内容正文:
专题1.1 集合
一、课标要求
(1)集合及其表示:了解集合的概念;理解元素与集合之间的关系;了解空集、有限集和无限集的含义;掌握常用数集的表示符号,初步掌握列举法和描述法等集合的表示方法。
(2)集合之间的关系:理解集合之间包含与相等、子集与真子集的含义;掌握集合之间基本关系的符号表示。
(3)集合的运算:理解两个集合的交集、并集;了解全集和补集的含义。
二、知识架构
三、知识清单
1.集合的基本概念
(1)集合:把具有某种属性的一些能够确定的对象看成一个整体,就构成一个集合.集合通常用大写英文字母A,B,C,…来表示,集合中的每一个对象叫作这个集合的元素.元素通常用小写英文字母a,b,c,…来表示.
(2)集合中元素的性质:
①确定性;②互异性;③无序性.
说明:①对于一个给定的集合,集合中的元素是确定的,任何一个对象或者是或者不是这个给定的集合中的元素;
②任何一个给定的集合中,任何两个元素都是不同的对象,相同的对象归入一个集合时,仅算一个元素;
③集合中的元素是平等的,没有先后顺序,因此判断两个集合是否一样,仅需比较它们的元素是否一样,不需要考查排列顺序是否一样;
④集合元素的三个特性使集合本身具有了确定性和整体性.
(3)元素与集合的关系:若a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作a∈A;若a不是集合A的元素,就说a不属于集合A,记作a∉A.
(4)数集:以数作为元素的集合.常见数集的符号表示:
①自然数集N;②正整数集N+或N*;③整数集Z;④有理数集Q;⑤实数集R.
(5) 集合的分类:按所含元素的多少来分
① 含有有限个元素的集合叫做有限集;②含有无限个元素的集合叫做无限集;
③ 不含任何元素的集合叫做空集,记作____.
2.集合的表示法
(1)列举法:把集合的元素列举出来,写在大括号内表示集合的方法.集合的元素不多时可一一列举,集合的元素较多或无限集,在不发生误解的情况下,只列出几个代表元素,其他元素用省略号表示.
(2)性质描述法:把集合的特征性质描述出来,写在大括号内表示集合的方法.
①特征性质:集合A的特征性质p,是指属于集合A的元素具有性质p,而不属于集合A的元素不具有性质p.
②性质描述法的一般形式:A={x∈U|p(x)},竖线左边的x代表集合的任一元素及元素的取值范围,右边表示集合中的元素所具有的性质.
③简略形式:{元素名称},如{平行四边形}等.
注意:“{ }”表示“全体”的意思,一般情况下实数集记为R,不能写成{全体实数}或{R}.
(3)Venn图示法:用平面内的一条封闭曲线的内部表示集合的方法,如圆、椭圆、平面多边形等.
3.集合间的基本关系
表示
关系
文字语言
符号语言
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A⊆B且B⊆A ⇔A=B
子集
A中任意一个元素均为B中的元素
A⊆B或B⊇A
真子集
A中任意一个元素均为B中的元素,且B中至少有一个元素不是A中的元素
AB或BA
空集
空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集
∅⊆A,∅B (B≠∅)
注意:(1)空集用∅表示.
(2)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
(3)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(4)若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
4.集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
符号表示
A∪B
A∩B
若全集为U,则集合A的补集为CUA
Venn图示法表示
集合表示
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈A,且x∈B}
{x|x∈U,且x∉A}
求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合即为CUA.
注意:补集的性质 (1)若A⊆S,则①∁SA⊆S;②∁S(∁SA)=A;③(∁SS)=∅;④∁S∅=S.
(2)已知A⊆S,B⊆S,相关结论如下:①若A⊆B,则∁SA⊇∁SB;②若∁SA⊇∁SB,则A⊆B.
特别地,若A=B,则∁SA=∁SB;反之,若∁SA=∁SB,则A=B.
5.集合运算常用结论:
(1)①A∩B⊆A; ②A∩B⊆B; ③A∩A=A; ④A∩∅=∅; ⑤A∩B=B∩A.
(2)①A∪B⊇A; ②A∪B⊇B; ③A∪A=A; ④A∪∅=A; ⑤A∪B=B∪A.
(3)①(A)=A; ②=∅; ③=U; ④A∩A=∅; ⑤A∪(A)=U.
(4)①A∩B=A⇔A⊆B ⇔A∪B=B; ②A∩B=A∪B⇔A=B.
