高三数学一轮二轮复习配套讲义第1篇 第1讲 集合及其运算.docx

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高三数学一轮二轮复习配套讲义第1篇第1讲集合及其运算

第1讲 集合及其运算

[最新考纲]

1.了解集合的含义、元素与集合的属于关系.

2.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集.

3.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.

4.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.

5.能使用韦恩(Venn)图表达集合的关系及运算.

知识梳理

1.元素与集合

(1)集合中元素的三个特征:

确定性、互异性、无序性.

(2)元素与集合的关系是属于或不属于关系,用符号∈或∉表示.

2.集合间的基本关系

表示

关系  

文字语言

符号语言

集合间的

基本关系

相等

集合A与集合B中的所有元素都相同

A=B

子集

A中任意一个元素均为B中的元素

A⊆B

真子集

A中任意一个元素均为B中的元素,且B中至少有一个元素不是A中的元素

空集

空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集

3.集合的基本运算

集合的并集

集合的交集

集合的补集

图形语言

符号语言

A∪B={x|x∈A,或x∈B}

A∩B={x|x∈A,且x∈B}

∁UA={x|x∈U,且x∉A}

 

辨析感悟

1.元素与集合的辨别

(1)若{

1}={0,1},则x=0,1.(×)

(2)含有n个元素的集合的子集个数是2n,真子集个数是2n-1,非空真子集的个数是2n-2.(√)

(3)若A={x|y=x2},B={(x,y)|y=x2},则A∩B={x|x∈R}.(×)

2.对集合基本运算的辨别

(4)对于任意两个集合A,B,关系(A∩B)⊆(A∪B)总成立.(√)

(5)(·浙江卷改编)设集合S={x|x>-2},T={x|x2+3x-4≤0},则(∁RS)∪T={x|-4≤x≤1}.(×)

(6)(·陕西卷改编)设全集为R,函数f(x)=

的定义域为M,则∁RM={x|x>1,或x<-1}.(√)

[感悟·提升]

1.一点提醒 求集合的基本运算时,要认清集合元素的属性(是点集、数集或其他情形)和化简集合,这是正确求解集合运算的两个先决条件.如第(3)题就是混淆了数集与点集.

2.两个防范 一是忽视元素的互异性,如

(1);

二是运算不准确,尤其是运用数轴图示法时要特别注意端点是实心还是空心,如(6).

3.集合的运算性质:

①A∪B=B⇔A⊆B;②A∩B=A⇔A⊆B;③A∪(∁UA)=U;④A∩(∁UA)=∅.

考点一 集合的基本概念

【【例1】】

【例1】

(1)(·江西卷)若集合A={x∈R|ax2+ax+1=0}中只有一个元素,则a=(  ).

A.4B.2C.0D.0或4

(2)(·山东卷)已知集合A={0,1,2},则集合B={x-y|x∈A,y∈A}中元素的个数是(  ).

A.1B.3C.5D.9

解析 

(1)由ax2+ax+1=0只有一个实数解,可得当a=0时,方程无实数解;

当a≠0时,则Δ=a2-4a=0,解得a=4(a=0不合题意舍去).

(2)x-y∈{-2,-1,0,1,2}.

答案 

(1)A 

(2)C

规律方法集合中元素的三个特性中的互异性对解题影响较大,特别是含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.

【训练1】已知a∈R,b∈R,若

={a2,a+b,0},则a2014+b2014=________.

解析 由已知得

=0及a≠0,所以b=0,于是a2=1,即a=1或a=-1,又根据集合中元素的互异性可知a=1应舍去,因此a=-1,故a2014+b2014=1.

答案 1

考点二 集合间的基本关系

【例2】

(1)已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+1

(2)设U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0}.若(∁UA)∩B=∅,求m的值.

审题路线 

(1)分B=∅和B≠∅两种情况求解,当B≠∅时,应注意端点的取值.

