第1讲 集合 学案(word版含答案)

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第1讲 集合 学案(word版含答案)

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第1讲 集合
考向一 集合的概念
例1 (1)设集合M={x|x≥2},a=,则下列关系中正确的是(  )
A.a∈M B.a M
C.{a}∈M D.{a} M
答案 B
解析 符号“∈”“ ”仅表示元素与集合之间的关系,不能用来表示集合与集合之间的关系,故C,D错误.∵a=<2,∴a M.故选B.
(2)(2021·南通模拟)已知集合A={(x,y)||x|+|y|≤2,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为(  )
A.9 B.10
C.12 D.13
答案 D
解析 由题意可知,集合A中的元素有:(-2,0),(-1,-1),(-1,0),(-1,1),(0,-2),(0,-1),(0,0),(0,1),(0,2),(1,-1),(1,0),(1,1),(2,0),共13个.
(3)(2022·广东湛江月考)已知集合{a,b,c}={0,1,2},且下列三个关系①a≠2,②b=2,③c≠0中有且只有一个正确,则100a+10b+c=________.
答案 201
解析 可分下列三种情形:若只有①正确,则a≠2,b≠2,c=0,推出a=b=1,与集合中元素的互异性相矛盾,所以只有①正确是不可能的;若只有②正确,则b=2,a=2,c=0,与集合中元素的互异性相矛盾,所以只有②正确是不可能的;若只有③正确,则c≠0,a=2,b≠2,推出b=0,c=1,满足集合中元素的互异性.所以100a+10b+c=100×2+10×0+1=201.
  
1.准确把握集合概念的方法
(1)明确构成集合的元素是什么,即弄清该集合是数集、点集,还是其他集合.
(2)看集合的构成元素满足的限制条件是什么.
2.解答集合的概念与表示问题的两个关注点
(1)当用描述法表示集合时,要注意集合中的元素表示的意义是什么.
集合 {x|f(x)=0} {x|f(x)>0} {x|y=f(x)} {y|y=f(x)} {(x,y)|y=f(x)}
代表元素 方程f(x)=0的根 不等式f(x)>0的解 函数y=f(x)的自变量的取值 函数y=f(x)的函数值 函数y=f(x)图象上的点
(2)利用集合元素的限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数时,要注意检验集合是否满足元素的互异性.
 1.(多选)(2022·山东威海月考)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=3k-1,得k=- Z,所以-11 A,所以B正确;令-34=3k-1,得k=-11,所以-34∈A,所以D正确;因为k∈Z,所以k2∈Z,则3k2-1∈A,所以C正确.
2.(2022·海口调研)已知集合A=,则集合A中的元素个数为(  )
A.2 B.3
C.4 D.5
答案 C
解析 ∵x∈Z,且∈Z,∴2-x的取值有-3,-1,1,3,∴x的值分别为5,3,1,-1,故集合A中的元素个数为4.故选C.
3.(2022·滨州联考)若集合A={a-3,2a-1,a2-4},且-3∈A,则实数a=________.
答案 0或1
解析 由题意知,可分三种情况讨论:①当a-3=-3时,a=0,经检验符合题意;②当2a-1=-3时,a=-1,此时2a-1=a2-4不满足集合中元素的互异性;③当a2-4=-3时,a=±1,经检验,a=1符合题意.综上可知,a=0或1.
考向二 集合间的基本关系
例2 (1)(2021·潍坊四县5月联考)已知集合A={x∈N|x2-x-6<0},以下可为A的子集的是(  )
A.{x|-2C.{0,1,2} D.{-1,1,2}
答案 C
解析 A={x∈N|x2-x-6<0}={x∈N|-2(2)(2021·无锡市天一中学高三下第三次调研)设a,b∈R,集合P={x|(x-1)2(x-a)=0},Q={x|(x+1)(x-b)2=0},若P=Q,则a-b=(  )
A.0 B.2
C.-2 D.1
答案 C
解析 由题意得,当a=1时,P={1},当a≠1时,P={1,a};当b=-1时,Q={-1},当b≠-1时,Q={-1,b},因为P=Q,所以当且仅当a=-1,b=1时,符合题意,故a-b=-2.故选C.
(3)已知集合A={x|(x+1)(x-6)≤0},B={x|m-1≤x≤2m+1}.若B A,则实数m的取值范围为________.
答案 m<-2或0≤m≤
解析 A={x|-1≤x≤6},若B A,则当B= 时,有m-1>2m+1,即m<-2时,符合题意;当B≠ 时,有解得0≤m≤.综上,实数m的取值范围是m<-2或0≤m≤.
