高三数学问题:1.1-集合中的创新问题(含答案)
高三数学人教版A版数学(理)高考一轮复习教案:1.1 集合 Word版含答案
第一节 集合1.集合的含义与表示(1)了解集合的含义、元素与集合的“属于”关系.(2)能用自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题. 2.集合间的基本关系(1)理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集. (2)在具体情境中,了解全集与空集的含义. 3.集合间的基本运算(1)理解两个集合的并集与交集的含义,会求两个简单集合的并集与交集. (2)理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集. (3)能使用韦恩(Venn)图表示集合的关系及运算.知识点一 集合的基本概念1.集合中元素的三个特性:确定性、互异性、无序性. 2.元素与集合的关系:属于或不属于,表示符号分别为∈和∉. 3.集合的三种表示方法:列举法、描述法、V enn 图法.易误提醒 在解决含参数的集合问题时,要注意检验集合中元素的互异性,否则很可能会因为不满足“互异性”而导致解题错误.[自测练习]1.已知a ∈R ,若{-1,0,1}=⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a ,a 2,0,则a =________.解析:1a ≠0,a ≠0,a 2≠-1,只有a 2=1.当a =1时,1a =1,不满足互异性,∴a =-1.答案:-1知识点二 集合间的基本关系A必记结论若集合A中有n个元素,则其子集个数为2,真子集个数为2-1,非空真子集的个数为2n-2.易误提醒易忘空集的特殊性,在写集合的子集时不要忘了空集和它本身.[自测练习]2.已知集合A={x|x=a+(a2-1)i}(a∈R,i是虚数单位),若A⊆R,则a=() A.1 B.-1 C.±1 D.0解析:A⊆R,∴a2-1=0,a=±1.答案:C3.已知集合A={1,2,3,4},B={(x,y)|x∈A,y∈A,xy∈A},则集合B的所有真子集的个数为()A.512 B.256C.255 D.254解析:由题意知当x=1时,y可取1,2,3,4;当x=2时,y可取1,2;当x=3时,y可取1;当x=4时,y可取1.综上,B中所含元素共有8个,所以其真子集有28-1=255个.选C.答案:C知识点三集合的基本运算及性质易误提醒 运用数轴图示法易忽视端点是实心还是空心. 必记结论 ∁U (A ∩B )=(∁U A )∪(∁U B ),∁U (A ∪B )=(∁U A )∩(∁U B ).[自测练习]4.(2015·广州一模)已知全集U ={1,2,3,4,5},集合M ={3,4,5},N ={1,2,5},则集合{1,2}可以表示( )A .M ∩NB .(∁U M )∩NC .M ∩(∁U N )D .(∁U M )∩(∁U N )解析:M ∩N ={5},A 错误;∁U M ={1,2},(∁U M )∩N ={1,2},B 正确;∁U N ={3,4},M ∩(∁U N )={3,4},C错误;(∁U M )∩(∁U N )=∅,D 错误.故选B.答案:B5.(2015·长春二模)已知集合P ={x |x ≥0},Q =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x +1x -2≥0,则P ∩(∁R Q )=( ) A .(-∞,2) B .(-∞,-1] C .(-1,0)D .[0,2]解析:由题意可知Q ={x |x ≤-1或x >2},则∁R Q ={x |-1<x ≤2},所以P ∩(∁R Q )={x |0≤x ≤2}.故选D.答案:D考点一 集合的基本概念|1.已知集合S ={x |3x +a =0},如果1∈S ,那么a 的值为( ) A .-3 B .-1 C .1D .3解析:∵1∈S ,∴3+a =0,a =-3. 答案:A2.设集合A ={1,2,4},集合B ={x |x =a +b ,a ∈A ,b ∈A },则集合B 中的元素个数为( )A .4B .5C .6D .7 解析:∵a ∈A ,b ∈A ,x =a +b ,∴x =2,3,4,5,6,8,∴B 中有6个元素,故选C. 答案:C3.(2015·贵阳期末)已知全集U ={a 1,a 2,a 3,a 4},集合A 是集合U 的恰有两个元素的子集,且满足下列三个条件:①若a1∈A,则a2∈A;②若a3∉A,则a2∉A;③若a3∈A,则a4∉A.则集合A=________.(用列举法表示)解析:若a1∈A,则a2∈A,则由若a3∉A,则a2∉A可知,a3∈A,假设不成立;若a4∈A,则a3∉A,则a2∉A,则a1∉A,假设不成立,故集合A={a2,a3}.答案:{a2,a3}判断一个元素是某个集合元素的三种方法:列举法、特征元素法、数形结合法.考点二集合间的基本关系及应用|(1)已知全集A={x∈N|x2+2x-3≤0},B={y|y⊆A},则集合B中元素的个数为()A.2B.3C.4 D.5[解析]依题意得,A={x∈N|(x+3)(x-1)≤0}={x∈N|-3≤x≤1}={0,1},共有22=4个子集,因此集合B中元素的个数为4,选C.[答案] C(2)已知集合M={x|-1<x<2},N={x|x<a},若M⊆N,则实数a的取值范围是()A.(2,+∞) B.[2,+∞)C.(-∞,-1) D.(-∞,-1][解析]依题意,由M⊆N得a≥2,即所求的实数a的取值范围是[2,+∞),选B.[答案] B1.判断两集合的关系常有两种方法(1)化简集合,从表达式中寻找两集合间的关系.(2)用列举法表示各集合,从元素中寻找关系.2.已知两集合间的关系求参数时的两个关键点(1)将两集合间的关系转化为元素间的关系,进而转化为参数满足的关系.(2)合理利用数轴、Venn图帮助分析.1.(2015·辽宁五校联考)设集合P={x|x>1},Q={x|x2-x>0},则下列结论正确的是() A.P⊆Q B.Q⊆PC.P=Q D.P∪Q=R解析:由集合Q={x|x2-x>0},知Q={x|x<0或x>1},所以选A.答案:A考点三集合的基本运算|(1)(2015·高考全国卷Ⅱ)已知集合A={-2,-1,0,1,2},B={x|(x-1)(x+2)<0},则A∩B=()A.{-1,0}B.{0,1}C.{-1,0,1} D.{0,1,2}[解析]由于B={x|-2<x<1},所以A∩B={-1,0}.故选A.[答案] A(2)(2015·郑州期末)已知函数f(x)=2-x-1,集合A为函数f(x)的定义域,集合B为函数f(x)的值域,则如图所示的阴影部分表示的集合为________.[解析]本题考查函数的定义域、值域以及集合的表示.要使函数f(x)=2-x-1有意义,则2-x-1≥0,解得x≤0,所以A=(-∞,0].又函数f(x)=2-x-1的值域B=[0,+∞).阴影部分用集合表示为∁A∪B(A∩B)=(-∞,0)∪(0,+∞).[答案](-∞,0)∪(0,+∞)集合运算问题的四种常见类型及解题策略(1)离散型数集或抽象集合间的运算.常借助Venn图求解.(2)连续型数集的运算.常借助数轴求解.(3)已知集合的运算结果求集合.借助数轴或Venn图求解.(4)根据集合运算求参数.先把符号语言译成文字语言,然后适时应用数形结合求解.2.(2015·高考陕西卷)设集合M={x|x2=x},N={x|lg x≤0},则M∪N=()A.[0,1]B.(0,1]C.[0,1) D.(-∞,1]解析:∵M={x|x2=x}={0,1},N={x|lg x≤0}={x|0<x≤1},∴M∪N={x|0≤x≤1},故选A.答案:A考点四集合的创新问题|设集合A={1,2,3},B={2,3,4,5},定义A⊙B={(x,y)|x∈A∩B,y∈A∪B},则A⊙B中元素的个数是()A.7B.10C.25D.52[解析]A∩B={2,3},A∪B={1,2,3,4,5},由列举法可知A⊙B={(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(2,5),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(3,5)},共有10个元素,故选B.[答案] B解决集合创新问题的三个策略(1)遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质.(2)按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、验证、运算,使问题得以解决.(3)对于选择题,可以结合选项通过验证,用排除、对比、特值等方法求解.3.设P和Q是两个集合,定义集合P-Q={x|x∈P,且x∉Q},如果P={x|log2x<1},Q={x||x-2|<1},那么P-Q=()A.{x|0<x<1} B.{x|0<x≤1}C.{x|1≤x<2} D.{x|2≤x<3}解析:由log2x<1,得0<x<2,所以P={x|0<x<2};由|x-2|<1,得1<x<3,所以Q={x|1<x<3}.由题意,得P-Q={x|0<x≤1}.答案:B1.遗忘空集致误【典例】 设全集是实数集R ,A ={x |2x 2-7x +3≤0},B ={x |x 2+a <0}.若(∁R A )∩B =B ,则实数a 的取值范围是________.[解析] ∵A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ 12≤x ≤3,∴∁R A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x <12或x >3,当(∁R A )∩B =B 时,B ⊆∁R A 即A ∩B =∅.①当B =∅,即a ≥0时,满足B ⊆∁R A ; ②当B ≠∅,即a <0时, B ={x |--a <x <-a }, 要使B ⊆∁R A ,需-a ≤12,解得-14≤a <0.综上可得,实数a 的取值范围是a ≥-14.[答案] a ≥-14[易误点评] 由∁R A ∩B =B 知B ⊆∁R A ,即A ∩B =∅,又集合B 中元素属性满足x 2+a <0,当a ≥0时B =∅易忽视导致漏解.[防范措施] (1)根据集合间的关系求参数是高考的一个重点内容.解答此类问题的关键是抓住集合间的关系以及集合元素的特征.(2)已知集合B ,若已知A ⊆B 或A ∩B =∅,则考生很容易忽视A =∅而造成漏解.在解题过程中应根据集合A 分三种情况进行讨论.[跟踪练习] 已知U =R ,集合A ={x |x 2-x -2=0},B ={x |mx +1=0},B ∩(∁U A )=∅,则m =________.解析:A ={-1,2},B =∅时,m =0;B ={-1}时,m =1;B ={2}时,m =-12.答案:0,1,-12A 组 考点能力演练1.集合U ={0,1,2,3,4},A ={1,2},B ={x ∈Z |x 2-5x +4<0},则∁U (A ∪B )=( ) A .{0,1,3,4} B .{1,2,3} C .{0,4}D .{0}解析:因为集合B ={x ∈Z |x 2-5x +4<0}={2,3},所以A ∪B ={1,2,3},又全集U ={0,1,2,3,4},所以∁U (A ∪B )={0,4}.所以选C.答案:C2.已知集合A ={0,1,2,3,4},B ={x |x =n ,n ∈A },则A ∩B 的真子集个数为( )A.5 B.6C.7 D.8解析:由题意,得B={0,1,2,3,2},所以A∩B={0,1,2},所以A∩B的真子集个数为23-1=7,故选C.答案:C3.(2015·太原一模)已知全集U=R,集合M={x|(x-1)(x+3)<0},N={x||x|≤1},则阴影部分表示的集合是()A.[-1,1)B.(-3,1]C.(-∞,-3)∪[-1,+∞)D.(-3,-1)x|-3<x<1,N={}x|-1≤x≤1,∴阴影部分表示的集合解析:由题意可知,M={}x|-3<x<-1.为M∩(∁U N)={}答案:D4.集合A={x|x-2<0},B={x|x<a},若A∩B=A,则实数a的取值范围是()A.(-∞,-2] B.[-2,+∞)C.(-∞,2] D.[2,+∞)解析:由题意,得A={x|x<2}.又因为A∩B=A,所以a≥2,故选D.答案:D5.(2015·山西质检)集合A,B满足A∪B={1,2},则不同的有序集合对(A,B)共有() A.4个B.7个C.8个D.9个解析:由题意可按集合A中的元素个数分类.易知集合{1,2}的子集有4个:∅,{1},{2},{1,2}.若A=∅,则B={1,2};若A={1},则B={2}或B={1,2};若A={2},则B ={1}或B={1,2};若A={1,2};则B=∅或B={1}或B={2}或B={1,2}.综上所述,不同的有序集合对(A,B)共有9个,故选D.答案:D6.(2015·广州模拟)设集合A={(x,y)|2x+y=6},B={(x,y)|3x+2y=4},满足C⊆(A∩B)的集合C的个数为________.解析:依题意得,A∩B={(8,-10)},因此满足C⊆(A∩B)的集合C的个数是2.答案:27.设集合S n={1,2,3,…,n},若X⊆S n,把X的所有元素的乘积称为X的容量(若X 中只有一个元素,则该元素的数值即为它的容量,规定空集的容量为0).若X的容量为奇(偶)数,则称X为S n的奇(偶)子集,则S4的所有奇子集的容量之和为________.解析:∵S 4={1,2,3,4},∴X =∅,{1},{2},{3},{4},{1,2},{1,3},{1,4},{2,3},{2,4},{3,4},{1,2,3},{1,2,4},{1,3,4},{2,3,4},{1,2,3,4}.其中是奇子集的为X ={1},{3},{1,3},其容量分别为1,3,3,所以S 4的所有奇子集的容量之和为7.答案:78.已知集合P ={-1,m },Q =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪-1<x <34,若P ∩Q ≠∅,则整数m =________. 解析:由{-1,m }∩⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪-1<x <34≠∅,可得-1<m <34,由此可得整数m =0. 答案:09.已知集合A ={x |x 2-2x -3≤0},B ={x |x 2-2mx +m 2-4≤0,x ∈R ,m ∈R }. (1)若A ∩B =[0,3],求实数m 的值; (2)若A ⊆∁R B ,求实数m 的取值范围. 解:由已知得A ={x |-1≤x ≤3}, B ={x |m -2≤x ≤m +2}.(1)∵A ∩B =[0,3],∴⎩⎪⎨⎪⎧m -2=0,m +2≥3.∴m =2.(2)∁R B ={x |x <m -2或x >m +2},∴A ⊆∁R B , ∴m -2>3或m +2<-1,即m >5或m <-3. 因此实数m 的取值范围是{m |m >5或m <-3}.10.设全集I =R ,已知集合M ={x |(x +3)2≤0},N ={x |x 2+x -6=0}. (1)求(∁I M )∩N ;(2)记集合A =(∁I M )∩N ,已知集合B ={x |a -1≤x ≤5-a ,a ∈R },若B ∪A =A ,求实数a 的取值范围.解:(1)∵M ={x |(x +3)2≤0}={-3}, N ={x |x 2+x -6=0}={-3,2}, ∴∁I M ={x |x ∈R 且x ≠-3}, ∴(∁I M )∩N ={2}.(2)由(1)知A =(∁I M )∩N ={2},∵A ∪B =A ,∴B ⊆A ,∴B =∅或B ={2}, 当B =∅时,a -1>5-a ,∴a >3;当B ={2}时,⎩⎪⎨⎪⎧a -1=2,5-a =2,解得a =3,综上所述,实数a 的取值范围为{a |a ≥3}.B 组 高考题型专练1.(2014·高考课标全国卷Ⅰ)已知集合A ={x |x 2-2x -3≥0},B ={x |-2≤x <2},则A ∩B=()A.[-2,-1]B.[-1,2)C.[-1,1]D.[1,2)解析:由不等式x2-2x-3≥0解得x≥3或x≤-1,因此集合A={x|x≤-1或x≥3},又集合B={x|-2≤x<2},所以A∩B={x|-2≤x≤-1},故选A.答案:A2.(2014·高考课标全国卷Ⅱ)设集合M={0,1,2},N={x|x2-3x+2≤0},则M∩N=() A.{1} B.{2}C.{0,1} D.{1,2}解析:由已知得N={x|1≤x≤2},∵M={0,1,2},∴M∩N={1,2},故选D.答案:D3.(2015·高考全国卷Ⅰ)已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,10,12,14},则集合A∩B中元素的个数为()A.5 B.4C.3 D.2解析:集合A={x|x=3n+2,n∈N},当n=0时,3n+2=2,当n=1时,3n+2=5,当n=2时,3n+2=8,当n=3时,3n+2=11,当n=4时,3n+2=14,∵B={6,8,10,12,14},∴A∩B中元素的个数为2,选D.答案:D4.(2015·高考福建卷)若集合A={i,i2,i3,i4}(i是虚数单位),B={1,-1},则A∩B 等于()A.{-1} B.{1}C.{1,-1} D.∅解析:因为A={i,-1,-i,1},B={1,-1},所以A∩B={1,-1},故选C.答案:C5.(2015·高考浙江卷)已知集合P={x|x2-2x≥0},Q={x|1<x≤2},则(∁R P)∩Q=() A.[0,1) B.(0,2]C.(1,2) D.[1,2]解析:∁R P={x|0<x<2},故(∁R P)∩Q={x|1<x<2}.答案:C6.(2015·高考重庆卷)已知集合A={1,2,3},B={2,3},则()A.A=B B.A∩B=∅C.A B D.B A解析:由真子集的概念知B A,故选D.答案:D。
北师版新课标高中数学必修一同步练习题集合中的创新探究问题提高题
集合中的创新探究问题提高题1.设集合M ,P 是两个非空集合,定义M 与P 的差集为{|}M P x x M x P -=∈∉且,,则M -(M -P)=( )A .PB .M P IC .M P UD .M【答案】B .【解析】当M P ≠∅I 时,M-P 为如图所示的阴影部分,则M-(M-P)显然就是M P I . 当M P =∅I 时,M -P =M ,此时有(){|}M M P M M x x M x M M P --=-=∈∉=∅=I 且,. 综合可知B 正确.2.已知集合P ={正奇数}和集合{|}M x x a b a P b P ==⊕∈∈,,,若⊆M P ,则M 中的运算“⊕”是( )A .加法B .除法C .乘法D .减法【答案】C .【解析】由已知集合M 是集合P 的子集,设2121()a m b n m n *=-=-∈N ,,,∵()()()[(2121421221]1)---++-++-∈⋅===m n m a b n m n mn m n P∴⊆M P ,而其它运算均不能满足题意,故选C .3.对于任意的两个正数m ,n ,定义运算e :当m 、n 都为偶数或都为奇数时,2+=e m n m n ;当m 、n 为一奇一偶时,=e m n ,设集合{(,)|6,,}*==∈e A a b a b a b N ,则集合A 中的元素个数为________.【答案】17.【解析】(1)当a 、b 都为偶数或都为奇数时,6122+=⇒+=a b a b ,即2+10=4+8=6+6=1+11=3+9=5+7=12,故符合题意的点(a ,b )有2×5+1=11个;(2)当a ,b 636=⇒=ab ,即1×36=3×12=4×9=36,故符合题意的点(a ,b )有2×3=6个.综合(1)(2),集合A 中的元素个数为17.。
(江苏专用)高考数学总复习 专题1.1 集合试题(含解析)-人教版高三全册数学试题
专题1.1 集合【三年高考】1.【2017高考某某1】已知集合{1,2}A =,2{,3}B a a =+,若{1}A B =,则实数a 的值为 ▲ . 【答案】1【解析】由题意1B ∈,显然233a +≥,所以1a =,此时234a +=,满足题意,故答案为1.【考点】集合的运算、元素的互异性【名师点睛】(1)认清元素的属性.解决集合问题时,认清集合中元素的属性(是点集、数集或其他情形)和化简集合是正确求解的两个先决条件.(2)注意元素的互异性.在解决含参数的集合问题时,要注意检验集合中元素的互异性,否则很可能会因为不满足“互异性”而导致错误. (3)防X 空集.在解决有关,AB A B =∅⊆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.2.【2016高考某某1】已知集合{1,2,3,6},{|23},A B x x =-=-<<则=A B . 【答案】{}1,2- 【解析】 试题分析:{}{}{}1,2,3,6231,2AB x x =--<<=-.故答案应填:{}1,2-【考点】集合运算【名师点睛】本题重点考查集合的运算,容易出错的地方是审错题意,属于基本题,难度不大.一要注意培养良好的答题习惯,避免出现粗心而出错,二是明确某某高考对于集合题的考查立足于列举法,强调对集合运算有关概念及法则的理解.2.【2015高考某某1】已知集合{}3,2,1=A ,{}5,4,2=B ,则集合B A 中元素的个数为_______. 【答案】5【解析】{123}{245}{12345}A B ==,,,,,,,,,,,则集合B A 中元素的个数为5个. 【考点定位】集合运算3.【2014某某1】已知集合{}2,1,3,4A =--,{}1,2,3B =-,则A B ⋂=. 【答案】{1,3}- 【解析】由题意得{1,3}AB =-.4.【2017课标II ,理】设集合{}1,2,4A =,{}240x x x m B =-+=。
集合中的创新题
集合中的创新题、新定义型创新题解决此类问题常分为三大步骤:(1)对新定义进行信息提取,确定化归的方向;(2)对新定义所提取的信息进行加工,探求解决方法;(3)对定义中提出的知识进行转换,有效地输出, 其中对定义信息的提取和化归转化是解题的关键,也是解题的难点。
例1定义差集■- ■■■ "■-:,现有三个集合A、B、C分别用圆表示, 则集合「一1二-「1可表示下列图中阴影部分的为()、结论开放型结论开放型创新问题,结论是不确定或不唯一的,解题时要注意运用相应的解题策略,如举反例、特殊值法、排除法、等价转化、数形结合等。
直觉、联想、较好的洞察力,有助于解决开放型创新题。
例2函数L瓦寰訓,其中p,M为实数集R的两个非空子集,又规定匚-.=讨:"'「,给出下列四个判断:①若1' -■ ■-,则「工丨二②若1' ,则° 工丨';③若_ L「二1.一_ 一…二;④若,则二其中正确判断有_______ 。
