高考數(shù)學(xué)理一輪資源庫 第一章 1.1
精品資料
1.1 集合的概念與運(yùn)算
1.集合與元素
(1)集合元素的三個(gè)特征:確定性、互異性、無序性.
(2)元素與集合的關(guān)系是屬于或不屬于關(guān)系,用符號(hào)∈或?表示.
(3)集合的表示法:列舉法、描述法、圖示法.
(4)常見數(shù)集的記法
集合
自然數(shù)集
正整數(shù)集
整數(shù)集
有理數(shù)集
實(shí)數(shù)集
符號(hào)
N
N*(或N+)
Z
Q
R
2.集合間的關(guān)系
(1)子集:對(duì)任意的x∈A,都有x∈B,則A?B(或B?A).
(2)真子集:若A?B,且A≠B,則AB(或BA).
(3)空集:空集是任意一個(gè)集合的子集,是任何非空集合的真子集.即??A,?B(B≠?).
(4)若A含有n個(gè)元素,則A的子集有2n個(gè),A的非空子集有2n-1個(gè).
(5)集合相等:若A?B,且B?A,則A=B.
3.集合的運(yùn)算
集合的并集
集合的交集
集合的補(bǔ)集
圖形
符號(hào)
A∪B={x|x∈A或x∈B}
A∩B={x|x∈A且x∈B}
?UA={x|x∈U,且x?A}
4.集合的運(yùn)算性質(zhì)
并集的性質(zhì):
A∪?=A;A∪A=A;A∪B=B∪A;A∪B=A?B?A.
交集的性質(zhì):
A∩?=?;A∩A=A;A∩B=B∩A;A∩B=A?A?B.
補(bǔ)集的性質(zhì):
A∪(?UA)=U;A∩(?UA)=?;?U(?UA)=A.
1.判斷下面結(jié)論是否正確(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“√”或“”)
(1)A={x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}. ( )
(2){1,2,3}={3,2,1}. ( √ )
(3)?={0}. ( )
(4)若A∩B=A∩C,則B=C. ( )
(5)已知集合M={1,2,3,4},N={2,3},則M∩N=N. ( √ )
(6)若全集U={-1,0,1,2},P={x∈Z|x2<4},則?UP={2}. ( √ )
2.已知集合A={-1,0,1},B={x|-1≤x<1},則A∩B等于________.
答案 {-1,0}
解析 ∵-1,0∈B,1?B,∴A∩B={-1,0}.
3.已知集合A={0,1,2},則集合B={x-y|x∈A,y∈A}中元素的個(gè)數(shù)是________.
答案 5
解析 x-y∈.
4.(2013課標(biāo)全國Ⅱ改編)已知集合M={x|(x-1)2<4,x∈R},N={-1,0,1,2,3},則M∩N等于________.
答案 {0,1,2}
解析 化簡集合M得M={x|-1<x<3,x∈R},則M∩N={0,1,2}.
5.設(shè)集合A={x|x2+2x-3>0},集合B={x|x2-2ax-1≤0,a>0}.若A∩B中恰含有一個(gè)整數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是________.
答案
解析 A={x|x2+2x-3>0}={x|x>1或x<-3},
因?yàn)楹瘮?shù)y=f(x)=x2-2ax-1的對(duì)稱軸為x=a>0,f(0)=-1<0,
根據(jù)對(duì)稱性可知要使A∩B中恰含有一個(gè)整數(shù),
則這個(gè)整數(shù)為2,
所以有f(2)≤0且f(3)>0,
即所以
即≤a<.
題型一 集合的基本概念
例1 (1)已知集合A={1,2,3,4,5},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x-y∈A},則B中所含元素的個(gè)數(shù)為________.
(2)設(shè)a,b∈R,集合{1,a+b,a}=,則b-a=________.
思維啟迪 解決集合問題首先要理解集合的含義,明確元素的特征,抓住集合的“三性”.
