,3,4,5,
∴U={-5,-4,-3,3,4,5}.又∵A={x|x2-2x-15=0}={-3,5},
∴={-5,-4,3,4},={-5,-4,5}.
方法二:可用Venn图表示.
则={-5,-4,3,4},={-5,-4,5}.
例2.已知U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={3,4,5},B={4,7,8},求A∩B,A∪B,(∁UA)∩(∁UB),
A∩(∁UB),(∁UA)∪B.
解:由已知易求得A∩B={4},A∪B={3,4,5,7,8},∁UA={1,2,6,7,8},
∁UB={1,2,3,5,6},∴(∁UA)∩(∁UB)={1,2,6},A∩(∁UB)={3,5},(∁UA)∪B={1,2,4,6,7,8}.
跟踪训练:
1.已知全集为U,集合A={1,3,5,7},={2,4,6},={1,4,6},则集合B= .
解:方法一 (定义法):因为A={1,3,5,7},={2,4,6},所以U={1,2,3,4,5,6,7}.
又={1,4,6},所以B={2,3,5,7}.
方法二 (Venn图法):满足题意的Venn图,如图所示.
由图可知B={2,3,5,7}.故答案为:{2,3,5,7}.
2.集合U=R,M={x|x>2或x<-2},则∁UM等于( )
A.{x|-2≤x≤2} B.{x|-2<x<2}
C.{x|x<-2或x>2} D.{x|x≤-2或x≥2}
解:如图,在数轴上表示出集合M,可知∁UM={x|-2≤x≤2}.故选:A.
3.已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2<x<3},B={x|-3≤x≤2},求A∩B,(∁UA)∪B,A∩(∁UB),∁U(A∪B),(∁UA)∩(∁UB),∁U(A∩B),(∁UA)∪(∁UB).
解:如图所示.
∵A={x|-2<x<3},B={x|-3≤x≤2},U={x|x≤4},∴∁UA={x|x≤-2或3≤x≤4},
∁UB={x|x<-3或2<x≤4},A∪B={x|-3≤x<3}.
故A∩B={x|-2<x≤2},(∁UA)∪B={x|x≤2或3≤x≤4},
A∩(∁UB)={x|2<x<3},∁U(A∪B)={x|x<-3或3≤x≤4},
(∁UA)∩(∁UB)={x|x<-3或3≤x≤4},∁U(A∩B)={x|x≤-2或2<x≤4},
(∁UA)∪(∁UB)={x|x≤-2或2<x≤4}.
题型二:集合的运算中的参数问题
例1.已知M={2,a2-3a+5,5},N={1,a2-6a+10,3},M∩N={2,3},则a的值是( )
A.1或2 B.2或4 C.2 D.1
解:∵M∩N={2,3},∴a2-3a+5=3,∴a=1或2.
当a=1时,N={1,5,3},M={2,3,5},不合题意;
当a=2时,N={1,2,3},M={2,3,5},符合题意.故选:C.
例2.已知集合A={x|-3<x≤4},集合B={x|k+1≤x≤2k-1},且A∪B=A,试求k的取值范围.
解:∵A∪B=A,∴B⊆A,∴分B=∅和B≠∅两种情况讨论.
①当B=∅时,k+1>2k-1,∴k<2.
②当B≠∅,则根据题意如图所示:
根据数轴可得,解得2≤k≤.
综合①②可得k的取值范围是.
例3.已知全集U=R,集合A={x|x≤-2或x≥3},B={x|2m+1<x<m+7},若(∁UA)∩B=B,求实数m的取值范围.
解:因为A={x|x≤-2或x≥3},
所以∁UA={x|-2<x<3},
因为(∁UA)∩B=B,所以B⊆(∁UA).
当B=∅时,即2m+1≥m+7,所以m≥6,满足(∁UA)∩B=B.
当B≠∅时,由,该不等式组无解.
故m的取值范围是{m|m≥6}.
