集合的概念與運算技巧

2022-08-19 14:30:04 字數 4508 閱讀 5180

【命題趨向】

1.高考試題通過選擇題和填空題,以及大題的解集,全面考查集合與簡易邏輯的知識,題型新,分值穩定.一般佔5---10分.

2.簡易邏輯一部分的內容在近兩年的高考試題有所出現,應引起注意.

【考點透視】

1.理解集合、子集、補集、交集、並集的概念.

2.了解空集和全集的意義.

3.了解屬於、包含、相等關係的意義.掌握有關的術語和符號,並會用它們正確表示一些簡單的集合.

4.解答集合問題,首先要正確理解集合有關概念,特別是集合中元素的三要素;對於用描述法給出的集合,要緊緊抓住豎線前面的代表元素x以及它所具有的性質p;要重視發揮圖示法的作用,通過數形結合直觀地解決問題.

5.注意空集的特殊性,在解題中,若未能指明集合非空時,要考慮到空集的可能性,如ab,則有a=或a≠兩種可能,此時應分類討論.

【例題解析】

題型1. 正確理解和運用集合概念

理解集合的概念,正確應用集合的性質是解此類題目的關鍵.

例1.已知集合m=,n=,則m∩n=( )

a.(0,1),(1,2) b.c. d.

思路啟迪:集合m、n是用描述法表示的,元素是實數y而不是實數對(x,y),因此m、n分別表示函式y=x2+1(x∈r),y=x+1(x∈r)的值域,求m∩n即求兩函式值域的交集.

解:m==, n==.

∴m∩n=∩=,∴應選d.

點評:①本題求m∩n,經常發生解方程組

從而選b的錯誤,這是由於在集合概念的理解上,僅注意了構成集合元素的共同屬性,而忽視了集合的元素是什麼.事實上m、n的元素是數而不是點,因此m、n是數集而不是點集.②集合是由元素構成的,認識集合要從認識元素開始,要注意區分、、,這三個集合是不同的.

例2.若p=,q=,則p∩q等於( )

a.p   b.q c.  d.不知道

思路啟迪:類似上題知p集合是y=x2(x∈r)的值域集合,同樣q集合是y= x2+1(x∈r)的值域集合,這樣p∩q意義就明確了.

解:事實上,p、q中的代表元素都是y,它們分別表示函式y=x2,y= x2+1的值域,由p=,q=,知qp,即p∩q=q.∴應選b.

例3. 若p=,q=,則必有( )

a.p∩q=  b.p q c.p=q d.p q

思路啟迪:有的同學一接觸此題馬上得到結論p=q,這是由於他們僅僅看到兩集合中的y=x2,x∈r相同,而沒有注意到構成兩個集合的元素是不同的,p集合是函式值域集合,q集合是y=x2,x∈r上的點的集合,代表元素根本不是同一類事物.

解:正確解法應為: p表示函式y=x2的值域,q表示拋物線y=x2上的點組成的點集,因此p∩q=.∴應選a.

例4(2023年安徽卷文)若,則= ( )

a. b. c. d.

思路啟迪:

解:應選d.

點評:解此類題應先確定已知集合.

題型2.集合元素的互異性

集合元素的互異性,是集合的重要屬性,教學實踐告訴我們,集合中元素的互異性常常被學生在解題中忽略,從而導致解題的失敗,下面再結合例題進一步講解以期強化對集合元素互異性的認識.

例5. 若a=,b=,且a∩b=,則實數的值是________.

解答啟迪:∵a∩b=,∴3-22-+7=5,由此求得=2或=±1. a=,集合b中的元素是什麼,它是否滿足元素的互異性,有待於進一步考查.

當=1時, 2-2+2=1,與元素的互異性相違背,故應捨去=1.

當=-1時,b=,與a∩b=相矛盾,故又捨去=-1.

當=2時,a=,b=,此時a∩b=,滿足題設.

故=2為所求.

例6. 已知集合a=,b=.若a=b,則c的值是______.

思路啟迪:要解決c的求值問題,關鍵是要有方程的數學思想,此題應根據相等的兩個集合元素完全相同及集合中元素的確定性、互異性,無序性建立關係式.

解:分兩種情況進行討論.

(1)若+b=c且+2b=c2,消去b得:+c2-2c=0,

=0時,集合b中的三元素均為零,和元素的互異性相矛盾,故≠0.

∴c2-2c+1=0,即c=1,但c=1時,b中的三元素又相同,此時無解.

(2)若+b=c2且+2b=c,消去b得:2c2-c-=0,

∵≠0,∴2c2-c-1=0,即(c-1)(2c+1)=0,又c≠1,故c=-.

點評:解決集合相等的問題易產生與互異性相矛盾的增解,這需要解題後進行檢驗和修正.

例7.已知集合a=,b=,且a∪b=a,則的值為______.

