高中数学必修一《优化方案》答案-第一章
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1。
1集合
1.1。
1集合的含义与表示
[读教材·填要点]
1.元素与集合
(1)元素与集合的定义:
一般地,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).
(2)集合中元素的性质:
①确定性:即给定的集合,它的元素是确定的.
②互异性:即给定集合的元素是互不相同的.
③无序性.
(3)集合相等:
只要构成两个集合的元素是一样的,就称这两个集合是相等的.
(4)元素与集合的关系:
a是集合A的元素,记作a∈A,a不是集合A的元素,记作a∉A。
2.集合的表示方法
除了用自然语言表示集合外,还可以用列举法和描述法表示集合.
(1)列举法:把集合中的元素一一列举出来,并用花括号“{}"括起来表示集合的方法.
(2)描述法:用集合所含元素的共同特征表示集合的方法.
3.常用数集及其记法
集合自然数集正整数集整数集有理数集实数集
记法N N*或N+Z Q R
[小问题·大思维]
1.著名数学家能否构成一个集合?
提示:不能,没有一定的评定标准,故著名数学家是不确定的对象,所以不能构成集合.2.一个集合能表示成{s,k,t,k}吗?
提示:不能,集合中的元素是互不相同的,任何两个相同的对象在同一个集合中,只能算作这个集合的一个元素.
3.集合{-5,-8}和{(-5,-8)}是同一集合吗?
提示:不是同一集合.集合{-5,-8}中元素有2个,为数.而集合{(-5,-8)}中有一个元素为坐标(-5,-8).
集合的基本概念
[例1]下列每组对象能否构成一个集合:
(1)某校2013年在校的所有高个子同学;
(2)不超过20的非负数;
(3)帅哥;
(4)直角坐标系平面内第一象限的一些点;
(5)3的近似值的全体.
[自主解答]“高个子"没有明确的标准,因此(1)不能构成集合.(2)任给一个实数x,可以明确地判断是不是“不超过20的非负数”,即“0≤x≤20”与“x>20或x〈0”,两者必居其一,且仅居其一,故“不超过20的非负数”能构成集合;(3)“帅哥"没有一个明确的标准,不能构成集合;(4)“一些点”无明确的标准,对于某个点是否在“一些点”中无法确定,因此“直角坐标平面内第一象限的一些点”不能构成集合;(6)“错误!的近似值”不明确精确到什么程度,因此很难判断一个数如“2”是不是它的近似值,所以(5)不能构成集合.——————————————————
判断指定的对象能不能构成集合,关键在于能否找到一个明确标准,对于任何一个对象,都能确定它是不是给定集合的元素,同时还要注意集合中元素的互异性、无序性.———-——-——-—-—-————--————-—--————--———-——
1.下列能构成集合的是()
A.中央电视台著名节目主持人
B.2013年沈阳全运会比赛的所有项目
C.2010年上海世博园中所有漂亮的展馆
D.世界上的高楼
答案:B
集合中元素性质的应用
[例2]已知集合A={a+2,(a+1)2,a2+3a+3},若1∈A,求实数a的值.
[自主解答]若a+2=1,则a=-1,所以A={1,0,1},与集合中元素的互异性矛盾,应舍去;
若(a+1)2=1,则a=0或a=-2,
当a=0时,A={2,1,3},满足题意.
当a=-2时,A={0,1,1},
与集合中元素的互异性矛盾,舍去;
若a2+3a+3=1,则a=-1或a=-2(均舍去).
综上可知,a=0。
例2中1∈A改为4∈A,则结果如何?
解:若a+2=4,则a=2。
∴A={4,9,13}满足题意.
若(a+1)2=4,则a=1或a=-3。
当a=1时,A={3,4,7},满足题意.
当a=-3时,A={-1,3,4,}满足题意.
若a2+3a+3=4,
则a=错误!,代入后都满足题意,故a的值为a=1,a=2,或a=-3或a=错误!.
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1。
这类问题既要用元素的确定性,又要利用互异性检验解的正确与否.初学者解题时易忽略元素的互异性,学习中要高度重视.另外,本类问题往往涉及分类讨论的数学思想。
2.一个集合中,元素之间没有先后顺序,只要构成两个集合的元素是一样的,这两个集合就是同一个集合。
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2.含有两个实数的集合A可以表示为{a-3,2a-1},求实数a的取值范围.
解:∵A={a-3,2a-1},
∴由集合中元素的互异性可得a-3≠2a-1.
∴a≠-2。
∴a的取值范围为a≠-2。
集合的表示方法
[例3]用适当的方法表示下列集合:
(1)方程组错误!的解集;
(2)不等式2x-3>5的解集.
[自主解答](1)集合用描述法表示为{(x,y)|错误!}.解方程组,得错误!故集合用列举法表示为{(4,-1)}.
(2)由2x-3〉5可得x〉4,所以不等式2x-3〉5的解集为{x|x〉4,x∈R}.
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1.一个集合可以用不同的方法表示,需根据题意选择适当的方法,同时注意列举法和描述法的适用范围.
2.方程(或方程组)的解的个数较少,因此方程(或方程组)的解集一般用列举法表示;不等式(或不等式组)的解集一般用描述法表示.注意,当题目中要求求出“…的解集”或写出“…的集合"时,一定要将最终结果写成集合的形式.
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3.有下面六种表示方法
①{x=-1,y=2}②错误!
③{-1,2}④(-1,2)⑤{(-1,2)}⑥{x,y|x=-1,或y=2}.
其中,能正确表示方程组错误!的解集的是________(把所有正确答案的序号填在空格上).
解析:
序号判断原因分析
①否①中含两个元素,且都是式子,而方程组的解集中只有一个元素,是一个
点.
②能②代表元素是点的形式,且对应值与方程组解相同.
③否③中含两个元素,是数集,而方程组的解集是点集,且只有一个元素.
④否④没有用花括号“{}”括起来,不表示集合.
⑤能⑤中只含有一个元素,是点集且与方程组解对应相等.