(将所有正确的序号填在空格内)M= |(a.b)la ® b=36,*. be NJ 卩兀家的亍数址x, x^P f住厳两正整数m. n之间定文某种运算田,©m©n=用+琨删勺“同苛骨〕"則策汁、册M JH与F异奇偶)3.给定集介A 和B.定义集^A^B = {x\x = m-^meA^neB}fTf J ={4,5,6},^ = {1,^3}, M'l^O A^B中的所右元索之和为(A )(A) 15 (B) 14 (0 27 (D) -144.Xi•系列函数的解析式相同,值域相冋,但夷定义域不同,则称这些函数为“同族函数”,那么瓯数解析式为,・/•值域为{-!• -9}的“同族函数”共右(C )A. 7个B. 8个C. 9个1)・10个5.设数集皿=対加*加+寸},“ = {咖一寸*"},11则、N都是集I 0<x<l}的了集,如果把b-n叫做集1>{^<x<b}的“反度空那么集<r MAN的統[度并的最小值是()A. —15・一C* —!>.—3 3 12 126.设負是集介A中元索的•种运算,如果对于任意的x、ywA,那仃aywA,則称运算嫌对集介A是封闭的,若M = {x|x=a+V2b,a,b6Z},则対集合M不封创的运算是(D)A.加法B.减法C•乘法 D.除法9.給定集合 4 B ,定义XJKtf = {x|x = m-n, meA.neU}" = {4,5,6}, ^ = {1,2,3},则集合4楽0中的所有兀竟之和丸()A. 15B. 14C. 27 D・-1410.定义集介M与N的新运算:山:※N= {x|xwM或TW NJI JC徑A/PI },则(期※“)※丽(D)IIIJ III y> V J III入MCI B. MU C・ M D N16.设/ = {!, 2, 3, 4}, 〃与〃是/的子集,若〃C|B = {2, 3],则称(人⑵为一个“理懑配集J那么符合此条件的•理炬配集刃的个数 _ .(规定(4 8)与(EM)是两个不同的“理想配集”)4.集合片{1.4,9. 16.……},若aep f bep,有aobep,则运算O可能是()A.加法B,减法C,除法D.乘法9,垃集合1=| 1.2, 3b AUI■若把集合MUA=I的集合M叫做騎A的配集.则A列I ■2}的配集冇()个A. 1 B. 2 C. 3 D. 415.设含有集合A=(l,2, 4,8,16}中三个元素的集合A的所有子集记为仏BJ氐(苴中neio,又将Fk(k=l f2t••…・N)的元索之和记为知则厂(江苏帑州模拟)4.(辽宁卷)设㊉是R上的一个运算人是R的非空了集•若对ffj&a.beA冇“㊉"wA.则称A对运算㊉封闭•下列数集对加人减仏、乘仏和除仏(除数不筲J冬)四则运•算加H闭的是(A)H然数集(B)整数集(C)冇理数集(D)无理数集e5.(山东盘)定义集介运算:AQB={d z=xy(A+,y). zG,4. .yG«},设集介心{0, 1},B={2, 3}.则集介AQB的所有元累之和为(A) 0 (B) 6 (C) 12 (D) 1810.(四川卷)咄空集介G关丁运算㊉満足:(I)对任&a. bwG・祁冇" + bwG:(2)存使得对一切aeG,祁冇a®c = c®a^a,则称G关J:运算㊉为“融洽樂” °现给出下列集合和运算:①G = {非负報数),㊉为整数的加法。
集合中的创新试题分类解析
集合中的创新试题分类解析新高考以能力立意的命题思想,在试题命制和试卷结构中进行了创新设计,下面例析在集合试题中的创新设计试题。
一、 新定义型例1、设M 、P 是两个非空集合,定义M 与P 的差集为}|{P x M x x P M ∉∈=-且, 则)(P M M --等于( )A 、PB 、P MC 、P MD 、M分析:这是集合新定义题,“M -P ”是学生在中学不曾学过的一种集合运算,应紧扣集合中元素的属性来解题。
解:当P M ∅≠时,由韦恩图(如图)知,M -P 为图形中的阴影部分,则)(P M M --显然为P M ;当P M =∅时,M -P =M ,则)(P M M --=M -M .}|{∅=∉∈=M x M x x 且 综上应选B.例2、设P ={3,4,5},Q ={4,5,6,7},定义},|),{(*Q b P a b a Q P ∈∈=,则Q P *中元素的个数为( )A 、3B 、4C 、7D 、12解:理解新定义集合Q P *的特征是平面上的点集,横坐标为P 集合中的元素,而纵坐标为Q 集合中的元素,则由分类计数原理知Q P *中元素的个数为3×4=12,选D.例3、若集合A 1、A 2满足A 1 A 2=A ,则称(A 1,A 2)为集合A 的一种分拆,规定:当且仅当A 1=A 2时,(A 1,A 2)与(A 2,A 1)为A 的同一种分拆,则集合B={1,2}的所有不同分拆种数是( ) 解:根据新概念知:需要分类讨论,(1)当A 1=∅时,}2,1{2=A(2)当A 1={1}时,A }2{2=或}2,1{(3)当A 1={2}时,A }1{2=或}2,1{(4)当A 1={1,2}时,A }1{2=或∅或{2},}2,1{综上所述9种。
二、 探索型这里仅介绍存在性探索题。
例4、已知集合},3,1{3x A -=,}2,1{+=x B ,是否存在实数x ,使得B 是A 的子集?若存在,求出集合A 、B ;若不存在,请说明理由。
集合经典大题及解析 -回复
集合经典大题及解析一、集合的基本概念1.1 集合与元素问题:什么是集合?什么是元素?它们之间的关系是什么?解析:集合是由一组具有共同特征的元素组成的整体。
这个整体称为集合,而组成这个整体的每一个元素称为元素。
元素是集合的一部分,且必须满足集合的定义。
1.2 集合的子集问题:什么是子集?如何判断一个集合是否为另一个集合的子集?解析:如果一个集合中的所有元素都是另一个集合中的元素,那么这个集合称为另一个集合的子集。
判断一个集合是否为另一个集合的子集,可以通过将两个集合进行比较,检查前者是否包含在后者中。
1.3 集合的并集与交集问题:什么是并集和交集?如何计算两个集合的并集和交集?解析:并集是将两个集合的所有元素合并在一起,形成一个新的集合。
交集则是从两个集合中选出共同的元素组成一个新的集合。
计算并集和交集可以通过简单的数学运算来实现。
1.4 集合的补集问题:什么是补集?如何计算一个集合的补集?解析:补集是指在一个集合中去掉所有属于另一个集合的元素后剩下的元素组成的集合。
计算补集可以通过先找出不属于另一个集合的元素,然后将这些元素组成一个新的集合。
二、集合的关系2.1 子集与真子集问题:什么是真子集?如何判断一个集合是否为另一个集合的真子集?解析:真子集是指在一个集合中去掉所有不属于另一个集合的元素后剩下的元素组成的集合。
判断一个集合是否为另一个集合的真子集,可以通过比较两个集合的大小来确定。
2.2 集合相等问题:什么是集合相等?如何判断两个集合是否相等解析:如果两个集合中的元素完全相同,那么这两个集合相等。
判断两个集合是否相等,可以通过比较两个集合中的每一个元素来确定。
2.3 空集问题:什么是空集?空集有哪些性质?解析:空集是指没有任何元素的集合。
空集具有以下性质:(1) 空集是任何非空集合的真子集;(2) 任何元素都属于空集;(3) 空集的补集也是空集。
三、集合的运算性质3.1 集合的并运算问题:什么是并运算?如何计算两个集合的并运算?解析:并运算是指将两个或多个集合合并成一个新集合的操作。
【跨越一本线】2017届高三数学问题:1.1-集合中的创新问题含答案
2017届高三数学跨越一本线问题一:集合中的创新问题数学思维的创新是思维品质最高层次,以集合为背景的创新问题是近几年高考命题创新型试题的一个热点,此类题目常常以“问题”为核心,以“探究”为途径,以“发现”为目的,以集合为依托,考查考生理解问题、解决创新问题的能力.常见的命题形式有新定义、新法则、新运算等,这类试题中集合只是基本的依托.一、创新集合新定义解决以集合为背景的新定义问题,要抓住两点:(1)紧扣新定义.首先分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题难点的关键所在;(2)用好集合的性质.解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的运算与性质. 【例1】若集合A 具有以下性质: (Ⅰ)0∈A,1∈A ;(Ⅱ)若x ∈A ,y ∈A ,则x -y ∈A ,且x ≠0时,1x∈A .则称集合A 是“好集”.下列命题正确的个数是( ) (1)集合B ={-1,0,1}是“好集”; (2)有理数集Q 是“好集”;(3)设集合A 是“好集”,若x ∈A ,y ∈A ,则x +y ∈A . A .0 B .1 C .2 D .3【分析】抓住新定义的特点,根据“好集”满足的两个性质,逐个进行验证.【点评】紧扣新定义,抓住新定义的特点,把新定义叙述的问题的本质搞清楚,并能够应用到具体的解题过程中.【小试牛刀】【2017浙江温州高三模拟】已知集合22{(,)|1}M x y x y =+≤,若实数λ,μ满足:对任意的(,)x y M ∈,都有(,)x y M λμ∈,则称(,)λμ是集合M 的“和谐实数对”,则以下集合中,存在“和谐实数对”的是( )A .{(,)|4}λμλμ+=B .22{(,)|4}λμλμ+=C .2{(,)|44}λμλμ-= D .22{(,)|4}λμλμ-= 【答案】C.【解析】分析题意可知,所有满足题意的有序实数对(,)λμ所构成的集合为{(,)|11,11}λμλμ-≤≤-≤≤,将其看作点的集合,为中心在原点,(1,1)-,(1,1)--,(1,1)-,(1,1)为顶点的正方形及其内部,A,B,D 选项分别表示直线,圆,双曲线,与该正方形及其内部无公共点,选项C 为抛物线,有公共点(0,1)-,故选C.二、创新集合新运算创新集合新运算问题是按照一定的数学规则和要求给出新的集合运算规则,并按照此集合运算规则和要求结合相关知识进行逻辑推理和计算等,从而达到解决问题的目的.【例2】如图所示的Venn 图中,,A B 是非空集合,定义集合A B ⊗为阴影部分表示的集合.若x y ∈R ,,{A x y ==,30{|}x B y y x >==,,则A B ⊗为( )A .{}2|0x x <<B .{}2|1x x <≤C .1{|0}2x x x ≤≤≥或D .1{|0}2x x x ≤≤>或【分析】读懂运算A B ⊗的含义,由韦恩图得A B ⊗=()A B C A B ,进而转化为学习过的集合运算求解.【点评】本题是在学习了集合的交集、并集、补集的基础上,新定义的一种运算,在理解新运算的含义后,转化为交、并、补运算,即新知识向旧知识转化.【小试牛刀】【2017河北武邑模拟】用()C A 表示非空集合A 中的元素个数,定义()()()()()()()(),,C A C B C A C B A B C B C A C A C B -≥⎧⎪-=⎨-<⎪⎩,若{}{}21,2,|23A B x x x a ==+-=,且1A B -=,由的所有可能值构成的集合为S ,那么()C S 等于( ) A .4 B .3 C .2 D .1 【答案】D三、创新集合新性质创新集合新性质问题是利用创新集合中给定的定义与性质来处理问题,通过创新性质,结合相应的数学知识来解决有关的集合性质的问题.【例3】【2017吉林四校联考】若X 是一个集合,是一个以X 的某些子集为元素的集合,且满足:①X 属于,空集∅属于;②中任意多个元素的并集属于;③中任意多个元素的交集属于.则称是集合X 上的一个拓扑.已知集合{,,}X a b c =,对于下面给出的四个集合:① {,{},{},{,,}}a c a b c τ=∅; ② {,{},{},{,},{,,}}b c b c a b c τ=∅; ③ {,{},{,},{,}}a a b a c τ=∅; ④ {,{,},{,},{},{,,}}a c b c c a b c τ=∅. 其中是集合X 上的一个拓扑的集合的所有序号是. 【分析】根据集合具有的3个性质逐个进行判断.【解析】①{,{},{},{,,}}a c a b c τ=∅,但是{}{}{},a c a c τ⋃=∉,所以①错;②④都满足集合X 上的一个拓扑的集合的三个条件.所以②④正确;③{}{}{,}a a b b τ⋃=∉,故错.所以答案②④.【点评】求解本题需要准确理解集合X 上的一个拓扑所具有的三个性质条件,需要准确的把握集合包含的判定方法,及集合的子集间的交并补的关系.需要学生认真分析题干,准确把握信息.对于这种开放性题目,需要考生准确理解和快速掌握新知识的能力.【小试牛刀】【2016湖北襄阳四校期中】已知集合M 是由具有如下性质的函数()f x 组成的集合:对于函数()f x ,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时有1212()()f x f x x x ->-.则下列函数①()(0)xf x e x =>;②ln ()xf x x=;③()f x =()1sin f x x =+在集合M 中的个数是 A .1个 B .2个 C .3个 D .4个 【答案】B.【解析】由题对于函数()f x ,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时有1212()()f x f x x x ->-即1212()()1f x f x x x -<-,即对于函数()f x ,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时, 若()f x 为增函数,则0()1f x '<<,若()f x 为减函数,则()1f x '<-,对于①()(0),()0()1x xf x e x f x e x f x ''=>=>∴>,不合题意;对于②()2ln 1ln ()0,()x xf x x f x x x -'=>=,取特殊值验证,不合题意;对于③()()0f x f x '==>,函数()f x 在(0,)+∞单调递增,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时,在()f x 单调增区间时有0()1f x '<<,此时只须1x >时可得0()1f x '<<.满足题意;对于④()1sin ,,()cos f x x f x x '=+=,函数()f x 在3(2,2)()22k k k Z ππππ++∈单调递减,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时,在()f x 单调减区间时有()0f x '<,满足题意.【迁移运用】1.【2017山东潍坊临朐月考】已知集合{(,)|()}M x y y f x ==,若对于任意11(,)x y M ∈,存在22(,)x y M ∈,使得12120x x y y +=成立,则称集合M 是“理想集合”.给出下列4个集合: ①1{(,)|}M x y y x==; ②{(,)|sin }M x y y x ==; ③{(,)|2}xM x y y e ==-; ④{(,)|lg }M x y y x ==.其中所有“理想集合”的序号是( ) A.①③ B.②③ C.②④ D.③④ 【答案】B【解析】由题意得,设1122(,),(,)A x y B x y ,又12120x x y y +=可知OA OB ⊥,对于①项,xy 1=是以,x y 轴为渐近线的双曲线,渐近线的夹角为90︒,所以当点A ,B 在同一支上时,90AOB ∠<︒,当点A ,B 不在同一支上时,90AOB ∠>︒,不存在OA OB ⊥,故①不正确;②项,通过对图象的分析发现,对于任意的点A 都能找到对应的点B ,使得OA OB ⊥成立,故正确;③项由图象可得,直角始终存在,故正确;④项,由图象可知,点(1,0)在曲线上不存在另外一个点,使得OA OB ⊥成立,故错误;综合②③正确,所以选B.【点评】对于此题而言,通过12120x x y y +=可得出就是在函数的曲线上找任意一个点A 都能找到一个点B ,使得OA OB ⊥成立,找到新定义的含义了,剩余的选项中都是我们所熟知的基本初等函数,可通过数形结合分析即可求解,所以对新定义的转化能力是解这类问题的关键.2.【2015湖北高考】已知集合A ={(x ,y )|x 2+y 2≤1,x ,y ∈Z },B ={(x ,y )||x |≤2,|y |≤2,x ,y ∈Z },定义集合A ⊗B ={(x 1+x 2,y 1+y 2)|(x 1,y 1)∈A ,(x 2,y 2)∈B },则A ⊗B 中元素的个数为( ) A .77 B .49 C .45 D .30 【答案】C3.【2016广东省华南师大附中高三5月测试】非空集合G 关于运算⊕满足:(1)对任意,G b ∈,都有G a b ⊕∈;(2)存在G e ∈,使得对一切G a ∈,都有a e e a a ⊕=⊕=,则称G 关于运算⊕为“融洽集”.现给出下列集合和运算:①{}G =非负整数,⊕为整数的加法;②{}G =偶数,⊕为整数的乘法;③{}G =平面向量,⊕为平面向量的加法;④{}G =二次三项式,⊕为多项式的加法;⑤{}G =虚数,⊕为复数的乘法.其中G 关于运算⊕为“融洽集”的是( )A .①③B .②③C .①⑤D .②③④ 【答案】B【解析】根据题意可知①当,都为非负整数时, ,通过加法运算还是非负整数,且存在一整数0G ∈有00a a a +=+=,所以①为融洽集;③当,都为平面向量时,两平面向量相加任然为平面向量,且存在零向量通过向量加法满足条件(2); ②④中找不到满足条件(2)的.故选B . 4.【2017年河北武邑中学】若集合(){},,,|04,04,04,,,E p q r s p s q s r s p q r s N =≤<≤≤<≤≤<≤∈且,(){},,,|04,04,,,F t u v w t u v w t u v w N =≤<≤≤<≤∈且,用()card X 表示集合X 中的元素个数,则()()card E card F +=( )A .50B .100C .150D .200 【答案】D【解析】()()333312341010200card E card F +=++++⨯=,故选D.5.【2017湖南石门一中高三月考】对于任意两个正整数n m ,,定义某种运算“※”,法则如下:当n m ,都是正奇数时,m ※n m n +=;当n m ,不全为正奇数时,m ※mn n =,则在此定义下,集合a b a M |),{(=※},,16**∈∈=N b N a b 的真子集的个数是( )A .127-B .1211-C .1213-D .1214-【答案】C6.对于复数,,,a b c d ,若集合{}=,,,S a b c d 具有性质“对任意x y S ∈,,必有∈xy S ”,则当⎩⎨⎧a =1,b 2=1,c 2=b时,b +c +d 等于( )A .1B .-1C . 0D . 【答案】B【解析】∵{}S a b c d =,,,,由集合中元素的互异性可知当1a =时,1b =-,21c =-,∴ c i ±=,由“对任意x y S ∈,,必有xy S ∈”知i S ±∈,∴c i d i =,=-或c i d i =-,=,∴10()1b c d ++=-+=-.【点评】在已学集合知识的基础上,给集合元素新定义一种性质,考查在新环境中运用知识的能力,解题的关键在于阅读理解上,在准确把握信息的基础上,以旧带新,利用已有知识解决问题.7.设S 为复数集C 的非空子集.若对任意x,y S ∈,都有x y,x y,xy S +-∈,则称S 为封闭集.下列命题: ①集合S ={a +bi|(a,b 为整数,为虚数单位)}为封闭集;②若S 为封闭集,则一定有0S ∈; ③封闭集一定是无限集;④若S 为封闭集,则满足S T C ⊆⊆的任意集合T 也是封闭集. 上面命题中真命题共有哪些?( )A .① B.①② C.①②③ D.①②④ 【答案】B8.【2016广东省揭阳模拟】非空数集A 如果满足:①0A ∉;②若对,x A ∀∈有1A x∈,则称A 是“互倒集”.给出以下数集:①2{|10}x R x ax ∈++=;②2{|410}x x x -+<;③ln 1{|,[,1)(1,]}x y y x e x e=∈⋃; ④22,[0,1)51.[1,2]x x x x x y y +∈+∈⎧⎫⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎭.其中“互倒集”的个数是( )A .4B .3C .2D .1 【答案】C【解析】集合①,当22a -<<时为空集,所以集合①不是“互倒集”;集合②,2{|410}x x x -+<={|22x x <<,1x <<,即122x <<所以集合②是“互倒集”;集合③,当1[,1)x e∈时,[,0)y e ∈-,当1(1,]x e∈时1(0,]y e∈,所以集合③不是“互倒集”;集合④,2125[,)[2,]552y ∈25[,]52=且125[,]52y ∈,所以集合④是“互倒集”.故选C . 9.【(2017河南郑州质检)已知集合A ,B ,定义集合A 与B 的一种运算A ⊕B ,其结果如下表所示:【答案】 {-2 012,2 013,-2 013,2 014}【解析】 由给出的定义知,集合A ⊕B 的元素是由所有属于集合A 但不属于集合B 和属于集合B 但不属于集合A 的元素构成的,即A ⊕B ={x |x ∈A 且x ∉B ,或x ∈B 且x ∉A }.故M ⊕N ={-2 012,2 013,-2 013,2 014}.10.【2017福建连城期中】设P 是一个数集,且至少含有两个数,若对任意、b P ∈,都有a b +、a b -、ab 、aP b∈(除数0b ≠),则称P 是一个数域,例如有理数集Q 是数域,有下列命题:①数域必含有0,1两个数;②整数集是数域;③若有理数集Q M ⊆,则数集M 必为数域;④数域必为无限集.其中正确的命题的序号是. 【答案】①④【点评】本题考查简单的合情推理、新定义问题以及转化与划归思想,属于难题.新定义题型的特点是:通过给出一个新概念,或约定一种新运算,或给出几个新模型来创设全新的问题情景,要求考生在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的.遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、验证、运算,使问题得以解决.本题的解答都围绕新概念“数域” 对任意、b P ∈,都有a b +、a b -、ab 、aP b∈这一性质展开的. 11.【2017福建泉州段考】若集合12,A A 满足12A A A ⋃=,则称12(,)A A 为集合A 的一种分拆,并规定:当且仅当12A A =时, 12(,)A A 与21(,)A A 是集合A 的同一种分拆.若集合A 有三个元素,则集合A 的不同分拆种数是. 【答案】27【解析】设{}1,2,3A =①若1A =∅时,2A =A,此时只有一种分拆.②若1A 是单元素集时,共有六种分拆,{1}与{2,3},{1}与{1,2,3},{2}与{1,3},{2}与{1,2,3},{3}与{1,2},{3}与{1,2,3}.