1.通过丰富实例,进一步体会函数是描述变量之间的依赖关系的重要数学模型,在此基础上学习用集合与对应的语言来刻画函数,体会对应关系在刻画函数概念中的作用;了解构成函数的要素,会求一些简单函数的定义域和值域;了解映射的概念;
3.确定集合的“包含关系”与求集合的“交、并、补”是学习集合的中心内容,解决问题时应根据问题所涉及的具体的数学内容来寻求方法。
①
区别∈与
、
与
、a与{a}、φ与{φ}、{(1,2)}与{1,2};
②
A
B时,A有两种情况:A=φ与A≠φ。
③若集合A中有n
个元素,则集合A的所有不同的子集个数为
,所有真子集的个数是
-1, 所有非空真子集的个数是
。
④区分集合中元素的形式:
如
;
;
;
;
;
;
。
⑤空集是指不含任何元素的集合。
、
和
的区别;0与三者间的关系。空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集。条件为
,在讨论的时候不要遗忘了
的情况。
⑥符号“
”是表示元素与集合之间关系的,立体几何中的体现点与直线(面)的关系
;符号“
”是表示集合与集合之间关系的,立体几何中的体现面与直线(面)的关系。
逻辑是研究思维形式及其规律的一门学科,是人们认识和研究问题不可缺少的工具,是为了培养学生的推理技能,发展学生的思维能力。
2.强化对集合与集合关系题目的训练,理解集合中代表元素的真正意义,注意利用几何直观性研究问题,注意运用Venn图解题方法的训练,加强两种集合表示方法转换和化简训练;解决集合有关问题的关键是准确理解集合所描述的具体内容(即读懂问题中的集合)以及各个集合之间的关系,常常根据“Venn图”来加深对集合的理解,一个集合能化简(或求解),一般应考虑先化简(或求解);
集合知识可以使我们更好地理解数学中广泛使用的集合语言,并用集合语言表达数学问题,运用集合观点去研究和解决数学问题。
1.学习集合的基础能力是准确描述集合中的元素,熟练运用集合的各种符号,如
、
、
、
、=、
A、∪,∩等等;
+(200÷30)=146
所以,符合条件的数共有200-146=54(个)
点评:分析200个数分为两类,即满足题设条件的和不满足题设条件的两大类,而不满足条件的这一类标准明确而简单,可考虑用扣除法。
题型7:集合综合题
例11.(1999上海,17)设集合A={x||x-a|<2},B={x|
<1},若A
B,求实数a的取值范围。
解:由|x-a|<2,得a-2<x<a+2,所以A={x|a-2<x<a+2}。
由
<1,得
<0,即-2<x<3,所以B={x|-2<x<3}。
因为A
B,所以
,于是0≤a≤1。
点评:这是一道研究集合的包含关系与解不等式相结合的综合性题目。主要考查集合的概念及运算,解绝对值不等式、分式不等式和不等式组的基本方法。在解题过程中要注意利用不等式的解集在数轴上的表示方法.体现了数形结合的思想方法。
例12.已知{an}是等差数列,d为公差且不为0,a1和d均为实数,它的前n项和记作Sn,设集合A={(an,
)|n∈N*},B={(x,y)|
x2-y2=1,x,y∈R}。
试问下列结论是否正确,如果正确,请给予证明;如果不正确,请举例说明:
(1)若以集合A中的元素作为点的坐标,则这些点都在同一条直线上;
(2)A∩B至多有一个元素;
(3)当a1≠0时,一定有A∩B≠
。
解:(1)正确;在等差数列{an}中,Sn=
,则
(a1+an),这表明点(an,
)的坐标适合方程y
(x+a1),于是点(an,
)均在直线y=
x+
a1上。
(2)正确;设(x,y)∈A∩B,则(x,y)中的坐标x,y应是方程组
的解,由方程组消去y得:2a1x+a12=-4(*),
当a1=0时,方程(*)无解,此时A∩B=
;
当a1≠0时,方程(*)只有一个解x=
,此时,方程组也只有一解
,故上述方程组至多有一解。
∴A∩B至多有一个元素。
(3)不正确;取a1=1,d=1,对一切的x∈N*,有an=a1+(n-1)d=n>0,
>0,这时集合A中的元素作为点的坐标,其横、纵坐标均为正,另外,由于a1=1≠0
如果A∩B≠
,那么据(2)的结论,A∩B中至多有一个元素(x0,y0),而x0=
<0,y0=
<0,这样的(x0,y0)
A,产生矛盾,故a1=1,d=1时A∩B=
,所以a1≠0时,一定有A∩B≠
是不正确的。
点评:该题融合了集合、数列、直线方程的知识,属于知识交汇题。
变式题:解答下述问题:
(Ⅰ)设集合
,
,求实数m的取值范围.