跟踪训练:
1.A={x|x≤-1或x≥3},B={x|a<x<4},若A∪B=R,则实数a的取值范围是( )
A.3≤a<4 B.-1<a<4
C.a≤-1 D.a<-1
解:利用数轴,若A∪B=R,则a≤-1.故选:C.
2.设集合M={x|-2<x<5},N={x|2-t<x<2t+1,t∈R}.若M∩N=N,则实数t的取值范围为 .
解:由M∩N=N,得N⊆M.
故当N=∅,即2t+1≤2-t,t≤时,M∩N=N成立;
当N≠∅时,由图得,解得<t≤2.
综上可知,所求实数t的取值范围为{t|t≤2}.故答案为:{t|t≤2}.
3.已知集合A={x|x<a},B={x|x<-1或x>0}.若A∩(∁RB)=∅,求实数a的取值范围.
解:∵B={x|x<-1或x>0},∴∁RB={x|-1≤x≤0},
要使A∩(∁RB)=∅,结合数轴分析(如图),可得a≤-1.
即实数a的取值范围是{a|a≤-1}.
1.(多选)满足{1}∪B={1,2}的集合B可能等于( )
A.{2} B.{1}
C.{1,2} D.{1,2,3}
解:∵{1}∪B={1,2},∴B可能为{2}或{1,2}.故选:AC.
2.集合M={-1,0,1,2},N={x|x(x-1)=0},则M∩N等于( )
A.{0,1} B.{-1,0,1}
C.{0,1,2} D.{-1,0,1,2}
解:N={0,1},M∩N={0,1}.故选:A.
3.设U=R,A={x|-1<x≤0},则∁UA等于( )
A.{x|x≤-1或x≥0} B.{x|x≤-1或x>0}
C.{x|x<-1或x≥0} D.{x|-1≤x<0}
解:因为U=R,A={x|-1<x≤0},所以∁UA={x|x≤-1或x>0}.故选:B.
4.若集合A={x|-1<x<5},B={x|x≤-1或x≥4},则A∪B= ,A∩B= .
解:借助数轴可知A∪B=R,A∩B={x|4≤x<5}.故答案为:R,{x|4≤x<5}.
5.(1)已知集合A={x|x>0},B={x|1≤x≤2},则A∪B= .
(2)已知集合A={x|1<x<4},B={x|-2<x<3},则A∩B= .
(3)已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-3<x≤4},则= .
解:(1)A∪B={x|x>0}∪{x|1≤x≤2}={x|x>0}.故答案为:{x|x>0}.
(2)解:因为A={x|1<x<4},B={x|-2<x<3},所以A∩B={x|1<x<3}.
故答案为:{x|1<x<3}
(3)解:借助数轴得={x|x=-3或x>4}.故答案为:={x|x=-3或x>4}.
6.设全集为R,A={x|3≤x<7},B={x|2<x<10},则∁R(A∪B)= ,(∁RA)∩B= .
解:把全集R和集合A,B在数轴上表示如图:
由图知,A∪B={x|2<x<10},∴∁R(A∪B)={x|x≤2或x≥10}.
∵∁RA={x|x<3或x≥7},∴(∁RA)∩B={x|2<x<3或7≤x<10}.
故答案为:{x|x≤2或x≥10},{x|2<x<3或7≤x<10}.
7.已知,,若,则 .
解:因为,所以,则或,解得或.
①当时,,集合中元素不满足互异性,舍去;
②当时,,,此时与矛盾,舍去;
③当时,,,满足题意.综上可知.
8.已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2-2x+a-1=0},若A∩B=B,则a的取值范围为________.
解:由题意,得A={1,2}.∵A∩B=B,∴B⊆A,
∴当B=∅时,(-2)2-4(a-1)<0,解得a>2;
当1∈B时,1-2+a-1=0,解得a=2,且此时B={1},符合题意;
当2∈B时,4-4+a-1=0,解得a=1,此时B={0,2},不合题意.
综上所述,a的取值范围是{a|a≥2}.故答案为:{a|a≥2}.