四、考点精练
考点一:集合的基本概念
【例1】下列语句可以构成一个集合的个数为( )
①班上很瘦的同学;②方程x2=9的所有的实数根;③某次期末考试前10名的学生;④全国著名学者的全体.
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】根据集合的概念,由某些确定的对象组成的整体,才能构成集合,所以②③是正确的,故选B.
【变式探究】下列各组对象不能构成集合的是( )
A.中国古代四大发明 B.所有无理数
C.2024年高考数学难题 D.小于的正整数
【答案】C
【解析】选项A:中国古代四大发明是明确的,能构成集合;
选项B:一个数是否为无理数是明确的,能构成集合;
选项C:“难题”没有统一明确的判定标准,哪些属于“2024年高考数学难题”无法确定,不满足元素的确定性,不能构成集合;
选项D:小于的正整数是1、2、3,是明确的,能构成集合.
故选:C.
【例2】已知x2∈{0,1,x},求实数x的值.
【答案】x=-1
【解析】 ∵x2∈{0,1,x},∴x2必是0,1,x中的一个.
(1)若x2=0,则x=0,与元素的互异性矛盾;
(2)若x2=1,则x=±1,x=1与元素的互异性矛盾,舍去,则x=-1;
(3)若x2=x,则x=0或x=1,都不合题意,舍去.故x=-1.
【变式探究】已知集合,则( )
A.2 B. C.4 D.
【答案】B
【解析】∵集合,∴,解得.
故选:B.
【例3】已知集合,且,则实数a的值为( )
A.或 B. C.2 D.
【答案】D
【解析】因为集合,且,
所以或,
当,即时,集合不成立;
当,即(舍)或时,集合成立;
综上可知,.
故选:D.
【变式探究】若集合A={a-3,2a-1,a2-4},且-3∈A,则实数a=________.
【答案】0或1
【解析】①当a-3=-3时,即a=0,
此时A={-3,-1,-4},
②当2a-1=-3时,即a=-1,
此时A={-4,-3,-3}舍,
③当a2-4=-3时,即a=±1,由②可知a=-1舍,则a=1时,A={-2,1,-3},
综上,a=0或1.
技巧点拨
1.判断元素与集合关系的2种方法
(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出,只要判断该元素在已知集合中是否出现即可;
(2)推理法:对于一些没有直接表示的集合,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可,此时应首先明确已知集合中的元素具有什么特征.
2.已知元素与集合的关系求参数的思路
当a∈A时,则a一定等于集合A中的某个元素.反之,当a∉A时,结论恰恰相反.
利用上述结论建立方程(组)或不等式(组)求解参数即可,注意根据集合中元素的互异性对求得的参数进行检验.
考点二:集合间的基本关系
【例1】已知集合,则下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】选项A:因为,所以,A选项错误;
选项B:因为满足,所以,B选项错误;
选项C:集合中的元素,故集合不是的子集,C选项错误;
选项D:集合中的元素,所以,D选项正确,
故选:D.
【变式探究】已知集合,,那么( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】A
【解析】若时,,,则有,故A正确,C错误;
若时,由题可得,则有或,故B、D错误.
故选:A
【例2】已知集合,,若,则实数等于( )
A. B.1 C.0 D.0或1
【答案】D
【解析】因为集合,,又,
所以当时,则无解,故;
当时,则,解得.
综上,或.
故选:D.
【变式探究】已知集合,若,则实数的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.1或3
【答案】D
【解析】因为集合,且,
所以或.
故选:D.
【例3】若,则符合条件的集合A的个数是( )个
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【解析】由,
可得集合可能为共4个.
故选:C.
【变式探究】已知集合,则A的真子集共有( )
A.3个 B.7个 C.8个 D.16个
【答案】B
【解析】因为集合,则A的真子集共有个.
故选:B.
技巧点拨
(1)列举观察法:当集合中元素较少时,可列举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:先确定集合的代表元素是什么,弄清集合元素的特征,再利用集合元素的特征判断得出集合之间的关系.一般地,设A={x|p(x)},B={x|q(x)},①若由p(x)可推出q(x),则A⊆B;②若由q(x)可推出p(x),则B⊆A;③若p(x),q(x)可互相推出,则A=B;④若由p(x)推不出q(x),由q(x)也推不出p(x),则集合A,B无包含关系;
(2)含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合中的元素是否满足互异性;
(3)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
考点三:集合的基本运算
【例1】已知全集,集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为全集,集合,,
所以,所以.
