课件38张PPT。第1章 集合1.2 子集、全集、补集
第1课时 子集、真子集任意一个??包含于包含A?BA≠BA真包含于BB真包含A集合关系的判断 有关子集个数的计数问题 集合之间的包含关系 点击右图进入…Thank you for watching !课件26张PPT。第1章 集合1.2 子集、全集、补集
第2课时 全集、补集(3)图形表示: S中不属于A我们所要研究的各个集合集合的补集 补集与子集的综合应用 点击右图进入…Thank you for watching !1.2 子集、全集、补集
第1课时 子集、真子集
学 习 目 标
核 心 素 养
1.理解集合间包含与相等的含义、能识别给定集合间是否有包含关系.(重点)
2.能通过分析元素的特点判断集合间的关系.(难点)
3.能根据集合间的关系确定一些参数的取值.(难点、易错点)
通过学习本课时内容进一步提升学生的逻辑推理、数学抽象的核心素养.
1.子集的概念及其性质
(1)子集
定义
如果集合A的任意一个元素都是集合B的元素(若a∈A,则a∈B),那么集合A称为集合B的子集
符号表示
A?B(或B?A)
读法
集合A包含于集合B(或集合B包含集合A)
图示
(2)子集的性质
①A?A,即任何一个集合是它本身的子集.
②??A,即空集是任何集合的子集.
③若A?B,B?C,则A?C,即子集具备传递性.
(3)集合相等
若A?B且B?A,则A=B.
2.真子集的概念及性质
(1)真子集的概念
如果A?B,并且A≠B,那么集合A称为集合B的真子集,记为AB或BA,读作“A真包含于B”或“B真包含A”.
(2)性质
①?是任一非空集合的真子集.
②若AB,BC,则AC.
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1){2,3}?{x|x2-5x+6=0}. ( )
(2)??{0}. ( )
(3)??{?}. ( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)√
[提示] (1)x2-5x+6=0的根为x=2,3,故(1)正确.因?是任何集合的子集,故(2)(3)正确.
2.{1,a}?{1,2,3},则a=________.
2或3 [因为{1,a}?{1,2,3},所以a必定是集合{1,2,3}中的一个元素,故a=2或3.]
3.集合A={x|x2-1=0},B={-1,0,1},则A与B的关系是________.
AB [∵x2-1=0,∴x=±1,∴A={1,-1}.
显然AB.]
集合关系的判断
【例1】 指出下列各对集合之间的关系:
(1)A={-1,1},B={x∈N|x2=1};
(2)A={-1,1},B={(-1,-1),(-1,1),(1,-1),(1,1)};
(3)P={x|x=2n,n∈Z},Q={x|x=2(n-1),n∈Z};
(4)A={x|x是等边三角形},B={x|x是三角形};
(5)A={x|-1
思路点拨:分析集合中元素及元素的特征,用子集、真子集及集合相等的概念进行判断.
[解] (1)用列举法表示集合B={1},故BA.
(2)集合A的代表元素是数,集合B的代表元素是实数对,故A与B之间无包含关系.
(3)∵Q中n∈Z,
∴n-1∈Z,Q与P都表示偶数集,
∴P=Q.
(4)等边三角形是三边相等的三角形,故AB.
(5)集合B={x|x<5},用数轴表示集合A,B,如图所示,由图可发现AB.
判断两个集合A,B的关系,应由集合中元素入手,依据集合间关系的定义得出结论.由AB可推出A?B,但由A?B推不出AB.
1.下列各组的集合中,两个集合之间具有包含关系的是________,其中A为S真子集的是________.(填序号)
(1)S={-2,-1,1,2},A={-1,1};
(2)S=R,A={x|x≤0,x∈R};
(3)S={x|x为江苏人},A={x|x为中国人}.
(1)(2)(3) (1)(2) [(1)中A?S,且AS;(2)中A?S且AS;(3)中S?A且SA.]