⑥中代表元素与方程组解的一般形式不符,须加小括号(),条件中
⑥否
“或”也要改为“且".
答案:②⑤
审题要严,做题要细,一招不慎,满盘皆输,试解题高手易错题
试能否走出迷宫!
已知集合A中含有三个元素,1,0,x,若x3∈A,求实数x的值.
[错解]∵x3∈A,故x3=0或x3=1或x3=x,
若x3=0,则x=0;
若x3=1,则x=1;
若x3=x,则x=1或x=0。
综上所述:所求x的值为0或1。
[错因]本题错误的原因有两个,一是没有考虑到元素的互异性,解出来的结果没有代入检验,得出了错误结果;二是解x2=x时漏掉了x=-1这个答案,也导致了错误的结果.[正解]∵x3∈A,
∴x3是集合A中的元素.
又∵集合A中含有3个元素,∴需分情况讨论:
①若x3=0,则x=0,此时集合A中有两个元素0,不符合集合中元素的互异性,舍去;
②若x3=1,则x=1,此时集合A中有两个元素1,不符合集合中元素的互异性,舍去;
③若x3=x,则x=0、x=-1或x=1,当x=0、x=1时不符合集合中元素的互异性,都舍去.当x=-1时,此时集合A中有三个元素1,0,-1,符合集合中元素的互异性;
综上可知,x=-1。
1.有下列各组对象:
①接近于0的数的全体;
②比较小的正整数的全体;
③平面上到点O的距离等于1的点的全体;
④正三角形的全体.
其中能构成集合的个数是()
A.2B.3
C.4 D.5
解析:①不能构成集合,“接近”的概念模糊,无明确标准.②不能构成集合,“比较小”也是不明确的,多小算小没明确标准.③④均可构成集合,因为任取一个元素是否是此集合的元素有明确的标准可依.
答案:A
2.下面几个命题中正确命题的个数是()
①集合N*中最小的数是1;
②若-a∉N*,则a∈N*;
③若a∈N*,b∈N*,则a+b最小值是2;
④x2+4=4x的解集是{2,2}.
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:N*是正整数集,最小的正整数是1,故①正确;当a=0时,-a∉N*,且a∉N*,故②错;若a∈N*,则a的最小值是1,又b∈N*,b的最小值也是1,当a和b都取最小值时,a+b 取最小值2,故③正确;由集合元素的互异性知④是错误的.故①③正确.
答案:C
3.已知集合M={3,m+1},且4∈M,则实数m等于()
A.4 B.3
C.2 D.1
解析:∵4∈M,∴4=m+1,∴m=3.
答案:B
4.已知①错误!∈R②错误!∈Q③0={0}④0∉N
⑤π∈Q⑥-3∈Z.正确的个数为________.
解析:①②⑥是正确的;③④⑤是错误的.
答案:3
5.用适当的符号填空:已知A={x|x=3k+2,k∈Z},B={x|x=6m-1,m∈Z},则有:17______A;-5______A;17________B.
解析:令3k+2=17得,k=5∈Z。
所以17∈A.
令3k+2=-5得,k=-错误!∉Z.
所以-5∉A。
令6m-1=17得,m=3∈Z,
所以17∈β.
答案:∈,∉,∈
6.用适当的方法表示下列集合:
(1)一年中有31天的月份的全体;
(2)大于-3.5小于12。
8的整数的全体;
(3)梯形的全体构成的集合;
(4)所有非负偶数的集合;
(5)所有能被3整除的数的集合;
(6)方程(x-1)(x-2)=0的解集;
(7)不等式2x-1〉5的解集.
解:(1){1月,3月,5月,7月,8月,10月,12月}.
(2){-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}.
(3){x|x是梯形}或{梯形}.
(4){0,2,4,6,8,…}.
(5){x|x=3n,n∈Z}.
(6){1,2}.
(7){x|2x-1〉5}.
一、选择题
1.下列给出的对象中,能组成集合的是()
A.一切很大的数B.高中数学的所有难题
C.美丽的小女孩D.方程x2-1=0的实数根
解析:选项A,B,C中的对象都没有明确的判断标准,不满足集合中元素的确定性,故A,B,C中的对象都不能组成集合.
答案:D
2.下列命题不.正确的有()
①很小的实数可以构成集合;
②集合{y|y=x2-1}与集合{(x,y)|y=x2-1}是同一个集合;
③1,错误!,错误!,错误!,0.5这些数组成的集合有5个元素;
④集合{(x,y)|xy≤0,x,y∈R}是指第二和第四象限内的点集.
A.1个B.2个
C.3个D.4个
解析:①错的原因是元素不确定;②前者是数集,而后者是点集,种类不同;③错误!=错误!,错误!=0.5,有重复的元素,应该是3个元素;④该集合还包括坐标轴上的点.答案:D
3.已知集合A={1,2,3,4,5},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x-y∈A},则B中所含元素的个数为()
A.3 B.6
C.8 D.10
解析:列举得集合B={(2,1),(3,1),(4,1),(5,1),(3,2),(4,2),(5,2),(4,3),(5,3),(5,4)},共含有10个元素.
答案:D
4.定义集合运算:A*B={z|z=xy,x∈A,y∈B}.设A={1,2},B=(0,2),则集合A *B的所有元素之和为()
A.0 B.2
C.3 D.6
解析:依题意,A*B={0,2,4},其所有元素之和为6.
答案:D
二、填空题
5.集合A={(2,-2),(2,2)}中含有________个元素.
解析:∵(2,-2),(2,2)是两个点,∴有2个元素.
答案:2
6.已知集合A={(x,y)|y=2x+1},B={(x,y)|y=x+3},a∈A且a∈B,则a为________.
解析:∵a∈A且a∈B,
∴a是方程组错误!的解.
解方程组,得错误!,
∴a为(2,5).
答案:(2,5)
7.用描述法表示方程x<-x-3的解集为________.
解析:∵x〈-x-3,
∴x<-错误!.
∴解集为{x|x<-错误!}.