③若1A 是双元素集时,共有12种,{1,2}与{3},{1,3},{2,3},{1,2,3};{1,3}与{2},{1,2},{2,3},{1,2,3};{2,3}与{1},{1,2},{1,3},{1,2,3};④若1A =A={1,2,3},则2A =∅,{1},{2},{3},{1,2}{1,3},{2,3},{1,2,3}共8种.综上有1+6+12+8=2712.【2017浙江杭州期中】设有限集合{}12,,,n A a a a =,则12n a a a +++叫做集合A 的和,记作A S .若集合{}*21,,4P x x n n N n ==-∈≤,集合P 的含有个元素的全体子集分别记为12,,,k P P P ,则k P P P S S S +++ 21.【答案】4813.【2017福建闽侯三中高三期中】定义:若平面点集A 中的任一个点),(00y x ,总存在正实数,使得集合A r y y x x y x ⊆<-+-})()(|),{(2020,则称A 为一个开集.给出下列集合:①}1|),{(22=+y x y x ; ②}02|),{(>++y x y x ;③}6|||),{(≤+y x y x ; ④}1)2(0|),{(22<-+<y x y x .其中不是开集的是. (请写出所有符合条件的序号) 【答案】①③【解析】对于①,A =}1|),{(22=+y x y x 表示以原点为圆心,以为半径的圆,在该圆上任取一点),(00y x 以任意实数为半径的圆面均不满足集合B =A r y y x x y x ⊆<-+-})()(|),{(2020,①不是开集;对于②,{(,)|20}A x y x y =++>,平面点集A 中的任意一点),(00y x 取等于该点到直线的距离,则满足B =A r y y x x y x ⊆<-+-})()(|),{(2020,②是开集;对于③,A =}6|||),{(≤+y x y x ,在曲线||=6x y +上任取一点),(00y x ,以任意实数为半径的圆面不均满足集合B =A r y y x x y x ⊆<-+-})()(|),{(2020,③不是开集;对于④,A =}1)2(0|),{(22<-+<y x y x 表示以(0为圆心,以为半径除去圆心和圆周的圆面,该平面集A 中的任取一点),(00y x ,则该点到圆周上的点的最短距离为d ,取=d r ,则满足B =A r y y x x y x ⊆<-+-})()(|),{(2020,故④是开集,所以不是开集的是①③,故答案为①③.14.【2016湖南省益阳四月调研】已知为合数,且1100k <<,当的各数位上的数字之和为质数时,称此质数为的“衍生质数”.(1)若的“衍生质数”为2,则k = ;(2)设集合()(){}|A P k P k k =为的“衍生质数”,(){}|B k P k k =为的“衍生质数”,则集合A B 中元素的个数是 .【答案】20,30.15.设全集{1,2,3,4,5,6}U =,用U 的子集可表示由0, 1组成的6位字符串,如:{2,4}表示的是第2个字符为1,第4个字符为1,其余均为0的6位字符串010100,并规定空集表示的字符串为000000. ①若{,3,6}M =2,则U M ð表示的6位字符串为; ②若{1,3}A =, 集合A B 表示的字符串为101001,则满足条件的集合B 的个数是.【答案】100110;4【解析】由题意{,3,6}M =2表示的6位字符串为011001,故U M ð表示的6位字符串为100110;若{1,3}A =, 集合AB 表示的字符串为101001,则集合B 中必含有4,且至多含有1,3,故满足的集合B 有}4{,}4,1{,}4,3{,}4,3,1{16.在整数集Z 中,被除所得余数为的所有整数组成一个“类”,记为[]k ,即[]{}5k n k n =+∈Z ,0k =, , , ,.给出如下四个结论:①[]20153∈; ②[]22-∈; ③[][][][][]01234Z =;④整数,属于同一“类”的充要条件是“[]0a b -∈”. 其中,正确结论的个数是( )A .B .C .D . 【答案】B17.由无理数引发的数学危机一直延续到19世纪.直到1872年,德国数学家戴德金从连续性的要求出发,用有理数的“分割”来定义无理数(史称戴德金分割),并把实数理论建立在严格的科学基础上,才结束了无理数被认为“无理”的时代,也结束了持续2000多年的数学史上的第一次大危机.所谓戴德金分割,是指将有理数集Q 划分为两个非空的子集M 与N ,且满足MN =Q ,M N =∅,M 中的每一个元素都小于N 中的每一个元素,则称(),M N 为戴德金分割.试判断,对于任一戴德金分割(),M N ,下列选项中,不可能成立的是( ) A .M 没有最大元素,N 有一个最小元素 B .M 没有最大元素,N 也没有最小元素C .M 有一个最大元素,N 有一个最小元素D .M 有一个最大元素,N 没有最小元素 【答案】C【解析】A 正确,例如M 是所有1<的有理数,N 是所有1≥的有理数.B 正确,如M 是所有负的有理数,零和平方小于2的正有理数,N 是所有平方大于2的正有理数.显然M 和N 的并集是所有的有理数,因为平方等于2的数不是有理数.D 正确,如例如M 是所有1≤的有理数,N 是所有1>的有理数.C 错;M 有最大元素a,且N 有最小元素b 是不可能的,因为这样就有一个有理数不存在于M 和N 两个集合中,与M 和N 的并集是所有的有理数矛盾 18.【2016届福建漳州毕业班质量检查】已知集合{}12,,,n x x x X =⋅⋅⋅(n *∈N ,3n ≥),若数列{}n x 是等差数列,记集合(){},,,1,,i j i j x x x x x x i j n i j P X ==+∈X ≤<≤∈N 的元素个数为()P X ,则()P X 关于的表达式为.【答案】2n-3【解析】当3n =时,集合X 中有3个元素成等差数列,23()3P x C ==,当4n =时,集合X 中有4个元素成等差数列,由于1423+x x x x =+,24()15P x C =-=,当5n =时,集合X 中有4个元素成等差数列,由于1423+x x x x =+,15242534+x =x +x ,x +x =x +x x 25()37P x C =-=,可见形成一个等差数列,根据等差数列通项公式,按照归纳推理可知:当即可X 有个元素时,()3(P x n =+-3)223n ⨯=- .19.设集合*{1,2,3,,}()M n n N =∈,对M 的任意非空子集A ,定义()f A A 为中的最大元素,当A 取遍M 的所有非空子集时,对应的()f A 的和为n S ,则①3S =;②n S =. 【答案】①17;②(1)21n n -+20.定义全集U 的子集A 的特征函数为⎩⎨⎧∈∈=AC x Ax x f U A ,01)(,,这里A C U 表示A 在全集U 中的补集,那么对于集合U B A ⊆、,下列所有正确说法的序号是.(1))()(x f x f B A B A ≤⇒⊆ (2)()1()UA A f x f x =-ð(3)()()()A BA B f x f x f x =+ (4)()()()ABA B f x f x f x =⋅【答案】(1)(2)(4)【解析】(1)∵A ⊆B,分类讨论:①当A x ∈,则B x ∈,此时1)()(==x f x f B A ;②当A x ∉,且B x ∉,即B C x U ∈,此时0)()(==x f x f B A ;③当A x ∉,且B x ∈,即B A C x U )(∈时,0)(=x f A ,1)(=x f B ,此时)()(x f x f B A ≤. 综合有)()(x f x f B A ≤,故(1)正确; (2))(1,0,1)(x f Ax A C x x f A U A C U-=⎩⎨⎧∈∈=,故(2)正确;)()()(,1,0)(x f x f B A C x BA x x fB A U B A +≠⎩⎨⎧∈∈= ,故(3)不正确;)()(,01,01)(,0,1)(,0,1)(x f x f BC x B x A C x A x B C A C x B A x B A C x B A x x f B A U U U U U B A ⋅=⎩⎨⎧∈∈⋅⎩⎨⎧∈∈=⎩⎨⎧∈∈=⎩⎨⎧∈∈=,, ,故(4)正确. 21.以(0, m )间的整数∈>m m ,1(N )为分子,以m 为分母组成分数集合A 1,其所有元素和为a 1;以),0(2m 间的整数∈>m m ,1(N )为分子,以2m 为分母组成不属于集合A 1的分数集合A 2,其所有元素和为a 2; ,依次类推以),0(n m 间的整数∈>m m ,1(N )为分子,以n m 为分母组成不属于A 1,A 2, ,1-n A 的分数集合A n ,其所有元素和为a n ;则=+++n a a a 21=________.【答案】12n m -.【解析】由题意1111m a m mm -=+++,222222222121121211m m m m m a m m m m m m m-+-+-=+++++++++ 221222222121121121m m m a m mm m mm m mm---⎛⎫=+++-+++=+++- ⎪⎝⎭,3321121333121121,,,n n n n n n m m a a a a a a a m mm m mm ---=+++--=+++---所以()12121111212n n nn n n n n m m a a a m m mm m--⎡⎤+++=+++=⋅+++-=⎣⎦⋅⋅⋅.22.对于集合A ,定义了一种运算“⊕”,使得集合A 中的元素间满足条件:如果存在元素e A ∈,使得对任意A a ∈,都有e a a e a ⊕=⊕=,则称元素是集合A 对运算“⊕”的单位元素.例如:R =A ,运算“⊕”为普通乘法;存在R 1∈,使得对任意R ∈a ,都有11a a a ⨯=⨯=,所以元素是集合R 对普通乘法的单位元素. 下面给出三个集合及相应的运算“⊕”: ①R =A ,运算“⊕”为普通减法;②A ={m n m n A A ⨯⨯表示m n ⨯阶矩阵,**∈∈N ,N n m },运算“⊕”为矩阵加法; ③{}A X X M =⊆(其中M 是任意非空集合),运算“⊕”为求两个集合的交集. 其中对运算“⊕”有单位元素的集合序号为 A .①② B.①③ C.①②③ D.②③ 【答案】D23.【2016届江苏省淮安市高三5月信息卷】已知非空集合M 满足{0,1,2,,}M n ⊆(2,)n n N +∈≥.若存在非负整数()k k n ≤,使得当a M ∈时,均有2k a M -∈,则称集合M 具有性质P .设具有性质P 的集合M 的个数为()f n . (1)求(2)f 的值; (2)求()f n 的表达式.【解析】(1)当2n =时,{0},{1},{2},{0,2},{0,1,2}M =具有性质P ,对应的分别为0,1,2,1,1,故(2)5f =.(2)可知当n k =时,具有性质P 的集合M 的个数为()f t , 则当1n k =+时,(1)()(1)f t f t g t +=++,其中(1)g t +表达1t M +∈也具有性质P 的集合M 的个数, 下面计算(1)g t +关于的表达式,此时应有21k t +≥,即12t k +≥,故对n t =分奇偶讨论,① 当为偶数时,1t +为奇数,故应该有22t k +≥,则对每一个,1t +和21k t --必然属于集合M ,且和2k t -,…,和共有1t k +-组数,每一组数中的两个数必然同时属于或不属于集合M , 故对每一个,对应的具有性质P 的集合M 的个数为01111112t k t k t k t k t k C C C +-+-+-+-+-+++=,所以21222(1)2221221t t t g t -+=++++=⨯-,② 当为奇数时,1t +为偶数,故应该有12t k +≥,同理111222(1)222121t t t g t +-+=++++=-,综上,可得22()221,(1)()21,ttf t t f t f t t ⎧+⨯-⎪+=⎨⎪+-⎩为偶数,为奇数,又(2)5f =,由累加法解得212625,()425,t t t t f t t t +⎧⨯--⎪=⎨⎪⨯--⎩为偶数,为奇数,即212625,()425,nn n n f n n n +⎧⨯--⎪=⎨⎪⨯--⎩为偶数,为奇数.。
聚焦集合创新题
解题篇创新题追根溯源高考数学2020年9月中孝生皋捏化I聚焦集合创新题■江苏省天一中学孙承辉集合是高考必考的知识点之一!与集合有关的创新题已成为高考和模拟考试的热点%这类题目以集合为背景,要求同学们在新的情景中运用数学知识去分析问题和解决问题,重点考查探究能力和创新能力%本文对集合创新题进行分类解析,供同学们复习时参考%创新题型一、集合与其他知识交汇集合语言的丰富性使其可以与其他知识进行交汇,比如与函数、平面向量、不等式等知识整合在一起,可以考查多种知识的掌握情况%!!(2020年上海市崇明区高三二模)已知函数0(")=4・2"+"2+6"记集合A={"\0(")=0,"#R},集合B={" 0「0(")*=0,"#R},若A=B,且都不是空集,则4+6的取值范围是(A.「0,4)B.「一1,4)C.「一3,5*D.「0,7)解析:由AB都不是空集,设a#A,则0(a)=0%又因为a#B,则0(0(a))=0(0) =4=0,所以0(、")="彳+6"%当6=0时,方程"2+6"=0的解为"= 0,此时A=B={0},符合题意%当610时,方程"2+6"=0的解为"= 0或"=—6,对于B={"\0「0(")*=0,"# R},贝U0(")="2+6"=0或0(")="2+6" =—6%因为A=B,所以方程"2+6"=—6无实根,于是△=62—46(0,因此0(6(4%综上所述6的取值范围是0$6(4,所以4+6#「0,4)%n评:本题以集合为依托,考查集合间的关系和函数零n问题,综合性较强%此题的另一种思路是根据A=B,0「0(""必t可以因式分解,0^0("""=("2+6")("2+6" +6"当6=0时,符合题意;当610时,方程"2+6"+6=0无实木艮%创新题型二、集合中的新定义问题在集合创新题中有一类新定义问题,这类问题通常先给出一个新概念或定义一种新运算,然后根据这些新的情景解答问题%解决这类问题的关键是紧扣新定义的本质,探究集合中元素的特征,将问题转化为熟悉的知识进行求解%!2(2020年上海市杨浦区高三一模)向量集合s={a\a=(",$),",$#R},对于任意!,#S,以及任意入#(0,1),都有"!+(1—""#s,则称s为“C类集.现有四个命题:①若s为“C类集.则集合—={#aI a#S,##R}也是"C类集";②若S,T都是“C类集”,则集合—= {a+b\a#S,b#T}也是“C类集.③若A1,A?都是“C类集”,则A1U A2也是“C类集.④若A1,A?都是“C类集”,且交集非空,则A1&A2也是“C类集.其中正确的命题为____(填所有正确命题的序号)%解析:由题意可以把“C类集”理解成—壬意两个S中的向量所表示的点的连线段上所有的点都在S内.,因此可以理解它的图像成直线%对于①,—={#a\a#S,##R},向量a 的整体#倍,表示的还是直线,故①正确;对于②,因为S,T都是“C类集”,所以—={a+b \a#S,b#T}表示的还是直线,故②正确;对于③,因为A1,A?都是“C类集”,可得A1U A2表示的是两条直线,故③错误;对于④A】A2都是“C类集”,且交集非空,可得A1&A2表示一个点或者两条直线共线时还是一条直线,故④正确%综上所述,正确的命题是①②④%n评:本题集合s中的元素是向量,当这些向量同一起n时,其终n共线%抓住了这一几何特征就能顺利地解答出来%因此,解10解题篇创新题追根溯源高考数学2020年9月题的关键是要充分理解新t义集合的特征$结合向量和集合知识求解$考查同学们对问题的分析能力%创新题型三、集合中的探索性问题对于集合中的探索性问题,要对题目中提供的信息进行分析和概括,从中探索问题所需要的条件或判定结论是否成立,可以先通过直接法、类比法或特殊值法猜想结论,然后再给出严格的推理证明%!#(2020年北京市密云区高三期末)对于正整数集合A#{—1!2)(6# N2,6*3$如果任意去掉其中一个元素—8(8 #1,2,…,6)之后,剩余的所有元素组成的集合都能分为两个交集为空集的集合,且这两个集合的所有元素之和相等,就称集合A为“可分集合.(1)判断集合{12,3,4,5}和{1,3,5,7, 91113}是否是“可分集合.不必写过程$(2)求证:五个元素的集合A#{—1—2,—3,—4,—5}—定不是“可分集合.(3)若集合A#—1,—2,…,—}(6#N2, 6*3)是“可分集合.①证明&为奇数'②求集合A中元素个数的最小值%解析!1)根据定义直接判断,集合(2, 3,4,5}不是“可分集合”,{1,3,5,7,91113}是“可分集合.(2)不妨设—1(—2(—3(—4(—5%若去掉的元素为—2,将集合{—1—3—4,—5}分成两个交集为空集的子集,且两个子集元素之和相等,则有—1+—5#—3+—4,或者—5#—1+—3+—4%若去掉的元素为—1,将集合(—2—3—4,—5)分成两个交集为空集的子集,且两个子集元素之和相等,则有—2+—5#—3+—4,或者—5#—2+—3+—4%—1+—5#—3+—4,由(—1#—2,矛盾;—2+—5#—3+—4,—1+—5#—3+—4,由{—1#+—2,矛盾'—5#—2+—3+—4,—5#—1+—3+—4,由(—1#+—2,矛盾;—2+—5#—3+—4,(—5#—1+—3+—4,由{—1#—2,矛盾% [a5#—2+—3+—4,因此当6#5时,集合A—定不是“可分集合^%(3)①设集合A#(—1,—2,…,—)中所有元素之和为—%由题可知,—+—8(8#1,2,…,6)均为偶数,因此—8(8#1,2,…,6)均为奇数或偶数%如果—为奇数,则—8(8#12,-/,6)均为奇数,由于—#—1+—2—,所以6为奇数%如果—为偶数,则—8(8#12,•/,6)均为偶数,此时设—8#2(,则—,…4}也是“可分集合^%重复上述操作有限次,便可得各项均为奇数的“可分集合^%此时各项之和也为奇数,则集合A中元素个数6为奇数%综上所述,集合A中元素个数为奇数%②当6#3时,显然任意集合{—1,—2,—3}不是“可分集合.当6#5时,第(2)可已经证明集合A#{—1,—2,—3,—4,—5}不是可分集合"%当6#7时,集合A#{1,3,5,7,9,11, 13},因为3+5+7+9#11+13,1+9+13# 5+7+11,9+13#1+3+7+11,1+3+5+ 11#7+13,1+9+11#3+5+13,3+7+9# 1+5+13,1+3+5+9#7+11,则集合A是“可分集合^%所以集合A中元素个数6的最小值是7%n评:本题给出*可分集合”的概念,第(1)问判断两个简单的集合是否为*可分集合+这两个特例可以帮助同学们进一步理解概念%第(2)问要证明五个元素的集合一t 不是*可分集合+可以从第(1)问的特例{1$ 2,34,5}中找到证明时分类讨论的标准%第(3)问的两个小题也可以从前两问中得到启发,判断出6的最小值必t是7,然后再给出证明。
2022版新教材高中数学第1章集合专题强化练1集合中的创新问题含解析苏教版必修第一册
专题强化练1集合中的创新问题一、选择题1.(2020山东滨州高一月考,)设A,B是非空集合,定义A*B={x|x∈A∪B且x∉A∩B},已知A={x|0≤x≤3},B={x|x≥1},则A*B= ()A.{x|1≤x<3}B.{x|1≤x≤3}C.{x|0≤x<1或x>3}D.{x|0≤x≤1或x≥3}2.(2020江苏泰州姜堰中学高一月考,)设集合A={x∈N|x<2},B={1,2,3},定义AB={(x,y,z)|x∈A,y∈B,z∈A∩B},则AB中元素的个数是()A.6B.10C.25D.523.(2020江苏苏州中学校高一月考,)若x∈A,则1x∈A,就称A是具有伙伴关系的集合,集合M={-1,0,13,12,1,2,3,4}的所有非空子集中,具有伙伴关系的集合的个数为()A.15B.16C.28D.254.(多选)(2020山东潍坊一中高一月考,)定义集合运算:A B={z|z=(x+y)×(x-y),x∈A,y∈B},设A={√2,√3},B={1,√2},则()A.当x=√2,y=√2时,z=1B.x可取两个值,y可取两个值,z=(x+y)×(x-y)对应4个式子C.A B中有4个元素D.A B的真子集有7个二、填空题5.(2020重庆鲁能巴蜀中学校高一月考,)已知集合M={1,2,3,4,5,6,7},对它的非空子集A中的每一个元素k都乘(-1)k再求和(如A={2,3,5},可求得和为2×(-1)2+3×(-1)3+5×(-1)5=-6),则这些和的总和是.6.(2020江苏宿迁沭阳高级中学高一月考,)定义有限数集A中的最大元素与最小元素之差为A的“长度”,如:集合A1={1,2,4}的“长度”为3,集合A2={3}的“长度”为0.已知集合U={1,2,3,4,5,6},则U的所有非空子集的“长度”之和为.7.(2020浙江宁波宁海中学高一月考,)记|S|为集合S中的元素个数,σ(S)为集合S的子集个数.若集合A,B,C满足①|A|=|B|=2 020;②σ(A)+σ(B)+σ(C)=σ(A∪B∪C),则|A∩B∩C|的最大值是.三、解答题8.(2019江苏宜兴中学高一月考,)设集合A⊆M={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}是“好子集”,它具有下述性质:对于任意2k∈A,都有2k-1∈A且2k+1∈A(k∈N)(空集是好子集),集合M中有多少个只含有2个偶数的“好子集”?9.(2020安徽六安舒城中学高一月考,)设A,B为两个集合,我们定义集合{x|x∈A,且x∉B}为两个集合A,B的差集,记作A-B.(1)已知A={x|-1<x<2},B={x|x-1>0},求A-(A-B)和B-(B-A);(2)证明:A-(A-B)=B-(B-A).答案全解全析专题强化练1 集合中的创新问题一、选择题1.C 由题意知A ∪B ={x |x ≥0},A ∩B ={x |1≤x ≤3},则A*B ={x |0≤x <1或x >3}.2.A 因为A ={x ∈N|x <2}={0,1},B ={1,2,3},所以A ∩B ={1}.由列举法可知,AB ={(0,1,1),(0,2,1),(0,3,1),(1,1,1),(1,2,1),(1,3,1)}.共有6个元素.故选A.3.A 易知具有伙伴关系的有-1,1,12、2,13、3,共4种情况,所以满足条件的集合的个数为24-1=15.故选A.4.BD x =√2,y =√2时,z =(√2+√2)×(√2−√2)=0,故A 错误;x 可取√2,√3,y 可取1,√2,则z =(x +y )×(x -y )对应(√2+1)×(√2-1)=1,(√2+√2) ×(√2−√2)=0,(√3+1)×(√3-1)=2,(√3+√2)×(√3−√2)=1四个式子,故B 正确; A B ={0,1,2},共3个元素,故C 错误;A B 的真子集有23-1=7个,故D 正确.故选BD.二、填空题5.