有关子集个数的计数问题
【例2】 (1)写出集合M={1,2,3}的子集,并说明其中真子集的个数为多少.
(2)若集合{1,2}?M{1,2,3,4},试写出满足条件的所有的集合M.
思路点拨:对于确定子集(或个数)的题目,可以将子集逐一列举出来再计数.
[解] (1)按子集中包含元素的个数来写:
含元素个数
子集
子集个数
0
?
1
1
{1}{2}{3}
3
2
{1,2}{1,3}{2,3}
3
3
{1,2,3}
1
其中真子集有7个.
(2)M中必有1,2两个元素,但3,4可以没有,也可以只有一个,但不能两个都在M中.
M的可能情况为{1,2},{1,2,3},{1,2,4}.
1.求解有限集合的子集问题,关键有三点
(1)确定所求集合;
(2)合理分类,按照子集所含元素的个数依次写出;
(3)注意两个特殊的集合,即空集和集合本身.
2.一般地,若集合A中有n个元素,则其子集有2n个,真子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个.
2.集合M满足{4,5}?M?{1,2,3,4,5},则这样的M共有________个.
8个 [易知M中必含有4,5两个元素,但1,2,3可有可无,故M的个数与{1,2,3}的子集的个数相同,共8个.]
集合之间的包含关系
[探究问题]
1.A?B的意义是什么?若M={x|x≤2},N={x|x≤1},则N?M成立吗?
[提示] A?B表示集合A中所有的元素都在集合B中.借助数轴表示出M,N两集合,易见N?M.
2.若集合M={x|x≤1},N={x|x<1},则M?N成立吗?
[提示] 不成立,因为1∈M但1N,故M?N错误.
3.集合M={x|2a[提示] M可以是空集,此时只需要2a≥a+1,即a≥1.
【例3】 已知集合A={x|-3≤x≤4},B={x|2m-1思路点拨:→
→
[解] ∵B?A,
(1)当B=?时,m+1≤2m-1,解得m≥2.
(2)当B≠?时,有
解得-1≤m<2,综上得m≥-1.
(变条件)若将本例中的“B?A”改为“A?B”,求实数m的范围.
[解] ∵A?B,
∴
∴不存在这样的m,使得A?B.
1.对于用不等式给出的集合,已知集合的包含关系求相关参数的范围(值)时,常采用数形结合的思想,借助数轴解答.
2.两个易错点
(1)当B?A时,应分B=?和B≠?两种情况讨论;
(2)列不等关系式时,应注意等号是否成立.
1.对子集、真子集有关概念的理解
(1)集合A中的任何一个元素都是集合B中的元素,即由x∈A,能推出x∈B,这是判断A?B的常用方法.
(2)不能简单地把“A?B”理解成“A是B中部分元素组成的集合”,因为若A=?,则A中不含任何元素;若A=B,则A中含有B中的所有元素.
(3)在真子集的定义中,A、B首先要满足A?B,其次至少有一个x∈B,但xA.
2.集合子集的个数
求集合的子集问题时,一般可以按照子集元素个数分类,再依次写出符合要求的子集.集合的子集、真子集个数的规律为:含n个元素的集合有2n个子集,有2n-1个真子集,有2n-2个非空真子集.
1.已知集合A={0,1,2},B={1,m}.若B?A,则实数m的值为( )
A.0 B.2
C.0或2 D.1
C [因为B?A,那么m∈{0,2},所以m的值是0或2.]
2.集合A={-1,0,1}的子集中,含有元素0的子集个数为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
B [根据子集定义,集合A的子集为?,{-1},{0},{1},{-1,0},{-1,1},{0,1},{-1,0,1},显然含有元素0的子集共有4个. ]
3.设x,y∈R,A={(x,y)|y=x},B=,则A,B的关系是________.
BA [∵B=={(x,y)|y=x,且x≠0},故BA.]
4.已知集合A={1,3,-x3},B={x+2,1},是否存在实数x,使得B是A的子集?若存在,求出集合A,B;若不存在,请说明理由.
