内容正文:
本章总结
【知识辨析】
1.× [解析] 因为集合A为数集,集合B为点集,所以A,B两个集合中没有公共元素,所以这两个集合的交集为空集.
2.√
3.√ [解析] {x|x=2n,n∈N*}是所有正偶数组成的集合,{1,2,3,4,5,6,…}是正整数组成的集合,所以{x|x=2n,n∈N*}⫋{1,2,3,4,5,6,…}.
4.× [解析] 因为全集U=(4,+∞),∁UA=(5,+∞),所以A=(4,5].
5.× [解析] 若四边形的对角线互相垂直,则四边形不一定是菱形,反之,若四边形是菱形,则其对角线互相垂直.所以“四边形的对角线互相垂直”是“四边形是菱形”的必要不充分条件.
【素养提升】
例1 (1)C (2)A [解析] (1) ∵-1∈A,A={1,a-2,a2-a-1},∴a-2=-1或a2-a-1=-1,解得a=0或a=1.当a=0时,A={1,-2,-1},成立;当a=1时,a-2=a2-a-1=-1,不成立.故选C.
(2)由题可得A={3,5}.当B=∅时,a=0,满足B⊆A;当B≠∅时,B=,由B⊆A得=3或=5,解得a=或.所以C=,则⊆C,故A正确,B错误;集合C的子集有23=8(个),真子集有7个,故C错误,D错误.故选A.
变式 (1)A [解析] ∵集合B中有元素,∴a≠0,∵={a2,a+b,0},∴=0,即b=0,∴{a,0,1}={a2,a,0},由元素的互异性可知a≠1,∴a2=1,∴a=-1或a=1(舍去),当a=-1时,A={1,-1,0},B={-1,0,1},满足A=B.综上,a=-1,b=0,∴a2024+b2025=(-1)2024+02025=1.故选A.
(2)解:①因为-1∈A,所以a·(-1)2+3-4=0,解得a=1,则A={x|x2-3x-4=0,x∈R},由x2-3x-4=0,解得x=4或x=-1,所以A={-1,4}.
②当a=0时,由-3x-4=0,得x=-,所以A=,满足题意;当a≠0时,Δ=(-3)2-4a·(-4)≤0,解得a≤-.综上所述,实数a的取值范围是.
例2 (1)D (2)D (3)B [解析] (1)∵集合M={x|<4}={x|0≤x<16},集合N={x|3x≥1}=,∴M∩N=.故选D.
(2)由题意,B={x|x2-4x+3=0}={1,3},A={-1,2},所以A∪B={-1,1,2,3},所以∁U(A∪B)={-2,0}.故选D.
(3)由题意可得A={x|y=}=[2,+∞),B={y|y=x2+1}=[1,+∞),则A∩B=[2,+∞),故A错误;因为A⊆B,所以A∩B=A,A∪B=B,故B正确,C错误;∁RB=(-∞,1),则∁RB不是A的子集,故D错误.故选B.
变式 (1)C (2)C (3){3} [解析] (1)A∩C={1,3,6,7}∩{x∈R|-1≤x<7}={1,3,6},又B={1,2,6},所以(A∩C)∪B={1,2,3,6}.故选C.
(2)∵集合U={1,2,3,4,5},A={1,3,5},B={2,3,5},∴A∩B={3,5},则题图中阴影部分表示的集合为∁U(A∩B)={1,2,4},∴题图中阴影部分表示的集合的真子集有23-1=8-1=7(个).故选C.
(3)∵全集U={1,2,3,4},B={1,2},∴∁UB={3,4},∵∁U(A∪B)={4},∴3∈A,4∉A,∴A∩(∁UB)={3}.
例3 解:(1)由题知A={x||x+1|≤3}={x|-4≤x≤2},因为A∪B=A,所以B⊆A.
当B=∅,即0≥3m时,m≤0,满足B⊆A;当B≠∅,即0<3m时,m>0,由B⊆A,得3m≤2,可得0<m≤.
则实数m的取值范围是.
(2)因为∃x∈Z且x∈P,所以集合P中至少存在一个整数.
∁RA={x|x<-4或x>2},B={x|0<x<3m},
要使P=(∁RA)∩B中至少存在一个整数,
则解得m>1,则实数m的取值范围是(1,+∞).