答案:{x|x〈-错误!}
8.{(x,y)|(x+2)2+|y-3|=0,x,y∈R}=________。
解析:由(x+2)2+|y-3|=0,又(x+2)2≥0,|y-3|≥0,所以(x+2)2=0,|y -3|=0,所以x=-2,y=3,所以{(x,y)|(x+2)2+|y-3|=0,x,y∈R}={(-2,3)}.答案:{(-2,3)}
三、解答题
9.已知集合A含有两个元素a-3和2a-1,
(1)若-3∈A,试求实数a的值.
(2)若a∈A,试求实数a的值.
解:(1)因为-3∈A,
所以-3=a-3或-3=2a-1.
若-3=a-3,则a=0。
此时集合A含有两个元素-3,-1,符合题意.
若-3=2a-1,
则a=-1。
此时集合A含有两个元素-4,-3,符合题意,
综上所述,满足题意的实数a的值为0或-1。
(2)因为a∈A,
所以a=a-3或a=2a-1。
当a=a-3时,有0=-3,不成立.
当a=2a-1时,有a=1,此时A中有两个元素-2,1,符合题意.综上知a=1.
10.已知集合A={x|kx2-8x+16=0}只有一个元素,试求实数k的值,并用列举法表示集合A.
解:当k=0时,原方程变为-8x+16=0,
所以x=2,此时集合A={2};
当k≠0时,要使一元二次方程kx2-8x+16=0有两个相等实根,需Δ=64-64k=0,即k =1。
此时方程的解为x1=x2=4,集合A={4}.
1.1.2集合间的基本关系
[读教材·填要点]
1.子集的概念
文字语言符号语言图形语言集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,就说这两
个集合有包含关系,则称集合A是集合B的子集
A⊆B(或B⊇A) 2。
集合相等与真子集的概念
定义符号表示图形表示
集合相等如果A⊆B,且B⊆A,就说集合A与B相等A=B
真子集如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,
则称集合A是B的真子集
A B(或
B A)
3。
空集
(1)定义:不含任何元素的集合叫做空集.
(2)用符号表示为:∅。
(3)规定:空集是任何集合的子集.
4.子集的有关性质
(1)任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A.
(2)对于集合A,B,C,如果A⊆B,且B⊆C,那么A⊆C。
[小问题·大思维]
1.若A B,则A⊆B且A≠B,对吗?
提示:对.∵A B,首先A⊆B,其中B中至少有一个元素不属于A,即A≠B。
2.任何集合都有真子集吗?
提示:不是,空集∅就没有真子集.
3.{0}和∅表示同一集合吗?它们之间有什么关系?
提示:{0}和∅不是同一个集合.{0}表示含有一个元素0的集合,∅是不含任何元素的集合,且∅{0}.
有限集合子集确定问题
[例1]写出集合A={1,2,3}的所有子集和真子集.
[自主解答]由0个元素构成的子集:∅;
由1个元素构成的子集:{1},{2},{3};
由2个元素构成的子集:{1,2},{1,3},{2,3};
由3个元素构成的子集:{1,2,3}.
由此得集合A的所有子集为∅,{1},{2},{3},{1,2},{1,3},{2,3},{1,2,3}.在上述子集中,除去集合A本身,即{1,2,3},剩下的都是A的真子集.
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1.求解有限集合的子集问题,关键有三点:
(1)确定所求集合;
(2)合理分类,按照子集所含元素的个数依次写出;
(3)注意两个特殊的集合,即空集和集合本身。
2。
一般地,若集合A中有n个元素,则其子集有2n个,真子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个.
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1.已知集合M满足{2,3}⊆M⊆{1,2,3,4,5},求集合M及其个数.
解:当M中含有两个元素时,M为{2,3};
当M中含有三个元素时,M为{2,3,1},{2,3,4},{2,3,5};
当M中含有四个元素时,M为{2,3,1,4},{2,3,1,5},{2,3,4,5};
当M中含有五个元素时,M为{2,3,1,4,5}.
所以满足条件的集合M为{2,3},{2,3,1},{2,3,4},{2,3,5},{2,3,1,4},{2,3,1,5},{2,3,4,5},{2,3,1,4,5},集合M的个数为8。
集合间关系的判定
[例2]下列各式正确的是________.
(1){a}⊆{a};(2){1,2,3}={3,1,2};(3)0⊆{0};
(4){1}{x|x≤5};(5){1,3}{3,4}.
[自主解答]
题号正误原因
(1)√任何一个集合都是它本身的子集.
(2)√两集合中的元素是一样的,符合集合相等的定义.
(3)×元素0是集合{0}中的一个元素,故应为0∈{0}.
(4)√∵1<5,∴1∈{x|x≤5}.∴{1}⊆{x|x≤5}.又∵{1}≠{x|x≤5},∴{1}{x|x≤5}.
(5)×∵1∈{1,3},但1∉{3,4},∴{1,3}⃘{3,4}.“”是“真包含于"的意思
[答案](1)(2)(4)
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集合间关系的判定的步骤:
首先,判断一个集合A中的任意元素是否属于另一集合B,若是,则A⊆B,否则A B;,其次,判断另一个集合B中的任意元素是否属于第一个集合A,若是,则B⊆A,否则B A;,最后,下结论:若A⊆B,B⊆A,则A=B;若A⊆B,B A,则A B;若A B,B⊆A,则B A;若上述三种情况都不成立,则A B,B A.
[注意]有时一个集合可以看成另一个集合的元素,如{1}可以看成集合{{1},1,2,3}中的元素,也可以看成子集,因此{1}∈{{1},1,2,3}与{1}⊆{{1},1,2,3}都正确. —-——--——-——---———--——————--—————————————
2.集合M={x|x2+x-6=0},N={x|2x+7>0},试判断集合M和N的关系.
解:M={-3,2},N=错误!。
∵-3〉-错误!,2>-错误!,
∴-3∈N,2∈N.∴M⊆N.
又0∈N,但0∉M,∴M N.
集合间关系的应用
[例3]已知集合A={x|-3≤x≤4},B={x|2m-1〈x〈m+1},且B⊆A。
求实数m的取值范围.
