集合总复习
一、本章复习建议:
解不等式是高中数学的主要工具之一,建议将 “不等式”拆开,把不等式的解法安排在第一章.
二、考试内容:
(1) 集合、子集、补集、交集、并集. (2)不等式的解法.含绝对值的不等式.
(3)逻辑联结词.四种命题.充分条件和必要条件.
三、考试要求:
(1)理解集合、子集、补集、交集、交集的概念.了解空集和全集的意义.了解属于、包含、相等关系的意义.掌握有关的术语和符号,并会用它们正确表示一些简单的集合.
(2)掌握简单不等式的解法.
(3)理解逻辑联结词"或"、"且"、"非"的含义.理解四种命题及其相互关系.掌握充分条件、必要条件及充要条件的意义.
四、知识回顾:
基本概念:集合、元素;有限集、无限集;空集、全集;符号的使用. 集合的表示法:列举法、描述法、图形表示法. 集合元素的特征:确定性、互异性、无序性. 集合间的交、并、补运算. 集合运算的性质; 集合的分类、特性、表示法、常用数集专用符号; 元素与集合、集合与集合的关系; 集合的文氏图、数轴法表示的应用. {|,}{|}{,}
A B x x A x B A B x x A x B A x U x A ?∈∈?∈∈?∈? U 交:且并:或补:且C 主要性质和运算律 包含关系:
,,,,
,;,;,.
U A A A A U A U A B B C A C A B A A B B A B A A B B ?Φ??????????? C
等价关系:U A B A B A A B B A B U ??=?=?= C 集合的运算律:(注意结合“文氏图”)
交换律:.;A B B A A B B A ==
结合律:
()();()(B A C B A C B A C B A ==
分配律:.)()()();()()(C A B A C B A C A B A C B A == 0-1律:,,,A A A U A A U A U Φ=ΦΦ=== 等幂律:.,A A A A A A ==
求补律:A ∩ U A=φ A ∪ U A=U U U=φ U φ=U U ( U A)=A 反演律: U (A ∩B)= ( U A)∪( U B) U (A ∪B)= ( U A)∩( U B) 有限集的元素个数
定义:有限集A 的元素的个数叫做集合A 的基数,记为card( A)规定 card(φ) =0. 基本公式:(1、2、3、5了解;4要记住)
(1)()()()()(2)()()()()
()()()()
card A B card A card B card A B card A B C card A card B card C card A B card B C card C A card A B C =+-=++---+
(3) card( U A)= card(U)- card(A) (4)设有限集合A, card(A)=n,则
(ⅰ)A 的子集个数为n 2; (ⅱ)A 的真子集个数为12-n ;
(ⅲ)A 的非空子集个数为12-n ;(ⅳ)A 的非空真子集个数为22-n . (5)设有限集合A 、B 、C , card(A)=n ,card(B)=m,m 五、考点典型分析 【1】集合是元素的总体,所以认识集合的关键是先认清元素,特别是用描述法表示的集合,这一点尤为重要. 遇到集合问题,首先要弄清:集合里的元素是什么及集合中元素满足的条件。 集合的辨别:注意数集与点集的区别 例1: 已知{ } |1A x y == ,{}2|1B y y x ==+,则=B A . 解析:集合A 中的元素为x ,由x 易知0≥x ,∴}0|{≥=x x A ; 集合B 的元素是y ,由2 0x ≥得1≥y ,∴}1|{≥=y y B . ∴}1|{}1|{}0|{≥=≥≥=x x y y x x B A . 评注:虽然集合A 、B 元素的一般符号不同,但它们的本质是相同的,即都是数集,所以它们 之间可进行运算,集合B A 元素的一般符号用x 或y 都可以. 例2:已知{}2(,)|1A x y y x ==+,{}2|1B y y x ==+,则=B A . 解析:集合A 中的元素为点(x,y ),而集合B 中的元素为y ,表示一个数. 