内容正文:
1.2 集合间的基本关系
知识要点梳理
知识点一、子集
1.Venn图:在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图.
2.子集
定义
一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,就称集合A为集合B的子集
记法与
读法
记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)
图示
结论
(1)反身性:任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A;
(2)传递性:对于集合A,B,C,若A⊆B,且B⊆C,则A⊆C
3.集合相等
一般地,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A与集合B相等,记作A=B.也就是说,若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
4.判断集合间关系的常用方法
(1)列举观察法:当集合中元素较少时,可列出集合中的全部元素,通过定义得出集合之间的关系.
(2)集合元素特征法:首先确定集合的代表元素是什么,弄清集合中元素的特征,再利用集合元素的特征判断关系.
(3)数形结合法:利用数轴或Venn图,不等式的解集之间的关系适合用数轴法.
知识点二、真子集与空集
1.真子集
定义
如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的真子集
记法与
读法
记作AB(或BA),读作“A真包含于B”(或“B真包含A”)
图示
2.空集
定义
一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集
记法
∅
规定
空集是任何集合的子集,即∅⊆A;空集是任何非空集合的真子集,即若A≠∅,则∅A
性质
(1)空集只有一个子集,即它本身,∅⊆∅;
(2)传递性:对于集合A,B,C,如果AB,且BC,那么AC
注意点:
(1)在真子集的定义中,AB首先要满足A⊆B,其次至少有一个元素x∈B,但x∉A.
(2)∅与{0}的区别:
∅是不含任何元素的集合;{0}是含有一个元素的集合,∅{0}
考点题型突破
一、题型一 集合关系的判断
1.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.
2.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】因为,所以.
3.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
4.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.
5.若集合,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【分析】根据元素与集合、集合与集合之间的关系逐一判断即可.
【详解】对于A,因为空集是任何集合的子集,
即,故A正确;
对于B,因为,而是集合中的一个元素,
所以,故B正确;
对于C,因为,而是集合中的一个元素,
所以,故C错误;
对于D,因为集合是由集合中的元素组成的,
所以,故D正确.
6.若,,则与的关系为________
【答案】
【分析】通过配方分别求解两个二次函数的值域得到集合和,再判断二者的包含关系.
【详解】由, 因为,所以,因此,
由 ,因为,所以,因此,
因此是的真子集,即.
二、题型二 子集的求解
7.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
8.满足条件的集合的个数为( )
A.6个 B.7个 C.8个 D.9个
【答案】B
【详解】由题意得,集合中的元素可能为2,3,4个
当集合中含有两个元素时,可为;
当集合中含有三个元素时,可为,,;
当集合中含有四个元素时,可为,,;
综上所述满足条件的集合的个数为个.
9.定义集合,已知集合,则集合的真子集合的个数为( )
A.7 B.14 C.15 D.31
【答案】C
【分析】根据题意,求得集合,结合集合真子集的计算方法,即可求解.
【详解】由集合,且,
当时,可得;
当时,可得;
当时,可得;
当时,可得;
当时,可得;
当时,可得,
所以集合,
所以的真子集的个数为个.
10.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.
三、题型三 集合相等
11.已知集合,,,则集合的关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】对集合分析,当为偶数时,比较它与集合的描述得到与集合的关系;通过整理集合与集合的描述,得到集合与集合的关系,从而得出集合的关系.
【详解】集合,
当时,,
当时,,
又集合,,
集合,集合,
,可得,
综上可得
故选:C.
12.已知集合,,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由集合相等可得一元二次方程的两个根,再由根与系数的关系可得,进而可得所求值.
【详解】已知 ,,所以一元二次方程 的两个根就是 和.
设一元二次方程的两根为,则: ,,
所以,即,因此
13.下列说法正确的是( )
A.
B.与是同一个集合
C.集合与集合是同一个集合
D.若用列举法表示集合,则集合可以表示为
【答案】AD
【分析】根据集合相等的定义,空集的定义,以及集合的表示方法,逐项分析判断,即可求解.
【详解】对于A,根据集合相等的定义,可得集合,所以A正确;
对于B,空集是没有任何元素的集合,集合是含有元素的单元素集合,
所以与不是同一个集合,所以B错误;
对于C,集合,集合,
所以集合与集合不是同一个集合,所以C错误;
对于D,由方程组,解得,所以集合可以表示为,所以D正确.
14.设a,,若集合,则______.
【答案】0
【分析】根据集合相等的定义,结合集合元素的互异性,推导出、的值后代入所求式子计算.
【详解】因为右侧集合中有,分母不能为0,故,
两个集合相等,左侧集合必须含元素0,结合,得:,即 ,因此,
此时左侧集合为,右侧集合为,集合元素对应相等,可得,,
此时,符合条件.
所以.
四、题型四 集合关系求参数
15.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.
16.已知集合,,若,则所有的取值构成的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】至多一个解,当时,无解,故,
当时,,解得,
当时,,
故所有的取值构成的集合为.
17.已知集合或 ,若,则实数的取值范围是________.
【答案】
【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
18.已知集合,.
