内容正文:
第02讲 集合的基本运算
01知识梳理
一、并集的概念与运算
1、文字语言: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A与B的并集,
记作A∪B,读作“A并B”
2、符号语言:A∪B={x|x∈A或x∈B}
3、图形语言:阴影部分为A∪B
4、性质:A∪B=B∪A,A∪A=A,A∪∅=∅∪A=A,如果A⊆B,则A∪B=B.
二、交集的概念与运算
1、文字语言: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A∩B,读作“A交B”
2、符号语言:A∩B={x|x∈A且x∈B}
3、图形语言:阴影部分为A∩B
4、性质:A∩B=B∩A,A∩A=A,A∩∅=∅∩A=∅,如果A⊆B,则A∩B=A
三、全集与补集的概念与运算
1、全集
(1)文字语言:一般地,如果一个集合包含所研究问题中涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记为U.
(2)符号语言:若,则为全集.
(3)图形语言:
2、补集
(1)文字语言:若集合A是全集U的一个子集,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,记作∁UA.
(2)符号语言:∁UA
(3)符号语言:
(4)性质:A∪∁UA=U;A∩∁UA=∅;∁U(∁UA)=A.
02考点剖析析
考点一:求集合的并集
例1.已知集合,则( )
A.
B. C. D.
【变式训练1】已知集合A={x|(x-1)(x+2)=0};B={x|(x+2)(x-3)=0},则集合A∪B是( )
A. {-1,2,3} B.{-1,-2,3} C.{1,-2,3} D.{1,-2,-3}
【变式训练2】设集合,,则( )
A.
B. C. D.
【变式训练3】设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
考点二:求集合的交集
例2.已知集合,,则( )
A.
B. C. D.
【变式训练1】已知集合A={x|(x-1)(x+2)=0},B={x|-3<2x-1<3},则A∩B等于( )
A.{-2,1} B.(-2,1) C.{1} D.(-1,2)
【变式训练2】设集合,,则( )
A.
B. C. D.
【变式训练3】已知集合A={x|-1<x≤3},B={x|x≤0,或x≥},求A∩B,A∪B.
考点三:求集合的补集
例3.设集合,则∁U A=( )
A.
B. C. D.
【变式训练1】已知全集,则∁U A=( )
A.
B.或 C. D.或
【变式训练2】已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-3<x≤4},则∁U A=________.
【变式训练3】设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则∁U(M∪N)等于( )
A.{x|x=3k,k∈Z} B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z} D.∅
考点四:交并补综合运算
例4.已知全集,集合,,则A((∁UB)=( )
A.
B. C. D.
【变式训练1】设全集,,则M((∁UN)=( )
A.
B. C. D.
【变式训练2】已知集合A、B均为全集U={1,2,3,4}的子集,且∁U(A∪B)={4},B={1,2},则A∩∁UB等于( )
A.{3} B.{4} C.{3,4} D.∅
【变式训练3】若集合M={x|x≥0},N={x|(x-1)(x-2)<0},则( )
A.M⊆N B.M∪N=M
C.(∁RM)∩N=∅ D.M∪(∁RN)=R
考点五:Venn图在集合运算中的应用
例5.设集合,,则图阴影区域表示的集合是( )
A.
B. C. D.
【变式训练1】(多选)图中阴影部分用集合符号可以表示为( )
A.
B. C. D.
【变式训练2】设全集U是实数集R,M={x|x<-2,或x>2},N={x|1≤x≤3}.如图所示,则阴影部分所表示的集合为( )
A. {x|-2≤x<1} B.{x|-2≤x≤3} C.{x|x≤2,或x>3} D.{x|-2≤x≤2}
【变式训练3】(多选)已知A,B是全集U的两个非空真子集,下列说法中一定正确的是( )
A.A∩B=∅ B.A⊆(A∪B)
C.(∁UA)∪A=U D.(∁UA)∪(∁UB)=∁U(A∩B)
考点六:根据集合运算求参数
例6.已知集合,,,则实数的值为( )
A.
B. C. D.
【变式训练1】设集合A={x|x<a2},B={x|x>a},若A∩(∁RB)=A,则实数a的取值范围为( )
A.[0,1] B.[0,1)
C.(0,1) D.(-∞,0]∪[1,+∞)
【变式训练2】设集合,
(1)若,求;(2)若,求实数的取值范围.
【变式训练3】已知全集U=R,集合A={x|x<-1},B={x|2a<x<a+3},且B⊆∁R A,求a的取值范围.
