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资源详情
高中数学
北师大版(2019)
必修 第一册
第一章 预备知识
1 集合
1.3 集合的基本运算
北师大版(2019)高中数学 必修第一册 §1 1.3 集合的基本运算(课件+学案共4份打包)
文档属性
名称
北师大版(2019)高中数学 必修第一册 §1 1.3 集合的基本运算(课件+学案共4份打包)
格式
zip
文件大小
6.6MB
资源类型
教案
版本资源
北师大版(2019)
科目
数学
更新时间
2020-09-08 15:26:03
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文档简介
第二课时 全集与补集
课标要求
素养要求
1.在具体情境中,了解全集与补集的含义.2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,能求给定子集的补集.
能够在现实情境或数学情境中概括出全集、补集、子集等数学对象的一般特征,并学会用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表达和转换,提升数学抽象和数学运算素养.
新知探究
某学习小组学生的集合为U={王明,曹勇,王亮,李冰,张军,赵云,冯佳,薛香芹,钱忠良,何晓慧},其中在学校应用文写作比赛与技能大赛中获得过金奖的学生集合为P={王明,曹勇,王亮,李冰,张军}.
问题 那么没有获得金奖的学生有哪些?
提示 没有获得金奖的学生的集合为Q={赵云,冯佳,薛香芹,钱忠良,何晓慧}.
1.全集
在研究某些集合的时候,它们往往是某个给定集合的子集,这个给定的集合叫作全集,常用符号U表示.全集包含所要研究的这些集合.
2.补集
注意补集是相对于全集而言的,没有全集就不存在补集
文字语言
设U是全集,A是U的一个子集(即A?U),则由U中所有不属于A的元素组成的集合,叫作U中子集A的补集,记作?UA
符号语言
?UA={x|x∈U,且x?A}
图形语言
3.补集的相关性质
①A∪(?UA)=U,A∩(?UA)=?.
②?U(?UA)=A,?UU=?,?U?=U.
③?U(A∩B)=(?UA)∪(?UB),
?U(A∪B)=(?UA)∩(?UB).
拓展深化
[微判断]
判断下列说法的正误.
1.设集合U={1,2,3,4,5},A={1,2},B={2,3,4},则?U(A∪B)={5}.(√)
2.同一个集合在不同的全集中的补集不同.(√)
3.不同的集合在同一个全集中的补集可能相同.(×)
4.全集一定是实数集R.(×)
提示 全集是一个相对概念,因研究问题的不同而变化.
[微训练]
已知集合U={x|-3≤x≤3},M={x|-1
答案 {x|-3≤x≤0,或2≤x≤3}
{x|0
{x|-3≤x<1,或2≤x≤3}
[微思考]
设集合A={1,2},那么相对于集合M={0,1,2,3}和N={1,2,3},?MA和?NA相等吗?由此说说你对全集与补集的认识.
提示 ?MA={0,3},?NA={3},?MA≠?NA,由此可见补集是一个相对的概念,研究补集必须在全集的条件下研究,而全集因研究问题不同而异,同一个集合相对于不同的全集,其补集也就不同.
题型一 补集的基本运算
【例1】 (1)设集合U=R,M={x|x>2,或x<0},则?UM=( )
A.{x|0≤x≤2}
B.{x|0
C.{x|x<0,或x>2}
D.{x|x≤0,或x≥2}
(2)已知全集U={1,2,a2-2a+3},A={1,a},?UA={3},则实数a=________.
解析 (1)如图,在数轴上表示出集合M,可知?UM={x|0≤x≤2}.
(2)由题意可知解得a=2.
答案 (1)A (2)2
规律方法 求补集的方法
(1)列举法表示:从全集U中去掉属于集合A的所有元素后,由所有余下的元素组成的集合.
(2)由不等式构成的无限集表示:借助数轴,取全集U中集合A以外的所有元素组成的集合.
【训练1】 (1)已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-3
(2)设U={0,1,2,3},A={x∈U|x2+mx=0},若?UA={1,2},则实数m=________.
解析 (1)借助数轴得?UA={x|x=-3,或x>4}.
(2)∵?UA={1,2},∴A={0,3},∴0,3是方程x2+mx=0的两个根,
∴m=-3.
答案 (1){x|x=-3或x>4} (2)-3
题型二 集合交、并、补的综合运算
【例2】 已知集合S={x|1
求:(1)(?SA)∩(?SB);(2)?S(A∪B);(3)(?SA)∪(?SB);(4)?S(A∩B).
解 如图所示,可得
A∩B={x|3≤x<5},A∪B={x|2≤x<7},
?SA={x|1
?SB={x|1
由此可得:(1)(?SA)∩(?SB)={x|1
(2)?S(A∪B)={x|1
(3)(?SA)∪(?SB)={x|1
(4)?S(A∩B)=(?SA)∪(?SB)={x|1
规律方法 1.求解与不等式有关的集合问题的方法
解决与不等式有关的集合问题时,画数轴(这也是集合的图形语言的常用表示方式)可以使问题变得形象直观,要注意求解时端点的值是否能取到.
2.求解集合混合运算问题的一般顺序
解决集合的混合运算时,一般先运算括号内的部分,再计算其他部分.
【训练2】 已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2
解 由图知:A∩B={x|-2
?UA={x|x≤-2,或3≤x≤4},
?UB={x|x<-3,或2
(?UA)∪B={x|x≤2,或3≤x≤4};
A∩(?UB)={x|2
题型三 根据补集的运算求参数的值或范围
【例3】 (1)已知集合A={x|x2+ax+12b=0}和B={x|x2-ax+b=0},满足B∩(?UA)={2},A∩(?UB)={4},U=R,求实数a,b的值.
(2)已知集合A={x|2a-2
解 (1)∵B∩(?UA)={2},∴2∈B,但2?A.
∵A∩(?UB)={4},∴4∈A,但4?B.
∴解得
∴a,b的值分别为,-.
(2)?RB={x|x≤1,或x≥2}≠?.
∵A??RB,
∴分A=?和A≠?两种情况讨论.
