2021届一轮复习 必修一 子集与真子集 打地基练习
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一.选择题(共16小题)
1.已知集合A={0,1},B={z|z=x+y,x∈A,y∈A},则B的子集个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
2.已知集合M={0,1,2},则M的子集有( )
A.3个 B.4个 C.7个 D.8个
3.已知集合A={x∈Z|﹣1<x<4},则集合A的非空子集个数是( )
A.7 B.8 C.15 D.16
4.集合A={﹣2,1,2,3}的真子集个数为( )
A.16 B.15 C.14 D.13
5.已知集合A={x|x2﹣3x+2=0},B={x|0<x<6,x∈N},则满足A⊆C⊆B的集合C的个数为( )
A.4 B.8 C.7 D.16
6.已知集合A={(x,y)|x2+y2≤2,x∈N,y∈N},则集合A的子集个数为( )
A.4 B.9 C.15 D.16
7.已知集合A={x|x2+x=0,x∈R},则集合A的非空子集个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
8.欧拉公式:eπi+1=0被人们称为世间最美数学公式,由公式中数值组成的集合A={e,π,i,1,0},则集合A不含无理数的子集共有( )
A.8个 B.7个 C.4个 D.3个
9.集合A={x∈Z|﹣2<x<2}的子集个数为( )
A.4 B.6 C.7 D.8
10.已知集合A={ 1,2},B={x|ax﹣1=0},满足B⊆A的实数a组成集合C子集个数是( )
A.4 个 B.8 个 C.16 个 D.32个
11.集合A={2018,2019,2020}的非空真子集有( )
A.5个 B.6个 C.7个 D.8个
12.集合{y∈N|y=﹣x2+6,x∈N}的真子集的个数是( )
A.9 B.8 C.7 D.6
13.已知集合M={2,4,8},N={1,2},P={x|x=,a∈M,b∈N},则集合P的子集个数为( )
A.4 B.6 C.16 D.63
14.已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,12,14},则集合A∩B中元素的个数为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
15.已知集合A={1,2},B={2,3},P=A∩B,则P的子集共有( )
A.2个 B.4个 C.6个 D.8个
16.已知集合S={1,2,3,4,5,6,7,8},对于它的任一非空子集A,可以将A中的每一个元素k都乘以(﹣1)k再求和,例如A={2,3,8},则可求得和为(﹣1)2•2+(﹣1)3•3+(﹣1)8•8=7,对S的所有非空子集,这些和的总和为( )
A.508 B.512 C.1020 D.1024
二.填空题(共20小题)
17.已知集合M={x|x2+x﹣6=0},N={y|ay+2=0,a∈R},若满足M∩N=N的所有实数a形成集合为A,则A的子集有个 .
18.集合{1,3,5}的非空真子集的个数为 .
19.已知集合A={x∈N|y=lg(4﹣x)},则A的子集个数为 .
20.有限集S的全部元素的积称为该数集的“积数”,例如{2}的“积数”为2,{2,3}的“积数”为6,的“积数”为,则数集的所有非空子集的“积数”的和为 .
21.设集合I={1,2,3,4},若非空集合A满足:①A⊆I;②card(A)≤min(A)(其中card(A)表示集合A中元素的个数,min(A)表示集合A中的最小元素),则称A为I的一个好子集,I的所有好子集的个数为 .
22.若集合A={x|a+1≤x≤2a﹣1}是B={x|x2﹣3x﹣10≤0}的子集,则a的取值范围是 .
23.设集合A={a1,a2,a3,a4},若集合A中所有三个元素的子集中的三个元素之和组成的集合为B={2,5,6,8},则集合A= .
24.已知集合A={x∈Z|1<x≤3},则它的真子集有 个.
25.已知集合A={x|(a﹣1)x2+3x﹣2=0},若A的子集个数为2个,则实数a= .
26.设集合S={a1,a2,a3,a4},若集合S的所有非空子集的元素之和是40,则a1+a2+a3+a4= .
27.集合A={x|x=sin,k∈Z}的真子集的个数是 .
28.已知集合A={﹣1,0,1,7},则集合A的非空真子集的个数为 .
29.已知集合A={x|mx2﹣2x+m=0}仅有两个子集,则实数m的取值构成的集合为 .
30.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={1,2,3,4,5},B={4,5,6,7,8},则是集合U的子集但不是集合A的子集,也不是集合B的子集的集合个数为 .
31.满足集合{1,2}⊊M⊊{1,2,3,4,5}的集合M的个数是 .
32.集合M满足{a,b,c}⊆M⊆{a,b,c,d,e},则这样的集合M有 个.
