高考数学第一轮复习第一章 §1.1 集 合
展开考试要求 1.了解集合的含义,了解全集、空集的含义.2.理解元素与集合的属于关系,理解集合间的包含和相等关系.3.会求两个集合的并集、交集与补集.4.能用自然语言、图形语言、集合语言描述不同的具体问题,能使用Venn图表示集合间的基本关系和基本运算.
知识梳理
1.集合与元素
(1)集合中元素的三个特性: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,用符号∈或∉表示.
(3)集合的表示法:列举法、描述法、图示法.
(4)常见数集的记法
2.集合的基本关系
(1)子集:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,就称集合A为集合B的子集,记作A⊆B(或B⊇A).
(2)真子集:如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的真子集,记作AB(或BA).
(3)相等:若A⊆B,且B⊆A,则A=B.
(4)空集:不含任何元素的集合叫做空集,记为∅.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
常用结论
1.若集合A有n(n≥1)个元素,则集合A有2n个子集,2n-1个真子集.
2.A∩B=A⇔A⊆B,A∪B=A⇔B⊆A.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)集合{x∈N|x3=x},用列举法表示为{-1,0,1}.( × )
(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.( × )
(3)若1∈{x2,x},则x=-1或x=1.( × )
(4)对任意集合A,B,都有(A∩B)⊆(A∪B).( √ )
教材改编题
1.若集合A={x∈N|2x+10>3x},则下列结论正确的是( )
A.2eq \r(2)∈A B.8⊆A
C.{4}∈A D.{0}⊆A
答案 D
2.已知集合M={eq \r(a)+1,-2},N={b,2},若M=N,则a+b=________.
答案 -1
解析 ∵M=N,∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\r(a)+1=2,,b=-2,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=1,,b=-2,))∴a+b=-1.
3.已知全集U=R,集合A={x|1≤x≤3},B={x|x2≥4},则A∩B=____________,A∪(∁UB)=____________.
答案 {x|2≤x≤3} {x|-2
∴∁UB={x|-2
例1 (1)(2020·全国Ⅲ)已知集合A={(x,y)|x,y∈N*,y≥x},B={(x,y)|x+y=8},则A∩B中元素的个数为( )
A.2 B.3 C.4 D.6
答案 C
解析 A∩B={(x,y)|x+y=8,x,y∈N*,y≥x}={(1,7),(2,6),(3,5),(4,4)},共4个元素.
(2)若集合A={a-3,2a-1,a2-4},且-3∈A,则实数a=________.
答案 0或1
解析 ①当a-3=-3时,a=0,
此时A={-3,-1,-4},
②当2a-1=-3时,a=-1,
此时A={-4,-3,-3}舍去,
③当a2-4=-3时,a=±1,由②可知a=-1舍去,则当a=1时,A={-2,1,-3},
综上,a=0或1.
教师备选
若集合A={x|kx2+x+1=0}中有且仅有一个元素,则实数k的取值集合是________.
答案 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,4)))
解析 依题意知,方程kx2+x+1=0有且仅有一个实数根,∴k=0或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(k≠0,,Δ=1-4k=0,))
∴k=0或k=eq \f(1,4),
∴k的取值集合为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,4))).
思维升华 解决集合含义问题的关键有三点:一是确定构成集合的元素;二是确定元素的限制条件;三是根据元素的特征(满足的条件)构造关系式解决相应问题.
跟踪训练1 (1)已知集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x∈N\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(4,x-2)∈Z)))),则集合A中的元素个数为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
答案 C
解析 ∵eq \f(4,x-2)∈Z,
∴x-2的取值有-4,-2,-1,1,2,4,
∴x的值分别为-2,0,1,3,4,6,
又x∈N,故x的值为0,1,3,4,6.
故集合A中有5个元素.
(2)已知a,b∈R,集合{1,a+b,a}=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(0,\f(b,a),b)),则a2 023+b2 023=________.
答案 0
解析 ∵{1,a+b,a}=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(0,\f(b,a),b))且a≠0,
∴a+b=0,∴a=-b,
∴{1,0,-b}={0,-1,b},
∴b=1,a=-1,
∴a2 023+b2 023=0.