答案 (1)10 (2)2
解析 (1)由x-y∈A,及A={1,2,3,4,5}得x>y,
當(dāng)y=1時(shí),x可取2,3,4,5,有4個(gè);
當(dāng)y=2時(shí),x可取3,4,5,有3個(gè);
當(dāng)y=3時(shí),x可取4,5,有2個(gè);
當(dāng)y=4時(shí),x可取5,有1個(gè).
故共有1+2+3+4=10(個(gè)).
(2)因?yàn)閧1,a+b,a}=,a≠0,
所以a+b=0,得=-1,
所以a=-1,b=1.所以b-a=2.
思維升華 (1)用描述法表示集合,首先要搞清楚集合中代表元素的含義,再看元素的限制條件,明白集合的類型,是數(shù)集、點(diǎn)集還是其他類型集合;(2)集合中元素的互異性常常容易忽略,求解問題時(shí)要特別注意.分類討論的思想方法常用于解決集合問題.
(1)已知集合A={(x,y)|x,y∈R,且x2+y2=1},B={(x,y)|x,y∈R,且y=x},則A∩B的元素個(gè)數(shù)為________.
(2)若集合A={x|ax2-3x+2=0}的子集只有兩個(gè),則實(shí)數(shù)a=________.
答案 (1)2 (2)0或
解析 (1)集合A表示的是圓心在原點(diǎn)的單位圓,集合B表示的是直線y=x,據(jù)此畫出圖象,可得圖象有兩個(gè)交點(diǎn),即A∩B的元素個(gè)數(shù)為2.
(2)∵集合A的子集只有兩個(gè),∴A中只有一個(gè)元素.
當(dāng)a=0時(shí),x=符合要求.
當(dāng)a≠0時(shí),Δ=(-3)2-4a2=0,∴a=.
故a=0或.
題型二 集合間的基本關(guān)系
例2 (1)已知集合A={x|x2-3x+2=0,x∈R},B={x|0<x<5,x∈N},則滿足條件A?C?B的集合C的個(gè)數(shù)為________.
(2)已知集合A={x|-2≤x≤7},B={x|m+1<x<2m-1},若B?A,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________.
思維啟迪 對(duì)于含有有限個(gè)元素的集合的子集,可按含元素的個(gè)數(shù)依次寫出;B?A不要忽略B=?的情形.
答案 (1)4 (2)(-∞,4]
解析 (1)用列舉法表示集合A,B,根據(jù)集合關(guān)系求出集合C的個(gè)數(shù).
由x2-3x+2=0得x=1或x=2,∴A={1,2}.
由題意知B={1,2,3,4},∴滿足條件的C可為{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,3,4}.
(2)當(dāng)B=?時(shí),有m+1≥2m-1,則m≤2.
當(dāng)B≠?時(shí),若B?A,如圖.
則,解得2<m≤4.
綜上,m的取值范圍為m≤4.
思維升華 (1)空集是任何集合的子集,在涉及集合關(guān)系時(shí),必須優(yōu)先考慮空集的情況,否則會(huì)造成漏解;(2)已知兩個(gè)集合間的關(guān)系求參數(shù)時(shí),關(guān)鍵是將條件轉(zhuǎn)化為元素或區(qū)間端點(diǎn)間的關(guān)系,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為參數(shù)所滿足的關(guān)系.常用數(shù)軸、Venn圖來直觀解決這類問題.
(1)設(shè)M為非空的數(shù)集,M?{1,2,3},且M中至少含有一個(gè)奇數(shù)元素,則這樣的集合M共有________個(gè).
(2)已知集合A={x|log2x≤2},B=(-∞,a),若A?B,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(c,+∞),其中c=________.
答案 (1)6 (2)4
解析 (1)集合{1,2,3}的所有子集共有23=8(個(gè)),集合{2}的所有子集共有2個(gè),故滿足要求的集合M共有8-2=6(個(gè)).
(2)由log2x≤2,得0<x≤4,
即A={x|0<x≤4},
而B=(-∞,a),
由于A?B,如圖所示,則a>4,即c=4.
題型三 集合的基本運(yùn)算
例3 (1)(2013湖北改編)已知全集為R,集合A=,B=,則A∩(?RB)等于________.