33.已知集合A={﹣2,0,1,3},B={x|﹣<x<},则A∩B的子集个数为 .
34.集合A={a|a=2k,k∈N},集合B={b|b=[1﹣(﹣1)n](n2﹣1),n∈Z},下列A,B间的类系:①A为B的真子集;②B为A的真子集;③A=B,其中正确的是 .
35.设A={2,4,6,8,9},B={1,2,3,5,8},若存在非空集合C,使C中的每一个元素加上2变成A的一个子集,且C的每一个元素都减去2变成了B的子集,则集合C所有可能的情况为 .
36.已知集合A={1,a,a2﹣1},若0∈A,则a= ;A的子集有 个.
三.解答题(共5小题)
37.已知集合A={1,2,3,…,n},n∈N*.集合A含有k个元素的子集分别记为Ak,1,Ak,2,Ak,3,…,Ak,m,其中1≤k≤n,k∈N*,m∈N*.
当1≤j≤m,j∈N*时,设Ak,j={x1,x2,……,xk},且x1<x2<x3<…<xk.
定义:S(Ak,j)=xk﹣xk﹣1+xk﹣2﹣…+(﹣1)k+1x1;
T[k]=S(Ak,1)+S(Ak,2)+S(Ak,3)+…+S(Ak,m).
(Ⅰ)若n=5,
(ⅰ)写出满足S(A4,j)=2的一个集合A4,j,并写出j的最大值;
(ⅱ)求T[1]+T[2]+[3]的值;
(Ⅱ)若存在唯一的n∈N*,使得T[1]+T[2]+…+T[n]=1024,求n的值.
38.对于给定的正整数n(n≥2)若有限集合A={a1,a2,…,an}⊆M,且满足a1+a2+....+an=a1•a2…•an,则称A为集合M的n元“调和子集”.
(Ⅰ)写出有理数集Q的一个2元“调和子集”;
(Ⅱ)证明:自然数集N不存在2元“调和子集”;
(Ⅲ)求出自然数集N的所有3元“调和子集”.
39.已知不等式x2﹣(a+1)x+a≤0的解集为A.
(1)若a=2,求集合A;
(2)若集合A是集合{x|﹣4≤x≤2}的真子集,求实数a的取值范围.
40.已知集合A={x|x2+2x﹣a=0}.
(1)若∅是A的真子集,求a的范围;
(2)若B={x|x2+x=0},且A是B的子集,求实数a的取值范围.
41.设集合An={1,2,3,…,n},其中n∈N*,如果An的一个二元子集B={a,b}满足53|(a+b),则称集合B具有性质P,其中53|(a+b)表示a+b能够被53整除.
(1)分别判断集合A26与A101是否存在具有性质P的二元子集(直接写出判断结果);
(2)求集合A2020的具有性质P的二元子集的个数;
(3)如果集合A2020的一组二元子集都具有性质P,且这组子集中任意两个集合的交集都是空集,那么这组二元子集的个数最多是多少?
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参考答案与试题解析
一.选择题(共16小题)
1.已知集合A={0,1},B={z|z=x+y,x∈A,y∈A},则B的子集个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
【分析】先求出集合B中的元素,从而求出其子集的个数.
【解答】解:由题意可知,
集合B={z|z=x+y,x∈A,y∈A}={0,1,2},
则B的子集个数为:23=8个,
故选:D.
2.已知集合M={0,1,2},则M的子集有( )
A.3个 B.4个 C.7个 D.8个
【分析】若集合M有n个元素,则集合M有2n个子集.
【解答】解:∵集合M={0,1,2},
∴M的子集有23=8个.
故选:D.
3.已知集合A={x∈Z|﹣1<x<4},则集合A的非空子集个数是( )
A.7 B.8 C.15 D.16
【分析】先求出集合A,再由子集的定义能求出集合A的非空子集个数.
【解答】解:∵集合A={x∈Z|﹣1<x<4}={0,1,2,3},
∴集合A的非空子集个数为:24﹣1=15.
故选:C.
4.集合A={﹣2,1,2,3}的真子集个数为( )
A.16 B.15 C.14 D.13
【分析】由含有n个元素的集合,其真子集个数为2n﹣1个可得答案.
【解答】解:∵集合A={﹣2,1,2,3};
则集合A真子集的个数为24﹣1=15个,
故选:B.