  
1.判断集合间关系的方法
(1)化简集合,从表达式中寻找两集合间的关系.
(2)用列举法表示集合,从元素中寻找关系.
(3)利用数轴,在数轴上表示出两个集合(集合为数集),从而确定集合与集合的关系.
2.已知两个集合间的关系求参数时,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.
(1)若集合元素是一一列举的,依据集合间的关系,转化为解方程(组)求解,此时注意集合中元素的互异性.
(2)若集合表示的是不等式的解集,常依据数轴转化为不等式(组)求解,此时需注意端点值能否取到.
 4.(2021·重庆一中高三月考)已知集合A={x|x2<2,x∈Z},则A的真子集的个数为(  )
A.3 B.4
C.6 D.7
答案 D
解析 因为A={x|x2<2,x∈Z}={-1,0,1},所以其真子集的个数为23-1=7.故选D.
5.设A={x|x2+4x=0},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0},
(1)若B A,则实数a的取值范围为________;
(2)若A B,则实数a的取值范围为________.
答案 (1)a≤-1或a=1 (2)a=1
解析 由题意,得A={-4,0}.
(1)∵B A,∴B= 或B={-4}或B={0}或B={-4,0}.
当B= 时,x2+2(a+1)x+a2-1=0无解,即Δ=4(a+1)2-4(a2-1)=8a+8<0,解得a<-1.
当B={-4}或B={0}时,x2+2(a+1)x+a2-1=0有两个相等的实数根,则Δ=8a+8=0,∴a=-1,此时B={0},符合条件.
当B={-4,0}时,-4和0是方程x2+2(a+1)x+a2-1=0的两个根,
则解得a=1.
综上所述,a≤-1或a=1.
(2)∵A B,∴B={-4,0}.由(1)知a=1.
多角度探究突破
考向三 集合的基本运算
角度 集合间的交、并、补运算
例3 (1)(2021·新高考Ⅱ卷)设集合U={1,2,3,4,5,6},A={1,3,6},B={2,3,4},则A∩( UB)=(  )
A.{3} B.{1,6}
C.{5,6} D.{1,3}
答案 B
解析 由题意可得 UB={1,5,6},故A∩( UB)={1,6},故选B.
(2)(2021·日照三模)已知集合A={x|2x<4},B={x|x2-2x-3≤0},则A∪B=(  )
A.[-1,2) B.(2,3]
C.(-1,3] D.(-∞,3]
答案 D
解析 ∵A={x|x<2},B={x|-1≤x≤3},∴A∪B=(-∞,3].故选D.
(3)(2021·临沂三模)若集合A,B,U满足A∩( UB)= ,则下面结论中一定成立的是(  )
A.B A B.A∪B=U
C.A∪( UB)=U D.B∪( UA)=U
答案 D
解析 画出Venn图如右图,由图可知,∵A∩( UB)= ,∴A B,∴A错误;∵A∪B=B≠U,∴B错误;∵A∪( UB)≠U,∴C错误;∵B∪( UA)=U,∴D正确.故选D.
  
1.集合基本运算的求解策略
(1)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,也可借助Venn图运算.
(2)当集合是用不等式表示时,可运用数轴求解.对于端点处的取舍,可以单独检验.
2.集合的交、并、补运算口诀
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.
 6.(2021·枣庄二模)已知集合A={x|y=ln x},B={y∈Z|y=2sinx},则A∩B=(  )
A.(0,2] B.[0,2]
C.{1,2} D.{0,1,2}
答案 C
解析 集合A={x|y=ln x}=(0,+∞),B={y∈Z|y=2sinx}={-2,-1,0,1,2},所以A∩B={1,2}.故选C.
7.(2021·淄博三模)已知全集U=R,集合A=,B={x||x|≤1},则如图阴影部分表示的集合是(  )
A.[-1,0) B.[-1,0)∪[1,2)
C.(1,2) D.(0,1)
答案 C
解析 由图可知所求集合为A∩( UB),∵A=(0,2), UB=(-∞,-1)∪(1,+∞).∴阴影部分表示的集合是(1,2).故选C.
8.(2021·新高考八省联考)已知M,N均为R的子集,且 RM N,则M∪( RN)=(  )
A. B.M
C.N D.R
答案 B
解析 解法一:∵ RM N,∴M RN,据此可得M∪( RN)=M.故选B.