[解] 因为B是A的子集,
所以B中元素必是A中的元素,
若x+2=3,则x=1,符合题意.
若x+2=-x3,则x3+x+2=0,
所以(x+1)(x2-x+2)=0.
因为x2-x+2≠0,所以x+1=0,所以x=-1,
此时x+2=1,集合B中的元素不满足互异性.
综上所述,存在实数x=1,使得B是A的子集,此时A={1,3,-1},B={1,3}.
第2课时 全集、补集
学 习 目 标
核 心 素 养
1.了解全集的意义,理解补集的含义.(重点)
2.能在给定全集的基础上求已知集合的补集.(难点)
通过求集合的补集来提升学生的逻辑推理、数学运算的核心素养.
1.补集
(1)定义:设A?S,由S中不属于A的所有元素组成的集合称为S的子集A的补集,记为?SA(读作“A在S中的补集”).
(2)符号表示
?SA={x|x∈S,且x?A}.
(3)图形表示:
2.全集
如果集合S包含我们所要研究的各个集合,那么这时S可以看做一个全集,全集通常记作U.
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)一个集合的补集中一定含有元素. ( )
(2)研究A在U中的补集时,A必须是U的子集. ( )
(3)一个集合的补集的补集是其自身. ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)√
2.U={x|-1<x<2},集合A={x|0<x<2},则?UA=______.
{x|-1<x≤0} [根据补集的定义,所求为在U中但不在A中的元素组成的集合,所以?UA={x|-1<x≤0}.]
集合的补集
【例1】 (1)已知集合U={x|-2≤x≤3},集合A={x|-1<x<0或2<x≤3},则?UA等于________;
(2)已知集合U={x∈N|x≤10},A={小于10的正奇数},B={小于11的素数},则?UA=__________,?UB=________.
思路点拨:(1)利用数轴将集合表示出来再求补集;
(2)利用列举法表示出全集U,集合A,B,再求A,B的补集.
(1){x|-2≤x≤-1或0≤x≤2} (2){0,2,4,6,8,10} {0,1,4,6,8,9,10} [(1)在数轴上表示出全集U,集合A,如图所示,根据补集的概念可知?UA={x|-2≤x≤-1或0≤x≤2}.
(2)U={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},
因为A={小于10的正奇数}={1,3,5,7,9},所以?UA={0,2,4,6,8,10}.
因为B={小于11的素数}={2,3,5,7},所以?UB={0,1,4,6,8,9,10}.]
1.求补集?UA的关键是确定全集U及集合A的元素.常见补集的求解方法有:
(1)列举求解.适用于全集U和集合A可以列举的简单集合.
(2)画数轴求解.适用于全集U和集合A是不等式的解集.
(3)利用Venn图求解.
2.补集是以全集为前提建立的,即A一定是U的子集,?UA也一定是U的子集,求解有关问题时,一定要充分利用这种包含关系.
已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-2{x|-3≤x≤-2或x>4} [将全集U,集合A表示在数轴上,如图所示.
∴?UA={x|-3≤x≤-2或x>4}.]
补集与子集的综合应用
[探究问题]
1.若M?N,则?UM与?UN有什么关系?
[提示]
由Venn图可知,若M?N,?UM??UN.
反之,若?UM??UN,则M?N,即M?N??UM??UN.
2.若M?N,针对M应考虑的两种情况是什么?
[提示] 两种情况是M=?和M≠?.
【例2】 已知全集U=R,集合A={x|-2≤x≤5},B={x|a+1≤x≤2a-1}且A??UB,求实数a的取值范围.
思路点拨:首先应对B是否为空集进行讨论,得出?UB,然后再利用A??UB得关于a的不等式求解即可.
[解] 若B=?,则a+1>2a-1,∴a<2.
此时?UB=R,∴A??UB;
若B≠?,则a+1≤2a-1,即a≥2,
此时?UB={x|x2a-1},
由于A??UB,如图,
则a+1>5,∴a>4,
∴实数a的取值范围为a<2或a>4.