①若A=?,此时有2a-2≥a,∴a≥2.
②若A≠?,则有或∴a≤1.
综上所述,a≤1或a≥2.
即a的取值范围为{a|a≤1,或a≥2}.
规律方法 由集合的补集求解参数的方法
(1)有限集:由补集求参数问题,若集合中元素个数有限时,可利用补集定义并结合Venn图求解.
(2)无限集:与集合交、并、补运算有关的求参数问题,若集合中元素有无限个时,一般利用数轴分析法求解.
【训练3】 设全集U={2,3,a2+2a-3},A={|2a-1|,2},?UA={5},求实数a的值.
解 ∵?UA={5},∴5∈U,且5?A.
∴a2+2a-3=5,解得a=2或a=-4.
当a=2时,|2a-1|=3≠5,此时A={3,2},U={2,3,5}符合题意.
当a=-4时,|2a-1|=9,此时A={9,2},U={2,3,5},
不满足条件?UA={5},故a=-4舍去.
综上知a=2.
一、素养落地
1.通过全集与补集概念的学习提升数学抽象素养;通过补集的运算提升数学运算素养.
2.补集定义的理解
(1)补集是相对于全集而存在的,研究一个集合的补集之前一定要明确其所对应的全集.比如,当研究数的运算性质时,我们常常将实数集R当作全集.
(2)补集既是集合之间的一种关系,同时也是集合之间的一种运算,还是一种数学思想.
3.若集合中元素有无限个时,与集合的交,并,补运算有关的求参数问题一般利用数轴求解,涉及集合间关系时不要忘掉空集的情形.
二、素养训练
1.设集合U={1,2,3,4,5,6},M={1,2,4},则?UM=( )
A.U
B.{1,3,5}
C.{3,5,6}
D.{2,4,6}
答案 C
2.设集合S={x|x>-2},T={x|-4≤x≤1},则(?RS)∪T=( )
A.{x|-2
B.{x|x≤-4}
C.{x|x≤1}
D.{x|x≥1}
解析 因为S={x|x>-2},所以?RS={x|x≤-2}.
而T={x|-4≤x≤1},所以(?RS)∪T={x|x≤-2}∪{x|-4≤x≤1}={x|x≤1}.
答案 C
3.已知集合A={3,4,m},集合B={3,4},若?AB={5},则实数m=________.
解析 由?AB={5}知5∈A且5?B,
即5∈{3,4,m},故m=5.
答案 5
4.若全集U=R,集合A={x|x≥1},则?UA=________.
解析 由补集的定义,结合数轴可得?UA={x|x<1}.
答案 {x|x<1}
基础达标
一、选择题
1.设全集U={1,2,3,4,5},集合A={1,2},则?UA=( )
A.{1,2}
B.{3,4,5}
C.{1,2,3,4,5}
D.?
解析 根据补集的定义计算.∵U={1,2,3,4,5},A={1,2},∴?UA={3,4,5}.
答案 B
2.设全集U=R,集合A={x|1
A.{x|1≤x<2}
B.{x|x<2}
C.{x|x≥5}
D.{x|1
解析 ?UB={x|x<2,或x≥5},A∩(?UB)={x|1
答案 D
3.已知A={x|x+1>0},B={-2,-1,0,1},则(?RA)∩B=( )
A.{-2,-1}
B.{-2}
C.{-1,0,1}
D.{0,1}
解析 因为集合A={x|x>-1},所以?RA={x|x≤-1},则(?RA)∩B={x|x≤
-1}∩{-2,-1,0,1}={-2,-1}.
答案 A
4.若全集U={0,1,2,3}且?UA={2},则集合A的真子集共有( )
A.3个
B.5个
C.7个
D.8个
解析 A={0,1,3},真子集有23-1=7.
答案 C
5.已知全集U={1,2,3,4,5,6,7,8},集合A={2,3,5,6},集合B={1,3,4,6,7},则集合A∩(?UB)=( )
A.{2,5}
B.{3,6}
C.{2,5,6}
D.{2,3,5,6,8}
解析 ?UB={2,5,8},所以A∩(?UB)={2,5},故选A.
答案 A
二、填空题
6.已知全集U={x|1≤x≤5},A={x|1≤x
解析 ∵A={x|1≤x
答案 2
7.设全集U={1,2,3,4,5,6,7,8},集合A={1,2,3,5},B={2,4,6},则图中的阴影部分表示的集合为________.
解析 全集U={1,2,3,4,5,6,7,8},集合A={1,2,3,5},B={2,4,6},由韦恩图可知阴影部分表示的集合为(?UA)∩B,∵?UA={4,6,7,8},∴(?UA)∩B={4,6}.
答案 {4,6}
8.已知集合A={x|-4≤x≤-2},集合B={x|x-a≥0},若全集U=R,且A??UB,则a的取值范围为________.
解析 ?UB={x|x
因为A??UB,所以a>-2.
答案 {a|a>-2}
三、解答题
9.已知全集U={x|-5≤x≤3},A={x|-5≤x<-1},B={x|-1≤x<1},求?UA,?UB,(?UA)∩(?UB).
解 将集合U,A,B分别表示在数轴上,如图所示,
法一 则?UA={x|-1≤x≤3};
?UB={x|-5≤x<-1,或1≤x≤3};
(?UA)∩(?UB)={x|1≤x≤3}.
法二 ∵A∪B={x|-5≤x<1},
∴(?UA)∩(?UB)=?U(A∪B)={x|1≤x≤3}.
10.设全集为R,A={x|3≤x<7},B={x|2
(1)A∩B;(2)?RA;(3)?R(A∪B).
解 (1)∵A={x|3≤x<7},B={x|2
∴A∩B={x|3≤x<7}.
(2)∵全集为R,A={x|3≤x<7},∴?RA={x|x<3,或x≥7}.