答案 -256解析易知集合M={1,2,3,4,5,6,7}中的各元素在集合M的所有非空子集中分别出现26次,则对M的所有非空子集中的每一个元素k都乘(-1)k再求和,这些和的总和是26×[(-1)1×1+(-1)2×2+(-1)3×3+(-1)4×4+(-1)5×5+(-1)6×6+(-1)7×7]=-256.6.答案201解析集合U中有6个元素,其非空子集有26-1=63个.①集合“长度”为0的子集有{1},{2},{3},{4},{5},{6},共6个;②集合“长度”为1的子集有{1,2},{2,3},{3,4},{4,5},{5,6},共5个;③集合“长度”为2的子集有{1,3},{2,4},{3,5},{4,6},{1,2,3},{2,3,4},{3,4,5},{4,5,6},共8个;④集合“长度”为3的子集有{1,4},{2,5},{3,6},{1,2,4},{1,3,4},{2,3,5},{2,4,5},{3,4,6},{3,5,6},{1,2,3,4},{2,3,4,5},{3,4,5,6},共12个;⑤集合“长度”为4的子集有{1,5},{2,6},{1,2,5},{1,3,5},{1,4,5},{2,3,6},{2,4,6}, {2,5,6},{1,2,3,5},{1,2,4,5},{1,3,4,5},{2,3,4,6},{2,3,5,6},{2,4,5,6},{2,3,4,5,6} ,{1,2,3,4,5},共16个;⑥集合“长度”为5的子集有{1,6},{1,2,6},{1,3,6},{1,4,6},{1,5,6},{1,2,3,6},{1,2,4,6},{1,2,5,6},{1,3,4,6},{1,3,5,6},{1,4,5,6},{1,3,4,5,6},{1,2,4,5,6},{1,2,3,5,6},{1, 2,3,4,6},{1,2,3,4,5,6},共16个.故U的所有非空子集的“长度”之和为0×6+1×5+2×8+3×12+4×16+5×16=201.7.答案 2 019解析设|C|=x,|A∪B∪C|=y,则22 020+22 020+2x=2y=22 021+2x,所以y>x,y>2 021.若x<2 021,则2y-x=22 021-x+1,等号左边是偶数,右边是奇数,故不成立;若x>2 021,则2y-2 021=2x-2 021+1,等号左边是偶数,右边是奇数,故不成立.故x=2 021,y=2 022.所以A∪B中有1个元素(设该元素为m)不在C中,其他元素都在C中.不妨设m∈A,则当A中的其余2 019个元素既在B中,又在C中时,|A∩B∩C|的值最大,最大值为2 019.三、解答题8.解析只含有2个偶数的“好子集”A有两种情形:①两个偶数相邻,有4种可能:2,4;4,6;6,8;8,10.每种可能必有3个奇数(如2,4∈A,则1,3,5∈A),余下的3个奇数可能在集合A中,也可能不在集合A中,所以符合要求的“好子集”有4×23=32个.②两个偶数不相邻,有6种可能:2,6;2,8;2,10;4,8;4,10;6,10.每种可能必有4个奇数(如2,6∈A,则1,3,5,7∈A),余下的2个奇数可能在集合A中,也可能不在集合A中,所以符合要求的“好子集”有6×22=24个.综上,集合M中有32+24=56个只含有2个偶数的“好子集”.9.解析(1)因为A={x|-1<x<2},B={x|x-1>0}={x|x>1},所以A-B={x|-1<x≤1},B-A={x|x≥2}.所以A-(A-B)={x|1<x<2},B-(B-A)={x|1<x<2}.(2)证明:A-B={x|x∈A,且x∉B}=A∩(∁R B),所以A-(A-B)={x|x∈A,且x∉(A-B)}=A∩[∁R(A-B)]=A∩{∁R[A∩(∁R B)]}=A∩[(∁R A)∪B]=[A∩(∁R A)]∪(A∩B)=A∩B.B-A={x|x∈B,且x∉A}=B∩(∁R A),所以B-(B-A)={x|x∈B,且x∉(B-A)}=B∩[∁R(B-A)]=B∩{∁R[B∩(∁R A)]}=B∩[(∁R B)∪A]=[B∩(∁R B)]∪(B∩A)=B∩A.由于A∩B=B∩A,所以A-(A-B)=B-(B-A).。
集合中的创新问题聚焦
ʏ邓建兵以集合为背景的创新问题,常常以 问题 为核心,以 探究 为途径,以 发现 为目的,以集合为依托,考查同学们理解问题㊁解决创新问题的能力㊂常见的命题形式有新概念㊁新法则㊁新运算等,这类试题中集合只是基本的依托㊂聚焦1:集合中的 新定义 问题例1设集合A={-1,0,2},集合B= {-x|xɪA且2-x∉A},则B=()㊂A.{1}B.{-2}C.{-1,-2}D.{-1,0}解:抓住新定义集合B={-x|xɪA且2-x∉A}的代表元素的属性求解㊂若x= -1,则2-x=3∉A,此时-x=1满足其属性;若x=0,则2-x=2ɪA,此时不符合要求;若x=2,则2-x=0ɪA,此时不符合要求㊂故集合B={1}㊂应选A㊂反思:集合中的新定义问题,要抓住代表元素的属性进行验证,注意集合中元素的确定性与互异性的应用㊂例2设A是整数集的一个非空子集,对于kɪA,如果k-1∉A,且k+1∉A,那么称k是A的一个 孤立元 ㊂给定集合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㊂解:依据A的一个 孤立元 的定义求解㊂对于kɪA,k-1∉A,且k+1∉A,由给定集合S的3个元素构成的所有集合中不含 孤立元 ,这三个元素一定是连续的三个自然数㊂故这样的集合为{1,2,3},{2,3,4}, {3,4,5},{4,5,6}{5,6,7},{6,7,8},即不含 孤立元 的集合共有6个㊂反思:理解新定义的最好办法就是特殊化处理和列举法尝试㊂如题中S={6,7,8}不含孤立元,S={2,3,5}含孤立元5,三个元素构成的集合不含 孤立元 ,这三个元素一定是连续的三个自然数㊂聚焦2:集合中的 新运算 问题例3对于集合A,定义一种运算 ⊕ ,使得集合A中的元素间满足条件:如果存在元素eɪA,使得对任意aɪA,都有e⊕a= a⊕e=a,则称元素e是集合A对运算 ⊕ 的单位元素㊂如A=R,运算 ⊕ 为普通乘法,存在1ɪR,使得对任意aɪR,都有1ˑa=aˑ1=a,所以元素1是集合R对普通乘法的单位元素㊂下面给出两个集合及相应的运算 ⊕ :(1)A=R,运算 ⊕ 为普通减法㊂(2)A={x|x⊆M}(其中M是任意非空集合),运算 ⊕ 为求两个集合的交集㊂其中对运算 ⊕ 有单位元素的集合为㊂解:依据给定的运算,验证单位元素的运算满足交换律或举反例说明不成立㊂(1)若A=R,运算 ⊕ 为普通减法,而普通减法不满足交换律,故没有单位元素㊂(2)A=x|x⊆M(其中M是任意非空集合),运算 ⊕ 为两个集合的交集,故单位元素为集合M㊂反思:集合中的新运算问题,按照运算法则逐一进行验证,不成立举出反例,成立说明原因㊂本题实质就是验证单位元素是否存在且满足交换律的问题㊂例4对于集合M,定义函数f M(x)= -1,xɪM,1,x∉M,对于两个集合A,B,定义集合运算AΔB={x|f A(x)㊃f B(x)=-1},已知A={2,4,6,8,10},B={1,2,4,8,12},则用列举法写出集合AΔB的结果为㊂解:结合题设中集合元素的运算和分段函数f M(x)=-1,xɪM,1,x∉M的意义求解㊂要使f A(x)㊃f B(x)=-1,必有xɪ{x|xɪA 且x∉B}ɣ{x|xɪB且x∉A}={6,10}ɣ6 3创新题追根溯源高一数学2023年9月Copyright©博看网. All Rights Reserved.{1,12}={1,6,10,12},所以AΔB={1,6, 10,12}㊂反思:本题实质为特殊函数自变量的集合,由定义函数f M(x)= -1,xɪM,1,x∉M,f A(x)㊃f B(x)=-1,可转化为两个特殊集合的并集运算求解㊂聚焦3:创新集合问题例5设S是实数集R的非空子集,如果∀a,bɪS,都有a+bɪS,a-bɪS,则称S是一个 和谐集 ㊂下面命题中的假命题是()㊂A.存在有限集S,S是一个 和谐集B.对任意无理数a,集合{x|x=k a,kɪZ}都是 和谐集C.若S1ʂS2,且S1,S2均是 和谐集 ,则S1ɘS2ʂ⌀D.对任意两个 和谐集 S1,S2,若S1ʂR,S2ʂR,则S1ɣS2=R解:依据 和谐集 的性质对选项逐一验证㊂对于A,如S={0},显然该集合满足0+ 0=0ɪS,0-0=0ɪS,A正确㊂对于B,设任意x1ɪ{x|x=k a,kɪZ},x2ɪ{x|x= k a,kɪZ},则存在k1ɪZ,k2ɪZ,使得x1= k1a,x2=k2a,x1+x2=(k1+k2)aɪ{x|x= k a,kɪZ},x1-x2=(k1-k2)aɪ{x|x= k a,kɪZ},因此对任意无理数a,集合{x| x=k a,kɪZ}都是 和谐集 ,B正确㊂对于C,当S1,S2均是 和谐集 时,若aɪS1,则a-aɪS1,即0ɪS1,同理0ɪS2,此时S1ɘS2ʂ⌀,C正确㊂对于D,如取S1={0}ʂR, S2={x|x=k,kɪZ}ʂR,易知集合S1,S2均是 和谐集 ,此时S1ɣS2ʂR,D不正确㊂应选D㊂反思:创新集合中的新性质问题,关键是应用创新性质和其他相应的数学知识来推理验证,正确结论需推理,不成立只需举反例即可㊂例6设P是一个数集,且至少含有两个数,若对任意a,bɪR,都有a+b㊁a-b㊁a b㊁a bɪP(除数bʂ0),则称P是一个数域㊂如有理数集Q是数域,数集F={a+b2|a, bɪQ}也是数域㊂现有下列命题:①数域必含有0,1两个数;②整数集是数域;③若有理数集Q⊆M,则数集M必为数域;④数域必为无限集㊂其中正确命题的序号是㊂解:根据数域的四个性质逐一进行判断㊂①若a=bʂ0,则a-b=0ɪP,a b=1ɪP,所以数域必含有元素0,1,①正确㊂②1,2ɪZ,但12∉Z,②错误㊂③令M=Qɣ{π},则1,πɪM,1+π∉M,③错误㊂④如果a,b在P中,那么a+b,a+2b, ,a+k b(k为整数), 都在P中,且整数有无穷多个,故数域必为无限集,④正确㊂正确命题的序号为①④㊂反思:本题主要考查同学们准确理解和快速掌握新知识的能力㊂聚焦4:集合的创新应用问题例7若集合{a,b,c,d}={1,2,3,4},且下列四个关系:①a=1,②bʂ1,③c=2,④dʂ4有且只有一个是正确的,则符合条件的有序数组(a,b,c,d)的个数是㊂解:抓住①②③④有且只有一个是正确的,进行合理推理㊂若①正确,则②③④都不正确,可得bʂ1不正确,即b=1,与a=1矛盾,①不正确㊂若②正确,则①③④都不正确,由④不正确得d=4,由aʂ1,bʂ1,cʂ2,得满足条件的有序数组为a=3,b=2,c=1, d=4或a=2,b=3,c=1,d=4㊂若③正确,则①②④都不正确,由④不正确,得d=4,由②不正确,得b=1,则满足条件的有序数组为a=3,b=1,c=2,d=4㊂若④正确,则①②③都不正确,由②不正确,得b=1,由aʂ1,cʂ2,dʂ4,得满足条件的有序数组为a= 2,b=1,c=4,d=3或a=3,b=1,c=4,d= 2或a=4,b=1,c=3,d=2㊂综上所述,符合条件的有序数组(a,b,c,d)的个数是6㊂反思:解题时,根据题意,在合理的假设下用类似反证法的方法进行逻辑推理与判断㊂作者单位:江苏省阜宁县东沟镇东沟中学(责任编辑郭正华)73创新题追根溯源高一数学2023年9月Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
集合中的创新问题聚焦
还要把 握核 心 考点 , 扩 大知识 视 野 , 用 扎 实 的 基 本功应 对数 学试题 的万千 变化 。
“ 伙 伴 关 系 集 合 ”的 元 素 特 点 , 进 而 求 得 由 这
些 特殊元 素组 成 的集合 的个 数 。
以 集 合 为 背 景 的 创 新 问 题 常 以 “问 题 ”
有 个 。
例2 若对任意的- z ∈ A , ÷∈ A , 则 称
A 为 “伙 伴 关 系 集 合 ” ,则 集 合 M 一
解: 依据A的 一个“ 孤立元, , 的 含义, 对
于 k∈ A , 如 果 k一 1 A, 且 k+ 1 A, 由 给
3 0
解题篇 ・创新题追根溯源 啪 一 高一数学 2 0 1 7 年9 月 啊 一 一 … 一… 一 一
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一
点, 由所 给 集 合 中 的 元 素 逐 一 验 证 其 属 性 , 确
定 满 足条件 的元 素 , 再 借助 子集 的意 义 , 列 举 出 特 殊 的集 合 。 解 答 本 题 时 , 关 键 要把 “ 新 定 x E A t 1 义 , , 叙 述 的 本 质 “ 若 , 贝 ∈ A ” 搞 清 楚 , 并 能应 用 到具体 的解 题过程 中。 侧 设 A 是 整 数集 的一 个 非 空 子集 ,
伴 关 系 集 合 的 个 数 为 。 解 : 抓住“ 新定义” 具有“ 伙伴关系集合” 的特 点 , 即“ 若 z∈ A , 则 二 ∈ A” , 得 出 具 有
专题集合中的创新性问题
专题一 集合中的创新性问题例 1 定义集合M 与N 的新运算如下:M *N ={x |x ∈M 或x ∈N ,但x A B ∉}.若M ={0,2,4,6,8,10,12},N={0,3,6,9,12,15},则(M *N )*M 等于( )A.MB.{2,3,4,8,9,10,15}C.ND.{0,6,12}例2 设A ={a |a =22y x -,Z y x ∈,},求证:(1)12-k ∈A (Z k ∈);(2))( 24Z k A k ∈∉- 例3 同时满足条件:①};5,4,3,2,1{⊆M ②若M a M a ∈∈-则6,,这样的集合M 有多少个,举出这些集合来. 例4 记[]x 表示不超过x 的最大整数,(1)则集合2{|[],,2013}2013k A x x k N k ==∈≤中共有多少个元素?例5 记集合}6,5,4,3,2,1,0{=T ,⎭⎬⎫⎩⎨⎧=∈+++=4,3,2,1,77774433221i T a a a a a M i ,将M 中的元素按从大到小顺序排列,则第2005个数是 A. 43273767575+++ B. 43272767575+++ C. 43274707171+++ D. 43273707171+++ 例6 (2013福建高考)设T S ,是R 的两个非空子集,如果存在一个从S 到T 的函数)(x f y =满足;(i )}|)({S x x f T ∈=;(ii )对任意S x x ∈21,,当21x x <时,恒有)()(21x f x f <. 那么称这两个集合“保序同构”.现给出以下3对集合:①*,N B N A ==;②}108|{},31|{≤≤-=≤≤-=x x B x x A ;③R B x x A =<<=},10|{. 其中,“保序同构”的集合对的序号是 (写出所有“保序同构”的集合对的序号) 例7 把22222{1,2,3,4,,10000}A =分成两组,每组5000个数,使每组中5000个数的和恰相等. 例8 把{1,2,3,4,,1989}A =分成17组,每组117个数,使每组内117个数的和都相等.例9 (2013重庆理22)对正整数n ,记{}1,2,3,,n I n =,,n n n P I k I ⎫=∈∈⎬⎭. (Ⅰ)求集合7P 中元素的个数; (Ⅱ)若m P 的子集A 中任意两个元素之和不是..整数的平方,则称A 为“稀疏集”.求n 的最大值,使m P 能分成两人上不相交的稀疏集的并.例10 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_______________.例11 设S 为集合{}1,2,3,,50的一个子集,且S 中任意两个元素之和不能被7整除,则S 中元素最多有多少个?例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.例13 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.例14 321,,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?。
高考数学二轮复习热点难点突破之1、集合的创新考查面面观(含答案)
热点难点突破之一、集合的创新考查面面观以集合为背景的新定义问题是近几年高考1.创新集合新定义创新集合新定义问题是通过重新定义相应的集合,对集合的知识加以深入地创新,结合原有集合的相关知识和相应数学知识,来解决新定义的集合创新问题.[典例1] 若x ∈A ,则1x ∈A ,就称A 是伙伴关系集合,集合M =⎩⎨⎧⎭⎬⎫-1,0,12,2,3的所有非空子集中具有伙伴关系的集合的个数是( )A .1B .3C .7D .31[解析] 具有伙伴关系的元素组是-1;12,2, 所以具有伙伴关系的集合有3个:{-1},⎩⎨⎧⎭⎬⎫12,2,⎩⎨⎧⎭⎬⎫-1,12,2. [答案] B[题后悟道] 该题是集合新定义的问题,定义了集合中元素的性质,此类题目只需准确提取信息并加工利用,便可顺利解决.2.创新集合新运算创新集合新运算问题是按照一定的数学规则和要求给出新的集合运算规则,并按照此集合运算规则和要求结合相关知识进行逻辑推理和计算等,从而达到解决问题的目的.[典例2] 设P 和Q 是两个集合,定义集合P -Q ={x|x ∈P ,且x ∉Q},如果P ={x|log 2x<1},Q ={x||x -2|<1},那么P -Q =( )A .{x|0<x<1}B .{x|0<x≤1}C .{x|1≤x<2}D .{x|2≤x<3}[解析] 由log 2x<1,得0<x<2,所以P ={x|0<x<2};由|x -2|<1,得1<x<3,所以Q ={x|1<x<3}.由题意,得P -Q ={x|0<x≤1}.[答案] B[题后悟道] 解决创新集合新运算问题常分为三步:(1)对新定义进行信息提取,确定化归的方向;(2)对新定义所提取的信息进行加工,探求解决方法;(3)对定义中提出的知识进行转换,有效地输出.其中对定义信息的提取和转化与化归是解题的关键,也是解题的难点.3.创新集合新性质创新集合新性质问题是利用创新集合中给定的定义与性质来处理问题,通过创新性质,结合相应的数学知识来解决有关的集合性质的问题.[典例3] 对于复数a ,b ,c ,d ,若集合S ={a ,b ,c ,d}具有性质“对任意x ,y ∈S ,必有xy ∈S”,则当⎩⎪⎨⎪⎧ a =1,b 2=1,c 2=b 时,b +c +d 等于( )A .1B .-1C .0D .i[解析] ∵S ={a ,b ,c ,d},由集合中元素的互异性可知当a =1时,b =-1,c 2=-1,∴c =±i,由“对任意x ,y ∈S ,必有xy ∈S”知±i∈S ,∴c =i ,d =-i 或c =-i ,d =i ,∴b +c +d =(-1)+0=-1.[答案] B[题后悟道] 此题是属于创新集合新性质的题目,通过非空集合S 中的元素属性的分析,结合题目中引入的相应的创新性质,确定集合的元素.。
集合中的创新型问题
集合中的创新型问题集合是整个高中数学最基础的知识点之一,集合中的创新型问题也成了高考热点;以集合内容为背景即时设计一个陌生的问题情景,给出一个新的概念、运算、法则,要求学生在理解新概念、新运算、新法则的基础上去解决问题,此类题的关键是理解新定义、新运算、新法则等。
新定义类:例1设A 是整数集的一个非空子集,对于k ∈A,如果A k ∉-1且A k ∉+1那么k 是A 的一个“孤立元”,给定S={1,2,3,4,5,6,7,8}由S 中的3个元素构成的所有集合中不含“孤立元”的集合共有几个,并一一列举出来,分析:理解新定义“孤立元”就是一个元素没有相邻元素,而无“孤立元”是指每一个元素都有相邻元素。
解:依题意得,“孤立元”K 必须是没有与K 相邻的元素,因而无“孤立元”是指在集合中有与K 相邻的元素,故符合题意的集合为:{1,2,3},{2,3,4}{3,4,5},{4,5,6},{5,6,7},{6,7,8}共6个。
评注:此题关键是理解新定义“孤立元”,从中找到做题突破口。
练习:1.若对某集合中的任意两个元素进行某种运算,运算结果仍在此集合中则称此集合对该运算是封闭的,集合M 由正整数的平方组成,即M={1,4,9,16,25……},那么M 对下列运算封闭的是( )(A) 加法 (B) 减法 (C)乘法 (D)除法2.若对任意a ∈M,都有-a ∈M ,就称集合M(M ≠φ)是一个“对称集合”,已知集合U=R ,A={x ︱x <-1},B={x ︱x ≤1},则下列集合是“对称集合”的是( )(A) A ⋂B (B) A ⋃B (C) B A CU⋂)((D) B A C C U U ⋃)(新运算类:例2,设M,P 是两个非空集合,定义M 与P 的差集为:M-P={x ︱x ∈M 且x ∉P }则 M-(M-P)=____(A) P (B) M(C) M ⋂P (D) M ⋃P分析:这是集合创新题,“M -P”是同学们在中学不曾学过的一种集合运算,应紧扣集合中元素的属性来解题。
高中数学 第一章 1.1 1.1.1集合的概念创新演练 新人教B版必修1
"【创新方案】2013版高中数学第一章 1.1 1.1.1集合的概念创新演练新人教B版必修1 "1.若a是R中的元素,但不是Q中的元素,则a可以是( )A.3.14 B.-5C.37D.7解析:由题意知a应为无理数,故a可以为7.答案:D2.下列说法正确的是( )A.某班中年龄较小的同学能够形成一个集合B.由1,2,3和9,1,4组成的集合不相等C.不超过20的非负数组成一个集合D.方程(x-1)(x+1)2=0的所有解构成的集合中有3个元素解析:A项中元素不确定;B项中两个集合元素相同,因集合中的元素具有无序性,所以两个集合相等;D项中方程的解分别是x1=1,x2=x3=-1,由互异性知,构成的集合含2个元素.答案:C3.下面有四个结论:①集合N中最小数为1;②若-a∉N,则a∈N;③若a∈N,b∈N,则a+b的最小值为2;④所有的正数组成一个集合.其中,正确结论的个数为( )A.0 B.1C.2 D.3解析:①错,最小为0;②错,若a=1.5,-a=-1.5,则-1.5∉N,1.5∉N;③错,若a=0,b=0,则a+b=0;④正确.答案:B4.给出下列四个命题:①平方等于-1的实数不能组成一个集合;②正方形组成的集合只有一个元素;③x2+2x+1=0的解集是空集;④若a∈A,则A有可能为空集.其中,正确命题的个数为( )A.0 B.1C.2 D.3解析:①能组成一个空集;②有很多元素(大小不同的正方形);③方程x2+2x+1=0有解x=-1;④∵a∈A,说明A中含有元素a,无论a为何值,都是一个确定的数,∴A不可能为空集.答案:A5.已知①5∈R ;②13∈Q ;③0={0};④0∉N ;⑤π∈Q ;⑥-3∈Z.其中正确的个数为________.解析:③错误,0是元素,{0}是一个集合;④0∈N ;⑤π∉Q ,①②⑥正确.答案:36.已知集合A 中含有两个元素1和a 2,则a 的取值范围是________解析:由集合元素的互异性,可知a 2≠1,所以a ≠±1,即a ∈R 且a ≠±1.答案:a ∈R 且a ≠±17.判断下列说法是否正确,并说明理由.(1)某个单位里的年轻人组成一个集合;(2)1,32,64,|-12|,12这些数组成的集合有5个元素; (3)由a ,b ,c 组成的集合与由b 、a 、c 组成的集合是同一个集合.解:(1)不正确.因为“年轻人”没有明确的标准,不具有确定性,不能作为元素来组成集合.(2)不正确.对于一个给定的集合,它的元素必须是互异的,即集合中的任何两个元素都是不同的,故这个集合是由3个元素组成的.(3)正确.集合中的元素相同,只是次序不同,它们都表示同一个集合.8.设x ∈R ,集合A 中含有三个元素3,x ,x 2-2x .(1)求元素x 应满足的条件;(2)若-2∈A ,求实数x .解:(1)根据集合元素的互异性可知 ⎩⎪⎨⎪⎧ x ≠3,x ≠x 2-2x ,x 2-2x ≠3,即x ≠0且x ≠3,x ≠-1; (2)∵x 2-2x =(x -1)2-1≥-1,又-2∈A ,∴x =-2.。