(变条件)若将本例中的“A??UB”改为“B??UA”,求实数a的取值范围.
[解] ?UA={x|x<-2或x>5}.
∵B??UA,
当a+1>2a-1,即a<2时,B=?,B??UA.
当a+1≤2a-1,即a≥2时,B≠?.
∴2a-1<-2或a+1>5,
即a>4,
综上,a的取值范围为a<2或a>4.
解决此类问题应注意以下几点
(1)空集作为特殊情况,不能忽略;
(2)数形结合方法更加直观易懂,尽量使用;
(3)端点值能否取到,应注意分析.
1.?UA的数学意义包括两个方面:①A?U,也即暗含了A必须是U的子集这一条件;②?UA={x|x∈U,且xA}.
2.补集是集合间的关系,也是集合间的一种运算,还是一种数学思想.
1.设集合U={1,2,3,4,5},B={3,4,5},则?UB=________.
{1,2} [根据补集的定义?UB={x|x∈U且xB}={1,2}.]
2.若全集U=R,集合A={x|x≥1},则?UA=________.
{x|x<1} [A={x|x≥1},∴?UA={x|x<1}.]
3.已知全集U={x|-4≤x<5},集合A={x|-3{x|-4≤x≤-3,或24.全集U=R,A={x|3≤x<10},B={x|2(1)求?UA,?UB;
(2)若集合C={x|x>a},A?C,求a的取值范围.
[解] (1)∵A={x|3≤x<10},B={x|2∴借助于数轴知?UA={x|x<3,或x≥10},
?UB={x|x≤2,或x>7}.
(2)要使A?C,只需a<3即可.∴a的取值范围为{a|a<3}.
课时分层作业(三) 子集、真子集
(建议用时:60分钟)
[合格基础练]
一、选择题
1.下列命题中,正确的有( )
A.空集是任何集合的真子集
B.若AB,BC,则AC
C.任何一个集合必有两个或两个以上的真子集
D.?={0}
B [空集是任意非空集合的真子集,空集只有一个子集即它本身.空集不含任何元素,{0}中有一个元素0.]
2.已知集合A={x|-1A.a≥4 B.a>4
C.a<4 D.a≤4
A [∵AB,故a≥4.]
3.集合B={a,b,c},C={a,b,d}(c≠d),集合A满足A?B,A?C.则集合A可能的个数是( )
A.8 B.3
C.4 D.1
C [若A=?,满足A?B,A?C.若A≠?,由A?B,A?C,知A是由属于B且属于C的元素构成,此时集合A可能为{a},{b},{a,b}.故选C.]
4.已知集合P={4,5,6},Q={1,2,3},定义P-Q={x|x=p—q,p∈P,q∈Q},则集合P-Q的所有真子集的个数为( )
A.32 B.31
C.30 D.29
B [由所定义的运算,知P-Q={1,2,3,4,5}.则P-Q的所有真子集的个数为25-1=31.故选B.]
5.设集合M={x|x>1},P={x|x2-6x+9=0},则下列关系中正确的是( )
A.M=P B.M?P
C.MP D.PM
D [由x2-6x+9=0,得(x-3)2=0,∴x=3,∴集合P={3}.∵3∈{x|x>1},∴P?M.又∵2∈M,但2P,∴PM.]
二、填空题
6.集合U,S,T,F的关系如图所示,下列关系错误的有________.(填序号)
①SU;②FT;③ST;④SF;⑤SF;⑥FU.
②④⑤ [①③⑥是正确的,②④⑤错误.]
7.已知?{x|x2-x+a=0},则实数a的取值范围是________.
a≤ [∵?{x|x2-x+a=0},
∴{x|x2-x+a=0}≠?,
∴x2-x+a=0至少有一个根,则Δ=1-4a≥0,
∴a≤.]
8.集合M={x|2a-1 [∵N?M,∴?≤a≤1.]