解法二:如图所示,设矩形区域ABCD表示全集R,矩形区域ABHE表示集合M,则矩形区域CDEH表示集合 RM,矩形区域CDFG表示集合N,满足 RM N,结合图形可得M∪( RN)=M.故选B.
角度 利用集合运算求参数
例4 (1)(2021·百校联盟联考)已知集合A={2a-1,a2,0},B={1-a,a-5,9},且A∩B={9},则a=(  )
A.±3,5 B.3,5
C.-3 D.5
答案 C
解析 易知a2=9或2a-1=9,∴a=±3或a=5.当a=3时,则1-a=a-5=-2,不满足集合中元素的互异性,舍去.当a=5时,则A∩B={9,0},与题设条件A∩B={9}矛盾,舍去.当a=-3时,A={-7,9,0},B={4,-8,9},满足A∩B={9},故a=-3.
(2)(2022·潍坊一模)已知集合A={x|y=},B={x|a≤x≤a+1},若A∪B=A,则实数a的取值范围为(  )
A.(-∞,-3]∪[2,+∞)
B.[-1,2]
C.[-2,1]
D.[2,+∞)
答案 C
解析 集合A={x|y=}={x|-2≤x≤2},B={x|a≤x≤a+1}≠ ,∵A∪B=A,∴B A,∴解得-2≤a≤1.
 根据集合的运算结果求参数的值或取值范围的方法
(1)将集合中的运算关系转化为两个集合之间的关系.若集合中的元素能一一列举,则用观察法得到不同集合中元素之间的关系;若集合是与不等式有关的集合,则一般利用数轴解决,要注意端点值能否取到.
(2)将集合之间的关系转化为解方程(组)或不等式(组)问题求解.
(3)根据求解结果来确定参数的值或取值范围.
 9.(2021·重庆八中模拟)已知集合A={x|1m},若A∩( RB)= ,则m的取值范围为(  )
A.(-∞,1] B.(-∞,2]
C.[1,+∞) D.[2,+∞)
答案 A
解析 ∵A∩( RB)= ,∴A B,又A={x|1m},∴m≤1.
10.已知集合P={y|y2-y-2>0},Q={x|x2+ax+b≤0},若P∪Q=R,P∩Q=(2,3],则a+b=________.
答案 -5
解析 P={y|y2-y-2>0}={y|y>2或y<-1},∵P∪Q=R,P∩Q=(2,3],∴Q={x|-1≤x≤3},∴-1,3是方程x2+ax+b=0的两根,由根与系数的关系得,-a=-1+3=2,b=-3,∴a+b=-5.
集合的新定义问题
1.(2021·哈尔滨师范大学附中模拟)设全集U={1,2,3,4,5,6},且U的子集可表示由0,1组成的6位字符串,如:{2,4}表示的是自左向右的第2个字符为1,第4个字符为1,其余字符均为0的6位字符串010100,并规定,空集表示的字符串为000000;对于任意两集合A,B,我们定义集合运算A-B={x|x∈A且x B},A*B=(A-B)∪(B-A),若A={2,3,4,5},B={3,5,6},则A*B表示的6位字符串是(  )
A.101010 B.011001
C.010101 D.000111
答案 C
解析 由已知得,若A={2,3,4,5},B={3,5,6},则A*B={2,4,6},此集合表示的6位字符串为010101.
2.(2022·青岛模拟)若一个集合是另一个集合的子集,称两个集合构成“全食”;若两个集合有公共元素,但互不为对方子集,则称两个集合构成“偏食”.对于集合A=,B={x|ax2=1,a≥0},若两个集合构成“全食”或“偏食”,则a的值为________.
答案 0或1或4
解析 因为B={x|ax2=1,a≥0},若a=0,则B= ,满足B为A的真子集,此时A与B构成“全食”,若a>0,则B==.若A与B构成“全食”或“偏食”,则=1或=,解得a=1或a=4.综上,a的值为0或1或4.
答题启示
解决以集合为背景的新定义问题,要抓住两点:(1)紧扣新定义.首先分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题难点的关键所在;(2)用好集合的性质.解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的运算与性质.
                                                                                    
对点训练
1.如图所示的Venn图中,A,B是两个非空集合,定义集合A B为阴影部分表示的集合.若x,y∈R,A={x|y= },B={y|y=3x,x>0},则A B为(  )
A.{x|0B.{x|1C.{x|0≤x≤1或x≥2}
D.{x|0≤x≤1或x>2}
答案 D
解析 ∵A={x|0≤x≤2},B={y|y>1},
∴A∪B={x|x≥0},A∩B={x|1∴A B= A∪B(A∩B)={x|0≤x≤1或x>2}.