[自主解答]∵B⊆A,
(1)当B=∅时,m+1≤2m-1,解得m≥2。
(2)当B≠∅时,有{-3≤2m-1,,m+1≤4,,2m-1〈m+1
解得-1≤m〈2,
综上得m≥-1.
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(1)利用集合之间的关系时,首先要分析、简化每个集合.
(2)此类问题通常借助数轴,利用数轴分析法,将各个集合在数轴上表示出来,以形定数,还要注意验证端点值,做到准确无误,一般含“="用实点表示,不含“=”用虚点表示。
(3)此类问题还应注意“空集"这一“陷阱”,尤其是集合中含有字母参数时,初学者会想当然认为非空集合而丢解,因此分类讨论是必须的。
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3.设集合A={1,3,a},B={1,a2-a+1},且A⊇B,求a的值.
解:∵A⊇B,而a2-a+1∈B,∴a2-a+1∈A.
∴a2-a+1=3或a2-a+1=a.
当a2-a+1=3时,a=2或a=-1。
(1)a=2时,A={1,3,2},B={1,3},这时满足条件A⊇B;
(2)a=-1时,A={1,3,-1},B={1,3},这时也满足条件A⊇B.
当a2-a+1=a时,a=1,此时A={1,3,1},B={1,1},根据集合中元素的互异性,故舍去a=1。
∴a的值为2或-1.
解题高手易错题
审题要严,做题要细,一招不慎,满盘皆输,试试能
否走出迷宫!
已知M={x|x2-3x+2=0},N={x|x2-2x+a=0},若N⊆M,求实数a的取值范围.[错解]∵M={x|x2-3x+2=0}={1,2},
(1)当N={1}时,有错误!∴a=1。
(2)当N={2}时,有错误!不成立.
(3)当N={1,2}时,有错误!不成立.
所以,a=1。
[错因]空集是一个特殊的集合,是任何集合的子集,在解决集合关系问题时极易忽略∅,错解中没有考虑集合N为∅的情况.
[正解]∵M={x|x2-3x+2=0}={1,2},
又N⊆M,∴N=∅,或N={1},或N={2},或N={1,2}.
(1)当N=∅时,方程x2-2x+a=0的判别式Δ=4-4a〈0,即a〉1.
(2)当N={1}时,有错误!
∴a=1.
(3)当N={2}时,有错误!不成立.
(4)当N={1,2}时,有错误!不成立.
综上可知实数a的取值范围是a≥1。
1.下列命题中,正确的有()
①空集是任何集合的真子集;
②若A B,B C,则A C;
③任何一个集合必有两个或两个以上的真子集;
④如果不属于B的元素也不属于A,则A⊆B。
A.①②B.②③
C.②④D.③④
解析:①空集只是空集的子集而非真子集,故①错;②真子集具有传递性,故②正确;③若一个集合是空集,则没有真子集,故③错;④由韦恩(Venn)图易知④正确.答案:C
2.设集合M={x|x>-2},则下列选项正确的是()
A.{0}⊆M B.{0}∈M
C.∅∈M D.0⊆M
解析:选项B、C中均是集合之间的关系,符号错误;选项D中是元素与集合之间的关系,符号错误.
答案:A
3.已知集合A={x|x是平行四边形},B={x|x是矩形},C={x|x是正方形},D={x|x 是菱形},则()
A.A⊆B B.C⊆B
C.D⊆C D.A⊆D
解析:选项A错,应当是B⊆A.选项B对,正方形一定是矩形,但矩形不一定是正方形.选项C错,正方形一定是菱形,但菱形不一定是正方形.选项D错,应当是D⊆A。
答案:B
4.已知∅{x|x2-x+a=0},则实数a的取值范围是________.
解析:∵∅{x|x2-x+a=0}.
∴{x |x 2-x +a =0}≠∅。
即x 2-x +a =0有实根.
∴Δ=(-1)2-4a ≥0,得a ≤错误!. 答案:a ≤错误!
5.若{a ,0,1}={c ,错误!,-1},则a =________,b =________,c =________。
解析:∵1b ≠0,∴c =0,∴a =-1,1
b =1.∴a =-1,b =1。
答案:-1 1 0
6.已知集合A ={-1,3,2m -1},集合B ={3,m 2},若B ⊆A ,求实数m 的值. 解:∵B ⊆A ,∴m 2=-1,或m 2=2m -1,当m 2=-1时,显然无实数根;当m 2=2m -1时,m =1.∴实数m =1.
一、选择题
1.已知集合M ={x ∈Z |-3〈x ≤1},则它的真子集的个数为( ) A .12 B .14 C .15
D .16
解析:∵M ={x ∈Z |-3〈x ≤1}={-2,-1,0,1}共有4个元素,∴它的真子集共有24-1=15个.
答案:C
2.定义集合A *B ={x |x ∈A ,且x ∉B },若A ={1,2,3,4,5},B ={2,4,5},则A *B 的子集个数为( )
A .1
B .2
C .3
D .4
解析:由题意知A *B ={1,3}, ∴A *B 的子集个数为22=4个. 答案:D
3.已知集合M ={x |-5〈x <错误!,x ∈Z },则下列集合中为集合M 子集的是( ) A .P ={-3,0,1} B .Q ={-1,0,1,2}
C .R ={y |-π〈y <-1,y ∈Z }
D .S ={x ||x |≤3,x ∈N }
解析:先用列举法表示集合,再观察元素与集合的关系.集合M={-2,-1,0,1},集合R={-3,-2},S={0,1},不难发现集合P中的元素-3∉M,集合Q中的元素2∉M,集合R中的元素-3∉M,而S={0,1}中的任意一个元素都在集合M中,所以S⊆M,且S M。
答案:D
4.已知集合A⊆{0,1,2},且集合A中至少含有一个偶数,则这样的集合A的个数为() A.6 B.5
C.4 D.3
解析:集合{0,1,2}的子集为:∅,{0},{1},{2},{0,1},{0,2},{1,2},{0,1,2},其中含有偶数的集合有6个.
