内容正文:
第1章
集合
1.2 子集、全集、补集
课标要点
1、理解子集、全集、补集的概念;
2、能用符号和Venn图表达集合间的关系;
3、掌握列举有限集的所有子集的方法。
学习重难点
重点:
子集、真子集的概念,补集性质的理解
难点:
元素与子集、属于与包含之间的区别以及空集的概念
知识点 子集
1子集:
一般地,对于两个集合,,如果集合中任意一个元素都是集合中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合为集合的子集
(1)记法与读法:记作(或),读作“含于”(或“包含”)
(2)性质:
①任何一个集合是它本身的子集,即.
②对于集合,,,若,且,则
(3)图表示:
2集合与集合的关系与元素与集合关系的区别
符号“”表示集合与集合之间的包含关系,而符号“”表示元素与集合之间的从属关系.
特别提醒
1)不能把“”理解为“是中部分元素组成的集合”,因为集合可能是空集,也可能是集合.
2)空集是任何集合的子集
易错提醒
容易忽视了为空集的情况
随学随练
1.(2026·四川绵阳·模拟预测)若,则A的子集个数为( )
A.3 B.6 C.7 D.8
【答案】D
【分析】根据集合子集的性质可得
【详解】因为集合共含有个元素,
因此A的子集个数为
2.(广东深圳市宝安区2026届高三5月数学考前自测卷)由数字2,0,2,6组成的集合的子集个数为( )
A.3 B.4 C.8 D.16
【答案】C
【详解】由已知,
其子集为,,,,,,,,共计8个.
3.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】因为,所以.
知识点 真子集
如果集合,但存在元素,且,我们称集合是集合的真子集;
(1)记法与读法:记作,读作“真包含于”(或“真包含”)
(2)性质:
①任何一个集合都不是是它本身的真子集.
②对于集合,,,若,且,则
(3)图表示:
教材延伸
有限集中有个元素,则的子集有个,真子集有个,非空子集有个,非空真子集有个.
随学随练
1.(2026·广西崇左·一模)集合的一个真子集可以为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】根据真子集的概念可知为的一个真子集.
2.(25-26高一上·广东茂名·期末)已知集合,则集合A的真子集的个数是( )
A.8 B.7 C.3 D.1
【答案】B
【分析】根据“若一个集合中有n个元素,则这个集合有个真子集”,即可得出答案.
【详解】真子集的个数为.
故选:B.
3.(25-26高一上·新疆和田·阶段检测)已知集合,下列不是集合A的真子集的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出集合的真子集,即可判断.
【详解】根据题意,集合的真子集为:
所以不是集合A的真子集的是.
故选:C
知识点 补集与全集
全集:在研究某些集合的时候,它们往往是某个给定集合的子集,这个给定的集合叫做全集,常用表示,全集包含所有要研究的这些集合.
补集:设是全集,是的一个子集(即),则由中所有不属于集合的元素组成的集合,叫做中子集的补集,记作 ,即.
补集的性质: , , .
随学随练
1.(2026高二下·浙江温州·学业考试)已知全集,集合,则集合为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为全集,则集合为.
2.已知全集 ,集合 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由补集的概念即可求解.
【详解】由全集,集合,
则 .
3.(25-26高二下·陕西榆林·期末)已知全集,集合,则集合中元素的个数为_________.
【答案】3
【详解】因为,
所以,
又,所以,
则集合中有3个元素.
拓展 子集、真子集个数
有限集中有个元素,则的子集有个,真子集有个,非空子集有个,非空真子集有个.
活学活用
1.(2026·湖南·模拟预测)若集合,则的子集个数为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
【答案】B
【详解】因为集合,所以的子集个数为.
2.(25-26高二下·湖南长沙·期中)已知集合,则集合的子集个数为( )
A.2 B.4 C.8 D.16
【答案】C
【分析】解绝对值不等式后结合子集公式即可求解.
【详解】解不等式,得,因为,
则集合,所以集合共有个子集.
题型 判断集合间的关系(重点)
解题贴士
(1)列举法:用列举法将两个集合表示出来,再通过比较两集合中的元素来判断两集合之间的关系.
(2)元素特征法:根据集合中元素满足的性质特征之间的关系判断.
(3)图示法:利用数轴或图判断两集合间的关系
(4)注意区别元素与集合,集合与集合之间的关系
▌例1 (2026高一·全国·专题练习)集合 之间的关系是( )
A.⫋ B.⫋ C.⫋⫋ D.⫋
【答案】A
【分析】由题意可得,,,即可得答案.
【详解】集合,
,
所以,
,
,
所以⫋.
故选:A
▌例2 (25-26高一上·山东济宁·阶段检测)若集合,则A,B,C之间的关系是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分别将集合表示为,和即可得结果.
【详解】∵,
,
显然,
故选:B.