5.已知集合A={x|x2﹣3x+2=0},B={x|0<x<6,x∈N},则满足A⊆C⊆B的集合C的个数为( )
A.4 B.8 C.7 D.16
【分析】求出集合A={x|x2﹣3x+2=0}={1,2},B={x|0<x<6,x∈N}={1,2,3,4,5},由此利用列举法能求出满足A⊆C⊆B的集合C的个数.
【解答】解:集合A={x|x2﹣3x+2=0}={1,2},
B={x|0<x<6,x∈N}={1,2,3,4,5},
∴满足A⊆C⊆B的集合C有:
{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5},{1,2,3,4},{1,2,3,5},{1,2,4,5},{1,2,3,4,5},
共8个.
故选:B.
6.已知集合A={(x,y)|x2+y2≤2,x∈N,y∈N},则集合A的子集个数为( )
A.4 B.9 C.15 D.16
【分析】可以求出集合A,并可确定集合A所含元素的个数,从而可得出A的子集个数.
【解答】解:∵A={(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)},
∴集合A的子集个数为:24=16.
故选:D.
7.已知集合A={x|x2+x=0,x∈R},则集合A的非空子集个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】先求出集合A,再利用集合非空子集个数为(2n﹣1)个即可求解.
【解答】解:集合A={x|x2+x=0,x∈R}={0,1},
集合A的非空子集个数是22﹣1=3,
故选:C.
8.欧拉公式:eπi+1=0被人们称为世间最美数学公式,由公式中数值组成的集合A={e,π,i,1,0},则集合A不含无理数的子集共有( )
A.8个 B.7个 C.4个 D.3个
【分析】若集合A中有n个元素,则集合A有2n个子集.
【解答】解:集合A={e,π,i,1,0},
∵集合A中不是无理数的有i,1,0,
∴集合A不含无理数的子集共有:23=8.
故选:A.
9.集合A={x∈Z|﹣2<x<2}的子集个数为( )
A.4 B.6 C.7 D.8
【分析】先求出集合A,再根据集合A的元素个数即可求出集合A的子集个数.
【解答】解:∵A={x∈Z|﹣2<x<2}={﹣1,0,1},
∴集合A的子集个数为23=8个,
故选:D.
10.已知集合A={ 1,2},B={x|ax﹣1=0},满足B⊆A的实数a组成集合C子集个数是( )
A.4 个 B.8 个 C.16 个 D.32个
【分析】利用分类讨论方法求得满足B⊆A的实数a的可能取值,再根据含有n个元素的集合的子集个数为2n来解答.
【解答】解:当B=∅时,a=0;
当B≠∅时,a≠0,B={},
B⊆A,则a=1或,
∴C={0,1,},
∴集合C的子集有23=8个.
故选:B.
11.集合A={2018,2019,2020}的非空真子集有( )
A.5个 B.6个 C.7个 D.8个
【分析】若集合中有n个元素,则集合A有2n﹣2个元素.
【解答】解:集合A={2018,2019,2020}的非空真子集有:
23﹣2=6(个).
故选:B.
12.集合{y∈N|y=﹣x2+6,x∈N}的真子集的个数是( )
A.9 B.8 C.7 D.6
【分析】根据条件,让x从0开始取值,求出对应的y值:x=0,y=6;x=1,y=5;x=2,y=2;x=3,y=﹣3,显然x往后取值对应的y值都小于0,所以集合{y∈N|y=﹣x2+6,x∈N}={2,5,6},这样求出该集合的所有真子集即得到真子集的个数.
【解答】解:x=0时,y=6;
x=1时,y=5;
x=2时,y=2;
x=3时,y=﹣3;
∵函数y=﹣x2+6,x∈N,在[0,+∞)上是减函数;
∴x≥3时,y<0;
∴{y∈N|y=﹣x2+6,x∈N}={2,5,6};
∴该集合的所有真子集为:∅,{2},{5},{6},{2,5},{2,6},{5,6};
∴该集合的真子集个数为7.
故选:C.
13.已知集合M={2,4,8},N={1,2},P={x|x=,a∈M,b∈N},则集合P的子集个数为( )
A.4 B.6 C.16 D.63
【分析】由集合M={2,4,8},N={1,2},P={x|x=,a∈M,b∈N},求出集合P,由此能求出集合P的子集个数.
【解答】解:集合M={2,4,8},N={1,2},
P={x|x=,a∈M,b∈N},
∴P={1,2,4,8},
∴集合P的子集个数为:24=16.
故选:C.
14.已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,12,14},则集合A∩B中元素的个数为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
【分析】根据集合的基本运算进行求解.
【解答】解:A={x|x=3n+2,n∈N}={2,5,8,11,14,17,…},
则A∩B={8,14},
故集合A∩B中元素的个数为2个.