考点七:集合运算中的元素个数问题
例7.某班30人,其中17人喜爱篮球运动,10人喜爱乒乓球运动,9人对这两项运动都不喜爱,则喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为_________.
【变式训练1】某校初一(4)班有学生46人,寒假参加体育训练,其中足球队25人,排球队22人,游泳队24人,足球、排球都参加的有12人,足球、游泳都参加的有9人,排球、游泳都参加的有8人,则三项都参加的人数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【变式训练2】向50名学生调查对两事件的态度,有如下结果:赞成的人数是全体的五分之三,其余的不赞成;赞成的比赞成的多3人,其余的不赞成;另外,对都不赞成的学生数比对都赞成的学生数的三分之一多1人.则赞成的不赞成的有_____人.
【变式训练3】某班共30人,其中15人喜爱篮球运动,10人喜爱乒乓球运动,8人对这两项运动都不喜爱,则喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为________.
04课堂演练
1.设集合,,则元素的个数为( )
A.2 B.3 C.8 D.9
2.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
3.集合,集合,则( )
A. B. C. D.
4.已知全集,集合,,则A((∁UB)等于( )
A. B. C. D.
5.已知集合,,若,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.已知集合,,若,则( )
A.0 B.1 C.0或1 D.2
7.设集合,,能正确表示图中阴影部分的集合是( )
A.
B. C. D.
8.已知集合A={x|2a<x<3-2a},B={x|x<5a+1}
(1)若A∪B=B,求a的取值范围;(2)若A∩B=∅,求a的取值范围.
05过关检测
1.已知集合A={-1,1,2,4},B={x||x-1|≤1},则A∩B=( )
A.{-1,2} B.{1,2}
C.{1,4} D.{-1,4}
2.已知集合,则A((∁UB)=( )
A. B. C. D.
3.设全集I是实数集R,或与都是I的子集(如图所示),则阴影部分所表示的集合为( )
A. B. C. D.
4.设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
5.已知全集U,集合A,B为其子集,若∁UA∅,则( )
A.∁UA B.∁UB C.A D.B
6.设集合M=,N=,则集合M∩N的真子集个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
7.已知集合,则( )
A. B.
C. D.
8.若集合A={x∈R|ax2-2x+1=0}中只有一个元素,则实数a等于( )
A.1 B.0 C.2 D.0或1
9.(多选)已知全集,集合满足,则下列选项中正确的有( )
A. B. C.(∁RA)= D.A((∁RB)=
10.(多选)某校举办运动会,高一的两个班共有120名同学,已知参加跑步、拔河、篮球比赛的人数分别为58,38,52,同时参加跑步和拔河比赛的人数为18,同时参加拔河和篮球比赛的人数为16,同时参加跑步、拔河、篮球三项比赛的人数为12,三项比赛都不参加的人数为20,则( )
A.同时参加跑步和篮球比赛的人数为24 B.只参加跑步比赛的人数为26
C.只参加拔河比赛的人数为16 D.只参加篮球比赛的人数为22
11.设集合,若∁RB=,则实数a的取值范围为____.
12.已知集合A={x|1<x<3},B={x|2m<x<1-m},若A∩B=∅,则实数m的取值范围是________.
13.已知非空集合A={x|a-1<x<2a+3},B={x|-2≤x≤4}.A∩(∁RB)=A,则实数a的取值范围为 .
14.已知集合,.
(1)求;(2)若全集,求(∁UB )及(∁UA )(∁UB ).
15.已知集合,.
(1)当时,求∁R;(2)若,求实数m的取值范围.
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第02讲 集合的基本运算
01知识梳理
一、并集的概念与运算
1、文字语言: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A与B的并集,
记作A∪B,读作“A并B”
2、符号语言:A∪B={x|x∈A或x∈B}
3、图形语言:阴影部分为A∪B
4、性质:A∪B=B∪A,A∪A=A,A∪∅=∅∪A=A,如果A⊆B,则A∪B=B.
二、交集的概念与运算
1、文字语言: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A∩B,读作“A交B”
2、符号语言:A∩B={x|x∈A且x∈B}
3、图形语言:阴影部分为A∩B
4、性质:A∩B=B∩A,A∩A=A,A∩∅=∅∩A=∅,如果A⊆B,则A∩B=A
三、全集与补集的概念与运算
1、全集
(1)文字语言:一般地,如果一个集合包含所研究问题中涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记为U.
(2)符号语言:若,则为全集.
(3)图形语言:
2、补集
(1)文字语言:若集合A是全集U的一个子集,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,记作∁UA.
