高一数学 第1讲 集合 学案 (pdf版,学生版+教师版)

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高一数学 第1讲 集合 学案 (pdf版,学生版+教师版)

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第一讲 集 合
【考试要求】
1.了解集合的含义,体会元素与集合的属于关系,能用自然语言、图形语言、集合语言(列举
法或描述法)描述不同的具体问题.
2.理解集合间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集.
3.在具体情境中,了解全集与空集的含义.
4.理解两个集合的并集、交集与补集的含义,会求两个简单集合的并集、交集与补集.
5.能使用 Venn图表示集合间的基本关系及集合的基本运算.
【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
非负整数集
集合 正整数集 整数集 有理数集 实数集
(或自然数集)
符号 N N*(或 N+) Z Q R
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 A?B或 B?A.
(3)相等:若 A B,且 B A,则 A=B.
(4)空集:不含任何元素的集合,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
表示
文字语言 集合语言 图形语言 记法
运算
所有属于集合A或属于集
并集 {x|x∈A,或 x∈B} A∪B
合 B的元素组成的集合
所有属于集合A且属于集
交集 {x|x∈A,且 x∈B} A∩B
合 B的元素组成的集合
全集U中不属于集合A的
所有元素组成的集合称
补集 {x|x∈U,且 x A} UA
为集合A相对于全集U的
补集
【基础自测】
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)任何一个集合都至少有两个子集.( × )
(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).( √ )
2.(多选)若集合 A={x∈N|2x+10>3x},则下列结论正确的是( )
A.2 2 A B.8 A
C.{4}∈A D.{0} A
答案 AD
3.已知集合 P={1,a},Q={1,a2},若 P=Q,则 a=________.
答案 0
4.设全集 U=R,集合 A={x|0≤x≤2},B={y|1≤y≤3},则( UA)∪B=________.
答案 (-∞,0)∪[1,+∞)
解析 因为 UA={x|x>2或 x<0},B={y|1≤y≤3},所以( UA)∪B=(-∞,0)∪[1,+∞).
5.已知集合 A={x|x-a>0},B={x|x>1},若 A?B,则实数 a的取值范围是________.
答案 (1,+∞)
6.已知集合 M={x|x-a=0},N={x|ax-1=0},若 M∩N=N,则实数 a的值是________.
答案 0或 1或-1
解析 易得 M={a}.∵M∩N=N,∴N M,
∴N= 或 N=M,
∴a=0或 a=±1.
【典型例题】
题型一 集合的含义与表示
1.(多选)已知集合 A={x|x=3k-1,k∈Z},则下列表示正确的是( )
A.-1 A B.-11 A
C.3k2-1∈A D.-34∈A
答案 BCD
解析 当 k=0时,x=-1,所以-1∈A,所以 A错误;
令-11 10=3k-1,得 k=- Z,所以-11 A,所以 B正确;
3
因为 k∈Z,所以 k2∈Z,则 3k2-1∈A,所以 C正确;
令-34=3k-1,得 k=-11,所以-34∈A,所以 D正确.
2.已知集合 U={(x,y)|x2+y2≤1,x∈Z,y∈Z},则集合 U中的元素的个数为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
答案 C
解析 当 x=-1时,y=0;
当 x=0时,y=-1,0,1;
当 x=1时,y=0.
所以 U={(-1,0),(0,-1),(0,0),(0,1),(1,0)},共有 5个元素.
3.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,即 a=0,
此时 A={-3,-1,-4},
②当 2a-1=-3时,即 a=-1,
此时 A={-4,-3,-3}舍,
③当 a2-4=-3时,即 a=±1,由②可知 a=-1舍,则 a=1时,A={-2,1,-3},
综上,a=0或 1.
a b, ,1
4.已知 a,b∈R,若 a ={a2,a+b,0},则 a2 021+b2 021=________.