故选:D.
15.已知集合A={1,2},B={2,3},P=A∩B,则P的子集共有( )
A.2个 B.4个 C.6个 D.8个
【分析】进行交集的运算即可求出P={2},然后即可得出P的子集的个数.
【解答】解:∵A={1,2},B={2,3},
∴P=A∩B={2},
∴P的子集共有21=2个.
故选:A.
16.已知集合S={1,2,3,4,5,6,7,8},对于它的任一非空子集A,可以将A中的每一个元素k都乘以(﹣1)k再求和,例如A={2,3,8},则可求得和为(﹣1)2•2+(﹣1)3•3+(﹣1)8•8=7,对S的所有非空子集,这些和的总和为( )
A.508 B.512 C.1020 D.1024
【分析】根据集合S,求出它的非空子集A的个数,在所有子集中,各个元素出现的次数,即可解答.
【解答】解:S={1,2,3,4,5,6,7,8},对它的非空子集A共有255个,
其中1,2,3,4,5,6,7,8都出现了27次
依题意得:27[(﹣1)1•1+(﹣1)2•2+(﹣1)3•3+(﹣1)4•4+(﹣1)5•5+(﹣1)6•6+(﹣1)7•7+(﹣1)8•8]=512.
故选:B.
二.填空题(共20小题)
17.已知集合M={x|x2+x﹣6=0},N={y|ay+2=0,a∈R},若满足M∩N=N的所有实数a形成集合为A,则A的子集有个 8 .
【分析】求出集合M={﹣3,2},N={﹣},由M∩N=N,得N⊂M,从而﹣不存在,或﹣=﹣3,或﹣,进而求出集合A,由此能求出A的子集个数.
【解答】解:∵集合M={x|x2+x﹣6=0}={﹣3,2},
N={y|ay+2=0,a∈R}={﹣},
∵M∩N=N,∴N⊂M,
∴﹣不存在,或﹣=﹣3,或﹣,
解得a=0或a=或a=﹣1,
∴集合A={﹣1,0,},
∴A的子集有23=8个.
故答案为:8.
18.集合{1,3,5}的非空真子集的个数为 6 .
【分析】利用真子集的定义直接求解.
【解答】解:集合{1,3,5}的非空真子集有:
{1},{3},{5},{1,3},{1,5},{3,5},共6个.
故答案为:6.
19.已知集合A={x∈N|y=lg(4﹣x)},则A的子集个数为 16 .
【分析】可以求出集合A,根据集合A的元素个数即可得出A的子集个数.
【解答】解:∵A={x∈N|x<4}={0,1,2,3},
∴A的子集个数为24=16.
故答案为:16.
20.有限集S的全部元素的积称为该数集的“积数”,例如{2}的“积数”为2,{2,3}的“积数”为6,的“积数”为,则数集的所有非空子集的“积数”的和为 1010 .
【分析】先运用数学归纳法证明:对于有限非空数集A={a1,a2,a3,…,an},“积数”的和为Sn=(1+a1)(1+a2)…(1+an)﹣1.计算即可得到所求和.
【解答】解:先证明一个结论:对于有限非空数集A={a1,a2,a3,…,an},“积数”的和为Sn=(1+a1)(1+a2)…(1+an)﹣1.
运用数学归纳法证明:①当n=1时,Sn=1+a1﹣1=a1=S1,成立;
②假设n=k(k≥1)时,Sk=(1+a1)(1+a2)…(1+ak)﹣1,
当n=k+1时,Sk+1=Sk+ak+1+Sk•ak+1=Sk+(Sk+1)ak+1=(1+a1)(1+a2)…(1+ak)﹣1+(1+a1)(1+a2)…(1+ak)ak+1,
=(1+a1)(1+a2)…(1+ak)(1+ak+1)﹣1,成立.
综上可得,∀n∈N*,Sn=(1+a1)(1+a2)…(1+an)﹣1.
则数集的所有非空子集的“积数”的和为(1+)(1+)(1+)…(1+)﹣1
=×××…×﹣1=﹣1=1010.
21.设集合I={1,2,3,4},若非空集合A满足:①A⊆I;②card(A)≤min(A)(其中card(A)表示集合A中元素的个数,min(A)表示集合A中的最小元素),则称A为I的一个好子集,I的所有好子集的个数为 7 .
【分析】集合I={1,2,3,4},非空集合A共有24﹣1=15个,根据card(A)≤min(A)即可得出I的所有好子集的个数.