(2)(2012天津)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),則m=________,n=________.
思維啟迪 集合的運(yùn)算問題可先對(duì)集合進(jìn)行化簡,然后結(jié)合數(shù)軸或Venn圖計(jì)算.
答案 (1){x|0≤x<2或x>4} (2)-1 1
解析 (1)A={x|x≥0},B={x|2≤x≤4}
∴A∩(?RB)={x|x≥0}∩{x|x>4或x<2}
={x|0≤x<2或x>4}.
(2)先求出集合A,再根據(jù)集合的交集的特點(diǎn)求解.
A={x|-5<x<1},因?yàn)锳∩B={x|-1<x<n},
B={x|(x-m)(x-2)<0},所以m=-1,n=1.
思維升華 (1)一般來講,集合中的元素若是離散的,則用Venn圖表示;集合中的元素若是連續(xù)的實(shí)數(shù),則用數(shù)軸表示,此時(shí)要注意端點(diǎn)的情況.(2)運(yùn)算過程中要注意集合間的特殊關(guān)系的使用,靈活使用這些關(guān)系,會(huì)使運(yùn)算簡化.
(1)設(shè)集合A=,B={x∈Z|x-2>0},則A∩B=________.
(2)設(shè)U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0}.若(?UA)∩B=?,則m的值是________.
答案 (1){3} (2)1或2
解析 (1)A={x|-1≤x≤3},B={x∈Z|x>2},
∴A∩B={x∈Z|2<x≤3}={3}.
(2)A={-2,-1},由(?UA)∩B=?,得B?A,
∵方程x2+(m+1)x+m=0的判別式Δ=(m+1)2-4m=(m-1)2≥0,∴B≠?.
∴B={-1}或B={-2}或B={-1,-2}.
①若B={-1},則m=1;
②若B={-2},則應(yīng)有-(m+1)=(-2)+(-2)=-4,且m=(-2)(-2)=4,這兩式不能同時(shí)成立,∴B≠{-2};
③若B={-1,-2},則應(yīng)有-(m+1)=(-1)+(-2)=-3,且m=(-1)(-2)=2,由這兩式得m=2.
經(jīng)檢驗(yàn)知m=1和m=2符合條件.
∴m=1或2.
題型四 集合中的新定義問題
例4 在整數(shù)集Z中,被5除所得余數(shù)為k的所有整數(shù)組成一個(gè)“類”,記為[k],即[k]={5n+k|n∈Z},k=0,1,2,3,4.給出如下四個(gè)結(jié)論:
①2 014∈[4];②-3∈[3];③Z=[0]∪[1]∪[2]∪[3]∪[4];④“整數(shù)a,b屬于同一‘類’”的充要條件是“a-b∈[0]”.
其中,正確結(jié)論的個(gè)數(shù)是________.
思維啟迪 解答本題要充分理解[k]的意義,然后對(duì)選項(xiàng)逐一驗(yàn)證.
答案 3
解析 因?yàn)? 014=4025+4,
又因?yàn)閇4]={5n+4|n∈Z},
所以2 014∈[4],故①正確;
因?yàn)椋?=5(-1)+2,所以-3∈[2],故②不正確;
因?yàn)樗械恼麛?shù)Z除以5可得的余數(shù)為0,1,2,3,4,所以③正確;
若a,b屬于同一“類”,則有a=5n1+k,b=5n2+k,
所以a-b=5(n1-n2)∈[0],
反過來,如果a-b∈[0],
也可以得到a,b屬于同一“類”,故④正確.
故有3個(gè)結(jié)論正確.
思維升華 解決以集合為背景的新定義問題,要抓住兩點(diǎn):(1)緊扣新定義.首先分析新定義的特點(diǎn),把新定義所敘述的問題的本質(zhì)弄清楚,并能夠應(yīng)用到具體的解題過程之中,這是破解新定義型集合問題難點(diǎn)的關(guān)鍵所在;(2)用好集合的性質(zhì).解題時(shí)要善于從試題中發(fā)現(xiàn)可以使用集合性質(zhì)的一些因素,在關(guān)鍵之處用好集合的運(yùn)算與性質(zhì).