(2)先求A,再利用(∁UA)∩B=∅⇔B⊆A,应对B分三种情况讨论.

解 

(1)当B=∅时,有m+1≥2m-1,则m≤2.

当B≠∅时,若B⊆A,如图.

解得2

综上,m的取值范围是(-∞,4].

(2)A={-2,-1},由(∁UA)∩B=∅,得B⊆A,

∵方程x2+(m+1)x+m=0的判别式Δ=(m+1)2-4m=(m-1)2≥0,∴B≠∅.

∴B={-1}或B={-2}或B={-1,-2}.

①若B={-1},则m=1;

②若B={-2},则应有-(m+1)=(-2)+(-2)=-4,且m=(-2)·(-2)=4,这两式不能同时成立,

∴B≠{-2};

③若B={-1,-2},则应有-(m+1)=(-1)+(-2)=-3,且m=(-1)·(-2)=2,由这两式得m=2.

经检验知m=1和m=2符合条件.∴m=1或2.

规律方法

(1)已知两个集合之间的关系求参数时,要明确集合中的元素,对子集是否为空集进行分类讨论,做到不漏解.

(2)在解决两个数集关系问题时,避免出错的一个有效手段是合理运用数轴帮助分析与求解,另外,在解含有参数的不等式(或方程)时,要对参数进行讨论.

【训练2】

(1)已知集合A={x|x2-3x+2=0,x∈R},B={x|0

A.1B.2C.3D.4

(2)(·郑州模拟)已知集合A={-1,1},B={x|ax+1=0},若B⊆A,则实数a的所有可能取值的集合为(  ).

A.{-1}B.{1}C.{-1,1}D.{-1,0,1}

解析 

(1)由题意知:

A={1,2},B={1,2,3,4}.又A⊆C⊆B,则集合C可能为{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,3,4}.

(2)a=0时,B={x|1≠0}=∅⊆A;a≠0时,B=

⊆A,则-

=-1或-

=1,故a=0或a=1或-1.

答案 

(1)D 

(2)D

考点三 集合的基本运算

【例3】

(1)(·湖北卷)已知全集为R,集合A=

,B={x|x2-6x+8≤0},则A∩∁RB=(  ).

A.{x|x≤0}B.{x|2≤x≤4}

C.{x|0≤x<2,或x>4}D.{x|0<x≤2,或x≥4}

(2)(·唐山模拟)若集合M={y|y=3x},集合S={x|y=lg(x-1)},则下列各式正确的是(  ).

A.M∪S=MB.M∪S=S

C.M=SD.M∩S=∅

解析 

(1)A=

={x|x≥0},B={x|2≤x≤4},所以∁RB={x|x<2,或x>4},此时A∩∁RB={x|0≤x<2,或x>4}.

(2)M={y|y>0},S={x|x>1},故选A.

答案 

(1)C 

(2)A

规律方法一般来讲,集合中的元素离散时,则用Venn图表示;集合中的元素是连续的实数时,则用数轴表示,此时要注意端点的情况.

【训练3】

(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}

(2)已知全集U=R,集合A={x|-1≤x≤3},集合B={x|log2(x-2)<1},则A∩(∁UB)=________.

解析 

(1)∁UA={0,4},∴(∁UA)∪B={0,2,4}.

(2)由log2(x-2)<1,得0<x-2<2,2<x<4,所以B={x|2<x<4}.故∁UB={x|x≤2,或x≥4},从而A∩(∁UB)={x|-1≤x≤2}.

答案 

(1)C 

(2){x|-1≤x≤2}

数轴和韦恩(Venn)图是进行集合交、并、补运算的有力工具,数形结合是解集合问题的常用方法,解题时要先把集合中各种形式的元素化简,使之明确化,尽可能地借助数轴、直角坐标系或韦恩图等工具,将抽象的代数问题具体化、形象化、直观化,然后利用数形结合的思想方法解决.