变式 ACD [解析] 由(∁RA)∩B=∅,得B⊆A,A={x|x2-2x-8=0}={-2,4}.当B=∅时,m=0,此时符合题意;当B≠∅时,m≠0,则B=,若=-2,则m=-2,则B={-2},则B⊆A,符合题意;若=4,则m=1,则B={4},则B⊆A,符合题意.故选ACD.
例4 (1)C (2)C [解析] (1)命题“∃x∈R,x3+|x|-2>0”的否定是“∀x∈R,x3+|x|-2≤0”.故选C.
(2)若p:关于x的方程x2+x+m=0有两个相异负根为真命题,则解得0<m<;若q:∃x∈(0,+∞),x2-3mx+9=0为真命题,则
解得m≥2.因为p与q有且仅有一个为真命题,所以或解得0<m<或m≥2,即实数m的取值范围是∪[2,+∞).故选C.
变式 解:(1)若p:∀x∈A,x∈B是真命题,则A⊆B.
又B≠∅,所以解得m≥4,故实数m的取值范围为{m|m≥4}.
(2)因为B≠∅,所以-3m+4≤2m-1,解得m≥1.
若q:∃x∈B,x∈A是真命题,则A∩B≠∅.
当A∩B=∅时,-3m+4>7或2m-1<2,解得m<,
又m≥1,所以当A∩B=∅时,1≤m<,所以当A∩B≠∅时,m≥.
故实数m的取值范围为.
例5 (1)D (2) (3)(0,+∞) [解析] (1)由0<x<1,得>1,因为q是p的必要不充分条件,所以a≤恒成立,所以a≤1.故选D.
(2)因为p是q的必要不充分条件,所以{x|2<x<4}⫋{x|a<x<2a+1},所以或解得≤a≤2,故实数a的取值范围是.
(3)因为x-(2a+1)<0,所以x<2a+1,所以q:x<2a+1.因为p是q的充分不必要条件,所以(-∞,1)是(-∞,2a+1)的真子集,所以1<2a+1,所以a>0.故实数a的取值范围为(0,+∞).
变式 (1)B [解析] 对于A,因为(5,+∞)⫋(3,+∞),所以“x>3”是“x>5”的必要不充分条件,故A错误;对于B,当x≠±1时,|x|≠1,反之也成立,所以“x≠±1”是“|x|≠1”的充要条件,故B正确;对于C,若q⇒p,则p是q的必要条件,故C错误;对于D,矩形是平行四边形,但平行四边形不一定是矩形,所以“一个四边形是矩形”的必要条件是“它是平行四边形”,故D错误.故选B.
(2)解:①A={x|x2-4x-12=0}={-2,6},
由A∪B=A,得B⊆A,则B=∅或{-2}或{6}.
当B=∅时,a=0;当B={-2}时,-2a-1=0,解得a=-;当B={6}时,6a-1=0,解得a=.
综上,实数a的取值集合为.
②若a=-,则B=={-2},则A∩B={-2}.
又“x∈A∩B”是“x∈C”的充分不必要条件,
所以{-2}是C的真子集,所以1-m≤-2≤1+m,解得m≥3,经检验符合条件,
故实数m的取值范围是{m|m≥3}.
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本章总结
判断下列说法是否正确.(请在括号中填“√”或“×”)
1.若集合A={y|y=x2,x∈R},B={(x,y)|y=x+2,x∈R},则A∩B={(-1,1),(2,4)}. ( )
2.“全等三角形的面积相等”是全称量词命题.( )
3.{x|x=2n,n∈N*}⫋{1,2,3,4,5,6,…}.( )
4.若全集U=(4,+∞),∁UA=(5,+∞),则A=(-∞,5]. ( )
5.“四边形的对角线互相垂直”是“四边形是菱形”的充要条件. ( )
◆ 题型一 集合的概念、集合的基本关系
[类型总述] (1)集合中元素的互异性;(2)集合的基本关系;(3)子集的个数.
例1 (1)已知集合A={1,a-2,a2-a-1},若-1∈A,则实数a的值为 ( )
A.1 B.1或0
C.0 D.-1或0
(2)已知集合A={x|x2-8x+15=0},集合B={x|ax-1=0},若B⊆A,实数a的取值集合为C,则下列说法正确的是 ( )
A.⊆C
B.C=
C.集合C的子集有7个
D.集合C的真子集有6个
变式 (1)[2025·广东中山高一月考] 若集合A={a2,a+b,0},集合B=,且A=B,则a2024+b2025的值为 ( )
A.1 B.2
C.-1 D.-2
(2)已知集合A={x|ax2-3x-4=0,x∈R}.