它们之间可进行不能运算,所以=B A φ 例3:(1)已知A={(x ,y)|x+y=1,x ∈R},B={(x ,y)|2x-y=2,x ∈R}, 则A ∩B=______; (2)已知A={y|y=x 2 -1,x ∈R},B={y|y=7-x 2 ,x ∈R}, 则A ∩B=________. 分析:第(1)题中A 、B 为点集,所以 1(,)|22x y A B x y x y ?+=???=???-=???=1(,)|{10}0x x y y ?=? ?=??? =??? (描述法)(,)(列举法):, 第(2)题,因为A 、B 都表示数集,它们分别表示函数y=x 2-1,x ∈R 和y=7-x 2 ,x ∈R 的 值域,从整体上把握,应该有A={y|y ≥-1},B={y|y ≤7},因此A ∩B={y|-1≤y ≤7}. 【2】判断元素与集合、集合与集合关系题 注意符号“∈”、“?”与“?”、“T”各自的用法. “∈”与“?”只能用于元素与集合之间;符号“∈”用在元素和集合间表示从属关系;而“?”与“T”是用在两个集合之间.符号“?”用在两集合间表示包含关系如 1∈{1,2};3?{1,2};{1}?{1,2};{a}T{a ,b}等等. 例4:M={x ∈R|x ≤10},a=3,则下列关系正确的是:A a ∈M B a ?M C {a}∈M D {a}?M 解:a 是元素,{a}与M 是集合,由于310≤,故选(D ). 判断策略: 1、具体化:对于离散的数集或点集等具有明显特征的集合,可以将集合中的元素一一列举出来,使之具体化,然后从中寻长解题方法. 例5设集合1 |24k M x x k ? ? == +∈???? Z ,,1 |4 2k N x x k ?? == + ∈??? ? Z ,,则( ) A.M N = B.M N ü C.M N Y D.M N ≠? 解析一:(列举法)分别取1012k =- , ,,,,, 得11357 44444 M ? ? =-??? ? , ,,,,,,113 537 1424 424 N ? ? =??? ? ,,,,,,,,. 易看出,M 中的元素在N 中都有,而N 中的元素如1 2 M ?.M N ∴ü,故选(B). 解析二:比较集合中元素的特征:分式通分 121||244k k M x x k x x k +???? ==+∈==∈????????Z Z ,, 12||424k k N x x k x x k +???? ==+∈==∈???? ???? Z Z ,, 因为k ∈z 即k 为整数,所以2k+1为奇数,k+2为整数M N ∴ü 2、图示法:数形结合思想可帮助我们理解集合的本质含义,如在进行有些集合的运算时, 借助数轴示意图表示集合与集合的关系,既易于理解,又能提高解题效率;又如对于集合的交、并、补等运算,用V enn 图描述,比单纯用数学语言要形象直观. 例6已知M={x|x >1},N={x|x >a}且M ?N ,则( ) (A )a ≤1 (B )a <1 (C )a ≥1 (D )a >1 【3】有关集合运算题:设全集为U ,已知集合A 、B 则 ,|{A x x B A ∈= 且}B x ∈,即求公共元素构成的集合 ,|{A x x B A ∈= 或}B x ∈,即两集合中的元素并在一起,相同元素只写一次 ,|{U x x A C U ∈=且}A x ∈.即全集中的元素去掉A 中的元素。 注意:有的集合问题比较抽象,解题时若借助韦恩图进行数形分析或利用数轴、图象,采用数形结合思想方法,往往可使问题直观化、形象化,进而能使问题简捷、准确地获解. 例7:集,{|U R A x x ==≤2},{|1}B x x =>-. (1)求A B 及A B ;(2)求 ()A B 及 ()A B . 解:(1)如图,利用数轴可直观地得到结果: {|1A B x x =-< ≤2};A B R = . (2) (){|A B x x = ≤1,或2}x >;()A B =? . 例8:{}{}2U=2,3,23,|21|,2,a a A a +-=-{}5,U A =e求实数a 的值. 