▌对点练1-1.(25-26高一上·吉林长春·阶段检测)已知集合,则( )
A. B. C. D.⫋
【答案】C
【分析】根据集合的描述法将集合化成列举法,根据集合中的元素确定集合的关系.
【详解】,
,
则,故.
故选:C.
▌对点练1-2.(25-26高三上·河北衡水·期中)设,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据已知有,进而分析集合间的包含关系.
【详解】由题设,其中表示奇数,
而中,故.
故选:A
题型空集及其应用
▌例1(25-26高一上·新疆乌鲁木齐·阶段检测)下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据空集的定义和相关性质逐项分析判断即可.
【详解】因为空集不含任何元素,且空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集,
所以,,,不是的子集,故ABD错误,C正确;
故选:C.
▌例2(多选)(23-24高一上·贵州黔东南·期中)下列关系式正确的为( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【分析】根据空集的定义和元素与集合、集合与集合的关系判断即可.
【详解】因为,故A错误;
是指元素为0的集合,所以,故B正确;
是指元素为的集合,所以,故C正确;
是任何集合的子集,所以,故D正确.
故选:BCD.
▌对点练2-1(23-24高一上·重庆·期中)下列关于0与说法不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据的定义与性质结合元素与集合的关系逐项分析判断.
【详解】因为是不含任何元素的集合,故A正确,C不正确;
对于选项B:,故B正确;
对于选项D:因为是任何集合的子集,所以,故D正确;
故选:C.
▌对点练2-2(24-25高一上·北京·期中)若集合,则实数的取值范围是_____.
【答案】
【分析】利用空集的意义,结合方程根的情况列式求解即得.
【详解】当时,不成立,即,则;
当时,由,得,解得,
所以实数的取值范围是.
故答案为:
▌对点练2-3(多选)(24-25高一上·河南南阳·期中)下列表述正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【分析】根据元素与集合的关系,以及空集的定义和性质即可求解.
【详解】,故A错误,B正确
空集是不含任何元素的集合,且空集是任何集合的子集,故C错误,D正确,
故选:BD
题型 判断子集(真子集)的个数
解题贴士
有限集中有个元素,则的子集有个,真子集有个,非空子集有个,非空真子集有个.
▌例1(25-26高二下·福建厦门·期末)已知集合A,B,,,,则满足条件的B的个数为( )
A.16 B.32 C.36 D.64
【答案】B
【分析】应用元素和集合关系及集合的包含关系判断求解.
【详解】已知,,且,所以的个数为.
▌例2已知集合满足,求集合及其个数.
【答案】
集合为,
集合的个数为8.
【分析】根据已知条件,结合子集的定义进行求解即可.
【详解】当中含有两个元素时,为;
当中含有三个元素时,为;
当中含有四个元素时,为;
当中含有五个元素时,为;
所以满足条件的集合为,
集合的个数为8.
▌对点练3-1(24-25高一上·贵州贵阳·阶段检测)满足条件的集合A的个数为______.
【答案】3
【分析】根据子集、真子集的知识求得正确答案.
【详解】依题意,,,
所以,共个.
▌对点练3-2(25-26高一上·广东珠海·阶段检测)满足的集合A共有______个
【答案】63
【详解】问题等价于求集合的真子集个数,故所求为.
▌对点练3-3已知集合,.
(1)若,求实数m的取值范围;
(2)若,求A的非空真子集个数.
【答案】(1)
(2)62.
【分析】(1)依题意有,分和两种情况讨论,由包含关系求实数m的取值范围;
(2)当时,A中共有6个元素,即可求出A的非空真子集的个数;
【详解】(1),
①若,则,解得;
②若,则,可得.
由可得,解得,此时.
综上所述,实数m的取值范围是.
(2),共有个元素,
所以A的非空真子集的个数为.
题型求集合中子集(真子集)
▌例1(25-26高一上·四川达州·阶段检测)已知集合.
(1)求集合;
(2)写出集合的所有子集.
【答案】(1)
(2)
集合的所有子集为:
.
【分析】(1)根据的正负情况讨论求解即可;
(2)根据子集的定义即可求解.
【详解】(1)当都为正数时,;
当都为负数时,;
当中有一个是正数,另外两个是负数时,;
当中有一个是负数,另外两个是正数时,.
综上所述,.
(2)略
▌例2(23-24高一上·甘肃白银·阶段检测)设集合,求集合A的所有子集以及子集的个数.
【答案】
集合的子集中数分为以下五种情形:
情形一:不含任何元素的子集有;
情形二:含有一个元素的子集有;
情形三:含有两个元素的子集有;
情形四:含有三个元素的子集有;
情形五:含有四个元素的子集有;
因此集合A的所有子集共有个.
【分析】对集合A的子集分类,分类依据是子集中含有的元素个数,从而即可求解.
【详解】略.
▌对点练4-1(24-25高一上·广西桂林·阶段检测)(1)写出集合的子集和真子集.
(2)写出集合的所有子集和真子集.