已知集合S={0,1,2,3,4,5},A是S的一個(gè)子集,當(dāng)x∈A時(shí),若有x-1?A,且x+1?A,則稱x為A的一個(gè)“孤立元素”,那么S中無“孤立元素”的4個(gè)元素的子集共有________個(gè).
答案 6
解析 由成對(duì)的相鄰元素組成的四元子集都沒有“孤立元素”,如{0,1,2,3},{0,1,3,4},{0,1,4,5},{1,2,3,4},{1,2,4,5},{2,3,4,5},這樣的集合共有6個(gè).
遺忘空集致誤
典例:(5分)若集合P={x|x2+x-6=0},S={x|ax+1=0},且S?P,則由a的可取值組成的集合為__________.
易錯(cuò)分析 從集合的關(guān)系看,S?P,則S=?或S≠?,易遺忘S=?的情況.
解析 P={-3,2}.當(dāng)a=0時(shí),S=?,滿足S?P;
當(dāng)a≠0時(shí),方程ax+1=0的解集為x=-,
為滿足S?P可使-=-3或-=2,
即a=或a=-.故所求集合為.
答案
溫馨提醒 (1)根據(jù)集合間的關(guān)系求參數(shù)是高考的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容.解答此類問題的關(guān)鍵是抓住集合間的關(guān)系以及集合元素的特征.(2)在解答本題時(shí),存在兩個(gè)典型錯(cuò)誤.一是忽略對(duì)空集的討論,如a=0時(shí),S=?;二是易忽略對(duì)字母的討論.如-可以為-3或2.因此,在解答此類問題時(shí),一定要注意分類討論,避免漏解.
方法與技巧
1.集合中的元素的三個(gè)特征,特別是無序性和互異性在解題時(shí)經(jīng)常用到.解題后要進(jìn)行檢驗(yàn),要重視符號(hào)語言與文字語言之間的相互轉(zhuǎn)化.
2.對(duì)連續(xù)數(shù)集間的運(yùn)算,借助數(shù)軸的直觀性,進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化;對(duì)已知連續(xù)數(shù)集間的關(guān)系,求其中參數(shù)的取值范圍時(shí),要注意單獨(dú)考察等號(hào).
3.對(duì)離散的數(shù)集間的運(yùn)算,或抽象集合間的運(yùn)算,可借助Venn圖.這是數(shù)形結(jié)合思想的又一體現(xiàn).
失誤與防范
1.集合問題解題中要認(rèn)清集合中元素的屬性(是數(shù)集、點(diǎn)集還是其他類型集合),要對(duì)集合進(jìn)行化簡.
2.空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集,時(shí)刻關(guān)注對(duì)空集的討論,防止漏解.
3.解題時(shí)注意區(qū)分兩大關(guān)系:一是元素與集合的從屬關(guān)系;二是集合與集合的包含關(guān)系.
4.Venn圖圖示法和數(shù)軸圖示法是進(jìn)行集合交、并、補(bǔ)運(yùn)算的常用方法,其中運(yùn)用數(shù)軸圖示法要特別注意端點(diǎn)是實(shí)心還是空心.
5.要注意A?B、A∩B=A、A∪B=B、?UA??UB、A∩(?UB)=?這五個(gè)關(guān)系式的等價(jià)性.
A組 專項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練
(時(shí)間:25分鐘)
1.(2013重慶改編)已知全集U={1,2,3,4},集合A={1,2},B={2,3},則?U(A∪B)等于________.
答案 {4}
解析 因?yàn)锳∪B={1,2,3},全集U={1,2,3,4},所以?U(A∪B)={4}.
2.下列集合中表示同一集合的是________.(填序號(hào))
①M(fèi)={(3,2)},N={(2,3)};
②M={2,3},N={3,2};
③M={(x,y)|x+y=1},N={y|x+y=1};
④M={2,3},N={(2,3)}.
答案?、?