(3)∵A∪B={x|2
能力提升
11.设全集U={(x,y)|x∈R,y∈R},集合A={(x,y)|2x-y+m>0},B={(x,y)|x+y-n≤0},若点P(2,3)∈A∩(?UB),则下列选项正确的是( )
A.m>-1,n<5
B.m<-1,n<5
C.m>-1,n>5
D.m<-1,n>5
解析 由P(2,3)∈A∩(?UB)得P∈A且P?B,故解得m>-1,n<5.
答案 A
12.已知集合A={x|0≤x≤2},B={x|a≤x≤a+3}.
(1)若(?RA)∪B=R,求a的取值范围;
(2)是否存在实数a使(?RA)∪B=R且A∩B=??
解 (1)因为A={x|0≤x≤2},
所以?RA={x|x<0,或x>2}.
因为(?RA)∪B=R,所以
解得:-1≤a≤0.
所以a的取值范围为{a|-1≤a≤0}.
(2)因为A∩B=?,所以a>2或a+3<0,
解得:a>2或a<-3.
由(1)知,若(?RA)∪B=R,则-1≤a≤0,
故不存在实数a使(?RA)∪B=R且A∩B=?.
创新猜想
13.(多空题)已知全集U={2,3,a2-a-1},A={2,3},B={1,3},?UA={1},则实数a的值是________,?U(A∩B)=________.
解析 ∵U={2,3,a2-a-1},A={2,3},?UA={1},∴1∈U,∴a2-a-1=1,即a2-a-2=0,解得a=-1或a=2.此时U={2,3,1},∴?U(A∩B)={1,2}.
答案 -1或2 {1,2}
14.(多空题)已知集合A={1,3,-x},B={1,x+2},若存在实数x,使得B∪(?AB)=A成立,则A=________,B=________.
解析 ∵存在x,使B∪(?AB)=A,∴B?A.
(1)若x+2=3,则x=1符合题意.
(2)若x+2=-x,则x=-1不符合题意.
∴存在x=1,使B∪(?AB)=A,
此时A={1,3,-1},B={1,3}.
答案 {1,3,-1} {1,3}(共34张PPT)
1.3 集合的基本运算
第一课时 交集与并集
课标要求
素养要求
理解两个集合之间的并集和交集的含义,能求两个集合的并集与交集.
能用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表达集合的并集和交集运算,提升数学抽象和数学运算素养.
新知探究
某班有学生20人,他们的学号分别是1,2,3,…,20,有a、b两本新书,已知学号是偶数的读过新书a,学号是3的倍数的读过新书b.
问题 (1)问至少读过一本书的有哪些同学?
(2)同时读了a、b两本书的有哪些同学?
提示 (1)至少读过一本书的有学号为2、3、4、6、8、9、10、12、14、15、16、18、20的同学.
(2)同时读了a、b两本书的有学号为6、12、18的同学.
1.
(1)自然语言:由既属于集合A又属于集合B的所有元素组成的集合,叫作集合A与B的______.
(2)符号语言:A∩B=__________________.
交集
交集
{x|x∈A,且x∈B}
(3)图形语言:如图所示.
(4)运算性质:A∩B=B∩A,A∩B?A,A∩B?B,A∩A=A,A∩?=?∩A=?.如果A?B,则A∩B=A.反之也成立.
2.
(1)自然语言:由所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合,叫作集合A与B的______.
(2)符号语言:A∪B=__________________.
(3)图形语言:如图所示.
并集
重复的元素只记一次
并集
{x|x∈A,或x∈B}
(4)
A∪B=B∪A,A?A∪B,B?A∪B,A∪A=A,A∪?=?∪A=A.
如果A?B,则A∪B=B.反之也成立.
运算性质:
拓展深化
[微判断]
判断下列说法的正误.
1.若A∩B=?,则A=B=?.(
)
2.{1,2,3,4}∪{0,2,3}={1,2,3,4,0,2,3}.(
)
3.A∩B是由属于A且属于B的所有元素组成的集合.(
)
4.若A?B,则A∩B=A.(
)
×
×
√
√
[微训练]
1.已知集合A={-2,-1,3,4},B={-1,2,3},则A∩B=( )
A.?
B.{-1,3}
C.{-1,2}
D.{-1,3,4}
答案 B
2.满足条件{0,1}∪A={0,1}的所有集合A的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
答案 D
3.若A?B则A∩B=________,A∪B=________.
答案 A B
[微思考]
1.A∪B是由集合A和集合B的所有元素组成吗?
提示 不是.因为A与B可能有公共元素,每一个公共元素只能算一个元素.
2.“x∈A或x∈B”中的x与集合A,B的关系包含哪几种情况?
提示 包含三种情况:
①x∈A但x?B;
②x∈B但x?A;
③x∈A且x∈B.
题型一 交集的概念及简单应用
【例1】 (1)A={x∈N|1≤x≤10},B={x∈R|x2+x-6=0},则图中阴影部分表示的集合为( )
A.{2}
B.{3}
C.{-3,2}
D.{-2,3}
(2)设集合A={x|-1≤x≤2},B={x|0≤x≤4},则A∩B=( )
A.{x|0≤x≤2}
B.{x|1≤x≤2}
C.{x|0≤x≤4}
D.{x|1≤x≤4}
解析 (1)易知A={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},B={-3,2},图中阴影部分表示的集合为A∩B={2},故选A.
(2)在数轴上表示出集合A与B,如图所示.
则由交集的定义知,A∩B={x|0≤x≤2}.
答案 (1)A (2)A
规律方法 求集合A∩B的常见类型
(1)若A,B的代表元素是方程的根,则应先解方程求出方程的根后,再求两集合的交集.
(2)若集合的代表元素是有序数对,则A∩B是指两个方程组成的方程组的解集,解集是点集.
(3)若A,B是无限数集,可以利用数轴来求解,但要注意利用数轴表示不等式时,含有端点的值用实心点表示,不含有端点的值用空心圈表示.
【训练1】 (1)已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,10,12,14},则集合A∩B中元素的个数为( )
A.5
B.4
C.3
D.2
(2)已知M={(x,y)|x+y=2},N={(x,y)|x-y=4},则M∩N=( )
A.x=3,y=-1
B.(3,-1)
C.{3,-1}
D.{(3,-1)}
答案 (1)D (2)D
解析 (1)8=3×2+2,14=3×4+2,故A∩B={8,14},故选D.