(2)符号语言:∁UA
(3)符号语言:
(4)性质:A∪∁UA=U;A∩∁UA=∅;∁U(∁UA)=A.
02考点剖析析
考点一:求集合的并集
例1.已知集合,则( )
A.
B. C. D.
【答案】A
【变式训练1】已知集合A={x|(x-1)(x+2)=0};B={x|(x+2)(x-3)=0},则集合A∪B是( )
A. {-1,2,3} B.{-1,-2,3} C.{1,-2,3} D.{1,-2,-3}
【答案】C
【变式训练2】设集合,,则( )
A.
B. C. D.
【答案】D
【变式训练3】设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
【答案】A
【解析】由题意知,∁UM={2,3,5},
又N={2,5},所以N∪∁UM={2,3,5},故选A.
考点二:求集合的交集
例2.已知集合,,则( )
A.
B. C. D.
【答案】B
【变式训练1】已知集合A={x|(x-1)(x+2)=0},B={x|-3<2x-1<3},则A∩B等于( )
A.{-2,1} B.(-2,1) C.{1} D.(-1,2)
【答案】 C
【解析】 A={x|(x-1)(x+2)=0}={1,-2},B={x|-3<2x-1<3}={x|-1<x<2},
∴A∩B={1}.
【变式训练2】设集合,,则( )
A.
B. C. D.
【答案】C
【变式训练3】已知集合A={x|-1<x≤3},B={x|x≤0,或x≥},求A∩B,A∪B.
【解析】A∩B={x|-1<x≤0,或≤x≤3};A∪B=R.
考点三:求集合的补集
例3.设集合,则∁U A=( )
A.
B. C. D.
【答案】B
【变式训练1】已知全集,则∁U A=( )
A.
B.或 C. D.或
【答案】B
【变式训练2】已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-3<x≤4},则∁U A=________.
【答案】{x|x=-3,或x>4}
【变式训练3】设全集U=Z,集合M={x|x=3k+1,k∈Z},N={x|x=3k+2,k∈Z},则∁U(M∪N)等于( )
A.{x|x=3k,k∈Z} B.{x|x=3k-1,k∈Z}
C.{x|x=3k-2,k∈Z} D.∅
【答案】 A
【解析】 方法一 M={…,-2,1,4,7,10,…},N={…,-1,2,5,8,11,…},
所以M∪N={…,-2,-1,1,2,4,5,7,8,10,11,…},
所以∁U(M∪N)={…,-3,0,3,6,9,…},其元素都是3的倍数,
即∁U(M∪N)={x|x=3k,k∈Z}.
考点四:交并补综合运算
例4.已知全集,集合,,则A((∁UB)=( )
A.
B. C. D.
【答案】A
【变式训练1】设全集,,则M((∁UN)=( )
A.
B. C. D.
【答案】C
【变式训练2】已知集合A、B均为全集U={1,2,3,4}的子集,且∁U(A∪B)={4},B={1,2},则A∩∁UB等于( )
A.{3} B.{4} C.{3,4} D.∅
解析 (1)∵U={1,2,3,4},∁U(A∪B)={4},∴A∪B={1,2,3}.又∵B={1,2},
∴{3}⊆A⊆{1,2,3}.又∁UB={3,4},∴A∩∁UB={3}.
【变式训练3】若集合M={x|x≥0},N={x|(x-1)(x-2)<0},则( )
A.M⊆N B.M∪N=M
C.(∁RM)∩N=∅ D.M∪(∁RN)=R
【答案】 BCD
【解析】 解一元二次不等式(x-1)(x-2)<0,
得1<x<2,所以N=(1,2),∁RN=(-∞,1]∪[2,+∞),
由于M={x|x≥0},结合补集的定义∁RM=(-∞,0),
显然N⊆M,选项A不正确;
同时可得M∪N=M,选项B正确;
由于∁RM=(-∞,0),且N=(1,2),
可得(∁RM)∩N=∅,选项C正确;
由于M={x|x≥0},且∁RN=(-∞,1]∪[2,+∞),
可得M∪(∁RN)=R,选项D正确.
考点五:Venn图在集合运算中的应用
例5.设集合,,则图阴影区域表示的集合是( )
A.