解析 ①中的集合M表示由點(diǎn)(3,2)所組成的單點(diǎn)集,集合N表示由點(diǎn)(2,3)所組成的單點(diǎn)集,故集合M與N不是同一個(gè)集合.③中的集合M表示由直線x+y=1上的所有點(diǎn)組成的集合,集合N表示由直線x+y=1上的所有點(diǎn)的縱坐標(biāo)組成的集合,即N={y|x+y=1}=R,故集合M與N不是同一個(gè)集合.④中的集合M有兩個(gè)元素,而集合N只含有一個(gè)元素,故集合M與N不是同一個(gè)集合.對(duì)②,由集合元素的無序性,可知M,N表示同一個(gè)集合.
3.(2013南京期末)已知全集S={1,2,a2-2a+3},A={1,a},?SA={3},則實(shí)數(shù)a等于_ _______.
答案 0
解析 由題意,知?jiǎng)ta=2.
4.設(shè)集合M={m∈Z|m≤-3或m≥2},N={n∈Z|-1≤n≤3},則(?ZM)∩N等于________.
答案 {-1,0,1}
解析 由已知,得?ZM={-2,-1,0,1},
N={-1,0,1,2,3},所以(?ZM)∩N={-1,0,1}.
5.已知集合M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},P=M∩N,則P的子集共有________個(gè).
答案 4
解析 ∵M(jìn)={0,1,2,3,4},N={1,3,5},∴M∩N={1,3}.
∴M∩N的子集共有22=4個(gè).
6.(2013遼寧改編)已知集合A={x|0<log4x<1},B={x|x≤2},則A∩B等于________.
答案 (1,2]
解析 A={x|1<x<4},B={x|x≤2},∴A∩B={x|1<x≤2}.
7. 設(shè)全集U為整數(shù)集,集合A={x∈N|y=},B={x∈Z|-1<x≤3},則右圖中陰影部分表示的集合的真子集的個(gè)數(shù)為________.
答案 7
解析 因?yàn)锳={x∈N|y=}={x∈N|7x-x2-6≥0}= {x∈N|1≤x≤6},
由題意,知題圖中陰影部分表示的集合為A∩B={1,2,3},
所以其真子集有?,{1},{2},{3},{1,2},{1,3},{2,3},共7個(gè).
8.已知集合A={1,3,a},B={1,a2-a+1},且B?A,則a=__________.
答案?。?或2
解析 由a2-a+1=3,得a=-1或a=2,經(jīng)檢驗(yàn)符合.由a2-a+1=a,得a=1,由于集合中不能有相同元素,所以舍去.故a=-1或2.
9.已知集合A={(0,1),(1,1),(-1,2)},B={(x,y)|x+y-1=0,x,y∈Z},則A∩B=__________.
答案 {(0,1),(-1,2)}
解析 A、B都表示點(diǎn)集,A∩B即是由A中在直線x+y-1=0上的所有點(diǎn)組成的集合,代入驗(yàn)證即可.
10.已知集合A={x|1≤x<5},C={x|-a<x≤a+3}.若C∩A=C,則a的取值范圍是________.
答案 (-∞,-1]
解析 因?yàn)镃∩A=C,所以C?A.
①當(dāng)C=?時(shí),滿足C?A,此時(shí)-a≥a+3,得a≤-;
②當(dāng)C≠?時(shí),要使C?A,則解得-<a≤-1.
綜合①②知a的取值范圍為(-∞,-1].
B組 專項(xiàng)能力提升
(時(shí)間:25分鐘)
1.設(shè)集合A={1,2,3,4,5,6},B={4,5,6,7,8},則滿足S?A且S∩B≠?的集合S的個(gè)數(shù)是________.
答案 56
解析 集合S的個(gè)數(shù)為26-23=64-8=56.
2.已知集合M={x|≥0,x∈R},N={y|y=3x2+1,x∈R},則M∩N等于________.
答案 {x|x>1}
解析 由≥0,得
∴x>1或x≤0,∴M={x|x>1或x≤0},N={y|y≥1},
M∩N={x|x>1}.
