高中数学教参集合Word格式文档下载.docx
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它们的元素分别是什么?
提示:
这4个集合互不相同,A是以方程x2=0的解为元素的集合,即A={0};
B是函数y=x2的定义域,即B=R;
C是函数y=x2的值域,即C={y|y≥0};
D是抛物线y=x2上的点组成的集合.
2.0与集合{0}是什么关系?
∅与集合{∅}呢?
0∈{0},∅∈{∅}或∅⊆{∅}.
2.集合间的基本关系
表示
关系
文字语言
符号语言
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A⊆B且B⊆A
⇔A=B
子集
A中任意一个元素均为B中的元素
A⊆B或B⊇A
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
AB或BA
空集
空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集
∅⊆A
∅B(B≠∅)
[探究] 3.对于集合A,B,若A∩B=A∪B,则A,B有什么关系?
A=B.假设A≠B,则A∩BA∪B,与A∩B=A∪B矛盾,故A=B.
3.集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
符号表示
A∪B
A∩B
若全集为U,则集
合A的补集为∁UA
图形表示
意义
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈A,且x∈B}
∁UA={x|x∈U,且x∉A}
[探究] 4.同一个集合在不同全集中的补集相同吗?
一般情况下不相同,如A={0,1}在全集B={0,1,2}中的补集为∁BA={2},在全集D={0,1,3}中的补集为∁DA={3}.
[自测牛刀小试]
1.已知集合M={1,m+2,m2+4},且5∈M,则m=________
解析:
∵5∈{1,m+2,m2+4},
∴m+2=5或m2+4=5,
即m=3或m=±
1.
当m=3时,M={1,5,13};
当m=1时,M={1,3,5};
当m=-1时M={1,1,5}不满足互异性.
∴m的值为3或1.
答案:
3或1
2.(教材改编题)已知集合A={1,2},若A∪B={1,2},则集合B有________个.
∵A={1,2},A∪B={1,2},
∴B⊆A,∴B=∅,{1},{2},{1,2}.
4
3.(2013·
南京四校联考)若全集U={0,1,2,3,4},集合M={0,1},集合N={2,3},则(∁UM)∩N=________.
∵∪={0,1,2,3,4},M={0,1},∴∁UM={2,3,4},∴(∁U)∪N={2,3}.
{2,3}
4.定义集合运算:
A*B={z|z=xy,x∈A,y∈B},设A={1,2},B={0,2},则集合A*B的所有元素之和为________.
∵z=xy,x∈A,y∈B,且A={1,2},B={0,2},∴z的取值有:
1×
0=0;
2=2;
2×
2=4.故A*B={0,2,4}.
∴集合A*B的所有元素之和为:
0+2+4=6.
6
5.(教材改编题)设集合A={x|2≤x<
4},B={x|3x-7≥8-2x},则A∪B=__________,A∩B=__________,(∁UA)∩(∁UB)=__________.
∵A={x|2≤x<
4},B={x|x≥3},
∴∁UA={x|x<
2,或x≥4},∁UB={x|x<
3}.
∴A∪B={x|x≥2},A∩B={x|3≤x<
4},
(∁UA)∩(∁UB)={x|x<
2}.
{x|x≥2} {x|3≤x<
4} {x|x<
2}
集合的基本概念
[例1]
(1)(2013·
济南模拟)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________.
(2)已知集合A={-4,2a-1,a2},B={a-5,1-a,9},若9∈(A∩B),则实数a=________.
[自主解答]
(1)集合{z|z=x+y,x∈A,y∈B}={-1,1,3}.
故所求集合中元素的个数为3.
(2)∵9∈(A∩B),∴9∈A且9∈B,
∴2a-1=9或a2=9.
∴a=5或a=±
3.当a=5时,A={-4,9,25},B={0,-4,9},符合题意;
当a=3时,A={-4,5,9},B不满足集合中元素的互异性,故a≠3;
当a=-3时,A={-4,-7,9},B={-8,4,9},符合题意.
∴a=5或a=-3.
[答案]
(1)3
(2)5或-3
本例
(2)中,将“9∈(A∩B)”改为“A∩B={9}”,其他条件不变,则实数a为何值?
解:
∵A∩B={9},∴9∈A且9∈B,
∴2a-1=9或a2=9,
即a=5或a=±
3.
当a=5时,A={-4,9,25},B={0,-4,9},
∴A∩B={-4,9},不满足题意,
∴a≠5.
当a=3时,A={-4,5,9},B={-2,-2,9},不满足集合中元素的互异性,∴a≠3.
当a=-3时,A={-4,-7,9},B={-8,4,9},
∴A∩B={9},符合题意,
∴a=-3.
—————
——————————————
解决集合问题的一般思路
(1)研究一个集合,首先要看集合中的代表元素,然后再看元素的限制条件,当集合用描述法表示时,注意弄清其元素表示的意义是什么.
