【数学】2020届一轮复习(理)通用版1-1集合学案

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【数学】2020届一轮复习(理)通用版1-1集合学案

第一节集__合 ‎1.集合的相关概念 ‎(1)集合元素的三个特性:确定性、无序性、互异性❶.‎ ‎(2)元素与集合的两种关系:属于,记为∈;不属于,记为∉.‎ ‎(3)集合的三种表示方法:列举法、描述法、图示法.‎ ‎(4)五个特定的集合:‎ 集合 自然数集 正整数集 整数集 有理数集 实数集 符号 N N*或N+‎ Z Q R ‎2.集合间的基本关系 表示 关系  ‎ 文字语言 符号语言 记法 基本关系 子集 集合A的元素都是集合B的元素 x∈A⇒x∈B 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属于A A⊆B,且∃x0∈B,‎ x0∉A AB或BA 相等 集合A,B的元素完全相同 A⊆B,B⊆A A=B 空集 不含任何元素的集合.空集是任何集合A的子集,是任何非空集合B的真子集 ‎∀x,x∉∅,∅⊆A,∅B(B≠∅)‎ ‎ ‎3.集合的基本运算 集合的并集 集合的交集 集合的补集 符号表示 A∪B A∩B 若全集为U,则集合A的补集为∁UA❹‎ 图形表示 意义 ‎{x|x∈A,或x∈B}‎ ‎{x|x∈A,且x∈B}‎ ‎{x|x∈U,且x∉A}‎ 元素互异性,即集合中不可能出现相同的元素.此性质常用于题目中对参数的取舍.‎ 任何集合是其自身的子集.‎ ‎(1)注意∅,{0}和{∅}的区别:∅是集合,不含任何元素;{0}含有一个元素0;{∅}含有一个元素∅,且∅∈{∅}和∅⊆{∅}都正确.‎ ‎(2)在涉及集合之间的关系时,若未指明集合非空,则要考虑空集的可能性,如若A⊆B,则要考虑A=∅和A≠∅两种可能.‎ ‎(1)求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合即为∁UA.‎ ‎(2)补集∁UA是针对给定的集合A和U(A⊆U)相对而言的一个概念,一个确定的集合A,对于不同的集合U,它的补集不同.‎ ‎[熟记常用结论]‎ ‎1.A⊆B,B⊆C⇒A⊆C;AB,BC⇒AC.‎ ‎2.含有n个元素的集合A={a1,a2,…,an}有2n个子集,有2n-1个真子集,有2n-2个非空真子集.‎ ‎3.A∪∅=A,A∪A=A,A∪B=B∪A,A⊆(A∪B),B⊆(A∪B).‎ ‎4.A∩∅=∅,A∩A=A,A∩B=B∩A,A∩B⊆A,A∩B⊆B.‎ ‎5.A∩B=A∪B⇔A=B.‎ ‎6.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔(∁UA)⊇(∁UB)⇔A∩(∁UB)=∅.‎ ‎7.(∁UA)∩(∁UB)=∁U(A∪B),(∁UA)∪(∁UB)=∁U(A∩B).‎ ‎8.A∪∁UA=U,A∩∁UA=∅,∁U(∁UA)=A,∁AA=∅,∁A∅=A.‎ ‎[小题查验基础]‎ 一、判断题(对的打“√”,错的打“×”)‎ ‎(1){x|x≤1}={t|t≤1}.(  )‎ ‎(2){x|y=x2+1}={y|y=x2+1}={(x,y)|y=x2+1}.(  )‎ ‎(3)任何一个集合都至少有两个子集.(  )‎ ‎(4)若A∩B=A∩C,则B=C.(  )‎ 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)×‎ 二、选填题 ‎1.设集合A={x|-2≤x≤2},Z为整数集,则集合A∩Z中元素的个数是(  )‎ A.3    B.4     C.5     D.6‎ 解析:选C A中包含的整数元素有-2,-1,0,1,2,共5个,所以A∩Z中的元素个数为5.