课题44 全集补集教师版.docx

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课题44全集补集教师版

课题4.3集合的基本运算

(1)

4.3.2全集与补集

一、问题概述、引入新知

 

二、衔接新知

1.全集

(1)定义:

在研究某些集合的时候,这些集合往往是某个给定集合的子集,这个给定的集合叫作全集.

(2)符号表示:

全集通常记作U.

2.补集

(1)定义:

设U是全集,A是U的一个子集(即A⊆U),则由U中所有不属于A的元素组成的集合,叫作U中子集A的补集(或余集).

(2)符号表示:

U中子集A的补集记作∁UA,即∁UA={x|x∈U,且x∉A}.

(3)图示:

用Venn图表示∁UA,如图所示.

(4)运算性质:

①A∪(∁UA)=U,A∩(∁UA)=∅.

②∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB),∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB).

3.摩根公式:

【思考1】任何一个集合都可以作为全集,对吗?

提示:

不对.由全集的定义可知,空集就不能当全集,因为空集不含任何元素.

【思考2】∁UA在U中的补集∁U(∁UA)与集合A有什么关系?

提示:

相等.

【思考3】∁AC与∁BC相等吗?

为什么?

提示:

不一定.依据补集的含义,符号∁AC和∁BC都表示集合C的补集,但是∁AC表示集合C在全集A中的补集,而∁BC表示集合C在全集B中的补集,由于集合A和B不一定相等,所以∁AC与∁BC不一定相等.因此,求集合的补集时,首先要明确全集,否则容易出错.

如集合A={1,2,3,4,5,6,7,8,9},B={0,1,2,3,4},C={1,3,4},则∁AC={2,5,6,7,8,9},∁BC={0,2},很明显∁AC≠∁BC

考点一求补集

【例1】

(1)设集合U={1,2,3,4,5,6},M={1,2,5},则∁UM=(  )

A.U      B.{1,3,5}C.{3,4,6}D.{2,4,6}

(2)U={x|1≤x≤5,x∈Z},A={x|x2-8x+15=0},B={2,3,4},求∁UA,∁UB.

解:

(1)由于U={1,2,3,4,5,6},M={1,2,4},从而∁UM={3,5,6}.所以答案:

C

(2)法一:

U={x|1≤x≤5,x∈Z}={1,2,3,4,5},A={3,5},

∴∁UA={1,2,4},∁UB={1,5}.

法二:

Venn图表示.

∴∁UA={-5,-4,3,4},∁UB={-5,-4,5}.

【变题1】

(1)已知全集U={x|-1≤x≤4},A={x|-1≤x≤1},B={x|0

(2)已知全集U={不大于10的非负偶数},A={0,2,4,6},B={x|x∈A且x<4},求CUA,A∩(CUB).

解:

(1)∵U={x|-1≤x≤4},A={x|-1≤x≤1},

B={x|0

可知∁UA={x|1

结合数轴(如图).

可知(∁UB)∩A={x|-1≤x≤0};

(2)法一:

由题意知U={0,2,4,6,8,10},

A={0,2,4,6},B={0,2},

∴∁UA={8,10},∁UB={4,6,8,10}.

∴A∩(∁UB)={4,6}.

法二:

可用Venn图:

∴∁UA={8,10},A∩(∁UB)={4,6}.

考点二应用补集求参数

【例2】

(1)已知全集U={2,0,3-a2},子集P={2,a2-a-2}且CUP={-1},求实数a.

(2)已知集合A={x|2a-2<x<a},B={x|1<x<2},且A

∁RB,求a的取值范围.

解:

(1)∵∁UP={-1},∴-1∈U且-1∉P.

⇒a=2.

经检验知:

a=2适合题意.

(2)∁RB={x|x≤1或x≥2}≠∅,∵A

∁RB,

∴分A=∅和A≠∅两种情况讨论.

①若A=∅,此时有2a-2≥a,∴a≥2.

②若A≠∅,则有

∴a≤1.

综上所述,a≤1或a≥2.

【变题2】设集合A={|2a-1|,2},B={2,3,a2+2a-3}且∁BA={5},则实数a的值是________.

答案:

2

解析:

由补集的性质可知:

解得a=2.

【变题3】已知集合A={x|x

A.a≤2     B.a<1C.a≥2D.a>2

答案:

C

解析:

∵B={x|1<x<2},∴∁RB={x|x≤1或x≥2},

由A∪(∁RB)=R,如图所示

可知a≥2.

考点三交、并、补的综合应用

【例3】设集合U={x|x是小于10的正整数},A⊆U,B⊆U,且(∁UA)∩B={1,9},A∩B={2},(∁UA)∩(∁UB)={4,6,8},求A与B.

解:

法一:

∵A∩B={2},(∁UA)∩B={1,9},

∴B=(A∩B)∪[(∁UA)∩B]={1,2,9}.

∵A∪B=∁U[(∁UA)∩(∁UB)]={1,2,3,5,7,9},

又B={1,2,9},A∩B={2},∴A={2,3,5,7}.

