1.2集合间的基本关系
【知识点1】子集的个数 1
【知识点2】判断两个集合是否相同 2
【知识点3】空集及空集的性质 2
【知识点4】两个集合相等的应用 3
【知识点5】判断两个集合的包含关系 4
【知识点6】子集的判断与求解 4
【知识点7】集合的包含关系的应用 5
【知识点8】Venn图表集合的包含关系 6
【题型1】集合的真子集个数 7
【题型2】由集合间的关系求参数的值或范围 8
【题型3】判断两个集合的真包含关系 10
【题型4】根据两个集合相等求参数 12
【题型5】判断两个集合的包含关系(子集) 13
【题型6】集合相等 14
【题型7】判断两个集合是否相等 16
【题型8】集合的子集个数 18
【题型9】Venn图 19
【题型10】空集的判断和运用 20
【知识点1】子集的个数
1、子集真子集定义:如果集合A B,但存在元素x∈B,且元素x不属于集合A,我们称集合A是集合B的真子集.
也就是说如果集合A的所有元素同时都是集合 B 的元素,则称 A 是 B 的子集,若 B 中有一个元素,而A 中没有,且A 是 B 的子集,则称 A 是 B 的真子集,
注:①空集是所有集合的子集;
②所有集合都是其本身的子集;
③空集是任何非空集合的真子集
2、一般来说,真子集是在所有子集中去掉它本身,所以对于含有n个(n不等于0)元素的集合而言,它的子集就有2n个;真子集就有2n-1.但空集属特殊情况,它只有一个子集,没有真子集.
公式计算:若一个集合有n个元素,则它的子集个数为2^n.理解幂集:幂集是一个集合的所有子集组成的集合.
已知集合A={x|-1≤x+1≤6},当x∈Z时,求A的非空真子集的个数.
解:当x∈Z时,A={x|-2≤x≤5}={-2,-1,0,1,2,3,4,5},共8个元素,
∴A的非空真子集的个数为28-2=254个;
【知识点2】判断两个集合是否相同
(1)若集合A与集合B的元素相同,则称集合A等于集合B.
(2)对集合A和集合B,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A等于集合B,记作A=B.就是如果A B,同时B A,那么就说这两个集合相等,记作 A=B.
集合A与集合B相等,是指A 的每一个元素都在B 中,而且B中的每一个元素都在A中.元素一一对应:两个集合相同,需确保每个元素都在两个集合中出现,且没有遗漏.直接对比:对于简单集合,可以直接对比元素列举是否完全一致.
下列集合中相等的集合是( )
①{x|y=+1};
②{y|y=+1};
③{(x,y)|y=+1};
④{s|s=t2+1}.
解:①{x|y=+1}={x|x≥0};
②{y|y=+1}={y|y≥1};
③{(x,y)|y=+1}={(x,y)|};
④{s|s=t2+1}={s|s≥1}.
∴相等的集合是②④.
【知识点3】空集及空集的性质
1、空集的定义:不含任何元素的集合称为空集.记作 .空集的性质:空集是一切集合的子集.
2、注意:
空集不是没有;它是内部没有元素的集合,而集合是存在的.这通常是初学者的一个难理解点.
将集合想象成一个装有其元素的袋子的想法或许会有帮助;
袋子可能是空的,但袋子本身确实是存在的.
例如:{x|x2+1=0,x∈R}= .虽然有x的表达式,但方程中根本就没有这样的实数x使得方程成立,所以方程的解集是空集.
3、空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
解答与空集有关的问题,例如集合A∩B=B B A,实际上包含3种情况:
①B= ;
②B A且B≠ ;
③B=A;往往遗漏B是 的情形,所以老师们在讲解这一部分内容或题目时,总是说“空集优先的原则”,就是首先
考虑空集.
一般情况下,多与集合的基本运算联合命题,是学生容易疏忽、出错的地方,考查分析问题解决问题的细心程度,难度不大,可以在选择题、填空题、简答题中出现.
【知识点4】两个集合相等的应用
对于两个有限数集A=B,则这两个有限数集 A、B中的元素全部相同,由此可推出如下性质:
①两个集合的元素个数相等;
②两个集合的元素之和相等;
③两个集合的元素之积相等.由此知,以上叙述实质是一致的,只是表达方式不同而已.上述概念是判断或证明两个集合相等的依据.
集合A与集合B相等,是指A 的每一个元素都在B 中,而且B中的每一个元素都在A中.解题时往往只解答一个问题,忽视另一个问题;解题后注意集合满足元素的互异性.
已知集合A={0,2,4},.若A=B,则实数n的值为( )
解:由题意,得m+n=0或,
当m+n=0时,,即m=2n+4,
故2n+4+n=0,解得,
故,所以B={4,0,2},满足题意;
当时,m+n=2,解得n=2,
所以n=2或.
【知识点5】判断两个集合的包含关系
如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集;A B;如果集合A是集合B的子集,并且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫做集合B的真子集,即A B;
1.按照子集包含元素个数从少到多排列.
2.注意观察两个集合的公共元素,以及各自的特殊元素.
3.可以利用集合的特征性质来判断两个集合之间的关系.
4.有时借助数轴,平面直角坐标系,韦恩图等数形结合等方法.