分析:关键是准确理解
的具体意义,首先要从数学意义上解释![]()
的意义,然后才能提出解决问题的具体方法。
解:
![]()
![]()
的取值范围是
UM={m|m<-2}.
![]()
(解法三)设
这是开口向上的抛物线,
,则二次函数性质知命题又等价于![]()
注意,在解法三中,f(x)的对称轴的位置起了关键作用,否则解答没有这么简单。
(Ⅱ)已知两个正整数集合A={a1,a2,a3,a4},
![]()
、B.
分析:命题中的集合是列举法给出的,只需要根据“交、并”的意义及元素的基本性质解决,注意“正整数”这个条件的运用,
![]()
(Ⅲ)![]()
![]()
分析:正确理解![]()
要使
,
由![]()
当k=0时,方程有解
,不合题意;
当
①
又由![]()
由
②,
由①、②得![]()
∵b为自然数,∴b=2,代入①、②得k=1
点评:这是一组关于集合的“交、并”的常规问题,解决这些问题的关键是准确理解问题条件的具体的数学内容,才能由此寻求解决的方法。
题型6:课标创新题
例13.七名学生排成一排,甲不站在最左端和最右端的两个位置之一,乙、丙都不能站在正中间的位置,则有多少不同的排法?
解:设集合A={甲站在最左端的位置},
B={甲站在最右端的位置},
C={乙站在正中间的位置},
D={丙站在正中间的位置},
则集合A、B、C、D的关系如图所示,
∴不同的排法有
种.
点评:这是一道排列应用问题,如果直接分类、分步解答需要一定的基本功,容易错,若考虑运用集合思想解答,则比较容易理解。上面的例子说明了集合思想的一些应用,在今后的学习中应注意总结集合应用的经验。
例14.A是由定义在
上且满足如下条件的函数
组成的集合:①对任意
,都有
; ②存在常数
,使得对任意的
,都有![]()
(1)设
,证明:![]()
(2)设
,如果存在
,使得
,那么这样的
是唯一的;
(3)设
,任取
,令
证明:给定正整数k,对任意的正整数p,成立不等式
。
解:
对任意
,
,![]()
![]()
,
,所以![]()
对任意的
,
,
,
所以0<![]()
,
令
=
,
,![]()
所以![]()
反证法:设存在两个
使得
,
。
则由
,
得
,所以
,矛盾,故结论成立。
,
所以![]()
![]()
![]()
![]()
+…![]()
。
点评:函数的概念是在集合理论上发展起来的,而此题又将函数的性质融合在集合的关系当中,题目比较新颖。
题型1:集合的概念
例1.设集合
,若
,则下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.![]()
解:由于
中
只能取到所有的奇数,而
中18为偶数。则
。选项为D;
点评:该题考察了元素与集合、集合与集合之间的关系。首先应该分清楚元素与集合之间是属于与不属于的关系,而集合之间是包含与不包含的关系。
例2.设集合P={m|-1<m≤0
,Q={m∈R|mx2+4mx-4<0对任意实数x恒成立
,则下列关系中成立的是( )
A.P
Q B.Q
P C.P=Q D.P∩Q=Q
解:Q={m∈R|mx2+4mx-4<0对任意实数x恒成立=,对m分类:
①m=0时,-4<0恒成立;
②m<0时,需Δ=(4m)2-4×m×(-4)<0,解得m<0。
综合①②知m≤0,
∴Q={m∈R|m≤0}。
答案为A。
点评:该题考察了集合间的关系,同时考察了分类讨论的思想。集合
中含有参数m,需要对参数进行分类讨论,不能忽略m=0的情况。
题型2:集合的性质
例3.(2000广东,1)已知集合A={1,2,3,4},那么A的真子集的个数是( )
A.15 B.16 C.3 D.4
解:根据子集的计算应有24-1=15(个)。选项为A;
点评:该题考察集合子集个数公式。注意求真子集时千万不要忘记空集
是任何非空集合的真子集。同时,A不是A的真子集。
变式题:同时满足条件:①
②若
,这样的集合M有多少个,举出这些集合来。
答案:这样的集合M有8个。
例4.已知全集
,A={1,
}如果
,则这样的实数
是否存在?若存在,求出
,若不存在,说明理由。
解:∵
;
∴
,即
=0,解得![]()
当
时,
,为A中元素;
当
时,![]()
当
时,![]()
∴这样的实数x存在,是
或
。
另法:∵![]()
∴
,![]()
∴
=0且![]()
∴
或
。
点评:该题考察了集合间的关系以及集合的性质。分类讨论的过程中“当
时,
”不能满足集合中元素的互异性。此题的关键是理解符号
是两层含义:
。
变式题:已知集合
,
,
,求
的值。
解:由
可知,
(1)
,或(2)![]()
解(1)得
,
解(2)得
,
又因为当
时,
与题意不符,
所以,
。
题型3:集合的运算
例5.(06全国Ⅱ理,2)已知集合M={x|x<3
,N={x|log2x>1},则M∩N=( )
A.