‎ ‎2.已知集合A={y|y=|x|-1,x∈R},B={x|x≥2},则下列结论正确的是(  )‎ A.-3∈A B.3∉B ‎ C.A∩B=B D.A∪B=B 解析:选C 由题意知A={y|y≥-1},B={x|x≥2},故A∩B={x|x≥2}=B.‎ ‎3.设全集U={1,2,3,4},集合S={1,3},T={4},则(∁US)∪T=(  )‎ A.{2,4} B.{4} ‎ C.∅ D.{1,3,4}‎ 解析:选A 由补集的定义,得∁US={2,4},从而(∁US)∪T={2,4},故选A.‎ ‎4.集合{-1,0,1}共有________个子集.‎ 解析:因为集合有3个元素,所以集合共有23=8个子集.‎ 答案:8‎ ‎5.已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为________.‎ 解析:由题意得m+2=3或2m2+m=3,则m=1或m=-.当m=1时,m+2=3且2m2+m=3,根据集合元素的互异性可知不满足题意;当m=-时,m+2=,而2m2+m=3,故m=-.‎ 答案:- 考点一 ‎[基础自学过关] ‎ 集合的含义及表示 ‎ [题组练透]‎ ‎1.(2018·全国卷Ⅱ)已知集合A={(x,y)|x2+y2≤3,x∈Z,y∈Z},则A中元素的个数为(  )‎ A.9          B.8‎ C.5 D.4‎ 解析:选A 法一:将满足x2+y2≤3的整数x,y全部列举出来,即(-1,-1),(-1,0),(-1,1),(0,-1),(0,0),(0,1),(1,-1),‎ ‎(1,0),(1,1),共有9个.故选A.‎ 法二:根据集合A的元素特征及圆的方程在坐标系中作出图形,如图,易知在圆x2+y2=3中有9个整点,即为集合A的元素个数,故选A.‎ ‎2.若集合A={x∈R|ax2-3x+2=0}中只有一个元素,则a=(  )‎ A. B. C.0 D.0或 解析:选D 当a=0时,显然成立;当a≠0时,Δ=(-3)2-8a=0,即a=.‎ ‎3.设a,b∈R,集合{1,a+b,a}=,则b-a=(  )‎ A.1 B.-1‎ C.2 D.-2‎ 解析:选C 因为{1,a+b,a}=,a≠0,所以a+b=0,则=-1,所以a=-1,b=1,所以b-a=2.‎ ‎4.已知集合A={x∈N|1<x<log2k},若集合A中至少有3个元素,则k的取值范围为(  )‎ A.(8,+∞) B.[8,+∞)‎ C.(16,+∞) D.[16,+∞)‎ 解析:选C 因为集合A中至少有3个元素,所以log2k>4,所以k>24=16,故选C.‎ ‎[名师微点]‎ 与集合中的元素有关问题的求解策略 ‎(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、点集还是其他类型集合.‎ ‎(2)集合元素的三个特性中的互异性对解题的影响较大,特别是含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.‎ 考点二 ‎[师生共研过关] ‎ 集合的基本关系 ‎ [典例精析]‎ ‎(1)设P={y|y=-x2+1,x∈R},Q={y|y=2x,x∈R},则(  )‎ A.P⊆Q B.Q⊆P C.∁RP⊆Q D.Q⊆∁RP ‎(2)已知集合A={x|-2≤x≤5},B={x|m+1≤x≤2m-1},若B⊆A,则实数m的取值范围为________.‎ ‎[解析] (1)因为P={y|y=-x2+1,x∈R}={y|y≤1},Q={y|y=2x,x∈R}={y|y>0},所以∁RP={y|y>1},所以∁RP⊆Q,故选C.