通常命题的方式是小题,直接求解或判断两个或两个以上的集合的关系.
已知集合A={1,2,3,4},B={1,2,3},则( )
A.A>B
B.B∈A
C.A B
D.B A
解:由题意可得,B A.
故选:D.
【知识点6】子集的判断与求解
1、子集定义:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合A为集合B的子集(subset).
记作:A B(或B A).
2、真子集是对于子集来说的.
真子集定义:如果集合A B,但存在元素x∈B,且元素x不属于集合A,我们称集合A是集合B的真子集.
也就是说如果集合A的所有元素同时都是集合 B 的元素,则称 A 是 B 的子集,
若 B 中有一个元素,而A 中没有,且A 是 B 的子集,则称 A 是 B 的真子集,
注:①空集是所有集合的子集;
②所有集合都是其本身的子集;
③空集是任何非空集合的真子集
例如:所有亚洲国家的集合是地球上所有国家的集合的真子集.
所有的自然数的集合是所有整数的集合的真子集.
{1,3} {1,2,3,4}
{1,2,3,4} {1,2,3,4}
定义子集:A是B的子集,当且仅当A中的每一个元素都在B中.
验证元素:逐个检查A中的元素是否在B中.符号表示:用 表示子集关系,若A是B的子集,记为A B.
本考点要求理解,高考会考中多以选择题、填空题为主,曾经考查子集个数问题,常常与集合的运算,概率,函数的基本性质结合命题.
【知识点7】集合的包含关系的应用
如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集;A B,读作“A包含于B”(或“B包含于A”).
1.按照子集包含元素个数从少到多排列.
2.注意观察两个集合的公共元素,以及各自的特殊元素.
3.可以利用集合的特征性质来判断两个集合之间的关系.
4.有时借助数轴,平面直角坐标系,韦恩图等数形结合等方法.
设m为实数,集合A={x|-3≤x≤2},B={x|m≤x≤2m-1},满足B A,则m的取值范围是_____.
解:∵集合A={x|-3≤x≤2},B={x|m≤x≤2m-1},且B A,
∴当m>2m-1时,即m<1时,B= ,符合题意;
当m≥1时,可得,解得.
综上所述,,即m的取值范围是.
故答案为:.
【知识点8】Venn图表集合的包含关系
如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集;A B,读作“A包含于B”(或“B包含于A”).
Venn图表示如下:
明确集合:了解每个集合的元素和定义.绘制圆圈:使用圆圈表示集合,每个集合一个圆圈.包含关系:一个集合完全包含于另一个集合,用一个圆圈完全包含另一个圆圈表示.
下列表示集合M={x|x2-4=0}和关系的Venn图中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
解:集合M={x|x2-4=0}={-2,2},={1,-1,2,-2},
则M N.
故选:D.
【题型1】集合的真子集个数
【典型例题】已知集合A={x,1},B={y,1,2,4},且A是B的真子集.若实数y在集合{0,1,2,3,4}中,则不同的集合{x,y}共有( )
A.4个 B.5个 C.6个 D.7个
【答案】A
【解析】分析知x≠y.由A是B的真子集,得x=2或x=4.
由y在集合{0,1,2,3,4}中及集合中元素的互异性,得y=0或y=3,即x=2,y=0或x=2,y=3或x=4,y=0或x=4,y=3,故集合{x,y}的所有可能情况为{2,0},{2,3},{4,0},{4,3},共4个,故选A.
【举一反三1】已知集合A={x|x2-mx+=0}有两个非空真子集,则实数m的取值范围为( )
A.{m|m>4} B.{m|m<0或m>4} C.{m|m≥4} D.{m|m≤0或m>4}
【答案】A
【解析】由集合A={x|x2-mx+=0}有两个非空真子集,知关于x的方程x2-mx+=0有两个不相等的实数根,
∴m≠0,且Δ=m2-4·>0,
即m2-4m>0,且m>0,
∴m>4,即实数m的取值范围为{m|m>4},故选A.
【举一反三2】已知集合,,则的真子集的个数为( )
A.8 B.7 C.4 D.3
【答案】B
【解析】,
,,
∴,它是真子集有7个.
故选:B.
【举一反三3】定义集合运算:.已知集合,则集合有______个真子集.
【答案】15
【解析】由题
因为,
所以,则集合有个真子集.
【举一反三4】集合{(1,2),(-3,4)}的所有非空真子集是________.
【答案】{(1,2)},{(-3,4)}
【解析】{(1,2),(-3,4)}的所有真子集有 ,{(1,2)},{(-3,4)},其非空真子集是{(1,2)},{(-3,4)}.
【举一反三5】写出满足{3,4}P {0,1,2,3,4}的所有集合P.
【答案】解 由题意知,集合P中一定含有元素3,4,并且是至少含有三个元素的集合,因此所有满足题意的集合P为:{0,3,4},{1,3,4},{2,3,4},{0,1,3,4},{0,2,3,4},{1,2,3,4},{0,1,2,3,4}.
【题型2】由集合间的关系求参数的值或范围
【典型例题】已知集合、集合,若,则实数的取值集合为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】,
∵,
∴,所以N分为空集和非空集合来讨论
当时,有,解得,
当时,有,解得,
当时,有,方程组无解,
当时,有,所以,方程组无解,
综上所述,实数的取值集合为.