题型二 并集的概念及简单应用
【例2】 (1)设集合M={4,5,6,8},集合N={3,5,7,8},那么M∪N=( )
A.{3,4,5,6,7,8}
B.{5,8}
C.{3,5,7,8}
D.{4,5,6,8}
(2)已知集合P={x|x<3},Q={x|-1≤x≤4},那么P∪Q=( )
A.{x|-1≤x<3}
B.{x|-1≤x≤4}
C.{x|x≤4}
D.{x|x≥-1}
答案 (1)A (2)C
解析 (1)由定义知M∪N={3,4,5,6,7,8}.
(2)在数轴上表示两个集合,如图,可得P∪Q={x|x≤4}.
规律方法 (1)对于元素个数有限的集合,可直接根据集合的“交”、“并”定义求解,但要注意集合元素的互异性.
(2)对于元素个数无限的集合,进行交、并运算时,可借助数轴,利用数轴分析法求解,但要注意端点值能否取到.
【训练2】 (1)已知集合M={0,1,3},N={x|x=3a,a∈M},则M∪N=( )
A.{0}
B.{0,3}
C.{1,3,9}
D.{0,1,3,9}
(2)若集合M={x|-3
5},则M∪N=________.
解析 (1)易知N={0,3,9},故M∪N={0,1,3,9}.
(2)将-3
5在数轴上表示出来.
∴M∪N={x|x<-5,或x>-3}.
答案 (1)D (2){x|x<-5,或x>-3}
题型三 并集、交集的运算性质及应用
【例3】 设集合A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2+2(a-1)x+(a2-5)=0}.
(1)若A∩B={2},求实数a的值;
(2)若A∪B=A,求实数a的取值范围.
解 (1)由题意可知A={x|x2-3x+2=0}={1,2},∵A∩B={2},∴2∈B,将2代入得
4+4(a-1)+(a2-5)=0,解得a=-5或a=1.
当a=-5时,集合B={2,10},符合题意;
当a=1时,集合B={2,-2},符合题意.
综上所述,a=-5或a=1.
(2)若A∪B=A,则B?A,∵A={1,2},∴B=?或B={1}或{2}或{1,2}.
若B=?,则Δ=4(a-1)2-4(a2-5)=24-8a<0,
解得a>3;
【迁移】 (变条件)将例3(2)中的A∪B=A改为A∩B=A,其它条件不变,求a的取值范围.
解 由题意A={1,2}.由A∩B=A,∴A?B,∴B={1,2},
∴a不存在.
规律方法 利用集合交集、并集的性质解题的依据及关注点
(1)依据:A∩B=A?A?B,A∪B=A?B?A.
(2)关注点:当集合A?B时,若集合A不确定,运算时要考虑A=?的情况,否则易漏解.
【训练3】 已知集合A={x|2a+1≤x≤3a-5},B={x|x<-1,或x>16},分别根据下列条件求实数a的取值范围.
(1)A∩B=?;(2)A?(A∩B).
解 (1)若A=?,则A∩B=?成立.
此时2a+1>3a-5,即a<6.
若A≠?,如图所示,
解得6≤a≤7.
综上,满足条件A∩B=?的实数a的取值范围是{a|a≤7}.
(2)因为A?(A∩B),且(A∩B)?A,
所以A∩B=A,即A?B.
显然A=?满足条件,此时a<6.
若A≠?,如图所示,
一、素养落地
1.通过对并集、交集概念的理解,培养数学抽象素养,通过进行集合间的并集、交集的运算提升数学运算素养.
2.对并集、交集概念的理解
(1)对于并集,要注意其中“或”的意义,“或”与通常所说的“非此即彼”有原则性的区别,它们是“相容”的.“x∈A或x∈B”这一条件,包括下列三种情况:x∈A但x?B;x∈B但x?A;x∈A且x∈B.因此,A∪B是由所有至少属于A,B两者之一的元素组成的集合.
(2)A∩B中的元素是“所有”属于集合A且属于集合B的元素,而不是部分,特别地,当集合A和集合B没有公共元素时,不能说A与B没有交集,而是A∩B=?.
3.集合的交、并运算中的注意事项
(1)对于元素个数有限的集合,可直接根据集合的“交”、“并”定义求解,但要注意集合元素的互异性.
(2)对于元素个数无限的集合,进行交、并运算时,可借助数轴,利用数轴分析法求解,但要注意端点值取到与否.
二、素养训练
1.已知集合A={x|x>0},B={x|-1≤x≤2},则A∪B=( )
A.{x|x≥-1}
B.{x|x≤2}
C.{x|0
D.{x|-1≤x≤2}
解析 A∪B={x|x>0}∪{x|-1≤x≤2}={x|x≥-1}.选A.
答案 A
解析 M∩N={-1,1}∩{-2,1,0}={1},故选B.
答案 B
2.若集合M={-1,1},N={-2,1,0},则M∩N=( )
A.{0,-1}
B.{1}
C.{0}
D.{-1,1}
3.已知集合A={1,2,3},B={2,4,5},则集合A∪B中元素的个数为________.
解析 A∪B={1,2,3}∪{2,4,5}={1,2,3,4,5},共5个元素.
答案 5
4.若P={x|x≥1},Q={x|-1
解析 如图所示,P∩Q={x|1≤x<4}.
答案 {x|1≤x<4}(共28张PPT)
第二课时 全集与补集
课标要求
素养要求
1.在具体情境中,了解全集与补集的含义.
2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,能求给定子集的补集.
能够在现实情境或数学情境中概括出全集、补集、子集等数学对象的一般特征,并学会用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表达和转换,提升数学抽象和数学运算素养.
新知探究
某学习小组学生的集合为U={王明,曹勇,王亮,李冰,张军,赵云,冯佳,薛香芹,钱忠良,何晓慧},其中在学校应用文写作比赛与技能大赛中获得过金奖的学生集合为P={王明,曹勇,王亮,李冰,张军}.