(1)若,求;
(2)若,求实数的取值集合;
(3)若中有3个整数,求实数的取值集合;
(4)若,求实数的取值集合;
(5)若,求实数的取值集合;
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
【分析】(1)略
(2)略
(3)根据区间长度得,解得,接下来再分,,和,根据左端点的范围确定右端点的范围,进行求解;
(4)根据集合的包含关系确定参数范围;
(5)根据集合的包含关系确定参数范围.
【详解】(1)因为,,所以.
(2)因为,
若,则,解得,
所以实数的取值集合为.
(3)因为,中有3个整数,
所以,解得,
当时,,符合题意,
当时,,
若中有3个整数,则,即,
此时集合中的整数为,符合题意;
当时,,不符合题意;
当时,,
若中有3个整数,则,即,
此时集合中的整数为,符合题意;
综上所述,实数的取值集合为.
(4)当时,如图,此时.
则,即,因此的取值集合为.
(5)当时,如图,
此时,解得,此时无解;
当时,由,解得.
综上可得:的取值集合为.
过关检测
一、单选题
1.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.
2.已知集合,则( )
A. B. C. D.A、B没有包含关系
【答案】B
【分析】由集合的子集的定义求解即可.
【详解】由 ,则.
3.集合,则与的关系为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题知,
所以与的关系为
4.给出下列关系:①;②;③;④;⑤;⑥.其中正确的是( )
A.①②④⑤ B.②③④⑤ C.②④⑤ D.②④⑤⑥
【答案】D
【分析】根据元素与集合,集合与之间的关系一一判断即可.
【详解】由于元素与集合之间用或表示,所以①错误,②正确,
由于,集合与集合之间用或等表示,所以③错误,④正确,
根据集合与集合的关系可得⑤,⑥均正确,
所以正确的是②④⑤⑥,
故选:D.
5.设、是实数,集合,,若,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为、是实数,集合,,且,
因为且,若,则,解得,
此时,集合中的元素不满足互异性,不符合题意;
若,即,解得或,
因为,故应舍去,所以,则,
于是有,可得,符合题意.
综上所述,,,故.
6.集合 的真子集的个数为( )
A.9 B.8 C.7 D.6
【答案】C
【分析】先求集合,进而求解.
【详解】由题意得:,解得,又,
所以,所以,所以,
所以集合的真子集的个数为.
7.设集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据两集合中的数字特征,即可得出两集合的关系.
【详解】由题意得,
显然仅表示奇数,而表示整数,
因此集合是集合的子集,即,
故选:B
8.已知集合,,,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先求解集合的具体范围,再根据集合的包含关系,分析中元素与集合的约束条件,得出的取值范围.
【详解】集合:由,得,即,
因,故中所有元素均需满足,
的最小元素为,因此需,即,
所以的取值范围是.
故选:B
二、多选题
9.关于两个集合间关系的叙述,以下选项正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【分析】根据空集概念和集合间的关系求解即可.
【详解】是以空集为元素的集合有且只有一个元素就是空集,根据空集是任何集合的子集所以A,C正确.
故选:AC
10.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.
11.设集合,,若,则实数的值可以是( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【分析】先表示出集合,然后根据再对集合进行分类讨论,由此可求得结果.
【详解】,,
因为,且集合中至多有一个元素,所以或或,
若,则;
若,则;
若,则;
故选:ABD.
三、填空题
12.已知非空集合,且⫋,则___________
【答案】8
【分析】根据集合A是非空集合且⫋,得到中只有1个元素,即一元二次方程只有一个根,然后由求解.
【详解】由题意得,中只有1个元素,则,解得,
当时,,此时,则,
当时,,此时,则,
则.
13.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.
14.已知a,,若,则______.
【答案】
【分析】利用集合相等可得,代值求解即可.
【详解】由已知得,则,所以,
于是,即或,
又由集合中元素的互异性知应舍去,故,
所以.
四、解答题
15.已知,若,求的值
【答案】或或
【分析】求解方程,得.讨论和两种情况,即可求得的值.
【详解】由,得,解得或.
所以,
当时,,满足;
当时,,
因为,所以或,
所以或.
综上所述,或或.
16.设集合,.
(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)或
(2)
【分析】(1)由,对集合进行分类讨论:①若,②若为,,③若,由此求得的值即可.
(2)先化简集合,,再由 ,能求得的值.
【详解】(1)集合,,
由题意,
①若,则,则;
②若或,则
解得:,将代入方程得:得:,
即符合要求;
③若,则,即
即的两根分别为、0,
则有且,则.
综上所述,实数的取值范围是或.
(2),,
则,即 ,
即0和是方程的两根,
,,
解得:或(舍去),
故.
17.已知集合,.
(1)若,求A;
(2)若,且,求实数b的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)解一元二次方程即可求解;
(2)由可得,解得,进而得到,再根据包含关系求解即可.
【详解】(1)当时,得,解得或,
所以.
(2)因为,所以,解得,
所以.
因为,所以,解得,
所以b的取值范围是.
18.设全集,集合,非空集合.