分析;根据补集的定义,{}5U A =e表示了55A U ∈?且,抓住了这两层,就能准确作答. 解;由{}5U A =e可得,55A U ∈?且 所以2235,24a a a a +-===-解得或 当a =2时,|2a -1|=35≠符合题意. 当a =-4时, |2a -1|=95≠,但是9U ? 值为2. 例9 已知全集U = {x | x 取不大于20的质数},A 、B 是U 的两个子集,且A (C U B)={3,5},(C U A) B ={7,19},(C U A) (C U B) ={2,17},求集合A 、B . 解:由于U = {2,3,5,7,11,13,17,19}, 作出如右图所示的Venn 图.集合A 、B 将全集U 划分成了四部分. ① A (C U B);②(C U A) B ;③A B ;④(C U A) (C U B)(也就是C U (A B)), 它们的并集为全集U . 已知A (C U B)、(C U A) B 、(C U A) (C U B) 的元素让他们对号入座,剩下的元素组成了A B . 故A B ={11,13}, 可得A ={3,5,11,13}, B = {7,11,13,19}. 评析:元素与集合的隶属关系以及集合之间的 包含关系,一般都能通过Venn 图形象表达,再加上由于题设条件比较抽象,也应借助于Venn 图寻找解题思路,这样做有助于直观地分析问题、解决问题. 例10全集U ={x |0<x ≤10,x ∈N*},若A ∩B ={3},A ∩eU B ={1,5,7},eU A ∩eU B ={9},求A ,B .分析:本题关系较为复杂,由推理的方法较难,而用韦恩图,则显得简捷. 解:由U ={1,2,3,…,9},据题意,画韦恩图,如右图, 易得A ={1,3,5,7},B ={2,4,6,8}. 【4】已知集合关系,求字母参数的范围 x A B U 2 46 8 1 57 3 9 例 11、知集合{}22342 M a a =++,,,{}2 07422N a a a =+--,,,,且{}37M N = ,,求实数a 的值. 剖析:{}37M N = ,,2427a a ∴++=.解得 1a =,或5a =-. 当5a =-时,N 中的元素为0,7,3,7,这与集合中元素的互异性矛盾,应舍去5a =-. 当1a =时,{}0731N =,,,,故正确结果是1a = 例12:{}{}|22,|23x a x a B x x A =-<<+=-<<,若A B A = ,求实数a 的取值范围. 分析;化简集合B A 与集合,利用数轴作图,可形象直观地表达出a 所满足的条件. 解:由已知得{}|22,A x a x a =-<<+{}|23B x x =-<< 由A B A = 可得A B ?,注意:A 集合确定,直接数轴作图求解。 所以22 23 a a -≥-??+≤? 解得01a ≤≤ 评注:1. 注意端点值的舍取,一个难点和易错点,我们看到取等号时,集合B A 与集合是相等的,此时满足A B ?.若把条件A B A = 改为B A 呢?显然就取不到等号了. 2.将A B A = 转化为A B ?,以数轴直观地表达出了两集合的包含关系. 例13:已知集合A ={x ∣x ≥4,或x <-5},B={x ∣a +1≤x ≤a +3}, 若A∪B=A,求a 得取值范围. 解:由A∪B=A得 B?A.注意:A 集合确定,直接数轴作图求解 ∴a +3<-5,或a +1≥4,解得a <-8,或a ≥3. 分析:当a =-8时,不符合题意;当a =3时,符合题意, 评注:在求集合中字母取值范围时,要特别注意该字母在取值范围的边界能否取等号,否则会导致解题结果错误. 例14、设集合A={x|-2≤x ≤5},B={x|m+1≤x ≤2m-1},若B ?A ,求实数m 的取值范围. 注意:B?A. B 集合不确定,即当m+1>2m-1时,B=Φ,所以需讨论 解析:(1)当m+1>2m-1,即m<2时,B=Φ也符合B ?A . (2)B ≠Φ时B ?A ,∴12112215 m m m m +≤-?? +≥-??