内容正文:
第2课时 集合的全集、补集
【学习目标】
1.在具体情境中,了解全集的含义.
2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,能求给定子集的补集.
3.能使用Venn图表示集合的基本运算,体会图形对理解抽象概念的作用.
◆ 知识点一 全集
(1)定义:一般地,如果一个集合含有所研究问题中涉及的 ,那么就称这个集合为全集.
(2)记法:全集通常记作 .
【诊断分析】 判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)在集合运算中,全集一定是实数集R. ( )
(2)为了研究集合A={1,2,3,4,5,6},B={1,2,3},C={1,3,5}之间的关系,要从中选一个集合作为全集,这个集合是A. ( )
◆ 知识点二 补集的概念及性质
定义
文字
语言
对于一个集合A,由全集U中 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
符号语言
∁UA={x| }
图形
语言
性质
(1)∁UA⊆U;
(2)∁UU= ,∁U⌀= ;
(3)∁U(∁UA)= ;
(4)A∪(∁UA)= ,A∩(∁UA)=
【诊断分析】 判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)一个集合的补集一定含有元素. ( )
(2)设全集U=R,存在x0∈U,x0∉A,且x0∉∁UA. ( )
(3)设全集U={(x,y)|x∈R,y∈R},A={(x,y)|x>0且y>0},则∁UA={(x,y)|x≤0且y≤0}. ( )
◆ 探究点一 补集的简单运算
例1 (1)已知全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,2,3,4},则∁UM= ( )
A.5 B.{5}
C.{3,4} D.{1,2,3,4}
(2)已知集合U=R,A={x|x≤-1或x>2},则∁UA= ( )
A.{x|x<-1或x>2}
B.{x|-1<x≤2}
C.{x|x≤-1或x≥2}
D.{x|-1<x<2}
(3)已知全集U={2,4,6,8,10},集合A={2,a,8},∁UA={4,10},则a= .
变式 (1)集合A={x|y=},B={y|y=x2+2},则图中阴影部分表示的集合为 ( )
A.{x|x≥1}
B.{x|x≥2}
C.{x|1≤x≤2}
D.{x|1≤x<2}
(2)已知全集U,集合A={1,3,5,7},∁UA={2,4,6},∁UB={1,4,6},则集合B= .
[素养小结]
求集合的补集的方法:
(1)定义法:当集合中的元素较少时,可利用定义直接求解.
(2)Venn图法:借助Venn图可直观地求出补集.
(3)数轴法:当集合中的元素连续且无限时,可借助数轴求解,此时需注意端点取值.
◆ 探究点二 并集、交集、补集的综合运算
例2 (1)已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则B∩(∁UA)= ( )
A.{1,6} B.{1,7}
C.{6,7} D.{1,6,7}
(2)已知集合U={x|1<x≤7},A={x|2≤x<5},B={x|3≤x<7}.
求:①(∁UA)∩(∁UB);②∁U(A∩B).
变式 (1)(多选题)已知集合A={x|x<2},B={x|3-2x>0},则 ( )
A.A∩B=
B.A∩(∁RB)=
C.A∪B=
D.(∁RA)∪B=R
(2)[2026·合肥六中高一期中] 如图,U是全集,M,N,P是U的子集,则阴影部分表示的集合是 ( )
A.(∁UM)∩(N∩P) B.M∪(N∩P)
C.M∩(N∩P) D.(∁UM)∪(N∩P)
[素养小结]
(1)解决与集合的交、并、补集运算有关的综合问题时,一般先运算括号内的部分,如求(∁UA)∩B时,可先求出∁UA,再求交集;求∁U(A∪B)时,可先求出A∪B,再求补集.
(2)不等式中的等号在补集中能否取到,要引起重视,还要注意补集是全集的子集.
◆ 探究点三 利用集合间的关系求参
例3 已知集合A={x|a-1<x<2a},B={x|2<x≤10},U是全集,若(∁UA)⊇(∁UB),求实数a的取值范围.
变式 (1)设U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0},若(∁UA)∩B=⌀,则实数m= .