答案:A
二、填空题
5.已知集合A={x|a-1≤x≤a+2},B={x|3〈x<5},则能使A⊇B成立的实数a的取值范围是________.
解析:∵A⊇B,∴错误!
∴3≤a≤4.
答案:3≤a≤4
6.设a,b∈R,集合{0,错误!,b}={1,a+b,a},则b-a=________.
解析:由题意可知a≠0,则a+b=0,a=-b,所以错误!=-1,则a=-1,b=1,故b -a=2。
答案:2
7.下列关系中正确的是________.
①∅∈{0};②∅{0};③{0,1}⊆{(0,1)};
④{(a,b)}={(b,a)}.
解析:∵∅{0},∴①错误;空集是任何非空集合的真子集,②正确,{(0,1)}是含有一个元素的点集,③错误;{(a,b)}与{(b,a)}是两个不等的点集,④错误,故正确的是②.
答案:②
8.已知集合P={1,2},那么满足Q⊆P的集合的个数是________.
解析:∵P={1,2},Q⊆P,
∴集合Q可以是∅或{1}或{2}或{1,2}.
答案:4
三、解答题
9.由“2,a,b"三个元素构成的集合与由“2a,2,b2"三个元素构成的集合是同一个集合,求a,b的值.
解:根据集合相等,有
错误!或错误!
解得错误!或错误!或错误!
再根据集合元素的互异性,得错误!或错误!
10.设集合A={x|x2-5x+6=0},B={x|x2-(2a+1)x+a2+a=0},若B⊆A,求a的值.解:法一:A={x|x2-5x+6=0}={2,3},由B⊆A得,B=∅,或B={2},或B={3},或B={2,3},由于Δ=(2a+1)2-4a2-4a=1〉0,
∴B≠∅,且B含有两个不同元素.
∴B={2,3},需2a+1=5和a2+a=6同时成立,
∴a=2。
综上所述:a=2.
法二:A={x|x2-5x+6=0}={2,3},
B={x|x2-(2a+1)x+a2+a=0}={x|(x-a)·
(x-a-1)=0}={a,a+1},
∵a≠a+1,
∴当B⊆A时,只有a=2且a+1=3.
∴a=2。
1.1.3集合的基本运算
第一课时并集与交集
[读教材·填要点]
1.集合的并集与交集的定义
并集交集
自然语言由所有属于集合A或属于集合B的元素
组成的集合
由属于集合A且属于集合B的所有元素
组成的集合
符号
语言
A∪B={x|x∈A或x∈B}A∩B={x|x∈A且x∈B}
图形
语言
2.并集与交集的运算性质
并集的运算性质交集的运算性质
A∪B=B∪A A∩B=B∩A
A∪A=A A∩A=A
A∪∅=A A∩∅=∅
A⊆B⇔A∪B=B A⊆B⇔A∩B=A
A∪B⊇A,A∪B⊇B A∩B⊆B,A∩B⊆A
[小问题·大思维]
1.若A={1,2,3},B={3,4,5},那么A∪B={1,2,3,3,4,5}对吗?如何表示A∪B和A∩B?
提示:A∪B={1,2,3,3,4,5}是不对的,因为不符合元素的互异性;A∪B={1,2,3,4,5},A∩B={3}.
2.你认为并集概念中的“或”与我们日常生活中“或”意义一致吗?有什么区别?
提示:并集中的“或”与生活中“或”是不一样的.生活用语中的“或”是“或此”“或彼”只取其一,如“老师让张明或李红去开会”,意思是张明去也可以,李红去也可以,但不包括张明和李红一起去这种情况;而并集中的“或"则是“或此”“或彼”“或彼此”.3.若集合A与集合B没有公共元素,能否说集合A与集合B没有关系?
提示:当两集合A与B没有公共元素时,不能说集合A与B没有关系,而是A∩B=∅。
集合交并的简单运算
[例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}
[自主解答]A={x|(x-1)(x+2)=0}={1,-2};B={x|(x+2)(x-3)=0}={-2,3},
∴A∪B={1,-2}∪{-2,3}={-2,1,3}.
[答案] C
—-————--———————-——
解决此类问题首先应看清集合中元素的范围,简化集合,若是用列举法表示的数集,可以根据交集、并集的定义直接观察或用Venn图表示出集合运算的结果;若是用描述法表示的数集,可借助数轴分析写出结果,此时要注意当端点不在集合中时,应用“空心点”表示. —-—-———-————-———-———-———-———-——--———————
1.已知集合A={x|-1<x≤3},B={x|x≤0,或x≥错误!},求A∩B,A∪B.
解:∵A={x|-1<x≤3},B={x|x≤0,或x≥错误!},
把集合A与B表示在数轴上,如图.
∴A∩B={x|-1<x≤3}∩{x|x≤0或x≥错误!}
={x|-1<x≤0或5
2≤x≤3};
A∪B={x|-1<x≤3}∪{x|x≤0或x≥错误!}=R.
已知集合交集、并集求参数
[例2]已知集合A={1,3,x},B={1,x2},A∪B={1,3,x},求满足条件的实数x 的值.
[自主解答]∵A∪B={1,3,x},A={1,3,x},B={1,x2},
∴A∪B=A,即B⊆A,
∴x2=3或x2=x.
①当x2=3时,得x =±3.
若x=错误!,则A={1,3,错误!},B={1,3},符合题意;
若x=-错误!,则A={1,3,-错误!},B={1,3},符合题意.
②当x2=x时,则x=0或x=1。
若x=0,则A={1,3,0},B={1,0},符合题意;
若x=1,则A={1,3,1},B={1,1},不成立,舍去;
综上可知,x=±3或x=0.
———————-———-—-———-
(1)在利用集合的交集、并集性质解题时,常常会遇到A∩B=A,A∪B=B等这类问题,解答时常借助于交、并集的定义及上节学习的集合间的关系去分析,如A∩B=A⇔A⊆B,A ∪B=B⇔A⊆B等,解答时应灵活处理。
(2)对于含有参数的问题要分类讨论,同时要检验,利用好集合中元素的互异性. —-——--—-—--—-—-—-————————-———————-——-———
2.已知集合A={4,6},B={2,m},A∪B={2,4,6},则m的值为________.