故选:B.
【变式探究】已知集合,集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为集合,集合,
所以.
故选:B.
【例2】已知集合,集合 .
(1)求;
(2)求 .
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)集合,集合 , 则.
(2)集合,集合 , 则.
【变式探究】设集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设集合,,则.
故选:C.
考点四:利用集合的运算求参数
【例1】已知集合,,若,则实数的值是( )
A.2,3 B., C., D.0,4,6
【答案】D
【解析】,因为,所以.
①当时,符合题意;
②当时,,
由可得,或,解得或,
综上所述,实数的值是或或.
故选:D
【例2】已知集合.
(1)若,求的取值范围.
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1) (2)
【解析】(1)因为,,
所以中没有元素,即,
所以的取值范围为.
(2)因为,,
由(1)知,当时,,此时满足;
当时,则;
所以的取值范围为.
【变式探究】已知集合A={x|x<a},B={x|x2-3x+2<0},若A∩B=B,求实数a的取值范围.
【答案】[2,+)
【解析】由题意,集合A={x|x<a},B={x|x2-3x+2<0}={x|1<x<2},∵A∩B=B,∴B⊆A,则:a≥2.∴实数a的取值范围[2,+).
【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).
【解析】(1). 解得.
所以. 因为.
整理得. 因为.
所以. 解得.
所以实数的取值范围为.
(2)因为.
因为. 所以. 解得.
故的取值范围为.
【变式探究】设集合,.
(1)当时,求,.
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1); (2)
【解析】(1)当时,所以,
因为,
所以,.
(2)因为,
当时,所以得,
当时,所以,
所以综上所述.
技巧点拨
在解决有关等集合问题时,往往容易忽略空集的情况,一定要先考虑时是否成立,以防漏解,另外要注意分类讨论和数形结合思想的应用.
考点五:Venn图及其应用
【例1】如图,已知全集,集合,,则图中阴影部分表示的集合的子集个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
【答案】D
【解析】,则或
图中阴影部分表示的集合为或
集合的子集有(个),则图中阴影部分表示的集合的子集个数为8,故选:D.
【变式探究】设全集,集合,,则如图所示的阴影部分表示的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】,图中阴影部分表示的集合为,故选:A.
五、真题精练
1.(2026山东职教高考数学真题)已知集合A=,则集合A所有子集的个数是( )
A. 2 B. 3
C. 4 D. 8
【答案】C
【解析】子集个数=4,故选C.
2.(2026河南职教高考数学真题)下列关系式中,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】对选项A:任意集合与空集的交集为空集,即等式成立,仅当时,才成立,一般情况不成立,故A错误;
对选项B:集合与它的补集没有公共元素,即,故B正确;
对选项C:等价于,即仅当是的子集时成立,一般情况不成立,故C错误;
对选项D:等价于,即仅当是的子集时成立,一般情况不成立,故D错误.
故选:B.
3.(2026安徽职教高考数学真题)已知集合, 则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据并集的定义即可得解.
【详解】集合, 则,
故选:.
4.(2025辽宁职教高考数学真题)已知集合,集合,,则实数( )
A.0或 B.3 C.5 D.3或5
【答案】D
【解析】已知集合,集合,
由,得,
得或,
故选:D.
5.(2026江苏省职教高考数学真题)已知集合 M={1,2,3,4},N = {2,3,5},则等于( )
A. {1,3} B.{2,3} C.{1,2,3,4} D.{1,2,3,4,5}
【答案】B
【解析】已知集合,,找出同时在和中的元素:2、3,
因此{2,3}
故选:B.
6.(2026浙江省职教高考数学真题)已知集合A=,集合B=,求AB=()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】对集合B:解得x=1或x=-1,则集合B=.所以A=
故选:A.
7.(2025甘肃职教高考数学真题)若集合,则( ).
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】已知集合,
因为,所以,故A正确,B,C错误,
,故D错误,
故选:A.
8.(2025四川职教高考数学真题)已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】的含义是既属于集合M又属于集合N的元素,
集合代表所有大于0的数,
集合中,不属于集合M,
,属于集合M,故,
故选:C.
9.(2025内蒙古职教高考数学真题)已知集合,集合,则为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】集合,集合,
,解得,
所以,
故选:.
10.(2025新疆职教高考数学真题)集合用列举法表示为____________.
【答案】
【解析】集合用列举法表示为.
故答案为:.