三、解答题
9.设集合A={x|a-2(1)若AB,求实数a的取值范围;
(2)是否存在实数a使B?A?
[解] (1)AB,则?0≤a≤1.
(2)要使B?A,则?a∈?.
∴不存在a∈R,使B?A.
10.已知集合A={x|x2-4x+3=0},B={x|mx-3=0},且B?A,求实数m的集合.
[解] 由x2-4x+3=0,得x=1或x=3.
∴集合A={1,3}.
(1)当B=?时,此时m=0,满足B?A.
(2)当B≠?时,则m≠0,B={x|mx-3=0}=.
∵B?A,∴=1或=3,
解之得m=3或m=1.
综上可知,所求实数m的集合为{0,1,3}.
[等级过关练]
1.已知A={0,1},且B={x|x?A},则B为( )
A.{0,1} B.{{0},{1}}
C.{{0},{1},{0,1}} D.{{0},{1},{0,1},?}
D [A的子集为?,{0},{1},{0,1},故B={?,{0},{1},{0,1}}.]
2.已知集合M={x|x=,n∈Z},N{x|x=+n,n∈Z},则集合M,N之间的关系为( )
A.NM B.N?M
C.MN D.M?N
A [对于集合M,其组成元素是,分子部分表示所有的整数;而对于集合N,其组成元素是+n=,分子部分表示所有的奇数.
由真子集的概念知,NM.]
3.若集合A={x∈R|ax2+ax+1=0}恰有两个子集,则a=________.
4 [A只有两个子集,表示A中只含有一个元素.若a=0,A=?,不合题意,若a≠0,则Δ=a2-4a=0,∴a=4或a=0(舍).]
4.集合M={x|x=3k-2,k∈Z},P={y|y=3n+1,n∈Z},S={z|z=6m+1,m∈Z}之间的关系是________.
M=P?S [M中的x=3k-2=3(k-1)+1∈P,∴M?P,
同理P中的y=3n+1=3(n+1)-2∈M,∴P?M,
∴M=P.
S中的z=3(2m)+1,∵2m∈偶数,∴S?P=M.]
5.已知集合A={x|x2-5x+6=0},B={x|x2+ax+6=0},且B?A,求实数a的取值范围.
[解] A={2,3},B={x|x2+ax+6=0},B为方程x2+ax+6=0的解集,所以分类讨论得:
①若B≠?,由B?A,∴B={2}或B={3}或B={2,3},
当B={2}时,方程x2+ax+6=0有两个相等实根,
即x1=x2=2,x1x2=4≠6,∴不合题意.
同理B≠{3}.
当B={2,3}时,a=-5,符合题意.
②若B=?,则Δ=a2-4×6<0,∴-2综上所述,实数a的取值范围为{a|a=-5或-2<a<2}.
课时分层作业(四) 全集、补集
(建议用时:60分钟)
[合格基础练]
一、选择题
1.已知集合A={x|3≤x≤7,x∈N},B={x|4A.{3} B.{3,4}
C.{3,7} D.{3,4,7}
B [A={3,4,5,6,7},B={5,6,7},∴?AB={3,4}.]
2.设全集为R,函数f(x)=的定义域为M,则?RM=( )
A.{x|x>1} B.{x|x≥1}
C.{x|x<1} D.{x|x≤1}
A [因为1-x≥0即x≤1.
即M={x|x≤1}.故?RM={x|x>1}.]
3.已知全集U={1,2,3,4,5},集合A={x∈Z||x-3|<2},则集合?UA=( )
A.? B.{1,2,5}
C.{1,5} D.{1,4,5}
C [∵|x-3|<2,∴-24.设全集U={1,3,5,7},集合M={1,a-5},M?U,?UM={5,7},则实数a=( )
A.3 B.5
C.7 D.8
D [由题知a-5=3,a=8.]
5.设U=R,A={x|a≤x≤b},?UA={x|x<3或x>4},则a+b=( )
A.5 B.6
C.7 D.8
C [∵?U(?UA)={x|3≤x≤4}=A={x|a≤x≤b},∴a=3,b=4,∴a+b=7.]
