(步步高 高中理科数学 教学资料)1.1 集合及其运算.docx

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1、1.1集合及其运算集合及其运算 最新考纲考情考向分析 1.了解集合的含义,体会元素与集合的属于关系. 2.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. 3.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集. 4.在具体情境中,了解全集与空集的含义. 5.理解两个集合的并集与交集的含义, 会求两个简单集合的并集与 交集. 6.理解在给定集合中一个子集的补集的含义, 会求给定子集的补集. 7.能使用韦恩(Venn)图表达集合的基本关系及集合的基本运算. 集合的交、并、补运算 及两集合间的包含关系 是考查的重点,在集合 的运算中经常与不等 式、函数相结合,解题 时常用到

2、数轴和韦恩 (Venn)图, 考查学生的数 形结合思想和计算推理 能力,题型以选择题为 主,低档难度. 1集合与元素 (1)集合中元素的三个特征: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 集合自然数集正整数集整数集有理数集实数集 符号NN*(或 N)ZQR 2.集合间的基本关系 关系自然语言符号语言Venn 图 子集 集合 A 中所有元素都在集合 B 中(即若 xA,则 xB) AB(或 BA) 真子集 集合 A 是集合 B 的子集,且集 合 B 中至少有一个元素不在集 合 A 中 AB(或 B

3、A) 集合相等 集合 A,B 中的元素相同或集 合 A,B 互为子集 AB 3.集合的基本运算 运算自然语言符号语言Venn 图 交集 由属于集合 A 且属于集合 B 的所有元素组成的集合 ABx|xA 且 xB 并集 由所有属于集合 A 或属于集 合 B 的元素组成的集合 ABx|xA 或 xB 补集 由全集 U 中不属于集合 A 的 所有元素组成的集合 UAx|xU 且 xA 知识拓展 1若有限集合 A 中有 n 个元素,则集合 A 的子集个数为 2n,真子集的个数为 2n1. 2ABABAABB. 3A(UA);A(UA)U;U(UA)A. 题组一思考辨析 1判断下列结论是否正确(请在括

4、号中打“”或“”) (1)任何一个集合都至少有两个子集() (2)x|yx21y|yx21(x,y)|yx21() (3)若x2,10,1,则 x0,1.() (4)x|x1t|t1() (5)对于任意两个集合 A,B,关系(AB)(AB)恒成立() (6)若 ABAC,则 BC.() 题组二教材改编 2P11 例 9已知 U|0180,Ax|x 是锐角,Bx|x 是钝角,则U(AB) _. 答案x|x 是直角 3P44A 组 T5已知集合 A(x,y)|x2y21,B(x,y)|yx,则 AB 中元素的个数 为_ 答案2 解析集合 A 表示以(0,0)为圆心,1 为半径的单位圆,集合 B 表

5、示直线 yx,圆 x2y21 与直线 yx 相交于两点 2 2 , 2 2 , 2 2 , 2 2 ,则 AB 中有两个元素 题组三易错自纠 4若集合 A1,1,B0,2,则集合z|zxy,xA,yB中的元素的个数为() A5B4C3D2 答案C 解析当 x1,y0 时,z1;当 x1,y2 时,z1;当 x1,y0 时,z1; 当 x1,y2 时,z3,故集合z|zxy,xA,yB中的元素个数为 3,故选 C. 5 已知集合Ax|x22x30, Bx|xa, 若AB, 则实数a的取值范围是_ 答案(3,) 解析Ax|x22x30 x|1x3, AB,Bx|x3. 6若集合 AxR|ax23x