故选:C.
【举一反三1】设集合,,满足,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】已知,,且.
那么中最大元素需满足,
可得,即.
故选:C.
【举一反三2】已知集合A={x|x<-1,或x>2},B={x|4x+p<0},若B A,则实数p的取值范围是________.
【答案】{p|p≥4}
【解析】集合A={x|x<-1,或x>2},
B={x|4x+p<0}=,
若B A,则-≤-1,p≥4,
则实数p的取值范围是{p|p≥4}.
【举一反三3】(2023·湖南省长沙市长郡中学期中)设全集集合,.
(1)当时,求,;
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】解:(1)因为,所以,解得,所以,
又因为,
所以或,或.
(2)当时,,因为,所以,解得;
当时,,此时成立;
当时,,因为,所以,解得,
综上所述,的取值范围是.
【题型3】判断两个集合的真包含关系
【典型例题】集合的真子集的个数是( )
A. 3 B. 4 C. 7 D. 8
【答案】A
【解析】由于,因此,所以集合的真子集有:,个数是.
故选:A.
【举一反三1】已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由,
由,,
所以或,
而,
当时,,
当时,;
其中分子都表示奇数,所以.
故选:A.
【举一反三2】用适当的符号填空:
(1)a {a,b,c};
(2)0____
(3) ;
(4){0,1} N;
(5){0}____{};
(6){2,1}___{}
【答案】(1)∈ (2)∈ (3)= (4) (5) (6)=
【举一反三3】选用适当的符号填空:
(1)若集合A={x|2x-3<3x},B={x|x≥2},则
-4 B,-3 A,{2} B,B A;
(2)若集合{},则
1 A,{-1} A, A,{1,-1} A;
(3){x|x是菱形} {x|x是平行四边形};
{x|x是等腰三角形} {x|x是等边三角形}.
【答案】(1) ; ;; (2)∈;;;= (3);
【举一反三4】在平面直角坐标系中,集合C={(x,y)|y=x}表示直线y=x,从这个角度看,集合表示什么 集合C,D之间有什么关系
【答案】解 集合D表示直线与直线4y=5的交点(1,1)组成的集合,而(1,1)在直线y=x上,∴DC.
【举一反三5】判断下列两个集合之间的关系:
(1)A={x|x<0},B={x|x<1};
(2)A={x|x=3k,k∈N},B={x|x=6z,z∈N};
(3)A={x∈N+|x是4与10的公倍数},B={x|x=20m,m∈N+}.
【答案】解 (1)AB.
(2)A={x|x=3k,k∈N}是由自然数中3 的倍数构成的集合,B={x|x=6z,z∈N} 是由自然数中6的倍数构成的集合,6的倍数一定是3的倍数,但3的倍数不一定是6的倍数,∴AB.
(3)4和10的公倍数是20的倍数,因而A={是4与10的公倍数}{是20的倍数}{}
【题型4】根据两个集合相等求参数
【典型例题】已知集合,且,则( )
A. B. 1 C. D. 0
【答案】A
【解析】因为,所以.
解得.
【举一反三1】若,则的值为( )
A. B.3 C. D.7
【答案】C
【解析】因为,
所以,解得,
所以.
故选:C.
【举一反三2】,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据集合中元素的互异性,,而,只好,
于是.则 .
故选:C.
【举一反三3】,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据集合中元素的互异性,,而,只好,
于是.则 .
故选:C.
【举一反三4】已知集合,且,则( )
A. B. 1 C. D. 0
【答案】A
【解析】因为,所以.
解得.
【题型5】判断两个集合的包含关系(子集)
【典型例题】已知集合A={0,1,2},那么( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】“”是用于表示集合与集合之间的包含关系,而0是一个元素,不是集合,不能用来表示,所以选项A错误.
“”用于表示元素与集合之间的属于关系,0是集合 A={0,1,2}中的一个元素,所以,选项B正确.
“”用于元素与集合的关系,是一个集合,所以表示是错误的,应该是,选项C错误.
因为空集是任何集合的子集,所以应该是,而不是,选项D错误.
正确答案为B
【举一反三1】设集合M={1,2,3},N={1},则下列关系正确的是( )
A.N∈M B.N M C.N M D.N M
【答案】D
【举一反三2】已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={1,2},C={x|x<8,x∈N},用适当的符号填空:
(1)A________B;(2)A________C;
(3){2}________C;(4)2________C.
【答案】(1)= (2) (3) (4)∈
【解析】集合A为方程x2-3x+2=0的解集,即A={1,2},而C={x|x<8,x∈N}={0,1,2,3,4,5,6,7}.故(1)A=B;(2)A C;(3){2} C;(4)2∈C.
【举一反三3】设x,y∈R,A={(x,y)|y=x},B=,则A,B准确的关系是________.
【答案】B A
【解析】因为B=={(x,y)|y=x,且x≠0},故B A.
【举一反三4】判断下列各题中集合A是否为集合B的子集,并说明理由:
(1)A={1,2,3},B={x|x是8的约数};
(2)A={x|x是长方形},B={x|x是两条对角线相等的平行四边形}.