高考数学 专题1 集合与常用逻辑用语 2 集合中的创新性
【步步高】(江苏专用)2017版高考数学 专题1 集合与常用逻辑用语 2 集合中的创新性问题 理训练目标 (1)有关集合知识的深化提高;(2)转化和化归思想的应用. 训练题型 与集合有关的新定义问题.解题策略 (1)紧扣新定义,将题中信息转化为集合语言;(2)借助于验证法、特例法求解. 为________.2.定义集合A 与B 的运算:A ⊙B ={x |x ∈A 或x ∈B ,且x ∉A ∩B },已知集合A ={1,2,3,4},B ={3,4,5,6,7}.则(A ⊙B )⊙B 为________.3.(2015·山东文登上学期第一次考试)对于任意两个正整数m ,n ,定义某种运算“※”如下:当m ,n 都为正偶数或正奇数时,m ※n =m +n ;当m ,n 中一个为正偶数,另一个为正奇数时,m ※n =mn .则在此定义下,集合M ={(a ,b )|a ※b =16}中的元素个数为________. 4.对于任意的两个实数对(a ,b )和(c ,d ),规定:当且仅当a =c ,b =d 时(a ,b )=(c ,d ),运算“⊗”为:(a ,b )⊗(c ,d )=(ac -bd ,bc +ad ),运算“D ○+”为:(a ,b )D ○+(c ,d )=(a +c ,b +d ),设p ,q ∈R ,若(1,2)D ○+(p ,q )=(5,0),则(1,2)⊗(p ,q )=________. 5.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 的所有元素之和是________.6.(2015·广东珠海上学期期末)已知集合S ={P |P =(x 1,x 2),x i ∈{0,1},i =1,2},对于A =(a 1,a 2),B =(b 1,b 2)∈S ,定义A 与B 的差为A -B =(|a 1-b 1|,|a 2-b 2|),定义A 与B 之间的距离为d (A ,B )=|a 1-b 1|+|a 2-b 2|.∀A ,B ,C ∈S ,则①d (A ,C )+d (B ,C )=d (A ,B );②d (A ,C )+d (B ,C )>d (A ,B );③d (A -C ,B -C )=d (A ,B );④d (A -C ,B -C )>d (A ,B ). 上述结论中一定成立的是________.7.用C (A )表示非空集合A 中的元素个数,定义A *B =⎩⎪⎨⎪⎧C A -C B ,C A ≥C B ,CB -C A ,C A <C B .若A ={1,2},B ={x |(x 2+ax )·(x 2+ax +2)=0},且A *B =1,设实数a 的所有可能取值组成的集合是S ,则C (S )=________.8.设P 和Q 是两个集合,定义集合P -Q ={x |x ∈P ,且x ∉Q },如果P ={x |log 2x <1},Q ={x ||x -2|<1},那么P -Q =________.9.如果集合A 满足若x ∈A ,则-x ∈A ,那么就称集合A 为“对称集合”.已知集合A ={2x,0,x 2+x },且A 是对称集合,集合B 是自然数集,则A ∩B =________.10.定义A *B ={x |x =x 1+2x 2,x 1∈A ,x 2∈B },若A ={1,2,3},B ={1,2}.则A ∩(A *B )∪B =________.11.A ,B 是非空集合,若a ∈A ,b ∈B ,且满足|a -b |∈A ∪B ,则称a ,b 是集合A ,B 的一对“基因元”.若A ={2,3,5,9},B ={1,3,6,8},则集合A ,B 的“基因元”的对数是________. 12.(2015·广东)若集合E ={(p ,q ,r ,s )|0≤p <s ≤4,0≤q <s ≤4,0≤r <s ≤4且p ,q ,r ,s ∈N },F ={(t ,u ,v ,w )|0≤t <u ≤4,0≤v <w ≤4且t ,u ,v ,w ∈N },用card(X )表示集合X 中的元素个数,则card(E )+card(F )=________.13.(2015·江西省师大附中、临川一中、鹰潭一中、宜春中学、新余四中联考)设集合M ={(x ,y )|F (x ,y )=0}为平面坐标系xOy 内的点集,若对于任意(x 1,y 1)∈M ,存在(x 2,y 2)∈M ,使得x 1x 2+y 1y 2<0,则称点集M 满足性质P .给出下列四个点集:①R ={(x ,y )|sin x -y +1=0};②S ={(x ,y )|ln x -y =0};③T ={(x ,y )|x 2+y 2-1=0};④W ={(x ,y )|xy -1=0}.其中所有满足性质P 的点集的序号是________.14.(2015·安徽江淮名校第二次联考)已知集合M ={(x ,y )|y =f (x )},对于任意实数对(x 1,y 1)∈M ,存在实数对(x 2,y 2)∈M ,使得x 1x 2+y 1y 2=0成立,则称集合M 是“孪生对点集”.给出下列五个集合: ①M ={(x ,y )|y =1x};②M ={(x ,y )|y =e x-2}; ③M ={(x ,y )|y =sin x }; ④M ={(x ,y )|y =x 2-1}; ⑤M ={(x ,y )|y =ln x }.其中不是“孪生对点集”的序号是________.答案解析1.10解析 (直接法)因为A ={1,2,3,4,5},所以集合A 中的元素都为正数,若x -y ∈A ,则必有x -y >0,x >y .当y =1时,x 可取2,3,4,5,共有4个数; 当y =2时,x 可取3,4,5,共有3个数; 当y =3时,x 可取4,5,共有2个数; 当y =4时,x 只能取5,共有1个数; 当y =5时,x 不能取任何值.综上,满足条件的实数对(x ,y )的个数为4+3+2+1=10. 2.{1,2,3,4}解析 由新定义得A ⊙B ={1,2,5,6,7},则(A ⊙B )⊙B ={1,2,5,6,7}⊙{3,4,5,6,7}={1,2,3,4}. 3.17解析 若a ,b 同为正奇数或同为正偶数,则有16=1+15=2+14=3+13=4+12=5+11=6+10=7+9=8+8,除了最后一对,前面的每一对都可以交换,共有15种情况;若a ,b 中一个为正奇数,另一个为正偶数时,则16=1×16=16×1,共2种情况.综上,一共有17种情况,即M 中的元素个数为17. 4.(2,0)解析 由(1,2)D ○+(p ,q )=(5,0),得⎩⎪⎨⎪⎧p -2q =5,2p +q =0⇒⎩⎪⎨⎪⎧p =1,q =-2.所以(1,2)⊗(p ,q )=(1,2)⊗(1,-2)=(2,0). 5.6解 当x =1或2,y =0时,z =0;当x =1,y =2时,z =2;当x =2,y =2时,z =4. 所以A *B ={0,2,4},所有元素之和为0+2+4=6. 6.③解析 设A =(a 1,a 2),B =(b 1,b 2),C =(c 1,c 2),则d (A ,B )=|a 1-b 1|+|a 2-b 2|,d (A ,C )=|a 1-c 1|+|a 2-c 2|,d (B ,C )=|b 1-c 1|+|b 2-c 2|,d (A -C ,B -C )=||a 1-c 1|-|b 1-c 1||+||a 2-c 2|-|b 2-c 2||.对于①②,当A =B =C 时,显然d (A ,C )+d (B ,C )=d (A ,B )=0,当A =B =(1,1),C =(0,0)时,d (A ,C )+d (B ,C )=4,而d (A ,B )=0,因此d (A ,C )+d (B ,C )>d (A ,B ),故①②均不一定成立.对于③④,若a 1=b 1,则|a 1-b 1|=0且||a 1-c 1|-|b 1-c 1||=0;若a 1≠b 1,由a 1,b 1,c 1∈{0,1},得|a 1-b 1|=1,且|a 1-c 1|和|b 1-c 1|必有一个为1,另一个为0,即||a1-c1|-|b1-c1||=1.综上|a1-b1|=||a1-c1|-|b1-c1||,同理|a2-b2|=||a2-c2|-|b2-c2||,所以d(A-C,B-C)=d(A,B).故③一定成立.7.3解析因为C(A)=2,A*B=1,所以C(B)=1或C(B)=3.由x2+ax=0,得x1=0,x2=-a.关于x的方程x2+ax+2=0,当Δ=0,即a=±22时,易知C(B)=3,符合题意;当Δ>0,即a<-22或a>22时,易知0,-a均不是方程x2+ax+2=0的根,故C(B)=4,不符合题意;当Δ<0,即-22<a<22时,方程x2+ax+2=0无实数解,当a=0时,B={0},C(B)=1,符合题意,当-22<a<0或0<a<22时,C(B)=2,不符合题意.所以S={0,-22,22}.故C(S)=3.8.{x|0<x≤1}解析由log2x<1得0<x<2,所以P={x|0<x<2}.由|x-2|<1得1<x<3,所以Q={x|1<x<3}.依题意得P-Q={x|0<x≤1}.9.{0,6}解析由题意可知,-2x=x2+x,所以x=0或x=-3,而当x=0时,不符合元素的互异性,舍去;当x=-3时,A={-6,0,6},所以A∩B={0,6}.10.{1,2,3}解析A∩(A*B)∪B={1,2,3}∩{3,4,5,6,7}∪{1,2}={3}∪{1,2}={1,2,3}.11.13解析由题意知,2,1;2,3;2,8;3,1;3,6;3,8;5,3;5,6;5,8;9,1;9,3;9,6;9,8都是A,B的“基因元”,共13对.12.200解析对于集合E,当s=4时,p,q,r都可取0,1,2,3中的一个,有43=64种;当s=3时,p,q,r都可取0,1,2中的一个,有33=27种;当s=2时,p,q,r都可取0,1中的一个,有23=8种;当s=1时,p,q,r都可取0,有1种,∴card(E)=64+27+8+1=100. 对于集合F,当t=0时,u可取1,2,3,4中的一个,有4种;当t=1时,u取2,3,4中的一个,有3种;当t=2时,u可取3,4中的一个,有2种;当t=3时,u可取4,有1种,∴t,u取值有1+2+3+4=10种,同样地,v,w的取值也有10种,则card(F)=10×10=100种,∴card(E)+card(F)=100+100=200.13.③④解析对于①,R={(x,y)|sin x-y+1=0},y=sin x+1,定义域是R.对于任意(x1,y1)∈M,不妨取(0,1),不存在(x2,y2)∈M,使得x1x2+y1y2<0,①中点集R不满足性质P.对于②,S={(x,y)|ln x-y=0},y=ln x的定义域是{x|x>0}.对于任意(x1,y1)∈M,不妨取(1,0),不存在(x 2,y 2)∈M ,使得x 1x 2+y 1y 2<0,②中点集S 不满足性质P .对于③,T ={(x ,y )|x 2+y 2-1=0},图形是圆.对于任意(x 1,y 1)∈M ,存在(x 2,y 2)∈M ,x 2与x 1符号相反,即可使得x 1x 2+y 1y 2<0,③中点集T 满足性质P .对于④,W ={(x ,y )|xy -1=0},图形是双曲线.对于任意(x 1,y 1)∈M ,存在(x 2,y 2)∈M ,x 2与x 1符号相反,即可使得x 1x 2+y 1y 2<0,④中点集W 满足性质P .∴满足性质P 的点集的序号为③④. 14.①⑤解析 对于①,∵y =1x ,∴x 1x 2+y 1y 2=0可化为x 1x 2+1x 1x 2=0,∴(x 1x 2)2+1=0,故不存在;对于②,x 1x 2+y 1y 2=0可转换成y 1y 2x 1x 2=-1,数形结合显然成立;对于③,集合M 中含有元素(0,0),故x 1·0+y 1·0=0恒成立;对于④,数形结合可知,显然成立;对于⑤,采用特殊值,取点(x 1,y 1)=(1,0),若x 1x 2+y 1y 2=0恒成立,则x 2=0,由函数定义,x 2>0,故不是“孪生对点集”.。
微专题01 含参数及创新定义的集合问题(解析版)
微专题01 含参数及创新定义的集合问题【方法技巧与总结】一.解决与集合有关的创新题的对策:(1)分析含义,合理转化,准确提取信息是解决此类问题的前提.剥去新定义、新法则的外表,利用我们所学集合的性质将陌生的集合转化为我们所熟悉的集合,陌生的运算转化为我们熟悉的运算,是解决这类问题的突破口,也是解决此类问题的关键.(2)根据新定义(新运算、新法则)的要求,“照章办事”,逐条分析、验证和运算,其中要注意应用集合的有关性质.(3)对于选择题,可结合选项,通过验证、排除、对比、特值法等进行求解或排除错淏选项,当不满足新定义的要求时,只需通过举反例来说明,以达到快速判断结果的目的.二.解决与集合有关的参数问题的对策(1)如果是离散型集合,要逐个分析集合的元素所满足的条件,或者画韦恩图分析.(2)如果是连续型集合,要数形结合,注意端点能否取到.(3)在解集合的含参问题时,一定要注意空集和元素的互异性.【典型例题】例1.(2022·全国·高三专题练习)设{}28120A x x x =-+=,{}10B x ax =-=,若A B B =,则实数a 的值不可以是( )A .0B .16C .12D .2【答案】D【解析】由题意,{}2,6A =,因为A B B =,所以B A ⊆,若0a =,则B =∅,满足题意;若0a ≠,则1B a ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,因为B A ⊆,所以12a =或16a =,则12a =或16a =. 综上:0a =或12a =或16a =. 故选:D . 例2.(2022·全国·高一专题练习)设U ={1,2,3,4},A 与B 是U 的两个子集,若A ∩B ={3,4},则称(A ,B )为一个“理想配集”,那么符合此条件的“理想配集”(规定:(A ,B )与(B ,A )是两个不同的“理想配集”)的个数是( )A .7个B .8个C .9个D .10个【答案】C【解析】对子集A 分类讨论:当A 是二元集{3,4}时,此时B 可以为{1,2,3,4},{1,3,4},{2,3,4},{3,4},共4结果; 当A 是三元集{1,3,4}时,此时B 可以为{2,3,4},{3,4},共2种结果;当A 是三元集{2,3,4}时,此时B 可以为{1,3,4},{3,4},共2种结果;当A 是四元集{1,2,3,4}时,此时B 取{3,4},有1种结果,根据计数原理知共有4+2+2+1=9种结果.故选:C .例3.(2022·浙江师范大学附属东阳花园外国语学校高一开学考试)定义集合运算:()(){},,A B z z x y x y x A y B ⊗==+⨯-∈∈,设2,3A ,1,2B ,则( )A .当2x 2y 时,1z =B .x 可取两个值,y 可取两个值,()()zx y x y =+⨯-有4个式子 C .A B ⊗中有3个元素D .A B ⊗中所有元素之和为3 【答案】BCD【解析】()(){},,A B z z x y x y x A y B ⊗==+⨯-∈∈,2,3A ,1,2B , 当2x 2y 0z =;当2x =1y =时,1z =; 当3x =1y =时,2z =;当3x =2y 时,1z =,A 不正确;B 正确;而{}0,1,2A B ⊗=,C ,D 都正确.故选:BCD例4.(2022·辽宁·辽师大附中高二阶段练习)集合{}{}2|10,|320A x ax B x x x =-==-+=,且A B B ⋃=,实数a 的值为 ( )A .0B .1C .12D .2【答案】ABC【解析】由题设{1,2}B =,又A B B ⋃=,故A B ⊆,当A =∅时,0a =;当A ≠∅时,1或2为10ax -=的解,则1a =或12a =. 综上,0a =或1a =或12a =. 故选:ABC例5.(2022·全国·高三专题练习)已知集合{|4A x x =≥或}5x <-,{}|13B x a x a =+≤≤+,若B A ⊆,则实数a 的取值范围_________.【答案】{|8a a <-或}3a ≥【解析】用数轴表示两集合的位置关系,如上图所示,或要使B A ⊆,只需35a +<-或14a +≥,解得8a <-或3a ≥.所以实数a 的取值范围{|8a a <-或}3a ≥.故答案为:{|8a a <-或}3a ≥例6.(2022·全国·高三专题练习)对于两个正整数m ,n ,定义某种运算“⊙”如下,当m ,n 都为正偶数或正奇数时,m ⊙n =m +n ;当m ,n 中一个为正偶数,另一个为正奇数时,m ⊙n =mn ,则在此定义下,集合M ={(p ,q )|p ⊙q =10,*N p ∈,q ∈*N }中元素的个数是_____.【答案】13【解析】∵当m ,n 都为正偶数或正奇数时,m ⊙n =m +n ;当m ,n 中一个为正偶数,另一个为正奇数时,m ⊙n =mn ,∴集合M ={(p ,q )|p ⊙q =10,*N p ∈,q ∈*N }={(1,9),(2,8),(3,7),(4,6),(5,5),(6,4),(7,3),(8,2),(9,1),(1,10),(2,5),(5,2),(10,1)},共13个元素,故答案为:13例7.(2022·全国·高一专题练习)给定集合A ,若对于任意a ,b ∈A ,有a +b ∈A ,且a ﹣b ∈A ,则称集合A 为闭集合,给出如下四个结论:①集合A ={0}为闭集合;①集合A ={﹣4,﹣2,0,2,4}为闭集合;①集合A ={n |n =3k ,k ∈Z }为闭集合;①若集合A 1、A 2为闭集合,则A 1∪A 2为闭集合.其中所有正确结论的序号是__.【答案】①①【解析】①0+0=0,0﹣0=0,0∈A ,故①正确;①当a =﹣4,b =﹣2时,a +b =﹣4+(﹣2)=﹣6①A ,故不是闭集合,∴①错误;①由于任意两个3的倍数,它们的和、差仍是3的倍数,故是闭集合,∴①正确;①假设A 1={n |n =3k ,k ∈Z },A 2={n |n =5k ,k ∈Z },3∈A 1,5∈A 2,但是,3+5①A 1∪A 2,则A 1∪A 2不是闭集合,∴①错误.正确结论的序号是①①.故答案为:①①.例8.(2022·陕西·西安市阎良区关山中学高二阶段练习(文))已知集合{|15}A x x =<≤,集合21{|0}3x B x x -=>-. (1)求A ∩B ;(2)若集合{|243}=-≤≤-C x a x a ,且C A C =,求实数a 的取值范围.【解析】(1)210(21)(3)03x x x x ->⇔-->-12x ⇔<或3x >,1{|2B x x =<或3}x >, 所以{|35}A B x x =<≤;(2)由C A C =得A C ⊆,所以21435a a -≤⎧⎨-≥⎩,解得23a ≤≤. 例9.(2022·全国·高一专题练习)设集合{|}R A x x x ∈+=240=,R R {|()}B x x a x a a ∈=∈222110=+++-, . (1)若0a =,试求A B ;(2)若B A ⊆,求实数a 的取值范围.【解析】(1)由240x x +=,解得0x =或4x =-,}{,A =-40 .当0a =时,得x x -+2210=,解得12x =-x =12-{}1212B =--,; ∴{}041212A B =---,,,. (2)由(1)知,}{,A =-40,B A ⊆,于是可分为以下几种情况.当A B =时,}{,B =-40,此时方程()x a x a =222110+++-有两根为0,4-,则()()()a a a a ⎧∆=+⎪=⎨⎪-+=-⎩-->2224141010214-,解得1a =. 当B A ≠时,又可分为两种情况.当B ≠∅时,即{}0B =或{}B -4=, 当{}0B =时,此时方程()x a x a =222110+++-有且只有一个根为0,则22241410(0)()1a a a --⎧∆=+⎨-==⎩,解得1a =-,当{}B -4=时,此时方程()x a x a =222110+++-有且只有一个根为4-,则 ()2222414104()()()8110a a a a ⎧∆=+⎪⎨-=--=-⎪⎩++-,此时方程组无解, 当B =∅时,此时方程()x a x a =222110+++-无实数根,则2241410()()a a --∆+<=,解得1a <-.综上所述,实数a 的取值为}{a a a ≤-=11或.例10.(2022·全国·高一专题练习)已知集合{}23A x x =-<<,{}3B x x a =≤.(1)求集合A R ;(2)当1a =时,求A B ;(3)若()R B A ⋃=R ,求a 的取值范围.【解析】(1)由题意,{}23A x x =-<<故{|3R A x x =≥或2}x(2)当1a =时,{}131{|}3B x x x x =≤=≤ 故123A B x x ⎧⎫⋂=-<≤⎨⎬⎩⎭ (3)由(1){|3R A x x =≥或2}x{}3{|}3a B x x a x x =≤=≤ 若()R B A ⋃=R ,则33a ≥ 解得9a ≥ 例11.(2022·安徽·芜湖一中高一阶段练习)已知集合{}{}25,|1|21A x x B x m x m =-≤≤=+≤≤-. (1)当{}|25A x Z x =∈-≤≤时,求A 的非空真子集的个数;(2)若A B A ⋃=,求实数m 的取值范围;(3)若A B =∅,求实数m 的取值范围.【解析】(1)当x ∈Z 时,A ={x ∈Z |-2≤x ≤5}={-2,-1,0,1,2,3,4,5},共有8个元素,所以A 的非空真子集的个数为28-2=254.(2)因为A ∪B =A ,所以B ①A ,当B =∅时,由m +1>2m -1,得m <2,符合;当B ≠∅时,根据题意,可得21112215m m m m -≥+⎧⎪+≥-⎨⎪-≤⎩,解得2≤m ≤3.综上可得,实数m 的取值范围是{m |m ≤3}. (3)当B =∅时,由(1)知m <2;当B ≠∅时,根据题意作出如图所示的数轴,可得211212m m m -≥+⎧⎨-<-⎩或21115m m m -≥+⎧⎨+>⎩解得m >4.