‎ ‎(2)∵B⊆A,‎ ‎∴①若B=∅,则2m-1<m+1,此时m<2.‎ ‎②若B≠∅,则解得2≤m≤3.‎ 由①②可得,符合题意的实数m的取值范围为(-∞,3].‎ ‎[答案] (1)C (2)(-∞,3]‎ ‎   ‎1.(变条件)在本例(2)中,若“B⊆A”变为“BA”,其他条件不变,如何求解?‎ 解:∵BA,‎ ‎∴①若B=∅,成立,此时m<2.‎ ‎②若B≠∅,则或 解得2≤m≤3.‎ 由①②可得m的取值范围为(-∞,3].‎ ‎2.(变条件)在本例(2)中,若“B⊆A”变为“A⊆B”,其他条件不变,如何求解?‎ 解:若A⊆B,则即所以m的取值范围为∅.‎ ‎[解题技法]‎ ‎1.集合间基本关系的2种判定方法和1个关键 两种方法 ‎(1)化简集合,从表达式中寻找两集合的关系;‎ ‎(2)用列举法(或图示法等)表示各个集合,从元素(或图形)中寻找关系 一个关键 关键是看它们是否具有包含关系,若有包含关系就是子集关系,包括相等和真子集两种关系 ‎2.根据两集合的关系求参数的方法 已知两个集合之间的关系求参数时,要明确集合中的元素,对子集是否为空集进行分类讨论,做到不漏解.‎ ‎(1)若集合元素是一一列举的,依据集合间的关系,转化为解方程(组)求解,此时注意集合中元素的互异性;‎ ‎(2)若集合表示的是不等式的解集,常依据数轴转化为不等式(组)求解,此时需注意端点值能否取到.‎ ‎[过关训练]‎ ‎1.设M为非空的数集,M⊆{1,2,3},且M中至少含有一个奇数元素,则这样的集合M共有(  )‎ A.6个 B.5个 C.4个 D.3个 解析:选A 由题意知,M={1},{3},{1,2},{1,3},{2,3},{1,2,3}.‎ ‎2.已知集合A={1,2},B={x|x2+mx+1=0,x∈R},若B⊆A,则实数m的取值范围为________.‎ 解析:①若B=∅,则Δ=m2-4<0,解得-2<m<2.‎ ‎②若1∈B,则12+m+1=0,‎ 解得m=-2,此时B={1},符合题意;‎ ‎③若2∈B,则22+2m+1=0,‎ 解得m=-,此时B=,不合题意.‎ 综上所述,实数m的取值范围为[-2,2).‎ 答案:[-2,2)‎ 考点三 ‎[师生共研过关] ‎ 集合的基本运算 ‎[典例精析]‎ ‎(1)(2018·天津高考)设集合A={1,2,3,4},B={-1,0,2,3},C={x∈R|-1≤x<2},则(A∪B)∩C=(  )‎ A.{-1,1} B.{0,1}‎ C.{-1,0,1} D.{2,3,4}‎ ‎(2)已知集合A={x|x2-x-12>0},B={x|x≥m}.若A∩B={x|x>4},则实数m的取值范围是(  )‎ A.(-4,3) B.[-3,4]‎ C.(-3,4) D.(-∞,4]‎ ‎[解析] (1)∵A={1,2,3,4},B={-1,0,2,3},‎ ‎∴A∪B={-1,0,1,2,3,4}.‎ 又C={x∈R|-1≤x<2},∴(A∪B)∩C={-1,0,1}.‎ ‎(2)集合A={x|x<-3或x>4},‎ ‎∵A∩B={x|x>4},∴-3≤m≤4,故选B.‎ ‎[答案] (1)C (2)B ‎[解题技法]‎ ‎1.集合基本运算的方法技巧 ‎(1)当集合是用列举法表示的数集时,可以通过列举集合的元素进行运算,也可借助Venn图运算.‎ ‎(2)当集合是用不等式表示时,可运用数轴求解.对于端点处的取舍,可以单独检验.‎ ‎2.集合的交、并、补运算口诀 ‎[过关训练]‎ ‎1.[口诀第1句]集合M={y|y=-x2,x∈R},N={x|x2+y2=2,x∈R},则M∩N=(  )‎ A.{(-1,-1),(1,-1)} B.{-1}‎ C.[-1,0] D.