知識講解 集合的基本關係及運算 提高

2022-05-03 11:06:02 字數 4311 閱讀 1038

(2)概念中的「所有」兩字的含義是,不僅「a∩b中的任意元素都是a與b的公共元素」,同時「a與b的公共元素都屬於a∩b」.

(3)兩個集合求交集,結果還是乙個集合,是由集合a與b的所有公共元素組成的集合.

3.補集

全集:一般地,如果乙個集合含有我們所研究問題中所涉及的所有元素,那麼就稱這個集合為全集,通常記作u.

補集:對於全集u的乙個子集a,由全集u中所有不屬於集合a的所有元素組成的集合稱為集合a相對於全集u的補集(complementary set),簡稱為集合a的補集,記作:補集的venn圖表示:

要點詮釋:

(1)理解補集概念時,應注意補集是對給定的集合和相對而言的乙個概念,乙個確定的集合,對於不同的集合u,補集不同.

(2)全集是相對於研究的問題而言的,如我們只在整數範圍內研究問題,則為全集;而當問題擴充套件到實數集時,則為全集,這時就不是全集.

(3)表示u為全集時的補集,如果全集換成其他集合(如)時,則記號中「u」也必須換成相應的集合(即).

4.集合基本運算的一些結論

若a∩b=a,則,反之也成立

若a∪b=b,則,反之也成立

若x (a∩b),則xa且xb

若x (a∪b),則xa,或xb

求集合的並、交、補是集合間的基本運算,運算結果仍然還是集合,區分交集與並集的關鍵是「且」與「或」,在處理有關交集與並集的問題時,常常從這兩個字眼出發去揭示、挖掘題設條件,結合venn圖或數軸進而用集合語言表達,增強數形結合的思想方法.

【典型例題】

型別一、集合間的關係

例1. 集合,集合,那麼間的關係是( ).

a. b. cd.以上都不對

【答案】b

【解析】先用列舉法表示集合、,再判斷它們之間的關係.由題意可知,集合是非負偶數集,即.集合中的元素.

而(為正奇數時)表示0或正偶數,但不是表示所有的正偶數,即.由依次得0,2,6,12,,即.

綜上知, ,應選.

【總結昇華】判斷兩個集合間的關係的關鍵在於:弄清兩個集合的元素的構成,也就是弄清楚集合是由哪些元素組成的.這就需要把較為抽象的集合具體化(如用列舉法來表示集合)、形象化(用venn圖,或數形集合表示).

舉一反三:

【變式1】若集合,則( ).

a. b. cd.

【答案】c

例2. 寫出集合的所有不同的子集.

【解析】不含任何元素子集為,只含1個元素的子集為,,,含有2個元素的子集有,,,含有3個元素的子集為,即含有3個元素的集合共有23=8個不同的子集.如果集合增加第4個元素d,則以上8個子集仍是新集合的子集,再將第4個元素d放入這8個子集中,會得到新的8個子集,即含有4個元素的集合共有24=16個不同子集,由此可推測,含有n個元素的集合共有2n個不同的子集.

【總結昇華】要寫出乙個集合的所有子集,我們可以按子集的元素個數的多少來分別寫出.當元素個數相同時,應依次將每個元素考慮完後,再寫剩下的子集.如本例中要寫出2個元素的子集時,先從a起,a與每個元素搭配有,,然後不看a,再看b可與哪些元素搭配即可.

同時還要注意兩個特殊的子集:和它本身.

舉一反三:

【變式1】已知,則這樣的集合有個.

【答案】7個

【變式2】同時滿足:①;②,則的非空集合有( )

a. 16個 b. 15個 c. 7個 d. 6個

【答案】c

【解析】時,;時,;時,;時,;時,;非空集合可能是:,共7個.故選c.

例3.集合a=,b=,c=,d=是否表示同一集合?

【答案】以上四個集合都不相同

【解析】集合a=的代表元素為x,故集合a表示的是函式y=x2+1中自變數x的取值範圍,即函式的定義域a=;

集合b=的代表元素為y,故集合b表示的是函式y=x2+1中函式值y的取值範圍,即函式的值域b=;

集合c=的代表元素為點(x,y),故集合c表示的是拋物線y=x2+1上的所有點組成的集合;

集合d=是用列舉法表示的集合,該集合中只有乙個元素:方程y=x2+1.