【答案】(1)子集:;真子集:.
(2)子集:;真子集:.
【分析】根据题意,由子集与真子集的定义,即可得到结果.
【详解】(1)集合的子集:;集合的真子集.
(2)集合的子集:;
集合的真子集:.
▌对点练4-2(1)写出集合的子集和真子集.
(2)写出集合的所有子集和真子集.
(3)写出集合的所有子集和真子集.
【答案】(1)答案见解析;(2)答案见解析;(3)答案见解析
【分析】根据子集与真子集的定义求解即可.
【详解】(1)子集:,;真子集:;
(2)子集:,,,;真子集:,,;
(3)子集:,,,,,,,;
真子集:,,,,,,.
题型 根据集合的包含关系求参数(重点)
解题贴士
(1)当集合为连续数集时,常借助数轴来建立不等关系求解,此时应注意端点处是实点还是虚点.
(2)注意不要忽略了空集这个特殊情况
▌例1(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)设集合,,若,则由实数组成的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意,分和,两种情况讨论,结合,列出方程,即可求解.
【详解】当时,方程无解,即,满足;
当时,由方程,解得,即,
因为,可得或,解得或,
所以由实数组成的集合为.
▌例2(25-26高三上·四川广元·阶段检测)已知集合,且,则实数的取值范围是__________.
【答案】
【分析】分B为空集和不是空集两种情况,根据集合间的包含关系得到不等式求解.
【详解】分两种情况考虑:
①若B不为空集,可得:,
解得:,
,
且,
解得:,
所以,
②若B为空集,符合题意,可得:,
解得:.
综上,实数m的取值范围是.
故答案为:.
▌例3已知集合,,
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】根据集合之间的包含关系,建立不等式组,解得答案.
【详解】(1)因为,
当时:,即符合题意;
当时,,,
综上所述:.
(2)因为,
当时,,
,解得,无解,
当时,或,
,
综上所述:.
▌对点练5-1(2026高一·全国·专题练习)已知集合或 ,若,则实数的取值范围是________.
【答案】或,
【分析】由集合包含关系结合题设可得答案.
【详解】由题意,因集合或 ,,
则或,即或,
即实数的取值范围是或,
▌对点练5-2(24-25高一上·河南郑州·阶段检测)已知.
(1)若中只有一个元素,求实数的值,并用列举法表示集合;
(2)若,求实数a的取值范围.
【答案】(1)
或,对应的集合或.
(2)
【分析】(1)根据题意,分类讨论与两种情况,结合一次方程与二次方程的解法即可得解;
(2)先解二次方程化简集合,再由分类讨论集合的各种情况,结合二次方程的解法即可得解.
【详解】(1)因为只有一个元素,,
当时,;
当时,对于,有,解得,
把代入集合,得;
综上,或,对应的集合或.
(2)因为,,
当时,对于,有,解得;
当时,将代入,得,则,
此时(舍去);
当,将代入,得,则,
此时(舍去);
当,则有,方程无解析,此时不存在满足条件;
综上,的取值范围为.
▌对点练5-3已知集合,.
(1)若⫋,求实数a的取值范围;
(2)若,求实数a的取值范围.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根据⫋,结合集合的包含关系,即可求得的取值范围.
(2)根据,结合集合的包含关系,即可求得的取值范围.
【详解】
(1)由题意,集合,,
又由⫋,可得,
所以实数的取值范围是;
(2) 由集合,,
又由,
当时,,满足题意;
当时,,
所以,
综上可知:,
即实数的取值范围是.
题型 补集
▌例1(25-26高二下·山东烟台·期末)已知集合,若且,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】,,
由,得,
由,得,
所以.
▌例2已知集合,,,则实数______.
【答案】
【分析】首先根据集合补集的定义得到,然后分别讨论或即可得到参数的值.
【详解】,.
,,即.
当时,得,
分别代入集合与集合中得:,,此时不符合题意,舍去;
当,得或,
将分别代入集合与集合中得:,,不符合题意,舍去;
将分别代入集合与集合中得:,,符合题意.
综上所述:.
故答案为:.
▌对点练6-1(2026·北京·三模)已知全集,集合,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由题得.
▌对点练6-2(25-26高二下·河南驻马店·期末)设全集,集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】,
,
所以.
▌对点练6-3已知全集,集合,求.
【答案】答案见解析
【分析】由补集的定义,对集合分和两种情况讨论,即可求解
【详解】依题意,当时,关于的方程无实数根,此时,即,
所以.
当时,关于的方程的两个实根,在内,由于,所以只可能是以下两种情形:
①当时,,即,
此时,;
②当,时,,即,
此时,.
综上所述,当时,;
当时,;
当时,.
题型 新定义问题
▌例1(25-26高三·全国·一轮复习)已知集合,,集合中所有元素的乘积称为集合的“累积值”,且规定:当集合只有一个元素时,其累积值即为该元素的数值,空集的累积值为0.设集合的累积值为.
