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集合的概念与运算

第1讲 集合的概念与运算

  

基础梳理

1.集合与元素

(1)集合元素的三个特征:

确定性、互异性、无序性.

(2)元素与集合的关系是属于或不属于关系,用符号∈或∉表示.

(3)集合的表示法:

列举法、描述法、图示法、区间法.

(4)常用数集:

自然数集N;正整数集N*(或N+);整数集Z;有理数集Q;实数集R.

(5)集合的分类:

按集合中元素个数划分,集合可以分为有限集、无限集、空集.

2.集合间的基本关系

(1)子集:

对任意的x∈A,都有x∈B,则A⊆B(或B⊇A).

(2)真子集:

若A⊆B,且A≠B,则AB(或BA).

(3)空集:

空集是任意一个集合的子集,是任何非空集合的真子集.即∅⊆A,∅B(B≠∅).

(4)若A含有n个元素,则A的子集有2n个,A的非空子集有2n-1个.

(5)集合相等:

若A⊆B,且B⊆A,则A=B.

3.集合的基本运算

(1)并集:

A∪B={x|x∈A,或x∈B}.

(2)交集:

A∩B={x|x∈A,且x∈B}.

(3)补集:

∁UA={x|x∈U,且x∉A}.

(4)集合的运算性质

①A∪B=A⇔B⊆A,A∩B=A⇔A⊆B;

②A∩A=A,A∩∅=∅;

③A∪A=A,A∪∅=A;

④A∩∁UA=∅,A∪∁UA=U,∁U(∁UA)=A.

一个性质

要注意应用A⊆B、A∩B=A、A∪B=B、∁UA⊇∁UB、A∩(∁UB)=∅这五个关系式的等价性.

双基自测

1.设集合A={x|2≤x<4},B={x|3x-7≥8-2x},则A∪B等于(  ).

A.{x|3≤x<4}B.{x|x≥3}

C.{x|x>2}D.{x|x≥2}

2.若P={x|x<1},Q={x|x>-1},则(  ).

A.P⊆QB.Q⊆PC.∁RP⊆QD.Q⊆∁RP

3.i是虚数单位,若集合S={-1,0,1},则(  ).

A.i∈SB.i2∈SC.i3∈SD.

∈S

4.已知集合P={x|x2≤1},M={a}.若P∪M=P,则a的取值范围是

(  ).

A.(-∞,-1]B.[1,+∞)

C.[-1,1]D.(-∞,-1]∪[1,+∞)

5.已知集合A={1,3,m},B={3,4},A∪B={1,2,3,4},则m=________.

 

考向一 集合的概念

【例1】►已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为________.

 

【训练1】设集合A={-1,1,3},B={a+2,a2+2},A∩B={3},则实数a的值为________.

 

考向二 集合的基本运算

【例2】►已知集合A={x∈R||x+3|+|x-4|≤9},B=

,则集合A∩B=________.

 

【训练2】若集合A={x|-1≤2x+1≤3},B=

,则A∩B=(  ).

                   

A.{x|-1≤x<0}B.{x|0

C.{x|0≤x≤2}D.{x|0≤x≤1}

 

考向三 集合间的基本关系

【例3】►已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+1<x<2m-1},若B⊆A,求实数m的取值范围.

 

【训练3】设集合A=

,B={(x,y)|2m≤x+y≤2m+1,x,y∈R}.若A∩B≠∅,则实数m的取值范围是________.

 

难点突破1——集合问题的命题及求解策略

一、集合与排列组合

【示例】►设集合A={1,2,3,4,5,6},B={4,5,6,7,8},则满足S⊆A且S∩B≠∅的集合S的个数是(  ).

A.57B.56

C.49D.8

 

二、集合与不等式的解题策略

【示例】►设集合M={x|x2+x-6<0},N={x|1≤x≤3},则M∩N等于(  ).

A.[1,2)B.[1,2]C.(2,3]D.[2,3]

 

三、集合问题中的创新问题

【示例】►设a,b,c为实数,f(x)=(x+a)(x2+bx+c),g(x)=(ax+1)(cx2+bx+1).记集合S={x|f(x)=0,x∈R},T={x|g(x)=0,x∈R}.若|S|,|T|分别为集合S,T的元素个数,则下列结论不可能的是(  ).

