集合1
1_集合
1.1.2集合的表示-枚举法
例1.1 下面是枚举法给出集合的例子
① A= {1,3,5,7,…} ② B= {2,4,6,8,…,100} ③ P= {a+1,a+2,a+3,…,a+999} ④ Q= {a,A,b,B,c,C,…,Z}
解释 ① 集合A由所有正奇数组成,是一个无限集; ② 集合B由2到100之间的50个偶数组成,是一个有限集,集合的基 数为card(B)=50; ③ 集合P由a+1到a+999的表达式组成,是一个有限集; ④ 集合Q由大、小写英文字母组成,是一个有限集,集合的基数为 card(Q)=52。
离散数学
第一篇
第1章:集合 第2章:关系 第3章:函数
集合论
1.1 集合的概念及表示
集合(set)作为数学中的基本概念,如同几何中的点、线、面 等概念一样,是不能用其他概念精确定义的原始概念,集合 是什么呢?下面是由康托尔首先给出的经典定义。
定义1.1 集合:集合就是由人们直观上或思想上能够明确区分的一 些对象所构成的一个整体。
, a , , a, a, a
,{a},{{a}}
练习
P() = ? P(P()) = ? P(P(P())) = ? ……
A
补集合
定义1.10 :对于任意集合A和全集U,由所有属于全集U但 不属于集合A的元素组成的集合称为集合A的补集合( complement),简称为补集,记作为A。 显然,全集的补集是空集,空集的补集是全集,即 U = , = U。
1.1.2集合的表示-图形法
(3)图形 法:利用平面上点的对应元素的封闭区域对集合进行 图解标示,一般通过平面上的方形或圆形表示一个集合, 又称为文氏图(Venn Diagrams)法。 例如:图1.1就是集合A、B、C和D的图形表示。
集合(一、二)
1-2.集合【知识要点归纳】一、基础概念1.集合的定义一般地,指定的某些对象的全体称为集合,记作:A,B,C,D,…2.元素的定义集合中的每个对象叫做这个集合的元素,记作:a,b,c,d,…3.集合的三个特性: 、、4.集合的分类:根据集合中所含元素的个数来分: 、、5.常用数集:非负整数集(即自然数集):有理数集正整数集实数集整数集二.集合的表示方法1、列举法:把集合中的元素一一列举出来,写在花括号内表示集合的方法。
2、描述法:用集合所含元素的共同特征表示集合的方法。
格式:{x∈A| P(x)}3、图示法:(1)数轴法:{x∈R|3<x<10}、{x∈R|3≤x<10}、{x∈R|3≤x≤10}(2)Venn图:用一条封闭的曲线的内部来表示一个集合的方法。
注:边界用直线还是曲线,用实线还是虚线都无关紧要,只要封闭并把有关元素和子集统统包含在里边就行,但不能理解成圈内每个点都是集合的元素.三.两种关系1.元素与集合的关系属于:a是集合A的元素,就说a属于集合A ,记作不属于:a不是集合A的元素,就说a不属于集合A,记作2.集合与集合的关系说明: 1.空集∅是一个特殊而又重要的集合,它不含任何元素,∅是任何集合的 ,∅是任何非空集合的 ,解题时不可忽视∅.2.若集合A 含有n 个元素,则A 的子集有 个,真子集有 个,非空真子集有 个.四.集合的三种运算常用运算性质:1.A ∩A = ,A ∩∅= ,A ∩B B ∩A ,A ∪A = ,A ∪∅= ,A ∪B B ∪A2.U A C A ⋂= ,U A C A ⋃= ,()U C C A = . 3.()U C A B ⋃= ,()U C A B ⋂= ,4.A∪B=A ⇔ ;A ∩B =A ⇔【经典例题】例1:设a,b 是非零实数,那么b b a a +可能取的值组成集合的元素是例2:用描述法分别表示(1)抛物线y=x 2上的点.(2)抛物线y=x 2上点的横坐标.(3)抛物线y=x 2上点的纵坐标.例3:已知集合230123{|222}A x x a a a a ==+⨯+⨯+⨯,其中{0,1}k a ∈(0,1,2,3)k =,且30a ≠.则A 中所有元素之和是( )(A )120 (B )112 (C )92 (D )84例4:已知集合8|6A x N N x ⎧⎫=∈∈⎨⎬-⎩⎭,试求集合A 的所有子集.例5:有限集合P 中元素的个数记作card()P .已知card()10M =,A M ⊆,B M ⊆,A B =∅ ,且c a r d ()2A =,card()3B =.若集合X 满足X M ⊆,且A X ⊄,B X ⊄,则集合X 的个数是( )(A )672(B )640(C )384(D )352例6.设集合A={a |a =3n +2,n ∈Z},集合B={b|b=3k -1,k ∈Z},则集合A 、B 的关系是________.例7:已知集合A ={x |-2£x £5},集合}12|{-≤≤=p x p x B ,若A B ⊆,求实数p 的取值范围。
集合第一章 习题课
关
∴(∁IM)∩(∁IN)={d,e}∩{a,c}=∅.
(A ) D.{a,c}
试一试·双基题目、基础更牢固
习题课
5.已知全集 U=R,集合 A={1,2,3,4,5},B={x∈R|x≥3},下图
中阴影部分所表示的集合为
(B )
本
课
时
栏 目
A.{1}
B.{1,2}
C.{1,2,3}
D.{0,1,2}
可知没有参加过比赛的同学有:45-(12+20-6)=19(名).
答 这个班共有 19 名同学没有参加过比赛.
研一研·题型解法、解题更高效
习题课
1.要注意区分两大关系:一是元素与集合的从属关系,二是集
本 课
合与集合的包含关系.
时
栏 目
2.在利用集合中元素相等列方程求未知数的值时,要注意利用
开
关
集合中元素的互异性这一性质进行检验,忽视集合中元素的
同学参赛,后来又举办了田径赛,这个班有 20 名同学参赛,
已知两项都参赛的有 6 名同学,两项比赛中,这个班共有多
本 课
少名同学没有参加过比赛?
时 栏
解
设 A={x|x 为参加排球赛的同学},B=
目
开 {x|x 为参加田径赛的同学},则 A∩B={x|x 为
关
参加两项比赛的同学}.画出 Venn 图(如图),
综上所述,满足 B⊆A 时,a 的取值范围是 a≥4.
∴满足 B⊆A 的 a 的取值范围是 a<4.
研一研·题型解法、解题更高效
习题课
题型三 集合的交、并、补运算
例 3 设全集为 R,A={x|3≤x<7},B={x|2<x<10},求∁R(A∪B) 及(∁RA)∩B. 解 把全集 R 和集合 A、B 在数轴上表示如下:
人教版高中数学B版必修一《第一章 集合——第1课时 集合》课件
课前篇 自主预习
一
二
三
四
2.填空 (1)集合:把一些能够确定的、不同的对象看成一个整体,就说这个 整体是由这些对象组成的集合(有时简称为集).集合通常用英文大 写字母A,B,C,…来表示. (2)元素:组成集合的每个对象叫做这个集合的元素.集合中的元素 通常用英文小写字母a,b,c,…来表示. 3.做一做:下列各组对象能构成集合的有( ) ①2019年1月1日之前,在腾讯微博注册的会员;②不超过10的非负 奇数;③立方接近零的正数;④高一年级视力比较好的同学. A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 答案:B
-12-
探究一
探究二
探究三 思维辨析 当堂检测
课堂篇 探究学习
延伸探究 若集合A中含有两个元素a-3和2a-1,已知-3是A中的元素, 如何求a的值? 解:∵-3是A中的元素, ∴-3=a-3或-3=2a-1. 若-3=a-3,则a=0. 此时集合中含有两个元素-3,-1,符合要求; 若-3=2a-1,则a=-1, 此时集合中含有两个元素-4,-3,符合要求. 综上所述:满足题意的实数a的值为0或-1.
-14-
探究一
探究二
探究三 思维辨析 当堂检测
课堂篇 探究学习
反思感悟解决此类问题的通法是:根据元素的确定性建立分类讨论 的标准,求得参数的值,然后将参数值代入检验是否满足集合中元 素的互异性.
探究一
探究二
探究三 思维辨析 当堂检测
变式训练用符号“∈”和“∉”填空.
(1) 2-1 (2)23 (3)-4
课前篇 自主预习
一
二
三
四
知识点四、常用数集及其表示
1.思考
我们曾经学习了哪些常见的数集?
集合1.1.1讲义
精锐教育学科教师辅导讲义练习题2答案 1.A 2.D3.B4.B5.C6.{}1,0,1,2-7.1928.⑴()()()(){}0,3,1,2,2,1,3,0;⑵{}0,1,2,,3;9.a =32-或47-. 10.{}3,2,1,0,1,2,3A =---;{}1,0,3,8B =-;()()()()()()(){}3,8,2,3,1,0,0,1,1,0,2,3,3,8C =----状元智慧树(思维导图):课后作业一、选择题:1.下列说法中正确的是 ( )A .2008年北京奥运会的所有比赛项目组成一个集合B .某个班年龄较小的学生组成一个集合C .1、2、3组成的集合与2、1、3组成的集合是不同的两个集合 D.{1,0,5,1,2,5}组成的集合有四个元素2.下列说法中①集合N 与集合N +是同一个集合;②集合N 中的元素都是集合Z 中的元素;③集合Q 中的元素都是集合Z 中的元素;④集合Q 中的元素都是集合R 中的元素。
其中正确的个数是 ( ) A. 1 B. 2 C. 3 D. 43.下列条件中,能构成集合的是 ( ) A .世界著名的化学家B .在数轴上与原点非常接近的点C .所有的等腰三角形D .全年级成绩优秀的学生4.由实数x ,-x ,|x|,2x ,33x -所组成的集合,最多含( )A. 2个元素B. 3个元素C. 4个元素D. 5个元素 5.若{}x x 122+∈,,则x 的值为 ( )A. -2B. 1C. 1或-2D. -1或26.已知集合S={a,b,c}中的三个元素是△ABC 的三边长,那么△ABC 一定不是 ( ) A .锐角三角形 B .直角三角形 C .钝角三角形 D .等腰三角形7. 设a 、b 、c 是非零的实数,则=+++a b c abc y |a||b||c||abc|的值所组成的集合为 ( )A.{4}B.{4,4}-C.{4,4,0}-D.{0,4} 二、填空题: 8.用符号“∈”,“∉”填空 ① 0N ,-1N ,3N ,21N ②31-Z ,2Q ,πQ ③ 5Z ,-11Q ,5-R9.集合{1,2}与集合{2,1}是否表示同一集合? 集合{1,2}与集合{(2,1)}是否表示同一集合? (填“是”或“不是”)10.对于集合{2,4,6}A =,若a A ∈,则6a A -∈,那么a 的值是 三.解答题11.由0,1,4组成的集合用A 表示,由1,4,(1)x x -组成的集合用B 表示,已知集合A=B ,求x 。
《数学(基础模块)上》—第1章 集 合
1.2 集合的表示方法 2.描述法
例 4 用描述法表示下列集合.
(1)大于 3 的所有奇数组成的集合; (2)不等式 3x 1 0 的解集;
(3)直线 y 2x 1 上的点组成的集合.
解 (1)该集合中元素的共同属性可以描述为
所以这个集合可以表示为
x 3,x 2k 1,k Z ,
{x | x 3,x 2k 1,k Z} .
{b ,o ,k} .
(2)解方程 x2 2x 3 0 得 所以该方程的解集为
x1 3 , x2 1,
{3,1} .