学生用书第3页

创新突破1——与集合有关的新概念问题

【典例】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

解析 法一(列表法) 因为x∈A,y∈A,所以x,y的取值只能为1,2,3,4,5,故x,y及x-y的取值如下表所示:

x

x-y

y

1

2

3

4

5

1

0

-1

-2

-3

-4

2

1

0

-1

-2

-3

3

2

1

0

-1

-2

4

3

2

1

0

-1

5

4

3

2

1

0

由题意x-y∈A,故x-y只能取1,2,3,4,由表可知实数对(x,y)的取值满足条件的共有10个,即B中的元素个数为10,故选D.

法二(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.

答案 D

[反思感悟]

(1)解决集合中新定义问题的关键是准确理解新定义的实质,紧扣新定义进行推理论证,把其转化为我们熟知的基本运算.

(2)以集合为载体的新定义问题,是高考命题创新型试题的一个热点,常见的命题形式有新概念、新法则、新运算等,这类试题中集合只是基本的依托,考查的是考生创造性解决问题的能力.

【自主体验】

1.(·广东卷)设整数n≥4,集合X={1,2,3,…,n}.令集合S={(x,y,z)|x,y,z∈X,且三条件x<y<z,y<z<x,z<x<y恰有一个成立}.若(x,y,z)和(z,w,x)都在S中,则下列选项正确的是(  ).

A.(y,z,w)∈S,(x,y,w)∉S

B.(y,z,w)∈S,(x,y,w)∈S

C.(y,z,w)∉S,(x,y,w)∈S

D.(y,z,w)∉S,(x,y,w)∉S

解析 题目中x<y<z,y<z<x,z<x<y恰有一个成立说明x,y,z是互不相等的三个正整数,可用特殊值法求解,不妨取x=1,y=2,z=3,w=4满足题意,且(2,3,4)∈S,(1,2,4)∈S,从而(y,z,w)∈S,(x,y,w)∈S成立.

答案 B

2.(·浙江部分重点中学调研)设A是整数集的一个非空子集,对于k∈A,如果k-1∉A,且k+1∉A,那么称k是A的一个“好元素”.给定S={1,2,3,4,5,6,7,8},由S的3个元素构成的所有集合中,不含“好元素”的集合共有(  ).

A.6个B.12个C.9个D.5个

解析 依题意,可知由S的3个元素构成的所有集合中,不含“好元素”,则这3个元素一定是相连的3个数.故这样的集合共有6个.

答案 A

对应学生用书P219

基础巩固题组

(建议用时:

40分钟)

一、选择题

1.(·新课标全国Ⅰ卷)已知集合A={x|x2-2x>0},B={x|-

<x<

},则(  ).

A.A∩B=∅B.A∪B=R

C.B⊆AD.A⊆B

解析 集合A={x|x>2,或x<0},所以A∪B={x|x>2,或x<0}∪{x|-

<x<

}=R.

答案 B

2.(·广东卷)设集合S={x|x2+2x=0,x∈R},T={x|x2-2x=0,x∈R},则S∩T=(  ).

A.{0}B.{0,2}C.{-2,0}D.{-2,0,2}

解析 S={-2,0},T={0,2},∴S∩T={0}.

答案 A

3.已知集合M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},P=M∩N,则P的子集共有(  ).

A.2个B.4个

C.6个D.8个

解析 P=M∩N={1,3},故P的子集共有4个.

答案 B

4.(·辽宁卷)已知集合A={x|0<log4x<1},B={x|x≤2},则A∩B=(  ).

A.(0,1)B.(0,2]

C.(1,2)D.(1,2]

解析 0<log4x<1,即log41<log4x<log44,∴1<x<4,∴集合A={x|1<x<4},∴A∩B={x|1<x≤2}.

答案 D

5.设集合A={x|x2+2x-8<0},B={x|x<1},则图中阴影部分表示的集合为(  ).