2.集合A={a1,a2,a3,…,an}(其中n≥2),如果A中的元素满足a1a2…an=a1+a2+…+an,就称A为“复活集”,给出下列结论:
①集合是“复活集”;
②若a1,a2∈R,且{a1,a2}是“复活集”,则a1a2>4;
③若a1,a2∈N*,则{a1,a2}不可能是“复活集”.
其中正确的结论是________.(填序号)
答案 ①③
解析 对于①,×=+=-1,故①正确;对于②,不妨设a1+a2=a1a2=t,则由根与系数的关系知a1,a2是一元二次方程x2-tx+t=0的两个根,由Δ=(-t)2-4t>0,可得t<0或t>4,故②错误;对于③,不妨设a1一、单项选择题
1.下列各组集合中表示同一集合的是(  )
A.M={(3,2)},N={(2,3)}
B.M={2,3},N={3,2}
C.M={(x,y)|x+y=1},N={y|x+y=1}
D.M={2,3},N={(2,3)}
答案 B
解析 由集合元素的无序性,易知{2,3}={3,2}.故选B.
2.(2021·天津高考)设集合A={-1,0,1},B={1,3,5},C={0,2,4},则(A∩B)∪C=(  )
A.{0} B.{0,1,3,5}
C.{0,1,2,4} D.{0,2,3,4}
答案 C
解析 ∵A={-1,0,1},B={1,3,5},C={0,2,4},∴A∩B={1},∴(A∩B)∪C={0,1,2,4}.故选C.
3.(2021·沈阳教学质量监测)设全集U=R,则集合M={0,1,2}和N={x|x(x-2)log2x=0}的关系可表示为(  )
答案 A
解析 因为N={x|x(x-2)log2x=0}={1,2},M={0,1,2},所以N是M的真子集.故选A.
4.已知集合A={x|x2-3x+2=0,x∈R},B={x|0<x<5,x∈N},则满足条件A C B的集合C的个数为(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
答案 D
解析 因为A={1,2},B={1,2,3,4},A C B,则集合C可以为{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,3,4},共4个.
5.(2021·全国乙卷)已知集合S={s|s=2n+1,n∈Z},T={t|t=4n+1,n∈Z},则S∩T=(  )
A. B.S
C.T D.Z
答案 C
解析 因为s=2n+1,n∈Z,当n=2k,k∈Z时,s=4k+1,k∈Z;当n=2k+1,k∈Z时,s=4k+3,k∈Z,所以T?S,S∩T=T.故选C.
6.(2021·青岛二模)已知A,B均为R的子集,且A∩( RB)=A,则下列结论中一定成立的是(  )
A.B A B.A∪B=R
C.A∩B= D.A= RB
答案 C
解析 ∵A∩( RB)=A,∴A RB,用Venn图表示如下:
由图可知,A∩B= ,即C一定成立,A,B,D都不一定成立.故选C.
7.(2021·吉林省实验高三模拟)已知非零实数a,b,c,则代数式++表示的所有的值的集合是(  )
A.{3} B.{-3}
C.{3,-3} D.{3,-3,1,-1}
答案 D
解析 若a,b,c都为正数,则++=3;若a,b,c两正一负,则++=1;若a,b,c一正两负,则++=-1;若a,b,c都为负数,则++=-3.所以代数式++表示的所有的值的集合是{3,-3,1,-1}.故选D.
8.(2021·长沙月考)如果集合A={x|ax2+4x+1=0}中只有一个元素,则a的值是(  )
A.0 B.4
C.0或4 D.不能确定
答案 C
解析 当a=0时,集合A={x|ax2+4x+1=0}=,只有一个元素,满足题意;当a≠0时,集合A={x|ax2+4x+1=0}中只有一个元素,可得Δ=42-4a=0,解得a=4.则a的值是0或4.故选C.
9.(2021·青岛三模)集合A={x∈N|y=log4(x3-8)},集合B={y∈N|y=2|x-1|,x∈R},则( RA)∩B=(  )
A.(0,2] B.(-1,2]
C.{0,1,2} D.{1,2}
答案 D
解析 因为集合A={x∈N|y=log4(x3-8)}={x∈N|x3-8>0}={x∈N|x>2},又集合B={y∈N|y=2|x-1|,x∈R}={y∈N|y≥1},所以( RA)∩B={1,2}.故选D.