(2)对于含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合是否满足互异性.
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1.
(1)已知非空集合A={x∈R|x2=a-1},则实数a的取值范围是________.
(2)已知集合A={x|x2-2x+a>
0},且1∉A,则实数a的取值范围是________.
(1)∵集合A={x∈R|x2=a-1}为非空集合,
∴a-1≥0,即a≥1.
(2)∵1∉{x|x2-2x+a>
0},∴1∈{x|x2-2x+a≤0},
即1-2+a≤0,∴a≤1.
(1)[1,+∞)
(2)(-∞,1]
集合间的基本关系
[例2] 已知集合A={x|0<
ax+1≤5},B=
,若A⊆B,则实数a的取值范围是________.
[自主解答] A中不等式的解集应分三种情况讨论:
①若a=0,则A=R;
②若a<
0,则A=
;
③若a>
.
当a=0时,若A⊆B,此种情况不存在.
当a<
0时,若A⊆B,如图,
则
即
又∵a<
0,∴a<
-8.
当a>
又∵a>
0,∴a≥2.
综上知,当A⊆B时,a<
-8或a≥2.
[答案] (-∞,-8)∪[2,+∞)
保持例题条件不变,当a满足什么条件时,B⊆A?
当a=0时,显然B⊆A;
0时,若B⊆A,如图,
0,∴-
<
a<
0.
0,∴0<
a≤2.
综上知,当B⊆A时,-
根据两集合的关系求参数的方法
已知两集合的关系求参数时,关键是将两集合的关系转化为元素间的关系,进而转化为参数满足的关系,解决这类问题常常要合理利用数轴、Venn图帮助分析,而且经常要对参数进行讨论,还要注意能否取到端点值.
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2.已知集合A={2,3},B={x|mx-6=0},若B⊆A,则实数m=________.
当B=∅时,m=0,显然成立;
当B={2}时,
=2,即m=3;
当B={3}时,
=3,即m=2.
故m=0或2或3.
0或2或3
集合的基本运算
[例3]
(1)(2012·
江苏高考)已知集合A={1,2,4},B={2,4,6},则A∪B=________.
(2)(2012·
威海模拟改编)已知集合A={1,2a},B={a,b},若A∩B=
,则A∪B=________.
(3)(2012·
武汉模拟)已知A,B均为集合U={1,2,3,4,5,6}的子集,且A∩B={3},(∁UB)∩A={1},(∁UA)∩(∁UB)={2,4},则B∩(∁UA)=________.
[自主解答]
(1)∵A={1,2,4},B={2,4,6},
∴A∪B={1,2,4,6}.
(2)由A∩B=
得2a=
,解得a=-1,则b=
.所以A=
,B=
,则A∪B=
(3)依题意及韦恩图得,B∩(∁UA)={5,6}.
[答案]
(1){1,2,4,6}
(2)
(3){5,6}
1.集合的运算口诀
集合的交、并、补运算口诀如下:
交集元素仔细找,属于A且属于B;
并集元素勿遗漏,切记重复仅取一;
全集U是大范围,去掉U中A元素,剩余元素成补集.
2.解决集合的混合运算的方法
解决集合混合运算时,一般先运算括号内的部分.当集合是用列举法表示的数集时,可以通过列举集合的元素进行运算;
当集合是用不等式形式表示时,可运用数轴求解.
3.(2012·
枣庄模拟改编)已知全集U=Z,集合A={x|x2=x},B={-1,0,1,2},则图中阴影部分所表示的集合为________.
由A={x|x2=x}得A={0,1},图中阴影部分所表示的集合是由不在集合A中,但在集合B中的元素构成的集合,即(∁UA)∩B,易知(∁UA)∩B={-1,2}.故图中阴影部分所表示的集合为{-1,2}.
{-1,2}
集合中的新定义问题
[例4] (2012·
东城模拟改编)非空集合G关于运算⊕满足:
(1)对任意a、b∈G,都有a⊕b∈G;
(2)存在c∈G,使得对一切a∈G,都有a⊕c=c⊕a=a,则称集合G关于运算⊕为“融洽集”.现给出下列集合和运算:
①G={非负整数},⊕为整数的加法;
②G={偶数},⊕为整数的乘法;
③G={平面向量},⊕为平面向量的加法;
④G={二次三项式},⊕为多项式的加法.
其中G关于运算⊕为“融洽集”的是________.
[自主解答] ②错,因为不满足条件
(2);
④错,因为不满足条件
(1).
[答案] ①③
解决新定义问题应注意以下几点
(1)遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的本质.
(2)按新定义的要求“照章办事”,逐步分析、验证、运算,使问题得以解决.