【解答】解:集合I={1,2,3,4},非空集合A共有24﹣1=15个,
其中满足card(A)≤min(A)的共有7个,
分别为{1},{2},{3},{4},{2,3},{2,4},{3,4}.
∴I的所有好子集的个数为7.
故答案为:7.
22.若集合A={x|a+1≤x≤2a﹣1}是B={x|x2﹣3x﹣10≤0}的子集,则a的取值范围是 {a|a≤3} .
【分析】由题意分类讨论集合A为空集和非空集合两种情况确定实数a的取值范围即可.
【解答】解:当a+1>2a﹣1,即a<2时,集合A为空集,满足题意,
当集合A非空,即a≥2时,由于集合B={x|﹣2≤x≤5},
此时应满足:,即,据此可得:2≤a≤3.
综上可得,实数a的取值范围是{a|a≤3}.
故答案为:{a|a≤3}.
23.设集合A={a1,a2,a3,a4},若集合A中所有三个元素的子集中的三个元素之和组成的集合为B={2,5,6,8},则集合A= {﹣1,1,2,5} .
【分析】由集合A的所有三元子集中,每个元素均出现3次,推导出a1+a2+a3+a4=7,由此能求出集合A.
【解答】解:集合A的所有三元子集中,每个元素均出现3次,
所以3(a1+a2+a3+a4)=2+5+6+8=21,
故a1+a2+a3+a4=7,
所以不妨设a1=7﹣(a2+a3+a4)=7﹣8=﹣1,
a2=7﹣(a1+a3+a4)=7﹣6=1,
a3=7﹣(a2+a1+a4)=7﹣5=2,
a4=7﹣(a2+a3+a1)=7﹣2=5,
∴A={﹣1,1,2,5}.
故答案为:{﹣1,1,2,5}.
24.已知集合A={x∈Z|1<x≤3},则它的真子集有 3 个.
【分析】求出集合A,求出A的子集即可.
【解答】解:集合A={x∈Z|1<x≤3}={2,3},
则它的真子集有∅,{2},{3}共3个,
故答案为:3.
25.已知集合A={x|(a﹣1)x2+3x﹣2=0},若A的子集个数为2个,则实数a= 1或﹣ .
【分析】推导出(a﹣1)x2+3x﹣2=0只有一个实数解,当a﹣1=0时,a=1,(a﹣1)x2+3x﹣2=0即3x﹣2=0,当a﹣1≠0时,(a﹣1)x2+3x﹣2=0只有一个实数根,△=9+8(a﹣1)=0,由此能求出实数a的值.
【解答】解:∵集合A={x|(a﹣1)x2+3x﹣2=0},且A的子集个数为2个,
∴(a﹣1)x2+3x﹣2=0只有一个实数解,
当a﹣1=0时,a=1,(a﹣1)x2+3x﹣2=0即3x﹣2=0,解得x=,
当a﹣1≠0时,(a﹣1)x2+3x﹣2=0只有一个实数根,
△=9+8(a﹣1)=0,解得a=﹣.
∴实数a的值为1或﹣.
故答案为:1或﹣.
26.设集合S={a1,a2,a3,a4},若集合S的所有非空子集的元素之和是40,则a1+a2+a3+a4= 5 .
【分析】利用集合的非空子集个数先求出含每个元素的集合个数,在进行求和即可.
【解答】解:设集合S={a1,a2,a3,a4},
由一个集合中有n个元素,则它有2n个子集,非空子集有(2n﹣1)个可得:
含有元素a1的集合有23=8个,
含有元素a2的集合有23=8个,
含有元素a3的集合有23=8个,
含有元素a4的集合有23=8个,
若集合S的所有非空子集的元素之和是40,
则集合S的所有元素和为8(a1+a2+a3+a4)=40,
则a1+a2+a3+a4=5;
故答案为:5.
27.集合A={x|x=sin,k∈Z}的真子集的个数是 7 .
【分析】先结合正弦函数的周期性解出集合A,再通过真子集个数的计算公式即可得出答案.
【解答】解:因为正弦函数y=sinx的周期为2π,不妨让k取1,2,3,4,
得到集合A={1,0,﹣1},集合A中共有3个元素,
故集合A得真子集得个数是23﹣1=7个.
故答案为:7.
28.已知集合A={﹣1,0,1,7},则集合A的非空真子集的个数为 14 .
【分析】若集合A中有n个元素,则集合A有2n﹣2个非空真子集.
【解答】解:∵集合A={﹣1,0,1,7},
∴集合A的非空真子集的个数为:24﹣2=14.
故答案为:14.