【答案】解 (1)因为3不是8的约数,所以集合A不是集合B的子集.
(2)因为若x是长方形,则x一定是两条对角线相等的平行四边形,所以集合A是集合B的子集.
【举一反三5】判断下列各组集合之间的关系:
(1)A={-1,1},B={(-1,-1),(-1,1),(1,-1),(1,1)};
(2)M={x|x=2n,n∈N*},N={x|x=4n,n∈N*};
(3)集合P={x|y=x2},集合Q={y|y=x2}.
【答案】解:(1)集合A的元素是数,集合B的元素是有序实数对,故A与B之间无包含关系.
(2)由列举法知M={2,4,6,8,…},N={4,8,12,16,…},故N M.
(3)因为P={x|y=x2}=R,Q={y|y=x2}={y|y≥0},所以Q P.
【题型6】集合相等
【典型例题】已知集合A=,B=,C=,下列结论正确的是( )
A.A=B B.A=C C.B=C D.A=B=C
【答案】A
【解析】∵A=={x|x≠0},B=={y|y≠0},C=表示曲线y=上的点形成的集合,∴A=B.
【举一反三1】给出以下集合,其中是相等集合的有( )
A.M={(-5,3)},N={-5,3}
B.M= ,N={0}
C.M={π},N={3.141 5}
D.M={x|x2-3x+2=0},N={y|y2-3y+2=0}
【答案】D
【解析】对于A,M={(-5,3)}中只有一个元素(-5,3),
N={-5,3}中有两个元素-5,3,故M,N不是相等的集合;
对于B,M= ,N={0},M是空集,N中有一个元素0,故M,N不是相等的集合;
对于C,M={π},N={3.141 5},M和N中各有一个元素,但元素不相同,故M,N不是相等的集合;
对于D,解一元二次方程可得,M和N都只有两个元素1,2,所以M和N是相等的集合.故选D.
【举一反三2】已知集合M={(x,y)|x+y<0,xy>0}和P={(x,y)|x<0,y<0},那么( )
A.PM B.MP C.M=P D.M∈P
【答案】C
【解析】∵∴∴M=P.
【举一反三3】已知集合M={-1,3,2m-1},集合N={3,m2},若N M,则实数m=________.
【答案】1
【解析】依题意,知当N M时,m2=-1或m2=2m-1,又因为m2≥0,所以m2=2m-1,
解得m=1,经检验满足题意.
【举一反三4】设a,b∈R,集合A={1,a},B={x|x(x-a)(x-b)=0},若A=B,则a=________,b=________.
【答案】0 1
【解析】A={1,a},解方程x(x-a)(x-b)=0,
得x=0或x=a或x=b,若A=B,
则a=0,b=1,经检验,满足题意.
【举一反三5】设 ,集合,且,求实数的值.
【答案】解:,,且,
,
解得或 .
【举一反三6】集合,,若,求x,y的值.
【答案】解:若,则或,
解得或(舍),所以,.
【题型7】判断两个集合是否相等
【典型例题】下列各组两个集合和表示同一集合的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A选项中集合中的元素为无理数,而中的元素为有理数,故;
B选项中集合中的元素为实数,而中的元素为有序数对,故;
C选项中因为,则集合故;
D选项中集合中的元素为0,1,而中的元素为1,故.
故选:C.
【举一反三1】下列四组集合中表示同一集合的为( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【答案】B
【解析】对A,两个集合中元素对应的坐标不同,则A不正确;
对B,集合中的元素具有无序性,两个集合是同一集合,故B正确;
对C,两个集合研究的对象不同,一个是点集,一个是数集,则C不正确;
对D,是以为元素的集合,是空集,则D不正确.
故选:B.
【举一反三2】已知集合,,,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】∵是单元素集,集合中的元素是,
,
,
,集合中的元素是点,
.
∴.
故选:D.
【举一反三3】下列各组两个集合和表示同一集合的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A选项中集合中的元素为无理数,而中的元素为有理数,故;
B选项中集合中的元素为实数,而中的元素为有序数对,故;
C选项中因为,则集合故;
D选项中集合中的元素为0,1,而中的元素为1,故.
故选:C.
【题型8】集合的子集个数
【典型例题】已知集合A={(x,y)|4x+3y-12<0,x∈N*,y∈N*},则集合A的子集的个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
【答案】D
【解析】用列举法表示集合A,得A={(1,1),(1,2),(2,1)},则集合A的子集的个数为23=8.
【举一反三1】(2023·江苏省扬州市高邮市月考)设集合,集合,则的子集个数为( )
A. 3 B. 4 C. 7 D. 8
【答案】D
【解析】由题意可知,有三个元素,
故其子集的个数为个.
故选:D.
【举一反三2】已知非空集合P满足:(1)P {1,2,3,4,5};(2)若a∈P,则6-a∈P.符合上述条件的集合P的个数为________.
【答案】7
【解析】由a∈P,6-a∈P,且P {1,2,3,4,5}可知,P中元素在取值方面应满足的条件是1,5同时选,2,4时同选,3可单独选,可一一列出满足条件的全部集合P为{3},{1,5},{2,4},{1,3,5},{2,3,4},{1,5,2,4},{1,2,3,4,5},共7个.