3.已知U={x∈Z|y=ln},M={x∈Z||x-4|≤1},N={x∈N|∈Z},則M∩(?UN)等于________.
答案 {4,5}
解析 集合U為函數(shù)y=ln的定義域內(nèi)的整數(shù)集,
由-1>0,即>0,解得0<x<9,
又x∈Z,所以x可取1,2,3,4,5,6,7,8,
故U={1,2,3,4,5,6,7,8}.
集合M為滿足不等式|x-4|≤1的整數(shù)集,
解|x-4|≤1,得3≤x≤5,
又x∈Z,
所以x可取3,4,5,故M={3,4,5}.
集合N是使為整數(shù)的自然數(shù)集合,
顯然當(dāng)x=1時(shí),=6;
當(dāng)x=2時(shí),=3;
當(dāng)x=3時(shí),=2;
當(dāng)x=6時(shí),=1.
所以N={1,2,3,6},M∩(?UN)={4,5}.
4.已知U={y|y=log2x,x>1},P={y|y=,x>2},則?UP=________.
答案
解析 ∵U={y|y=log2x,x>1}={y|y>0},
P={y|y=,x>2}={y|0<y<},
∴?UP={y|y≥}=.
5.已知集合A={x|y=lg(x-x2)},B={x|x2-cx<0,c>0},若A?B,則實(shí)數(shù)c的取值范圍是_ _______.
答案 [1,+∞)
解析 A={x|y=lg(x-x2)}={x|x-x2>0}=(0,1),B={x|x2-cx<0,c>0}=(0,c),
因?yàn)锳?B,畫出數(shù)軸,如右圖所示,得c≥1.
6.已知集合A={(x,y)|y=a},B={(x,y)|y=bx+1,b>0,b≠1},若集合A∩B只有一個(gè)真子集,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是________.
答案 (1,+∞)
解析 由于集合B中的元素是指數(shù)函數(shù)y=bx的圖象向上平移一個(gè)單位長度后得到的函數(shù)圖象上的所有點(diǎn),要使集合A∩B只有一個(gè)真子集,那么y=bx+1(b>0,b≠1)與y=a的圖象只能有一個(gè)交點(diǎn),所以實(shí)數(shù)a的取值范圍是(1,+∞).
7.已知M={(x,y)|=a+1},N={(x,y)|(a2-1)x+(a-1)y=15},若M∩N=?,則a的值為____________.
答案 1,-1,,-4
解析 集合M表示挖去點(diǎn)(2,3)的直線,集合N表示一條直線,因此由M∩N=?知,點(diǎn)(2,3)在集合N所表示的直線上或兩直線平行,由此求得a的值為1,-1,,-4.
8.對(duì)任意兩個(gè)集合M、N,定義:M-N={x|x∈M且x?N},M*N=(M-N)∪(N-M),設(shè)M={y|y=x2,x∈R},N={y|y=3sin x,x∈R},則M*N=________.
答案 {y|y>3或-3≤y<0}
解析 ∵M(jìn)={y|y=x2,x∈R}={y|y≥0},
N={y|y=3sin x,x∈R}={y|-3≤y≤3},
∴M-N={y|y>3},N-M={y|-3≤y<0},
∴M*N=(M-N)∪(N-M)={y|y>3}∪{y|-3≤y<0}
={y|y>3或-3≤y<0}.
9.已知集合A={x|≤0},B={x|x2-2x-m<0},
(1)當(dāng)m=3時(shí),求A∩(?RB);
(2)若A∩B={x|-1<x<4},求實(shí)數(shù)m的值.
解 由于≤0,
所以-1<x≤5,所以A={x|-1<x≤5}.
(1)當(dāng)m=3時(shí),B={x|-1<x<3},
則?RB={x|x≤-1或x≥3},
所以A∩(?RB)={x|3≤x≤5}.
(2)因?yàn)锳={x|-1<x≤5},A∩B={x|-1<x<4},
所以有42-24-m=0,解得m=8.
此時(shí)B={x|-2<x<4},符合題意,
故實(shí)數(shù)m的值為8.