(1)若,则这样的集合共有________个;
(2)若为偶数,则这样的集合共有________个.
【答案】 2 13
【分析】根据“累积值”的定义,结合间接法与集合子集个数的求法得解即可.
【详解】(1)若,据“累积值”的定义得或,这样的集合共有2个;
(2)集合的子集共有个,
其中“累积值”为奇数的子集为、、,共3个,所以“累积值”为偶数的集合共有13个.
▌例2(25-26高一上·江西九江·阶段检测)定义:将非空集合M中的元素按照从大到小的顺序排列,以第一个元素为起点,交替地减去、加上后继元素所得的结果即为非空集合M的“居间数”.例如,集合{1,2,3}的“居间数”是,集合{1,6}的“居间数”是,集合{1}的“居间数”是1.对于集合,其所有非空子集的“居间数”的总和为________.
【答案】64
【分析】先求出集合,按照其子集情况分别求解“居间数”的和,可得答案.
【详解】易知.A的含一个元素的子集有{1},{2},{4},{8},这些子集的“居间数”的总和为.
A的含两个元素的子集有{1,2},{1,4},{1,8},{2,4},{2,8},{4,8},这些子集的“居间数”的总和为.
A的含三个元素的子集有{1,2,4},{1,2,8},{1,4,8},{2,4,8},这些子集的“居间数”的总和为.
A的含四个元素的子集有{1,2,4,8},这个子集的“居间数”的总和为.
故A的所有子集的“居间数”的总和为.
故答案为:64
▌对点练7-1(2025高一上·江苏南通·专题练习)设P,Q为两个非空实数集合,定义集合,若,,则集合中元素的个数是__________,子集的个数是__________.
【答案】 3 8
【分析】根据条件求出,进而可得结果.
【详解】按的定义,中元素为,共3个,子集个数为个.
故答案为:①3②8.
▌对点练7-2(24-25高一上·上海松江·阶段检测)定义:实数a,b,c,若满足,则称a,b,c是等差的,若满足,则称a,b,c是调和的.已知集合,集合是集合的三元子集,即,若集合中的元素a,b,c既是等差的,又是调和的,称集合为“好集”,则集合为“好集”的个数是_____.
【答案】1012
【分析】由好集的定义得且,化简可解得或,由P是集合M的三元子集可排除,结合的元素特征可得,,,即可求得好集的个数.
【详解】由好集的定义得,消去可得,
整理可得,则或,
因为可得,则,,
可得,且.
又因为,则且,得,
故集合P为“好集”的个数为.
故答案为:1012
基础通关
1.(23-24高一上·湖南张家界·阶段检测)设集合,.若,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据子集的定义:若,则对任意,都有,集合,,
若,则存在,此时但,不满足;
若,则对任意,均有,即,满足
综上,实数的取值范围为.
2.(25-26高二下·浙江宁波·期末)已知集合,则的所有子集中的元素之和为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据集合的子集直接求解即可.
【详解】由题知,的所有非空子集为,
所以以上集合所有元素之和为.
3.(25-26高二下·河南南阳·阶段检测)已知集合,集合,则与关系为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先利用列举法表示集合,再根据元素与集合的关系和集合与集合的关系判断结论.
【详解】因为,,
所以,
因为,所以集合不是集合的子集,A错误
因为可视为集合的一个元素,但集合中不含该元素,所以集合不是集合的子集,C错误;
因为集合的元素中含有元素,所以,B错误,D正确.
4.(2026·福建福州·模拟预测)满足⫋的集合的个数为( )
A.8 B.7 C.6 D.5
【答案】B
【详解】满足条件的集合有,
,共7个.
5.(多选)(25-26高一上·辽宁·阶段检测)已知集合,则( )
A. B.
C.M的子集个数为4 D.M的子集个数为8
【答案】BD
【分析】由列举法求得集合,由集合元素的个数得到集合的子集个数,即可判断各个选项.
【详解】由题可知,则,B选项正确,
,A选项错误,
的子集个数为8,C选项错误,D选项正确.
故选:BD.
6.(多选)(25-26高一上·浙江·期中)已知集合有且仅有2个子集,则实数可以取的值为( )
A. B.0 C. D.1
【答案】ABC
【分析】根据子集个数可知集合只有一个元素,分和讨论即可.
【详解】因为集合只有两个子集,所以该集合恰有1个元素,
即:方程有且仅有1个解或有两个相等的实数解,
则当时,方程有一个解;
当时,,即:时,方程有1个解,
故或时,方程有1个解.
故选:ABC.
7.(24-25高一上·海南省直辖县级单位·阶段检测)已知全集或,集合,则 _________.
【答案】或或
【分析】利用补集的运算进行求解.
【详解】由全集或,集合,
则或或,
故答案为:或或.
8.设全集,集合,,则a=___________.