-≤? ∴233m m m ≥??≥-??≤?即33≤≤-m 因此所求实数m 的范围应为m<2或2≤m ≤3,即m ≤3. 例15:已知A={x|x 2-3x+2=0},B={x|ax-2=0},并且A ∪B=A ,求实数a 组成的集合C . 分析:因为A ∪B=A A B ??,可据此求a 的值,但要注意B=Φ的情形. 解:(1)当a=0时,B=Φ符合题意; (2)当a ≠0时,B={a 2},而A={1,2}, ∵A ∪B=A A B ?? ∴a 2=1或a 2=2 ,∴a=2或a=1. 综上,C={0,1,2} . 注意“?”的特殊性.“?”是不含任何元素的集合.但它在集合大家庭中的地位却不可 -2 3 x 小视, ?是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集; 1、 ?只有唯一的一个子集(即它本身),而无真子集; 2、 任何一个集合与?作交集运算都等于?;任何一个集合A 与?作并集运算都等于A .遇到A B =? 时,你是否注意到“极端”情况:A =?或B =?;同样当A B ?时,你是否忘记?=A 的情形? 例16:知集合 A = { m , m n ,1},集合 B = {m 2,m + n ,0},若A = B ,求实数m 、n 的值. 解法一:20 1n m m ?=???=? 所以01n m =??=±?由集合的互异性可知m ≠1.所以m =-1,n = 0 解法二:由 A = B ,得集合中三个数相加对应相等,三个数相乘对应相等,所以 ??? ??? ??+?=??+++=++. 0)(1,0122 n m m m n m n m m m n m ? ???±==.1,0m n 由集合的互异性可知m ≠1.所以m =-1,n = 0. 六、基础训练 一、选择题: 1.集合{}5,4,3,2,1=M 的子集个数是 ( ) A .32 B .31 C .16 D .15 2.如果集合A={x |ax 2+2x +1=0}中只有一个元素,则a 的值是 ( ) A .0 B .0 或1 C .1 D .不能确定 3.设集合{} 32|≤=x x M ,b a +=11,其中()1,0∈b ,则下列关系中正确的是( ) A .a ≠ ?M B .M a ? C .{}M a ∈ D .{}a ≠ ?M 4.设集合A={x |1<x <2},B={x |x <a }满足A ≠ ?B ,则实数a 的取值范围是 ( ) A .[)+∞,2 B .(]1,∞- C .[)+∞,1 D .(]2,∞- 5.满足{1,2,3} ≠?M ≠ ?{1,2,3,4,5,6}的集合M 的个数是 ( ) A .8 B .7 C .6 D .5 6.设全集I={0,1,2,3,4},集合A={0,1,2,3},集合B={2,3,4},则A C I ∪B C I = ( ) A .{0} B .{0,1} C .{0,1,4} D .{0,1,2,3,4} 7.集合A={a 2,a +1,-1},B={2a -1,| a -2 |, 3a 2+4},A ∩B={-1},则a 的值是( ) A .-1 B .0 或1 C .2 D .0 8.已知集合M={(x ,y )|4x +y =6},P={(x ,y )|3x +2y =7},则M ∩P 等于 ( ) A .(1,2) B .{1}∪{2} C .{1,2} D .{(1,2)} 9.设集合A={x |x ∈Z 且-10≤x ≤-1},B={x |x ∈Z 且|x |≤5 },则A ∪B 中元素的个数为 ( ) A .11 B .10 C .16 D .15 10.已知全集I =N ,集合A ={x |x =2n ,n ∈N},B ={x |x =4n ,n ∈N},则 ( ) A .I =A ∪B B .I =A C I ∪B C .I =A ∪B C I D .I =A C I ∪B C I 11.设集合M=},2 14|{},,4 12 |{Z k k x x N Z k k x x ∈+==∈+=,则 ( ) A .M =N B .N M ? C .N M ? D .M ∩=N Φ 12.