29.已知集合A={x|mx2﹣2x+m=0}仅有两个子集,则实数m的取值构成的集合为 {0,1,﹣1} .
【分析】由集合A={x|mx2﹣2x+m=0}仅有两个子集,说明集合中元素只有一个,同理讨论二次项系数与0的关系,结合根与系数得到关系求m.
【解答】解:由题意,①当m=0时,方程为﹣2x=0,解得x=0,满足A={0}仅有两个子集;
②当m≠0时,方程有两个相等实根,所以△=4﹣4m2=0,解得m=±1;
所以实数m的取值构成的集合为:{0,1,﹣1}.
故答案为:{0,1,﹣1}.
30.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={1,2,3,4,5},B={4,5,6,7,8},则是集合U的子集但不是集合A的子集,也不是集合B的子集的集合个数为 196 .
【分析】根据题意得到满足题意的集合所含的元素至少在{1,2,3}中取一个,至少在{6,7,8}中取一个,集合{4,5}中的元素可取或不取,求解即可.
【解答】解:∵A∪B=U,A∩B={4,5},
∴满足题意的集合所含的元素至少在{1,2,3}中取一个,
且至少在{6,7,8}中取一个,集合{4,5}中的元素可取或不取,
∴满足题意的集合共有(23﹣1)(23﹣1)×22=196.
故答案为:196.
31.满足集合{1,2}⊊M⊊{1,2,3,4,5}的集合M的个数是 6 .
【分析】根据真子集的定义可知,M至少含有三个元素,根据子集的定义知M最多含有四个元素,采用列举法进行求解.
【解答】解:∵集合{1,2}⊊M⊊{1,2,3,4,5},
∴M中至少含有三个元素且必有1,2,
而M为集合{1,2,3,4,5}的真子集,故最多四个元素,
∴M={1,2,3}或{1,2,4}或{1,2,5}或{1,2,3,4},
或{1,2,3,5},或{1,2,4,5},共6个,
故答案为:6.
32.集合M满足{a,b,c}⊆M⊆{a,b,c,d,e},则这样的集合M有 4 个.
【分析】集合M中一定含有元素a,b,c,然后写出集合{a,b,c,d,e}的含有元素a、b,c的所有子集.
【解答】解:满足条件{a,b,c}⊆M⊆{a,b,c,d,e}的集合M有:{a,b,c},{a,b,c,d},{a,b,c,e},{a,b,c,d,e}.共4个.
故答案为:4.
33.已知集合A={﹣2,0,1,3},B={x|﹣<x<},则A∩B的子集个数为 8 .
【分析】进行交集的运算求出A∩B,从而得出A∩B的元素个数,进而可得出A∩B的子集个数.
【解答】解:∵A={﹣2,0,1,3},B={x|﹣<x<},
∴A∩B={﹣2,0,1},
∴A∩B的子集个数为:23=8个.
故答案为:8.
34.集合A={a|a=2k,k∈N},集合B={b|b=[1﹣(﹣1)n](n2﹣1),n∈Z},下列A,B间的类系:①A为B的真子集;②B为A的真子集;③A=B,其中正确的是 ② .
【分析】利用列举法求出集合A,B,再利用集合关系的定义判断即可.
【解答】解:A={a|a=2k,k∈N}={0,2,4,6,8...},
∵B={b|b=[1﹣(﹣1)n](n2﹣1),n∈Z}=,
∴B={0,2,6,12,...},
∴B为A的真子集,
故答案为:②.
35.设A={2,4,6,8,9},B={1,2,3,5,8},若存在非空集合C,使C中的每一个元素加上2变成A的一个子集,且C的每一个元素都减去2变成了B的子集,则集合C所有可能的情况为 {4}或{7}或{4,7} .
【分析】将集合A中的每一个元素减去2,组成集合{0,2,4,6,7};将集合B中的每一个元素加上2,组成集合{3,4,5,7,10},则集合C为集合{4,7}的非空子集,从而求出集合C所有可能的情况.
【解答】解:由题意可知,集合C≠∅,
将集合A中的每一个元素减去2,组成集合{0,2,4,6,7};将集合B中的每一个元素加上2,组成集合{3,4,5,7,10},
设集合D={0,2,4,6,7}∩{3,5,6,7,10}={4,7},
则集合C为集合D的非空子集,即集合C={4}或{7}或{4,7},
故答案为:{4}或{7}或{4,7}.
36.已知集合A={1,a,a2﹣1},若0∈A,则a= 0或﹣1 ;A的子集有 8 个.