B.{x|0<x<3
C.{x|1<x<3
D.{x|2<x<3![]()
解:由对数函数的性质,且2>1,显然由
易得
。从而
。故选项为D。
点评:该题考察了不等式和集合交运算。
例6.(06安徽理,1)设集合
,
,则
等于( )
A.
B.
C.
D.![]()
解:
,
,所以
,故选B。
点评:该题考察了集合的交、补运算。
题型4:图解法解集合问题
例7.(2003上海春,5)已知集合A={x||x|≤2,x∈R},B={x|x≥a},且A
B,则实数a
的取值范围是____ _。
解:∵A={x|-2≤x≤2},B={x|x≥a},又A
B,利用数轴上覆盖关系:如图所示,因此有a≤-2。
点评:本题利用数轴解决了集合的概念和集合的关系问题。
例8.(1996全国理,1)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)∪B
C.I=A∪(
B ) D.I=(
A)∪(
B)
解:方法一:
A中元素是非2的倍数的自然数,
B中元素是非4的倍数的自然数,显然,只有C选项正确.
方法二:因A={2,4,6,8…},B={4,8,12,16,…},所以
B={1,2,3,5,6,7,9…},所以I=A∪
B,故答案为C.
方法三:因B
A,所以(
)A
(
)B,(
)A∩(
B)=
A,故I=A∪(
A)=A∪(
B)。
方法四:根据题意,我们画出Venn图来解,易知B
A,如图:可以清楚看到I=A∪(
B)是成立的。
点评:本题考查对集合概念和关系的理解和掌握,注意数形结合的思想方法,用无限集考查,提高了对逻辑思维能力的要求。
题型5:集合的应用
例9.向50名学生调查对A、B两事件的态度,有如下结果
赞成A的人数是全体的五分之三,其余的不赞成,赞成B的比赞成A的多3人,其余的不赞成;另外,对A、B都不赞成的学生数比对A、B都赞成的学生数的三分之一多1人。问对A、B都赞成的学生和都不赞成的学生各有多少人?
解:赞成A的人数为50×
=30,赞成B的人数为30+3=33,如上图,记50名学生组成的集合为U,赞成事件A的学生全体为集合A;赞成事件B的学生全体为集合B。
设对事件A、B都赞成的学生人数为x,则对A、B都不赞成的学生人数为
+1,赞成A而不赞成B的人数为30-x,赞成B而不赞成A的人数为33-x。依题意(30-x)+(33-x)+x+(
+1)=50,解得x=21。所以对A、B都赞成的同学有21人,都不赞成的有8人
。
点评:在集合问题中,有一些常用的方法如数轴法取交并集,韦恩图法等,需要考生切实掌握。本题主要强化学生的这种能力。解答本题的闪光点是考生能由题目中的条件,想到用韦恩图直观地表示出来。本题难点在于所给的数量关系比较错综复杂,一时理不清头绪,不好找线索。画出韦恩图,形象地表示出各数量关系间的联系。
例10.求1到200这200个数中既不是2的倍数,又不是3的倍数,也不是5的倍数的自然数共有多少个?
解:如图先画出Venn图,不难看出不符合条件
的数共有(200÷2)+(200÷3)+(200÷5)
5.集合的简单性质:
(1)![]()
(2)![]()
(3)![]()
(4)
;
(5)
(A∩B)=(
A)∪(
B),
(A∪B)=(
A)∩(
B)。
4.交集与并集:
(1)一般地,由属于集合A且属于集合B的元素所组成的集合,叫做集合A与B的交集。交集
。
(2)一般地,由所有属于集合A或属于集合B的元素所组成的集合,称为集合A与B的并集。
。
注意:求集合的并、交、补是集合间的基本运算,运算结果仍然还是集合,区分交集与并集的关键是“且”与“或”,在处理有关交集与并集的问题时,常常从这两个字眼出发去揭示、挖掘题设条件,结合Venn图或数轴进而用集合语言表达,增强数形结合的思想方法。
3.全集与补集:
(1)包含了我们所要研究的各个集合的全部元素的集合称为全集,记作U;
(2)若S是一个集合,A
S,则,
=
称S中子集A的补集;
(3)简单性质:1)
(
)=A;2)
S=
,
=S。
2.集合的包含关系:
(1)集合A的任何一个元素都是集合B的元素,则称A是B的子集(或B包含A),记作A
B(或
);
集合相等:构成两个集合的元素完全一样。若A
B且B
A,则称A等于B,记作A=B;若A
B且A≠B,则称A是B的真子集,记作A B;
(2)简单性质:1)A
A;2)![]()
A;3)若A
B,B
C,则A
C;4)若集合A是n个元素的集合,则集合A有2n个子集(其中2n-1个真子集);
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