二、填空题
6.设集合U={-1,1,2,3},M={x|x2-5x+p=0},若?UM={-1,1},则实数p的值为________.
6 [∵?UM={-1,1},∴M={2,3},即2,3是x2-5x+p=0的根,∴p=2×3=6.]
7.已知全集U={x|-1≤x≤1},A={x|00从而a≤1.
又?UA≠U,∴A≠?,故a>0.
综上可知08.已知集合U={-1,2,3,6},且A?U,A={x|x2-5x+m=0}.若?UA={2,3},则实数m的值为________.
-6 [∵U={-1,2,3,6},?UA={2,3},∴A={-1,6},
则-1,6是方程x2-5x+m=0的两根,
故-1×6=m,即m=-6.
故实数m的值为-6.]
三、解答题
9.已知全集U={|a-1|,(a-2)(a-1),4,6}.
(1)若?U(?UB)={0,1},求实数a的值;
(2)若?UA={3,4},求实数a的值.
[解] (1)∵?U(?UB)={0,1},
∴B={0,1},且B?U,
∴得a无解;
或得a=2.
∴a=2.
(2)∵?UA={3,4},又?UA?U,
∴|a-1|=3或(a-2)(a-1)=3,
∴a=4或a=-2或a=.
经验证,当a=4时,不合题意,舍去.
∴所求实数a的值为-2或.
10.设全集U=R,A={x|3m-1[解] 由题意知,?UB={x|x≥3或x≤-1},
(1)若A?UB,且A≠?,则3m-1≥3或2m≤-1,
∴m≥或m≤-.
又A≠?,∴3m-1<2m,
∴m<1,即m≤-.
(2)若A=?,则3m-1≥2m,得m≥1,
综上所述,m≤-或m≥1.
[等级过关练]
1.设全集U和集合A,B,P,满足A=?UB,B=?UP,则A与P的关系是( )
A.A=P B.A?P
C.P?A D.A≠P
A [由A=?UB,得?UA=B.
又∵B=?UP,∴?UP=?UA,
即A=P.]
2.已知集合A={x|x<-1或x>5},C={x|x>a},若?RA?C,则a的范围是( )
A.a≤-1 B.a<-1
C.a≥5 D.a>5
B [?RA={x|-1≤x≤5},要使?RA?C,则a<-1.]
3.已知全集U=R,集合A={1,2,3,4,5},B=[2,+∞),则图中阴影部分所表示的集合为________.
{1} [阴影部分可以看作A与B的公共部分在集合A中的补集.
由题知A与B的公共部分为{2,3,4,5},设C={2,3,4,5}.∴?AC={1}.]
4.已知集合A={(x,y)|y=2x,x∈R},B=,则?AB=________.
{(0,0)} [A表示直线y=2x上的点,B表示去掉了原点,∴?AB={(0,0)}.]
5.已知集合U={x|-1≤x≤2,x∈P},A={x|0≤x<2,x∈P},B={x|-a(1)若P=R,求?UA中最大元素m与?UB中最小元素n的差m-n;
(2)若P=Z,求?AB和?UA中所有元素之和及?U(?AB).
[解] (1)由已知得?UA={x|-1≤x<0,或x=2},
?UB={x|-1≤x≤-a,或1∴m=2,n=-1,
∴m-n=2-(-1)=3.
(2)∵P=Z,∴U={x|-1≤x≤2,x∈Z}={-1,0,1,2},A={x|0≤x<2,x∈Z}={0,1},B={1}或{0,1}.
∴?AB={0}或?AB=?,即?AB中元素之和为0.
又?UA={-1,2},其元素之和为-1+2=1.
故所求元素之和为0+1=1.
∵?AB={0},或?AB=?,
∴?U(?AB)={-1,1,2}或?U(?AB)=?U?=U={-1,0,1,2}.