1.2 集合的表示方法 2.描述法
有些集合无法用列举法表示,例如,由大于 2 的实数组成的集合,这个集合有无穷多个元素, 显然无法一一列举出来.这种情况下,我们可以抓住这一集合中元素所具有的特征,即所有元素 都是实数,并且大于 2,由此可将这个集合表示为 {x | x 2,x R}, 其中,花括号内竖线左侧的 x 表示这个集合中的任意一个元素,竖线右侧写的是元素的共同属性, 即元素所要满足的条件.
一般地,如果两个集合的元素完全相同,那么就说这两个集合相等.集合 A 等于集合 B,记 作 A B,读作“A 等于 B”.
由集合相等的定义可知,{x | x2 3x 2 0} {1,2} . 显然,若集合 A B,则 A B 且 B A .
集合概念一
集合的概念(一)由方程的所有解组成的集合叫做这个————————由不等式的所有解组成的集合叫做这个————————.像方程210x-=的解组成的集合那样,由有限个元素组成的集合叫做————————.像不等式x-2>0的解组成的集合那样,由无限个元素组成的集合叫做————————.像平面上与点O的距离为2 cm的所有点组成的集合那样,由平面内的点组成的集合叫做————————由数组成的集合叫做————————.方程的解集与不等式的解集都是————————.所有自然数组成的集合叫做——————,记作—————.所有正整数组成的集合叫做————————,记作———+Ζ.所有整数组成的集合叫做————————,记作—————.所有有理数组成的集合叫做————————,记作—————.所有实数组成的集合叫做————————,记作—————.不含任何元素的集合叫做————————,记作————.例如,方程x2+1=0的实数解的集合里不含有任何元素,所以这个解集就是————————元素a是集合A的元素,记作________(读作“a————A”),a不是集合A的元素,记作__________(读作“a————A”).集合中的对象(元素)必须是确定的.对于任何的一个对象,或者属于这个集合,或者不属于这个集合,二者————练习1.1.11.用符号“∈”或“∉”填空:(1)−3 ———N,0.5 ———N,3 ———N;(2)1.5 ———Z,−5 ———Z,3 ———Z;(3)−0.2 ———Q,π———Q,7.21——Q;(4)1.5 ———R,−1.2 ———R,π———R.2.指出下列各集合中,哪个集合是空集?(1)方程210x+=的解集;(2)方程22x+=的解集.2 用列举法表示下列集合:(1)由大于4-且小于12的所有偶数组成的集合;(2)方程2560x x--=的解集.3 用描述法表示下列各集合:(1)不等式2X+1>5的解集;(2)所有奇数组成的集合;1(3)由第一象限所有的点组成的集合.1.用列举法表示下列各集合:(1)方程2340x x--=的解集;(2)方程430x+=的解集;(3)由数1,4,9,16,25组成的集合;(4)所有正奇数组成的集合.2.用描述法表示下列各集合:(1)大于3的实数所组成的集合;(2)方程240x-=的解集;(3)大于5的所有偶数所组成的集合;(4)不等式253x->的解集.4 用适当的方法表示下列集合:(1)方程x+5=0的解集;(2)不等式3x-7>5的解集;(3)大于3且小于11的偶数组成的集合;(4)不大于5的所有实数组成的集合;5、选用适当的方法表示出下列各集合:(1)由大于10的所有自然数组成的集合;(2)方程290x-=的解集;(3)不等式465x+<的解集;(4)平面直角坐标系中第二象限所有的点组成的集合;(5)方程243x+=的解集;(6)不等式组330,60xx+>⎧⎨-<⎩的解集.2。
第一章 集合1.1.1集合的概念
• 用一条封闭的曲线的内部来表示一个集合 的办法,叫文氏图。
多用于解题些指定的对象集在一起就形成一个集合。 • 集合的表示以及元素与集合间关系表示方 法。 • 集合表示方法: 列举法、描述法、文氏图法。 D:\高一PPT\集合的表示方法.doc D:\高一PPT\集合概念与表示方法练习题.doc
如何表示一个集合呢?
1.1.2集合的表示方法
1.1.2 集合的表示方法
• 列举法 如果一个集合是有限集,元素又不太多,常 常把集合的所有元素都列举出来,写在话 括号“{ }”内表示这个集合。例如,由两 个元素0,1构成的集合可表示为 {0,1}. 又如,24的所有正因数1,2,3,4,6,8,12,24构成 的集合可以表示为 {1,2,3,4,6,8,12,24}.
• 大括号内竖线左边的x表示这个集合的任意 一个元素,元素x从实数集合中取值,在竖 线集合右边写出只有集合内的元素x才具有 的性质
• 一般地,如果在集合I中,属于集合A的任意一 个元素x都具有性质p(x),而不属于集合A的 元素都不具有性质p(x),则性质p(x)叫做集合A的 一个特征性质。于是,集合A可以用它的特征性 质p(x)描述为
例题:
• 下列各组对象能确定一个集合吗? (1)所以很大的实数; (2)市四中高一(二)班的高个子同学; (3)1,1,2,3,4,5.
上面我们用自然的语言来描述集合的几个例 子,下面我们来看下集合的表示方法。
• 集合通常用英语大写字母A,B,C,...来表示,它们的元 素通常用英语小写字母a,b,c,...来表示。 • 如果a是集合A的元素,就说a属于A,记作 读作“a属于A”. 如果a不是集合A的元素,就说a不属于A,记作
例题:
• 由方程 x 2 − 1 = 0 的所有解组成的集合,可 以表示为{-1,1}
第1讲 集合(解析版)
第1讲集合一、思维导图:请同学们根据思维导图回忆本讲的知识点:二、知识梳理:1.集合与元素(1)集合中元素的三个特征:确定性、互异性、无序性.(2)元素与集合的关系是属于或不属于两种,用符号∈或∉表示.(3)集合的表示法:列举法、描述法、图示法.(4)常见数集的记法集合自然数集正整数集整数集有理数集实数集符号N N*(或N+)Z Q R 2.集合间的基本关系关系自然语言符号语言Venn图子集集合A的任意一个元素都是集合B的元素(若a∈A,则a∈B)A⊆B(或B⊇A)真子集集合A⊆B,并且A≠BA B(或B A)集合相等两个集合所含的元素完全相同(即A中的元素都是B的元素,B中的元素也都是A的元素A=B运算 自然语言符号语言Venn 图交集 由所有属于集合A 且属于集合B 的元素构成的集合A ∩B ={x |x ∈A ,且 x ∈B }并集 由所有属于集合A 或者属于集合B 的元素构成的集合A ∪B ={x |x ∈A ,或x ∈B }补集设A ⊆S ,由S 中不属于A的所有元素组成的集合称为S 的子集A 的补集∁S A ={x |x ∈S ,且x ∉A }集合运算中常用的结论 (1)集合中的逻辑关系 ①交集的运算性质.,, ,,.②并集的运算性质.,, ,,.③补集的运算性质.∁U (∁U A)=A ,∁U ∅=U ,∁U U =∅. ④结合律与分配律.结合律: . 分配律: . (2)由个元素组成的集合的子集个数的子集有个,非空子集有个,真子集有个,非空真子集有个.(3).三、高考试题:1. (2022.新高考1)若集合{4},{31}M x x N x x =<=≥∣∣,则M N =( )A. {}02x x ≤< B. 123x x ⎧⎫≤<⎨⎬⎩⎭C. {}316x x ≤< D. 1163xx ⎧⎫≤<⎨⎬⎩⎭【答案】D【解析】1{16},{}3M xx N x x =≤<=≥∣0∣,故1163M N x x ⎧⎫=≤<⎨⎬⎩⎭,故选:D2. (2022.新高考2)已知集合{}{}1,1,2,4,11A B x x =-=-≤,则AB =( )A B B A ⋂=⋂A B A ⋂⊆A B B ⋂⊆A I A ⋂=A A A ⋂=A ⋂∅=∅A B B A ⋃=⋃A A B ⊆⋃B A B ⊆⋃A I I ⋃=A A A ⋃=A A ⋃∅=()()A B C A B C ⋃⋃=⋃⋃()()A B C A B C ⋂⋂=⋂⋂()()()A B C A B A C ⋂⋃=⋂⋃⋂()()()A B C A B A C ⋃⋂=⋃⋂⋃*(N )n n ∈A A 2n 21n -21n -22n -()()()()Card A B Card A Card B Card A B ⋃=+-⋂A. {1,2}-B. {1,2}C. {1,4}D.{1,4}-【答案】B【解析】{}|02B x x =≤≤,故{}1,2AB =,故选:B.3. (2022.全国乙(理))设全集{1,2,3,4,5}U =,集合M 满足∁U M ={1,3},则( ) A. 2M ∈ B. 3M ∈C. 4M ∉D. 5M ∉【答案】A【解析】由题知{2,4,5}M =,对比选项知,A 正确,BCD 错误,故选:A 4. (2022.全国甲(理))设全集{2,1,0,1,2,3}U =--,集合{}2{1,2},430A B x x x =-=-+=∣,则∁U (A ∪B)=( )A. {1,3}B. {0,3}C. {2,1}-D. {2,0}-【答案】D【解析】由题意,{}{}2=4301,3B x x x -+==,所以{}1,1,2,3A B ⋃=-,所以∁U (A ∪B )={−2,0}.故选:D.5. (2022.北京)已知全集{33}U x x =-<<,集合{21}A x x =-<≤,则∁U A =( ) A. (2,1]- B.(3,2)[1,3)--C. [2,1)-D.(3,2](1,3)--【答案】D【解析】由补集定义可知:{|32U A x x =-<≤-或13}x <<,即(3,2](1,3)UA =--,故选:D .6. (2022.浙江)设集合{1,2},{2,4,6}A B ==,则A B ⋃=( ) A. {2} B. {1,2}C. {2,4,6}D. {1,2,4,6}【答案】D 【解析】{}1,2,4,6AB =,故选:D.7.(2021.全国乙卷(文))已知全集{}1,2,3,4,5U =,集合{}{}1,2,3,4M N ==,则∁U (M ∪N)=( ) A .{}5 B .{}1,2C .{}3,4D .{}1,2,3,4【答案】A【解析】由题意可得:{}1,2,3,4MN =,则(){}5UM N =.故选:A.8.(2021.全国乙(理))已知集合{}21,S s s n n ==+∈Z ,{}41,T t t n n ==+∈Z ,则S ∩T =( ) A .∅ B .SC .TD .Z【答案】C【解析】任取t T ∈,则()41221t n n =+=⋅+,其中n Z ∈,所以,t S ∈,故T S ⊆, 因此,ST T =.故选:C.9.(2021.全国甲(文))设集合{}{}1,3,5,7,9,27M N x x ==>,则M N =( )A .{}7,9B .{}5,7,9C .{}3,5,7,9D .{}1,3,5,7,9【答案】B【解析】7,2N ⎛⎫=+∞ ⎪⎝⎭,故{}5,7,9M N ⋂=,故选:B.10.(2021.全国甲(理))设集合{}104,53M x x N xx ⎧⎫=<<=≤≤⎨⎬⎩⎭,则M N =( )A .103x x ⎧⎫<≤⎨⎬⎩⎭B .143xx ⎧⎫≤<⎨⎬⎩⎭C .{}45x x ≤< D .{}05x x <≤【答案】B【解析】因为1{|04},{|5}3M x x N x x =<<=≤≤,所以1|43M N x x ⎧⎫⋂=≤<⎨⎬⎩⎭, 故选:B.11.(2021.新高考1)设集合{}24A x x =-<<,{}2,3,4,5B =,则A B =( )A .{}2B .{}2,3C .{}3,4D .{}2,3,4【答案】B【解析】由题设有{}2,3A B ⋂=,故选:B .12.(2021.新高考2)若全集{1U =,2,3,4,5,6},集合{1A =,3,6},{2B =,3,4},则A ∩∁U B =( ) A .{3} B .{1,6} C .{5,6} D .{1,3}【答案】B【解析】因为全集{1U =,2,3,4,5,6},集合{1A =,3,6},{2B =,3,4}, 所以{1UB =,5,6},故{1UAB =,6}.故选:B .13.(2020.