A.|S|=1且|T|=0B.|S|=1且|T|=1

C.|S|=2且|T|=2D.|S|=2且|T|=3

 

第2讲 命题及其关系、充分条件与必要条件

基础梳理

1.命题的概念

在数学中用语言、符号或式子表达的,可以判断真假的陈述句叫做命题.其中判断为真的语句叫真命题,判断为假的语句叫假命题.

2.四种命题及其关系

(1)四种命题

命 题

表述形式

原命题

若p,则q

逆命题

若q,则p

否命题

若綈p,则綈q

逆否命题

若綈q,则綈p

(2)四种命题间的逆否关系

(3)四种命题的真假关系

①两个命题互为逆否命题,它们有相同的真假性;

②两个命题互为逆命题或互为否命题,它们的真假性没有关系.

3.充分条件、必要条件与充要条件

(1)如果p⇒q,则p是q的充分条件,q是p的必要条件;

(2)如果p⇒q,q⇒p,则p是q的充要条件.

一个区别

否命题与命题的否定是两个不同的概念:

①否命题是将原命题的条件否定作为条件,将原命题的结论否定作为结论构造的一个新的命题;②命题的否定只是否定命题的结论,常用于反证法.

两条规律

(1)逆命题与否命题互为逆否命题;

(2)互为逆否命题的两个命题同真假.

三种方法

充分条件、必要条件的判断方法

(1)定义法:

直接判断“若p则q”、“若q则p”的真假.并注意和图示相结合,例如“p⇒q”为真,则p是q的充分条件.

(2)等价法:

利用p⇒q与綈q⇒綈p,q⇒p与綈p⇒綈q,p⇔q与綈q⇔綈p的等价关系,对于条件或结论是否定式的命题,一般运用等价法.

(3)集合法:

若A⊆B,则A是B的充分条件或B是A的必要条件;若A=B,则A是B的充要条件.

双基自测

1.以下三个命题:

①“a>b”是“a2>b2”的充分条件;②“|a|>|b|”是“a2>b2”的必要条件;③“a>b”是“a+c>b+c”的充要条件.其中真命题的序号是________.

 

2.设a,b是向量,命题“若a=-b,则|a|=|b|”的逆命题是(  ).

\A.若a≠-b,则|a|≠|b|B.若a=-b,则|a|≠|b|

C.若|a|≠|b|,则a≠-bD.若|a|=|b|,则a=-b

 

3对于函数y=f(x),x∈R,“y=|f(x)|的图象关于y轴对称”是“y=f(x)是奇函数”的(  ).

A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件

C.充要条件D.既不充分也不必要条件

4.命题“所有能被2整除的整数都是偶数”的否定是(  ).

A.所有不能被2整除的整数都是偶数

B.所有能被2整除的整数都不是偶数

C.存在一个不能被2整除的整数是偶数

D.存在一个能被2整除的整数不是偶数

 

5.命题“若a>b,则2a>2b-1”的否命题为.

 

考向一 命题正误的判断

【例1】►设集合A、B,有下列四个命题:

①A⃘B⇔对任意x∈A都有x∉B;

②A⃘B⇔A∩B=∅;

③A⃘B⇔B⃘A;

④A⃘B⇔存在x∈A,使得x∉B.

其中真命题的序号是______(把符合要求的命题序号都填上).

 

【训练1】给出如下三个命题:

①四个非零实数a,b,c,d依次成等比数列的充要条件是ad=bc;

②设a,b∈R,且ab≠0,若

<1,则

>1;

③若f(x)=log2x,则f(|x|)是偶函数.

其中不正确命题的序号是(  ).

A.①②③B.①②

C.②③D.①③

考向二 四种命题的真假判断

【例2】►已知命题“若函数f(x)=ex-mx在(0,+∞)上是增函数,则m≤1”,则下列结论正确的是(  ).

A.否命题是“若函数f(x)=ex-mx在(0,+∞)上是减函数,则m>1”,是真命题

B.逆命题是“若m≤1,则函数f(x)=ex-mx在(0,+∞)上是增函数”,是假命题

C.逆否命题是“若m>1,则函数f(x)=ex-mx在(0,+∞)上是减函数”,是真命题

D.逆否命题是“若m>1,则函数f(x)=ex-mx在(0,+∞)上不是增函数”,是真命题

 

【训练2】已知命题“函数f(x)、g(x)定义在R上,h(x)=f(x)·g(x),如果f(x)、g(x)均为奇函数,则h(x)为偶函数”的原命题、逆命题、否命题、逆否命题中正确命题的个数是(  ).