[-,0]‎ 解析:选D 由y=-x2,x∈R,得y≤0,所以集合M=(-∞,0],由x2+y2=2,x∈R,得N=[-,],所以M∩N=[-,0],故选D.‎ ‎2.[口诀第2句]若集合A={x|-1<x<1,x∈R},B={x|y=,x∈R},则A∪B=(  )‎ A.[0,1) B.(-1,+∞)‎ C.(-1,1)∪[2,+∞) D.∅‎ 解析:选C 由题意得B={x|x≥2},所以A∪B={x|-1<x<1或x≥2}.‎ ‎3.[口诀第3句]已知集合A={x|x2-x-2>0},则∁RA=(  )‎ A.{x|-1<x<2} B.{x|-1≤x≤2}‎ C.{x|x<-1}∪{x|x>2} D.{x|x≤-1}∪{x|x≥2}‎ 解析:选B ∵x2-x-2>0,‎ ‎∴(x-2)(x+1)>0,‎ ‎∴x>2或x<-1,即A={x|x>2或x<-1}.‎ 则∁RA={x|-1≤x≤2}.故选B.‎ ‎4.设集合M={x|-1≤x<2},N={x|x<a},若M∩N≠∅,则实数a的取值范围是________.‎ 解析:∵M={x|-1≤x<2},N={x|x<a},且M∩N≠∅,∴a>-1.‎ 答案:(-1,+∞)‎ 考点四 ‎[师生共研过关] ‎ 集合的新定义问题 ‎[典例精析]‎ ‎(1)如图所示的Venn图中,A,B是两个非空集合,定义集合A⊗B为阴影部分表示的集合.若x,y∈R,A={x|y=},B={y|y=3x,x>0},则A⊗B为(  )‎ A.{x|0<x<2} B.{x|1<x≤2}‎ C.{x|0≤x≤1或x≥2} D.{x|0≤x≤1或x>2}‎ ‎(2)给定集合A,若对于任意a,b∈A,有a+b∈A,且a-b∈A,则称集合A为闭集合,给出如下三个结论:‎ ‎①集合A={-4,-2,0,2,4}为闭集合;‎ ‎②集合A={n|n=3k,k∈Z}为闭集合;‎ ‎③若集合A1,A2为闭集合,则A1∪A2为闭集合.‎ 其中正确结论的序号是________.‎ ‎[解析] (1)因为A={x|0≤x≤2},B={y|y>1},A∪B={x|x≥0},A∩B={x|1<x≤‎ ‎2},所以A⊗B=∁A∪B(A∩B)={x|0≤x≤1或x>2}.‎ ‎(2)①中,-4+(-2)=-6∉A,所以①不正确;②中,设n1,n2∈A,n1=3k1,n2=3k2,k1,k2∈Z,则n1+n2∈A,n1-n2∈A,所以②正确;③中,令A1={n|n=3k,k∈Z},A2={n|n=k,k∈Z},则A1,A2为闭集合,但3k+k∉(A1∪A2),故A1∪A2不是闭集合,所以③不正确.‎ ‎[答案] (1)D (2)②‎ ‎[解题技法]‎ 解决集合新定义问题的2个策略 紧扣新定义 先分析新定义的特点,常见的新定义有新概念、新公式、新运算和新法则等,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到解题的过程中,这是解答新定义型问题的关键所在 用好集合的性质 集合的性质(集合中元素的性质、集合的运算性质等)是解答集合新定义问题的基础,也是突破口,在解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些条件,在关键之处用好集合的性质 ‎[过关训练]‎ ‎1.定义集合的商集运算为=,已知集合A={2,4,6},B=,则集合∪B中的元素个数为(  )‎ A.6 B.7‎ C.8 D.9‎ 解析:选B 由题意知,B={0,1,2},‎ =,‎ 则∪B=,‎ 共有7个元素,故选B.‎ ‎2.设P和Q是两个集合,定义集合P-Q={x|x∈P,且x∉Q},如果P={x|log2x<1},Q={x||x-2|<1},那么P-Q=(  )‎ A.{x|0<x<1} B.{x|0<x≤1}‎ C.