答案 -1
a 0 b解析 由已知得 ≠ ,则 =0,
a
所以 b=0,
于是 a2=1,即 a=1或 a=-1,
又由集合中元素的互异性知 a=1应舍去,
故 a=-1,
所以 a2 021+b2 021=(-1)2 021+02 021=-1.
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.
特别提醒:含字母的集合问题,在求出字母的值后,需要验证集合的元素是否满足互异性.
题型二 集合间的基本关系
5.已知集合 A={x∈R|x2-3x+2=0},B={x∈N|0的个数为________.
答案 4
解析 由题意可得,A={1,2},B={1,2,3,4}.
又∵A C B,∴C={1,2}或{1,2,3}或{1,2,4}或{1,2,3,4},共 4个.
6.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,
2m-1≤m+1,
②当 B≠ 时, 2m-1≥-3,
m+1≤4,
解得-1≤m≤2.
综上,实数 m的取值范围是[-1,+∞).
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 1
7.已知 M,N均为 R 的子集,且 RM N,则 M∪( RN)等于( )
A. B.M C.N D.R
答案 B
解析 画 Venn图即可,注意最后求并集.
8.已知集合 A={x|-1≤x≤5},B={x|m-5≤x≤2m+1},若 A?B,则实数 m的取值范围是
________.
答案 [2,4]
解析 A={x|-1≤x≤5},
∵A?B,
m-5≤-1, m-5<-1,
∴ 或
2m+1>5 2m+1≥5,
解得 2≤m≤4.
题型三 集合的基本运算
命题点 1 集合的运算
9.(2020·新高考全国Ⅰ)设集合 A={x|1≤x≤3},B={x|2A.{x|2C.{x|1≤x<4} D.{x|1答案 C
解析 A∪B={x|1≤x≤3}∪{x|2={x|1≤x<4}.
10.设集合 A={x|x2-3x+2=0},则满足 A∪B={0,1,2}的集合 B可以是________.(只要写
出一个即可)
答案 {0}或{0,1}或{0,2}或{0,1,2}
解析 A={x|x2-3x+2=0}={1,2},
∵A∪B={0,1,2},∴0∈B,∴集合 B可以是{0}或{0,1}或{0,2}或{0,1,2}.
命题点 2 利用集合的运算求参数的值(范围)
11.已知集合 A={x|0A.{a|0C.{a|03}
答案 B
解析 因为 A∩B有 4个子集,所以 A∩B中有 2个不同的元素,所以 a∈A,所以 a2-3a<0,
解得 012.设集合 A={x|-2≤x≤2},B={x|2x+a≤0},且 A∩B={x|-2≤x≤1},则 a等于( )
A.-4 B.-2 C.2 D.4
答案 B
|x a≤-解析 A={x|-2≤x≤2},B= x 2 .
由 A∩B={x|-2≤x≤1} a,知- =1,
2
所以 a=-2.
13.已知集合 A={x|-2≤x≤2},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
x a≤-
解析 集合 A={x|-2≤x≤2},B= x| 2 ,
由 A∪B=B可得 A B,作出数轴如图.
a
可知- ≥2,即 a≤-4.
2
思维升华 (1)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.
(2)运算过程中要注意集合间的特殊关系的使用,灵活使用这些关系,能简化运算.
跟踪训练 2
14.已知全集 U=R,集合 A={x|x>2},B={x|1A.(1,2) B.(1,2]
C.(1,3) D.(-∞,2]
答案 B
解析 A={x|x>2}, UA={x|x≤2},B={x|1∴( UA)∩B={x|115.设集合 A={x|-1≤x<2},B={x|xA.-12
C.a≥-1 D.a>-1
答案 D
解析 在数轴上画出集合 A,B(如图),
观察可知 a>-1.
题型四 集合的新定义问题
16.已知集合 A={x∈N|-1≤x≤3},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 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.
17.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各有两种,
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.
素养提升 解决集合新定义问题的关键是
(1)准确转化: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,结合题目的要求进行恰当转化,切忌同已有概念或定义相混淆.