A.0B.1C.2D.3

 

考向三 充要条件的判断

【例3】►指出下列命题中,p是q的什么条件(在“充分不必要条件”“必要不充分条件”“充要条件”“既不充分也不必要条件”中选出一种作答).

(1)在△ABC中,p:

∠A=∠B,q:

sinA=sinB;

(2)对于实数x、y,p:

x+y≠8,q:

x≠2或y≠6;

(3)非空集合A、B中,p:

x∈A∪B,q:

x∈B;

(4)已知x、y∈R,p:

(x-1)2+(y-2)2=0,

q:

(x-1)(y-2)=0.

 

【训练3】设{an}是首项大于零的等比数列,则“a1<a2”是“数列{an}是递增数列”的(  ).

A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件

C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件

 

难点突破2——高考中充要条件的求解

从近几年课改区高考试题可以看出,高考主要以选择题或填空题的形式对充分条件、必要条件内容进行考查,一般难度不大,属中档题,常与不等式、数列、向量、三角函数、立体几何等内容结合考查.考查形式主要有两种:

一是判断指定的条件与结论之间的关系;二是探求某结论成立的充要条件、充分不必要条件或必要不充分条件.

判断充分、必要条件要从两方面考虑:

一是必须明确哪个是条件,哪个是结论;二是看由条件推出结论和由结论推出条件哪个成立,该类问题虽然属于容易题,但有时会因颠倒条件与结论或因忽视某些隐含条件等细节而失分.

一、充要条件与不等式的解题策略

【示例】►设x,y∈R,则“x≥2且y≥2”是“x2+y2≥4”的(  ).

A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件

C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件

 

二、充要条件与方程结合的解题策略

【示例】►设n∈N*,一元二次方程x2-4x+n=0有整数根的充要条件是n=________.

 

三、充要条件与数列结合的解题策略

【示例】►设{an}是等比数列,则“a1<a2<a3”是“数列{an}是递增数列”的(  ).

A.充分而不必要条件

B.必要而不充分条件

C.充分必要条件

D.既不充分也不必要条件

 

四、充要条件与向量结合的解题策略

【示例】►)若向量a=(x,3)(x∈R),则“x=4”是“|a|=5”的(  ).

A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件

C.充要条件D.既不充分又不必要条件

 

五、充要条件与三角函数结合的解题策略

【示例】►“x=2kπ+

(k∈Z)”是“tanx=1”成立的(  ).

A.充分不必要条件B.必要不充分条件

C.充要条件D.既不充分也不必要条件

 

 

第3讲 简单的逻辑联结词、全称量词与存在量词

基础梳理

1.简单的逻辑联结词

(1)命题中的“且”“或”“非”叫做逻辑联结词.

(2)简单复合命题的真值表:

p

q

p∧q

p∨q

¬p

2.全称量词与存在量词

(1)常见的全称量词有:

“任意一个”“一切”“每一个”“任给”“所有的”等.

(2)常见的存在量词有:

“存在一个”“至少有一个”“有些”“有一个”“某个”“有的”等.

(3)全称量词用符号“∀”表示;存在量词用符号“∃”表示.

3.全称命题与特称命题

(1)含有全称量词的命题叫全称命题.

(2)含有存在量词的命题叫特称命题.

4.命题的否定

(1)全称命题的否定是特称命题;特称命题的否定是全称命题.

(2)p或q的否定为:

非p且非q;p且q的否定为:

非p或非q.

一个关系

逻辑联结词与集合的关系

“或、且、非”三个逻辑联结词,对应着集合运算中的“并、交、补”,因此,常常借助集合的“并、交、补”的意义来解答由“或、且、非”三个联结词构成的命题问题.

两类否定

1.含有一个量词的命题的否定

(1)全称命题的否定是特称命题

全称命题p:

∀x∈M,p(x),它的否定¬p:

∃x0∈M,¬p(x0).

(2)特称命题的否定是全称命题

特称命题p:

∃x0∈M,p(x0),它的否定¬p:

∀x∈M,¬p(x).