综上可得,实数m 的取值范围是{m |m <2或m >4}. 例12.(2022·北京·高二期末)设集合A 为非空实数集,集合{},,B xy x y A x y =∈≠且,称集合B 为集合A 的积集.(1)当{}1,2,3,4A =时,写出集合A 的积集B ;(2)若A 是由5个正实数构成的集合,求其积集B 中元素个数的最小值;(3)判断是否存在4个正实数构成的集合A ,使其积集{}2,4,5,8,10,16B =,并说明理由.【解析】(1)因为{}1,2,3,4A =,故集合B 中所有可能的元素有12,13,14,23,24,34⨯⨯⨯⨯⨯⨯,即2,3,4,6,8,12,{}2,3,4,6,8,12B ∴=(2)设{}12345,,,,A a a a a a =,不妨设123450a a a a a <<<<<,因为41213141525355a a a a a a a a a a a a a a <<<<<<,所以B 中元素个数大于等于7个,又{}254132,2,2,2,2A =,{}34689572,2,2,2,2,2,2B =,此时B 中元素个数等于7个, 所以积集B 中元素个数的最小值为7.(3)不存在,理由如下:假设存在4个正实数构成的集合{},,,A a b c d =,使其积集{}2,4,5,8,10,16B =,不妨设0a b c d <<<<,则集合A 的生成集{},,,,,B ab ac ad bc bd cd =则必有2,16ab cd ==,其4个正实数的乘积32abcd =;又5,8ad bc ==,其4个正实数的乘积40abcd =,矛盾;所以假设不成立,故不存在4个正实数构成的集合A ,使其生成集{}2,4,5,8,10,16B =【过关测试】一、单选题1.(2022·江西省铜鼓中学高一期末(理))()Z M 表示集合M 中整数元素的个数,设{}24A x x =-<<,{}723B x x =-<<,则()Z A B =( )A .5B .4C .3D .2【答案】C【解析】因为{}7372322B x x x x ⎧⎫=-<<=-<<⎨⎬⎩⎭,{}24A x x =-<<,所以3|22A B x x ⎧⎫=-<<⎨⎬⎩⎭,则()1A B -∈,()0A B ∈,()1A B ∈,所以()3Z A B =;故选:C2.(2022·河南焦作·高一期中)两个集合A 与B 之差记作A -B ,定义A -B ={x |x ∈A 且x ①B },已知A ={2,3},B ={1,3,4},则A -B 等于( )A .{1,4}B .{2}C .{1,2}D .{1,2,3} 【答案】B【解析】∵A ={2,3},B ={1,3,4},又∵A -B ={x |x ∈A 且x ①B },∴A -B ={2}.故选:B .3.(2022·浙江·安吉县高级中学高一开学考试)将有理数集Q 划分为两个非空的子集M 与N ,且满足M N Q M N ⋃=⋂=∅,,M 中的每一个元素都小于N 中的每一个元素,这种有理数的分割()M N ,就是数学史上有名的戴德金分割.试判断,对于任一戴德金分割()M N ,,下列选项中不可能成立的是( ) A .M 有最大元素,N 有一个最小元素B .M 没有最大元素,N 也没有最小元素C .M 没有一个最大元素,N 有一个最小元素D .M 有一个最大元素,N 没有最小元素【答案】A【解析】M 有一个最大元素,N 有一个最小元素,设M 的最大元素为m ,N 的最小元素为n ,若有m <n ,不能满足M ∪N =Q ,A 错误; 若{|2}M x Q x =∈<,{|2}N x Q x =∈;则M 没有最大元素,N 也没有最小元素,满足其它条件,故B 可能成立;若{|0}M x Q x =∈<,{|0}N x Q x =∈,则M 没有最大元素,N 有一个最小元素0,故C 可能成立;若{|0}M x Q x =∈,{}0N x Q x =∈;M 有一个最大元素,N 没有最小元素,故D 可能成立;故选:A .4.(2022·全国·高一单元测试)定义集合运算:{}*,,A B zz xy x A B y A B ==∈⋂∈⋃∣.若集合{}{}1,2,3,0,1,2A B ==,则()*A B A =( ) A .{}0 B .{}0,4 C .{}0,6 D .{}0,4,6【答案】D【解析】因为{}{}1,2,3,0,1,2A B ==,所以{}{}1,2,0,1,2,3A B A B ==,所以当,x A B y A B ∈⋂∈⋃时,0,1,2,3,4,6z =,所以{}*0,1,2,3,4,6A B =,所以 ()*A B A ={}0,4,6,故选:D5.(2022·江苏·高一期末)已知全集U =R ,集合{3A x x =<或}7x ≥,{}B x x a =<.若()U A B ≠∅,则实数a 的取值范围为( )A .{}3a a >B .{}3a a ≥C .{}7a a ≥D .{}7a a > 【答案】A 【解析】因为集合{3A x x =<或}7x ≥,可得{}37U A x x =≤<, 又因为()U A B ≠∅且{}B x x a =<,所以3a >,即实数a 的取值范围为{}3a a >.故选:A .6.(2022·江苏·高一单元测试)设集合{}{}|()(3)0,|(4)(1)0M x x a x N x x x =--==--=,则下列说法一定正确的是( ) A .若{}1,3,4MN =,则=M N ∅ B .若{}1,3,4M N =,则M N ≠∅C .若M N ⋂=∅,则M N ⋃有4个元素D .若M N ≠∅,则{}1,3,4M N =【答案】D【解析】(1)当3a =时,{}3M =,,N={134}MN M =∅,,; (2)当1a =时,{}1,3M =,{1},N={134}MN M =,,; (3)当4a =时,{}3,4M =,{4},N={134}M N M =,,;(4)当134a ≠,,时,{}3,M a =,,{134,}M N M N a =∅=,,;综上可知A ,B ,C ,不正确,D 正确故选:D 7.(2022·江苏·高一单元测试)已知集合A 中有10个元素,B 中有6个元素,全集U 有18个元素,A B ⋂≠∅.设集合()()U U A B ⋂中有x 个元素,则x 的取值范围是( )A .{}38,N x x x ≤≤∈B .{}28,N x x x ≤≤∈C .{}812,N x x x ≤≤∈D .{}1015,N x x x ≤≤∈【答案】A 【解析】集合A 中有10个元素,B 中有6个元素,因为A B ⋂≠∅,A B 至少有1 个元素,至多有6个元素,所以A B 至多有15个元素,至少有10个 元素,集合()()()U U U A B A B ⋂=⋃有x 个元素,则38x ≤≤且x 为正整数.即x 的取值范围是{}38,N x x x ≤≤∈,故选:A .8.(2022·江西·兴国县将军中学高一期中)已知集合{}53A x x =-<<-,{}232B x a x a =-<<-,若A B B =,则实数a 的取值范围是( )A .1a ≥B .1a =-C .1a ≥或1a =-D .a R ∈【答案】C【解析】由题意,A B B B A =⇔⊆(1)若B =∅,则2321a a a -≥-∴≥,B A ⊆成立; (2)若B ≠∅,则23223523a a a a -<-⎧⎪-≥-⎨⎪-≤-⎩,解得1a =-综上,实数a 的取值范围是1a ≥或1a =-故选:C9.(2022·陕西·西安一中高一期中)已知集合{}2,2A =-,{}240B x x ax =-+=,若A B A ⋃=,则实数a 满足( )A .4a =B .4a =-C .{}4,4-D .{}44a a -≤≤【答案】D【解析】因为A B A ⋃=,所以B A ⊆,当B =∅时,B A ⊆满足,此时2160a ∆=-<,所以44a -<<;当B ≠∅时,此时2160a ∆=-≥,即4a ≤-或4a ≥,若方程240x ax -+=有两个相同的实数根,则2160a ∆=-=,所以4a =±;当4a =-时,{}2B =-,此时B A ⊆满足,当4a =时,{}2B =,此时B A ⊆满足,若240x ax -+=有两个不同的实根,因为()224⋅-≠,所以A B ≠,所以此时无解;综上可知,a 的取值范围为{}44a a -≤≤,故选:D .10.(2022·江苏·高一单元测试)已知集合{}1,3,A m =,{}B m =,B A ⊆,则m =( ) A .9B .0或1C .0或9D .0或1或9 【答案】C【解析】由B A ⊆3m =m m =, 3m =时,9m = ,符合题意; m m =时,0m =或1m =,但1m = 时,{}1,1B =不合题意,故m 的值为0或9,故选:C11.(2022·全国·高一单元测试)在整数集Z 中,被4除所得余数为k 的所有整数组成一个“类”,记为[]k ,即[]{}4k n k n Z =+∈,0k =,1,2,3.给出如下四个结论:①[]20151∈;①[]22-∈;①[][][][]0123Z =⋃⋃⋃;①“整数a ,b 属于同一‘类’”的充要条件是“[]0a b -∈”其中正确的结论有( ) A .①①B .①①C .①①D .①①① 【答案】D【解析】因为201550343=⨯+,故[]20153∈,故①错误;而242-=+,故[]22-∈,故①正确;由“类”的定义可得[][][][]012Z 3⊆,任意Z c ∈,设c 除以4的余数为}{()0,1,2,3r r ∈,则[]c r ∈,故[][][][]0123c ∈⋃⋃⋃,所以[][][][]0123Z ⊆, 故[][][][]0123Z =,故①正确若整数a ,b 属于同一“类”,设此类为[]}{()0,1,2,3r r ∈,则4,4a m r b n r =+=+,故()4a b m n -=-即[]0a b -∈,若[]0a b -∈,故-a b 为4的倍数,故a ,b 除以4 的余数相同,故a ,b 属于同一“类”,故整数a ,b 属于同一“类”的充要条件为[]0a b -∈,故①正确;故选:12.(2022·北京八中高一期中)对于集合A ,定义了一种运算“⊕”,使得集合A 中的元素间满足条件:如果存在元素e A ∈,使得对任意a A ∈,都有e a a e a ⊕=⊕=,则称元素e 是集合A 对运算“⊕”的单位元素.例如:A =R ,运算“⊕”为普通乘法:存在1∈R ,使得对任意a ∈R 都有11a a a ⨯=⨯=,所以元素1是集合R 对普通乘法的单位元素.下面给出三个集合及相应的运算“⊕”:①A =R ,运算“⊕”为普通减法;①A =R ,运算“⊕”为普通加法;①{}A X X M =⊆(其中M 是任意非空集合,运算“⊕”为求两个集合的交集.( ) A .①① B .①① C .①①① D .①①【答案】D【解析】①若A R =,运算“⊕”为普通减法,而普通减法不满足交换律,故没有单位元素; ①A =R ,运算“⊕”为普通加法,其单位元素为0;①{|}A X X M =⊆(其中M 是任意非空集合),运算“⊕”为求两个集合的交集, 其单位元素为集合M . 故选:D . 二、多选题13.(2022·贵州·遵义市南白中学高一期末)群论是代数学的分支学科,在抽象代数中具有重要地位,且群论的研究方法也对抽象代数的其他分支有重要影响,例如一元五次及以上的方程没有根式解就可以用群论知识证明.群的概念则是群论中最基本的概念之一,其定义如下:设G 是一个非空集合,“· ”是G 上的一个代数运算,即对所有的a 、b ∈G ,有a ·b ∈G ,如果G 的运算还满足:①∀a 、b 、c ∈G ,有(a ·b )·c =a ·(b ·c );①e G ∃∈,使得a G ∀∈,有e a a e a ⋅=⋅=,①a G ∀∈,b G ∃∈,使a ·b =b ·a =e ,则称G 关于“·”构成一个群.则下列说法正确的有( )A .{1,0,1}G =-关于数的乘法构成群B .G ={x |x =1k,k ∈Z ,k ≠0}∪{x |x =m ,m ∈Z ,m ≠0}关于数的乘法构成群 C .实数集关于数的加法构成群D .{2|,Z}G m n m n =∈关于数的加法构成群 【答案】CD【解析】对于A :若{1,0,1}G =-,对所有的a 、b G ∈,有{1,0,1}a b G ⋅∈-=, 满足乘法结合律,即①成立,满足①的e 为1,但当0a =时,不存在b G ∈,使得··1a b b a e ===,即①不成立, 即选项A 错误;对于B :因为12a G =∈,且3b G =∈,但13322a b G ⋅=⨯=∉,所以选项B 错误;对于C :若R G =,对所有的a 、R b ∈,有R a b +∈, 满足加法结合律,即①成立,满足①的e 为0,R a ∀∈,R b a ∃=-∈,使0a b b a +=+=,即①成立; 即选项C 正确;对于D :若{2|,Z}G m n m n =∈,所有的112a m n =、222b m n G =∈, 有1212()+2(+)a b m m n n G +=+∈,,,,a b c G ∀∈()()++=++a b c a b c 成立, 即①成立;当0a b 时,20a b =,满足的0e =,即①成立;2a m n G ∀=∈,2b m n G ∃=-∈,使0a b b a +=+=,即①成立;即选项D 正确. 故选:CD .14.(2022·全国·高一期中)如图,集合U 是全集,,A B 是非空集合,定义集合*A B 为阴影部分表示的集合,则*A B 可表示为( )A .()UB A B ⋂⋃B .()UA AB ⋂⋂C .()()()()UUA B B A ⋂⋂D .()()UA B A B ⋃⋂⋂【答案】CD 【解析】()UB A B ⋂⋃=∅,故A 选项错误;()UA AB ⋂⋂表示的集合韦恩图为如图1,显然B 选项错误;通过画出CD 选项的韦恩图,与题干中的相同,故选项CD 正确. 故选:CD15.(2022·河北·石家庄外国语学校高一期中)当两个集合中一个集合为另一个集合的子集时,称这两个集合构成“全食”;当两个集合有公共元素,但互不为对方子集时,称这两个集合构成“偏食”,对于集合{}211,,|1,02A B x ax a ⎧⎫=-==≥⎨⎬⎩⎭,若A 与B 构成“偏食”,则实数a 取值可以是( )A .0B .1C .2D .4【答案】BD【解析】因为集合{}211,,|1,02A B x ax a ⎧⎫=-==≥⎨⎬⎩⎭,且A 与B 构成“偏食”,所以1B -∈或12B ∈,当1B -∈时,得1a =,此时{}{}211,1B x x ===-,符合题意,当12B ∈时,得4a =,此时{}21141,22B x x ⎧⎫===-⎨⎬⎩⎭,符合题意, 综上,1a =或4a =, 故选:BD16.(2022·全国·高一单元测试)设{}29140A x x x =-+=,{}10B x ax =-=,若A B B =,则实数a 的值可以为( ) A .2 B .12C .17D .0【答案】BCD【解析】集合2{|9140}{2A x x x =-+==,7},{|10}B x ax =-=, 又A B B =, 所以B A ⊆,当0a =时,B =∅,符合题意,当0a ≠时,则1{}B a =,所以12a=或17a =,解得12a =或17a =,综上所述,0a =或12或17, 故选:BCD17.(2022·全国·高一单元测试)已知全集U =R ,集合{}|27A x x =-≤≤,{}|121B x m x m =+≤≤-,则使UA B ⊆成立的实数m 的取值范围可以是( )A .{}|610m m <≤B .{}|22m m -<<C .1|22m m ⎧⎫-<<-⎨⎬⎩⎭D .{}|58m m <≤【答案】ABC【解析】当B =∅时,121m m +>-,即2m <,此时UR B =,符合题意,当B ≠∅时,121m m +≤-,即2m ≥, 由{}|121B x m x m =+≤≤-可得{U|1B x x m =<+或}21x m >-,因为UA B ⊆,所以17m +>或212m -<-,可得6m >或12m <-, 因为2m ≥,所以6m >,所以实数m 的取值范围为2m <或6m >, 所以选项ABC 正确,选项D 不正确; 故选:ABC .18.(2022·浙江·金华市曙光学校高一期中)在R 上定义运算()*1x y x y =-,若关于x 的不等式()*0x a x ->的解集是集合{}|01x x ≤≤的子集,则整数a 的取值可以是( ) A .0 B .1 C .1- D .2【答案】AB【解析】由在R 上定义的运算:()*1x y x y =-得,()*0()(1)0x a x x a x ->⇔-->,即1(0)()x a x --<, 当a =1时,不等式1(0)()x a x --<的解集为空集∅,而{|01}x x ∅⊆≤≤,则a =1,当a >1时,不等式1(0)()x a x --<的解集为{x |1<x <a },显然{x |1<x <a }不是{x |0≤x ≤1}的子集,不满足题意,舍去,当a <1时,不等式1(0)()x a x --<的解集为{x |a <x <1},当{x |a <x <1}是{x |0≤x ≤1}的子集时, a ≥0,则0≤a <1, 综上所述,a 的取值范围是{a |0≤a ≤1},又a 为整数,所以a =0或a =1. 故选:AB 三、填空题19.(2022·江西省崇义中学高一期中)若集合{}2120M x x x =+-=,{}10N x mx =+=,且MN N =,则实数m 的值为_____【答案】13-或14或0【解析】由题得{4,3}M =-, 因为MN N =,所以N M ⊆,所以,{4},{3}N =∅-, 当N =∅时,0m =;当{4}N =-时,1(4)10,4m m ⨯-+=∴=; 当{3}N =时,1(3)10,3m m ⨯+=∴=-.故答案为:13-或14或020.(2022·广东·广州誉恩教育咨询有限公司高一期中)设a 是实数,集合{}260,{20}M x x x N y ay =+-==+=∣∣,若N M ⊆,则a 的取值集合是_______.【答案】2{0,,1}3-【解析】由题意,集合{}260{|(2)(3)0}{3,2}M xx x x x x =+-==-+==-∣ 若N M ⊆,且集合N 中至多有一个元素 则当N =∅时,即0a =时,满足题意; 当{3}N =-时,即320a -+=,即23a =时,N M ⊆满足题意; 当{2}N =时,即220a +=,即1a =-时,N M ⊆满足题意;综上,a 的取值集合是2{0,,1}3-故答案为:2{0,,1}3-21.(2022·河南·林州一中高一开学考试)若一个集合是另一个集合的子集,则称两个集合构成“鲸吞”;若两个集合有公共元素,且互不为对方子集,则称两个集合构成“蚕食”,对于集合1,2A ,{}22,0B x ax a ==≥,若这两个集合构成“鲸吞”或“蚕食”,则a 的取值集合为_____.【答案】10,,22⎧⎫⎨⎬⎩⎭【解析】当0a =时,B =∅,此时满足B A ⊆,当0a >时,22,B a a ⎧⎪=⎨⎪⎩,此时,A B 集合只能是“蚕食”关系,所以当,A B 集合有公共元素21a=-时,解得2a =, 当,A B 22a=时,解得12a =,故a 的取值集合为10,,22⎧⎫⎨⎬⎩⎭. 故答案为:10,,22⎧⎫⎨⎬⎩⎭22.(2022·福建·福州三中高一开学考试)已知集合A ={a ∈R |(x ﹣1)a 2+7ax +x 2+3x ﹣4=0},{0}⊆A ,则x 的值为___________. 【答案】1或4-. 【解析】因为{0}⊆A , 所以70x ⨯⨯+x 2+3x ﹣4=0, 所以1x =或4x =-.当1x =时,7a +1+3﹣4=0,所以0a =,集合A ={0},满足题意;当4x =-时,2528161240,0a a a --+--=∴=或285a =-,集合A =28{0,}5-,满足题意. 故答案为:1或4-.23.(2022·黑龙江·大庆实验中学高一期末)设集合{}2,3,4U =,对其子集引进“势”的概念;①空集的“势”最小;①非空子集的元素越多,其“势”越大;①若两个子集的元素个数相同,则子集中最大的元素越大,子集的“势”就越大.最大的元素相同,则第二大的元素越大,子集的“势”就越大,以此类推.若将全部的子集按“势”从小到大顺序排列,则排在第6位的子集是_________. 【答案】{}2,4【解析】根据题意,将全部的子集按“势”从小到大顺序排列为:∅,{}2,{}3,{}4,{}2,3,{}2,4,{}3,4,{}2,3,4.故排在第6的子集为{}2,4. 故答案为:{}2,4 四、解答题24.(2022·全国·高一单元测试)已知实数集R 的子集S 满足条件:①1S ∉;①若a S ∈,则11S a∈-.求证:(1)若2S ∈,则S 中必有另外两个元素; (2)集合S 中不可能只有一个元素. 【解析】(1)∵2S ∈,∴1112S =-∈-,同理:()11112S =∈--,12112S =∈-, ∴S 中还有-1,12两个元素.(2)不妨设S 为单元素集,则11a a=-,整理得210a a -+=,解得a ∈∅, ∴S 不可能为单个元素集合.25.(2022·湖南永州·高一期末)已知集合{}2A x x =≥,{}35B x x =<≤. (1)求A B ;(2)定义{M N x x M -=∈且}x N ∉,求A B -. 【解析】(1)由{}2A x x =≥,{}35B x x =<≤, 则{}2A B x x ⋃=≥.(2)由{M N x x M -=∈且}x N ∉,所以A B -{x x A =∈且}{23x B x x ∉=≤≤或}5x >.26.(2022·全国·高一期中)已知集合{}22221,,Z M x x a a b a b ==+-=∈.(1)证明:若x M ∈,则1x x+是偶数; (2)设m M ∈,且132m <<,求实数m 的值; (3)若n M ∈3+22是否属于集合M ,并说明理由. 【解析】(1)若x M ∈,则2x a b =+2221,,a b a b -=∈Z . 所以221x a x a b =+++()()2222b b a b a b a =++-22a b a =-+ 因为2221a b -=,所以原式222b a b a a =+-=, 因为a ∈Z ,所以2a 为偶数,即若x M ∈,则1x x+是偶数. (2)因为m M ∈,且132m <<,则1123m <<,所以5156m m<+< 设2m a b =+,2221,,a b a b -=∈Z . 由(1)可知12m a m +=,即5256a <<; 所以1a =或2a =.当1a =时,代入2221,,a b a b -=∈Z 可得0b =, 此时21m a b =+,满足132m <<,所以1m =成立; 当2a =时,代入2221,,a b a b -=∈Z 解得6b =b ∈Z ,所以不成立; 综上可知1m =.(3)因为n M ∈,所以可设2,n ab 且2221,,a b a b -=∈Z ,2(2)(322)322322(322)(322)n a b a b ()(34322a b b a =-+-因为22(34)2(32)a b b a ---()22229241629124a ab b b ab a =-+--+2221a b =-=,()(),Z,34Z,32Z a b a b b a ∈∴-∈-∈322M +成立.27.(2022·北京·高一期末)已知集合{}23A x x =-<<,{}3B x x a =≤. (1)求集合A R;(2)当1a =时,求A B ;(3)若()R B A ⋃=R ,求a 的取值范围. 【解析】(1)由题意,{}23A x x =-<< 故{|3RA x x =≥或2}x(2)当1a =时,{}131{|}3B x x x x =≤=≤故123A B x x ⎧⎫⋂=-<≤⎨⎬⎩⎭(3)由(1){|3RA x x =≥或2}x{}3{|}3aB x x a x x =≤=≤若()R B A ⋃=R ,则33a ≥ 解得9a ≥28.(2022·湖南益阳·高一期末)设集合{13}A x x =-<<,{}1B x x =≥,{2}C x x m =>-. (1)求A B ;(2)若_________,求实数m 的取值范围. 请从①A C ⊆,①A C ⋂≠∅,①RC A ⊆这三个条件中选一个填入(2)中横线处,并完成第(2)问的解答.(如多选,则按第一个选择的解答给分)【解析】(1)∵集合{13}A x x =-<<,{}1B x x =≥, ∴{}1{13}{1}A B x x x x x x ⋃=≥⋃-<<=>-. (2)①若A C ⊆,∴21m -≤-,即1m , ∴实数m 的取值范围是{}1m m ≤. ①若A C ⋂≠∅,∴23m -<,即5m <, ∴实数m 的取值范围是{5}m m <. ①若RC A ⊆,∵R{1A x x =≤-或3}x ≥,∴23m -≥,即5m ≥,∴实数m 的取值范围是{}5m m ≥.29.(2022·江苏·高一单元测试)已知集合{}2|40=+=A x x x ,{}22|2(1)10=+++-=B x x a x a . (1)若⊆A B ,求a 的值; (2)若⊆B A ,求a 的值.【解析】(1)由题集合B 最多两个元素,{4,0}=-A ,⊆A B ,则=A B ,所以集合B 中的方程两根为-4,0,224(1)4(1)0=+-->a a ,即1>-a ,由根与系数的关系,{242(1)01-=-+=-a a ,解得:1=a ;(2)由题⊆B A ,B 中最多两个元素,对于方程222(1)10+++-=x a x a 当集合=∅B 时:224(1)4(1)0=+--<a a ,即1<-a 时,方程无解,=∅B ,符合题意;当集合B 中只有一个元素时:224(1)4(1)0=+--=a a ,即1=-a 时,方程的解为0=x ,{0}=B ,符合题意;当B 中有两个元素时:224(1)4(1)0=+-->a a ,即1>-a 时,方程有两个不同实根,集合B 有两个元素,此时则=A B ,所以集合B 中的方程两根为124,0=-=x x ,由根与系数的关系,{242(1)01-=-+=-a a ,解得:1=a ;综上所述:1≤-a 或1=a .。