B. C. D.
【答案】A
【变式训练1】(多选)图中阴影部分用集合符号可以表示为( )
A. B. C. D.【答案】AD
【变式训练2】设全集U是实数集R,M={x|x<-2,或x>2},N={x|1≤x≤3}.如图所示,则阴影部分所表示的集合为( )
A. {x|-2≤x<1} B.{x|-2≤x≤3} C.{x|x≤2,或x>3} D.{x|-2≤x≤2}
【答案】 A
【变式训练3】(多选)已知A,B是全集U的两个非空真子集,下列说法中一定正确的是( )
A.A∩B=∅ B.A⊆(A∪B)
C.(∁UA)∪A=U D.(∁UA)∪(∁UB)=∁U(A∩B)
【答案】 BCD
【解析】 如图所示,A∩B≠∅,A选项错误;A⊆(A∪B),(∁UA)∪A=U,(∁UA)∪(∁UB)=∁U(A∩B),BCD选项正确.
考点六:根据集合运算求参数
例6.已知集合,,,则实数的值为( )
A.
B. C. D.
【答案】A
【变式训练1】设集合A={x|x<a2},B={x|x>a},若A∩(∁RB)=A,则实数a的取值范围为( )
A.[0,1] B.[0,1)
C.(0,1) D.(-∞,0]∪[1,+∞)
【答案】 A
【解析】因为B={x|x>a},所以∁RB={x|x≤a},
又A∩(∁RB)=A,所以A⊆∁RB,又A={x|x<a2},所以a2≤a,
解得0≤a≤1,即实数a的取值范围为[0,1].
【变式训练2】设集合,
(1)若,求;(2)若,求实数的取值范围.
【解析】(1)当时,,;
(2),当时,满足题意,此时,解得;当时,解得, 实数m的取值范围为.
【变式训练3】已知全集U=R,集合A={x|x<-1},B={x|2a<x<a+3},且B⊆∁R A,求a的取值范围.
解 由题意得∁RA={x|x≥-1}.(1)若B=∅,则a+3≤2a,即a≥3,满足B⊆∁RA.
(2)若B≠∅,则由B⊆∁RA,得2a≥-1且2a<a+3,即-≤a<3.综上可得a≥-.
考点七:集合运算中的元素个数问题
例7.某班30人,其中17人喜爱篮球运动,10人喜爱乒乓球运动,9人对这两项运动都不喜爱,则喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为_________.
【答案】11
【解析】设喜欢篮球且喜欢乒乓球的人数为x人,则只喜爱篮球的有(17-x)人,只喜爱乒乓球的有(10-x)人,由(17-x)+(10-x)+x+9=30,解得x=6,所以喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为17-x=11人.
【变式训练1】某校初一(4)班有学生46人,寒假参加体育训练,其中足球队25人,排球队22人,游泳队24人,足球、排球都参加的有12人,足球、游泳都参加的有9人,排球、游泳都参加的有8人,则三项都参加的人数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【解析】设集合A={x|x是参加足球队的学生},
集合B={x|x是参加排球队的学生},集合C={x|x是参加游泳队的学生},
则card(A)=25,card(B)=22,card(C)=24,card(A∩B)=12,card(B∩C)=8,card(A∩C)=9.
设三项都参加的有m人,即card(A∩B∩C)=m,card(A∪B∪C)=46,
所以由card(A∪B∪C)=card(A)+card(B)+card(C)-card(A∩B)-card(B∩C)-card(A∩C)+card(A∩B∩C),
即46=25+22+24-12-8-9+m,解得m=4,
故三项都参加的有4人.
【变式训练2】向50名学生调查对两事件的态度,有如下结果:赞成的人数是全体的五分之三,其余的不赞成;赞成的比赞成的多3人,其余的不赞成;另外,对都不赞成的学生数比对都赞成的学生数的三分之一多1人.则赞成的不赞成的有_____人.
【答案】
【解析】由已知得赞成的人数是,赞成的人数是,设都赞成的学生数为,则都不赞成的学生数为,,解得,则赞成的不赞成的有人.
【变式训练3】某班共30人,其中15人喜爱篮球运动,10人喜爱乒乓球运动,8人对这两项运动都不喜爱,则喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为________.
【答案】12
解析 设两项运动都喜欢的人数为x,画出Venn图得到方程15-x+x+10-x+8=30⇒x=3,所以,喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为15-3=12(人).
04课堂演练
1.设集合,,则元素的个数为( )
A.2 B.3 C.8 D.9
【答案】C
2.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
3.集合,集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
4.已知全集,集合,,则A((∁UB)等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
5.已知集合,,若,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
6.已知集合,,若,则( )
A.0 B.1 C.0或1 D.2
【答案】C
【解析】由题意可得:若,则,此时,,若,则或符合题意;若,则,不符合题意.故选:C
7.设集合,,能正确表示图中阴影部分的集合是( )
A.