6、20中只有一个元素,则 a_. 答案0 或9 8 解析若 a0,则 A 2 3 ,符合题意; 若 a0,则由题意得98a0,解得 a9 8. 综上,a 的值为 0 或9 8. 题型一题型一集合的含义集合的含义 1若集合 Aa3,2a1,a24,且3A,则实数 a_. 答案0 或 1 解析若 a33,则 a0,此时集合 A 中含有元素3,1,4,满足题意; 若 2a13,则 a1,此时集合 A 中的三个元素为4,3,3,不满足集合中元素 的互异性; 若 a243,则 a1,当 a1 时,集合 A 中的三个元素为2,1,3,满足题意; 当 a1 时,不符合题意 综上可知,a0 或 a1. 2设 P

7、,Q 为两个非空实数集合,定义集合 PQab|aP,bQ,若 P0,2,5,Q 1,2,6,则 PQ 中元素的个数是() A9B8C7D6 答案B 解析当 a0 时,ab1,2,6; 当 a2 时,ab3,4,8; 当 a5 时,ab6,7,11. 由集合中元素的互异性知,PQ 中有 1,2,3,4,6,7,8,11,共 8 个元素 思维升华 (1)用描述法表示集合,首先要搞清楚集合中代表元素的含义,再看元素的限制条 件,明白集合的类型,是数集、点集还是其他类型的集合 (2)集合中元素的互异性常常容易忽略,求解问题时要特别注意分类讨论的思想方法常用于 解决集合问题 题型二题型二集合的基本关系集

8、合的基本关系 典例 (1)设 A, B 是全集 I1,2,3,4的子集, A1,2, 则满足 AB 的集合 B 的个数是() A5B4C3D2 答案B 解析1,2B,I1,2,3,4, 满足条件的集合 B 有1,2,1,2,3,1,2,4,1,2,3,4,共 4 个 (2)已知集合 Ax|x22 019x2 0180,Bx|xa,若 AB,则实数 a 的取值范围是 _ 答案2 018,) 解析由 x22 019x2 0180,解得 1x2 018, 故 Ax|1x2 018 又 Bx|xa,AB,如图所示, 可得 a2 018. 引申探究 本例(2)中,若将集合 B 改为x|xa,其他条件不变

9、,则实数 a 的取值范围是_ 答案(,1 解析Ax|1x2 018,Bx|xa,AB,如图所示,可得 a1. 思维升华 (1)空集是任何集合的子集,在涉及集合关系时,必须优先考虑空集的情况,否则 会造成漏解 (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)已知集合 AxR|x2x60,BxR|ax10,若 BA,则实数 a 的值为() A.1 3或 1 2 B1 3或 1 2 C.1 3或 1 2或 0 D1 3或 1 2或 0 答案D 解析由题意知,A2,3 当 a0 时,

10、B,满足 BA; 当 a0 时,ax10 的解为 x1 a, 由 BA,可得1 a3 或 1 a2, a1 3或 a 1 2. 综上可知,a 的值为1 3或 1 2或 0. (2)已知集合 A y|yx 23 2x1,x 3 4,2 ,Bx|xm21,若 AB,则实数 m 的 取值范围是_ 答案 ,3 4 3 4, 解析因为 y x3 4 27 16,x 3 4,2, 所以 y 7 16,2.又因为 AB,所以 1m2 7 16, 解得 m3 4或 m 3 4. 题型三题型三集合的基本运算集合的基本运算 命题点 1集合的运算 典例 (1)(2017全国)已知集合 Ax|x1,Bx|3x1,则(

11、) AABx|x1DAB 答案A 解析Bx|3x1,Bx|x0 又 Ax|x1,ABx|x0,ABx|x1 故选 A. (2)(2016山东)设集合 Ay|y2x,xR,Bx|x210,Bx|1x1, AB(1,),故选 C. 命题点 2利用集合的运算求参数 典例 (1)设集合 Ax|1x2,Bx|xa,若 AB,则 a 的取值范围是() A12 Ca1Da1 答案D 解析因为 AB,所以集合 A,B 有公共元素,作出数轴,如图所示,易知 a1. (2)集合 A0,2,a,B1,a2,若 AB0,1,2,4,16,则 a 的值为() A0B1C2D4 答案D 解析由题意可得a,a24,16,a