10.定义集合的商集运算为=,已知集合A={2,4,6},B=,则集合∪B中的元素个数为(  )
A.6 B.7
C.8 D.9
答案 B
解析 由题意知,B={0,1,2},=,则∪B=,共有7个元素.故选B.
二、多项选择题
11.(2022·烟台月考)已知集合A={x|-1A.A∩B=
B.A∪B={x|-2≤x≤3}
C.A∪( RB)={x|x≤-1或x>2}
D.A∩( RB)={x|2答案 BD
解析 ∵A={x|-12},∴A∪( RB)={x|x<-2或x>-1},A∩( RB)={x|212.(2022·河北唐山模拟)由无理数引发的数学危机一直延续到19世纪,直到1872年,德国数学家戴德金从连续性的要求出发,用有理数的“分割”来定义无理数(史称戴德金分割),并把实数理论建立在严格的科学基础上,才结束了无理数被认为“无理”的时代,也结束了持续2000多年的数学史上的第一次大危机.所谓戴德金分割,是指将有理数集Q划分为两个非空的子集M与N,且满足M∪N=Q,M∩N= ,M中的每一个元素小于N中的每一个元素,则称(M,N)为戴德金分割.下列结论中可能成立的是(  )
A.M={x|x<0},N={x|x>0}是一个戴德金分割
B.M没有最大元素,N有一个最小元素
C.M有一个最大元素,N有一个最小元素
D.M没有最大元素,N也没有最小元素
答案 BD
解析 因为M={x|x<0},N={x|x>0},M∪N={x|x≠0}≠Q,故A错误;设M={x∈Q|x<0},N={x∈Q|x≥0},满足戴德金分割,则M中没有最大元素,N有一个最小元素0,故B正确;若M有一个最大元素,N有一个最小元素,则不能同时满足M∪N=Q,M∩N= ,故C错误;设M={x∈Q|x<},N={x∈Q|x≥ },满足戴德金分割,此时M没有最大元素,N也没有最小元素,故D正确.
三、填空题
13.已知集合A=,B={x2,x+y,0},若A=B,则x+y=________.
答案 2
解析 显然y=1,即A={2x,0,1},B={x2,x+1,0}.若x+1=1,则x=0,集合A中元素不满足互异性,舍去.∴x2=1,且2x=x+1,∴x=1,故x+y=2.
14.(2022·湖北宜昌摸底)已知集合A={1,3,},B={1,m},若B A,则m=________.
答案 0或3
解析 由B A,得m=3或m=,解m=,得m=0或m=1,由集合元素的互异性知m≠1.∴m=0或3.
15.设集合A={x|(x-a)2<1},且2∈A,3 A,则实数a的取值范围为________.
答案 (1,2]
解析 A={x|(x-a)2<1}={x||x-a|<1}={x|a-1因为2∈A,3 A,所以解得116.(2022·德州月考)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=________.
答案 -1 1
解析 A={x∈R||x+2|<3}={x∈R|-5四、解答题
17.已知集合A=,集合B={x|-1≤x+a≤2}.
(1)求集合A;
(2)若B A,求实数a的取值范围.
解 (1)由-1≥0,即≥0得x<-1或x≥2,所以集合A={x|x<-1或x≥2}.
(2)集合B={x|-1≤x+a≤2}={x|-1-a≤x≤2-a},由B A得2-a<-1或-1-a≥2,解得a>3或a≤-3,所以实数a的取值范围为(-∞,-3]∪(3,+∞).
18.(2022·临沂模拟)在①A=,②A={x|x2-2x-3<0},③A={x||x-1|<2}这三个条件中任选一个,补充在下面横线上,并解答问题:
设集合________,集合B={x|(x-2m)(x-m2-1)<0}(m≠1),
(1)当m=-1时,求A∩B,B∪( RA);
(2)若A∪B=A,求实数m的取值范围.
解 (1)当m=-1时,B={x|(x+2)(x-2)<0}={x|-2若选①:>1 -1>0 >0 (x-3)(x+1)<0,解得-1所以A∩B={x|-1 RA={x|x≤-1或x≥3},
B∪( RA)={x|x<2或x≥3}.
若选②:x2-2x-3<0 (x-3)(x+1)<0,
解得-1下同选①.
若选③:由|x-1|<2得-2所以A={x|-1下同选①.
(2)由(1)知A={x|-10,即m2+1>2m,B=(2m,m2+1),
因为A∪B=A,所以B A,所以解得-≤m≤.
所以实数m的取值范围为.

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