培优课 集合中的创新问题
培优课集合中的创新问题集合中的创新问题主要体现在(1)集合中的新定义问题;(2)集合中的新运算问题;(3)集合中的新性质问题.对于这类以集合为背景的创新问题是近几年考查的一个热点.此类题目常常以“问题”为核心,以“探究”为途径,以“发现”为目的,以集合为依托.解决集合中的创新问题的着手点:(1)正确理解新定义、新运算、新性质的定义,剥去它们的外表,转化为我们熟悉的集合知识;(2)合理利用集合性质是破解创新性集合问题的关键;(3)对于选择题,可结合选项,通过验证、排除、对比、特值法进行求解,当不满足要求时,只需通过举反例来说明.类型一创新集合新定义【例1】(1)若集合A具有以下性质:①0∈A,1∈A;②若x∈A,y∈A,则x-y∈A,且x≠0时,1x∈A.则称集合A是“好集”.给出下列说法:①集合B={-1,0,1}是“好集”;②有理数集Q是“好集”;③设集合A是“好集”,若x∈A,y∈A,则x+y∈A. 其中,正确说法的个数是()A.0B.1C.2D.3(2)若数集A={a1,a2,…,a n}(1≤a1<a2<…<a n,n≥2)具有性质P:对任意的i,j(1≤i≤j≤n),a i a j与a ja i两数中至少有一个属于A,则称集合A为“权集”.则()A.{1,3,4}为“权集”B.{1,2,3,6}为“权集”C.“权集”中元素可以有0D.“权集”中一定有元素1答案(1)C(2)B解析(1)①集合B不是“好集”,假设集合B是“好集”,因为-1∈B,1∈B,-1-1=-2∉B这与-2∈B矛盾;②有理数集Q是“好集”.因为0∈Q,1∈Q,对任意的x∈Q,y∈Q,有x-y∈Q,且x≠0时,1x∈Q,所以有理数集Q是“好集”;③因为集合A是“好集”,所以0∈A,若x∈A,y∈A,则0-y∈A,即-y∈A,所以x-(-y)∈A,即x+y∈A.(2)由于3×4与43均不属于数集{1,3,4},故A不正确;由于1×2,1×3,1×6,2×3,62,63,11,22,33,66都属于数集{1,2,3,6},故B正确;由“权集”的定义可知需有意义,故不能有0,同时不一定有1,故C,D错误.类型二创新集合新运算【例2】(1)定义集合运算:A⊗B={z|z=(x+y)(x-y),x∈A,y∈B},设A={2,3},B={1,2},则集合A⊗B的真子集个数为()A.8B.7C.16D.15(2)已知集合A={x∈N|-1≤x≤3},B={1,3},定义集合A,B之间的运算“*”,A*B={x|x=x1+x2,x1∈A,x2∈B},则A*B中的所有元素之和为()A.15B.16C.20D.21答案(1)B(2)D解析(1)由题意A={2,3},B={1,2},则A⊗B有(2+1)(2-1)=1,(2+2)(2-2)=0,(3+1)(3-1)=2,(3+2)(3-2)=1四种结果,由集合中元素互异性可知集合A⊗B中有3个元素,故集合A⊗B中的真子集个数为23-1=7.(2)由题意A={0,1,2,3},B={1,3},A*B={x|x=x1+x2,x1∈A,x2∈B},故当x1=0时,x2=1,3,此时x=1,3;当x1=1时,x2=1,3,此时x=2,4;当x1=2时,x2=1,3,此时x=3,5;当x1=3时,x2=1,3,此时x=4,6.由集合元素互异性可知A*B={1,2,3,4,5,6},故所有元素之和为1+2+3+4+5+6=21.类型三创新集合新性质【例3】若X是一个集合,τ是一个以X的某些子集为元素的集合,且满足:①X属于τ,空集∅属于τ;②τ中任意多个元素的并集属于τ;③τ中任意多个元素的交集属于τ.则称τ是集合X上的一个拓扑.已知集合X={a,b,c},对于下面给出的四个集合τ:①τ={∅,{a},{c},{a,b,c}};②τ={∅,{b},{c},{b,c},{a,b,c}};③τ={∅,{a},{a,b},{a,c}};④τ={∅,{a,c},{b,c},{c},{a,b,c}}.其中是集合X上的一个拓扑的集合τ的所有序号是________.答案②④解析①因为{a}∪{c}={a,c}∉τ,故①不是集合X上的一个拓扑;②满足集合X上的一个拓扑的定义;③因为{a,b}∪{a,c}={a,b,c}∉τ,故③不是集合X 上的一个拓扑;④满足集合X上的一个拓扑的定义.尝试训练1.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.3B.6C.8D.10答案 D解析因为A={1,2,3,4,5},所以A中元素都为正数.若x-y∈A,必有x -y>0,即x>y.当y=1时,x可取2,3,4,5,共有4个数;当y=2时,x可取3,4,5,共有3个数;当y=3时,x可取4,5,共有2个数;当y=4时,x可取5,共有1个数;当y=5时,x不能取任何值.综上,满足条件的实数对(x,y)的个数为4+3+2+1=10.2.如果集合A满足:若x∈A,则-x∈A,那么就称集合A为“对称集合”.已知集合A={2x,0,x2+x}且A是“对称集合”,集合B是自然数集,则A∩B=________.答案{0,6}解析由题意可知-2x=x2+x,∴x=0或x=-3.而当x=0时,不符合元素互异性,舍去;当x=-3时,A={-6,0,6}.∴A∩B={0,6}.3.已知A,B是非空集合,若a∈A,b∈B,且满足|a-b|∈A∪B,则称a,b是集合A,B的一对“基因元”.若A={2,3,5,9},B={1,3,6,8},则集合A,B的“基因元”的对数是________.答案13解析∵A={2,3,5,9},B={1,3,6,8},∴2,1;2,3;2,8;3,1;3,6;3,8;5,3;5,6;5,8;9,1;9,3;9,6;9,8都是A,B中的“基因元”,共13对.。
集合中的创新问题聚焦
ʏ何 炜 刘大鸣︵特级教师︶以集合为背景的创新问题,常常以 问题 为核心,以 探究 为途径,以 发现 为目的,以集合为依托,考查同学们解决问题的能力㊂常见的命题形式有新定义㊁新运算㊁新法则等,这类试题中集合只是基本的依托㊂聚焦1:集合中的新定义问题例1 设A 是整数集的一个非空子集,对于k ɪA ,如果k -1∉A ,且k +1∉A ,那么称k 是A 的一个 孤立元㊂给定集合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㊂解:依据k 是A 的一个 孤立元 ,对于k ɪA ,k -1 A ,且k +1 A ,由给定S 的3个元素构成的所有集合中,不含 孤立元 ,这3个元素一定是连续的三个自然数㊂故这样的集合为1,2,3{},2,3,4{},3,4,5{},4,5,6{}5,6,7{},6,7,8{},共6个㊂反思:理解新定义的最好方法就是特值法和列举法㊂如本题S ={6,7,8}不含 孤立元 ,S ={2,3,5}含 孤立元 5㊂若3个元素构成的集合不含 孤立元 ,则这3个元素一定是连续的三个自然数㊂例2 若集合A 1,A 2满足A 1ɣA 2=A ,则称(A 1,A 2)为集合A 的一种分拆,并规定:当且仅当A 1=A 2时,(A 1,A 2)与(A 2,A 1)是集合A 的同一种分拆㊂若集合A 有3个元素,则集合A 的不同分拆种数是㊂解:依据集合A 的一种分拆的意义求解㊂设A ={1,2,3},一一列举确定分拆的种数㊂当A 1=⌀时,A 2=A ,此时只有1种分拆㊂当A 1是单元素集时,共有6种分拆,即{1}与{2,3},{1}与{1,2,3},{2}与{1,3},{2}与{1,2,3},{3}与{1,2},{3}与{1,2,3}㊂当A 1是双元素集时,共有12种分拆,即{1,2}与{3},{1,3},{2,3},{1,2,3};{1,3}与{2},{1,2},{2,3},{1,2,3};{2,3}与{1},{1,2},{1,3},{1,2,3}㊂当A 1=A ={1,2,3}时,则A 2=⌀,{1},{2},{3},{1,2}{1,3},{2,3},{1,2,3},共有8种分拆㊂综上可知,共有的分拆种数是1+6+12+8=27㊂反思:本题的集合分拆,类似于求集合的补集的方法,涉及集合子集的个数问题㊂解答本题的关键是列举集合时,不能重复和遗漏㊂聚焦2:集合中的新运算问题例3 约定⊗与⊕是两个运算符号,其运算法则如下:对任意实数a ,b ,有a ⊗b =a b ,a ⊕b =b (a 2+b 2+1)㊂设-2<a <b <2,a ,b ɪZ ,用列举法表示集合A ={x |x =2(a ⊗b )+a ⊕bb}㊂解:依据新定义的运算法则,弄清代表元素的属性,分别赋值列举出集合的元素㊂由a ⊗b =a b ,a ⊕b =b (a 2+b 2+1),可得x =2a ⊗b ()+a ⊕b b =2a b +a 2+b 2+1=a +b ()2+1㊂当a =-1时,b =0或b =1,注意b ʂ0,则当a =-1时,b =1;当a =0时,b =1㊂据此可得x =1或x =2㊂故集合A =1,2{}㊂反思:对于集合中的新运算问题,要按照一定的数学法则和运算规则,弄清代表元素的属性,再结合相关知识进行逻辑推理和计算,进而达到解决问题的目的㊂例4 对于集合A ,定义一种运算 ⊕ ,使得集合A 中的元素间满足条件:如果存在元素e ɪA ,使得对任意a ɪA ,都有e ⊕a =a ⊕e =a ,则称元素e 是集合A 对运算 ⊕ 的单位元素㊂例如:A =R ,运算 ⊕ 为普通乘法,存在1ɪR ,使得对任意a ɪR ,都有1ˑa =a ˑ1=a ,所以元素1是集合R 对普通乘法的单位元素㊂下面给出三个集合及相应的运算 ⊕:①A =R ,运算 ⊕ 为普通减法㊂②A ={X ⊆M }(其中M 是任意非空集合),运算 ⊕ 为求两个集合的交集㊂52数学部分㊃创新题追根溯源高一使用 2020年9月. All Rights Reserved.其中对运算 ⊕ 有单位元素的集合为㊂解:依据给出的运算,验证单位元素的运算满足交换律或举反例说明不成立㊂①由A =R ,运算 ⊕ 为普通减法,而普通减法不满足交换律,可知集合A 不存在单位元素㊂②由A =X |X ⊆M {}(其中M 是任意非空集合),运算 ⊕ 为两个集合的交集,可知存在单位元素为集合M ㊂反思:对于集合中的新运算问题,可按照运算法则逐一进行验证,不成立举出反例,成立说明原因㊂本题的实质就是验证单位元素是否存在且满足交换律的问题㊂例5 对于集合M ,定义函数f M (x )=-1,x ɪM ,1,x ∉M,{对于两个集合A ,B ,定义集合A ΔB ={x |f A (x )㊃f B (x )=-1}㊂已知A ={2,4,6,8,10},B ={1,2,4,8,12},则用列举法写出集合A ΔB 的结果为㊂解:利用集合元素的运算和分段函数f M (x )=-1,x ɪM,1,x ∉M{的意义求解㊂要使f A (x )㊃f B (x )=-1,必有x ɪ{x |x ɪA 且x ∉B }ɣ{x |x ɪB 且x ∉A }={6,10}ɣ{1,12}={1,6,10,12},所以A ΔB={1,6,10,12}㊂反思:本题的实质是求特殊函数自变量的集合㊂解答本题的关键是利用新定义的集合运算,转化为两特殊集合的并集运算求解㊂聚焦3:创新集合问题例6 设S 是实数集R 的非空子集,如果∀a ,b ɪS ,有a +b ɪS ,a -b ɪS ,则称S 是一个 和谐集 ㊂下面命题中的假命题是( )㊂A .存在有限集S ,S 是一个 和谐集 B .对任意无理数a ,集合{x |x =k a ,k ɪZ}都是 和谐集 C .若S 1ʂS 2,且S 1,S 2均是 和谐集 ,则S 1ɘS 2ʂ⌀D .对任意两个 和谐集 S 1,S 2,若S 1ʂR ,S 2ʂR ,则S 1ɣS 2=R 解:依据 和谐集 的性质对选项逐一验证㊂对于A ,如S ={0},显然该集合满足0+0=0ɪS ,0-0=0ɪS ,A 正确㊂对于B ,设任意x 1ɪ{x |x =k a ,k ɪZ },x 2ɪ{x |x =k a ,k ɪZ },则存在k 1ɪZ ,k 2ɪZ,使得x 1=k 1a ,x 2=k 2a ,x 1+x 2=(k 1+k 2)a ɪ{x |x =k a ,k ɪZ },x 1-x 2=(k 1-k 2)a ɪ{x |x =k a ,k ɪZ },因此对任意无理数a ,集合{x |x =k a ,k ɪZ }都是 和谐集 ,B 正确㊂对于C ,依题意可知,当S 1,S 2均是 和谐集 时,若a ɪS 1,则a -a ɪS 1,即0ɪS 1,同理0ɪS 2,此时S 1ɘS 2ʂ⌀,C 正确㊂对于D ,取S 1={0}ʂR ,S 2={x |x =k ,k ɪZ }ʂR ,易知集合S 1,S 2均是和谐集 ,此时S 1ɣS 2ʂR ,D 不正确㊂应选D ㊂反思:解答这类问题的关键在于应用创新性质和其他相应的数学知识来推理验证㊂例7 若X 是一个集合,τ是一个以X 的某些子集为元素的集合,且满足:(1)X 属于τ,空集⌀属于τ;(2)τ中任意多个元素的并集属于τ;(3)τ中任意多个元素的交集属于τ㊂则称τ是集合X 上的一个拓扑㊂已知集合X ={a ,b ,c },下面给出的四个集合τ:①τ={⌀,{a },{c },{a ,b ,c }};②τ={⌀,{b },{c },{b ,c },{a ,b ,c }};③τ={⌀,{a },{a ,b },{a ,c }};④τ={⌀,{a ,c },{b ,c },{c },{a ,b ,c }}㊂其中是集合X 上的一个拓扑的集合τ的所有序号是㊂解:根据集合τ具有的三个性质逐个进行判断㊂对于①,τ={⌀,{a },{c },{a ,b ,c }},但是{a }ɣ{c }=a ,c {}∉τ,所以①不是拓扑㊂③不是拓扑㊂②④可以逐一验证,都满足集合Χ上的一个拓扑的集合τ的三个性质㊂满足条件的序号为②④㊂反思:求解本题需要准确理解集合Χ上的一个拓扑τ所具有的三个性质,需要准确把握集合包含的判断方法以及集合子集间的交㊁并㊁补集的关系,需要同学们认真分析题设条件,准确把握题中的所给信息㊂作者单位:陕西省洋县中学(责任编辑 郭正华)62 数学部分㊃创新题追根溯源 高一使用 2020年9月. All Rights Reserved.。
高考数学集合应用创新题组
专题一集合与常用逻辑用语1.1集合应用创新题组1.(2022届北京师大附中10月月考,10)已知有限集X,Y,定义集合X-Y={x|x∈X,且x∉Y},|X|表示集合X中的元素个数.若X={1,2,3,4},Y={3,4,5},则|(X-Y)∪(Y-X)|=()A.3B.4C.5D.6答案A∵X={1,2,3,4},Y={3,4,5},∴X-Y={1,2},Y-X={5},∴(X-Y)∪(Y-X)={1,2,5},∴|(X-Y)∪(Y-X)|=3,故选A.2.(2022届北京十三中期中,9)给定集合A,若对于任意a,b∈A,有a+b∈A,且a-b∈A,则称集合A为闭集合.下列结论正确的个数是()①集合A={-4,-2,0,2,4}为闭集合;②集合A={n|n=3k,k∈Z}为闭集合;③若集合A1,A2为闭集合,则A1∪A2为闭集合;④若集合A1,A2为闭集合,且A1⊆R,A2⊆R,则存在c∈R,使得c∉(A1∪A2).A.0B.1C.2D.3答案C对于①,4-(-2)=6∉A,故①错误;对于②,设a=3k1(k1∈Z),b=3k2(k2∈Z),则a+b=3k1+3k2=3(k1+k2)∈A(k1,k2∈Z),a-b=3k1-3k2=3(k1-k2)∈A(k1,k2∈Z),故②正确;设A1={n|n=3k,k∈Z},A2={n|n=5k,k∈Z},则3∈A1,5∈A2,3+5∉(A1∪A2),故③错误,④正确.故选C.3.(2020云南师大附中月考,1)体育节到来了,多数同学都会参加至少一个运动项目.设集合U={甲班全体同学},集合A={参加跳高的甲班同学},集合B={参加跳远的甲班同学},则∁U(A∩B)表示的是()A.既参加跳高又参加跳远的甲班同学B.既不参加跳高也不参加跳远的甲班同学C.参加跳高或跳远的甲班同学D.不同时参加跳高和跳远的甲班同学答案D易知A∩B表示的是同时参加跳高和跳远的甲班同学,则∁U(A∩B)表示的是不同时参加跳高和跳远的甲班同学,故选D.4.(2022届重庆巴蜀中学月考一,10)甲、乙、丙、丁四名游客到重庆旅游,他们都只去了磁器口古镇、洪崖洞民俗风貌区、李子坝轻轨穿楼及乌江画廊四个网红景点中的某2个,已知甲去了磁器口古镇,乙与甲没有去过相同的景点,丙与甲恰好去过一个相同景点,丁与丙也没有去过相同的景点.则四人中去过磁器口古镇的人数是()A.1B.2C.3D.4答案B设甲、乙、丙、丁四名游客去过的景点组成的集合分别为A,B,C,D,所有景点构成的全集为U,记集合A,B,C,D,U的元素的个数依次为n(A),n(B),n(C),n(D),n(U),则n(A)=n(B)=n(C)=n(D)=2,n(U)=4,A∩B=⌀,C∩D=⌀,n(A∩C)=1,则A∪B=C∪D=U,n(B∩C)=n(A∩D)=n(B∩D)=1,所以每个景点都有2人去,故选B.。