法二:

利用Venn图,在图中标出各个元素的相关位置,可以直接写出A和B,A={2,3,5,7},B={1,2,9}.事实上,全集U由四个集合(∁UA)∩B,A∩B,A∩(∁UB)和(∁UA)∩(∁UB)组成,且以上任两个集合的交集为∅,故全集中每个元素仅属四个集合中的一个集合.

[通一类]

【变题4】已知全集U={x|x∈N,且x是不大于20的素数},M⊆U,N⊆U,且M∩(∁UN)={3,5},(∁UM)∩N={7,19},(∁UM)∩(∁UN)={2,17},求集合M,N.

解:

用图示法表示集合U,M,N(如图),将符合条件的元素依次填入图中相应的区域内.

由图可知,M={3,5,11,13},

N={7,11,13,19}.

四、随堂练习

1.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(CUA)∩(CUB)=(  )

A.{5,8}     B.{7,9}C.{0,1,3}D.{2,4,6}

答案:

B

解析:

因为A∪B={0,1,2,3,4,5,6,8},所以(∁UA)∩(∁UB)=∁U(A∪B)={7,9}.

2.设集合A={4,5,6,7,9},B={3,4,7,8,9},全集U=A∪B,则集合∁U(A∩B)中的元素共有(  )

A.3个   B.4个C.5个   D.6个

答案:

B

解析:

A∪B={3,4,5,6,7,8,9},A∩B={4,7,9}

∴∁U(A∩B)={3,5,6,8}.

3.已知全集U={1,2,3,4,5},M={1,2},N={2,5},则如图阴影部分表示的集合是(  )

A.{3,4,5}    B.{1,3,4}

C.{1,2,5}D.{3,4}

答案:

D

解析:

由题知,阴影部分是∁U(M∪N)={3,4}.

4.已知全集U={-1,0,1,2,3},集合M={x|x为不大于3的自然数},则∁UM=________.

答案:

{-1}

解析:

∵M={0,1,2,3}.∴∁UM={-1}.

5.设集合A={x|x+m≥0},B={x|-2<x<4},全集U=R,且(∁UA)∩B=∅,则实数m的取值范围为________.

答案:

m≥2

解析:

由已知A={x|x≥-m},

∴∁UA={x|x<-m}.

∵B={x|-2<x<4},(∁UA)∩B=∅,

∴-m≤-2,即m≥2,

∴m的取值范围是m≥2.

6.已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2<x<3},B={x|-3<x≤3},求:

CUA,A∩B,CU(A∩B),(CUA)∩B.

解:

把全集U和集合A,B在数轴上表示如右:

由图可知

CUA={x|x≤-2或3≤x≤4},

A∩B={x|-2<x<3},

CU(A∩B)={x|x≤-2或3≤x≤4},

(CUA)∩B={x|-3<x≤-2或x=3}.

五、归纳总结(通过本课题的学习,你学到了什么?

你还有其它疑惑吗?

1.在求集合的补集运算时,需注意:

①若所给的集合是有关不等式的集合,则常借助于数轴,把已知集合及全集分别表示在数轴上,然后再根据补集的定义求解,注意端点值的取舍;

②若所给的集合是用列举法表示,则用Venn图求解.

2.应用补集求参数

解决此类问题要充分利用补集的定义,借助题干条件,建立关于参数的方程或不等式(组)求解,必要时可借助数轴或Venn图.

3.解答此类交、并、补综合运算问题,常用方法有两种:

(1)通法,利用定义,注意求解的顺序.

(2)利用Venn图:

要善于用图示法来解决集合的交、并、补的运算问题,注意(∁UA)∩B,(∁UB)∩A等在图示法中的表示如图

(1)所示:

如图

(2)所示,两条封闭相交的曲线将集合U分为四个部分:

①(∁UA)∩B.②(∁UB)∩A.③A∩B.④∁U(A∪B).

 

六、巩固练习

A组

一、选择题

1.已知全集U={0,1,2,3,4},集合A={1,2,3},B={2,4},则(∁UA)∪B为(  )

A.{1,2,4}    B.{2,3,4}C.{0,2,4}D.{0,2,3,4}

答案:

C

解析:

∁UA={0,4},所以(∁UA)∪B={0,4}∪{2,4}={0,2,4}.

2.图中阴影部分表示的集合是(  )

A.A∩(∁UB)   B.(∁UA)∩B

C.∁U(A∩B)D.∁U(A∪B)

答案:

A

解析:

显然图中阴影部分为B的补集与集合A的公共部分.即:

A∩∁UB.

3.设全集U={1,2,3,4,5,6},集合P={1,2,3,4},Q={3,4,5},则P∩(∁UQ)=(  )

A.{1,2,3,4,6}B.{1,2,3,4,5}

C.{1,2,5}D.{1,2}

答案:

D

解析:

∁UQ={1,2,6},故P∩(∁UQ)={1,2}.

4.已知A,B均为集合U={1,3,5,7,9}的子集,且A∩B={3},(∁UB)∩A={9},则A=(  )

A.{1,3}B.{3,7,9}C.{3,5,9}D.{3,9}

答案:

D

解析:

由Venn图,可知A=(A∩B)∪[(∁UB)∩A]={3}∪{9}={3,9}.