(2)方法选取:对于新定义问题,可恰当选用特例法、筛选法、一般逻辑推理等方法,并结合
集合的相关性质求解.
(3)从新定义出发,结合集合的性质求解,提升逻辑推理核心素养.
跟踪训练 3
18.定义一种新的集合运算※:A※B={x|x∈A且 x B}.若集合 A={x|x2-4x+3<0},B=
{x|2≤x≤4},则按运算※,B※A等于( )
A.{x|3C.{x|3答案 B
解析 由题意知,A={x|1【课堂小测】
1.已知集合 U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则 B∩( UA)等于( )
A.{1,6} B.{1,7} C.{6,7} D.{1,6,7}
答案 C
解析 ∵U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},
∴ UA={1,6,7}.
又 B={2,3,6,7},∴B∩( UA)={6,7}.
2.设集合 M={x|x=4n+1,n∈Z},N={x|x=2n+1,n∈Z},则( )
A.M?N B.N?M C.M∈N D.N∈M
答案 A
解析 N={x|x=2n+1,n∈Z},
当 n=2k,k∈Z 时,N={x|x=4k+1,k∈Z}=M,
当 n=2k+1,k∈Z 时,N={x|x=4k+3,k∈Z},
所以 M?N.
3.《西游记》《三国演义》《水浒传》和《红楼梦》是中国古典文学瑰宝,并称为中国古典小
说四大名著.某中学为了了解本校学生阅读四大名著的情况,随机调查了 100位学生,其中
阅读过《西游记》或《红楼梦》的学生共有 90位,阅读过《红楼梦》的学生共有 80位,阅
读过《西游记》且阅读过《红楼梦》的学生共有 60位,则该校阅读过《西游记》的学生人数
与该校学生总数比值的估计值为( )
A.0.5 B.0.6
C.0.7 D.0.8
答案 C
解析 根据题意阅读过《红楼梦》《西游记》的人数用 Venn图表示如图,所以该校阅读过《西
70
游记》的学生人数与该校学生总数比值的估计值为 =0.7.
100
4.(多选)已知集合 A={1,2,3,4},B={y|y=2x-3,x∈A},则集合 A∩B的真子集可以为( )
A. B.{1} C.{3} D.{1,3}
答案 ABC
解析 由题意,得 B={-1,1,3,5},
∴A∩B={1,3}.
故集合 A∩B的真子集可以为 ,{1},{3}.
5.已知集合 A={1,3, m},B={1,m},若 B A,则 m=________.
答案 0或 3
解析 因为 B A,所以 m=3或 m= m.即 m=3或 m=0或 m=1,根据集合中元素的互异
性可知 m≠1,所以 m=0或 3.
6.已知集合 A={x|-2________.
答案 {m|-11解析 若 A∩B= ,则有 m+9≤-2或 m≥3,
解得 m≤-11或 m≥3,
所以当 A∩B≠ 时,
实数 m的取值范围为{m|-11【课后作业】
1.设集合 A={(x,y)|x+y=2},B={(x,y)|y=x2},则 A∩B等于( )
A.{(1,1)} B.{(-2,4)}
C.{(1,1),(-2,4)} D.
答案 C
解析 首先注意到集合 A与集合 B均为点集,
x+y=2, x=1, x=-2,
联立 解得 或
y=x2, y=1 y=4.
从而集合 A∩B={(1,1),(-2,4)}.
3
2.已知集合 A={x Z | Z},则集合 A中的元素个数为( )
2 x
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 C
3
解析 因为 ∈Z,且 x∈Z,所以 2-x的取值有-3,-1,1,3,所以 x的值分别为 5,3,1,
2-x
-1,故集合 A中的元素个数为 4.
3.已知集合 A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2-ax+3a-5=0},若 A∩B=B,则实数 a的取
值范围是( )
A. B.{2}
C.(2,10) D.[2,10)
答案 D
解析 由题意,可得 A={x|x2-3x+2=0}={1,2},
因为 A∩B=B,所以 B A.