【分析】由0∈A,得到a=0或,由此能求出a;由A中有3个元素,能求出A的子集的个数.
【解答】解:∵集合A={1,a,a2﹣1},0∈A,
∴a=0或,
解得a=0或a=﹣1.
A的子集有23=8个.
故答案为:0或﹣1,8.
三.解答题(共5小题)
37.已知集合A={1,2,3,…,n},n∈N*.集合A含有k个元素的子集分别记为Ak,1,Ak,2,Ak,3,…,Ak,m,其中1≤k≤n,k∈N*,m∈N*.
当1≤j≤m,j∈N*时,设Ak,j={x1,x2,……,xk},且x1<x2<x3<…<xk.
定义:S(Ak,j)=xk﹣xk﹣1+xk﹣2﹣…+(﹣1)k+1x1;
T[k]=S(Ak,1)+S(Ak,2)+S(Ak,3)+…+S(Ak,m).
(Ⅰ)若n=5,
(ⅰ)写出满足S(A4,j)=2的一个集合A4,j,并写出j的最大值;
(ⅱ)求T[1]+T[2]+[3]的值;
(Ⅱ)若存在唯一的n∈N*,使得T[1]+T[2]+…+T[n]=1024,求n的值.
【分析】理解定义:S(Ak,j)=xk﹣xk﹣1+xk﹣2﹣…+(﹣1)k+1x1,T[k]=S(Ak,1)+S(Ak,2)+S(Ak,3)+…+S(Ak,m).(Ⅰ)用特殊值和枚举法解题,(Ⅱ)分类讨论.
【解答】解:(Ⅰ)若n=5,
(i)取A4,j={1,2,3,4},S(A4,j)=4﹣3+2﹣1=2.
j的最大值为3.
(ii)枚举法:集合A含有1个元素的子集有{1},{2},{3},{4},{5},则T[1]=15;
集合A含有2个元素的子集有{1,2},{1,3},{1,4},{1,5},{2,3},{2,4},{2,5},{3,4},{3,5},则T[2]=20;
集合A含有3个元素的子集有{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5},{1,3,4},{1,3,5},{1,4,5},{2,3,4},{2,3,5},{2,4,5},{3,4,5},则T[3]=30;
∴T[1]+T[2]+T[3]=65.
(Ⅱ)对于集合A的子集,可以分两类,一类含n,一类不含n;
如果有集合{x1,x2,...,xk,n}(x1,x2,...,xk,n∈Z,且x1<x2<...<xk<n),则存在唯一与之对应的集合{x1,x2,...,xk},
满足S({x1,x2,...,xk})+S({x1,x2,...,xk,n})=n,且这样的集合有(1≤k<n)组,最后还剩下集合{n};
∴T[1]+T[2]+…+T[n]=n(++...+)+n=2n﹣1•n,
令2n﹣1•n=1024,得n=8.
38.对于给定的正整数n(n≥2)若有限集合A={a1,a2,…,an}⊆M,且满足a1+a2+....+an=a1•a2…•an,则称A为集合M的n元“调和子集”.
(Ⅰ)写出有理数集Q的一个2元“调和子集”;
(Ⅱ)证明:自然数集N不存在2元“调和子集”;
(Ⅲ)求出自然数集N的所有3元“调和子集”.
【分析】(Ⅰ)根据“调和子集”的定义求解即可;
(Ⅱ)设A={a1,a2}是自然数集N上的一个2元“调和子集”,不妨设a1<a2,分a1=0和a1∈N*两种情况,分别进行讨论求解,即可证明;
(Ⅲ)设A={a1,a2,a3}是自然数集N上的一个2元“调和子集”,不妨设a1<a2<a3,分a1=0和a1∈N*两种情况,分别求解即可.
【解答】解:(Ⅰ)因为﹣1+,又{﹣1,}⊆Q,
所以A={﹣1,}是有理数集Q的一个2元“调和子集”;
(Ⅱ)证明:设A={a1,a2}是自然数集N上的一个2元“调和子集”,不妨设a1<a2,
①若a1=0,则a2∈N*,故a1+a2=a1a2不成立;
②若a1∈N*,由a1+a2=a1a2,可得a1=a1a2﹣a2=a2(a1﹣1),
所以,
因为a1,a2∈N*,且a1<a2,所以,a1﹣1∈N,
故不成立,
综上所述,自然数集N不存在2元“调和子集”;
(Ⅲ)设A={a1,a2,a3}是自然数集N上的一个3元“调和子集”,不妨设a1<a2<a3,
①若a1=0,则a2∈N*,故a1+a2+a3=a1a2a3不成立;
②若a1∈N*,则a1a2a3=a1+a2+a3<3a3,可得a1a2<3,
满足a1a2<3的正整数只能是a1=1,a2=2,
代入a1a2a3=a1+a2+a3,可得a3=3,
所以自然数集N的所有3元“调和子集”为{1,2,3}.