【举一反三3】已知集合A {0,1,2},且集合A中至少含有一个偶数,则这样的集合A的个数为________.
【答案】6
【解析】集合{0,1,2}的子集为 ,{0},{1},{2},{0,1},{0,2},{1,2},{0,1,2},其中含有偶数的集合有{0},{2},{0,2},{1,2},{0,1,2},{0,1},共6个.
【举一反三4】已知集合A={x∈R|ax2-3x-4=0}.
(1)若集合A中有两个元素,求实数a的取值范围;
(2)若集合A最多有两个子集,求实数a的取值范围.
【答案】解 (1)由于A中有两个元素,
∴关于x的方程ax2-3x-4=0有两个不等的实数根,
∴Δ=9+16a>0,且a≠0,即a>-,且a≠0.
故实数a的取值范围是.
(2)集合A最多有两个子集即A中至多有一个元素,
即方程ax2-3x-4=0无解或只有一解,
当a=0时,方程为-3x-4=0,解得x=-,集合A=;
当a≠0时,若关于x的方程ax2-3x-4=0有两个相等的实数根,则A中只有一个元素,此时a=-;
若关于x的方程ax2-3x-4=0没有实数根,则A中没有元素,此时a<-.
综上可知,实数a的取值范围是.
【举一反三5】已知集合A={(x,y)|x+y=2,x,y∈N},试写出A的所有子集.
【答案】解 ∵A={(x,y)|x+y=2,x,y∈N},
∴A={(0,2),(1,1),(2,0)}.
∴A的子集有:,{(0,2)},{(1,1)},{(2,0)},{(0,2),(1,1)},{(0,2),(2,0)},{(1,1),(2,0)},{(0,2),(1,1),(2,0)}.
【题型9】Venn图
【典型例题】下列表示集合M={-1,0,1}和N={x|x2-x=0}的关系的Venn图正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由x2-x=0,解得x=1或x=0,所以N={1,0},又因为M={-1,0,1},所以N M.故选B.
【举一反三1】下列各选项中,表示M N的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由M N知,表示集合M的图形应全都在表示集合N的图形中.
【举一反三2】已知集合U={1,2,3,4,5,6},A={1,2,3},集合A与B的关系如图所示,则集合B可能是( )
A.{2,4,5} B.{1,2,5} C.{1,6} D.{1,3}
【答案】D
【解析】由题图可知B A.由A={1,2,3},结合选项可知{1,3} A,故选D.
【举一反三3】下列各选项中,表示M N的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由M N知,表示集合M的图形应全都在表示集合N的图形中.
【题型10】空集的判断和运用
【典型例题】下列四个集合中,是空集的是( )
A.{x|x+3=3}
B.{(x,y)|y2=-x2,x,y∈R}
C.{x|x2≤0}
D.{x|x2-x+1=0,x∈R}
【答案】D
【解析】A项,{x|x+3=3}={0},不是空集,
B项,{(x,y)|y2=-x2,x,y∈R}={0,0},不是空集;
C项,{x|x2≤0}={0},不是空集,D项,∵x2-x+1=0,Δ=1-4=-3<0,方程无解,
∴{x|x2-x+1=0,x∈R}= ,故选D.
【举一反三1】下列集合中为空集的是( )
A.{x∈N|x2≤0} B.{x∈R|x2-1=0} C.{x∈R|x2+x+1=0} D.{0}
【答案】C
【解析】A项,{x∈N|x2≤0}={0},不是空集;
B项,{x∈R|x2-1=0}={-1,1},不是空集;
C项,{x∈R|x2+x+1=0},
因为方程x2+x+1=0判别式Δ=1-4=-3<0,所以无实数解,所以该集合是空集;
D项,{0}显然不是空集.
【举一反三2】下列表述中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】不包含任何元素,故中含有元素0,错误;
为点集,为数集,故,B错误;
是集合中的一个元素,即,C错误;
表示自然数集,故,D正确.
故选:D.
【举一反三3】不等式组的解集为,则实数的取值范围是_____________.
【答案】
【解析】∵不等式组的解集为,
①当时,由求得;由,求得,
故不等式组的解集为,故不满足条件;
②当时,由求得;由,求得,
若,即时,不等式组的解集为,满足条件;
若,即时,不等式组的解集为,不满足条件,
综上可得实数的取值范围是,
故答案为:.
【举一反三4】关于的不等式组的解集为,则实数的取值范围为__________.
【答案】
【解析】由题意得:,所以.
故答案为:.
【举一反三5】已知集合.
(1)若集合A的子集只有一个,求实数a的取值范围;
(2)若集合A中有且只有一个元素,求实数a的值.