【答案】
【分析】根据与可知,再根据集合相等求解即可.
【详解】由,可知,即.
故 .当时,,当时,即
,故.不满足.故.
故答案为:
【点睛】本题主要考查了根据集合的基本关系求解参数的问题,需要根据题意分情况讨论,同时注意集合的互异性,属于中档题.
9.(25-26高一上·重庆九龙坡·期末)已知全集,集合,且,则实数m的取值范围是_________.
【答案】
【分析】根据子集关系列式求解.
【详解】因为,所以,故实数的取值范围为.
故答案为:.
10.(25-26高一上·河南周口·期末)已知全集,,.
(1)当时,求;
(2)若,求m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先求出集合,再根据交集的概念即可求出;
(2)分和两种情况讨论求解即可.
【详解】(1)当时,,,
根据交集的概念可得
(2)当,即时,,满足;
当,即时,,解得,故,
综上,m的取值范围为.
素养提升
1.(25-26高二上·广东·期中)已知集合,,若,则的所有可能取值构成的集合为( )
A.{1} B.{3} C. D.
【答案】D
【分析】先化简集合B,再根据,分和两种情况讨论即可求出构成的集合.
【详解】解方程,得,
若,则满足;
若,则
要使,则或,
∴或.
综上的所有可能取值为0,1,3.
故选:D.
2.(25-26高三下·贵州·阶段检测)设集合 ,且 ,则实数的取值集合为_____.
【答案】
【分析】化简集合,分类讨论,根据求解.
【详解】,
因为,
当,即时,,
满足;
当,即时,由可得或,
所以,由 ,
所以或,解得或.
综上所述,实数的取值集合为.
3.(24-25高一上·上海·阶段检测)已知,则集合A的非空真子集的个数为________.
【答案】6
【分析】根据描述法表示的集合元素特征,可知,即可求得结果.
【详解】由可知是15的约数,又,因此可以是;
此时,即可得,
所以集合A的非空真子集的个数为个.
故答案为:6
4.(25-26高一上·江苏苏州·阶段检测)已知集合,非空集合.若,求实数m的值.
【答案】3
【分析】根据一元二次方程的知识对集合中的方程求出解集,然后根据子集的定义求出的值即可.
【详解】因为,所以.由题知,
当时,,
即,解得或.
若,则,得到,满足题意;
若,则,不符合题意.
当时,,即,解得或.
若,则,不合题意.
当时,由韦达定理得,同理可得符合题意.
综上所述,实数的值为3.
5.已知全集,集合.
(1)若,求实数a的取值范围;
(2)若集合不是的子集,求实数的取值范围.
【答案】(1)或.
(2).
【分析】(1)理解补集的定义,并找到补集,推出,注意分析时分类讨论,(2)找到的取值范围,然后取补集.
【详解】(1)由题意,得集合或.
因为,所以.
当,即,也即时,符合题意;
当,即时,由,得或,解得.
综上,实数a的取值范围是或.
(2)由(1)知,若,
当,即时,符合题意;
当时,需满足解得.
所以时,.
所以当集合不是的子集时,,即实数a的取值范围是.
6.(23-24高一上·山东·阶段检测)已知全集,集合或,.
(1)若,求的值;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据补集和集合相等的定义即可得解;
(2)分和两种情况讨论即可得解.
【详解】(1)由,
得或,
因为,或,
所以,解得;
(2)当时,,解得,
当时,由,
得或,解得或,
综上,的取值范围为或.
迁移创新
1.(25-26高一上·上海·阶段检测)给定,若集合,且存在,满足,则称P为“广义等差集合”.记P的元素个数为,则下列说法正确的有________
①是“广义等差集合”
②是“广义等差集合”
③若P不是“广义等差集合”,当时,的最大值为4
④若P不是“广义等差集合”,若的最大值为4,则n可以是13
【答案】①②③
【分析】根据题意,由“广义等差集合”的定义,逐一判断,即可得到结果.
【详解】对于①, 取,则符合“广义等差集合”的定义,故①正确,
对于②,取故②正确,
对于③,当时,,如时,设,
由题意可知两两不相同,
则矛盾,
故,当时,取,满足P不是“广义等差集合”,
故的最大值为4,故③正确,
对于④,当时,取,这与矛盾,故④错误,
故选:①②③
2.(24-25高一上·四川内江·阶段检测)已知集合,记非空集合的元素个数为,已知,记实数的所有可能取值构成的集合,则的非空子集的个数是______.
【答案】31
【分析】由题意,先得到,再由可得或3,分别分析和的解的个数,得到判别式的条件,从而解出的取值,最后得到的非空子集个数.
【详解】对于,有,
所以集合中有两个元素,即,
因为,所以或3,
对于,易知必是方程中的唯一解,且不是方程的根;
当时,,所以有唯一解,且无解,
则,解得;
当时,若有两个相等的实数解,由上述分析可知,
无解,不满足题意;
若有两个不相等的实数解,此时,则有两个相等的实数解或有两个不相等的实数解且一解为,
当有两个相等的实数解时,则,
解得或1;
当有两个不相等的实数解且一解为时,
则,解得,符合题意;
综上,实数的所有可能取值为:,则.