新高考1)设集合A ={x |1≤x ≤3},B ={x |2<x <4},则A ∪B =( ) A. {x |2<x ≤3} B. {x |2≤x ≤3} C. {x |1≤x <4} D. {x |1<x <4} 【答案】C 【解析】[1,3](2,4)[1,4)AB ==,故选:C14.(2020.全国(文科)(新课标Ⅰ))已知集合2{|340},{4,1,3,5}A x x x B =--<=-,则A B =( )A .{4,1}-B .{1,5}C .{3,5}D .{1,3}【答案】D【解析】由2340x x --<解得14x -<<,所以{}|14A x x =-<<, 又因为{}4,1,3,5B =-,所以{}1,3AB =,故选:D.15.(2020.全国(理科)(新课标Ⅰ))设集合A ={x |x 2–4≤0},B ={x |2x +a ≤0}, 且A ∩B ={x |–2≤x ≤1},则a =( ) A .–4 B .–2C .2D .4【答案】B【解析】求解二次不等式240x -≤可得:{}2|2A x x -=≤≤, 求解一次不等式20x a +≤可得:|2a B x x ⎧⎫=≤-⎨⎬⎩⎭. 由于{}|21A B x x ⋂=-≤≤,故:12a-=,解得:2a =-.故选:B. 16.(2020.全国(文科)(新课标Ⅰ))已知集合A ={x ||x |<3,x ⅠZ },B ={x ||x |>1,x ⅠZ },则A ∩B =( )A .∅B .{–3,–2,2,3)C .{–2,0,2}D .{–2,2}【答案】D因为{}{}3,2,1,0,1,2A x x x Z =<∈=--,{}{1,1B x x x Z x x =>∈=>或}1,x x Z <-∈,所以{}2,2A B =-.故选:D.17.(2020.全国(理科)(新课标Ⅰ))已知集合U ={−2,−1,0,1,2,3},A ={−1,0,1},B ={1,2},则∁U (A ∪B)=( ) A .{−2,3} B .{−2,2,3} C .{−2,−1,0,3} D .{−2,−1,0,2,3}【答案】A【解析】由题意可得:{}1,0,1,2A B ⋃=-,则(){}U2,3A B =-.故选:A.18.(2020.全国(文科)(新课标Ⅰ))已知集合{}1235711A =,,,,,,{}315|B x x =<<,则A ∩B 中元素的个数为( ) A .2 B .3C .4D .5【答案】B【解析】由题意,{5,7,11}A B ⋂=,故AB 中元素的个数为3.故选:B19.(2020.全国(理科)(新课标Ⅰ))已知集合{(,)|,,}A x y x y y x =∈≥*N ,{(,)|8}B x y x y =+=,则A B 中元素的个数为( )A .2B .3C .4D .6【答案】C【解析】由题意,AB 中的元素满足8y x x y ≥⎧⎨+=⎩,且*,x y N ∈,由82x y x +=≥,得4x ≤,所以满足8x y +=的有(1,7),(2,6),(3,5),(4,4), 故AB 中元素的个数为4.故选:C.。
集合1.1.1
1.1.1 集合的含义与表示1.集合的含义(1)元素与集合的定义一般地,我们把研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集).通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示集合,用小写拉丁字母a,b,c,…表示集合中的元素.示例:小于5的自然数组成集合,可以记为B,它的元素是0,1,2,3,4;方程x2-x=0的实数解组成集合,可以记为A,它的元素是0,1.谈重点对集合的理解(1)集合的概念是一种描述性说明,因为集合是数学中最原始的、不加定义的概念,这与我们初中学过的点、直线等概念一样,都是用描述性语言表述的.(2)注意组成集合的对象的广泛性,凡是看得见的、摸得着的、想得到的任何事物都可以作为组成集合的对象.(3)集合是一个整体,已暗含“所有”“全部”“全体”的含义.因此一些对象一旦组成了集合,那么这个集合就是这些对象的全体,而非个别对象.(2)集合,其关键是看该组对象是否满足确定性.如果该组对象满足确定性,就可以组成集合;否则,就不能组成集合.【例1-1】下列所给的对象能构成集合的是__________.(1)所有正三角形;(2)新课标人教A版数学必修1课本上的所有难题;(3)比较接近1的正整数全体;(4)某校高一年级的16岁以下的学生;(5)平面直角坐标系内到原点的距离等于1的点的集合;(6)参加伦敦奥运会的年轻运动员;(7)a,b,a,c.点技巧 一组对象能否构成集合的判断技巧 判断一组对象能否构成集合的关键在于看是否有明确的...判断标准,使给定的对象是“确定无疑”的还是“模棱两可”的.如果是“确定无疑”的,就可以构成集合;如果是“模棱两可”的,就不能构成集合.(3)∈∉(1)由集合中元素的确定性可知,对任意的元素a 与集合A ,在“a ∈A ”与“a ∉A ”这两种情况中必有一种且只有一种成立.(2)符号“∈”和“∉”只表示元素与集合之间的关系,而不能用于表示其他关系.(3)“∈”和“∉”具有方向性...,左边是元素,右边是集合. 【例1-2】设不等式3-2x <0的解集为M ,下列关系中正确的是( )A .0∈M,2∈MB .0∉M,2∈MC .0∈M,2∉MD .0∉M,2∉M解析:本题是判断0和2与集合M 间的关系,因此只需判断0和2是否是不等式3-2x <0的解即可,当x=0时,3-2x=3>0,所以0∉M;当x=2时,3-2x=-1<0,所以2∈M.答案:B(4)相等集合只要构成两个集合的元素是一样的,也就是说它们的元素是完全相同的,我们就称这两个集合是相等的.【例1-3】若方程(x-1)2(x+1)=0的解集为A,方程x2-1=0的解集为B,那么A与B是否相等?解:由题意知集合A中的元素为1,-1;集合B中的元素为1,-1.由定义可知A=B.2.常用数集谈重点+)不包括元素0.(2)通常情况下,大写英文字母N,N*,Z,Q,R不再表示其他的集合,否则会引起“混乱”;虽然正整数集有两种字母表示:N*或N+,但是本书中主要用N*表示正整数集.【例2】用符号∈或∉填空:(1)3____N;3____Z;3____N*;3____Q;3____R.(2)3.1____N;3.1____Z;3.1____N*;3.1____Q;3.1____R.解析:观察空白处横线的两边,可看出本题是判断数与常用数集之间的关系,依据这些字母所表示集合的意义来判断.(1)因为3是自然数,也是整数,也是正整数,也是有理数,也是实数,所以有:3∈N;3∈Z;3∈N*;3∈Q;3∈R.(2)因为3.1不是自然数,也不是整数,也不是正整数,是有理数,也是实数,所以有:3.1∉N;3.1∉Z;3.1∉N*;3.1∈Q;3.1∈R.答案:(1)∈∈∈∈∈(2)∉∉∉∈∈3.集合的表示法(1)自然语言法用文字叙述的形式描述集合的方法.使用此方法要注意叙述清楚,如由所有正方形构成的集合,就是自然语言表示的,不能叙述成“正方形”.(2)列举法(1)当集合的元素较少时,可以采用列举法表示;(2)元素间用“,”分隔开;(3)元素不能重复,不考虑顺序;(4)集合元素个数较多或无限时(无限集),一般不采用列举法,但如果构成集合的元素有明显的规律时,可以采用列举法,但必须把元素间的规律表示清楚后才能用省略号,如正整数集可表示为{1,2,3,4,…}.【例3-1】用列举法表示下列集合:(1)15以内质数的集合;(2)方程x(x2-1)=0的所有实数根组成的集合;(3)一次函数y=x与y=2x-1的图象的交点组成的集合.分析:(1)质数又称素数,指在一个大于1的自然数中,除了1和此数自身外,不能被其他自然数整除的数;(2)中要明确方程x(x2-1)=0的实数根有哪些;(3)中要明确一次函数y=x与y=2x-1的图象的交点有哪些,应怎样表示.解:(1){2,3,5,7,11, 13};(2)解方程x(x2-1)=0,得x1=-1,x2=0,x3=1,故方程x(x2-1)=0的所有实数根组成的集合为{-1,0,1};(3)解方程组,21,y xy x=⎧⎨=-⎩得1,1,xy=⎧⎨=⎩因此一次函数y=x与y=2x-1的图象的交点为(1,1),故所求的集合为{(1,1)}.(3)谈重点用描述法表示集合应注意的问题(1)写清楚该集合中的代表元素,即代表元素是什么:是数,还是有序实数对(点),还是集合,或是其他形式;(2)准确说明集合中元素的共同特征;(3)所有描述的内容都要写在集合符号内,并且不能出现未被说明的符号;(4)用于描述的语句力求简明、准确,多层描述时,应准确使用“且”“或”等表示描述语句之间的关系;(5)在不致混淆的情况下,可以省去竖线及左边部分,如:{直角三角形},{正方形}等.【例3-2】用描述法表示下列集合:(1)所有的偶数组成的集合;(2)不等式2x-4>0的解集.解:(1)偶数是能被2整除的数,即2的倍数,所以所有偶数组成的集合用描述法表示为{x|x=2n,n∈Z}.(2)设不等式2x-4>0的解集记为A,x为集合A中元素的代表符号,其共同特征是2x-4>0,则A={x|2x-4>0};解不等式2x-4>0,得x>2,则也可以表示为A={x|x>2}.【例3-3】试分别用列举法和描述法表示下列集合:(1)方程x2-x-2=0的解集;(2)大于-1且小于7的所有整数组成的集合.解:(1)方程x2-x-2=0的根可以用x表示,它满足的条件是x2-x-2=0,因此,用描述法表示为{x∈R|x2-x-2=0};方程x2-x-2=0的根是-1,2,因此,用列举法表示为{-1,2}.(2)大于-1且小于7的整数可以用x表示,它满足的条件是x∈Z且-1<x<7,因此,用描述法表示为{x∈Z|-1<x<7};大于-1且小于7的整数有0,1,2,3,4,5,6,因此,用列举法表示为{0,1,2,3,4,5,6}.4.集合元素的特征的应用(1)集合元素的确定性是指给定一个集合,集合中的元素就确定了,即给定一个集合,任一元素要么在这个集合中,要么不在这个集合中,二者必居其一.考查一组对象的全体能否构成一个集合,需看这组对象是否具有确定无疑的具体特征(或标准).(2)集合元素的互异性是指集合中的元素互不相同,也就是说集合中的元素是不能重复出现的,相同的元素在一个集合中只能算作一个元素.例如:方程x 2=0的两个根x 1=x 2=0,用集合记为{0},而不能记为{0,0}.【例4】下列说法正确的是( )A .数学成绩较好的同学可以组成一个集合B .所有绝对值接近于零的数组成一个集合C .集合{1,2,3}与集合{3,2,1}表示同一个集合D .1,0.5,12,23,46组成一个含有5个元素的集合解析:对于A 项,“成绩较好”没有标准,不符合元素的确定性,故不正确;对于B 项,“绝对值接近于零的数”标准不明确,不构成集合,故不正确;对于C 项,集合{1,2,3}与{3,2,1}元素相同,是相等集合,因此正确;对于D 项,1,0.5,12,23,46组成一个含有3个元素的集合121,,23⎧⎫⎨⎬⎩⎭,故不正确. 答案:C5.元素与集合的关系及应用元素与集合的关系仅有两种:属于和不属于.用列举法给出的集合,判断元素与集合的关系时,观察即得元素与集合的关系. 例如,集合A ={1,9,12},则0∉A,9∈A .用描述法给出的集合,判断元素与集合的关系时相对比较复杂.此时,首先明确该集合中元素的一般符号是什么,是实数?是方程?……其次要清楚元素的共同特征是什么;最后往往利用解方程的方法判断所给元素是否满足集合中元素的特征,即可确定所给元素与集合的关系.描述法表示的集合形式为{x |x ∈P (x )},其中P (x )为该集合元素的共同特征.例如,集合B ={x |x =3n -1,n ∈Z },则该集合元素的一般符号是x ,其共同特征是x =3n -1,n ∈Z ,即集合B 中的元素是整数,并且这个整数等于3的整数倍减去1,因此判断某个元素与集合B 的关系时,只需判断所给的元素是否等于3的整数倍减去1即可.设3n -1=16,解得n =173,则16不能等于3的整数倍减去1,所以16∉B .设3n -1=17,解得n =6,则17等于3的6倍减去1,所以17∈B .【例5-1】设集合6|2B x x ⎧⎫=∈∈⎨⎬+⎩⎭N N . (1)试判断元素1,2与集合B 的关系;(2)用列举法表示集合B .