【答案】解 (1)因为集合A的子集只有一个,
则,即方程无实数根,
于是得,即,解得,
所以实数a的取值范围为;
(2)因为集合A中有且只有一个元素,
则方程只有一个实数根或者两个相等实根,
当时,集合满足题意,则,
当时,则,,集合满足题意,即,
所以实数a的值为0或1.1.2集合间的基本关系
【知识点1】子集的个数 1
【知识点2】判断两个集合是否相同 2
【知识点3】空集及空集的性质 2
【知识点4】两个集合相等的应用 3
【知识点5】判断两个集合的包含关系 4
【知识点6】子集的判断与求解 4
【知识点7】集合的包含关系的应用 5
【知识点8】Venn图表集合的包含关系 6
【题型1】集合的真子集个数 7
【题型2】由集合间的关系求参数的值或范围 7
【题型3】判断两个集合的真包含关系 8
【题型4】根据两个集合相等求参数 8
【题型5】判断两个集合的包含关系(子集) 9
【题型6】集合相等 10
【题型7】判断两个集合是否相等 10
【题型8】集合的子集个数 11
【题型9】Venn图 11
【题型10】空集的判断和运用 12
【知识点1】子集的个数
1、子集真子集定义:如果集合A B,但存在元素x∈B,且元素x不属于集合A,我们称集合A是集合B的真子集.
也就是说如果集合A的所有元素同时都是集合 B 的元素,则称 A 是 B 的子集,若 B 中有一个元素,而A 中没有,且A 是 B 的子集,则称 A 是 B 的真子集,
注:①空集是所有集合的子集;
②所有集合都是其本身的子集;
③空集是任何非空集合的真子集
2、一般来说,真子集是在所有子集中去掉它本身,所以对于含有n个(n不等于0)元素的集合而言,它的子集就有2n个;真子集就有2n-1.但空集属特殊情况,它只有一个子集,没有真子集.
公式计算:若一个集合有n个元素,则它的子集个数为2^n.理解幂集:幂集是一个集合的所有子集组成的集合.
已知集合A={x|-1≤x+1≤6},当x∈Z时,求A的非空真子集的个数.
解:当x∈Z时,A={x|-2≤x≤5}={-2,-1,0,1,2,3,4,5},共8个元素,
∴A的非空真子集的个数为28-2=254个;
【知识点2】判断两个集合是否相同
(1)若集合A与集合B的元素相同,则称集合A等于集合B.
(2)对集合A和集合B,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A等于集合B,记作A=B.就是如果A B,同时B A,那么就说这两个集合相等,记作 A=B.
集合A与集合B相等,是指A 的每一个元素都在B 中,而且B中的每一个元素都在A中.元素一一对应:两个集合相同,需确保每个元素都在两个集合中出现,且没有遗漏.直接对比:对于简单集合,可以直接对比元素列举是否完全一致.
下列集合中相等的集合是( )
①{x|y=+1};
②{y|y=+1};
③{(x,y)|y=+1};
④{s|s=t2+1}.
解:①{x|y=+1}={x|x≥0};
②{y|y=+1}={y|y≥1};
③{(x,y)|y=+1}={(x,y)|};
④{s|s=t2+1}={s|s≥1}.
∴相等的集合是②④.
【知识点3】空集及空集的性质
1、空集的定义:不含任何元素的集合称为空集.记作 .空集的性质:空集是一切集合的子集.
2、注意:
空集不是没有;它是内部没有元素的集合,而集合是存在的.这通常是初学者的一个难理解点.
将集合想象成一个装有其元素的袋子的想法或许会有帮助;
袋子可能是空的,但袋子本身确实是存在的.
例如:{x|x2+1=0,x∈R}= .虽然有x的表达式,但方程中根本就没有这样的实数x使得方程成立,所以方程的解集是空集.
3、空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
解答与空集有关的问题,例如集合A∩B=B B A,实际上包含3种情况:
①B= ;
②B A且B≠ ;
③B=A;往往遗漏B是 的情形,所以老师们在讲解这一部分内容或题目时,总是说“空集优先的原则”,就是首先
考虑空集.
一般情况下,多与集合的基本运算联合命题,是学生容易疏忽、出错的地方,考查分析问题解决问题的细心程度,难度不大,可以在选择题、填空题、简答题中出现.
【知识点4】两个集合相等的应用
对于两个有限数集A=B,则这两个有限数集 A、B中的元素全部相同,由此可推出如下性质:
①两个集合的元素个数相等;
②两个集合的元素之和相等;
③两个集合的元素之积相等.由此知,以上叙述实质是一致的,只是表达方式不同而已.上述概念是判断或证明两个集合相等的依据.
集合A与集合B相等,是指A 的每一个元素都在B 中,而且B中的每一个元素都在A中.解题时往往只解答一个问题,忽视另一个问题;解题后注意集合满足元素的互异性.
已知集合A={0,2,4},.若A=B,则实数n的值为( )
解:由题意,得m+n=0或,
当m+n=0时,,即m=2n+4,
故2n+4+n=0,解得,
故,所以B={4,0,2},满足题意;
当时,m+n=2,解得n=2,
所以n=2或.
【知识点5】判断两个集合的包含关系
如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集;A B;如果集合A是集合B的子集,并且B中至少有一个元素不属于A,那么集合A叫做集合B的真子集,即A B;
1.按照子集包含元素个数从少到多排列.
2.注意观察两个集合的公共元素,以及各自的特殊元素.
3.可以利用集合的特征性质来判断两个集合之间的关系.
4.有时借助数轴,平面直角坐标系,韦恩图等数形结合等方法.
通常命题的方式是小题,直接求解或判断两个或两个以上的集合的关系.