解析:∵A={4,6},B={2,m},
而A∪B={2,4,6},
∴m=4或m=6。
答案:4或6
解题
妙解题同样的结果,不一样的过程,节省解题时间,也是得分!
高手
集合A={x|x2-ax+a2-19=0},B={x|x2-5x+6=0},C={x|x2+2x-8=0}.
(1) 若A∩B=A∪B,求a的值;
(2)若∅A∩B,A∩C=∅,求a的值.
[巧思](1)A∩B=A∪B⇔A=B;(2)∅A∩B⇔A∩B≠∅.
[妙解]由已知,得B={2,3},C={2,-4}.
(1)∵A∩B=A∪B,∴A=B.于是2,3是一元二次方程x2-ax+a2-19=0的两个根,
由根与系数之间的关系知:错误!解之得a=5。
(2)由A∩B∅⇒A∩B≠∅,又A∩C=∅,得3∈A,2∉A,-4∉A.
由3∈A得32-3a+a2-19=0,
解得a=5或a=-2。
当a=5时,A={x|x2-5x+6=0}={2,3},与2∉A矛盾;
当a=-2时,A={x|x2+2x-15=0}={3,-5},符合题意.
∴a=-2。
1.已知集合M={1,2,3,4},N={-2,2},下列结论成立的是()
A.N⊆M B.M∪N=M
C.M∩N=N D.M∩N={2}
解析:因为-2∉M,可排除A;M∪N={-2,1,2,3,4},可排除B;M∩N={2}.
答案:D
2.设A={x∈N|1≤x≤10},B={x∈R|x2+x-6=0},则如图中阴影部分表示的集合为()
A.{2}B.{3}
C.{-3,2} D.{-2,3}
解析:注意到集合A中的元素为自然数,因此易知A={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},而直接解集合B中的方程可知B={-3,2},因此阴影部分显然表示的是A∩B={2}.答案:A
3.设集合M={x|-3≤x<7},N={x|2x+k≤0},若M∩N≠∅,则k的取值范围是() A.k≤3 B.k≥-3
C.k〉6 D.k≤6
解析:因为N={x|2x+k≤0}={x|x≤-错误!},
且M∩N≠∅,所以-错误!≥-3⇒k≤6。
答案:D
4.已知集合A={x|x是平行四边形},B={x|x是菱形},C={x|x是矩形},则A∩B∩C =________。
解析:∵A∩B={x|x是菱形}
∴A∩B∩C={x|x是正方形}.
答案:{x|x是正方形}
5.已知集合M={0,1,2},N={x|x=2a,a∈M},则集合M∩N=________。
解析:由M={0,1,2},知N={0,2,4},
M∩N={0,2}.
答案:{0,2}
6.设集合A={a2,a+1,-3},B={a-3,2a-1,a2+1},A∩B={-3},求实数a。
解:∵A∩B={-3},∴-3∈B。
∵a2+1≠-3,
∴①若a-3=-3,则a=0,
此时A={0,1,-3},B={-3,-1,1},
但由于A∩B={1,-3}与已知A∩B={-3}矛盾,
∴a≠0.
②若2a-1=-3,则a=-1,
此时A={1,0,-3},B={-4,-3,2},A∩B={-3},综上可知a=-1.
一、选择题
1.已知集合A={x|x≥0},B={x|-1≤x≤2},则A∪B=()
A.{x|x≥-1} B.{x|x≤2}
C.{x|0<x≤2}D.{x|1≤x≤2}
解析:结合数轴得A∪B={x|x≥-1}.
答案:A
2.设集合M={x|-3<x〈2},N={x|1≤x≤3},则M∩N=()
A.{x|1≤x<2} B.{x|1≤x≤2}
C.{x|2〈x≤3} D.{x|2≤x≤3}
解析:∵M={x|-3<x〈2}且N={x|1≤x≤3},
∴M∩N={x|1≤x<2}.
答案:A
3.设A={x|-3≤x≤3},B={y|y=-x2+t}.若A∩B=∅,则实数t的取值范围是() A.t〈-3 B.t≤-3
C.t〉3 D.t≥3
解析:B={y|y≤t},结合数轴可知t<-3。
答案:A
4.已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+1<x<2m-1},且B≠∅,若A∪B=A,则() A.-3≤m≤4 B.-3<m<4
C.2<m<4 D.2<m≤4
解析:∵A∪B=A,∴B⊆A.又B≠∅,
∴错误!即2<m≤4.
答案:D
二、填空题
5.已知集合A={1,2,4},B={2,4,6},则A∪B=________。
解析:集合A,B都是以列举法的形式给出,易得A∪B={1,2,4,6}.
答案:{1,2,4,6}
6.已知集合A={x|x≥5},集合B={x|x≤m},且A∩B={x|5≤x≤6},则实数m=________。
解析:用数轴表示集合A、B如图所示,
由于A∩B={x|5≤x≤6},
则m=6。
答案:6
7.已知集合A={x|x≤1},B={x|x≥a},且A∪B=R,则实数a的取值范围是________.解析:如图所示,若A∪B=R,则a≤1。
答案:a≤1
8.已知集合A={(x,y)|y=ax+3},B={(x,y)|y=3x+b},A∩B={(2,5)},则a=________,b=________.
解析:∵A∩B={(2,5)}.
∴5=2a+3。
∴a=1.
∴5=6+b。
∴b=-1.
答案:1-1
三、解答题
9.已知集合A={x|-1≤x<3},B={x|2x-4≥x-2}.
(1)求A∩B;
(2)若集合C={x|2x+a>0},满足B∪C=C,求实数a的取值范围.
解:(1)∵B={x|x≥2},A={x|-1≤x<3},
∴A∩B={x|2≤x<3}.