(1)若A是B的真子集,求实数a的取值范围;
(2)若B是A的子集,求实数a取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据A是B的真子集,即可解出;
(2)根据B是A的子集,即可解出.
【详解】(1)因为A是B的真子集,
则,等号不能同时取到,
所以;
(2)因为B是A的子集,
因为,则,又,
所以.
19.已知集合.
(1)若,求实数的取值集合.
(2)若的子集有两个,求实数的取值集合.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由可得,分和进行讨论;
(2)由的子集有两个得出只含有一个元素,分和进行讨论.
【详解】(1)若,则,
若,则,不符合题意,
若,则,解得,
所以实数的取值集合为.
(2)若的子集有两个,则集合只含有一个元素,
若,则,符合题意;
若,,解得.
综上所述,实数的取值集合为.
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1.2 集合间的基本关系
知识要点梳理
知识点一、子集
1.Venn图:在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图.
2.子集
定义
一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,就称集合A为集合B的子集
记法与
读法
记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)
图示
结论
(1)反身性:任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A;
(2)传递性:对于集合A,B,C,若A⊆B,且B⊆C,则A⊆C
3.集合相等
一般地,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A与集合B相等,记作A=B.也就是说,若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
4.判断集合间关系的常用方法
(1)列举观察法:当集合中元素较少时,可列出集合中的全部元素,通过定义得出集合之间的关系.
(2)集合元素特征法:首先确定集合的代表元素是什么,弄清集合中元素的特征,再利用集合元素的特征判断关系.
(3)数形结合法:利用数轴或Venn图,不等式的解集之间的关系适合用数轴法.
知识点二、真子集与空集
1.真子集
定义
如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的真子集
记法与
读法
记作AB(或BA),读作“A真包含于B”(或“B真包含A”)
图示
2.空集
定义
一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集
记法
∅
规定
空集是任何集合的子集,即∅⊆A;空集是任何非空集合的真子集,即若A≠∅,则∅A
性质
(1)空集只有一个子集,即它本身,∅⊆∅;
(2)传递性:对于集合A,B,C,如果AB,且BC,那么AC
注意点:
(1)在真子集的定义中,AB首先要满足A⊆B,其次至少有一个元素x∈B,但x∉A.
(2)∅与{0}的区别:
∅是不含任何元素的集合;{0}是含有一个元素的集合,∅{0}
考点题型突破
一、题型一 集合关系的判断
1.下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
2.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
3.集合 之间的关系是( )
A.⫋ B.⫋ C.⫋⫋ D.⫋
4.已知集合,集合,则与关系为( )
A. B. C. D.
5.若集合,则( )
A. B.
C. D.
6.若,,则与的关系为________
二、题型二 子集的求解
7.若,则A的子集个数为( )
A.3 B.6 C.7 D.8
8.满足条件的集合的个数为( )
A.6个 B.7个 C.8个 D.9个
9.定义集合,已知集合,则集合的真子集合的个数为( )
A.7 B.14 C.15 D.31
10.已知集合,则的所有子集中的元素之和为( )
A. B. C. D.
三、题型三 集合相等
11.已知集合,,,则集合的关系是( )
A. B.
C. D.
12.已知集合,,若,则( )
A. B. C. D.
13.下列说法正确的是( )
A.
B.与是同一个集合
C.集合与集合是同一个集合
D.若用列举法表示集合,则集合可以表示为
14.设a,,若集合,则______.
四、题型四 集合关系求参数
15.设集合,.若,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
16.已知集合,,若,则所有的取值构成的集合为( )
A. B. C. D.
17.已知集合或 ,若,则实数的取值范围是________.
18.已知集合,.
(1)若,求;
(2)若,求实数的取值集合;
(3)若中有3个整数,求实数的取值集合;
(4)若,求实数的取值集合;
(5)若,求实数的取值集合;
过关检测
一、单选题
1.下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
2.已知集合,则( )
A. B. C. D.A、B没有包含关系
3.集合,则与的关系为( )
A. B. C. D.
4.给出下列关系:①;②;③;④;⑤;⑥.其中正确的是( )
A.①②④⑤ B.②③④⑤ C.②④⑤ D.②④⑤⑥
5.设、是实数,集合,,若,则的值为( )
A. B. C. D.
6.集合 的真子集的个数为( )
A.9 B.8 C.7 D.6
7.设集合,则( )
A. B. C. D.
8.已知集合,,,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.关于两个集合间关系的叙述,以下选项正确的是( )
A. B. C. D.
10.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
11.设集合,,若,则实数的值可以是( )
A. B. C. D.
三、填空题
12.已知非空集合,且⫋,则___________
13.满足的集合A共有______个
14.已知a,,若,则______.
四、解答题
15.已知,若,求的值
16.设集合,.
(1)若,求实数a的取值范围;
(2)若 ,求实数a的取值范围
17.已知集合,.
(1)若,求A;
(2)若,且,求实数b的取值范围.
18.设全集,集合,非空集合.
(1)若A是B的真子集,求实数a的取值范围;
(2)若B是A的子集,求实数a取值范围.
19.已知集合.
(1)若,求实数的取值集合.
(2)若的子集有两个,求实数的取值集合.
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