已知集合A={1,2,3,4},B={1,2,3},则( )
A.A>B
B.B∈A
C.A B
D.B A
解:由题意可得,B A.
故选:D.
【知识点6】子集的判断与求解
1、子集定义:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合A为集合B的子集(subset).
记作:A B(或B A).
2、真子集是对于子集来说的.
真子集定义:如果集合A B,但存在元素x∈B,且元素x不属于集合A,我们称集合A是集合B的真子集.
也就是说如果集合A的所有元素同时都是集合 B 的元素,则称 A 是 B 的子集,
若 B 中有一个元素,而A 中没有,且A 是 B 的子集,则称 A 是 B 的真子集,
注:①空集是所有集合的子集;
②所有集合都是其本身的子集;
③空集是任何非空集合的真子集
例如:所有亚洲国家的集合是地球上所有国家的集合的真子集.
所有的自然数的集合是所有整数的集合的真子集.
{1,3} {1,2,3,4}
{1,2,3,4} {1,2,3,4}
定义子集:A是B的子集,当且仅当A中的每一个元素都在B中.
验证元素:逐个检查A中的元素是否在B中.符号表示:用 表示子集关系,若A是B的子集,记为A B.
本考点要求理解,高考会考中多以选择题、填空题为主,曾经考查子集个数问题,常常与集合的运算,概率,函数的基本性质结合命题.
【知识点7】集合的包含关系的应用
如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集;A B,读作“A包含于B”(或“B包含于A”).
1.按照子集包含元素个数从少到多排列.
2.注意观察两个集合的公共元素,以及各自的特殊元素.
3.可以利用集合的特征性质来判断两个集合之间的关系.
4.有时借助数轴,平面直角坐标系,韦恩图等数形结合等方法.
设m为实数,集合A={x|-3≤x≤2},B={x|m≤x≤2m-1},满足B A,则m的取值范围是_____.
解:∵集合A={x|-3≤x≤2},B={x|m≤x≤2m-1},且B A,
∴当m>2m-1时,即m<1时,B= ,符合题意;
当m≥1时,可得,解得.
综上所述,,即m的取值范围是.
故答案为:.
【知识点8】Venn图表集合的包含关系
如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素,那么集合A叫做集合B的子集;A B,读作“A包含于B”(或“B包含于A”).
Venn图表示如下:
明确集合:了解每个集合的元素和定义.绘制圆圈:使用圆圈表示集合,每个集合一个圆圈.包含关系:一个集合完全包含于另一个集合,用一个圆圈完全包含另一个圆圈表示.
下列表示集合M={x|x2-4=0}和关系的Venn图中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
解:集合M={x|x2-4=0}={-2,2},={1,-1,2,-2},
则M N.
故选:D.
【题型1】集合的真子集个数
【典型例题】已知集合A={x,1},B={y,1,2,4},且A是B的真子集.若实数y在集合{0,1,2,3,4}中,则不同的集合{x,y}共有( )
A.4个 B.5个 C.6个 D.7个
【举一反三1】已知集合A={x|x2-mx+=0}有两个非空真子集,则实数m的取值范围为( )
A.{m|m>4} B.{m|m<0或m>4} C.{m|m≥4} D.{m|m≤0或m>4}
【举一反三2】已知集合,,则的真子集的个数为( )
A.8 B.7 C.4 D.3
【举一反三3】定义集合运算:.已知集合,则集合有______个真子集.
【举一反三4】集合{(1,2),(-3,4)}的所有非空真子集是________.
【举一反三5】写出满足{3,4}P {0,1,2,3,4}的所有集合P.
【题型2】由集合间的关系求参数的值或范围
【典型例题】已知集合、集合,若,则实数的取值集合为( ).
A. B. C. D.
【举一反三1】设集合,,满足,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【举一反三2】已知集合A={x|x<-1,或x>2},B={x|4x+p<0},若B A,则实数p的取值范围是________.
【举一反三3】(2023·湖南省长沙市长郡中学期中)设全集集合,.
(1)当时,求,;
(2)若,求实数的取值范围.
【题型3】判断两个集合的真包含关系
【典型例题】集合的真子集的个数是( )
A. 3 B. 4 C. 7 D. 8
【举一反三1】已知集合,则( )
A. B. C. D.
【举一反三2】用适当的符号填空:
(1)a {a,b,c};
(2)0____
(3) ;
(4){0,1} N;
(5){0}____{};
(6){2,1}___{}
【举一反三3】选用适当的符号填空:
(1)若集合A={x|2x-3<3x},B={x|x≥2},则
-4 B,-3 A,{2} B,B A;
(2)若集合{},则
1 A,{-1} A, A,{1,-1} A;
(3){x|x是菱形} {x|x是平行四边形};
{x|x是等腰三角形} {x|x是等边三角形}.
【举一反三4】在平面直角坐标系中,集合C={(x,y)|y=x}表示直线y=x,从这个角度看,集合表示什么 集合C,D之间有什么关系
【举一反三5】判断下列两个集合之间的关系:
(1)A={x|x<0},B={x|x<1};
(2)A={x|x=3k,k∈N},B={x|x=6z,z∈N};
(3)A={x∈N+|x是4与10的公倍数},B={x|x=20m,m∈N+}.