(2)∵C={x|x>-错误!},B∪C=C⇔B⊆C,∴a>-4。
10.已知集合A=错误!,集合B={m|3>2m-1},求A∩B,A∪B。
解:解不等式组错误!得-2〈x〈3,
则A={x|-2<x<3},
解不等式3〉2m-1,得m〈2,则B={m|m〈2}.
用数轴表示集合A和B,如图所示,
则A∩B={x|-2<x<2},A∪B={x|x〈3}.
第二课时补集及集合运算综合问题
[读教材·填要点]
1.全集
(1)定义:如果一个集合含有我们所研究问题中涉及的所有元素,那么称这个集合为全集.
(2)符号表示:通常记作U。
2.补集
自然语言对于一个集合A,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∁U A
符号语言∁U A={x|x∈U,且x∉A}
图形语言
[小问题·大思维]
1.已知集合A、∁U A(U为全集),则A∩(∁U A)与A∪(∁U A)各有什么特点?
提示:A∩(∁U A)=∅,A∪(∁U A)=U。
2.设U为全集,则∁U∅、∁U U、∁U(∁U A)分别表示什么集合?
提示:∁U∅=U,∁U U=∅。
∁U(∁U A)=A。
3.判断∁U(A∩B)=(∁U A)∩∁U B,∁U(A∪B)=(∁U A)∪(∁U B)是否正确.
提示:不对.结合韦恩图可知
∁U(A∩B)=(∁U A)∪(∁U B)
∁U(A∪B)=(∁U A)∩(∁U B).
简单的补集运算
[例1]设全集U={0,1,2,3},A={x∈U|x2+mx=0},若∁U A={1,2},求实数m 的值.
[自主解答]如图,∵U={0,1,2,3},
∁U A={1,2},∴A={0,3}.
∴方程x2+mx=0的两根为x1=0,x2=3,∴0+3=-m.即m=-3.
———————-——————-———
(1)根据补集定义,借助V enn图,可直观地求出全集,此类问题,当集合中元素离散时,可借助Venn图;当集合中元素连续时,可借助数轴,利用数轴分析法求解.
(2)解题时要注意使用补集的几个性质:∁U U=∅,∁U∅=U,A∪(∁U A)=U. —————--—----—-——————————————————-————-——
1.已知全集U,集合A={1,3,5,7,9},∁U A={2,4,6,8},∁U B={1,4,6,8,9},求集合B.
解:借助Venn,如右图所示,
得U={1,2,3,4,5,6,7,8,9},
∵∁U B={1,4,6,8,9},
∴B={2,3,5,7}.
交、并、补的综合运算
[例2]设U={x∈N|x<10},A={1,5,7,8},B={3,4,5,6,9},求A∩B,A∪B,(∁
A)∩(∁U B),(∁U A)∪(∁U B).
U
[自主解答]∵U={x∈N|x〈10}={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},A={1,5,7,8},B={3,4,5,6,9},
∴A∩B={1,5,7,8}∩{3,4,5,6,9}={5},
A∪B={1,5,7,8}∪{3,4,5,6,9}={1,3,4,5,6,7,8,9}.
∵∁U A={0,2,3,4,6,9},∁U B={0,1,2,7,8},
∴(∁U A)∩(∁U B)={0,2},(∁U A)∪(∁U B)={0,1,2,3,4,6,7,8,9}.
---—--——-———-——--—
1。
解决集合的混合运算时,一般先运算括号内的部分,如求∁U(A∪B)时,先求出A∪B,再求补集.
2.当集合是用列举法表示时,如数集,可以通过列举集合的元素分别得到所求的集合;当集合是用描述法表示时,如不等式形式表示的集合,则可借助数轴求解。
————-————-——-———-———-————————-—--——-————
2.已知U=R,A={x|x〉0},B={x|x≤-1},则[A∩(∁U B)]∪[B∩(∁U A)]=()A.∅B.{x|x≤0}
C.{x|x>-1} D.{x|x>0,或x≤-1}
解析:∵B={x|x≤-1},∴∁U B={x|x〉-1}.
又∵A={x|x〉0},∴A∩(∁U B)={x|x〉0}.
又∵∁U A={x|x≤0}.
∴B∩(∁U A)={x|x≤-1}.
∴[A∩(∁U B)]∪[B∩(∁U A)]={x|x〉0,或x≤-1}.
答案:D
利用补集运算求参数范围
[例3]设全集U=R,M={x|3a<x<2a+5},P={x|-2≤x≤1},若M∁U P,求实数a的取值范围.
[自主解答]
∁U P={x|x<-2或x>1},
∵M∁U P,
∴分M=∅,M≠∅,两种情况讨论.
(1)M≠∅时,如图可得
错误!
或错误!
∴a≤-错误!,或错误!≤a<5.
(2)M=∅时,
应有3a≥2a+5⇒a≥5。
综上可知,a≤-错误!,或a≥错误!.
—-—--——-——-———————
1。
M⊆N,一般分两种情况讨论:①M=∅,②M≠∅.
2.解用不等式表示的数集间的集合运算时,一般要借助于数轴求解,此法的特点是简单直观,同时要注意各个端点的画法。
—-———--—-————-———-———————-—-——---———--—-
3.已知集合A={x|-4≤x≤-2},集合B={x|x-a≥0}.
(1)若A⊆B,求a的取值范围;
(2)若全集U=R,且A⊆(∁U B),求a的取值范围.
解:∵A={x|-4≤x≤-2},B={x|x≥a},
(1)由A⊆B,结合数轴(如图所示)
可知a的范围为a≤-4.
(2)∵U=R,∴∁U B={x|x<a},要使A⊆∁U B,
须a>-2。
解题
妙解题同样的结果,不一样的过程,节省解题时间,也是得分!
高手
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________.
[巧思]先将文字语言转化为集合语言,设U为全班学生组成的集合,A、B分别表示喜爱篮球运动的学生组成的集合、喜爱乒乓球运动的学生组成的集合,再利用Venn图可直观得出答案.