A.{x|x≥1}B.{x|-4<x<2}

C.{x|-8<x<1}D.{x|1≤x<2}

解析 阴影部分是A∩∁RB.集合A={x|-4<x<2},∁RB={x|x≥1},所以A∩∁RB={x|1≤x<2}.

答案 D

二、填空题

6.(·江苏卷)集合{-1,0,1}共有________个子集.

解析 所给集合的子集个数为23=8个.

答案 8

7.集合A={0,2,a},B={1,a2},若A∪B={0,1,2,4,16},则a的值为________.

解析 根据并集的概念,可知{a,a2}={4,16},故只能是a=4.

答案 4

8.集合A={x∈R||x-2|≤5}中的最小整数为________.

解析 由|x-2|≤5,得-5≤x-2≤5,即-3≤x≤7,所以集合A中的最小整数为-3.

答案 -3

三、解答题

9.已知集合A={a2,a+1,-3},B={a-3,a-2,a2+1},若A∩B={-3},求A∪B.

解 由A∩B={-3}知,-3∈B.

又a2+1≥1,故只有a-3,a-2可能等于-3.

①当a-3=-3时,a=0,此时A={0,1,-3},B={-3,-2,1},A∩B={1,-3}.

故a=0舍去.

②当a-2=-3时,a=-1,

此时A={1,0,-3},B={-4,-3,2},

满足A∩B={-3},从而A∪B={-4,-3,0,1,2}.

10.设A={x|x2+4x=0},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0},

(1)若B⊆A,求a的值;

(2)若A⊆B,求a的值.

解 

(1)A={0,-4},

①当B=∅时,Δ=4(a+1)2-4(a2-1)=8(a+1)<0,解得a<-1;

②当B为单元素集时,a=-1,此时B={0}符合题意;

③当B=A时,由根与系数的关系得:

解得a=1.

综上可知:

a≤-1或a=1.

(2)若A⊆B,必有A=B,由

(1)知a=1.

能力提升题组

(建议用时:

25分钟)

一、选择题

1.若集合A={-1,1},B={0,2},则集合{z|z=x+y,x∈A,y∈B}中的元素的个数为(  ).

A.5B.4C.3D.2

解析 当x=-1,y=0时,z=-1;当x=-1,y=2时,z=1;

当x=1,y=0时,z=1;当x=1,y=2时,z=3.故z的值为-1,1,3,故所求集合为{-1,1,3},共含有3个元素.

答案 C

2.(·江西七校联考)设全集U=R,集合M={x|y=lg(x2-1)},N={x|0<x<2},则N∩(∁UM)=(  ).

A.{x|-2≤x<1}B.{x|0<x≤1}

C.{x|-1≤x≤1}D.{x|x<1}

解析 M={x|y=lg(x2-1)}={x|x2-1>0}={x|x>1,或x<-1},所以∁UM={x|-1≤x≤1},结合数轴易得N∩(∁UM)={x|0<x≤1}.

答案 B

二、填空题

3.已知集合A={x∈R||x+2|<3},集合B={x∈R|(x-m)(x-2)<0},且A∩B=(-1,n),则m=________,n=________.

解析 A={x|-5

答案 -1 1

三、解答题

4.已知集合A={y|y=2x-1,0<x≤1},B={x|(x-a)[x-(a+3)]<0}.分别根据下列条件,求实数a的取值范围.

(1)A∩B=A;

(2)A∩B≠∅.

解 因为集合A是函数y=2x-1(0<x≤1)的值域,所以A=(-1,1],B=(a,a+3).

(1)A∩B=A⇔A⊆B⇔

即-2<a≤-1,故当A∩B=A时,a的取值范围是(-2,-1].

(2)当A∩B=∅时,结合数轴知,a≥1或a+3≤-1,即a≥1或a≤-4.

故当A∩B≠∅时,a的取值范围是(-4,1).

学生用书第3页

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