12、4. (3)设集合 A0,4,Bx|x22(a1)xa210,xR若 ABB,则实数 a 的 取值范围是_ 答案(,11 解析因为 A0,4,所以 BA 分以下三种情况: 当 BA 时,B0,4,由此可知,0 和4 是方程 x22(a1)xa210 的两个根, 由根与系数的关系,得 4a124a210, 2a14, a210, 解得 a1; 当 B且 BA 时,B0或 B4, 并且4(a1)24(a21)0, 解得 a1,此时 B0满足题意; 当 B时,4(a1)24(a21)0, 解得 a1. 综上所述,所求实数 a 的取值范围是(,11 思维升华 (1)一般来讲,集合中的元素若是离散的,则

13、用 Venn 图表示;集合中的元素若是连 续的,则用数轴表示,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,会使运算简化 跟踪训练 (1)(2017天津)设集合 A1,2,6,B2,4,CxR|1x5,则(AB)C 等于() A2B1,2,4 C1,2,4,6DxR|1x5 答案B 解析AB1,2,4,6 又 CxR|1x5,则(AB)C1,2,4, 故选 B. (2)已知集合 Ax|x2x120,Bx|2m1xm1,且 ABB,则实数 m 的取值范 围为() A1,2)B1,3 C2,)D1,) 答案D 解析由 x2x120,得(x3)(x4)0,即3

14、x4,所以 Ax|3x4又 AB B,所以 BA. 当 B时,有 m12m1,解得 m2; 当 B时,有 32m1, m14, 2m1m1, 解得1m2. 综上,m 的取值范围为1,) 题型四题型四集合的新定义问题集合的新定义问题 典例 已知集合 A(x,y)|x2y21,x,yZ,B(x,y)|x|2,|y|2,x,yZ,定义 集合 AB(x1x2,y1y2)|(x1,y1)A,(x2,y2)B,则 AB 中元素的个数为() A77B49 C45D30 答案C 解析如图, 集合 A 表示如图所示的所有圆点“ ”, 集合 B 表示如图所示的所有圆点“ ” 所有圆点“ ”, 集合 AB 显然是集

15、合(x, y)|x|3, |y|3, x, yZ中除去四个点( 3,3),(3,3),(3,3),(3,3)之外的所有整点(即横坐标与纵坐标都为整数的点),即集 合 AB 表示如图所示的所有圆点“ ”所有圆点“ ”所有圆点“ ”,共 45 个故 A B 中元素的个数为 45.故选 C. 思维升华 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,应用到具体的解题过程之中(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 跟踪训练 定义一种新的集合运算:ABx|xA,且 xB若集合 Ax|x24x30, Bx

16、|2x4,则按运算,BA 等于() Ax|3x4Bx|3x4 Cx|3x4Dx|2x4 答案B 解析Ax|1x3,Bx|2x4,由题意知,BAx|xB,且 xAx|3x4. 1已知集合 Ay|y|x|1,xR,Bx|x2,则下列结论正确的是() A3AB3B CABBDABB 答案C 解析由题意知 Ay|y1,因此 ABx|x2B,故选 C. 2(2017浙江)已知集合 Px|1x1,Qx|0 x2,则 PQ 等于() A(1,2)B(0,1) C(1,0)D(1,2) 答案A 解析Px|1x1,Qx|0 x2, PQx|1x2 故选 A. 3(2018 届齐鲁名校协作体联考)已知集合 A x

17、| x4 x10,By|y2x,则 AB 等于 () A(0,4B(0,1) C(0,1D4,1 答案B 解析Ax|4x0,AB(0,1),故选 B. 4设集合 Ax|x25x40,则 AB 等于() A. 4,3 2B. 4,3 2 C. 1,3 2D. 3 2,4 答案D 解析由 Ax|x25x40 x|1x0 x|x 3 2, 得 AB x| 3 2x4 3 2,4,故选 D. 5(2017潍坊调研)已知全集 UR,集合 A1,2,3,4,5,BxR|x2,则图中阴影部分 所表示的集合为() A0,1B1 C1,2D0,1,2 答案B 解析因为 AB2,3,4,5,而图中阴影部分为集合