B. C. D.
【答案】B
8.已知集合A={x|2a<x<3-2a},B={x|x<5a+1}
(1)若A∪B=B,求a的取值范围;(2)若A∩B=∅,求a的取值范围.
【解析】(1)由A∪B=B,知A⊆B.若,即,时符合题意.
当时,由题意得得,综上得a的取值范围是;
(2)当,即时.当时,由题意得,解得,
综上,的取值范围是或.
05过关检测
1.已知集合A={-1,1,2,4},B={x||x-1|≤1},则A∩B=( )
A.{-1,2} B.{1,2}
C.{1,4} D.{-1,4}
【答案】B
【解析】 由|x-1|≤1,得-1≤x-1≤1,
解得0≤x≤2,
所以B={x|0≤x≤2},所以A∩B={1,2}.
2.已知集合,则A((∁UB)=( )
A. B. C. D.
【答案】A
3.设全集I是实数集R,或与都是I的子集(如图所示),则阴影部分所表示的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】C
4.设全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,4},N={2,5},则N∪∁UM=( )
A.{2,3,5} B.{1,3,4}
C.{1,2,4,5} D.{2,3,4,5}
【答案】 A
【解析】由题意知,∁UM={2,3,5},
又N={2,5},所以N∪∁UM={2,3,5},故选A.
5.已知全集U,集合A,B为其子集,若∁UA∅,则( )
A.∁UA B.∁UB C.A D.B
【答案】C
【解析】全集U,集合A,B为其子集,因∁UA∅,则有,所以.故选:C
6.设集合M=,N=,则集合M∩N的真子集个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
【答案】C
【解析】联立解得或
所以集合M∩N含有2个元素,其真子集的个数为22-1=3.
7.已知集合,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题意,,,
根据交集的运算可知,.
8.若集合A={x∈R|ax2-2x+1=0}中只有一个元素,则实数a等于( )
A.1 B.0 C.2 D.0或1
【答案】 D
【解析】 当a=0时,由ax2-2x+1=0可得x=,满足题意;
当a≠0时,由ax2-2x+1=0只有一个根需满足Δ=(-2)2-4a=0,解得a=1.
综上,实数a的值为0或1.
9.(多选)已知全集,集合满足,则下列选项中正确的有( )
A. B. C.(∁RA)= D.A((∁RB)=
【答案】BD
10.(多选)某校举办运动会,高一的两个班共有120名同学,已知参加跑步、拔河、篮球比赛的人数分别为58,38,52,同时参加跑步和拔河比赛的人数为18,同时参加拔河和篮球比赛的人数为16,同时参加跑步、拔河、篮球三项比赛的人数为12,三项比赛都不参加的人数为20,则( )
A.同时参加跑步和篮球比赛的人数为24 B.只参加跑步比赛的人数为26
C.只参加拔河比赛的人数为16 D.只参加篮球比赛的人数为22
【答案】BCD
【解析】设同时参加跑步和篮球比赛的人数为,由Venn图可得,,得,则只参加跑步比赛的人数为,只参加拔河比赛的人数为,只参加篮球比赛的人数为.
11.设集合,若∁RB=,则实数a的取值范围为____.
【答案】
【详解】∁RB ,又因为∁RB=,,所以.
12.已知集合A={x|1<x<3},B={x|2m<x<1-m},若A∩B=∅,则实数m的取值范围是________.
【答案】[0,+∞)
【详解】①当2m≥1-m,
即m≥时,B=∅,符合题意;
②当2m<1-m,即m<时,
因为A∩B=∅,所以1-m≤1或2m≥3,
解得0≤m<.
综上,实数m的取值范围是[0,+∞).
13.已知非空集合A={x|a-1<x<2a+3},B={x|-2≤x≤4}.A∩(∁RB)=A,则实数a的取值范围为 .
【答案】
【解析】因为A为非空集合,则a-1<2a+3,
解得a>-4,∁RB={x|x<-2或x>4},
若A∩(∁RB)=A,则A⊆(∁RB),
则2a+3≤-2或a-1≥4,
解得a≤-或a≥5,又a>-4,
综上所述,实数a的取值范围为.
14.已知集合,.
(1)求;(2)若全集,求(∁UB )及(∁UA )(∁UB ).
【解析】(1);
(2) ,
(∁UA )(∁UB )或.
15.已知集合,.
(1)当时,求∁R;(2)若,求实数m的取值范围.
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