题型二 集合间的基本关系
例2 (1)设集合P={y|y=x2+1},M={x|y=x2+1},则集合M与集合P的关系是( )
A.M=P B.P∈M
C.MP D.PM
答案 D
解析 因为P={y|y=x2+1}={y|y≥1},M={x|y=x2+1}=R,因此PM.
(2)已知集合A={x|-3≤x≤4},B={x|2m-1≤x≤m+1},且B⊆A,则实数m的取值范围是________.
答案 [-1,+∞)
解析 ∵B⊆A,
①当B=∅时,2m-1>m+1,解得m>2;
②当B≠∅时,eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2m-1≤m+1,,2m-1≥-3,,m+1≤4,))
解得-1≤m≤2.
综上,实数m的取值范围是[-1,+∞).
延伸探究 在本例(2)中,若把B⊆A改为BA,则实数m的取值范围是________.
答案 [-1,+∞)
解析 ①当B=∅时,2m-1>m+1,∴m>2;
②当B≠∅时,
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2m-1≤m+1,,2m-1≥-3,,m+1<4))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2m-1≤m+1,,2m-1>-3,,m+1≤4.))
解得-1≤m≤2.
综上,实数m的取值范围是[-1,+∞).
教师备选
已知M,N均为R的子集,若N∪(∁RM)=N,则( )
A.M⊆N B.N⊆M
C.M⊆∁RN D.∁RN⊆M
答案 D
解析 由题意知,∁RM⊆N,其Venn图如图所示,
∴只有∁RN⊆M正确.
思维升华 (1)空集是任何集合的子集,在涉及集合关系问题时,必须考虑空集的情况,否则易造成漏解.
(2)已知两个集合间的关系求参数时,关键是将条件转化为元素或区间端点间的关系,进而转化为参数所满足的关系,常用数轴、Venn图等来直观解决这类问题.
跟踪训练2 (1)已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x∈N|x2-6x<0},则满足AC⊆B的集合C的个数为( )
A.4 B.6
C.7 D.8
答案 C
解析 ∵A={1,2},B={1,2,3,4,5},
且AC⊆B,
∴集合C的所有可能为{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7个.
(2)已知集合M={x|x2=1},N={x|ax-1=0},若M∩N=N,则实数a的值为________.
答案 0,±1
解析 ∵M={-1,1},且M∩N=N,
∴N⊆M.
若N=∅,则a=0;
若N≠∅,则N=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,a))),
∴eq \f(1,a)=1或eq \f(1,a)=-1,
∴a=±1
综上有a=±1或a=0.
题型三 集合的基本运算
命题点1 集合的运算
例3 (1)(2021·全国乙卷)已知全集U={1,2,3,4,5},集合M={1,2},集合N={3,4},则∁U(M∪N)等于( )
A.{5} B.{1,2}
C.{3,4} D.{1,2,3,4}
答案 A
解析 方法一 (先求并再求补)
因为集合M={1,2},N={3,4},
所以M∪N={1,2,3,4}.
又全集U={1,2,3,4,5},
所以∁U(M∪N)={5}.
方法二 (先转化再求解)
因为∁U(M∪N)=(∁UM)∩(∁UN),
∁UM={3,4,5},∁UN={1,2,5},
所以∁U(M∪N)={3,4,5}∩{1,2,5}={5}.
(2)集合A={x|x2-3x-4>0},B={x|1
∴∁RA={x|-1≤x≤4},
∴(∁RA)∩B={x|1
例4 (1)(2022·厦门模拟)已知集合A={1,a},B={x|lg2x<1},且A∩B有2个子集,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,0]
B.(0,1)∪(1,2]
C.[2,+∞)
D.(-∞,0]∪[2,+∞)
答案 D
解析 由题意得,
B={x|lg2x<1}={x|0
∴A∩B中的元素个数为1;
∵1∈(A∩B),
∴a∉(A∩B),即a∉B,∴a≤0或a≥2,
即实数a的取值范围为(-∞,0]∪[2,+∞).
(2)已知集合A={x|x2-x-6≤0},B={x|a-1≤x≤a+1},若A∩B=∅,则实数a的取值范围是________.