18、A 去掉 AB 部分,所以阴影部分所表 示的集合为1 6(2017郑州平顶山二模)已知复数 f(n)in(nN*),则集合z|zf(n)中元素的个数是() A4B3 C2D无数 答案A 解析复数 f(n)in(nN*), 可得 f(n) i,n4k1, 1,n4k2, i,n4k3, 1,n4k4, kN. 集合z|zf(n)中元素的个数是 4. 7(2017全国)设集合 A1,2,4,Bx|x24xm0若 AB1,则 B 等于() A1,3B1,0C1,3D1,5 答案C 解析AB1,1B. 14m0,即 m3. Bx|x24x301,3故选 C. 8已知集合 Ax|1x0,Bx|xa,若

19、AB,则 a 的取值范围为() A(,0B0,) C(,0)D(0,) 答案B 解析用数轴表示集合 A,B(如图), 由 AB,得 a0. 9(2017广东、广西、福建十校联考)若全集 UR,集合 Ax|x2x20,Bx|log3(2 x)1,则 A(UB)_. 答案x|x1 或 x2 解析集合 Ax|x2x20 x|x1 或 x2, log3(2x)1log33,02x3, 1x2,Bx|1x2, UBx|x1 或 x2, A(UB)x|x1, 所以 ABx|x1 或 x1 12已知集合 Ax|ylg(xx2),Bx|x2cx0,若 AB,则实数 c 的取值范围是 _ 答案1,) 解析由题意

20、知,Ax|ylg(xx2)x|xx20(0,1),Bx|x2cx0(0,c)由 AB,画出数轴,如图所示,得 c1. 13 已知集合 Ax|1x3, Bx|2mx1m, 若 AB, 则实数 m 的取值范围是() A. 1 3,B. 0,1 3 C(,0D0,) 答案D 解析AB, 若当 2m1m,即 m1 3时,B,符合题意; 若当 2m1m,即 m1 3时, 需满足 m1 3, 1m1 或 m1 3, 2m3, 解得 0m1 3或,即 0m 1 3. 综上,实数 m 的取值范围是0,) 14已知集合 AxR|x2|3,集合 BxR|(xm)(x2)0,且 AB(1,n),则 m_,n_. 答

21、案11 解析AxR|x2|3xR|5x1, 由 AB(1,n),可知 m1, 则 Bx|mx2,画出数轴,可得 m1,n1. 15设 A 是整数集的一个非空子集,对于 kA,如果 k1A,且 k1A,那么称 k 是 A 的 一个“孤立元”给定 S1,2,3,4,5,6,7,8,由 S 的 3 个元素构成的所有集合中,不含“孤立 元”的集合共有_个 答案6 解析依题意可知,由 S 的 3 个元素构成的所有集合中,不含“孤立元”时,这三个元素一 定是连续的三个自然数故这样的集合共有 6 个 16设集合 M x|mxm 3 4,N x|n 1 3xn,且 M,N 都是集合x|0 x1 的子集,如果把 ba 叫做集合x|axb的“长度”,那么集合 MN 的“长度”的最小 值是_ 答案 1 12 解析由已知,可得 m0, m3 41, 即 0m1 4; n1 30, n1, 即1 3n1, 当集合 MN 的长度取最小值时, M 与 N 应分别在区间0,1的左、 右两端 取 m 的最小值 0,n 的最大值 1,可得 M 0,3 4 ,N 2 3,1,所以 MN 0,3 4 2 3,1 2 3, 3 4 ,此时集合 MN 的“长度”的最小值为3 4 2 3 1 12.

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