(1)当 B= 时,方程 x2-ax+3a-5=0无解,则Δ=a2-4(3a-5)<0,解得 2足题意.
(2)当 B≠ 时,若 B A,则 B={1}或{2}或{1,2}.
①当 B={1}时,1-a+3a-5=0,得 a=2,此时 B={x|x2-2x+1=0}={1},满足题意;
②当 B={2}时,4-2a+3a-5=0,得 a=1,此时 B={x|x2-x-2=0}={-1,2},不满足题
意,即 a≠1;
1+2=a,
③当 B={1,2}时,根据根与系数的关系可得 此时无解.
1×2=3a-5,
综上得,实数 a的取值范围为[2,10).
4.(多选)已知集合 A={x|1≤x≤2},B={x|1A.A∪B=B
B.( RB)∪A=R
C.A∩B={x|1D.( RB)∪( RA)={x|x≤1或 x>2}
答案 CD
解析 因为 A={x|1≤x≤2};B={x|1所以 A∪B={x|1≤x≤3},A∩B={x|1( RB)∪A={x|x≤2或 x>3},( RB)∪( RA)={x|x≤1或 x>2}.
5.已知集合 A={x|-5答案 0
解析 ∵A∩B=(-1,n),
∴m=-1,n=1,
∴m+n=0.
6.已知集合 A={1,2,3},B={3,5},则用列举法表示 A*B={2a-b|a∈A,b∈B}=________.
答案 {-1,-3,1,3}
解析 当 a=1,b=3时,2a-b=-1,
当 a=1,b=5时,2a-b=-3,
当 a=2,b=3时,2a-b=1,
当 a=2,b=5时,2a-b=-1,
当 a=3,b=3时,2a-b=3,
当 a=3,b=5时,2a-b=1,
∴A*B={2a-b|a∈A,b∈B}={-1,-3,1,3}.、
第一讲 集 合
【知识梳理】
1.集合与元素
(1)集合中元素的三个特性: 、 、 .
(2)元素与集合的关系是 或 ,用符号 或 表示.
(3)集合的表示法: 、 、 .
(4)常见数集的记法
非负整数集
集合 正整数集 整数集 有理数集 实数集
(或自然数集)
符号
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 都是集合 B中的元素,
就称集合 A为集合 B的子集,记作 或 .
(2)真子集:如果集合 A B,但存在元素 x∈B,且 ,就称集合 A是集合 B的真子集,
记作 或 .
(3)相等:若 ,且 ,则 A=B.
(4)空集:不含任何元素的集合,空集是 的子集,是 的真子集.
3.集合的基本运算
表示
文字语言 集合语言 图形语言 记法
运算
所有属于集合 A 属于
并集
集合B的元素组成的集合
所有属于集合 A 属于
交集
集合B的元素组成的集合
全集U中不属于集合A的
所有元素组成的集合称
补集
为集合A相对于全集U的
补集
【基础自测】
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)任何一个集合都至少有两个子集.( )

(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).( )
2.(多选)若集合 A={x∈N|2x+10>3x},则下列结论正确的是( )
A.2 2 A B.8 A C.{4}∈A D.{0} A
3.已知集合 P={1,a},Q={1,a2},若 P=Q,则 a=________.
4.设全集 U=R,集合 A={x|0≤x≤2},B={y|1≤y≤3},则( UA)∪B=________.
5.已知集合 A={x|x-a>0},B={x|x>1},若 A?B,则实数 a的取值范围是________.
6.已知集合 M={x|x-a=0},N={x|ax-1=0},若 M∩N=N,则实数 a的值是________.