分析:判断集合B 与元素1,2的关系,只要代入验证即可.解:(1)当x =1时,621+=2∈N . 当x =2时,62+2=63222=∈+N .因此1∈B,2∉B . (2)∵62x+∈N ,x ∈N ,∴2+x 只能取2,3,6. ∴x 只能取0,1,4.∴B ={0,1,4}.【例5-2】若集合A ={a -3,2a -1,a 2-4}且-3∈A ,求实数a 的值.错解:若a -3=-3,则a =0;若2a -1=-3,则a =-1;若a 2-4=-3,则a =±1.综上可知,a =0或a =±1.错因分析:由于-3∈A ,故应分a -3=-3,2a -1=-3,a 2-4=-3三种情况讨论,这是正确的,但求出a 值后,应验证其是否满足集合的互异性,错解在于没有验证,导致出现增解.正解:(1)若a -3=-3,则a =0,此时A ={-3,-1,-4},满足题意;(2)若2a -1=-3,则a =-1,此时A ={-4,-3,-3},不满足题意;(3)若a 2-4=-3,则a =±1,当a =1时,A ={-2,1,-3},满足题意,当a =-1时,由(2)知,不满足题意.综上可知,a =0或a =1.6.集合的表示方法及应用(1)用列举法表示集合时,既要注意将自然语言与集合语言描述的集合中的元素一一确定出来,又要善于把列举法表示的集合用自然语言表述出来.如方程x 2=1组成的集合是{-1,1},而该集合可描述为x 2=1的解集,或绝对值为1的数等.(2)使用描述法时,需注意以下几点:①写清楚该集合中的代表元素.例如,集合{x ∈R |x <1}不能写成{x <1}.②集合与它的代表元素所采用的字母无关,只与集合中元素的共同特征有关.例如,集合{x ∈R |x <1}也可以写成{y ∈R |y <1}.③所有描述的内容都要写在集合符号内.例如,{x ∈Z |x =2k },k ∈Z ,这种表述方式不符合要求,需将k ∈Z 也写进大括号内,即{x ∈Z |x =2k ,k ∈Z }.④在不致引起混淆的情况下,所有的非负数组成的集合可记为{x |x ≥0}.当集合是数集时,在没有标明x 范围的前提下,我们认为x 的值是使式子有意义的所有值.如⎭⎬⎫⎩⎨⎧=x y y 1,此时我们认为x ∈R 且x ≠0.由反比例函数的性质,可知该集合可化为{y |y ∈R ,且y ≠0}.当用文字语言来描述集合中元素的特征或性质时,分隔号及前面的部分常常省去,如“所有四边形组成的集合”记为{x |x 是四边形}.在不致混淆的情况下,可以省去“|”及其左边的部分,直接写成{四边形}.“所有四边形组成的集合”不能写成{所有四边形},因为花括号本身就有全部的意思,故用文字描述集合时,应去掉含有“整体”“全部”等意义的词.(3)对某一个具体的集合而言,其表示方法并不是唯一的,如{x |x 是自然数中三个最小的完全平方数},还可以表示为{0,1,4}.方法的选择要因题而异.【例6(1)绝对值不大于2的所有整数;(2)方程组1,1x y x y +=⎧⎨-=-⎩的解. 解:(1)由于|x |≤2且x ∈Z ,所以x 值为-2,-1,0,1,2.故绝对值不大于2的所有整数组成的集合为{-2,-1,0,1,2}.另外本题用描述法可表示为{x ∈Z ||x |≤2}.(2)解方程组1,1x y x y +=⎧⎨-=-⎩得0,1.x y =⎧⎨=⎩因此用列举法表示方程组1,1x y x y +=⎧⎨-=-⎩的解集为{(0,1)}. 【例6-2】用描述法表示下列图象中阴影部分(含边界)的点的集合.分析:由于是坐标平面内的点集,所以代表元素可以用有序实数对(x ,y ),x ,y 的范围可结合图形写出.解:(1)设阴影部分的所有点构成集合A ,则集合A 中的元素是点,设为(x ,y ).由图形知-1≤x ≤1,-1≤y ≤1,所以A ={(x ,y )|-1≤x ≤1,-1≤y ≤1}.(2)设阴影部分的所有点构成集合B ,则集合B 中的元素是点,设为(x ,y ).由图形知:-1≤x ≤1,y ∈R ,所以B ={(x ,y )|-1≤x ≤1,y ∈R }.【例6-3】下面三个集合:①{x |y =x 2+1};②{y |y =x 2+1};③{(x ,y )|y =x 2+1}.(1)它们是不是相同的集合?(2)它们各自的含义是什么?分析:对于用描述法给出的集合,首先要清楚集合中的代表元素是什么,元素满足什么条件.解:(1)它们是互不相同的集合.(2)∵集合①{x |y =x 2+1}的代表元素是x ,满足条件y =x 2+1中的x ∈R ,∴{x |y =x 2+1}=R ;∵集合②{y |y =x 2+1}的代表元素是y ,满足条件y =x 2+1的y 的取值范围是y ≥1,∴{y |y =x 2+1}={y |y ≥1};∵集合③{(x ,y )|y =x 2+1}的代表元素是(x ,y ),可以认为是满足y =x 2+1的数对(x ,y )的集合,也可以认为是坐标平面内的点(x ,y )构成的集合,且这些点的坐标满足y =x 2+1,∴{(x ,y )|y =x 2+1}={P |P 是抛物线y =x 2+1上的点}.点技巧 对用描述法表示的集合的理解 用描述法表示的集合,一要看集合的代表元素是什么,它反映了集合元素的形式;二要看元素满足什么条件.数集和点集常常会混淆.7.集合相等的应用两个集合相等,是指构成这两个集合的元素完全相同.也就是说,若两个集合相等,则这两个集合中的元素个数相同,并且对于其中一个集合中的任一元素,在另一个集合中都能找到这个元素.例如:若集合A ={-1,3},集合B ={x |x 2+ax +b =0},且A =B ,求实数a ,b . 解:因为A =B ,所以方程x 2+ax +b =0的解集是{-1,3},那么-1,3是方程x 2+ax +b =0的根,则13,13,a b -+=-⎧⎨-⨯=⎩解得2,3.a b =-⎧⎨=-⎩【例7】若含有三个实数的集合可表示为,,1ba a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭,也可表示为{a 2,a +b,0},求a 2 012+b 2 013的值.分析:由题意知,集合,,1ba a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭与集合{a 2,a +b,0}相等,由集合相等的定义,列出关于a ,b 的方程组,解出a ,b ,进而求a 2 012+b 2 013的值.解:由已知集合可表示为,,1ba a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭,得a ≠1且a ≠0. 由题意得21,,0a a a b b a ⎧⎪=⎪=+⎨⎪⎪=⎩或21,,0,a b a a b a⎧⎪+=⎪=⎨⎪⎪=⎩解得1,0a b =-⎧⎨=⎩或1,0.a b =⎧⎨=⎩ 经检验知1,0,a b =⎧⎨=⎩不满足集合中元素的互异性,应舍去. 因此1,0a b =-⎧⎨=⎩故a 2 012+b 2 013=1. 点技巧 由集合相等求参数的技巧 应从集合相等的定义入手,寻找元素之间的关系,若集合中的未知元素不止一个,则需分类讨论....,同时要注意利用集合中元素的互异性...对求得的结果进行检验....8.方程、不等式等知识与集合交会问题的处理集合语言是表述数学问题的重要语言,以集合为载体的方程、不等式的问题是本节的常见问题之一,解决此类问题应注意:(1)首先是准确理解集合中的元素,明确元素的共同特征,如果不理解集合中的元素,那么就会出现思维受阻的现象,感到无从下手.例如,集合A ={x |ax -1<0}的元素是关于x 的不等式ax -1<0的解,当a =0时,这个不等式化为-1<0,此时不等式的解集为实数集R ,当a ≠0时,这个不等式是关于x 的一元一次不等式.如果忽视a =0,那么就会导致出现错解.(2)解题时还应注意方程、不等式等知识以及数学思想(转化思想、分类讨论思想)的综合应用.【例8】已知集合A ={x |ax 2-3x +2=0}.(1)若A 是单元素集合,求集合A ;(2)若A 中至少有一个元素,求a 的取值范围.分析:本题将集合中元素个数问题转化为方程根的问题.(1)A 是单元素集合,说明方程有唯一根或有两个相等的实数根.(2)A 中至少有一个元素,说明方程有一根或两根.解:(1)当a =0时,23A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,符合题意; 当a ≠0时,方程ax 2-3x +2=0应有两个相等的实数根,则Δ=0,即9-8a =0,解得98a =,此时43A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,符合题意.综上所述,当a =0时,23A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,当a ≠0时,43A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭. (2)由(1)知,当a =0时,23A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,符合题意; 当a ≠0时,方程ax 2-3x +2=0应有实数根,则Δ≥0,即9-8a ≥0,解得a ≤98.综上所述,若A 中至少有一个元素,则a ≤98.辨误区 对方程ax 2+bx +c =0的错误认识 “a =0”这种情况容易被忽视,如“方程ax 2-3x +2=0”有两种情况:一是“a =0”,即它是一元一次方程;二是“a ≠0”,即它是一元二次方程,只有在一元二次方程这种情况下,才能用判别式Δ来解决.因此解决二次项系数含参数........的方程或不等式问题时,应分二次项系数为......0.和.不为..0.两种情况进行讨论. 9.与集合有关的创新题(1)能选择自然语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题,感受集合语言的意义和作用是新课标对本节课的要求.因此高考更多地将集合作为一种语言来考查.其中不乏一些创新题.(2)与集合有关的创新题主要以集合的表示法和元素与集合的关系为背景,常常是给出新的定义,依据新背景或新定义,借助于集合的含义与表示和元素与集合的关系来解决问题.(3)解决这类问题时,要紧扣所给的新背景或新定义.其所用到的集合知识往往是比较基础的,主要是集合的含义和表示法、集合的性质、元素与集合的关系等.【例9-1】定义集合运算A B ={z |z =xy (x +y ),x ∈A ,y ∈B },设集合A ={0,1},B ={2,3},则集合A B 的所有元素之和为( )A .0B .6C .12D .18解析:根据A B 的定义,当x =0时z =0;当x =1时,若y =2,则z =6,若y =3,则z =12.因此集合A B 的所有元素和为18. 答案:D【例9-2】已知集合A 中的元素均为整数,对于k ∈A ,如果k -1∉A 且k +1∉A ,那么称k 是A 的一个“孤立元”.给定S ={1,2,3,4,5,6,7,8},由S 的3个元素构成的所有集合中,不含“孤立元”的集合共有________个.解析:先分析“孤立元”的含义,再根据不含“孤立元”的条件写出所有不含“孤立元”的集合,最后确定个数.依题意可知,所谓不含“孤立元”的集合就是集合中的3个元素必须是3个相邻的正整数,故所求的集合包括:{1,2,3},{2,3,4},{3,4,5},{4,5,6},{5,6,7},{6,7,8},共6个,应填6. 答案:6。
数学分析 第一章 集合与映射
4. 有限集与无限集 若集合S由有限个元素组成,则称集合S为有限集, 不是有限集的集合称为无限集。
例如 N、Z、Q、R都是无限集。
S x x2-3x+2=0 是有限集。
如果无限集中的元素可以按某种规律排成一个序列
换句话说,这个集合可表示为
a1, a2, , an,
则称其为可列集。 显然无限集并非一定是可列集。
左 邻域 :
右 邻域 :
2. 集合之间的关系及运算
定义1.1.2 设有集合A, B ,若 x A 必有 x B , 则称A是 B 的子集 , 或称 B 包含 A , 记作 A B.