集合A={x |x =2n +1,n ∈Z}, B={y |y =4k ±1,k ∈Z},则A 与B 的关系为 ( ) A .A ≠ ?B B .A ≠?B C .A=B D .A ≠B 13.(04年全国Ⅰ理)设A 、B 、I 均为非空集合,且满足I B A ??,则下列各式中错误的是 ( B ) (A )I B A C I =?)( (B) I B C A C I I =?)()( (C) Φ=?)(B C A I (D) B C B C A C I I I =?)()( 14.(05全国卷Ⅰ)设I 为全集,321S S S 、、是I 的三个非空子集,且I S S S =??321,则下面论断正确的是(C) (A )Φ=?? )(321S S S C I (B )123I I S C S C S ??() (C )Φ=??)321S C S C S C I I I (D )123I I S C S C S ??() 15.(05湖北卷)设P 、Q 为两个非空实数集合,定义集合 P+Q=},5,2,0{},,|{=∈∈+P Q b P a b a 若}6,2,1{=Q ,则P+Q 中元素的个数是 ( B ) A .9 B .8 C .7 D .6 16.设集合A 和B 都是坐标平面上点集{(x,y )︳x ∈R,y ∈R},映射f: A →B 把集合A 中的元素(x,y)映射成集合B 中的元素(x+y,x-y),则在映射f 下,象(2,1)的原象是 ( ) (A)(3,1) (B) ( 21,23) (C)(2 1 ,23-) (D)(1,3) 17.(04年北京理)函数?? ?∈-∈=M x x P x x x f )(,其中P 、M 为实数集R 的两个非空子集,又规定 f(P)={y ︱y=f(x),x ∈P}, f(M)={y ︱y=f(x),x ∈M}.给出下列四个判断,其中正确判断有 ( B ) ①若P ∩M=Φ则f(P)∩f(M)=Φ ②若P ∩M ≠Φ则f(P)∩f(M)≠Φ ③若P ∪M=R 则f(P)∪f(M)=R ④若P ∪M ≠R 则f(P)∪f(M)≠R A 1个 B 2个 C 3个 D 4个 18.(06安徽卷)设集合{}22,A x x x R =-≤∈,{}2|,12B y y x x ==--≤≤,则() R C A B 等于( ) A .R B .{},0x x R x ∈≠ C .{}0 D .? 解:[0,2]A =,[4,0]B =-,所以(){0}R R C A B C = ,故选B 。 19(06卷)若A 、B 、C 为三个集合,C B B A ?=?,则一定有 (A )C A ? (B )A C ? (C )C A ≠ (D )φ=A 【思路点拨】本题主要考查.集合的并集与交集运算,集合之间关系的理解。 【正确解答】因为A A B C B C ?? 且A B C B = 由题意得A C ?所以选A 【解后反思】对集合的子、交、并、补运算,以及集合之间的关系要牢固掌握。本题考查三个抽象集合之间的关系,可以考虑借助与文氏图。 20.(06卷I )设集合{} 2 0M x x x =-<,{}2N x x =<,则 A .M N =? B .M N M = C .M N M = D .M N R = 解:{} 2 0M x x x =-<={|01}x x <<,{}2N x x =<={|22}x x -<<, ∴ M N M = ,选B. 21.(06重庆卷)已知集合U ={1,2,3,4,5,6,7}, A ={2,4,5,7},B ={3,4,5},则(u A )∪(u B )= (A){1,6} (B){4,5} (C){1,2,3,4,5,7} (D){1,2,3,6,7} 解析:已知集合{}{}{}5,4,3,7,5,4,2,7,6,5,4,3,2,1===B A U ,(u A ) ={1,3,6},(u B ) ={1,2,6,7},则(u A )∪(u B )={1,2,3,6,7},选D. 22.(06辽宁卷)设集合{1,2}A =,则满足{1,2,3}A B ?