所以的非空子集的个数.
故答案为:31.
【点睛】本题以这一新定义为背景,考查对集合中的元素个数分析的问题,主要考查分类讨论的数学思想.
3.(23-24高一上·上海杨浦·阶段检测)已知集合,设是的至少含有两个元素的子集,对于的任意两个不同的元素,若都不能整除,则称集合是的“好子集”.
(1)判断数集与是否是集合的“好子集”,并说明理由;
(2)证明:若是的“好子集”,则对于中的任意两个不同的元素,都有;
(3)求集合的“好子集”所含元素个数的最大值,并写出取到元素个数最大值时的.
【答案】(1)
不是,是,理由如下:
中,令,则,
由于,故不是集合的“好子集”,
中,当时,,此时都不能整除,
当时,,此时都不能整除,
当时,,此时都不能整除,
综上:是集合的“好子集”;
(2)
假设原命题为假命题,
即若是的“好子集”,则对于中的任意两个不同的元素,都有,
显然,且均为正整数,
当时,由于1能整除任何正整数,故能整除,不合要求,
当时,则是两个奇数,或是两个偶数,此时为偶数,
故故能整除,所以不合要求,
故假设不成立,
又由(1)知,当时,满足是的“好子集”,且,
综上:若是的“好子集”,则对于中的任意两个不同的元素,都有
(3)334,
【分析】(1)根据题目信息进行计算,得到不是,是;
(2)利用反证法进行证明;
(3)结合(2),得到尽可能小,取,得到答案.
【详解】(1)略
(2)略
(3)由(2)知,集合的“好子集”所含两个不同的元素,满足,
要想所含元素个数最大,则要尽可能小,故需使得的最小值为3,
故可取,通过验证,此时满足不能整除,
故集合的“好子集”所含元素个数的最大值为,
.
4.已知集合(且),,且.若对任意,当时,存在,使得,则称是的元完美子集.
(1)判断下列集合是否是的3元完美子集,并说明理由;
①;
②.
(2)若是的3元完美子集,求的最小值.
【答案】(1)不是的3元完美子集,是的3元完美子集,理由为:
①因为,且,
所以不是的3元完美子集;
②因为,且,
而,
是的3元完美子集.
(2)
【分析】(1)理解3元完美子集的定义,并判断两个集合是否满足完美子集的定义;
(2)分别设,,以及时,判断是否存在3元完美子集,并比较最小值,
即可求解.
【详解】(1)①略
②略
(2)不妨设.
若,则,且,
则集合的元素个数大于3个,这与3元完美子集矛盾;
若,则,而,符合题意,
此时,即,
此时.
若,则,于是,,若存在3元完美子集,
则或,即,所以.
综上,的最小值是12.
【点睛】关键点点睛:本题考查有关集合新定义的综合应用,本题的关键是理解3元完美子集的定义.
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第1章
集合
1.2 子集、全集、补集
课标要点
1、理解子集、全集、补集的概念;
2、能用符号和Venn图表达集合间的关系;
3、掌握列举有限集的所有子集的方法。
学习重难点
重点:
子集、真子集的概念,补集性质的理解
难点:
元素与子集、属于与包含之间的区别以及空集的概念
知识点 子集
1子集:
一般地,对于两个集合,,如果集合中任意一个元素都是集合中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合为集合的子集
(1)记法与读法:记作(或),读作“含于”(或“包含”)
(2)性质:
①任何一个集合是它本身的子集,即.
②对于集合,,,若,且,则
(3)图表示:
2集合与集合的关系与元素与集合关系的区别
符号“”表示集合与集合之间的包含关系,而符号“”表示元素与集合之间的从属关系.
特别提醒
1)不能把“”理解为“是中部分元素组成的集合”,因为集合可能是空集,也可能是集合.
2)空集是任何集合的子集
易错提醒
容易忽视了为空集的情况
随学随练
1.(2026·四川绵阳·模拟预测)若,则A的子集个数为( )
A.3 B.6 C.7 D.8
2.(广东深圳市宝安区2026届高三5月数学考前自测卷)由数字2,0,2,6组成的集合的子集个数为( )
A.3 B.4 C.8 D.16
3.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
知识点 真子集
如果集合,但存在元素,且,我们称集合是集合的真子集;
(1)记法与读法:记作,读作“真包含于”(或“真包含”)
(2)性质:
①任何一个集合都不是是它本身的真子集.
②对于集合,,,若,且,则
(3)图表示:
教材延伸
有限集中有个元素,则的子集有个,真子集有个,非空子集有个,非空真子集有个.