问题 那么没有获得金奖的学生有哪些?
提示 没有获得金奖的学生的集合为Q={赵云,冯佳,薛香芹,钱忠良,何晓慧}.
1.全集
在研究某些集合的时候,它们往往是某个给定集合的子集,这个给定的集合叫作全集,常用符号U表示.全集包含所要研究的这些集合.
2.
注意补集是相对于全集而言的,没有全集就不存在补集
补集
文字语言
设U是全集,A是U的一个子集(即A?U),则由U中所有_________的元素组成的集合,叫作U中子集A的补集,记作______
符号语言
?UA=__________________
图形语言
不属于A
?UA
{x|x∈U,且x?A}
3.补集的相关性质
①A∪(?UA)=U,A∩(?UA)=?.
②?U(?UA)=A,?UU=?,?U?=U.
③?U(A∩B)=(?UA)∪(?UB),
?U(A∪B)=(?UA)∩(?UB).
拓展深化
[微判断]
判断下列说法的正误.
1.设集合U={1,2,3,4,5},A={1,2},B={2,3,4},则?U(A∪B)={5}.(
)
2.同一个集合在不同的全集中的补集不同.(
)
3.不同的集合在同一个全集中的补集可能相同.(
)
4.全集一定是实数集R.(
)
提示 全集是一个相对概念,因研究问题的不同而变化.
√
√
×
×
[微训练]
已知集合U={x|-3≤x≤3},M={x|-1
答案 {x|-3≤x≤0,或2≤x≤3}
{x|0
{x|-3≤x<1,或2≤x≤3}
[微思考]
设集合A={1,2},那么相对于集合M={0,1,2,3}和N={1,2,3},?MA和?NA相等吗?由此说说你对全集与补集的认识.
提示 ?MA={0,3},?NA={3},?MA≠?NA,由此可见补集是一个相对的概念,研究补集必须在全集的条件下研究,而全集因研究问题不同而异,同一个集合相对于不同的全集,其补集也就不同.
题型一 补集的基本运算
【例1】 (1)设集合U=R,M={x|x>2,或x<0},则?UM=( )
A.{x|0≤x≤2}
B.{x|0
C.{x|x<0,或x>2}
D.{x|x≤0,或x≥2}
(2)已知全集U={1,2,a2-2a+3},A={1,a},?UA={3},则实数a=________.
解析 (1)如图,在数轴上表示出集合M,可知?UM={x|0≤x≤2}.
答案 (1)A (2)2
规律方法 求补集的方法
(1)列举法表示:从全集U中去掉属于集合A的所有元素后,由所有余下的元素组成的集合.
(2)由不等式构成的无限集表示:借助数轴,取全集U中集合A以外的所有元素组成的集合.
【训练1】 (1)已知全集U={x|x≥-3},集合A={x|-3
(2)设U={0,1,2,3},A={x∈U|x2+mx=0},若?UA={1,2},则实数m=________.
解析 (1)借助数轴得?UA={x|x=-3,或x>4}.
(2)∵?UA={1,2},∴A={0,3},∴0,3是方程x2+mx=0的两个根,∴m=-3.
答案 (1){x|x=-3或x>4} (2)-3
题型二 集合交、并、补的综合运算
【例2】 已知集合S={x|1
求:(1)(?SA)∩(?SB);(2)?S(A∪B);(3)(?SA)∪(?SB);(4)?S(A∩B).
解 如图所示,可得
A∩B={x|3≤x<5},A∪B={x|2≤x<7},
?SA={x|1
?SB={x|1
由此可得:(1)(?SA)∩(?SB)={x|1
(2)?S(A∪B)={x|1
(3)(?SA)∪(?SB)={x|1
(4)?S(A∩B)=(?SA)∪(?SB)={x|1
规律方法 1.求解与不等式有关的集合问题的方法
解决与不等式有关的集合问题时,画数轴(这也是集合的图形语言的常用表示方式)可以使问题变得形象直观,要注意求解时端点的值是否能取到.
2.求解集合混合运算问题的一般顺序
解决集合的混合运算时,一般先运算括号内的部分,再计算其他部分.
【训练2】 已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2
解 由图知:A∩B={x|-2
?UA={x|x≤-2,或3≤x≤4},
?UB={x|x<-3,或2
(?UA)∪B={x|x≤2,或3≤x≤4};
A∩(?UB)={x|2
题型三 根据补集的运算求参数的值或范围
【例3】 (1)已知集合A={x|x2+ax+12b=0}和B={x|x2-ax+b=0},满足B∩(?UA)={2},A∩(?UB)={4},U=R,求实数a,b的值.
(2)已知集合A={x|2a-2
解 (1)∵B∩(?UA)={2},∴2∈B,但2?A.
∵A∩(?UB)={4},∴4∈A,但4?B.
(2)?RB={x|x≤1,或x≥2}≠?.
∵A??RB,
∴分A=?和A≠?两种情况讨论.
①若A=?,此时有2a-2≥a,∴a≥2.
综上所述,a≤1或a≥2.
即a的取值范围为{a|a≤1,或a≥2}.
规律方法 由集合的补集求解参数的方法
(1)有限集:由补集求参数问题,若集合中元素个数有限时,可利用补集定义并结合Venn图求解.
(2)无限集:与集合交、并、补运算有关的求参数问题,若集合中元素有无限个时,一般利用数轴分析法求解.
【训练3】 设全集U={2,3,a2+2a-3},A={|2a-1|,2},?UA={5},求实数a的值.
解 ∵?UA={5},∴5∈U,且5?A.
∴a2+2a-3=5,解得a=2或a=-4.
当a=2时,|2a-1|=3≠5,此时A={3,2},U={2,3,5}符合题意.
当a=-4时,|2a-1|=9,此时A={9,2},U={2,3,5},
不满足条件?UA={5},故a=-4舍去.
综上知a=2.
一、素养落地
1.通过全集与补集概念的学习提升数学抽象素养;通过补集的运算提升数学运算素养.