【典型例题】
题型一 集合的含义与表示
1.(多选)已知集合 A={x|x=3k-1,k∈Z},则下列表示正确的是( )
A.-1 A B.-11 A C.3k2-1∈A D.-34∈A
2.已知集合 U={(x,y)|x2+y2≤1,x∈Z,y∈Z},则集合 U中的元素的个数为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
3.若集合 A={a-3,2a-1,a2-4},且-3∈A,则实数 a=________.
b
4.已知 a,b∈R,若{a, ,1}={a2,a+b,0},则 a2 021+b2 021=________.
a
题型二 集合间的基本关系
5.已知集合 A={x∈R|x2-3x+2=0},B={x∈N|0的个数为________.

6.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________.
跟踪训练 1
7.已知 M,N均为 R 的子集,且 RM N,则 M∪( RN)等于( )
A. B.M C.N D.R
8.已知集合 A={x|-1≤x≤5},B={x|m-5≤x≤2m+1},若 A?B,则实数 m的取值范围是
________.
题型三 集合的基本运算
9.(2020·新高考全国Ⅰ)设集合 A={x|1≤x≤3},B={x|2A.{x|210.设集合 A={x|x2-3x+2=0},则满足 A∪B={0,1,2}的集合 B可以是________.(只要写
出一个即可)
11.已知集合 A={x|0A.{a|0C.{a|03}
12.设集合 A={x|-2≤x≤2},B={x|2x+a≤0},且 A∩B={x|-2≤x≤1},则 a等于( )
A.-4 B.-2 C.2 D.4

13.已知集合 A={x|-2≤x≤2},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
跟踪训练 2
14.已知全集 U=R,集合 A={x|x>2},B={x|1A.(1,2) B.(1,2] C.(1,3) D.(-∞,2]
15.设集合 A={x|-1≤x<2},B={x|xA.-12 C.a≥-1 D.a>-1
题型四 集合的新定义问题
16.已知集合 A={x∈N|-1≤x≤3},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
17.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________.
跟踪训练 3
18.定义一种新的集合运算※:A※B={x|x∈A且 x B}.若集合 A={x|x2-4x+3<0},B=
{x|2≤x≤4},则按运算※,B※A等于( )
A.{x|3
【课堂小测】
1.已知集合 U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则 B∩( UA)等于( )
A.{1,6} B.{1,7} C.{6,7} D.{1,6,7}
2.设集合 M={x|x=4n+1,n∈Z},N={x|x=2n+1,n∈Z},则( )
A.M?N B.N?M C.M∈N D.N∈M
3.《西游记》《三国演义》《水浒传》和《红楼梦》是中国古典文学瑰宝,并称为中国古典小
说四大名著.某中学为了了解本校学生阅读四大名著的情况,随机调查了 100位学生,其中
阅读过《西游记》或《红楼梦》的学生共有 90位,阅读过《红楼梦》的学生共有 80位,阅
读过《西游记》且阅读过《红楼梦》的学生共有 60位,则该校阅读过《西游记》的学生人数
与该校学生总数比值的估计值为( )
A.0.5 B.0.6 C.0.7 D.0.8
4.(多选)已知集合 A={1,2,3,4},B={y|y=2x-3,x∈A},则集合 A∩B的真子集可以为( )
A. B.{1} C.{3} D.{1,3}
5.已知集合 A={1,3, m},B={1,m},若 B A,则 m=________.
6.已知集合 A={x|-2________.
【课后作业】
1.设集合 A={(x,y)|x+y=2},B={(x,y)|y=x2},则 A∩B等于( )
A.{(1,1)} B.{(-2,4)} C.{(1,1),(-2,4)} D.
2 3.已知集合 A={x Z | Z},则集合 A中的元素个数为( )
2 x
A.2 B.3 C.4 D.5
3.已知集合 A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2-ax+3a-5=0},若 A∩B=B,则实数 a的取
值范围是( )
A. B.{2} C.(2,10) D.[2,10)
4.(多选)已知集合 A={x|1≤x≤2},B={x|1A.A∪B=B B.( RB)∪A=R
C.A∩B={x|12}
5.已知集合 A={x|-56.已知集合 A={1,2,3},B={3,5},则用列举法表示 A*B={2a-b|a∈A,b∈B}=________.

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