1.已知集合M={-1,0,1},P={0,1,2,3},则图中阴影部分所表示的集合是( )
A.{0,1} B.{0}
C.{-1,2,3} D.{-1,0,1,2,3}
解:由Venn图,可知阴影部分所表示的集合是M∪P.
因为M={-1,0,1},P={0,1,2,3},故M∪P={-1,0,1,2,3}.故选:D.
2.集合A={0,2,a},B={1,a2},若A∪B={0,1,2,4,16},则a的值为( )
A.4 B.2 C.1 D.0
解:∵A∪B={0,1,2,a,a2},又A∪B={0,1,2,4,16},∴{a,a2}={4,16},
∴a=4.故选:A.
3.设全集U={x|x≥0},集合P={1},则∁UP等于( )
A.{x|x<1} B.{x|x>1}
C.{x|x<1或x>1} D.{x|0≤x<1或x>1}
解:因为U={x|x≥0},P={1},所以∁UP={x|x≥0且x≠1}={x|0≤x<1或x>1}.故选:D.
4.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={3,4},B={6,7},则(∁UB)∩A等于( )
A.{1,7} B.{3,4}
C.{1,6} D.{3,4,5}
解:∵U={1,2,3,4,5,6,7},A={3,4},B={6,7},∴∁UB={1,2,3,4,5},∴(∁UB)∩A={3,4}.
故选:B.
5.已知集合,若,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
解:因为,,将集合在数轴上表示出来,结合可得,故选B.
6.设集合,则下列结论错误的是( )
A. B. C. D.
解:集合中,故A错误;由题意得,则,B错误;,C正确;,D错误.故选:ABD.
7.若集合,,且满足,则实数 .
解:由图可知,当时,.故答案为:.
8.集合,,则 .
解:因为,所以.因为,所以,所以.故答案为:.
9.已知集合,集合,集合,则 , .
解:因为,所以,又因为,所以.故答案为:.
10.已知全集U={x|1≤x≤5},A={x|1≤x<a},若∁UA={x|2≤x≤5},则a= .
解:∵A={x|1≤x<a},∁UA={x|2≤x≤5},∴A∪(∁UA)=U={x|1≤x≤5},
且A∩(∁UA)=∅,∴a=2.故答案为:2.
11.已知集合,若,则实数的值为 .
解:由集合,又,则有,解得或.故答案为:或.
12.设集合,,全集,若,则的取值范围是 ,若,则实数的范围是 .
解:因为,所以,所以 ,
因为 ,且 .如图
可知 ,即 .
又由 ,知 ,结合 ,可知 ,即 .故答案为:.
13.集合.若,则的范围是 ;若,则的取值范围是 .
解:如图所示,
,且,所以.如图所示,
且,所以的取值范围为.
故答案为:.
14.设集合,,全集,且,求实数的取值范围.
解:由 可知 .
又,,
结合数轴(如图 1-3-13)得,即.
所以的取值范围是.
15.设集合,,且,求实数的取值范围.
解:因为,所以.
因为,所以或.
当时,有,解得.
当时,用数轴表示集合和,如图所示,
因为,所以,解得.
检验知均符合题意.综上可得,实数的取值范围是.
16.已知全集,集合,,都是的子集,若,问这样的实数是否存在?若存在,求出的取值范围;若不存在,请说明理由.
解:(1)时,得,所以.
为使成立,所以,解得,或,解得.
与相矛盾,所以无解.
(2)时,得,
所以,显然成立.综上,.
17.已知集合,,若,求实数的取值范围.
解:若,则.因为,
所以集合有以下三种情况:
①当时,,解得或.
②当是单元素集合时,,解得或.
若,则不是的子集;
若,则不是的子集.
③当中含有两个元素,即时,是方程的两个根,
所以,该方程无解,的值不存在.
综上可得,当时,实数的取值范围为.
综上可知,若,则实数的取值范围为.
1
学科网(北京)股份有限公司
$