=的集合B 的个数是 (A)1 (B)3 (C)4 (D)8 【解析】{1,2}A =,{1,2,3}A B ?=,则集合B 中必含有元素3,即此题可转化为求集合{1,2}A =的子集个数问题,所以满足题目条件的集合B 共有224=个。故选择答案C 。 二、填空题: 23.设集合U ={(x ,y )|y =3x -1},A ={(x ,y )|1 2--x y =3},则C U A = . 24.集合M={a | a -56∈N ,且a ∈Z},用列举法表示集合M=_____ ___. 25.设含有10个元素的集合的全部子集数为S ,其中由3个元素组成的子集数为T ,则T/S 的值 为 . 26.设A={x |x 2 +x -6=0},B={x |mx +1=0},且A ∪B=A ,则m 的取值范围是 . 三、解答题: 27.已知集合A ={x |-1<x <3},A ∩B =?,A ∪B =R ,求集合B . 28.已知集合A ={x |1≤x <4},B ={x |x <a };若A B ,求实数a 的取值集合. 29.已知集合A={-3,4},B={x |x 2-2px +q =0},B ≠φ,且B ?A ,求实数p ,q 的值. 30.设集合A={x |x 2 +4x =0},B={x |x 2 +2(a +1)x +a 2 -1=0} ,A ∩B=B , 求实数a 的值. 31.已知集合A={}52≤≤-x x ,{}121-≤≤+=m x m x B ,且A B A = ,求实数m 的取值范 围。 32.集合A ={x |x 2 -ax +a 2 -19=0},B ={x |x 2 -5x +6=0},C ={x |x 2 +2x -8=0}. (1)若A ∩B =A ∪B ,求a 的值; (2)若? A ∩ B ,A ∩ C =?,求a 的值. 33.已知集合A={}xy y x y x ,,+-,B={}0,,2222y x y x -+,A=B ,求x ,y 的值。 34.已知集使A={} 0)1()1(222>++++-a a y a a y y ,B=? ?? ? ??≤≤+ -= 30,25 2 12 x x x y y , A ∩B=φ,求实数a 的取值范围. 35.已知函数y=3x+1的定义域为A={}d c b ,,,3,值域为B={}2324,7,3,5220a a a a a ++++求a+b+c+d. 七、实战训练A 一、选择题 1.(07全国1理)设,a b R ∈,集合{1,,}{0, ,}b a b a b a +=,则b a -= A .1 B .1- C .2 D .2- 2、(07山东文理2)已知集合1 1{11}| 2 42x M N x x +? ? =-=<<∈???? Z ,,,,则M N = ( ) A .{11}-, B .{0} C .{1}- D .{10}-, 3、(07广东理1)已知函数() f x =的定义域为M ,g(x)=ln(1)x +的定义域为N ,则M ∩N= (A ){|1}x x >- (B ){|1}x x < (C ){|11}x x -<< (D )? 4、(07广东理8)设S 是至少含有两个元素的集合,在S 上定义了一个二元运算“*”(即对任意的a,b ∈S,对于有序元素对(a,b),在S 中有唯一确定的元素a*b 与之对应)。若对于任意的a,b ∈S,有a*( b * a)=b ,则对任意的a,b ∈S,下列等式中不. 恒成立的是A (A )( a * b) * a =a (B) [ a*( b * a)] * ( a*b)=a (C )b*( b * b)=b (D )( a*b) * [ b*( a * b)] =b 5、(07安徽理5)若}{ 2228x A x -=∈Z ≤<,{2R |log |1}B x x =∈>,则)(C R B A ?的元素 个数为 (A )0 (B )1 (C )2 (D )3 6、(07江苏2)已知全集U Z =,2{1,0,1,2},{|}A B x x x =-==,则U A C B 为(A ) A .{1,2}- B .{1,0}- C .{0,1}