例如 ,
,
,
若A 是 B 的一个子集,但存在一个元素 xB但 xA,
则称 A 是 B 的一个真子集。
若
且
则称 A 与 B 相等, 记作 A B .
显然有下列关系 :Fra bibliotek定义1.1.3 给定两个集合 A, B, 定义下列运算:
并集 A B x 交集 A B x
或 且
A B
B A
差集 A \ B x
且 xB
A\B AB
补集 BAc A \ B (其中B A)
B ABAc
例如:有理数关于实数集的补集是无理数集
容易知道,集合补与差满足如下关系
第一章 集合与映射
§1 集 合 §2 映 射 §3 函 数
第一章
§1 集合
1. 定义及表示法
定义 1.1.1 具有某种特定性质的具体或抽象的对象 的总体称为集合。组成集合的对象称为元素。 通常用大写字母如 A, B, S, T,¨¨表示集合 , 而用小写字母如 a,b,x,y,¨¨表示集合的元素。 不含任何元素的集合称为空集 , 记作 .
专题1 集合的概念
专题1 集合的概念【学习目标】1. 掌握集合的概念及其表示,理解集合与元素、集合与集合之间的关系;2.理解集合中元素的确定性、无序性和互异性.集合的有关概念:(1)集合的描述性说明:把能够确切指定的一些对象看作一个整体叫做集合,简称集(set )。
称集合中的各个对象叫做这个集合的元素(element );(2)集合中元素的特性:“确定性”;“互异性”;“无序性”;(3)集合的表示方法:列举法:将集合中的元素一一列出来(不考虑元素的顺序),用逗号分割,并且写在大括号内,这种表示集合的方法叫做列举法;描述法:在大括号内先写出这个集合的元素的一般形式,再划一条竖线,在竖线后面写上集合中元素所共同具有的特性,即:{}A x x p =满足的性质,这种表示集合的方法叫做描述法。
(4)元素与集合的关系:属于(belong to )∈与不属于∉(注意方向和辨析);(5)特殊集合的表示:常用的集合的特殊表示法:自然数集N (natural numbers )(包含零),不包含零的自然数集*N ;整数集Z (set of integer )(正整数集+Z )、有理数集Q(rational numbers set)(负有理数集-Q);实数集R(set of real numbers)(正实数集+R);(6)集合的分类:有限集(finite set)、无限集(infinite set);空集(empty set)∅(7).子集子集定义:一般地,对于两个集合A与B,如果集合A中任何一个元素都属于集合B,那么集合A叫做集合B的子集(subset),记作:,读作:A包含于B或B 包含(contain)A(8). 相等的集合:研究下面集合:{}{}25602,3=-+==,E x x x F一般地,对于两个集合A与B,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,我们就说集合A等于集合B,记作A=B。
高中数学:第一章:集合(竞赛精讲)
第一章 集合集合是高中数学中最原始、最基础的概念,也是高中数学的起始单元,是整个高中数学的基础.它的基础性体现在:集合思想、集合语言和集合的符号在高中数学的很多章节如函数、数列、方程与不等式、立体几何与解析几何中都被广泛地使用.在高考试题和数学竞赛中,很多问题可以用集合的语言加以叙述.集合不仅是中学数学的基础,也是支撑现代数学大厦的基石之一,本章主要介绍集合思想在数学竞赛中出现的问题.§1.1 集合的概念与运算【基础知识】一.集合的有关概念1.集合:具有某些共同属性的对象的全体,称为集合.组成集合的对象叫做这个集合的元素.2.集合中元素的三个特征:确定性、互异性、无序性.3.集合的分类:无限集、有限集、空集φ.4. 集合间的关系:二.集合的运算1.交集、并集、补集和差集差集:记A 、B 是两个集合,则所有属于A 且不属于B 的元素构成的集合记作B A \.即A x B A ∈={\且}B x ∉.2.集合的运算性质(1)A A A = ,A A A = (幂等律);(2)A B B A =, A B B A =(交换律);(3))()(C B A C B A =, )()(C B A C B A =(结合律);(4))()()(C A B A C B A =,)()()(C A B A C B A =(分配律);(5)A A B A =)( ,A B A A =)( (吸收律);(6)A A C C U U =)((对合律);(7))()()(B C A C B A C U U U =, )()()(B C A C B A C U U U =(摩根律)(8))\()\()(\C A B A C B A =,)\()\()(\C A B A C B A =.3.集合的相等(1)两个集合中元素相同,即两个集合中各元素对应相等;(2)利用定义,证明两个集合互为子集;(3)若用描述法表示集合,则两个集合的属性能够相互推出(互为充要条件),即等价;(4)对于有限个元素的集合,则元素个数相等、各元素的和相等、各元素之积相等是两集合相等的必要条件.【典例精析】【例1】在集合},,2,1{n 中,任意取出一个子集,计算它的各元素之和.则所有子集的元素之和是 .〖分析〗已知},,2,1{n 的所有的子集共有n 2个.而对于},,2,1{n i ∈∀,显然},,2,1{n 中包含i 的子集与集合},,1,1,,2,1{n i i +-的子集个数相等.这就说明i 在集合},,2,1{n 的所有子集中一共出现12-n 次,即对所有的i 求和,可得).(211∑=-=n i n n i S 【解】集合},,2,1{n 的所有子集的元素之和为2)1(2)21(211+⋅=+++--n n n n n =.2)1(1-⋅+⋅n n n 〖说明〗本题的关键在于得出},,2,1{n 中包含i 的子集与集合},,1,1,,2,1{n i i +-的子集个数相等.这种一一对应的方法在集合问题以及以后的组合总是中应用非常广泛.【例2】已知集合}034|{},023|{222<+-=<++=a ax x x B x x x A 且B A ⊆,求参数a 的取值范围.〖分析〗首先确定集合A 、B,再利用B A ⊆的关系进行分类讨论.【解】由已知易求得}0)3)((|{},12|{<--=-<<-=a x a x x B x x A当0>a 时,}3|{a x a x B <<=,由B A ⊆知无解;当0=a 时,φ=B ,显然无解;当0<a 时, }3|{a x a x B <<=,由B A ⊆解得.321≤≤-a 综上知,参数a 的取值范围是]32,1[-.〖说明〗本题中,集合的定义是一个二次三项式,那么寻于集合B 要分类讨论使其取值范围数字化,才能通过条件求出参数的取值范围.【例3】已知+∈∈R y R x ,,集合}1,2,{},1,,1{2+--=---++=y y y B x x x x A .若B A =,则22y x +的值是( )A.5B.4C.25D.10【解】0)1(2≥+x ,x x x -≥++∴12,且012>++x x 及集合中元素的互异性知 x x x -≠++12,即1-≠x ,此时应有.112-->->++x x x x而+∈R y ,从而在集合B 中,.21y y y ->->+ 由B A =,得)3()2()1(12112⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=---=-+=++yx y x y x x 由(2)(3)解得2,1==y x ,代入(1)式知2,1==y x 也满足(1)式..5212222=+=+∴y x〖说明〗本题主要考查集合相等的的概念,如果两个集合中的元素个数相等,那么两个集合中对应的元素应分别相等才能保证两个集合相等.而找到这种对应关系往往是解决此类题目的关键.【例4】已知集合}|,|,0{)},lg(,,{y x B xy y x A ==.若B A =,求++++)1()1(22y x y x ……+)1(20082008y x +的值.〖分析〗从集合A=B 的关系入手,则易于解决.【解】B A = ,⎩⎨⎧=⋅⋅+=++∴0)lg(||)lg(xy xy x y x xy xy x ,根据元素的互异性,由B 知0,0≠≠y x .B ∈0 且B A =,A ∈∴0,故只有0)lg(=xy ,从而.1=xy又由A ∈1及B A =,得.1B ∈所以⎩⎨⎧==1||1x xy 或⎩⎨⎧==11y xy ,其中1==y x 与元素的互异性矛盾!所以,1-=y x 代入得:++++)1()1(22y x y x ……+)1(20082008yx +=(2-)+2+(2-)+2+……+(2-)+2=0. 〖说明〗本题是例4的拓展,也是考查集合相等的概念,所不同的是本题利用的是集合相等的必要条件,即两个集合相等,则两个集合中,各元素之和、各元素之积及元素个数相等.这是解决本题的关键.【例5】已知A 为有限集,且*N A ⊆,满足集合A 中的所有元素之和与所有元素之积相等,写出所有这样的集合A.【解】设集合A=)1}(,,,{21>n a a a n 且n a a a <<≤211,由=+++n a a a 21n a a a ⋅⋅⋅ 21, *)(N n n a n ∈≥,得≥n na =+++n a a a 21n a a a ⋅⋅⋅ 21)!1(-≥n a n ,即)!1(-≥n n2=∴n 或3=n (事实上,当3>n 时,有)2)1()2)(1()!1(n n n n n >⋅-≥--≥-. 当2=n 时,1,2,21122121=∴<∴<+=⋅a a a a a a a ,而.2,1122≠∴+≠⋅n a a当3=n 时,3,3213321321<⋅∴<++=⋅⋅a a a a a a a a a ,.2,121==∴a a由3332a a +=,解得.33=a综上可知,}.3,2,1{=A〖说明〗本题根据集合中元素之间的关系找到等式,从而求得集合A.在解决问题时,应注意分析题设条件中所给出的信息,根据条件建立方程或不等式进行求解.【例6】已知集合}02|{},023|{22≤+-=≤+-=a ax x x S x x x P ,若P S ⊆,求实数a 的取值组成的集合A.【解】}21|{≤≤=x x P ,设a ax x x f +-=2)(2.①当04)2(2<--=∆a a ,即10<<a 时,φ=S ,满足P S ⊆;②当04)2(2=--=∆a a ,即0=a 或1=a 时,若0=a ,则}0{=S ,不满足P S ⊆,故舍去;若1=a 时,则}1{=S ,满足P S ⊆.③当04)2(2>--=∆a a 时,满足P S ⊆等价于方程022=+-a ax x 的根介于1和2之间. 即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥-≥-<<><⇔⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≥<--<>∆0340121100)2(0)1(22)2(10a a a a a f f a 或φ∈⇔a . 综合①②③得10≤<a ,即所求集合A }10|{≤<=a a .〖说明〗先讨论特殊情形(S=φ),再讨论一般情形.解决本题的关键在于对∆分类讨论,确定a 的取值范围.本题可以利用数形结合的方法讨论.0>∆【例7】(2005年江苏预赛)已知平面上两个点集{(,)||1|,M x y x y x y =++∈R }, {(,)||||1|1,,N x y x a y x y =-+-≤∈R }. 若 MN ≠∅, 则 a 的取值范围是.【解】由题意知 M 是以原点为焦点、直线 10x y ++= 为准线的抛物线上及其凹口内侧的点集,N 是以 (,1)a 为中心的正方形及其内部的点集(如图).考察 M N =∅ 时, a 的取值范围:令 1y =,代入方程|1|x y ++=, 得 2420x x --=,解出得2x = 所以,当211a <=-时, MN =∅. ………… ③ 令 2y =,代入方程|1|x y ++=得 2610x x --=. 解出得3x =.所以,当3a > 时, M N =∅. ………… ④因此, 综合 ③ 与 ④ 可知,当13a ≤≤,即[13a ∈ 时, M N ≠∅.故填[1+.【例8】已知集合},,,{4321a a a a A =,},,,{24232221a a a a B =,其中4321a a a a <<<,N a a a a ∈4321,,,.若},{41a a B A = ,1041=+a a .且B A 中的所有元素之和为124,求集合A 、B.