随学随练
1.(2026·广西崇左·一模)集合的一个真子集可以为( )
A. B.
C. D.
2.(25-26高一上·广东茂名·期末)已知集合,则集合A的真子集的个数是( )
A.8 B.7 C.3 D.1
3.(25-26高一上·新疆和田·阶段检测)已知集合,下列不是集合A的真子集的是( )
A. B. C. D.
知识点 补集与全集
全集:在研究某些集合的时候,它们往往是某个给定集合的子集,这个给定的集合叫做全集,常用表示,全集包含所有要研究的这些集合.
补集:设是全集,是的一个子集(即),则由中所有不属于集合的元素组成的集合,叫做中子集的补集,记作 ,即.
补集的性质: , , .
随学随练
1.(2026高二下·浙江温州·学业考试)已知全集,集合,则集合为( )
A. B. C. D.
2.已知全集 ,集合 ,则 ( )
A. B. C. D.
3.(25-26高二下·陕西榆林·期末)已知全集,集合,则集合中元素的个数为_________.
拓展 子集、真子集个数
有限集中有个元素,则的子集有个,真子集有个,非空子集有个,非空真子集有个.
活学活用
1.(2026·湖南·模拟预测)若集合,则的子集个数为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
2.(25-26高二下·湖南长沙·期中)已知集合,则集合的子集个数为( )
A.2 B.4 C.8 D.16
题型 判断集合间的关系(重点)
解题贴士
(1)列举法:用列举法将两个集合表示出来,再通过比较两集合中的元素来判断两集合之间的关系.
(2)元素特征法:根据集合中元素满足的性质特征之间的关系判断.
(3)图示法:利用数轴或图判断两集合间的关系
(4)注意区别元素与集合,集合与集合之间的关系
▌例1 (2026高一·全国·专题练习)集合 之间的关系是( )
A.⫋ B.⫋ C.⫋⫋ D.⫋
▌例2 (25-26高一上·山东济宁·阶段检测)若集合,则A,B,C之间的关系是( )
A. B. C. D.
▌对点练1-1.(25-26高一上·吉林长春·阶段检测)已知集合,则( )
A. B. C. D.⫋
▌对点练1-2.(25-26高三上·河北衡水·期中)设,,则( )
A. B. C. D.
题型空集及其应用
▌例1(25-26高一上·新疆乌鲁木齐·阶段检测)下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
▌例2(多选)(23-24高一上·贵州黔东南·期中)下列关系式正确的为( )
A. B. C. D.
▌对点练2-1(23-24高一上·重庆·期中)下列关于0与说法不正确的是( )
A. B.
C. D.
▌对点练2-2(24-25高一上·北京·期中)若集合,则实数的取值范围是_____.
▌对点练2-3(多选)(24-25高一上·河南南阳·期中)下列表述正确的有( )
A. B.
C. D.
题型 判断子集(真子集)的个数
解题贴士
有限集中有个元素,则的子集有个,真子集有个,非空子集有个,非空真子集有个.
▌例1(25-26高二下·福建厦门·期末)已知集合A,B,,,,则满足条件的B的个数为( )
A.16 B.32 C.36 D.64
▌例2已知集合满足,求集合及其个数.
▌对点练3-1(24-25高一上·贵州贵阳·阶段检测)满足条件的集合A的个数为______.
▌对点练3-2(25-26高一上·广东珠海·阶段检测)满足的集合A共有______个
▌对点练3-3已知集合,.
(1)若,求实数m的取值范围;
(2)若,求A的非空真子集个数.
题型求集合中子集(真子集)
▌例1(25-26高一上·四川达州·阶段检测)已知集合.
(1)求集合;
(2)写出集合的所有子集.
▌例2(23-24高一上·甘肃白银·阶段检测)设集合,求集合A的所有子集以及子集的个数.
▌对点练4-1(24-25高一上·广西桂林·阶段检测)(1)写出集合的子集和真子集.
(2)写出集合的所有子集和真子集.
▌对点练4-2(1)写出集合的子集和真子集.
(2)写出集合的所有子集和真子集.
(3)写出集合的所有子集和真子集.
题型 根据集合的包含关系求参数(重点)
解题贴士
(1)当集合为连续数集时,常借助数轴来建立不等关系求解,此时应注意端点处是实点还是虚点.
(2)注意不要忽略了空集这个特殊情况
▌例1(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)设集合,,若,则由实数组成的集合为( )
A. B. C. D.
▌例2(25-26高三上·四川广元·阶段检测)已知集合,且,则实数的取值范围是__________.
▌例3已知集合,,
(1)若,求实数的取值范围;
(2)若,求实数的取值范围.
▌对点练5-1(2026高一·全国·专题练习)已知集合或 ,若,则实数的取值范围是________.
▌对点练5-2(24-25高一上·河南郑州·阶段检测)已知.
(1)若中只有一个元素,求实数的值,并用列举法表示集合;
(2)若,求实数a的取值范围.