4.若x∈A,则
∈A,就称A是伙伴关系集合,集合M=
的所有非空子集中具有伙伴关系的集合的个数是________.
具有伙伴关系的元素组是-1;
,2.
所以具有伙伴关系的集合有3个:
{-1},
,
3
1组转化——两个集合的运算与包含关系之间的转化
在集合的运算关系和两个集合的包含关系之间往往存在一定的联系,在一定的情况下,集合的运算关系和包含关系之间可以相互转化,如A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔∁UA⊇∁UB⇔A∩(∁UB)=∅,在解题中运用这种转化能有效简化解题过程.
3种技巧——集合的运算技巧
(1)对连续数集间的运算,借助数轴的直观性,进行合理转化;
对已知连续数集间的关系,求其中参数的取值范围时,要注意单独考查等号.
(2)对离散的数集间的运算,或抽象集合间的运算,可借助Venn图.这是数形结合思想的又一体现.
(3)两个有限集合相等,可以从两个集合中的元素相同求解,如果是两个无限集合相等,从两个集合中元素相
同求解就不方便,这时就根据两个集合相等的定义求解,即如果A⊆B,且B⊆A,则A=B.
5个注意——解答集合题目应注意的问题
(1)认清集合元素的属性(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)要注意区分元素与集合的从属关系以及集合与集合的包含关系.
(3)要注意空集的特殊性,在写集合的子集时不要忘了空集和它本身.
(4)运用数轴图示法要特别注意端点是实心还是空心.
(5)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.
创新交汇——与集合运算有关的交汇问题
1.集合的运算是高考的常考内容,以两个集合的交集和补集运算为主,且常与函数、不等式、三角函数、向量等内容相结合,以创新交汇问题的形式出现在高考中.
2.解决集合的创新问题常分三步:
(1)信息提取,确定化归的方向;
(2)对所提取的信息进行加工,探求解决方法;
(3)将涉及到的知识进行转换,有效地输出,其中信息的提取和转化与化归是解题的关键,也是解题的难点.
[典例] (2012·
重庆高考改编)设平面点集A=
,B={(x,y)|(x-1)2+(y-1)2≤1},则A∩B所表示的平面图形的面积为________.
[解析] 不等式(y-x)·
≥0可化为
或
集合B表示圆(x-1)2+(y-1)2=1上以及圆内部的点所构成的集合,A∩B所表示的平面区域如图所示.曲线y=
,圆(x-1)2+(y-1)2=1均关于直线y=x对称,所以阴影部分占圆面积的一半.
[答案]
1.本题具有以下创新点
(1)命题方式的创新:
题目并不是直接求解不等式组
所表示的平面区域的面积,而是以求集合交集的形式考查.
(2)考查内容的创新:
本题通过集合A,B考查了一次函数y=x、反比例函数y=
的图象和圆的方程(x-1)2+(y-1)2=1,以及圆和函数y=
的图象的对称性、不等式所表示的平面区域等内容.
2.解决本题的关键有以下两点
(1)正确识别集合A与集合B中元素的几何性质,并正确画出各自所表示的区域;
(2)注意到圆(x-1)2+(y-1)2=1与函数y=
(x>
0)的图象都关于直线y=x对称.
3.在解决以集合为背景的创新交汇问题时,应重点关注以下两点
(1)认真阅读,准确提取信息,是解决此类问题的前提.如本题应首先搞清集合A与B的性质,即不等式表示的点集.
(2)剥去集合的外表,将未知转化为已知是解决此类问题的关键,如本题去掉集合的外表,将问题转化为求解不等式组表示的平面区域问题.
1.已知A={(x,y)|y=|lnx|},B=
,则A∩B的子集个数为________.
A∩B中元素的个数就是函数y=|lnx|的图象与椭圆
+
=1的交点个数,如图所示.由图可知,函数图象和椭圆有两个交点,即A∩B中有两个元素,故A∩B的子集有22=4个.
2.设集合M={y|y=|cos2x-sin2x|,x∈R},N=
,则M∩N=________.
∵y=|cos2x-sin2x|=|cos2x|,且x∈R,
∴y∈[0,1],∴M=[0,1].在N中,x∈R且
<
,∴|x+i|<
∴x2+1<
2,解得-1<
x<
1,∴N=(-1,1).
∴M∩N=[0,1).
[0,1)
3.设M={a|a=(2,0)+m(0,1),m∈R}和N={b|b=(1,1)+n(1,-1),n∈R}都是元素为向量的集合,则M∩N=________.
设c=(x,y)∈M∩N,则有(x,y)=(2,0)+m(0,1)=(1,1)+n(1,-1),即(2,m)=(1+n,1-n),所以
由此解得n=1,m=0,(x,y)=(2,0),
即M∩N={(2,0)}.