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专题1.1 集合
一、课标要求
(1)集合及其表示:了解集合的概念;理解元素与集合之间的关系;了解空集、有限集和无限集的含义;掌握常用数集的表示符号,初步掌握列举法和描述法等集合的表示方法。
(2)集合之间的关系:理解集合之间包含与相等、子集与真子集的含义;掌握集合之间基本关系的符号表示。
(3)集合的运算:理解两个集合的交集、并集;了解全集和补集的含义。
二、知识架构
三、知识清单
1.集合的基本概念
(1)集合:把具有某种属性的一些能够确定的对象看成一个整体,就构成一个集合.集合通常用大写英文字母A,B,C,…来表示,集合中的每一个对象叫作这个集合的元素.元素通常用小写英文字母a,b,c,…来表示.
(2)集合中元素的性质:
①确定性;②互异性;③无序性.
说明:①对于一个给定的集合,集合中的元素是确定的,任何一个对象或者是或者不是这个给定的集合中的元素;
②任何一个给定的集合中,任何两个元素都是不同的对象,相同的对象归入一个集合时,仅算一个元素;
③集合中的元素是平等的,没有先后顺序,因此判断两个集合是否一样,仅需比较它们的元素是否一样,不需要考查排列顺序是否一样;
④集合元素的三个特性使集合本身具有了确定性和整体性.
(3)元素与集合的关系:若a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作a∈A;若a不是集合A的元素,就说a不属于集合A,记作a∉A.
(4)数集:以数作为元素的集合.常见数集的符号表示:
①自然数集N;②正整数集N+或N*;③整数集Z;④有理数集Q;⑤实数集R.
(5) 集合的分类:按所含元素的多少来分
① 含有有限个元素的集合叫做有限集;②含有无限个元素的集合叫做无限集;
③ 不含任何元素的集合叫做空集,记作____.
2.集合的表示法
(1)列举法:把集合的元素列举出来,写在大括号内表示集合的方法.集合的元素不多时可一一列举,集合的元素较多或无限集,在不发生误解的情况下,只列出几个代表元素,其他元素用省略号表示.
(2)性质描述法:把集合的特征性质描述出来,写在大括号内表示集合的方法.
①特征性质:集合A的特征性质p,是指属于集合A的元素具有性质p,而不属于集合A的元素不具有性质p.
②性质描述法的一般形式:A={x∈U|p(x)},竖线左边的x代表集合的任一元素及元素的取值范围,右边表示集合中的元素所具有的性质.
③简略形式:{元素名称},如{平行四边形}等.
注意:“{ }”表示“全体”的意思,一般情况下实数集记为R,不能写成{全体实数}或{R}.
(3)Venn图示法:用平面内的一条封闭曲线的内部表示集合的方法,如圆、椭圆、平面多边形等.
3.集合间的基本关系
表示
关系
文字语言
符号语言
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A⊆B且B⊆A ⇔A=B
子集
A中任意一个元素均为B中的元素
A⊆B或B⊇A
真子集
A中任意一个元素均为B中的元素,且B中至少有一个元素不是A中的元素
AB或BA
空集
空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集
∅⊆A,∅B (B≠∅)
注意:(1)空集用∅表示.
(2)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
(3)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(4)若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
4.集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
符号表示
A∪B
A∩B
若全集为U,则集合A的补集为CUA
Venn图示法表示
集合表示
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈A,且x∈B}
{x|x∈U,且x∉A}
求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合即为CUA.
注意:补集的性质 (1)若A⊆S,则①∁SA⊆S;②∁S(∁SA)=A;③(∁SS)=∅;④∁S∅=S.
(2)已知A⊆S,B⊆S,相关结论如下:①若A⊆B,则∁SA⊇∁SB;②若∁SA⊇∁SB,则A⊆B.
特别地,若A=B,则∁SA=∁SB;反之,若∁SA=∁SB,则A=B.
5.集合运算常用结论:
(1)①A∩B⊆A; ②A∩B⊆B; ③A∩A=A; ④A∩∅=∅; ⑤A∩B=B∩A.
(2)①A∪B⊇A; ②A∪B⊇B; ③A∪A=A; ④A∪∅=A; ⑤A∪B=B∪A.
(3)①(A)=A; ②=∅; ③=U; ④A∩A=∅; ⑤A∪(A)=U.
(4)①A∩B=A⇔A⊆B ⇔A∪B=B; ②A∩B=A∪B⇔A=B.
四、考点精练
考点一:集合的基本概念
【例1】下列语句可以构成一个集合的个数为( )
①班上很瘦的同学;②方程x2=9的所有的实数根;③某次期末考试前10名的学生;④全国著名学者的全体.
