内容正文:
本课要点 思维导图
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集合间的
基本关系
核心知识
方法总结
易错提醒
核心素养
空集:无任何元素
相等:两集合的元素完全相同
求子集时,注意不要漏掉空集和集合本身
解含参集合问题时,注意用到分类讨论思想
数学运算:通过集合间的关系判断或求参数,培养数学运算的核心素养
求子集的方法:
(1)分类讨论:按照元素个数从0到n依次列举出子集;
(2)用树状图:协助写出子集
判断集合关系方法:
(1)观察法:一一列举观察;
(2)元素特征法:先确定元素,再根据元素特征判断;
(3)数形结合法:利用数轴或Venn图
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【学习目标】
1.理解集合之间的包含与相等的含义,能识别给定集合的子集、真子集.
2.会判断给定集合间的关系,并会用符号和Venn图表示.
3.在具体情境中,了解空集的含义.
【素养达成】
数学抽象、逻辑推理
直观想象
数学抽象
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1.2 集合间的基本关系
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一、子集及相关概念
1.Venn图:用平面上________________代表集合,这种图称为Venn图.
2.两个集合之间的关系
封闭曲线的内部
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教材挖掘(P7观察)
任意两个集合之间是否有包含关系?
提示:不一定,如集合A={2,5},B={1,2,3},这两个集合就没有包含关系.
版本交融 (人BP10想一想)
符号“∈”与符号“⊆”表达的含义相同吗?
提示:不同.“∈”表示元素与集合之间的关系,如1∈N;“⊆”表示集合与集合之间的关系,如{1,2,3}⊆{4,3,2,1};“∈”的左边是元素,右边是集合,“⊆”的两边均为集合.
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教材深化
1.不能把“A⊆B”理解为“A是B中部分元素组成的集合”,因为集合A可能是空集,也可能是集合B.
2.在真子集的定义中,A⫋B首先要满足A⊆B,其次至少有一个x∈B,但x∉A.
3.若两集合相等,则两集合所含元素完全相同,与元素的排列顺序无关.
4.含n个元素的集合有2n个子集,有(2n-1)个真子集,有(2n-2)个非空真子集.
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二、空集
定义 不含__________的集合叫做空集
记法 ⌀
规定 空集是任何集合的______,即_______
版本交融 (人BP10尝试与发现)
为什么可以规定空集是任何集合的子集?
提示:因为空集中不含任何元素,根据子集的定义,所以可以规定空集是任何集合的子集.
任何元素
子集
⌀⊆A
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三、子集的性质
1.任何一个集合都是它本身的子集,即______.
2.对于集合A,B,C,若A⊆B,B⊆C,则______.
A⊆A
A⊆C
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明辨是非
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)集合{0}是空集.( )
提示:⌀是不含任何元素的集合,{0}是含有一个元素的集合,⌀⫋{0}.
(2)空集是任何集合的真子集.( )
提示:空集是空集的子集,但不是真子集.
(3)若A⫋B,则B中至少有一个元素不属于A.( )
提示:由真子集的概念可知.
(4)若B⊆A,元素a∉A,则a∉B.( )
提示:因为B是A的子集,所以不属于A的元素一定不属于B.
×
×
√
√
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师生共研·开素养之花
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类型一 求集合的子集、真子集(逻辑推理)
【典例1】(1)填写表格,回答后面的问题:
集合 元素个数 所有子集 子集个数
⌀
{a}
{a,b}
{a,b,c}
①你能直接说出集合{a,b,c,d,e}的子集的个数吗?
②如果一个集合的元素个数为n,你能用n表示该集合子集、真子集的个数吗?
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【解析】
集合 元素个数 所有子集 子集个数
⌀ 0 ⌀ 1
{a} 1 ⌀,{a} 2
{a,b} 2 ⌀,{a},{b},
{a,b} 4
{a,b,c} 3 ⌀,{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c},{a,b,c} 8
①集合{a,b,c,d,e}共有32个子集.
②含n个元素的集合的子集共有2n个,真子集共有2n-1个.
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(2)已知集合A={-2,0,2,3},若集合B满足{0,3}⊆B⫋A,则集合B可以为__________________.
答案:{0,3},{-2,0,3},{0,2,3}
【解析】因为集合B满足{0,3}⊆B⫋A,
所以B={0,3},{-2,0,3},{0,2,3}.
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总结升华
求集合子集、真子集个数的三个步骤
提醒:要注意两个特殊的子集:⌀和自身.
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即学即练
1.已知集合N={1,3,5},则集合N的非空真子集的个数为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【解析】选B.集合N的非空真子集有{1},{3},{5},{1,3},{1,5},{3,5},共6个.
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2.(2024·日照高一检测)已知集合A={(1,2),(2,1),(2,2)},试写出A的所有子集,并指出哪些是真子集.
【解析】因为A={(1,2),(2,1),(2,2)},
所以A的子集有:⌀,{(1,2)},{(2,1)},{(2,2)},{(1,2),(2,1)},{(1,2),(2,2)},{(2,1),(2,2)},
{(1,2),(2,1),(2,2)}.
其中A的真子集为:⌀,{(1,2)},{(2,1)},{(2,2)},{(1,2),(2,1)},{(1,2),(2,2)},{(2,1),(2,2)}.