5.设全集

,则

=()

A.

B.

C.

D.

答案:

B

二、填空题

6.已知全集U=R,A={x|x>2},m∈∁UA,则实数m的取值范围是________.

答案:

m≤2

解析:

∵U=R,A={x|x>2},∴∁UA={x|x≤2}.

又m∈∁UA,∴m≤2.

7.已知U={三角形},A={锐角三角形},B={钝角三角形},则(∁UA)∪(∁UB)=________.

答案:

U

解析:

∁UA={钝角三角形或直角三角形},∁UB={锐角三角形或直角三角形},

∴(∁UA)∪(∁UB)=U.

8.设集合U={1,2,3,4,5},A={2,4},B={3,4,5},C={3,4},则(A∪B)∩(∁UC)=________.

答案:

{2,5}

解析:

∵A∪B={2,3,4,5},∁UC={1,2,5},

∴(A∪B)∩(∁UC)={2,5}.

9.设全集U={1,3,5,7},集合M={1,a-5},M⊆U,∁UM={5,7},则实数a的值为________.

答案:

8

解析:

∵M⊆U,∁UM={5,7},

∴a-5=3,

∴a=8.

10.已知全集

集合

则集合

中元素的个数为.

三、解答题

11.设

,求实数

的值.

解析:

,所以

,所以

,解得

,经检验,当

时,

不满足题意,所以

12.设集合

,求

解析:

A={x|x>—2},CRA={x|x≤—2},CRB={x|x>3},

13.已知全集U=R,A={x|2≤x<5},集合B={x|3

(1)求CU(A∪B);

(2)求A∩(CUB).

解:

(1)A∪B={x|2≤x<5}∪{x|3

∴CU(A∪B)={x|x<2,或x≥9}.

(2)CUB={x|x≤3,或x≥9}.∴A∩(∁UB)={x|2≤x≤3}.

14.设全集U={1,2,3,4},且集合A={x|x2-5x+m=0,x∈U},若∁UA={1,4},求m的值.

解:

∵U={1,2,3,4},∁UA={1,4},

又A={x|x2-5x+m=0,x∈U}

∴A={2,3}.

∴2,3是方程x2-5x+m=0的两根,

由根与系数的关系得:

2×3=m,得:

m=6.

15.设全集U=R,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)由集合B中的不等式2x-4≥x-2,解得x≥2,

∴B={x|x≥2}.又A={x|-1≤x<3},

∴A∩B={x|2≤x<3}.又全集U=R,

(A∩B)={x|x<2或x≥3}.

(2)由集合C中的不等式2x+a>0,解得x>-

,∴C={x|x>-

}.

∵B∪C=C,∴B⊆C,∴--

<2,解得a>-4.

B组

16.已知集合A={x|4≤x<8},B={x|5a}.

(1)求A∪B,(CRA)∩B;

(2)若A∩C≠∅,求a的取值范围.

解:

(1)∵A={x|4≤x<8},B={x|5

∴A∪B={x|4≤x<10}.又CRA={x|x<4或x≥8},

∴(CRA)∩B={x|8≤x<10}.

(2)将集合A、C分别标在数轴上,如图所示,

要使A∩C≠∅,需a<8.故a的取值范围是a<8

17.已知U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={3,4,5},B={4,7,8},求:

A∩B,A∪B,(CUA)∩(CUB),A∩(CUB),(CUA)∪B.

解:

法一:

A∩B={4},A∪B={3,4,5,7,8}.

∵∁UA={1,2,6,7,8},∁UB={1,2,3,5,6},

∴(∁UA)∩(∁UB)={1,2,6},

A∩(∁UB)={3,5},

(∁UA)∪B={1,2,4,6,7,8}.

法二:

A∩B,A∪B,A∩(∁UB)求法同解法一.

(∁UA)∩(∁UB)=∁U(A∪B)={1,2,6},

(∁UA)∪B=∁U(A∩∁UB)={1,2,4,6,7,8}.

法三:

画出Venn图,如图所示,可得A∩B={4},A∪B={3,4,5,7,8},

(∁UA)∩(∁UB)={1,2,6},

A∩(∁UB)={3,5},

(∁UA)∪B={1,2,4,6,7,8}.

18.我们知道,如果集合A⊆U,那么U的子集A的补集为∁UA={x|x∈U,且x∉A}.类似地,对于集合A,B,我们把集合{x|x∈A,且x∉B}叫作A与B的差集,记作A-B.例如,A={1,2,3,5,8},B={4,5,6,7,8},则A-B={1,2,3},B-A={4,6,7}.

据此,回答以下问题:

(1)若U是高一

(1)班全体同学的集合,A是高一

(1)班女同学组成的集合,求U-A及∁UA;

(2)在图中,分别用阴影表示集合A-B;

(3)如果A-B=∅,那么A与B之间具有怎样的关系?

解:

(1)U-A={x|x是高一

(1)班的男生},

∁UA={x|x是高一

(1)班的男生}.

(2)阴影部分如下图所示.

(3)若A-B=∅,则A⊆B.

 

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