39.已知不等式x2﹣(a+1)x+a≤0的解集为A.
(1)若a=2,求集合A;
(2)若集合A是集合{x|﹣4≤x≤2}的真子集,求实数a的取值范围.
【分析】(1)代入a的值,根据一元二次不等式的解法即可求解;
(2)对a分类讨论,进而可以确定集合A,再根据集合的子集关系即可求解.
【解答】解:(1)由题意,当a=2时,不等式x2﹣(a+1)x+a≤0,即x2﹣3x+2≤0,
解得1≤x≤2,所以集合A={x|1≤x≤2};
(2)设集合B={x|﹣4≤x≤2},
由x2﹣(a+1)x+a≤0,可得(x﹣1)(x﹣a)≤0,
当a<1时,不等式(x﹣1)(x﹣a)≤0的解集{x|a≤x≤1},
由已知A⊆B可得a≥﹣4,所以﹣4≤a<1;
当a=1时,不等式(x﹣1)(x﹣a)≤0的解集{x|x=1},满足题意;
当a>1时,不等式(x﹣1)(x﹣a)≤0的解集{x|1≤x≤a},
由A⊆B可得a≤2,所以1<a≤2;
综上可得﹣4≤a≤2,即实数a的取值范围为[﹣4,2].
40.已知集合A={x|x2+2x﹣a=0}.
(1)若∅是A的真子集,求a的范围;
(2)若B={x|x2+x=0},且A是B的子集,求实数a的取值范围.
【分析】(1)若∅是A的真子集,则A={x|x2+2x﹣a=0}≠∅,由根的判别式能求出结果;
(2)由A⊆B,得A=∅,{0},{﹣1},{0,﹣1},由此分类讨论,能求出结果.
【解答】解:(1)∵若∅是A的真子集,
∴A={x|x2+2x﹣a=0}≠∅,
∴Δ=4+4a≥0,
∴a≥﹣1;
(2)B={x|x2+x=0}={0,﹣1},
∵A⊆B,∴A=∅,{0},{﹣1},{0,﹣1},A=∅,则Δ=4+4a<0,
∴a<﹣1;A是单元素集合,Δ=4+4a=0,∴a=﹣1此时A={﹣1},符合题意;
A={0,﹣1},0﹣1=﹣1≠﹣2不符合.
综上,a≤﹣1.
41.设集合An={1,2,3,…,n},其中n∈N*,如果An的一个二元子集B={a,b}满足53|(a+b),则称集合B具有性质P,其中53|(a+b)表示a+b能够被53整除.
(1)分别判断集合A26与A101是否存在具有性质P的二元子集(直接写出判断结果);
(2)求集合A2020的具有性质P的二元子集的个数;
(3)如果集合A2020的一组二元子集都具有性质P,且这组子集中任意两个集合的交集都是空集,那么这组二元子集的个数最多是多少?
【分析】(1)利用性质P的定义判断出具有性质P的集合,
(2)由题意知,利用除53的余数对集合划分即可求解,
(3)利用性质P的定义进行分析即可求解.
【解答】解:(1)集合A26不存在具有性质的二元子集,集合A101存在具有性质的二元子集.
(2)将1,2,3,…,2020按被53除的余数分为53类,并分别记为:
{53,106,159,…,2014}=[0]
{1,54,107,160,…,2015}=[1]
…
{52,105,158,211,…2013}=[52]
因为2020=53×38+6,故[1],[2],[3],[4],[5],[6]中各有39个数;
[7],[8],[9],…,[51],[52]和[0]各有38个数.
①a,b∈[0]时,具有性质P的子集数为=703个
②当a∈[k],b∈[53﹣k],k=1,2,34,5,6时,具有性质P的子集数为=1482个;
a∈[k],b∈[53﹣k],k=7,8,…46时,具有性质P的子集数为=1444个,
所以,集合A2020的具有性质P的二元子集的个数为
703+6×1482+20×1444=38475.
故答案为38475.
(3)为了使二元子集不相交,当a,b∈[0]时,可搭配出38个子集;
当a∈[k],b∈[53﹣k],k=7,8,…46时,各可搭配38个子集,
因此具有性质的两两不相交子集共有19+6×38+20×38=1007.
故答案为1007.
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