答案 (-∞,-3)∪(4,+∞)
解析 A={x|x2-x-6≤0}={x|-2≤x≤3},
∵A∩B=∅,
∴a-1>3或a+1<-2,即a>4或a<-3.
教师备选
(2022·铜陵模拟)已知A={x|x≤0或x≥3},B={x|x≤a-1或x≥a+1},若A∩(∁RB)≠∅,则实数a的取值范围是( )
A.1≤a≤2 B.1C.a≤1或a≥2 D.a<1或a>2
答案 D
解析 A={x|x≤0或x≥3},B={x|x≤a-1或x≥a+1},
所以∁RB={x|a-1
所以a-1<0或a+1>3,
解得a<1或a>2,
所以实数a的取值范围是a<1或a>2.
思维升华 对于集合的交、并、补运算,如果集合中的元素是离散的,可用Venn图表示;如果集合中的元素是连续的,可用数轴表示,此时要注意端点的情况.
跟踪训练3 (1)(2021·全国甲卷)设集合M={x|0
解析 因为M={x|0
(2)(2022·南通模拟)设集合A={1,a+6,a2},B={2a+1,a+b},若A∩B={4},则a=________,b=________.
答案 2 2
解析 由题意知,4∈A,所以a+6=4或a2=4,
当a+6=4时,则a=-2,得A={1,4,4},
故应舍去;
当a2=4时,则a=2或a=-2(舍去),
当a=2时,A={1,4,8},B={5,2+b},
又4∈B,所以2+b=4,得b=2.
所以a=2,b=2.
题型四 集合的新定义问题
例5 (1)已知集合A={x∈N|x2-2x-3≤0},B={1,3},定义集合A,B之间的运算“*”:A*B={x|x=x1+x2,x1∈A,x2∈B},则A*B中的所有元素数字之和为( )
A.15 B.16
C.20 D.21
答案 D
解析 由x2-2x-3≤0,得(x+1)(x-3)≤0,得A={0,1,2,3}.因为A*B={x|x=x1+x2,x1∈A,x2∈B},所以A*B中的元素有0+1=1,0+3=3,1+1=2,1+3=4,2+1=3(舍去),2+3=5,3+1=4(舍去),3+3=6,所以A*B={1,2,3,4,5,6},所以A*B中的所有元素数字之和为21.
(2)若集合A1,A2满足A1∪A2=A,则称(A1,A2)为集合A的一种分拆,并规定:当且仅当A1=A2时,(A1,A2)与(A2,A1)是集合A的同一种分拆.若集合A有三个元素,则集合A的不同分拆种数是________.
答案 27
解析 不妨令A={1,2,3},
∵A1∪A2=A,
当A1=∅时,A2={1,2,3},
当A1={1}时,A2可为{2,3},{1,2,3}共2种,
同理A1={2},{3}时,A2各有2种,
当A1={1,2}时,A2可为{3},{1,3},{2,3},{1,2,3}共4种,
同理A1={1,3},{2,3}时,A2各有4种,
当A1={1,2,3}时,A2可为A1的子集,共8种,
故共有1+2×3+4×3+8=27(种)不同的分拆.
教师备选
非空数集A如果满足:①0∉A;②若∀x∈A,有eq \f(1,x)∈A,则称A是“互倒集”.给出以下数集:①{x∈R|x2+ax+1=0};②{x|x2-6x+1≤0};③eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(y\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(y=\f(2,x),x∈[1,4])))),其中是“互倒集”的序号是________.
答案 ②③
解析 ①中,{x∈R|x2+ax+1=0},二次方程判别式Δ=a2-4,故-2②中,{x|x2-6x+1≤0},
即{x|3-2eq \r(2)≤x≤3+2eq \r(2)},
显然0∉A,
又eq \f(1,3+2\r(2))≤eq \f(1,x)≤eq \f(1,3-2\r(2)),
即3-2eq \r(2)≤eq \f(1,x)≤3+2eq \r(2),
故eq \f(1,x)也在集合中,符合题意;
③中,eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(y\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(y=\f(2,x),x∈[1,4])))),
易得eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(y\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,2)≤y≤2)))),0∉A,
又eq \f(1,2)≤eq \f(1,y)≤2,
故eq \f(1,y)也在集合A中,符合题意.