{x|1≤x<2} D.{x|2≤x<3}‎ 解析:选B 由log2x<1,得0<x<2,‎ 所以P={x|0<x<2}.‎ 由|x-2|<1,得1<x<3,‎ 所以Q={x|1<x<3}.‎ 由题意,得P-Q={x|0<x≤1}. 一、题点全面练 ‎1.已知集合M={x|x2+x-2=0},N={0,1},则M∪N=(  )‎ A.{-2,0,1}      B.{1}‎ C.{0} D.∅‎ 解析:选A 集合M={x|x2+x-2=0}={x|x=-2或x=1}={-2,1},N={0,1},则M∪N={-2,0,1}.故选A.‎ ‎2.设集合A={x|x2-x-2<0},集合B={x|-1<x≤1},则A∩B=(  )‎ A.[-1,1] B.(-1,1]‎ C.(-1,2) D.[1,2)‎ 解析:选B ∵A={x|x2-x-2<0}={x|-1<x<2},B={x|-1<x≤1},∴A∩B={x|-1<x≤1}.故选B.‎ ‎3.设集合M={x|x=2k+1,k∈Z},N={x|x=k+2,k∈Z},则(  )‎ A.M=N B.M⊆N C.N⊆M D.M∩N=∅‎ 解析:选B ∵集合M={x|x=2k+1,k∈Z}={奇数},N={x|x=k+2,k∈Z}={整数},∴M⊆N.故选B.‎ ‎4.设集合U={1,2,3,4,5},A={2,4},B={1,2,3},则图中阴影部分所表示的集合是(  )‎ A.{4} B.{2,4}‎ C.{4,5} D.{1,3,4}‎ 解析:选A 图中阴影部分表示在集合A中但不在集合B中的元素构成的集合,故图中阴影部分所表示的集合是A∩(∁UB)={4},故选A.‎ ‎5.(2018·湖北天门等三地3月联考)设集合A={1,2,3},B={4,5},M={x|x=a+b,a∈A,b∈B},则M中元素的个数为(  )‎ A.3 B.4‎ C.5 D.6‎ 解析:选B a∈{1,2,3},b∈{4,5},则M={5,6,7,8},即M中元素的个数为4,故选B.‎ 二、专项培优练 ‎(一)易错专练——不丢怨枉分 ‎1.已知集合M={x|y=lg(2-x)},N={y|y=+},则(  )‎ A.M⊆N B.N⊆M C.M=N D.N∈M 解析:选B ∵集合M={x|y=lg(2-x)}=(-∞,2),N={y|y=+}={0},∴N⊆M.故选B.‎ ‎2.(2019·皖南八校联考)已知集合A={(x,y)|x2=4y},B={(x,y)|y=x},则A∩B的真子集个数为(  )‎ A.1 B.3‎ C.5 D.7‎ 解析:选B 由得或 即A∩B={(0,0),(4,4)},‎ ‎∴A∩B的真子集个数为22-1=3.‎ ‎3.已知集合P={y|y2-y-2>0},Q={x|x2+ax+b≤0}.若P∪Q=R,且P∩Q=(2,3],则a+b=(  )‎ A.-5 B.5‎ C.-1 D.1‎ 解析:选A 因为P={y|y2-y-2>0}={y|y>2或y<-1}.由P∪Q=R及P∩Q=(2,3],得Q=[-1,3],所以-a=-1+3,b=-1×3,即a=-2,b=-3,a+b=-5,故选A.‎ ‎4.已知集合M=,集合N=,则(  )‎ A.M∩N=∅ B.M⊆N C.N⊆M D.M∪N=M 解析:选B 由题意可知,M==,N=,所以M⊆N,故选B.‎ ‎5.(2018·安庆二模)已知集合A={1,3,a},B={1,a2-a+1},若B⊆A,则实数a=(  )‎ A.-1 B.2‎ C.-1或2 D.1或-1或2‎ 解析:选C 因为B⊆A,所以必有a2-a+1=3或a2-a+1=a.‎ ‎①若a2-a+1=3,则a2-a-2=0,解得a=-1或a=2.