{(2,0)}
一、填空题(本大题共10小题,每小题5分,共50分)
1.(2013·
盐城高三摸底)已知集合P={-2,0,2,4},Q={x|0<x<3},则P∩Q=________.
由题易知P∩Q={2}.
{2}
2.(2012·
南通、泰州、扬州调研)设全集U=Z,集合A={x|x2-x-2≥0,x∈Z},则∁UA=________(用列举法表示).
由x2-x-2≥0得x≥2或x≤-1,从而∁UA=(-1,2),其整数元素有0和1.
{0,1}
常州高三期末)已知集合A={-1,0,2},B={2a},若B⊆A,则实数a的值为________.
因为2a>
0,且2a∈A,所以2a=2,解得a=1.
1
4.(2012·
辽宁高考改编)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(∁UA)∩(∁UB)=________.
∁UA={2,4,6,7,9},∁UB={0,1,3,7,9},
则(∁UA)∩(∁UB)={7,9}.
{7,9}
5.已知S={(x,y)|y=1,x∈R},T={(x,y)|x=1,y∈R},则S∩T=________.
集合S表示直线y=1上的点,集合T表示直线x=1上的点,S∩T表示直线y=1与直线x=1的交点.
{(1,1)}
6.(2013·
南京四校联考)已知集合P={-1,m},Q=
,若P∩Q≠∅,则整数m=________.
由条件得m∈Q,即-1<
m<
,从而整数m=0.
7.设函数f(x)=lg(1-x2),集合A={x|y=f(x)},B={y|y=f(x)},则图中阴影部分表示的集合为________.
因为A={x|y=f(x)}={x|1-x2>
0}={x|-1<
1},则u=1-x2∈(0,1],所以B={y|y=f(x)}={y|y≤0},A∪B=(-∞,1),A∩B=(-1,0],
故图中阴影部分表示的集合为(-∞,-1]∪(0,1).
(-∞,-1]∪(0,1)
8.(2012·
天津高考)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=________.
A={x∈R||x+2|<
3}={x∈R|-5<
1},
由A∩B=(-1,n)可知m<
1,
则B={x|m<
2},画出数轴,可得m=-1,n=1.
-1 1
9.对于任意的两个正数m,n,定义运算⊙:
当m,n都为偶数或都为奇数时,m⊙n=
,当m,n为一奇一偶时,m⊙n=
,设集合A={(a,b)|a⊙b=6,a,b∈N*},则集合A中的元素个数为________.
(1)当a,b都为偶数或都为奇数时,
=6⇒a+b=12,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为一奇一偶时,
=6⇒ab=36,即1×
36=3×
12=4×
9=36,故符合题意的点(a,b)有2×
3=6个.
综上可知,集合A中的元素共有17个.
17
10.(原创题)已知f(x)=x2+bx+c,若集合{x|f(x)=x}为空集,则{x|f(f(x))=x}中元素个数为________.
f(x)=x无实根,则二次函数图象f(x)=x2+bx+c在直线y=x上方,即f(x)>
x,所以f(f(x))>
f(x)>
x.
二、解答题(本大题共4小题,共60分)
11.(满分14分)A={x|-2<
-1或x>
1},B={x|a≤x<
b},A∪B={x|x>
-2},A∩B={x|1<
3},求实数a,b的值.
∵A∩B={x|1<
3},∴b=3,
又A∪B={x|x>
-2},
∴-2<
a≤-1,
又A∩B={x|1<
3},
∴-1≤a<
∴a=-1.
12.(满分14分)(2013·
连云港调研)已知集合A={x|y=
},集合B={x|y=lg(-x2-7x-12)},集合C={x|m+1≤x≤2m-1}.
(1)求A∩B;
(2)若A∪C=A,求实数m的取值范围.
(1)∵A=(-∞,-2]∪[7,+∞),
B=(-4,-3),
∴A∩B=(-4,-3).
(2)∵A∪C=A,
∴C⊆A.
①C=∅,2m-1<
m+1,∴m<
2.
②C≠∅,则
解得m≥6.
综上可得,实数m的取值范围是m<
2或m≥6.
13.(满分16分)(2012·
衡水模拟)设全集I=R,已知集合M={x|(x+3)2≤0},N={x|x2+x-6=0}.
(1)求(∁IM)∩N;
(2)记集合A=(∁IM)∩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.
(1)∵M={x|(x+3)2≤0}={-3},N={x|x2+x-6=0}={-3,2},
∴∁IM={x|x∈R且x≠-3},
∴(∁IM)∩N={2}.
(2)A=(∁IM)∩N={2},
∵A∪B=A,∴B⊆A,∴B=∅或B={2},
当B=∅时,a-1>
5-a,∴a>
3;
解得a=3,
综上所述,所求a的取值范围为{a|a≥3}.
14.(满分16分)已知M={(x,y)|y=x2},N={(x,y)|x
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