思维升华 解决集合新定义问题的关键
解决新定义问题时,一定要读懂新定义的本质含义,紧扣题目所给定义,结合题目所给定义和要求进行恰当转化,切忌同已有概念或定义相混淆.
跟踪训练4 对于任意两集合A,B,定义A-B={x|x∈A且x∉B},A*B=(A-B)∪(B-A),记A={x|x≥0},B={x|-3≤x≤3},则A*B=____________.
答案 {x|-3≤x<0或x>3}
解析 ∵A={x|x≥0},B={x|-3≤x≤3},
∴A-B={x|x>3},B-A={x|-3≤x<0}.
∴A*B={x|-3≤x<0或x>3}.
课时精练
1.(2022·天津模拟)设全集U={x∈N|x<6},集合A={1,2,4},B={1,2,3},则∁U(A∪B)等于( )
A.{5}
B.{0,5}
C.{0,3,4,5}
D.{-5,-4,-3,-2,-1,0,5}
答案 B
解析 ∵集合A={1,2,4},B={1,2,3},
∴A∪B={1,2,3,4},
∵U={x∈N|x<6}={0,1,2,3,4,5},
∴∁U(A∪B)={0,5}.
2.已知集合U=R,集合A={x|eq \r(x+3)>2},B={y|y=x2+2},则A∩(∁UB)等于( )
A.R B.(1,2]
C.(1,2) D.[2,+∞)
答案 C
解析 A={x|eq \r(x+3)>2}=(1,+∞),
B={y|y=x2+2}=[2,+∞),
∴∁UB=(-∞,2),
∴A∩(∁UB)=(1,2).
3.已知集合M={1,2,3},N={(x,y)|x∈M,y∈M,x+y∈M},则集合N中的元素个数为( )
A.2 B.3 C.8 D.9
答案 B
解析 由题意知,集合N={(1,1),(1,2),(2,1)},所以集合N的元素个数为3.
4.(2022·青岛模拟)已知集合A={a1,a2,a3}的所有非空真子集的元素之和等于9,则a1+a2+a3等于( )
A.1 B.2 C.3 D.6
答案 C
解析 集合A={a1,a2,a3}的所有非空真子集为{a1},{a2},{a3},{a1,a2},{a1,a3},{a2,a3},
则所有非空真子集的元素之和为a1+a2+a3+a1+a2+a1+a3+a2+a3=3(a1+a2+a3)=9,
所以a1+a2+a3=3.
5.已知集合P={(x,y)|x+y=1},Q={(x,y)|x2+y2=1},则下列说法正确的是( )
①P∪Q=R;
②P∩Q={(1,0),(0,1)};
③P∩Q={(x,y)|x=0或1,y=0或1};
④P∩Q的真子集有3个.
A.①②④ B.②③④
C.②④ D.③④
答案 C
解析 联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x+y=1,,x2+y2=1,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=1,,y=0))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=0,,y=1,))
∴P∩Q={(1,0),(0,1)},
故②正确,③错误;
又P,Q为点集,∴①错误;
又P∩Q有两个元素,∴P∩Q有3个真子集,
∴④正确.
6.已知集合A={x|x2-4≤0},B={x|2x+a≤0},若A∪B=B,则实数a的取值范围是( )
A.a<-2 B.a≤-2
C.a>-4 D.a≤-4
答案 D
解析 集合A={x|-2≤x≤2},
B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≤-\f(a,2))))),由A∪B=B可得A⊆B,作出数轴如图.
可知-eq \f(a,2)≥2,即a≤-4.
7.(2022·重庆模拟)已知全集U={x∈N|lg2x<3},A={1,2,3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},则集合B不可能为( )
A.{3,6} B.{3,4,5}
C.{2,3,6} D.{3,5,6}
答案 C
解析 由lg2x<3得0
因为∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},
则有A∩B={3},3∈B;
对于A选项,若B={3,6},
则A∩B={3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},A可能;
对于B选项,若B={3,4,5},
则A∩B={3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},B可能;
对于C选项,若B={2,3,6},则A∩B={2,3},
所以∁U(A∩B)={1,4,5,6,7},矛盾,故C不可能;
对于D选项,若B={3,5,6},
则A∩B={3},∁U(A∩B)={1,2,4,5,6,7},D可能.