‎ 当a=-1时,A={1,3,-1},B={1,3},满足条件;‎ 当a=2时,A={1,3,2},B={1,3},满足条件.‎ ‎②若a2-a+1=a,则a2-2a+1=0,解得a=1,‎ 此时集合A={1,3,1},不满足集合中元素的互异性,所以a=1应舍去.‎ 综上,a=-1或2.故选C.‎ ‎6.(2018·合肥二模)已知A=[1,+∞),B=,若A∩B≠∅,则实数a的取值范围是(  )‎ A.[1,+∞) B. C. D.(1,+∞)‎ 解析:选A 因为A∩B≠∅,所以解得a≥1.‎ ‎(二)难点专练——适情自主选 ‎7.已知全集U={x∈Z|0<x<8},集合M={2,3,5},N={x|x2-8x+12=0},则集合{1,4,7}为(  )‎ A.M∩(∁UN) B.∁U(M∩N)‎ C.∁U(M∪N) D.(∁UM)∩N 解析:选C 由已知得U={1,2,3,4,5,6,7},N={2,6},M∩(∁UN)={2,3,5}∩{1,3,4,5,7}={3,5},M∩N={2},∁U(M∩N)={1,3,4,5,6,7},M∪N={2,3,5,6},∁U(M∪N)={1,4,7},(∁UM)∩N={1,4,6,7}∩{2,6}={6},故选C.‎ ‎8.(2018·日照联考)已知集合M=,N=,则M∩N=(  )‎ A.∅ B.{(4,0),(3,0)}‎ C.[-3,3] D.[-4,4]‎ 解析:选D 由题意可得M={x|-4≤x≤4},N={y|y∈R},所以M∩N=[-4,4].故选D.‎ ‎9.(2019·河南八市质检)在实数集R上定义运算*:x*y=x·(1-y).若关于x的不等式x*(x-a)>0的解集是集合{x|-1≤x≤1}的子集,则实数a的取值范围是(  )‎ A.[0,2] B.[-2,-1)∪(-1,0]‎ C.[0,1)∪(1,2] D.[-2,0]‎ 解析:选D 依题意可得x(1-x+a)>0.因为其解集为{x|-1≤x≤1}的子集,所以当a≠-1时,0<1+a≤1或-1≤1+a<0,即-1<a≤0或-2≤a<-1.当a=-1时,x(1-x+a)>0的解集为空集,符合题意.所以-2≤a≤0.‎ ‎10.非空数集A满足:(1)0∉A;(2)若∀x∈A,有∈A,则称A是“互倒集”.给出以下数集:‎ ‎①{x∈R|x2+ax+1=0};‎ ‎②{x|x2-4x+1<0};‎ ‎③;‎ ‎④.‎ 其中“互倒集”的个数是(  )‎ A.4 B.3‎ C.2 D.1‎ 解析:选C 对于①,当-2<a<2时为空集,所以①不是“互倒集”;对于②,{x|x2-4x+1<0}={x|2-<x<2+},所以<<,即2-<<2+,所以②是“互倒集”;对于③,y′=≥0,故函数y=是增函数,当x∈时,y∈[-e,0),当x∈(1,e]时,y∈,所以③不是“互倒集”;对于④,y∈∪=且∈,所以④是“互倒集”.故选C.‎ ‎11.已知集合A={x|3≤3x≤27},B={x|log2x>1}.‎ ‎(1)分别求A∩B,(∁RB)∪A;‎ ‎(2)已知集合C={x|1<x<a},若C⊆A,求实数a的取值范围.‎ 解:(1)∵3≤3x≤27,即31≤3x≤33,‎ ‎∴1≤x≤3,∴A={x|1≤x≤3}.‎ ‎∵log2x>1,即log2x>log22,‎ ‎∴x>2,∴B={x|x>2}.‎ ‎∴A∩B={x|2<x≤3}.‎ ‎∴∁RB={x|x≤2},‎ ‎∴(∁RB)∪A={x|x≤3}.‎ ‎(2)由(1)知A={x|1≤x≤3},C⊆A.‎ 当C为空集时,满足C⊆A,a≤1;‎ 当C为非空集合时,可得1<a≤3.‎ 综上所述,实数a的取值范围是(-∞,3].‎
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