【解】 4321a a a a <<<,且},{41a a B A = ,∴211a a =,又N a ∈1,所以.11=a又1041=+a a ,可得94=a ,并且422a a =或.423a a =若922=a ,即32=a ,则有,12481931233=+++++a a 解得53=a 或63-=a (舍) 此时有}.81,25,9,1{},9,5,3,1{==B A若923=a ,即33=a ,此时应有22=a ,则B A 中的所有元素之和为100≠124.不合题意. 综上可得, }.81,25,9,1{},9,5,3,1{==B A〖说明〗本题的难点在于依据已知条件推断集合A 、B 中元素的特征.同时上述解答中使用发分类讨论的思想.分类讨论是我们解决问题的基本手段之一,将问题分为多个部分,每一部分的难度比整体都要低,这样就使问题变得简单明了.【例9】满足条件||4|)()(|2121x x x g x g -≤-的函数)(x g 形成了一个集合M,其中R x x ∈21,,并且1,2221≤x x ,求函数)(23)(2R x x x x f y ∈-+==与集合M 的关系.〖分析〗求函数23)(2-+=x x x f 集合M 的关系,即求该函数是否属于集合M,也就是判断该函数是否满足集合M 的属性. 【解】|3||||)23()23(||)()(|212122212121++⋅-=++-++=-x x x x x x x x x f x f取65,6421==x x 时, .||4||29|)()(|212121x x x x x f x f ->-=- 由此可见,.)(M x f ∉〖说明〗本题中M 是一个关于函数的集合.判断一个函数)(x f 是否属于M,只要找至一个或几个特殊的i x 使得)(i x f 不符合M 中的条件即可证明.)(M x f ∉【例10】对集合}2008,,2,1{ 及每一个非空子集定义唯一“交替和”如下:把子集中的数按递减顺序排列,然后从最大数开始,交替地加减相继各数,如}9,6,4,2,1{的“交替和”是612469=+-+-,集合}10,7{的“交替和”是10-7=3,集合}5{的“交替和”是5等等.试求A 的所有的“交替和”的总和.并针对于集合},,2,1{n 求出所有的“交替和”.〖分析〗集合A 的非空子集共有122008-个,显然,要想逐个计算“交替和”然后相加是不可能的.必须分析“交替和”的特点,故可采用从一般到特殊的方法.如{1,2,3,4}的非空子集共有15个,共“交替和”分别为:{1} 1;{2} 2 ;{3} 3;{4} 4;{1,2} 2-1; {1,3} 3-1; {1,4} 4-1;{2,3} 3-2;{2,4} 4-2;{3,4} 4-3;{1,2,3} 3-2+1;{1,2,4} 4-2+1;{1,3,4} 4-3=1;{2,3,4} 4-3+2;{1,2,3,4} 4-3+2-1.从以上写出的“交替和”可以发现,除{4}以外,可以把{1,2,3,4}的子集分为两类:一类中包含4,另一类不包含4,并且构成这样的对应:设i A 是{1,2,3,4}中一个不含有的子集,令i A 与i A }4{相对应,显然这两个集合的“交替和”的和为4,由于这样的对应应有7对,再加上{4}的“交替和”为4,即{1,2,3.4}的所有子集的“交替和”为32.【解】集合}2008,,2,1{ 的子集中,除了集合}2008{,还有222008-个非空子集.将其分为两类:第一类是含2008的子集,第二类是不含2008的子集,这两类所含的子集个数相同.因为如果i A 是第二类的,则必有}2008{ i A 是第一类的集合;如果j B 是第一类中的集合,则j B 中除2008外,还应用1,2,……,2007中的数做其元素,即j B 中去掉2008后不是空集,且是第二类中的.于是把“成对的”集合的“交替和”求出来,都有2008,从而可得A 的所有子集的“交替和”为.2008220082008)22(2120072008⨯=+⨯- 同样可以分析},,2,1{n ,因为n 个元素集合的子集总数为n2个(含φ,定义其“交替和”为0),其中包括最大元素n 的子集有12-n 个,不包括n 的子集的个数也是12-n 个,将两类子集一一对应(相对应的子集只差一个元素n ),设不含n 的子集“交替和”为S,则对应的含n 子集的“交替和”为S n -,两者相加和为n .故所有子集的“交替和”为.21n n ⋅-〖说明〗本题中"退到最简",从特殊到一般的思想及分类讨论思想、对应思想都有所体现,这种方法在数学竞赛中是常用的方法,在学习的过程中应注意强化.【例11】一支人数是5的倍数的且不少于1000人的游行队伍,若按每横排4人编队,最后差3人;若按每横排3人编队,最后差2人;若按每横排2人编队,最后差1人,求这支游行队伍的人数最少是多少?〖分析〗已知游行队伍的总人数是5的倍数,那么可设总人数为n 5.“按每横排4人编队,最后差3人”,从它的反面去考虑,可理解为多1人,同样按3人、2人编队都可理解为“多1人”,显然问题转化为同余问题.n 5被4、3、2除时都余地,即15-n 是12的倍数,再由总人数不少于1000人的条件,即可求得问题的解.【解】设游行队伍的总人数为)(5+∈N n n ,则由题意知n 5分别被4、3、2除时均余1,即15-n 是4、3、2的公倍数,于是可令)(1215+∈=-N m m n ,由此可得:5112+=m n ①要使游行队伍人数最少,则式①中的m 应为最少正整数且112+m 为5的倍数,应为 2.于是可令)(25+∈+=N p q m ,由此可得:512]1)25(12[51+=++⋅=p p n ,25605+≥p n ② 所以10002560≥+p ,4116≥p . 取17=p 代入②式,得10452517605=+⨯=n故游行队伍的人数最少是1045人.〖说明〗本题利用了补集思想进行求解,对于题目中含有“至少”、“至多”、“最少”、“不都”、“都”等词语,可以根据补集思想方法,从词义气反面(反义词)考虑,对原命题做部分或全部的否定,用这种方法转化命题,常常能起到化繁为简、化难为易的作用,使之寻求到解题思想或方法,实现解题的目的.【例12】设n N ∈且n ≥15,B A ,都是{1,2,3,…,n }真子集,A B φ=,且A B ={1,2,3,…,n }.证明:A 或者B 中必有两个不同数的和为完全平方数.【证明】由题设,{1,2,3,…,n }的任何元素必属于且只属于它的真子集B A ,之一.假设结论不真,则存在如题设的{1,2,3,…,n }的真子集B A ,,使得无论是A 还是B 中的任两个不同的数的和都不是完全平方数.不妨设1∈A ,则3∉A ,否则1+3=22,与假设矛盾,所以3∈B .同样6∉B ,所以6∈A ,这时10∉A ,,即10∈B .因n ≥15,而15或者在A 中,或者在B 中,但当15∈A 时,因1∈A ,1+15=24,矛盾;当15∈B 时,因10∈B ,于是有10+15=25,仍然矛盾.因此假设不真,即结论成立.【赛向点拨】1.高中数学的第一个内容就是集合,而集合又是数学的基础.因此,深刻理解集合的概念,熟练地进行集合运算是非常重要的.由于本节中涉及的内容较多,所以抓好概念的理解和应用尤其重要.2.集合内容几乎是每年的高考与竞赛的必考内容.一般而言,一是考查集合本身的知识;二是考查集合语言和集合思想的应用.3.对于给定的集合,要正确理解其含义,弄清元素是什么,具有怎样的性质?这是解决集合问题的前提.4.集合语言涉及数学的各个领域,所以在竞赛中,集合题是普遍而又基本的题型之一.【针对练习】(A 组)1.(2006年江苏预赛) 设在xOy 平面上,20x y ≤<,10≤≤x 所围成图形的面积为31,则集合},1),{(≤-=x y y x M }1),{(2+≥=x y y x N 的交集N M 所表示的图形面积为( ) A.31 B.32 C.1 D.34 2. (2006年陕西预赛)b a ,为实数,集合M=x x f a P ab →=:},0,{},1,{表示把集合M 中的元素x 映射到集合P 中仍为x ,则b a +的值等于( )A.1-B.0C.1D.1± 3. (2004年全国联赛)已知M={}32|),(22=+y x y x ,N={}b mx y y x +=|),(,若对于所有的R m ∈,均有,φ≠⋂N M 则b 的取值范围是A .[26,26-] B.(26,26-)C.(332,332-) D.[332,332-] 4. (2005年全国联赛) 记集合},6,5,4,3,2,1,0{=T },4,3,2,1,|7777{4433221=∈+++=i T a a a a a M i 将M 中的元素按从大到小的顺序排列,则第2005个数是( )A .43273767575+++ B .43272767575+++ C .43274707171+++ D .43273707171+++ 5. 集合A,B 的并集A∪B={a 1,a 2,a 3},当且仅当A≠B 时,(A,B)与(B,A)视为不同的对,则这样的(A,B)对的个数有( )A.27B.28.C.26D.256.设A={n |100≤n ≤600,n ∈N },则集合A 中被7除余2且不能被57整除的数的个数为______________.7. 已知2{430,}A x x x x R =-+<∈,12{20,2(7)50,}x B x a x a x x R -=+-++∈且≤≤.若A B ⊆,则实数a 的取值范围是 .8. 设M={1,2,3,…,1995},A 是M 的子集且满足条件: 当x ∈A 时,15x ∉A,则A 中元素的个数最多是_______________.9. (2006年集训试题)设n 是正整数,集合M={1,2,…,2n }.求最小的正整数k ,使得对于M 的任何一个k 元子集,其中必有4个互不相同的元素之和等于10. 设A ={a |a =22x y -,,x y Z ∈},求证:⑴21k -∈A (k Z ∈); ⑵42 ()k A k Z -∉∈.11.(2006年江苏)设集合()12log 32A x x ⎧⎫⎪⎪=-≥-⎨⎬⎪⎪⎩⎭,21a B x x a ⎧⎫=>⎨⎬-⎩⎭.若A B ≠∅,求实数a 的取值范围.12. 以某些整数为元素的集合P 具有下列性质:①P 中的元素有正数,有负数;②P 中的元素有奇数,有偶数;③-1∉P ;④若x ,y ∈P ,则x +y ∈P 试判断实数0和2与集合P 的关系.(B 组)1. 设S 为满足下列条件的有理数的集合:①若a ∈S ,b ∈S ,则a +b ∈S ,S ab ∈;②对任一个有理数r ,三个关系r ∈S ,-r ∈S ,r =0有且仅有一个成立.证明:S 是由全体正有理数组成的集合.2.321,,S S S 为非空集合,对于1,2,3的任意一个排列k j i ,,,若j i S y S x ∈∈,,则k S y x ∈-(1)证明:三个集合中至少有两个相等.(2)三个集合中是否可能有两个集无公共元素?3.已知集合:}1|),{(},1|),{(},1|),{(22=+==+==+=y x y x C ay x y x B y ax y x A 问(1)当a 取何值时,C B A )(为含有两个元素的集合?(2)当a 取何值时,C B A )(为含有三个元素的集合?4.已知{}22(,)4470,,A x y x y x y x y R =++++=∈, {}(,)10,,B x y xy x y R ==-∈.⑴请根据自己对点到直线的距离,两条异面直线的距离中 “距离”的认识,给集合A 与B 的距离定义;⑵依据⑴中的定义求出A 与B 的距离.5.设集合=P {不小于3的正整数},定义P上的函数如下:若P n ∈,定义)(n f 为不是n 的约数的最小正整数,例如5)12(,2)7(==f f .记函数f 的值域为M.证明:.99,19M M ∉∈6.为了搞好学校的工作,全校各班级一共提了P )(+∈N P 条建议.已知有些班级提出了相同的建议,且任何两个班级都至少有一条建议相同,但没有两个班提出全部相同的建议.求证该校的班级数不多于12-P 个.【参考答案】A 组1.解: N M 在xOy 平面上的图形关于x 轴与y 轴均对称,由此N M 的图形面积只要算出在第一象限的图形面积乘以4即得.为此,只要考虑在第一象限的面积就可以了.由题意可得,N M 的图形在第一象限的面积为A =613121=-.因此N M 的图形面积为32. 所以选B.2.解:由M=P,从而1,0==a a b ,即0,1==b a ,故.1=+b a 从而选C. 3. 解:M N ≠∅相当于点(0,b )在椭圆2223x y +=上或它的内部221,322b b ∴≤∴-≤≤.故选A. 4.解: 用p k a a a ][21 表示k 位p 进制数,将集合M 中的每个数乘以47,得 32123412347{777|,1,2,3,4}{[]|,1,2,3,4}.i i M a a a a a T i a a a a a T i '=⋅+⋅+⋅+∈==∈=M '中的最大数为107]2400[]6666[=.