(2)已知全集U=R,集合A={x|-2≤x≤5},B={x|a+1≤x≤2a-1},且A⊆∁UB,求实数a的取值范围.
[素养小结]
由集合的补集求解参数的方法:
(1)当集合中元素个数有限时,可利用补集定义并结合集合知识求解.
(2)当集合中元素个数无限时,一般利用数轴分析法求解.
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第2课时 集合的全集、补集
【课前预习】
知识点一
(1)所有元素 (2)U
诊断分析
(1)× (2) √ [解析] (1)全集是一个相对的概念,只包含研究问题中涉及的所有元素,所以在集合运算中,全集不一定是实数集R.
(2)根据全集的定义知应选集合A作为全集.
知识点二
不属于集合A ∁UA x∈U,且x∉A
⌀ U A U ⌀
诊断分析
(1)× (2)× (3)×
[解析] (1)全集的补集是空集.
(2)x0∈A和x0∈∁UA中有且只有一个成立.
(3)全集U是由平面直角坐标系内的所有点构成的集合,而集合A表示第一象限内的点构成的集合,显然所求的∁UA是错误的.
【课中探究】
探究点一
例1 (1)B (2)B (3)6 [解析] (1)因为全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,2,3,4},所以∁UM={5}.故选B.
(2)因为集合U=R,A={x|x≤-1或x>2},所以∁UA={x|-1<x≤2}.故选B.
(3)全集U={2,4,6,8,10},由∁UA={4,10},得A={2,6,8},又A={2,a,8},所以a=6.
变式 (1)D (2){2,3,5,7}
[解析] (1)由x-1≥0,得x≥1,则A={x|y=}={x|x≥1}.由x2+2≥2,得B={y|y≥2},则题图中阴影部分表示的集合是∁AB={x|1≤x<2}.故选D.
(2)因为集合A={1,3,5,7},∁UA={2,4,6},所以U={1,2,3,4,5,6,7}.又∁UB={1,4,6},所以B={2,3,5,7}.
探究点二
例2 (1)C [解析] ∵U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},∴∁UA={1,6,7},则B∩(∁UA)={6,7},故选C.
(2)解:①因为集合U={x|1<x≤7},A={x|2≤x<5},B={x|3≤x<7},
所以∁UA={x|1<x<2或5≤x≤7},∁UB={x|1<x<3}∪{7},因此(∁UA)∩(∁UB)={x|1<x<2}∪{7}.
②因为A={x|2≤x<5},B={x|3≤x<7},所以A∩B={x|3≤x<5},又因为集合U={x|1<x≤7},所以∁U(A∩B)={x|1<x<3或5≤x≤7}.
变式 (1)AB (2)C [解析] (1)集合A={x|x<2},B={x|3-2x>0}=,∁RB=,所以A∩B=,A∩(∁RB)=,故A,B正确;A∪B={x|x<2},∁RA={x|x≥2},(∁RA)∪B=,故C,D错误.故选AB.
(2)由图可以直接看出阴影部分表示的集合是M,N,P三个集合的交集,故选C.
探究点三
例3 解:(∁UA)⊇(∁UB)等价于A⊆B.当A=⌀时,a-1≥2a,解得a≤-1,满足A⊆B;当A≠⌀时,a-1<2a,解得a>-1,要使A⊆B,只需
解得3≤a≤5.综上,实数a的取值范围为a≤-1或3≤a≤5.
变式 (1)1或2 [解析] 由题意知A={x|x2+3x+2=0}={-1,-2},B={x|x2+(m+1)x+m=0}={x|(x+m)(x+1)=0},若(∁UA)∩B=⌀,则B⊆A,所以m=1或m=2.
(2)解:若B=⌀,则a+1>2a-1,即a<2,此时∁UB=R,所以A⊆∁UB;若B≠⌀,则a+1≤2a-1,即a≥2,此时∁UB={x|x<a+1或x>2a-1},又A⊆∁UB,所以a+1>5或2a-1<-2,所以a>4或a<-(舍去).综上,实数a的取值范围为a<2或a>4.
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