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【补偿训练】
已知非空集合P满足:(1)P⊆{1,2,3,4,5};(2)若a∈P,则6-a∈P.符合条件的集合P的个数为__________.
答案:7
【解析】由a∈P,6-a∈P,且P⊆{1,2,3,4,5}可知,P中元素在取值方面应满足的条件是1,5同时选,2,4同时选,3可单独选,可一一列出满足条件的全部集合P为{3},{1,5},{2,4},{1,3,5},{2,3,4},{1,2,4,5},{1,2,3,4,5},共7个.
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类型二 集合间关系的判断(逻辑推理)
【典例2】(1)(教材P9T2改编)
设M={菱形},N={平行四边形},P={四边形},Q={正方形},则这些集合之间的关系为
( )
A.P⊆N⊆M⊆Q B.Q⊆M⊆N⊆P
C.P⊆M⊆N⊆Q D.Q⊆N⊆M⊆P
【解析】选B.因为有一个角是直角的菱形是正方形,所以正方形应是菱形的一部分,
因为正方形、菱形都属于平行四边形,所以它们之间的关系是Q⊆M⊆N⊆P.
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(2)判断下列集合的关系:
①A={1,2,3},B={x|(x-1)(x-2)(x-3)=0};
②A={x|-1<x<4},B={x|x-5<0};
③A={x|x是文学作品},B={x|x是散文},C={x|x是叙事散文};
④M={x|x=2n-1,n∈Z},N={x|x=2n+1,n∈Z}.
【解析】①B={x|(x-1)(x-2)(x-3)=0}={1,2,3}=A.
②集合B={x|x<5},用数轴表示集合A,B如图所示,由图可知A⫋B.
③画出Venn图,可知C⫋B⫋A.
④两个集合都表示奇数组成的集合,故M=N.
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总结升华
判断集合间关系的方法
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即学即练
1.已知集合U,S,T,F的关系如图所示,则下列关系中正确的是( )
A.S∈U B.S⊆T
C.S⊆F D.F⊆T
【解析】选B.由Venn图,得S⊆U,S⊆T,S与F,F与T没有包含关系.
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2.(多选)已知集合A={x|x2-2x=0},则有( )
A.⌀⊆A B.-2∈A
C.{0,2}⊆A D.A⊆{y|y<3}
【解析】选ACD.由题意得A={0,2},且空集是任何集合的子集,故A正确;因为A={0,2},所以-2∉A,{0,2}⊆A,A⊆{y|y<3},所以B错误,C,D正确.
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【补偿训练】
已知集合M=,N=,则( )
A.M=N B.M⊆N
C.M⊇N D.M与N的关系不确定
【解析】选B.因为N==
或,
且M=,所以M⊆N.
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类型三 根据集合间的关系求参数(逻辑推理、数学运算)
角度1 根据集合的相等关系求参数
【典例3】(2024·烟台高一检测)已知M={2,a,b},N={2a,2,b2},若M=N,则a+b的值为________.
答案:1或
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【解析】由M=N,得或
解得或或
根据集合中元素的互异性,得不符合题意,故或
所以a+b=1或.
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总结升华
根据集合的相等关系求参数的注意事项
由集合相等求参数时要特别注意验证集合中元素的互异性.
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即学即练
若整数x,y能使{2x,x+y}={7,4}成立,则xy=________.
答案:10
【解析】若解得
因为x,y为整数,故舍去;
若解得则xy=10.
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角度2 根据集合的包含关系求参数
【典例4】(类题·节节高)
(1)已知集合A={x|x>4},非空集合B={x|2a≤x≤a+3},若B⊆A,则实数a的取值范围为____________.
答案:{a|2<a≤3}
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【解析】因为B≠⌀,根据题意作出如图所示的数轴,
则解得2<a≤3,
所以实数a的取值范围为{a|2<a≤3}.
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【典例4】(类题·节节高)
(2)已知集合A={x|x<-1,或x>4},B={x|2a≤x≤a+3},若B⊆A,则实数a的取值范围为______________.
答案:{a|a<-4或a>2}
【解析】当B=⌀时,只需2a>a+3,即a>3;
当B≠⌀时,根据题意作出如图所示的数轴,
可得或,
解得a<-4或2<a≤3,
故实数a的取值范围为{a|a<-4或a>2}.
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总结升华
利用集合的包含关系求参数问题的关注点
(1)题目原型:一般涉及两个集合,其中一个是含参数的,另一个是具体的;
(2)解题技法:借助数轴;
(3)注意事项:弄清哪个集合是子集,注意对含参集合是否为空集的讨论,不要忘记验证端点值.
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即学即练
1.已知集合A={-1,3,2a-1},集合B={3,a2},若B⊆A,则实数a=________.
答案:1
【解析】因为B⊆A,所以a2=2a-1,即(a-1)2=0,所以a=1.
当a=1时,A={-1,3,1},B={3,1},满足B⊆A,故a=1.
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2.已知A={x|x<3},B={x|x<a}.
(1)若B⊆A,求a的取值范围;
(2)若A⊆B,求a的取值范围.
【解析】(1)因为B⊆A,B是A的子集,由图①得a≤3.故a的取值范围为{a|a≤3}.
(2)因为A⊆B,A是B的子集,由图②得a≥3.
故a的取值范围为{a|a≥3}.
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