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2017届高三数学跨越一本线问题一:集合中的创新问题数学思维的创新是思维品质最高层次,以集合为背景的创新问题是近几年高考命题创新型试题的一个热点,此类题目常常以“问题”为核心,以“探究”为途径,以“发现”为目的,以集合为依托,考查考生理解问题、解决创新问题的能力.常见的命题形式有新定义、新法则、新运算等,这类试题中集合只是基本的依托.一、创新集合新定义解决以集合为背景的新定义问题,要抓住两点:(1)紧扣新定义.首先分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题难点的关键所在;(2)用好集合的性质.解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的运算与性质.【例1】若集合A具有以下性质:(Ⅰ)0∈A,1∈A;(Ⅱ)若x∈A,y∈A,则x-y∈A,且x≠0时,1x∈A.则称集合A是“好集”.下列命题正确的个数是( )(1)集合B={-1,0,1}是“好集”;(2)有理数集Q是“好集”;(3)设集合A是“好集”,若x∈A,y∈A,则x+y∈A.A.0 B.1 C.2 D.3【分析】抓住新定义的特点,根据“好集”满足的两个性质,逐个进行验证.【点评】紧扣新定义,抓住新定义的特点,把新定义叙述的问题的本质搞清楚,并能够应用到具体的解题过程中.【小试牛刀】【2017浙江温州高三模拟】已知集合22{(,)|1}M x y x y=+≤,若实数λ,μ满足:对任意的(,)x y M∈,都有(,)x y Mλμ∈,则称(,)λμ是集合M的“和谐实数对”,则以下集合中,存在“和谐实数对”的是()A.{(,)|4}λμλμ+=B .22{(,)|4}λμλμ+= C .2{(,)|44}λμλμ-= D .22{(,)|4}λμλμ-= 【答案】C.【解析】分析题意可知,所有满足题意的有序实数对(,)λμ所构成的集合为{(,)|11,11}λμλμ-≤≤-≤≤,将其看作点的集合,为中心在原点,(1,1)-,(1,1)--,(1,1)-,(1,1)为顶点的正方形及其内部,A,B,D 选项分别表示直线,圆,双曲线,与该正方形及其内部无公共点,选项C 为抛物线,有公共点(0,1)-,故选C.二、创新集合新运算创新集合新运算问题是按照一定的数学规则和要求给出新的集合运算规则,并按照此集合运算规则和要求结合相关知识进行逻辑推理和计算等,从而达到解决问题的目的.【例2】如图所示的Venn 图中,,A B 是非空集合,定义集合A B ⊗为阴影部分表示的集合.若x y ∈R ,,{A x y ==,30{|}x B y y x >==,,则A B ⊗为( )A .{}2|0x x <<B .{}2|1x x <≤C .1{|0}2x x x ≤≤≥或D .1{|0}2x x x ≤≤>或【分析】读懂运算A B ⊗的含义,由韦恩图得A B ⊗=()A B C A B ,进而转化为学习过的集合运算求解.【点评】本题是在学习了集合的交集、并集、补集的基础上,新定义的一种运算,在理解新运算的含义后,转化为交、并、补运算,即新知识向旧知识转化.【小试牛刀】【2017河北武邑模拟】用()C A 表示非空集合A 中的元素个数,定义且由的所有可能值构成的集合为S ,那么()C S 等于( )A .4B .3C .2D .1 【答案】D三、创新集合新性质创新集合新性质问题是利用创新集合中给定的定义与性质来处理问题,通过创新性质,结合相应的数学知识来解决有关的集合性质的问题.【例3】【2017吉林四校联考】若X 是一个集合,是一个以X 的某些子集为元素的集合,且满足:①X 属于,空集∅属于;②中任意多个元素的并集属于;③中任意多个元素的交集属于.则称是集合X 上的一个拓扑.已知集合{,,}X a b c =,对于下面给出的四个集合: ① {,{},{},{,,}}a c a b c τ=∅; ② {,{},{},{,},{,,}}b c b c a b c τ=∅; ③ {,{},{,},{,}}a a b a c τ=∅; ④ {,{,},{,},{},{,,}}a c b c c a b c τ=∅. 其中是集合X 上的一个拓扑的集合的所有序号是. 【分析】根据集合具有的3个性质逐个进行判断.【解析】①{,{},{},{,,}}a c a b c τ=∅,但是{}{}{},a c a c τ⋃=∉,所以①错;②④都满足集合X 上的一个拓扑的集合的三个条件.所以②④正确;③{}{}{,}a a b b τ⋃=∉,故错.所以答案②④. 【点评】求解本题需要准确理解集合X 上的一个拓扑所具有的三个性质条件,需要准确的把握集合包含的判定方法,及集合的子集间的交并补的关系.需要学生认真分析题干,准确把握信息.对于这种开放性题目,需要考生准确理解和快速掌握新知识的能力.【小试牛刀】【2016湖北襄阳四校期中】已知集合M 是由具有如下性质的函数()f x 组成的集合:对于函数()f x ,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时有1212()()f x f x x x ->-.则下列函数①()(0)xf x e x =>;②ln ()xf x x=;③()f x =()1sin f x x =+在集合M 中的个数是A .1个B .2个C .3个D .4个 【答案】B.【解析】由题对于函数()f x ,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时有1212()()f x f x x x ->-即1212()()1f x f x x x -<-,即对于函数()f x ,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时, 若()f x 为增函数,则0()1f x '<<,若()f x 为减函数,则()1f x '<-,对于①()(0),()0()1xxf x e x f x e x f x ''=>=>∴> ,不合题意;对于②()2ln 1ln ()0,()x xf x x f x x x -'=>=,取特殊值验证,不合题意;对于③()()0f x f x '==>,函数()f x 在(0,)+∞单调递增,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时,在()f x 单调增区间时有0()1f x '<<,此时只须1x >时可得0()1f x '<<.满足题意;对于④()1sin ,,()cos f x x f x x '=+=,函数()f x 在3(2,2)()22k k k Z ππππ++∈单调递减,在定义域内存在两个变量12,x x 且12x x <时,在()f x 单调减区间时有()0f x '<,满足题意.【迁移运用】1.【2017山东潍坊临朐月考】已知集合{(,)|()}M x y y f x ==,若对于任意11(,)x y M ∈,存在22(,)x y M ∈,使得12120x x y y +=成立,则称集合M 是“理想集合”.给出下列4个集合:②{(,)|sin }M x y y x ==; ③{(,)|2}x M x y y e ==-; ④{(,)|lg }M x y y x ==.其中所有“理想集合”的序号是( ) A.①③ B.②③C.②④D.③④ 【答案】B【解析】由题意得,设1122(,),(,)A x y B x y ,又12120x x y y +=可知OA OB ⊥ ,对于①项是以,x y 轴为渐近线的双曲线,渐近线的夹角为90︒,所以当点A ,B 在同一支上时,90AOB ∠<︒,当点A ,B 不在同一支上时,90AOB ∠>︒,不存在OA OB ⊥,故①不正确;②项,通过对图象的分析发现,对于任意的点A 都能找到对应的点B ,使得OA OB ⊥成立,故正确;③项由图象可得,直角始终存在,故正确;④项,由图象可知,点(1,0)在曲线上不存在另外一个点,使得OA OB ⊥成立,故错误;综合②③正确,所以选B.【点评】对于此题而言,通过12120x x y y +=可得出就是在函数的曲线上找任意一个点A 都能找到一个点B ,使得OA OB ⊥成立,找到新定义的含义了,剩余的选项中都是我们所熟知的基本初等函数,可通过数形结合分析即可求解,所以对新定义的转化能力是解这类问题的关键.2.【2015湖北高考】已知集合A ={(x ,y )|x 2+y 2≤1,x ,y ∈Z },B ={(x ,y )||x |≤2,|y |≤2,x ,y ∈Z },定义集合A ⊗B ={(x 1+x 2,y 1+y 2)|(x 1,y 1)∈A ,(x 2,y 2)∈B },则A ⊗B 中元素的个数为( ) A .77 B .49 C .45 D .30 【答案】C3.【2016广东省华南师大附中高三5月测试】非空集合G 关于运算⊕满足:(1)对任意,G b ∈,都有G a b ⊕∈;(2)存在G e ∈,使得对一切G a ∈,都有a e e a a ⊕=⊕=,则称G 关于运算⊕为“融洽集”.现给出下列集合和运算:①{}G =非负整数,⊕为整数的加法;②{}G =偶数,⊕为整数的乘法;③{}G =平面向量,⊕为平面向量的加法;④{}G =二次三项式,⊕为多项式的加法;⑤{}G =虚数,⊕为复数的乘法.其中G 关于运算⊕为“融洽集”的是( )A .①③B .②③C .①⑤D .②③④ 【答案】B【解析】根据题意可知①当,都为非负整数时, ,通过加法运算还是非负整数,且存在一整数0G ∈有00a a a +=+=,所以①为融洽集;③当,都为平面向量时,两平面向量相加任然为平面向量,且存在零向量通过向量加法满足条件(2);②④中找不到满足条件(2)的.故选B . 4.【2017年河北武邑中学】若集合(){},,,|04,04,04,,,E p q r s p s q s r s p q r s N =≤<≤≤<≤≤<≤∈且,(){},,,|04,04,,,F t u v w t u v w t u v w N =≤<≤≤<≤∈且,用()card X 表示集合X 中的元素个数,则()()card E card F +=( )A .50B .100C .150D .200 【答案】D【解析】()()333312341010200card E card F +=++++⨯=,故选D.5.【2017湖南石门一中高三月考】对于任意两个正整数n m ,,定义某种运算“※”,法则如下:当n m ,都是正奇数时,m ※n m n +=;当n m ,不全为正奇数时,m ※mn n =,则在此定义下,集合a b a M |),{(=※},,16**∈∈=N b N a b 的真子集的个数是( )A .127-B .1211-C .1213-D .1214-【答案】C6.对于复数,,,a b c d ,若集合{}=,,,S a b c d 具有性质“对任意x y S ∈,,必有∈xy S ”,则当⎩⎨⎧a =1,b 2=1,c 2=b时,b +c +d 等于( )A .1B .-1C . 0D . 【答案】B【解析】∵{}S a b c d =,,,,由集合中元素的互异性可知当1a =时,1b =-,21c =-,∴c i ±=,由“对任意x y S ∈,,必有xy S ∈”知i S ±∈,∴c id i =,=-或c id i =-,=,∴10()1b c d ++=-+=-.【点评】在已学集合知识的基础上,给集合元素新定义一种性质,考查在新环境中运用知识的能力,解题的关键在于阅读理解上,在准确把握信息的基础上,以旧带新,利用已有知识解决问题. 7.设S 为复数集C 的非空子集.若对任意x,y S ∈,都有x y,x y,xy S +-∈,则称S 为封闭集.下列命题:①集合S ={a +bi|(a,b 为整数,为虚数单位)}为封闭集;②若S 为封闭集,则一定有0S ∈; ③封闭集一定是无限集;④若S 为封闭集,则满足S T C ⊆⊆的任意集合T 也是封闭集. 上面命题中真命题共有哪些?( )A .① B.①② C.①②③ D.①②④【答案】B8.【2016广东省揭阳模拟】非空数集A 如果满足:①0A ∉;②若对,x A ∀∈有1A x∈,则称A是“互倒集”.给出以下数集:①2{|10}x R x ax ∈++=;②2{|410}x x x -+<;③ln 1{|,[,1)(1,]}x y y x e x e=∈⋃; ④22,[0,1)51.[1,2]x x x x x y y +∈+∈⎧⎫⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎭.其中“互倒集”的个数是( )A .4B .3C .2D .1 【答案】C【解析】集合①,当22a -<<时为空集,所以集合①不是“互倒集”;集合②,2{|410}x x x -+<={|22x x <,1x <<,即122x -<<+所以集合②是“互倒集”;集合③,当1[,1)x e ∈时,[,0)y e ∈-,当1(1,]x e ∈时1(0,]y e ∈,所以集合③不是“互倒集”;集合④,2125[,)[2,]552y ∈ 25[,]52=且125[,]52y ∈,所以集合④是“互倒集”.故选C . 9.【(2017河南郑州质检)已知集合A ,B ,定义集合A 与B 的一种运算A ⊕B ,其结果如下表所示:________.【答案】 {-2 012,2 013,-2 013,2 014}【解析】 由给出的定义知,集合A ⊕B 的元素是由所有属于集合A 但不属于集合B 和属于集合B 但不属于集合A 的元素构成的,即A ⊕B ={x |x ∈A 且x ∉B ,或x ∈B 且x ∉A }.故M ⊕N ={-2 012,2 013,-2 013,2 014}.10.【2017福建连城期中】设P 是一个数集,且至少含有两个数,若对任意、b P ∈,都有a b +、a b -、ab 、(除数0b ≠),则称P 是一个数域,例如有理数集Q 是数域,有下列命题:①数域必含有0,1两个数;②整数集是数域;③若有理数集Q M ⊆,则数集M 必为数域;④数域必为无限集.其中正确的命题的序号是. 【答案】①④【点评】本题考查简单的合情推理、新定义问题以及转化与划归思想,属于难题.新定义题型的特点是:通过给出一个新概念,或约定一种新运算,或给出几个新模型来创设全新的问题情景,要求考生在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的.遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、验证、运算,使问题得以解决.本题的解答都围绕新概念“数域” 对任意、b P ∈,都有a b +、a b -、ab 、. 11.【2017福建泉州段考】若集合12,A A 满足12A A A ⋃=,则称12(,)A A 为集合A 的一种分拆,并规定:当且仅当12A A =时, 12(,)A A 与21(,)A A 是集合A 的同一种分拆.若集合A 有三个元素,则集合A 的不同分拆种数是. 【答案】27【解析】设{}1,2,3A =①若1A =∅时,2A =A,此时只有一种分拆.②若1A 是单元素集时,共有六种分拆,{1}与{2,3},{1}与{1,2,3},{2}与{1,3},{2}与{1,2,3},{3}与{1,2},{3}与{1,2,3}. ③若1A 是双元素集时,共有12种,{1,2}与{3},{1,3},{2,3},{1,2,3};{1,3}与{2},{1,2},{2,3},{1,2,3};{2,3}与{1},{1,2},{1,3},{1,2,3};④若1A =A={1,2,3},则2A =∅,{1},{2},{3},{1,2}{1,3},{2,3},{1,2,3}共8种.综上有1+6+12+8=2712.【2017浙江杭州期中】设有限集合{}12,,,n A a a a = ,则12n a a a +++ 叫做集合A 的和,记作A S 集合P 的含有个元素的全体子集分别记为12,,,k P P P ,则k P P P S S S +++ 21. 【答案】4813.【2017福建闽侯三中高三期中】定义:若平面点集A 中的任一个点),(00y x ,总存在正实数,则称A 为一个开集.给出下列集合: ①}1|),{(22=+y x y x ; ②}02|),{(>++y x y x ;③}6|||),{(≤+y x y x ; 其中不是开集的是. (请写出所有符合条件的序号) 【答案】①③【解析】对于①,A =}1|),{(22=+y x y x 表示以原点为圆心,以为半径的圆,在该圆上任取一点),(00y x 以任意实数为半径的圆面均不满足集合②,{(,)|20}A x y x y =++>,平面点集A 中的任意一点),(00y x 取等于该点到直线的距离,③,A =}6|||),{(≤+y x y x ,在曲线||=6x y +上任取一点),(00y x ,以任意实数为半径的圆面,以为半径除去圆心和圆周的圆面,该平面集A 中的任取一点),(00y x ,则该点到圆周上的点的最短距离为d ,取=d r ,则满足故④是开集,所以不是开集的是①③,故答案为①③.14.【2016湖南省益阳四月调研】已知为合数,且1100k <<,当的各数位上的数字之和为质数时,称此质数为的“衍生质数”. (1)若的“衍生质数”为2,则k = ;(2)设集合()(){}|A P k P k k =为的“衍生质数”,(){}|B k P k k =为的“衍生质数”,则集合A B 中元素的个数是 .【答案】20,30.15.设全集{1,2,3,4,5,6}U =,用U 的子集可表示由0, 1组成的6位字符串,如:{2,4}表示的是第2个字符为1,第4个字符为1,其余均为0的6位字符串010100,并规定空集表示的字符串为000000.①若{,3,6}M =2,则U M ð表示的6位字符串为;②若{1,3}A =, 集合A B 表示的字符串为101001,则满足条件的集合B 的个数是. 【答案】100110;4【解析】由题意{,3,6}M =2表示的6位字符串为011001,故U M ð表示的6位字符串为100110;若{1,3}A =, 集合A B 表示的字符串为101001,则集合B 中必含有4,且至多含有1,3,故满足的集合B 有}4{,}4,1{,}4,3{,}4,3,1{16.在整数集Z 中,被除所得余数为的所有整数组成一个“类”,记为[]k ,即[]{}5k n k n =+∈Z ,0k =, , , ,.给出如下四个结论:①[]20153∈; ②[]22-∈;③[][][][][]01234Z = ;④整数,属于同一“类”的充要条件是“[]0a b -∈”. 其中,正确结论的个数是( )A .B .C .D . 【答案】B17.由无理数引发的数学危机一直延续到19世纪.直到1872年,德国数学家戴德金从连续性的要求出发,用有理数的“分割”来定义无理数(史称戴德金分割),并把实数理论建立在严格的科学基础上,才结束了无理数被认为“无理”的时代,也结束了持续2000多年的数学史上的第一次大危机.所谓戴德金分割,是指将有理数集Q 划分为两个非空的子集M 与N ,且满足M N =Q ,M N =∅ ,M 中的每一个元素都小于N 中的每一个元素,则称(),M N 为戴德金分割.试判断,对于任一戴德金分割(),M N ,下列选项中,不可能成立的是( ) A .M 没有最大元素,N 有一个最小元素 B .M 没有最大元素,N 也没有最小元素C .M 有一个最大元素,N 有一个最小元素D .M 有一个最大元素,N 没有最小元素 【答案】C【解析】A 正确,例如M 是所有1<的有理数,N 是所有1≥的有理数.B 正确,如M 是所有负的有理数,零和平方小于2的正有理数,N 是所有平方大于2的正有理数.显然M 和N 的并集是所有的有理数,因为平方等于2的数不是有理数.D 正确,如例如M 是所有1≤的有理数,N 是所有1>的有理数.C 错;M 有最大元素a,且N 有最小元素b 是不可能的,因为这样就有一个有理数不存在于M 和N 两个集合中,与M 和N 的并集是所有的有理数矛盾18.【2016届福建漳州毕业班质量检查】已知集合{}12,,,n x x x X =⋅⋅⋅(n *∈N ,3n ≥),若数列{}n x 是等差数列,记集合(){},,,1,,ij i j x x x x x x i j n i j P X ==+∈X ≤<≤∈N 的元素个数为()P X ,则()P X 关于的表达式为. 【答案】2n-3【解析】当3n =时,集合X 中有3个元素成等差数列,23()3P x C ==,当4n =时,集合X中有4个元素成等差数列,由于1423+x x x x =+,24()15P x C =-=,当5n =时,集合X中有4个元素成等差数列,由于14+x x x x =+,15242534+x =x +x ,x +x =x +x x 25()37P x C =-=,可见形成一个等差数列,根据等差数列通项公式,按照归纳推理可知:当即可X 有个元素时,()3(P x n =+-3)223n ⨯=- .19.设集合*{1,2,3,,}()M n n N =∈ ,对M 的任意非空子集A ,定义()f A A 为中的最大元素,当A 取遍M 的所有非空子集时,对应的()f A 的和为n S ,则①3S =;②n S =. 【答案】①17;②(1)21n n -+20.定义全集U 的子集A 的特征函数为⎩⎨⎧∈∈=AC x Ax x f U A ,01)(,,这里A C U 表示A 在全集U 中的补集,那么对于集合U B A ⊆、,下列所有正确说法的序号是. (1))()(x f x f B A B A ≤⇒⊆ (2)()1()UA A f x f x =-ð(3)()()()A B A B f x f x f x =+ (4)()()()A B A B f x f x f x =⋅ 【答案】(1)(2)(4)【解析】(1)∵A ⊆B,分类讨论:①当A x ∈,则B x ∈,此时1)()(==x f x f B A ;②当A x ∉,且B x ∉,即B C x U ∈,此时0)()(==x f x f B A ;③当A x ∉,且B x ∈,即B A C x U )(∈时,0)(=x f A ,1)(=x f B ,此时)()(x f x f B A ≤. 综合有)()(x f x f B A ≤,故(1)正确; (2))(1,0,1)(x f Ax A C x x f A U A C U-=⎩⎨⎧∈∈=,故(2)正确;)()()(,1,0)(x f x f B A C x B A x x f B A U B A +≠⎩⎨⎧∈∈= ,故(3)不正确;)()(,01,01)(,0,1)(,0,1)(x f x f BC x Bx A C x A x B C A C x B A x B A C x B A x x f B A U U U U U B A ⋅=⎩⎨⎧∈∈⋅⎩⎨⎧∈∈=⎩⎨⎧∈∈=⎩⎨⎧∈∈=,, ,故(4)正确.21.以(0, m )间的整数∈>m m ,1(N )为分子,以m 为分母组成分数集合A 1,其所有元素和为a 1;以),0(2m 间的整数∈>m m ,1(N )为分子,以2m 为分母组成不属于集合A 1的分数集合A 2,其所有元素和为a 2; ,依次类推以),0(n m 间的整数∈>m m ,1(N )为分子,以n m 为分母组成不属于A 1,A 2, ,1-n A 的分数集合A n ,其所有元素和为a n ;则=+++n a a a 21=________.【答案】12n m -.【解析】由题意1111m a m m m -=+++,222222222121121211m m m m m a m m m m m m m -+-+-=+++++++++ 221222222121121121m m m a m m m m mm m m m ---⎛⎫=+++-+++=+++- ⎪⎝⎭ ,3321121333121121,,,n n n n n n m m a a a a a a a m m m m m m ---=+++--=+++--- 所以()12121111212n n nn n n n n m m a a a m m m m m--⎡⎤+++=+++=⋅+++-=⎣⎦⋅⋅⋅ . 22.对于集合A ,定义了一种运算“⊕”,使得集合A 中的元素间满足条件:如果存在元素e A ∈,使得对任意A a ∈,都有e a a e a ⊕=⊕=,则称元素是集合A 对运算“⊕”的单位元素.例如:R =A ,运算“⊕”为普通乘法;存在R 1∈,使得对任意R ∈a ,都有11a a a ⨯=⨯=,所以元素是集合R 对普通乘法的单位元素. 下面给出三个集合及相应的运算“⊕”: ①R =A ,运算“⊕”为普通减法;②A ={m n m n A A ⨯⨯表示m n ⨯阶矩阵,**∈∈N ,N n m },运算“⊕”为矩阵加法; ③{}A X X M =⊆(其中M 是任意非空集合),运算“⊕”为求两个集合的交集. 其中对运算“⊕”有单位元素的集合序号为 A .①② B.①③ C.①②③ D.②③ 【答案】D23. 【2016届江苏省淮安市高三5月信息卷】已知非空集合M 满足{0,1,2,,}M n ⊆ (2,)n n N +∈≥.若存在非负整数()k k n ≤,使得当a M ∈时,均有2k a M -∈,则称集合M 具有性质P .设具有性质P 的集合M 的个数为()f n .(1)求(2)f 的值; (2)求()f n 的表达式.【解析】(1)当2n =时,{0},{1},{2},{0,2},{0,1,2}M =具有性质P , 对应的分别为0,1,2,1,1,故(2)5f =.(2)可知当n k =时,具有性质P 的集合M 的个数为()f t , 则当1n k =+时,(1)()(1)f t f t g t +=++,其中(1)g t +表达1t M +∈也具有性质P 的集合M 的个数, 下面计算(1)g t +关于的表达式,此时应有21k t +≥,故对n t =分奇偶讨论,① 当为偶数时,1t +为奇数,则对每一个,1t +和21k t --必然属于集合M ,且和2k t -,…,和共有1t k +-组数,每一组数中的两个数必然同时属于或不属于集合M , 故对每一个,对应的具有性质P 的集合M 的个数为01111112t k t kt k t k t k C C C +-+-+-+-+-+++= ,② 当为奇数时,1t +为偶数,综上,又(2)5f =,。