[妙解]设全集U={全班30名学生},A={喜爱篮球运动的学
生},B={喜爱乒乓球运动的学生},画出Venn图如图所示.
设既喜欢篮球运动又喜欢乒乓球运动的人数为x,则(15-x)+x+(10-x)=30-8,解得x=3,所以喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数为12。
[答案]12
1.设全集为R,A={x|x<3,或x>5},B={x|-3〈x<3},则()
A.∁R(A∪B)=R B.A∪(∁R B)=R
C.(∁R A)∪(∁R B)=R D.A∪B=R
解析:∵∁R A={x|3≤x≤5},∁R B={x|x≤-3,或x≥3},逐个验证知B正确.
答案:B
2。
(2013·临沂一模)已知全集U=Z,集合A={0,1},B={-1,0,1,
2},则图中阴影部分所表示的集合为()
A.{-1,2}B.{-1,0}
C.{0,1} D.{1,2}
解析:图中阴影部分表示的集合为(∁U A)∩B,因为A={0,1},B={-1,0,1,2},所以(∁U A)∩B={-1,2}.
答案:A
3.已知全集U={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},集合A={0,1,3,5,8},集合B={2,4,5,6,8},则(∁U A)∩(∁U B)=()
A.{5,8}B.{7,9}
C.{0,1,3} D.{2,4,6}
解析:因为A∪B={0,1,2,3,4,5,6,8},所以(∁U A)∩(∁U B)=∁U(A∪B)={7,9}.答案:B
4.已知全集U={2,3,a2-a-1},A={2,3},若∁U A={1},则实数a的值是________.解析:∵U={2,3,a2-a-1},A={2,3},∁U A={1},
∴a2-a-1=1,即a2-a-2=0,∴a=-1或a=2.
答案:-1或2
5.已知集合A={x|0≤x≤5},B={x|2≤x<5},则∁A B=________.
解析:如图:
由数轴可知:∁A B={x|0≤x<2,或x=5}.
答案:{x|0≤x〈2,或x=5}
6.设全集U={x|0〈x〈10,x∈N},若A∩B={3},A∩(∁U B)={1,5,7},(∁U A)∩(∁
B)={9},求集合A,B。
U
解:U={1,2,3,4,5,6,7,8,9},由题意画出Venn图,
∴A={1,3,5,7},B={2,3,4,6,8}.
一、选择题
1.设U=R,A={x|x>0},B={x|x〉1},则A∩(∁U B)=()
A.{x|0≤x〈1} B.{x|0<x≤1}
C.{x|x〈0}D.{x|x>1}
解析:画出数轴,如图所示,∁U B={x|x≤1},则A∩(∁U B)
={x|0〈x≤1}.
答案:B
2.已知全集U=A∪B中有m个元素,(∁U A)∪(∁U B)中有n个元素.若A∩B是非空集合,则A∩B的元素个数为()
A.mn B.m+n
C.n-m D.m-n
解析:画出Venn图,如图.
∵U=A∪B中有m个元素,
(∁U A)∪(∁U B)=∁U(A∩B)中有n个元素,
∴A∩B中有m-n个元素.
答案:D
3.已知集合A={x|x〈a},B={x|x<2},且A∪(∁R B)=R,则a满足() A.a≥2 B.a>2
C.a〈2 D.a≤2
解析:∁R B={x|x≥2},则由A∪(∁R B)=R得a≥2。
答案:A
4.设S为全集,则下列几种说法中,错误的个数是()
①若A∩B=∅,则(∁S A)∪(∁S B)=S;
②若A∪B=S,则(∁S A)∩(∁S B)=∅;
③若A∪B=∅,则A=B。
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:①如图,(∁S A)∪(∁S B)=S,正确.
②若A∪B=S,则(∁S A)∩(∁S B)=
∁S(A∪B)=∅,故成立.
③若A∪B=∅,则A=B=∅。
答案:A
二、填空题
5.已知集合A={1,3,5,7,9},B={0,3,6,9,12},则A∩B=________,A∩(∁N B)=________.
解析:因为集合A与集合B都有元素3和9,所以A∩B={3,9},
结合Venn图(如图所示),
易得A∩(∁N B)={1,5,7}.
答案:{3,9}{1,5,7}
6.设集合A={x|x+m≥0},B={x|-2〈x〈4},全集U=R,且(∁U A)∩B=∅,则实数m 的取值范围是________.
解析:∵A={x|x≥-m},
∴∁U A={x|x<-m}.
又∵(∁U A)∩B=∅,-m≤-2。
∴m≥2.
答案:m≥2
7.设全集U={a,b,c,d},集合A={a,b},B={b,c,d},则(∁U A)∪(∁U B)=________.
解析:依题意得知,∁U A={c,d},∁U B={a},(∁U A)∪(∁U B)={a,c,d}.
答案:{a,c,d}
8.已知全集U(U≠∅)和集合A、B、D,且A=∁U B,B=
∁U D,则A与D的关系是________.
解析:A=∁U B=∁U(∁U D)=D。
答案:A=D
三、解答题
9.已知全集U={x|-1≤x≤4},A={x|-1≤x≤1},B={x|0<x≤3},求∁U A,(∁U B)∩A。
解:∵U={x|-1≤x≤4},A={x|-1≤x≤1},B={x|0<x≤3},结合数轴(如图).
可知∁U A={x|1<x≤4},
∁U B={x|3<x≤4,或-1≤x≤0}.结合数轴(如图).
可知(∁U B)∩A={x|-1≤x≤0}.
10.2011年8月世界大学生运动会在深圳举行,大运村的50名志愿者中,会讲英语的有36人,会讲日语的有20人,既会讲英语又会讲日语的有14人,问既不会讲英语又不会讲日语的有多少人?
解:设全集U={50名志愿者},A={会讲英语的志愿者},B={会
讲日语的志愿者},A∩B={既会讲英语又会讲日语的志愿者},画出Venn
图,如图,则由Venn图知,既不会讲英语又不会讲日语的志愿者有50-22
-14-6=8(人).
错误!
1.2.1函数的概念
[读教材·填要点]。