在十进制数中,从2400起从大到小顺序排列的第2005个数是2400-2004=396.而=10]396[7]1104[将此数除以47,便得M 中的数.74707171432+++故选C. 5.解:A=φ时,有1种可能;A 为一元集时,B 必须含有其余2元,共有6种可能;A 为二元集时,B 必须含有另一元.共有12种可能;A 为三元集时,B 可为其任一子集.共8种可能.故共有1+6+12+8=27个.从而选A.6.解:被7除余2的数可写为7k +2. 由100≤7k +2≤600.知14≤k ≤85.又若某个k 使7k +2能被57整除,则可设7k +2=57n . 即57256227778n n n n k n -+--===+.即n -2应为7的倍数. 设n =7m +2代入,得k =57m +16. ∴14≤57m +16≤85. ∴m =0,1.于是所求的个数为85-(14-1)-2=70. 7.解:依题意可得{13}A x x =<<,设1()2x f x a -=+,2()2(7)5g x x a x =-++要使A B ⊆,只需()f x ,()g x 在(1,3)上的图象均在x 轴的下方,则(1)0f ≤,(3)0f ≤, (1)0g ≤,(3)0g ≤,由此可解得结果.8.解:由于1995=15⨯133,所以,只要n >133,就有15n >1995.故取出所有大于133而不超过1995的整数. 由于这时己取出了15⨯9=135, … 15⨯133=1995. 故9至133的整数都不能再取,还可取1至8这8个数,即共取出1995—133+8=1870个数, 这说明所求数≥1870.另一方面,把k 与15k 配对,(k 不是15的倍数,且1≤k ≤133)共得133—8=125对,每对数中至多能取1个数为A 的元素,这说明所求数≤1870,综上可知应填1870.9.解:考虑M 的n +2元子集P={n -l,n ,n +1,…,2n }.P 中任何4个不同元素之和不小于(n -1)+n +( n +1)+( n +2)=4 n +2,所以k ≥n +3.将M 的元配为n 对,B i =(i ,2 n +1-i ),1≤i ≤n . 对M 的任一n +3元子集A,必有三对123,,i i i B B B 同属于A(i 1、I 2、I 3两两不同).又将M 的元配为n -1对,C I (i ,2n -i ),1≤i ≤n -1.对M 的任一n +3元子集A,必有一对4i C 同属于A,这一对4i C 必与123,,i i i B B B 中至少一个无公共元素,这4个元素互不相同,且和为2 n +1+2 n =4 n +1,最小的正整数k = n +310.10.解: ⑴∵k ,1k -∈Z 且21k -=22(1)k k --,∴21k -∈A ;⑵假设42 ()k A k Z -∈∈,则存在,x y Z ∈,使42k -=22x y -即()()2(21)x y x y k -+=- (*) 由于x y -与x y +具有相同的奇偶性,所以(*)式左边有且仅有两种可能:奇数或4的倍数,另一方面,(*)式右边只能被4除余2的数,故(*)式不能成立.由此,42()k A k Z -∉∈.11.解:{}13A x x =-≤<,()(){}30B x x a x a =--<. 当0a >时,{}03B x a x a =<<<,由AB ≠∅得03a <<; 当0a <时,{}30B x a x a =<<<,由A B ≠∅得1a >-; 当0a =时,{}20B x x =<=∅,与AB ≠∅不符. 综上所述,()()1,00,3a ∈-.12.解:由④若x ,y ∈P ,则x +y ∈P 可知,若x ∈P ,则)( N k P kx ∈∈(1)由①可设x ,y ∈P ,且x >0,y <0,则-y x =|y |x (|y |∈N )故x y ,-y x ∈P ,由④,0=(-y x )+x y ∈P .(2)2∉P .若2∈P ,则P 中的负数全为偶数,不然的话,当-(12+k )∈P (N k ∈)时,-1=(-12-k )+k 2∈P ,与③矛盾.于是,由②知P 中必有正奇数.设),( 12,2N n m P n m ∈∈--,我们取适当正整数q ,使12|2|->-⋅n m q ,则负奇数P n qm ∈-+-)12(2.前后矛盾B 组1.证明:设任意的r ∈Q ,r ≠0,由②知r ∈S ,或-r ∈S 之一成立.再由①,若r ∈S ,则S r ∈2;若-r ∈S ,则S r r r ∈-⋅-=)()(2.总之,S r ∈2.取r =1,则1∈S .再由①,2=1+1∈S ,3=1+2∈S ,…,可知全体正整数都属于S .设S q p ∈,,由①S pq ∈,又由前证知S q ∈21,所以21qpq q p ⋅=∈S .因此,S 含有全体正有理数.再由①知,0及全体负有理数不属于S .即S 是由全体正有理数组成的集合.2.证明:(1)若j i S y S x ∈∈,,则i k S x y x y S x y ∈-=--∈-)(,,所以每个集合中均有非负元素.当三个集合中的元素都为零时,命题显然成立.否则,设321,,S S S 中的最小正元素为a ,不妨设1S a ∈,设b 为32,S S 中最小的非负元素,不妨设,2S b ∈则b -a ∈3S .若b >0,则0≤b -a <b ,与b 的取法矛盾.所以b =0.任取,1S x ∈因0∈2S ,故x -0=x ∈3S .所以⊆1S 3S ,同理3S 1S ⊆.所以1S =3S .(2)可能.例如1S =2S ={奇数},3S ={偶数}显然满足条件,1S 和2S 与3S 都无公共元素.3.解:C B A )(=)()(C B C A .C A 与C B 分别为方程组(Ⅰ)⎩⎨⎧=+=+1122y x y ax (Ⅱ)⎩⎨⎧=+=+1122y x ay x 的解集.由(Ⅰ)解得(y x ,)=(0,1)=(212a a +,2211aa +-);由(Ⅱ)解得 (y x ,)=(1,0),(2211a a +-,212a a +) (1)使C B A )(恰有两个元素的情况只有两种可能: ①⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+111012222a a a a ②⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+011112222aa a a 由①解得a =0;由②解得a =1.故a =0或1时,C B A )(恰有两个元素.(2)使C B A )(恰有三个元素的情况是:212a a +=2211aa +- 解得21±-=a ,故当21±-=a 时,C B A )(恰有三个元素.4.解: (1)设1212,min P A P B d P P ∈∈=(即集合A 中的点与集合B 中的点的距离的最小值), 则称d 为A 与B 的距离.⑵解法一:∵A 中点的集合为圆22(2)(2)1,x y +++=圆心为(2,2)M --,令(,)P x y 是双曲线上的任一点,则2MP =22(2)(2)x y +++=224()8x y x y ++++=2()24()x y xy x y +-+++8=2()4()28x y x y ++++令t x y =+,则2MP =22428(2)24t t t ++=++当2t =-时,即102xy x y =-⎧⎨+=-⎩有解,∴min 26MP =∴261d =- 解法二:如图,P 是双曲线上的任一点, Q 为圆22(2)(2)1x y +++=上任一点,圆心为M .显然,P M MP +Q Q ≥(当P M 、Q 、三点共线时取等号)∴min 1d MP =-.5.解:记!18=n 时,由于1,2,……18都是n 的约数,故此时.19)(=n f 从而.19M ∈若存在P n ∈,使99)(=n f ,则对于小于99的正整数k ,均有n k |,从而n n |11,|9,但是1)11,9(=,由整数理论中的性质9×11=99是n 的一个约数,这是一个矛盾!从而.99M ∉6.证明:假设该校共有m 个班级,他们的建议分别组成集合m A A A ,,,21 。
集合第一讲--集合的概念
第一讲 集合的概念一、知识梳理知识点一 集合的概念一般地,某些指定的对象组合在一起就成为一个集合,简称“集”。
一般用大括号表示集合,如:{}我们学校的篮球队。
知识点二 常见集合及其记法(1)自然数集(非负整数集):全体非负整数的集合,记作N . (2)正整数集:自然数集内排除0的集合,记作N *或N +. (3)有理数集:全体有理数的集合,记作Q . (4)实数集:全体实数的集合,记作R . (5)整数集:全体整数的集合,记作Z.知识点三 集合与元素的关系我们把集合中的每个对象叫做这个集合的元素.集合中的元素常用小写的拉丁字母....,,c b a 表示,而集合则用大写的拉丁字母......,,C B A 表示.(1)属于:如果a 是集合A 的元素,就说a 属于A ,记作A a ∈. (2)不属于:如果a 不是集合A 的元素,就说a 不属于A ,记作A a ∉知识点四 集合中元素的特性⑴确定性:是指集合中的元素是确定的,即任何一个元素都能明确它是或不是某个集合的元素,二者必居其一,它是判断一组对象是否形成集合的标准,如“高个子同学”,“高个子”便是一个含混不清的概念,具有相对性,没有统一的标准,不确定。
⑵互异性:是指给定一个集合的元素中,任何两个元素都是不同的,因而在同一个集合中,不能重复出现同一个元素。
⑶无序性:是指集合与其中元素的排列顺序无关,只要构成这两个集合的元素一样,就称这两个集合相等。
知识点五 集合的分类(1)有限集:含有有限个元素的集合,如:中国古代的四大发明组成的集合; (2)无限集:含有有限个元素的集合,如:所有自然数组成的集合;(3)空集:不含任何元素的集合,如:{}2|10x R x∈+=。
知识点六 集合的表示方法(1)列举法:把集合中的元素一一列举出来,写在大括号内表示集合的方法. 如:由方程210x -=的所有解组成的集合可以表示为{}1,1-.(2)描述法:用确定的条件表示某些对象是否属于这个集合,并把这个条件写在大括号内表示集合的方法. 格式:(){}|x A P x ∈.如:所有的直角三角形的集合可以表示为{|x x 是直角三角形}. (3)图示法(维恩图):用一条封闭的曲线的内部表示一个集合的方法.二.典例分析 考点一、集合的概念例1.判断下列对象能否组成集合①高一(1)班成绩较好的同学; ②2010年度诺贝尔经济学奖获得者; ③立方接近0的正数;(错) ④第十一届全运会所有比赛项目; ⑤1,2,3,2考点二、集合中元素的特征例2.已知{}{}22,,,2,2,M a b N a b ==,且M N =,试求,a b 的值。
职高数学第一章集合
第一章集合
一、集合的概念
集合是数学中一个基本的概念,它是一个不重复元素的序列。
这些元素可以是人、物品、数字等等,只要它们是确定的、可区分的。
集合的元素之间没有顺序,也就是说,集合{a, b, c}和{c, a, b}是同一个集合。
同时,集合中的元素是唯一的,也就是说,集合{a, a}只表示一个集合,即{a}。
二、集合的表示
集合可以用大括号{}来表示,例如,集合{1, 2, 3}可以表示为{1, 2, 3}。
如果集合中的元素是有限个的,那么可以用列举法来表示,即列出所有元素。
例如,集合{1, 2, 3}可以表示为{1, 2, 3}。
如果集合中的元素是无限个的,那么可以用描述法来表示,即用一些属性来描述这些元素。
例如,集合{自然数}可以表示为{x|x是自然数}。
三、集合的运算
集合的运算包括并集、交集、差集等。
并集是指将两个集合中的所有元素合并成一个新的集合,例如,并集{1, 2, 3}∪{2, 3, 4}={1, 2, 3, 4}。
交集是指将两个集合中共有的元素合并成一个新的集合,例如,交集{1, 2, 3}∩{2, 3, 4}={2, 3}。
差集是指从一个集合中去掉另一个集合中的所有元素后得到的新集合,例如,差集{1, 2, 3}−{2, 3, 4}={1}。
四、集合的应用
集合在数学和日常生活中都有着广泛的应用。
例如,在数学中,我们可以使用集合来表示一些具有共同属性的数学对象;在日常生活中,我们可以使用集合来表示一些具有共同特征的事物。
同时,集合也是许多数学概念的基础,例如函数、概率等。
北师大版高中数学必修一《集合》第一课时课件
§1 集合
第1课时 集合的含义
学习目标
1.通过实例理解集合的有关概念. 2.初步理解集合中元素的三个特性. 3.体会元素与集合的属于关系. 4.了解常用数集及其专用符号,学会用集合语言表示有关数学对象.