A.1 B.2 C.3 D.4
【变式探究】下列各组对象不能构成集合的是( )
A.中国古代四大发明 B.所有无理数
C.2024年高考数学难题 D.小于的正整数
【例2】已知x2∈{0,1,x},求实数x的值.
【变式探究】已知集合,则( )
A.2 B. C.4 D.
【例3】已知集合,且,则实数a的值为( )
A.或 B. C.2 D.
【变式探究】若集合A={a-3,2a-1,a2-4},且-3∈A,则实数a=________.
技巧点拨
1.判断元素与集合关系的2种方法
(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出,只要判断该元素在已知集合中是否出现即可;
(2)推理法:对于一些没有直接表示的集合,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可,此时应首先明确已知集合中的元素具有什么特征.
2.已知元素与集合的关系求参数的思路
当a∈A时,则a一定等于集合A中的某个元素.反之,当a∉A时,结论恰恰相反.
利用上述结论建立方程(组)或不等式(组)求解参数即可,注意根据集合中元素的互异性对求得的参数进行检验.
考点二:集合间的基本关系
【例1】已知集合,则下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知集合,,那么( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【例2】已知集合,,若,则实数等于( )
A. B.1 C.0 D.0或1
【变式探究】已知集合,若,则实数的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.1或3
【例3】若,则符合条件的集合A的个数是( )个
A.2 B.3 C.4 D.5
【变式探究】已知集合,则A的真子集共有( )
A.3个 B.7个 C.8个 D.16个
技巧点拨
(1)列举观察法:当集合中元素较少时,可列举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:先确定集合的代表元素是什么,弄清集合元素的特征,再利用集合元素的特征判断得出集合之间的关系.一般地,设A={x|p(x)},B={x|q(x)},①若由p(x)可推出q(x),则A⊆B;②若由q(x)可推出p(x),则B⊆A;③若p(x),q(x)可互相推出,则A=B;④若由p(x)推不出q(x),由q(x)也推不出p(x),则集合A,B无包含关系;
(2)含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合中的元素是否满足互异性;
(3)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
考点三:集合的基本运算
【例1】已知全集,集合,,则( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知集合,集合,则( )
A. B. C. D.
【例2】已知集合,集合 .
(1)求;
(2)求 .
【变式探究】设集合,,则( )
A. B. C. D.
考点四:利用集合的运算求参数
【例1】已知集合,,若,则实数的值是( )
A.2,3 B., C., D.0,4,6
【例2】已知集合.
(1)若,求的取值范围.
(2)若,求的取值范围.
【变式探究】已知集合A={x|x<a},B={x|x2-3x+2<0},若A∩B=B,求实数a的取值范围.
【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.
【变式探究】设集合,.
(1)当时,求,.
(2)若,求的取值范围.
技巧点拨
在解决有关等集合问题时,往往容易忽略空集的情况,一定要先考虑时是否成立,以防漏解,另外要注意分类讨论和数形结合思想的应用.
考点五:Venn图及其应用
【例1】如图,已知全集,集合,,则图中阴影部分表示的集合的子集个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
【变式探究】设全集,集合,,则如图所示的阴影部分表示的集合为( )
A. B. C. D.
五、真题精练
1.(2026山东职教高考数学真题)已知集合A=,则集合A所有子集的个数是( )
A. 2 B. 3
C. 4 D. 8
2.(2026河南职教高考数学真题)下列关系式中,正确的是( )
A. B. C. D.
3.(2026安徽职教高考数学真题)已知集合, 则( )
A. B. C. D.
4.(2025辽宁职教高考数学真题)已知集合,集合,,则实数( )
A.0或 B.3 C.5 D.3或5
5.(2026江苏省职教高考数学真题)已知集合 M={1,2,3,4},N = {2,3,5},则等于( )
A. {1,3} B.{2,3} C.{1,2,3,4} D.{1,2,3,4,5}
6.(2026浙江省职教高考数学真题)已知集合A=,集合B=,求AB=()
A. B. C. D.
7.(2025甘肃职教高考数学真题)若集合,则( ).
A. B. C. D.
8.(2025四川职教高考数学真题)已知集合,,则( )
A. B. C. D.
9.(2025内蒙古职教高考数学真题)已知集合,集合,则为( )
A. B. C. D.
10.(2025新疆职教高考数学真题)集合用列举法表示为____________.
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