▌对点练5-3已知集合,.
(1)若⫋,求实数a的取值范围;
(2)若,求实数a的取值范围.
题型 补集
▌例1(25-26高二下·山东烟台·期末)已知集合,若且,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
▌例2已知集合,,,则实数______.
▌对点练6-1(2026·北京·三模)已知全集,集合,则( )
A. B.
C. D.
▌对点练6-2(25-26高二下·河南驻马店·期末)设全集,集合,则( )
A. B. C. D.
▌对点练6-3已知全集,集合,求.
题型 新定义问题
▌例1(25-26高三·全国·一轮复习)已知集合,,集合中所有元素的乘积称为集合的“累积值”,且规定:当集合只有一个元素时,其累积值即为该元素的数值,空集的累积值为0.设集合的累积值为.
(1)若,则这样的集合共有________个;
(2)若为偶数,则这样的集合共有________个.
▌例2(25-26高一上·江西九江·阶段检测)定义:将非空集合M中的元素按照从大到小的顺序排列,以第一个元素为起点,交替地减去、加上后继元素所得的结果即为非空集合M的“居间数”.例如,集合{1,2,3}的“居间数”是,集合{1,6}的“居间数”是,集合{1}的“居间数”是1.对于集合,其所有非空子集的“居间数”的总和为________.
▌对点练7-1(2025高一上·江苏南通·专题练习)设P,Q为两个非空实数集合,定义集合,若,,则集合中元素的个数是__________,子集的个数是__________.
▌对点练7-2(24-25高一上·上海松江·阶段检测)定义:实数a,b,c,若满足,则称a,b,c是等差的,若满足,则称a,b,c是调和的.已知集合,集合是集合的三元子集,即,若集合中的元素a,b,c既是等差的,又是调和的,称集合为“好集”,则集合为“好集”的个数是_____.
基础通关
1.(23-24高一上·湖南张家界·阶段检测)设集合,.若,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
2.(25-26高二下·浙江宁波·期末)已知集合,则的所有子集中的元素之和为( )
A. B. C. D.
3.(25-26高二下·河南南阳·阶段检测)已知集合,集合,则与关系为( )
A. B. C. D.
4.(2026·福建福州·模拟预测)满足⫋的集合的个数为( )
A.8 B.7 C.6 D.5
5.(多选)(25-26高一上·辽宁·阶段检测)已知集合,则( )
A. B.
C.M的子集个数为4 D.M的子集个数为8
6.(多选)(25-26高一上·浙江·期中)已知集合有且仅有2个子集,则实数可以取的值为( )
A. B.0 C. D.1
7.(24-25高一上·海南省直辖县级单位·阶段检测)已知全集或,集合,则 _________.
8.设全集,集合,,则a=___________.
9.(25-26高一上·重庆九龙坡·期末)已知全集,集合,且,则实数m的取值范围是_________.
10.(25-26高一上·河南周口·期末)已知全集,,.
(1)当时,求;
(2)若,求m的取值范围.
素养提升
1.(25-26高二上·广东·期中)已知集合,,若,则的所有可能取值构成的集合为( )
A.{1} B.{3} C. D.
2.(25-26高三下·贵州·阶段检测)设集合 ,且 ,则实数的取值集合为_____.
3.(24-25高一上·上海·阶段检测)已知,则集合A的非空真子集的个数为________.
4.(25-26高一上·江苏苏州·阶段检测)已知集合,非空集合.若,求实数m的值.
5.已知全集,集合.
(1)若,求实数a的取值范围;
(2)若集合不是的子集,求实数的取值范围.
6.(23-24高一上·山东·阶段检测)已知全集,集合或,.
(1)若,求的值;
(2)若,求的取值范围.
迁移创新
1.(25-26高一上·上海·阶段检测)给定,若集合,且存在,满足,则称P为“广义等差集合”.记P的元素个数为,则下列说法正确的有________
①是“广义等差集合”
②是“广义等差集合”
③若P不是“广义等差集合”,当时,的最大值为4
④若P不是“广义等差集合”,若的最大值为4,则n可以是13
2.(24-25高一上·四川内江·阶段检测)已知集合,记非空集合的元素个数为,已知,记实数的所有可能取值构成的集合,则的非空子集的个数是______.
3.(23-24高一上·上海杨浦·阶段检测)已知集合,设是的至少含有两个元素的子集,对于的任意两个不同的元素,若都不能整除,则称集合是的“好子集”.
(1)判断数集与是否是集合的“好子集”,并说明理由;
(2)证明:若是的“好子集”,则对于中的任意两个不同的元素,都有;
(3)求集合的“好子集”所含元素个数的最大值,并写出取到元素个数最大值时的.
4.已知集合(且),,且.若对任意,当时,存在,使得,则称是的元完美子集.
(1)判断下列集合是否是的3元完美子集,并说明理由;
①;
②.
(2)若是的3元完美子集,求的最小值.
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