2.补集定义的理解
(1)补集是相对于全集而存在的,研究一个集合的补集之前一定要明确其所对应的全集.比如,当研究数的运算性质时,我们常常将实数集R当作全集.
(2)补集既是集合之间的一种关系,同时也是集合之间的一种运算,还是一种数学思想.
3.若集合中元素有无限个时,与集合的交,并,补运算有关的求参数问题一般利用数轴求解,涉及集合间关系时不要忘掉空集的情形.
二、素养训练
1.设集合U={1,2,3,4,5,6},M={1,2,4},则?UM=( )
A.U
B.{1,3,5}
C.{3,5,6}
D.{2,4,6}
答案 C
2.设集合S={x|x>-2},T={x|-4≤x≤1},则(?RS)∪T=( )
A.{x|-2
B.{x|x≤-4}
C.{x|x≤1}
D.{x|x≥1}
解析 因为S={x|x>-2},所以?RS={x|x≤-2}.
而T={x|-4≤x≤1},所以(?RS)∪T={x|x≤-2}∪{x|-4≤x≤1}={x|x≤1}.
答案 C
3.已知集合A={3,4,m},集合B={3,4},若?AB={5},则实数m=________.
解析 由?AB={5}知5∈A且5?B,
即5∈{3,4,m},故m=5.
答案 5
4.若全集U=R,集合A={x|x≥1},则?UA=________.
解析 由补集的定义,结合数轴可得?UA={x|x<1}.
答案 {x|x<1}1.3 集合的基本运算
第一课时 交集与并集
课标要求
素养要求
理解两个集合之间的并集和交集的含义,能求两个集合的并集与交集.
能用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表达集合的并集和交集运算,提升数学抽象和数学运算素养.
新知探究
某班有学生20人,他们的学号分别是1,2,3,…,20,有a、b两本新书,已知学号是偶数的读过新书a,学号是3的倍数的读过新书b.
问题 (1)问至少读过一本书的有哪些同学?
(2)同时读了a、b两本书的有哪些同学?
提示 (1)至少读过一本书的有学号为2、3、4、6、8、9、10、12、14、15、16、18、20的同学.
(2)同时读了a、b两本书的有学号为6、12、18的同学.
1.交集
(1)自然语言:由既属于集合A又属于集合B的所有元素组成的集合,叫作集合A与B的交集.
(2)符号语言:A∩B={x|x∈A,且x∈B}.
(3)图形语言:如图所示.
(4)运算性质:A∩B=B∩A,A∩B?A,A∩B?B,A∩A=A,A∩?=?∩A=?.如果A?B,则A∩B=A.反之也成立.
2.并集
重复的元素只记一次
(1)自然语言:由所有属于集合A或属于集合B的元素组成的集合,叫作集合A与B的并集.
(2)符号语言:A∪B={x|x∈A,或x∈B}.
(3)图形语言:如图所示.
(4)运算性质:
A∪B=B∪A,A?A∪B,B?A∪B,A∪A=A,A∪?=?∪A=A.
如果A?B,则A∪B=B.反之也成立.
拓展深化
[微判断]
判断下列说法的正误.
1.若A∩B=?,则A=B=?.(×)
2.{1,2,3,4}∪{0,2,3}={1,2,3,4,0,2,3}.(×)
3.A∩B是由属于A且属于B的所有元素组成的集合.(√)
4.若A?B,则A∩B=A.(√)
[微训练]
1.已知集合A={-2,-1,3,4},B={-1,2,3},则A∩B=( )
A.?
B.{-1,3}
C.{-1,2}
D.{-1,3,4}
答案 B
2.满足条件{0,1}∪A={0,1}的所有集合A的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
答案 D
3.若A?B则A∩B=________,A∪B=________.
答案 A B
[微思考]
1.A∪B是由集合A和集合B的所有元素组成吗?
提示 不是.因为A与B可能有公共元素,每一个公共元素只能算一个元素.
2.“x∈A或x∈B”中的x与集合A,B的关系包含哪几种情况?
提示 包含三种情况:
①x∈A但x?B;
②x∈B但x?A;
③x∈A且x∈B.
题型一 交集的概念及简单应用
【例1】 (1)A={x∈N|1≤x≤10},B={x∈R|x2+x-6=0},则图中阴影部分表示的集合为( )
A.{2}
B.{3}
C.{-3,2}
D.{-2,3}
(2)设集合A={x|-1≤x≤2},B={x|0≤x≤4},则A∩B=( )
A.{x|0≤x≤2}
B.{x|1≤x≤2}
C.{x|0≤x≤4}
D.{x|1≤x≤4}
解析 (1)易知A={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},B={-3,2},图中阴影部分表示的集合为A∩B={2},故选A.
(2)在数轴上表示出集合A与B,如图所示.
则由交集的定义知,A∩B={x|0≤x≤2}.
答案 (1)A (2)A
规律方法 求集合A∩B的常见类型
(1)若A,B的代表元素是方程的根,则应先解方程求出方程的根后,再求两集合的交集.
(2)若集合的代表元素是有序数对,则A∩B是指两个方程组成的方程组的解集,解集是点集.
(3)若A,B是无限数集,可以利用数轴来求解,但要注意利用数轴表示不等式时,含有端点的值用实心点表示,不含有端点的值用空心圈表示.
【训练1】 (1)已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,10,12,14},则集合A∩B中元素的个数为( )
A.5
B.4
C.3
D.2
(2)已知M={(x,y)|x+y=2},N={(x,y)|x-y=4},则M∩N=( )
A.x=3,y=-1
B.(3,-1)
C.{3,-1}
D.{(3,-1)}
解析 (1)8=3×2+2,14=3×4+2,故A∩B={8,14},故选D.
(2)由得故M∩N={(3,-1)}.