2.复合命题的否定

(1)綈(p∧q)⇔(¬p)∨(¬q);

(2)綈(p∨q)⇔(¬p)∧(¬q).

三条规律

(1)对于“p∧q”命题:

一假则假;

(2)对“p∨q”命题:

一真则真;

(3)对“¬p”命题:

与“p”命题真假相反.

双基自测

1.已知命题p:

∀x∈R,sinx≤1,则(  ).       

A.¬p:

∃x0∈R,sinx0≥1B.¬p:

∀x∈R,sinx≥1

C.¬p:

∃x0∈R,sinx0>1D.¬p:

∀x∈R,sinx>1

 

2.若p是真命题,q是假命题,则(  ).

A.p∧q是真命题B.p∨q是假命题

C.¬p是真命题D.¬q是真命题

 

3.命题p:

若a,b∈R,则|a|+|b|>1是|a+b|>1的充分而不必要条件.命题q:

函数y=

的定义域是(-∞,-1]∪[3,+∞)则(  ).

A.“p或q”为假B.“p且q”为真

C.p真q假D.p假q真

 

4.设p、q是两个命题,则复合命题“p∨q为真,p∧q为假”的充要条件是

(  ).

A.p、q中至少有一个为真B.p、q中至少有一个为假

C.p、q中有且只有一个为真D.p为真、q为假

 

5.命题“对任何x∈R,|x-2|+|x-4|>3”的否定是______________________.

 

考向一 含有逻辑联结词命题真假的判断

【例1】►已知命题p1:

函数y=2x-2-x在R上为增函数,p2:

函数y=2x+2-x在R上为减函数,则在命题q1:

p1∨p2,q2:

p1∧p2,q3:

(¬p1)∨p2和q4:

p1∧(¬p2)中,真命题是(  ).

A.q1,q3B.q2,q3

C.q1,q4D.q2,q4

 

【训练1】已知命题p:

∃x0∈R,使sinx0=

;命题q:

∀x∈R,都有x2+x+1>0.给出下列结论

①命题“p∧q”是真命题;②命题“¬p∨¬q”是假命题;

③命题“¬p∨q”是真命题;④命题“p∨¬q”是假命题.

其中正确的是(  ).

A.②③B.②④

C.③④D.①②③

 

考向二 全称命题与特称命题

【例2】►写出下列命题的否定,并判断其真假.

(1)p:

∀x∈R,x2-x+

≥0;

(2)q:

所有的正方形都是矩形;

(3)r:

∃x0∈R,x

+2x0+2≤0;

(4)s:

至少有一个实数x0,使x

+1=0.

 

【训练2】写出下列命题的否定,并判断真假.

(1)p:

∀x∈R,x不是3x-5=0的根;

(2)q:

有些合数是偶数;

(3)r:

∃x0∈R,|x0-1|>0.

 

考向三 根据命题的真假,求参数的取值范围

【例3】►已知命题p:

方程x2+mx+1=0有两个不等的负实数根;命题q:

方程4x2+4(m-2)x+1=0无实数根.若“p或q”为真命题,“p且q”为假命题,求m的取值范围.

 

【训练3】已知a>0,设命题p:

函数y=ax在R上单调递增;命题q:

不等式ax2-ax+1>0对∀x∈R恒成立.若p且q为假,p或q为真,求a的取值范围.

 

规范解答1——借助常用逻辑用语求解参数范围问题

【问题研究】利用常用逻辑用语求解参数的取值范围主要涉及两类问题:

一是利用一些含有逻辑联结词命题的真假来确定参数的取值范围;二是利用充要条件来确定参数的取值范围.求解时,一定要注意取值区间端点值的检验,处理不当容易出现漏解或增解的现象.,

【解决方案】解决此类题目首先是合理转化条件、运用有关性质、定理等得到参数的方程或不等式,然后通过解方程或不等式求得所求问题.

【示例】►已知c>0,且c≠1,设p:

函数y=cx在R上单调递减;q:

函数f(x)=x2-2cx+1在

上为增函数,若“p∧q”为假,“p∨q”为真,求实数c的取值范围.

 

【试一试】设p:

方程x2+2mx+1=0有两个不相等的正根;q:

方程x2+2(m-2)x-3m+10=0无实根.求使p∨q为真,p∧q为假的实数m的取值范围.

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