【總結昇華】認清集合的屬性,是突破此類題的關鍵.首先應當弄清楚集合的表示方法,是列舉法還是描述法;其次對於用描述法表示的集合一定要認準代表元素,準確理解對代表元素的限制條件.

舉一反三:

【變式1】 設集合,,則( )

a. b. c. d.

【答案】d

【解析】排除法:集合m、n都是點集,因此只能是點集,而選項a表示二元數集合,選項b表示二元等式集合,選項c表示區間(無窮數集合)或單獨的乙個點的座標(不是集合),因此可以判斷選d.

【變式2】 設集合,,則與的關係是( )

a. b. c. d.

【答案】a

【解析】集合m表示函式的定義域,有;

集合n表示函式的值域,有,故選a.

【高畫質課堂:集合的概念、表示及關係 377430 例2】

【變式3】 設m=,n=,則m與n滿足( )

a. m=n b. mn c. nm d. m∩n=

【答案】b

【解析】 當an+時,元素x=a2+1,表示正整數的平方加1對應的整數,而當bn+時,元素x=b2-4b+5=(b-2)2+1,其中b-2可以是0,所以集合n中元素是自然數的平方加1對應的整數,即m中元素都在n中,但n中至少有乙個元素x=1不在m中,即mn,故選b.

【高畫質課堂:集合的概念、表示及關係 377430 例3】

例4.已知若m=n,則= .

a.-200 b.200 c.-100d.0

【思路點撥】解答本題應從集合元素的三大特徵入手,本題應側重考慮集合中元素的互異性.

【答案】d

【解析】由m=n,知m,n所含元素相同.由o可知

若x=0,則xy=0,即x與xy是相同元素,破壞了m中元素互異性,所以x≠0.

若x·y=0,則x=0或y=0,其中x=0以上討論不成立,所以y=0,即n中元素0,y是相同元素,破壞了n中元素的互異性,故xy≠0

若,則x=y,m,n可寫為

m=,n=

由m=n可知必有x2=|x|,即|x|2=|x|

∴|x|=0或|x|=1

若|x|=0即x=0,以上討論知不成立

若|x|=1即x=±1

當x=1時,m中元素|x|與x相同,破壞了m中元素互異性,故 x≠1

當x=-1時,m=,n=符合題意,綜上可知,x=y=-1

=-2+2-2+2+…+2=0

【總結昇華】解答本題易忽視集合的元素具有的「互異性」這一特徵,而找不到題目的突破口.因此,集合元素的特徵是分析解決某些集合問題的切入點.

舉一反三:

【變式1】設a,br,集合,則b-a=( )

【答案】2

【解析】由元素的三要素及兩集合相等的特徵:

∴當b=1時,a=-1,

當時,∴b=a且a+b=0,∴a=b=0(舍)

∴綜上:a=-1,b=1,∴b-a=2.

型別二、集合的運算

例5. 設集合,,,求.

【答案】,

【解析】先將集合、、、轉化為文字語言敘述,以便弄清楚它們的構成,再求其交集即可.

集合表示3的倍數所組成的集合;

集合表示除以3餘1的整數所組成的集合;

集合表示除以3餘2的整數所組成的集合;

集合表示除以6餘1的整數所組成的集合;

,.【總結昇華】求兩個集合的交集或並集,關鍵在於弄清兩個集合由哪些元素所構成的,因而有時需要對集合進行轉化,或具體化、形象化.如本例中轉化為用自然語言來描述這些集合,有利於弄清集合的元素的構成.

類似地,若乙個集合元素的特徵由不等式給出時,利用數軸就能使問題直觀形象起來.

舉一反三:

【變式1】已知集合m=,n=,則m∩n等於( )

ab. rc. ,n=,所以m∩n=,選d.

例6. 設集合m=,n=,m∩n=,則m∪n為( )

a. b. c.  d.

【思路點撥】先把集合n化簡,然後再利用集合中元素的互異性解題.

【答案】d

【解析】由n=可得:n=,p=,求m∪p和m∩p;

(2)已知:a=, b=, 求:a∩b,a∪b;

(3)已知集合a=, b=, 其中ar,若a∩b=,求a∪b.

【答案】(1),;(2),r;(3).

【解析】(1)p=,m∪p=,m∩p=.

(2)∵a=, b=, a∩b=, a∪b=r.

(3)∵a∩b=,-3b,則有:

①a-3=-3a=0, a=, b=a∩b=,與已知不符,∴a≠0;

②2a-1=-3a=-1, ∴ a=, b=, 符合題設條件,∴a∪b=.

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