①若-1∈A,求集合A;
②若A中至多有一个元素,求实数a的取值范围.
◆ 题型二 集合的基本运算
[类型总述] (1)集合中并集、交集的运算;(2)集合的补集运算;(3)集合运算中求参数.
例2 (1)[2022·新高考全国Ⅰ卷] 若集合M={x|<4},N={x|3x≥1},则M∩N= ( )
A.{x|0≤x<2} B.
C.{x|3≤x<16} D.
(2)[2022·全国甲卷] 设全集U={-2,-1,0,1,2,3},集合A={-1,2},B={x|x2-4x+3=0},则∁U(A∪B)= ( )
A.{1,3} B.{0,3}
C.{-2,1} D.{-2,0}
(3)已知集合A={x|y=},B={y|y=x2+1},则 ( )
A.A∩B=∅ B.A∩B=A
C.A∪B=A D.∁RB⊆A
变式 (1)设集合A={1,3,6,7},B={1,2,6},C={x∈R|-1≤x<7},则(A∩C)∪B=( )
A.{1,3,6,7}
B.{1,2,3,6,7}
C.{1,2,3,6}
D.{x∈R|-1≤x<7}
(2)如图,已知集合U={1,2,3,4,5},A={1,3,5},B={2,3,5},则图中阴影部分表示的集合的真子集有 ( )
A.3个 B.4个
C.7个 D.8个
(3)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)= .
例3 已知集合A={x||x+1|≤3},B={x|0<x<3m}.
(1)若A∪B=A,求实数m的取值范围;
(2)设P=(∁RA)∩B,若∃x∈Z且x∈P,求实数m的取值范围.
变式 (多选题)[2025·湖北武汉高一期中] 已知集合A={x|x2-2x-8=0},集合B={x|mx-4=0},若(∁RA)∩B=∅,则实数m的值可以为 ( )
A.-2 B.-1
C.0 D.1
◆ 题型三 全称量词与存在量词
[类型总述] (1)含一个量词的命题的真假判断;(2)含一个量词的命题的否定.
例4 (1)[2025·广西南宁高一期中] 命题“∃x∈R,x3+|x|-2>0”的否定是 ( )
A.∃x∉R,x3+|x|-2≤0
B.∃x∈R,x3+|x|-2≤0
C.∀x∈R,x3+|x|-2≤0
D.∀x∉R,x3+|x|-2≤0
(2)已知p:关于x的方程x2+x+m=0有两个相异负根,q:∃x∈(0,+∞),x2-3mx+9=0.若p与q有且仅有一个为真命题,则实数m的取值范围是 ( )
A.∅ B.
C.∪[2,+∞) D.[2,+∞)
变式 已知集合A={x|2≤x≤7},B={x|-3m+4≤x≤2m-1},且B≠∅.
(1)若p:∀x∈A,x∈B是真命题,求实数m的取值范围;
(2)若q:∃x∈B,x∈A是真命题,求实数m的取值范围.
◆ 题型四 充分条件、必要条件、充要条件
[类型总述] (1)判断充分条件、必要条件;(2)充要条件的逆用求参数;(3)充要条件的证明.
例5 (1)已知x∈R,p:0<x<1,q:≥a,若q是p的必要不充分条件,则实数a的取值范围为( )
A.(1,+∞) B.[1,+∞)
C.(-∞,1) D.(-∞,1]
(2)已知p:a<x<2a+1,q:2<x<4,若p是q的必要不充分条件,则实数a的取值范围是 .
(3)[2026·陕西西安高一期中] 已知p:x<1,q:x-(2a+1)<0,若p是q的充分不必要条件,则实数a的取值范围为 .
变式 (1)下列说法正确的是 ( )
A.“x>3”是“x>5”的充分不必要条件
B.“x≠±1”是“|x|≠1”的充要条件
C.若q⇒p,则p是q的充分条件
D.“一个四边形是矩形”的充分条件是“它是平行四边形”
(2)[2025·辽宁葫芦岛高一期末] 已知集合A={x|x2-4x-12=0},集合B={x|ax-1=0},集合C={x|1-m≤x≤1+m},且A∪B=A.
①求实数a的值组成的集合;
②当a=-时,“x∈A∩B”是“x∈C”的充分不必要条件,求实数m的取值范围.
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