新课引入
“集合”是日常生活中的一个常用词,现代汉语解释为:许多的 人或物聚在一起.
集合中的元素没有前后顺序.
B.我市跑得快的汽车 确定性是判断一组对象能否构成集合的标准.
某单位所有的“帅哥”能否构成一个集合? 某单位所有的“帅哥”能否构成一个集合?
“快”的标准不确定
(6)新华中学2014年9月入学的所有的高一学生.
C.上海市所有的中学生 用小写拉丁字母a,b,c,…表示集合中的元素.
共同特点:都指“所有的”,即研究对象的全体.
探究点1 集合定义
集合定义 一般地,我们把研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体
叫做集合(简称集).
探究点2 集合中元素的特征
【问题】任意一组对象是否都能组成一个集合?集合中的元素有什么 特征?请思考下列问题:
1. 某单位所有的“帅哥”能否构成一个集合? 不能
下列指定的对象,能构成一个集合的是( )
在一个给定的集合中能否有相同的元素?
(2){(1,2),(2,1)}={(2,1),(1,2)}
C.
重复元素只可算1个
个元素.
探究点4 集合的表示、常用数集
集合与元素的表示 通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示集合, 用小写拉丁字母a,b,c,…表示集合中的元素.
C.
9月2日上午8时,高一年级的学生在
D.香港的高楼 ⑤所有无理数
(5)到直线l的距离等于定长d的所有的点. 此时集合A中含有两个元素3、1,符合题意;
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练习卷1
姓名:___________ 班级:___________ 一、选择题
1.已知集合A={0,1},B={-1,0,a+3},且A ⊆B,则a 等于( ) (A)1 (B)0 (C)-2 (D)-3
2.已知集合A={x|x ≥0},B={0,1,2},则( ) (A)A ⊆B (B)B ⊆A (C)A ∪B=B (D)A ∩B=∅
3.已知集合M ={a ,b ,c },集合N 满足N ⊆M ,则集合N 的个数是( ). A .6 B .7 C .8 D .9
4.如图,阴影部分表示的集合是( )
A. ()U A B ð
B. ()U A B ð
C. ()U A B ð
D. ()U A B ð
5.设全集{}1,2,3,4U =,集合{}1,2,4A =,{}2,3,4B =,()U A
B =ð( )
A.{}2,4
B.{}1,3
C.{}1,2,3,4
D.∅ 6.符号“U A ð”可表示为 A .}{
x x U x A
∈∈且 B .}
{x x U x A ∈∉且
C .}{
x x U
∈ D .}{x x A ∉
7.已知集合2
{|230},{|1}A x x x B x x =--<=>,则A B =( )
A .{|1}x x >
B .{|3}x x <
C .{|13}x x <<
D .{|11}x x -<< 8.已知集合
,集合
,则
( )
A.{}530355225----,,,,,,,,
B.{}
55-,
C.{}532023,5---,,,,,
D.{}53223,5---,,,,
9.设A ={1,4,2x},若B ={1,2
x },若B ⊆A ,则x = ( ) A .0 B .-2 C .0或-2 D .0或±2 10.已知集合{}
{}2540,1,2,3,4,M x Z x x N =∈-+<=则M
N =( ).
A .{}1,2,3
B .{}2,3,4
C .{}2,3
D .{}1,2,4
11.若集合,,则=( )A . B . C . D . 12.已知集合{2,0,1}A =,集合{|||B x x a =<,且}x Z ∈,则满足A B ⊆的实数a 可以取的一个值是( ) A .0 B .1 C .2 D .3
}1|{2<=x x
M {|N x y ==
N M N M φ{|01}x x <<
13.已知{|||2}M a a =≥,2{|(2)(3)0,}A a a a a M =--=∈,则集合A 的子集共有( ) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
14.设集合={1,2,3}A ,B={45},,={x|x=a+b,a A,b B}M ∈∈,则M 中元素的个数为( ) A .3 B .4 C .5 D .6
15.集合{}
31<<-∈=x Z x A 的元素个数是 ( )A .1 B .2
C .3
D .4
16.非空数集{}*123n A a a a a n =∈N ,,,,()中,
所有元素的算术平均数记为E A (),即123n
a a a a E A n
+++
+=().若
非空数集B 满足下列两个条件:①B A ⊆;②E B E A =()(),则称B 为A 的一个“保均值子集”.据此,集合{}12345,,,,的“保均值子集”有( )A .5个
B .6个
C .7个
D .8个
17.满足{}a M ⊆Ü{,,,}a b c d 的集合M 共有( )A .6个 B .5个 C .8个 D .7个
18.下列命题正确的有( )
(1)很小的实数可以构成集合; (2)集合{}
1|2
-=x y y 与集合(){}
1|,2
-=x y y x 是同一个集合;
(3)361
1,,,,0.5242
-
这些数组成的集合有5个元素; (4)集合(){}R y x xy y x ∈≤,,0|,是指第二和第四象限内的点集。
A .0个 B .1个 C .2个 D .3个
参考答案
1.C
【解析】根据A ⊆B,则只能是a+3=1,即a=-2. 2.B
【解析】显然B ⊆A,A ∪B=A,A ∩B=B. 3.C
【解析】集合M 的子集个数为:23
=8(个). 4.A 【解析】
试题分析:由文氏图可知,阴影部分在集合B 外,同时在集合A 内,应是()U A B ð,故选A.
考点:1.集合的运算;2.交集和补集的应用. 5.B 【解析】 试题分析:
{}1,2,4A =,{}2,3,4B =,{}2,4A B ∴=,{}1,2,3,4U =,(){}1,3U A
B ∴=ð,故选B. 考点:集合的交集与补集运算
6.B 【解析】
试题分析: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}{
x x U x A ∈∉且,
故B 正确。
考点:补集的定义。
7.C 【解析】
试题分析:
{}{}2{|230}|(3)(1)0|13,{|1}A x x x x x x x x B x x =--<=-+<=-<<=>,所以
{}|13A B x x ⋂=<<,故选C.
考点:1.集合的运算;2.二次不等式的求解. 8.C 【解析】 试题分析:{}|A
B x x A x B =∈∈或,即把集合A 和集合B 中的元素写在一起,重复的只写一个.
考点:集合的并集. 9.C 【解析】
试题分析:因为B A ⊆,则24x =,或2
2x x =,当24x =时,2x =±,但2x =时,24x =,这与集合的互异性相矛盾,
当2
2x x =时,0x =,或1x =,但1x =时, 21x =,这与集合的互异性相矛盾,综上所述,2x =-或0x =.
考点:集合的性质,集合与集合的关系,考查学生对基本概念的理解,及学生的基本运算能力. 10.C 【解析】
试题分析:因为{2,3}M =,所以{2,3}M
N =,选C.
考点:集合的运算、一元二次不等式的解法. 11.D 【解析】
试题分析:{|11}M x x =-<<, {|0}N x x =>, {|01}M
N x x =<<.
考点:1.一元二次不等式的解法;2.函数的定义域;3.集合的交集运算. 12.A 【解析】
试题分析:a=3时,B ={-2,-1,0,1,2},符合A ⊆B . 考点:真子集的定义. 13.B 【解析】
试题分析:∵{|||2}{|22}M a a a a =≥=≤-≥或,2{|(2)(3)0,}A a a a a M =--=∈{2}=,则集合A 的子集有{2},
∅,共2个,选B.
考点:绝对值不等式,三次方程的解法,子集的概念. 14.B
【解析】由题意知x a b =+,,a A b B ∈∈,则x 的可能取值为5,6,7,8.因此集合M 共有4个元素,故选B. 【考点定位】集合的概念 15.C 【解析】
试题分析:{}31<<-∈=x Z x A ={0,1,2},所以,集合{}
31<<-∈=x Z x A 的元素个数是3个,故选C 。
考点:集合的概念。
点评:简单题,根据集合中元素的特征,确定元素。
16.C 【解析】
考点:本题主要考查集合的概念,学习能力。
点评:简单题,关键是理解新定义,计算元素的算术平均数。
17.D 【解析】
试题分析:因为
{}a M ⊆Ü{,,,}a b c d ,所以满足条件的集合M 有:
{}{}{}{}{}{}{},,,,,,,,,a a b a c a d a b c a b d a c d 、、、、、、,共7个,因此选D 。
考点:子集;真子集。
点评:若集合A 中有n 个元素,则它子集的个数为2n。
18.A 【解析】
试题分析:(1)很小的实数可以构成集合,错误,不满足集合元素的确定性;
(2)集合{}
1|2-=x y y 与集合(){}1|,2-=x y y x 是同一个集合,错误。
集合{}
1|2-=x y y 是数集,是函数21y x =-的所有函数值构成的集合,而集合(){}
1|,2-=x y y x 是点集,是抛物线21y x =-上的所有点构成的集合; (3)36
1
1,,,,0.5242
-
这些数组成的集合有5个元素,错误,这些数构成的集合只有三个数:311,,22;
(4)集合(){}R y x xy y x ∈≤,,0|,是指第二和第四象限内的点集,错误,还有坐标轴上的点。
考点:集合的有关概念;集合中元素的特征;集合的表示方法。
点评:我们要注意集合中元素的特征:确定性、互异性和无序性。
属于基础题型。