答案 (1)D (2)D
题型二 并集的概念及简单应用
【例2】 (1)设集合M={4,5,6,8},集合N={3,5,7,8},那么M∪N=( )
A.{3,4,5,6,7,8}
B.{5,8}
C.{3,5,7,8}
D.{4,5,6,8}
(2)已知集合P={x|x<3},Q={x|-1≤x≤4},那么P∪Q=( )
A.{x|-1≤x<3}
B.{x|-1≤x≤4}
C.{x|x≤4}
D.{x|x≥-1}
解析 (1)由定义知M∪N={3,4,5,6,7,8}.
(2)在数轴上表示两个集合,如图,可得P∪Q={x|x≤4}.
答案 (1)A (2)C
规律方法 (1)对于元素个数有限的集合,可直接根据集合的“交”、“并”定义求解,但要注意集合元素的互异性.
(2)对于元素个数无限的集合,进行交、并运算时,可借助数轴,利用数轴分析法求解,但要注意端点值能否取到.
【训练2】 (1)已知集合M={0,1,3},N={x|x=3a,a∈M},则M∪N=( )
A.{0}
B.{0,3}
C.{1,3,9}
D.{0,1,3,9}
(2)若集合M={x|-3
5},则M∪N=________.
解析 (1)易知N={0,3,9},故M∪N={0,1,3,9}.
(2)将-3
5在数轴上表示出来.
∴M∪N={x|x<-5,或x>-3}.
答案 (1)D (2){x|x<-5,或x>-3}
题型三 并集、交集的运算性质及应用
【例3】 设集合A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2+2(a-1)x+(a2-5)=0}.
(1)若A∩B={2},求实数a的值;
(2)若A∪B=A,求实数a的取值范围.
解 (1)由题意可知A={x|x2-3x+2=0}={1,2},∵A∩B={2},∴2∈B,将2代入得
4+4(a-1)+(a2-5)=0,解得a=-5或a=1.
当a=-5时,集合B={2,10},符合题意;
当a=1时,集合B={2,-2},符合题意.
综上所述,a=-5或a=1.
(2)若A∪B=A,则B?A,∵A={1,2},∴B=?或B={1}或{2}或{1,2}.
若B=?,则Δ=4(a-1)2-4(a2-5)=24-8a<0,
解得a>3;
若B={1},则即不成立;
若B={2},则即不成立;
若B={1,2},则即此时不成立,综上a>3.即a的取值范围为{a|a>3}.
【迁移】 (变条件)将例3(2)中的A∪B=A改为A∩B=A,其它条件不变,求a的取值范围.
解 由题意A={1,2}.由A∩B=A,∴A?B,∴B={1,2},
则即此时不成立,
∴a不存在.
规律方法 利用集合交集、并集的性质解题的依据及关注点
(1)依据:A∩B=A?A?B,A∪B=A?B?A.
(2)关注点:当集合A?B时,若集合A不确定,运算时要考虑A=?的情况,否则易漏解.
【训练3】 已知集合A={x|2a+1≤x≤3a-5},B={x|x<-1,或x>16},分别根据下列条件求实数a的取值范围.
(1)A∩B=?;(2)A?(A∩B).
解 (1)若A=?,则A∩B=?成立.
此时2a+1>3a-5,即a<6.
若A≠?,如图所示,
则
解得6≤a≤7.
综上,满足条件A∩B=?的实数a的取值范围是{a|a≤7}.
(2)因为A?(A∩B),且(A∩B)?A,
所以A∩B=A,即A?B.
显然A=?满足条件,此时a<6.
若A≠?,如图所示,
则或
由解得a∈?;
由解得a>.
综上,满足条件A?(A∩B)的实数a的取值范围是.
一、素养落地
1.通过对并集、交集概念的理解,培养数学抽象素养,通过进行集合间的并集、交集的运算提升数学运算素养.
2.对并集、交集概念的理解
(1)对于并集,要注意其中“或”的意义,“或”与通常所说的“非此即彼”有原则性的区别,它们是“相容”的.“x∈A或x∈B”这一条件,包括下列三种情况:x∈A但x?B;x∈B但x?A;x∈A且x∈B.因此,A∪B是由所有至少属于A,B两者之一的元素组成的集合.
(2)A∩B中的元素是“所有”属于集合A且属于集合B的元素,而不是部分,特别地,当集合A和集合B没有公共元素时,不能说A与B没有交集,而是A∩B=?.
3.集合的交、并运算中的注意事项
(1)对于元素个数有限的集合,可直接根据集合的“交”、“并”定义求解,但要注意集合元素的互异性.
(2)对于元素个数无限的集合,进行交、并运算时,可借助数轴,利用数轴分析法求解,但要注意端点值取到与否.
二、素养训练
1.已知集合A={x|x>0},B={x|-1≤x≤2},则A∪B=( )
A.{x|x≥-1}
B.{x|x≤2}
C.{x|0
D.{x|-1≤x≤2}
解析 A∪B={x|x>0}∪{x|-1≤x≤2}={x|x≥-1}.选A.
答案 A
2.若集合M={-1,1},N={-2,1,0},则M∩N=( )
A.{0,-1}
B.{1}
C.{0}
D.{-1,1}
解析 M∩N={-1,1}∩{-2,1,0}={1},故选B.
答案 B
3.已知集合A={1,2,3},B={2,4,5},则集合A∪B中元素的个数为________.
解析 A∪B={1,2,3}∪{2,4,5}={1,2,3,4,5},共5个元素.
答案 5
4.若P={x|x≥1},Q={x|-1
解析 如图所示,P∩Q={x|1≤x<4}.
答案 {x|1≤x<4}
基础达标
一、选择题
1.设集合A={-1,0,-2},B={x|x2-x-6=0},则A∪B=( )
A.{-2}
B.{-2,3}
C.{-1,0,-2}
D.{-1,0,-2,3}
解析 因为A={-1,0,-2},B={x|x2-x-6=0}={-2,3},所以A∪B={-1,0,-2,3}.故选D.