【题型4】根据两个集合相等求参数
【典型例题】已知集合,且,则( )
A. B. 1 C. D. 0
【举一反三1】若,则的值为( )
A. B.3 C. D.7
【举一反三2】,且,则( )
A. B. C. D.
【举一反三3】,且,则( )
A. B. C. D.
【举一反三4】已知集合,且,则( )
A. B. 1 C. D. 0
【题型5】判断两个集合的包含关系(子集)
【典型例题】已知集合A={0,1,2},那么( )
A. B. C. D.
【举一反三1】设集合M={1,2,3},N={1},则下列关系正确的是( )
A.N∈M B.N M C.N M D.N M
【举一反三2】已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={1,2},C={x|x<8,x∈N},用适当的符号填空:
(1)A________B;(2)A________C;
(3){2}________C;(4)2________C.
【举一反三3】设x,y∈R,A={(x,y)|y=x},B=,则A,B准确的关系是________.
【举一反三4】判断下列各题中集合A是否为集合B的子集,并说明理由:
(1)A={1,2,3},B={x|x是8的约数};
(2)A={x|x是长方形},B={x|x是两条对角线相等的平行四边形}.
【举一反三5】判断下列各组集合之间的关系:
(1)A={-1,1},B={(-1,-1),(-1,1),(1,-1),(1,1)};
(2)M={x|x=2n,n∈N*},N={x|x=4n,n∈N*};
(3)集合P={x|y=x2},集合Q={y|y=x2}.
【题型6】集合相等
【典型例题】已知集合A=,B=,C=,下列结论正确的是( )
A.A=B B.A=C C.B=C D.A=B=C
【举一反三1】给出以下集合,其中是相等集合的有( )
A.M={(-5,3)},N={-5,3}
B.M= ,N={0}
C.M={π},N={3.141 5}
D.M={x|x2-3x+2=0},N={y|y2-3y+2=0}
【举一反三2】已知集合M={(x,y)|x+y<0,xy>0}和P={(x,y)|x<0,y<0},那么( )
A.PM B.MP C.M=P D.M∈P
【举一反三3】已知集合M={-1,3,2m-1},集合N={3,m2},若N M,则实数m=________.
【举一反三4】设a,b∈R,集合A={1,a},B={x|x(x-a)(x-b)=0},若A=B,则a=________,b=________.
【举一反三5】设 ,集合,且,求实数的值.
【举一反三6】集合,,若,求x,y的值.
【题型7】判断两个集合是否相等
【典型例题】下列各组两个集合和表示同一集合的是( )
A.
B.
C.
D.
【举一反三1】下列四组集合中表示同一集合的为( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【举一反三2】已知集合,,,,,则( )
A. B. C. D.
【举一反三3】下列各组两个集合和表示同一集合的是( )
A.
B.
C.
D.
【题型8】集合的子集个数
【典型例题】已知集合A={(x,y)|4x+3y-12<0,x∈N*,y∈N*},则集合A的子集的个数为( )
A.3 B.4 C.7 D.8
【举一反三1】(2023·江苏省扬州市高邮市月考)设集合,集合,则的子集个数为( )
A. 3 B. 4 C. 7 D. 8
【举一反三2】已知非空集合P满足:(1)P {1,2,3,4,5};(2)若a∈P,则6-a∈P.符合上述条件的集合P的个数为________.
【举一反三3】已知集合A {0,1,2},且集合A中至少含有一个偶数,则这样的集合A的个数为________.
【举一反三4】已知集合A={x∈R|ax2-3x-4=0}.
(1)若集合A中有两个元素,求实数a的取值范围;
(2)若集合A最多有两个子集,求实数a的取值范围.
【举一反三5】已知集合A={(x,y)|x+y=2,x,y∈N},试写出A的所有子集.
【题型9】Venn图
【典型例题】下列表示集合M={-1,0,1}和N={x|x2-x=0}的关系的Venn图正确的是( )
A. B. C. D.
【举一反三1】下列各选项中,表示M N的是( )
A. B. C. D.
【举一反三2】已知集合U={1,2,3,4,5,6},A={1,2,3},集合A与B的关系如图所示,则集合B可能是( )
A.{2,4,5} B.{1,2,5} C.{1,6} D.{1,3}
【举一反三3】下列各选项中,表示M N的是( )
A. B. C. D.
【题型10】空集的判断和运用
【典型例题】下列四个集合中,是空集的是( )
A.{x|x+3=3}
B.{(x,y)|y2=-x2,x,y∈R}
C.{x|x2≤0}
D.{x|x2-x+1=0,x∈R}
【举一反三1】下列集合中为空集的是( )
A.{x∈N|x2≤0} B.{x∈R|x2-1=0} C.{x∈R|x2+x+1=0} D.{0}
【举一反三2】下列表述中正确的是( )
A. B. C. D.
【举一反三3】不等式组的解集为,则实数的取值范围是_____________.
【举一反三4】关于的不等式组的解集为,则实数的取值范围为__________.
【举一反三5】已知集合.
(1)若集合A的子集只有一个,求实数a的取值范围;
(2)若集合A中有且只有一个元素,求实数a的值.