思路啟迪:由a∪b=a而推出b有四種可能,進而求出的值.

解: ∵ a∪b=a,

∵ a=,∴ b=或b=或b=或b=.

若b=,則令△<0得∈;

若b=,則令△=0得=2,此時1是方程的根;

若b=,則令△=0得=2,此時2不是方程的根,∴∈;

若b=則令△>0得∈r且≠2,把x=1代入方程得∈r,把x=2代入方程得=3.

綜上的值為2或3.

點評:本題不能直接寫出b=,因為-1可能等於1,與集合元素的互異性矛盾,另外還要考慮到集合b有可能是空集,還有可能是單元素集的情況.

題型3.要注意掌握好證明、判斷兩集合關係的方法

集合與集合之間的關係問題,是我們解答數學問題過程中經常遇到,並且必須解決的問題,因此應予以重視.反映集合與集合關係的一系列概念,都是用元素與集合的關係來定義的.因此,在證明(判斷)兩集合的關係時,應回到元素與集合的關係中去.

例8.設集合a=,集合b=,則集合a、b的關係是

解:任設∈a,則=3n+2=3(n+1)-1(n∈z),

∴ n∈z,∴n+1∈z.∴∈b,故.    ①

又任設 b∈b,則 b=3k-1=3(k-1)+2(k∈z),

∵ k∈z,∴k-1∈z.∴ b∈a,故   ②

由①、②知a=b.

點評:這裡說明∈b或b∈a的過程中,關鍵是先要變(或湊)出形式,然後再推理.

例9(2023年江蘇卷)若a、b、c為三個集合,,則一定有( )

a .    b .    c .    d .

[考查目的]本題主要考查集合間關係的運算.

解:由知,,故選a.

(2023年福建卷文)已知全集,且,,則等於 ( c )

a. b. c. d.

例10.(2023年遼寧卷)設集合,則滿足的集合b的個數是( )

a . 1 b .3 c .4 d . 8

[考查目的] 本題考查了並集運算以及集合的子集個數問題,同時考查了等價轉化思想.

解:,,則集合b中必含有元素3,即此題可轉化為求集合的子集個數問題,所以滿足題目條件的集合b共有個.故選c.

例11.(2023年北京卷文)

記關於的不等式的解集為,不等式的解集為.

()若,求;

()若,求正數的取值範圍.

思路啟迪:先解不等式求得集合和.

解:()由,得.

().由,得,又,所以,

即的取值範圍是.

題型4. 要注意空集的特殊性和特殊作用

空集是乙個特殊的重要集合,它不含任何元素,是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.顯然,空集與任何集合的交集為空集,與任何集合的並集仍等於這個集合.當題設中隱含有空集參與的集合關係時,其特殊性很容易被忽視的,從而引發解題失誤.

例12. 已知a=,b=且a∪b=a,則實數組成的集合c是

解:由x2-3x+2=0得x=1或2.當x=1時, =2,當x=2時, =1.

這個結果是不完整的,上述解答只注意了b為非空集合,實際上,b=時,仍滿足a∪b=a,當=0時,b=,符合題設,應補上,故正確答案為c=.

例13.(2023年北京卷理)已知集合,.若,則實數的取值範圍是

思路啟迪:先確定已知集合a和b.

解: 故實數的取值範圍是.

例14. 已知集合a=,若a∩=,則實數m的取值範圍是

思路啟迪:從方程觀點看,集合a是關於x的實係數一元二次方程x2+(m+2)x+1=0的解集,而x=0不是方程的解,所以由a∩=可知該方程只有兩個負根或無實數根,從而分別由判別式轉化為關於m的不等式,並解出m的範圍.

解:由a∩=又方程x2+(m+2)x+1=0無零根,所以該方程只有兩個負根或無實數根,

或△=(m+2)2-4<0.解得m≥0或-4-4.

點評:此題容易發生的錯誤是由a∩=只片面地推出方程只有兩個負根(因為兩根之積為1,因為方程無零根),而把a=漏掉,因此要全面準確理解和識別集合語言.

例15.已知集合a=,集合b=.若ba,則實數p的取值範圍是________.

解:由x2-3x-10≤0得-2≤x≤5.

欲使ba,只須∴ p的取值範圍是-3≤p≤3.

上述解答忽略了"空集是任何集合的子集"這一結論,即b=時,符合題設.

應有:①當b≠時,即p+1≤2p-1p≥2.

由ba得:-2≤p+1且2p-1≤5.由-3≤p≤3.∴ 2≤p≤3.

②當b=時,即p+1>2p-1p<2.

由①、②得:p≤3.

點評:從以上解答應看到:解決有關a∩b=、a∪b=,ab等集合問題易忽視空集的情況而出現漏解,這需要在解題過程中要全方位、多角度審視問題.

題型5.要注意利用數形結合解集合問題

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