答案 D
2.已知集合A={x∈R|x≤5},B={x∈R|x>1},那么A∩B=( )
A.{1,2,3,4,5}
B.{2,3,4,5}
C.{2,3,4}
D.{x∈R|1
解析 ∵A={x∈R|x≤5},B={x∈R|x>1},∴A∩B={x∈R|1
答案 D
3.设集合A={1,4,x},B={1,x2}且A∪B={1,4,x},则满足条件的实数x的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析 ∵A={1,4,x},B={1,x2},∴x≠1,x≠4且x2≠1,得x≠±1且x≠4,∵A∪B={1,4,x},∴x2=x或x2=4,解之得x=0或x=±2,故满足条件的实数x有0,2,-2,共3个,故选C.
答案 C
4.设A,B是非空集合,定义A
B={x|x∈A∪B,且x?A∩B},已知A={x|0≤x≤3},B={y|y≥1},则A
B=( )
A.{x|1≤x<3}
B.{x|1≤x≤3}
C.{x|0≤x<1,或x>3}
D.{x|0≤x≤1,或x≥3}
解析 由题意知A∪B={x|x≥0},
A∩B={x|1≤x≤3},
∴A
B={x|0≤x<1,或x>3}.
答案 C
5.设集合A=,B={t|t2+2(a+1)t+(a2-5)=0}.若A∩B=B,则实数a的取值范围是( )
A.{a|a≤-2}
B.{a|a≤-3}
C.{a|a≤-4}
D.{a|a≤-1}
解析 ∵A=={1,2},B={t|t2+2(a+1)t+(a2-5)=0}.由A∩B=B,得B?A.
当Δ=4(a+1)2-4(a2-5)<0,即a<-3时,B=?,符合题意;
当Δ=4(a+1)2-4(a2-5)=0,即a=-3时,B={t|t2-4t+4=0}={2},符合题意;
当Δ=4(a+1)2-4(a2-5)>0,即a>-3时,要使B?A,则B=A,
即此方程组无解.
∴实数a的取值范围是{a|a≤-3}.
答案 B
二、填空题
6.已知集合A={3,2a},B={a,b}.若A∩B={2},则A∪B=________.
解析 因为A∩B={2},所以2a=2,所以a=1,b=2,故A∪B={1,2,3}.
答案 {1,2,3}
7.若集合A={x|-1≤x<2},B={x|x≤a},若A∩B≠?,则实数a的取值范围是________.
解析 A={x|-1≤x<2},B={x|x≤a},由A∩B≠?,得a≥-1.
答案 {a|a≥-1}
8.集合A={0,2,a},B={1,a2},若A∪B={0,1,2,4,16},则a=________.
解析 ∵A∪B={0,1,2,a,a2},又A∪B={0,1,2,4,16},∴{a,a2}={4,16},∴a=4.
答案 4
三、解答题
9.设A={x|x2+ax+12=0},B={x|x2+3x+2b=0},A∩B={2},C={2,-3}.
(1)求a,b的值及A,B;
(2)求(A∪B)∩C.
解 (1)∵A∩B={2},∴4+2a+12=0,4+6+2b=0,即a=-8,b=-5,
∴A={x|x2-8x+12=0}={2,6},B={x|x2+3x-10=0}={2,-5}.
(2)由(1)知A∪B={-5,2,6},C={2,-3},∴(A∪B)∩C={2}.
10.已知集合A={x|x2-px+15=0}和B={x|x2-ax-b=0},若A∪B={2,3,5},A∩B={3},分别求实数p,a,b的值.
解 因为A∩B={3},所以3∈A.
从而可得p=8,所以A={3,5}.
又由于3∈B,且A∪B={2,3,5},所以B={2,3}.
所以方程x2-ax-b=0的两个根为2和3.
由根与系数的关系可得a=5,b=-6.
综上可得,p=8,a=5,b=-6.
能力提升
11.若P={1,2,3,m},Q={m2,3},且满足P∩Q=Q,则m的值为________.
解析 由P∩Q=Q,可知Q?P,
∴m2=1或m2=2或m2=m.
解得m=±1或m=±或m=0.
经检验m=1时不满足集合中元素的互异性,舍去.
∴m=-1或m=±或m=0.
答案 -1,±,0
12.设集合A={x|-1
(1)若C=?,求实数a的取值范围;
(2)若C≠?且C?(A∩B),求实数a的取值范围.
解 (1)∵C={x|1-2a
∴a≤,
即实数a的取值范围是.
(2)∵C={x|1-2a
∴1-2a<2a,即a>.
∵A={x|-1
∴A∩B=.
∵C?(A∩B),
∴
解得
即实数a的取值范围是.
创新猜想
13.(多选题)已知集合A={2,3,4},集合A∪B={1,2,3,4,5},则集合B可能为( )
A.{1,2,5}
B.{2,3,5}
C.{0,1,5}
D.{1,2,3,4,5}
解析 由题意知集合B中必有元素1和5,且有元素2,3,4中的0个,1个,2个或3个.都可以,A、D符合.
答案 AD
14.(多空题)若集合P={x|2≤x<4},Q={x|x≥3},则P∩Q等于________;P∪Q等于________.
解析 P∩Q={x|3≤x<4},P∪Q={x|x≥2}.
答案 {x|3≤x<4} {x|x≥2}
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同课章节目录
第一章 预备知识
1 集合
2 常用逻辑用语
3 不等式
4 一元二次函数与一元二次不等式
第二章 函数
1 生活中的变量关系
2 函数
3 函数的单调性和最值
4 函数的奇偶性与简单的幂函数
第三章 指数运算与指数函数
1 指数幂的拓展
2 指数幂的运算性质
3 指数函数
第四章 对数运算和对数函数
1 对数的概念
2 对数的运算
3 对数函数
4 指数函数、幂函数、对数函数增长的比较
5 信息技术支持的函数研究
第五章 函数应用
1 方程解的存在性及方程的近似解
2 实际问题中的函数模型
第六章 统计
1 获取数据的途径
2 抽样的基本方法
3 用样本估计总体分布
4 用样本估计总体数字特征
第七章 概率
1 随机现象与随机事件
2 古典概型
3 频率与概率
4 事件的独立性
第八章 数学建模活动(一)
1 走进数学建模
2 数学建模的主要步骤
3 数学建模活动的主要过程
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