8.已知全集U的两个非空真子集A,B满足(∁UA)∪B=B,则下列关系一定正确的个数是( )
①A∩B=∅;②A∩B=B;
③A∪B=U;④(∁UB)∪A=A.
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 B
解析 令U={1,2,3,4},A={2,3,4},B={1,2},
满足(∁UA)∪B=B,
但A∩B≠∅,A∩B≠B,故①②均不正确;
由(∁UA)∪B=B,知(∁UA)⊆B,
∴U=A∪(∁UA)⊆(A∪B),∴A∪B=U,
由(∁UA)⊆B,知(∁UB)⊆A,
∴(∁UB)∪A=A,故③④均正确.
9.设U={0,1,2,3},A={x∈U|x2+mx=0},若∁UA={1,2},则实数m=________.
答案 -3
解析 由题意可知,
A={x∈U|x2+mx=0}={0,3},
即0,3为方程x2+mx=0的两个根,
所以m=-3.
10.(2022·宁夏模拟)已知全集U=R,集合M={x∈Z||x-1|<3},N={-4,-2,0,1,5},则下列Venn图中阴影部分的集合为________.
答案 {-1,2,3}
解析 集合M={x∈Z||x-1|<3}={x∈Z|-3
11.已知集合A={m2,-2},B={m,m-3},若A∩B={-2},则A∪B=________.
答案 {-5,-2,4}
解析 ∵A∩B={-2},∴-2∈B,
若m=-2,则A={4,-2},B={-2,-5},
∴A∩B={-2},A∪B={-5,-2,4};
若m-3=-2,则m=1,
∴A={1,-2},B={1,-2},
∴A∩B={1,-2}(舍去),
综上,有A∪B={-5,-2,4}.
12.已知集合A={x|y=lg(a-x)},B={x|1
解析 由已知可得A=(-∞,a),
∁RB=(-∞,1]∪[2,+∞),
∵(∁RB)∪A=R,∴a≥2.
13.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=________.
答案 -1 1
解析 A={x∈R||x+2|<3}
={x∈R|-5
则B={x|m
14.对班级40名学生调查对A,B两事件的态度,有如下结果:赞成A的人数是全体的五分之三,其余的不赞成,赞成B的比赞成A的多3人,其余的不赞成,另外,对A,B都不赞成的学生数比对A,B都赞成的学生数的三分之一多1人,问对A,B都赞成的学生有___人.
答案 18
解析 赞成A的人数为40×eq \f(3,5)=24,
赞成B的人数为24+3=27,
设对A,B都赞成的学生有x人,
则eq \f(1,3)x+1+27-x+x+24-x=40,
解得x=18.
15.若x∈A,则eq \f(1,x)∈A,就称A是“伙伴关系”集合,集合M=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(-1,0,\f(1,3),\f(1,2),1,2,3,4))的所有非空子集中,具有“伙伴关系”的集合的个数为( )
A.15 B.16
C.32 D.256
答案 A
解析 由题意知,满足“伙伴关系”的集合由以下元素构成:-1,1,eq \f(1,2),2,eq \f(1,3),3,其中eq \f(1,2)和2,eq \f(1,3)和3必须同时出现,所有满足条件的集合个数为24-1=15.
16.已知集合A={x|8
解析 当B=∅时,2a-1≤a,
解得a≤1,此时∁UB=U,
(∁UB)∩A=U∩A={x|8
因为集合U={x|0
所以B≠∅时,1综上所述,实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,\f(9,2))).集合
非负整数集(或自然数集)
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
N
N*(或N+)
Z
Q
R
表示
运算
文字语言
集合语言
图形语言
记法
并集
所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合
{x|x∈A,或x∈B}
A∪B
交集
所有属于集合A且属于集合B的元素组成的集合
{x|x∈A,且x∈B}
A∩B
补集
全集U中不属于集合A的所有元素组成的集合
{x|x∈U,且x∉A}
∁UA
2024年高考数学第一轮复习专题训练81练第一章 §1.1 集 合: 这是一份2024年高考数学第一轮复习专题训练81练第一章 §1.1 集 合,共2页。
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