1.通過豐富實例,進一步體會函數(shù)是描述變量之間的依賴關系的重要數(shù)學模型,在此基礎上學習用集合與對應的語言來刻畫函數(shù),體會對應關系在刻畫函數(shù)概念中的作用;了解構成函數(shù)的要素,會求一些簡單函數(shù)的定義域和值域;了解映射的概念;
3.確定集合的“包含關系”與求集合的“交、并、補”是學習集合的中心內容,解決問題時應根據(jù)問題所涉及的具體的數(shù)學內容來尋求方法。
①
區(qū)別∈與
、
與
、a與{a}、φ與{φ}、{(1,2)}與{1,2};
②
A
B時,A有兩種情況:A=φ與A≠φ。
③若集合A中有n
個元素,則集合A的所有不同的子集個數(shù)為
,所有真子集的個數(shù)是
-1, 所有非空真子集的個數(shù)是
。
④區(qū)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
的區(qū)別;0與三者間的關系?占侨魏渭系淖蛹,是任何非空集合的真子集。條件為
,在討論的時候不要遺忘了
的情況。
⑥符號“
”是表示元素與集合之間關系的,立體幾何中的體現(xiàn)點與直線(面)的關系
;符號“
”是表示集合與集合之間關系的,立體幾何中的體現(xiàn)面與直線(面)的關系。
邏輯是研究思維形式及其規(guī)律的一門學科,是人們認識和研究問題不可缺少的工具,是為了培養(yǎng)學生的推理技能,發(fā)展學生的思維能力。
2.強化對集合與集合關系題目的訓練,理解集合中代表元素的真正意義,注意利用幾何直觀性研究問題,注意運用Venn圖解題方法的訓練,加強兩種集合表示方法轉換和化簡訓練;解決集合有關問題的關鍵是準確理解集合所描述的具體內容(即讀懂問題中的集合)以及各個集合之間的關系,常常根據(jù)“Venn圖”來加深對集合的理解,一個集合能化簡(或求解),一般應考慮先化簡(或求解);
集合知識可以使我們更好地理解數(shù)學中廣泛使用的集合語言,并用集合語言表達數(shù)學問題,運用集合觀點去研究和解決數(shù)學問題。
1.學習集合的基礎能力是準確描述集合中的元素,熟練運用集合的各種符號,如
、
、
、
、=、
A、∪,∩等等;
+(200÷30)=146
所以,符合條件的數(shù)共有200-146=54(個)
點評:分析200個數(shù)分為兩類,即滿足題設條件的和不滿足題設條件的兩大類,而不滿足條件的這一類標準明確而簡單,可考慮用扣除法。
題型7:集合綜合題
例11.(1999上海,17)設集合A={x||x-a|<2},B={x|
<1},若A
B,求實數(shù)a的取值范圍。
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}。
因為A
B,所以
,于是0≤a≤1。
點評:這是一道研究集合的包含關系與解不等式相結合的綜合性題目。主要考查集合的概念及運算,解絕對值不等式、分式不等式和不等式組的基本方法。在解題過程中要注意利用不等式的解集在數(shù)軸上的表示方法.體現(xiàn)了數(shù)形結合的思想方法。
例12.已知{an}是等差數(shù)列,d為公差且不為0,a1和d均為實數(shù),它的前n項和記作Sn,設集合A={(an,
)|n∈N*},B={(x,y)|
x2-y2=1,x,y∈R}。
試問下列結論是否正確,如果正確,請給予證明;如果不正確,請舉例說明:
(1)若以集合A中的元素作為點的坐標,則這些點都在同一條直線上;
(2)A∩B至多有一個元素;
(3)當a1≠0時,一定有A∩B≠
。
解:(1)正確;在等差數(shù)列{an}中,Sn=
,則
(a1+an),這表明點(an,
)的坐標適合方程y
(x+a1),于是點(an,
)均在直線y=
x+
a1上。
(2)正確;設(x,y)∈A∩B,則(x,y)中的坐標x,y應是方程組
的解,由方程組消去y得:2a1x+a12=-4(*),
當a1=0時,方程(*)無解,此時A∩B=
;
當a1≠0時,方程(*)只有一個解x=
,此時,方程組也只有一解
,故上述方程組至多有一解。
∴A∩B至多有一個元素。
(3)不正確;取a1=1,d=1,對一切的x∈N*,有an=a1+(n-1)d=n>0,
>0,這時集合A中的元素作為點的坐標,其橫、縱坐標均為正,另外,由于a1=1≠0
如果A∩B≠
,那么據(jù)(2)的結論,A∩B中至多有一個元素(x0,y0),而x0=
<0,y0=
<0,這樣的(x0,y0)
A,產(chǎn)生矛盾,故a1=1,d=1時A∩B=
,所以a1≠0時,一定有A∩B≠
是不正確的。
點評:該題融合了集合、數(shù)列、直線方程的知識,屬于知識交匯題。
變式題:解答下述問題:
(Ⅰ)設集合
,
,求實數(shù)m的取值范圍.
分析:關鍵是準確理解
的具體意義,首先要從數(shù)學意義上解釋![]()
的意義,然后才能提出解決問題的具體方法。
解:
![]()
![]()
的取值范圍是
UM={m|m<-2}.
![]()
(解法三)設
這是開口向上的拋物線,
,則二次函數(shù)性質知命題又等價于![]()
注意,在解法三中,f(x)的對稱軸的位置起了關鍵作用,否則解答沒有這么簡單。
(Ⅱ)已知兩個正整數(shù)集合A={a1,a2,a3,a4},
![]()
、B.
分析:命題中的集合是列舉法給出的,只需要根據(jù)“交、并”的意義及元素的基本性質解決,注意“正整數(shù)”這個條件的運用,
![]()
(Ⅲ)![]()
![]()
分析:正確理解![]()
要使
,
由![]()
當k=0時,方程有解
,不合題意;
當
①
又由![]()
由
②,
由①、②得![]()
∵b為自然數(shù),∴b=2,代入①、②得k=1
點評:這是一組關于集合的“交、并”的常規(guī)問題,解決這些問題的關鍵是準確理解問題條件的具體的數(shù)學內容,才能由此尋求解決的方法。
題型6:課標創(chuàng)新題
例13.七名學生排成一排,甲不站在最左端和最右端的兩個位置之一,乙、丙都不能站在正中間的位置,則有多少不同的排法?
解:設集合A={甲站在最左端的位置},
B={甲站在最右端的位置},
C={乙站在正中間的位置},
D={丙站在正中間的位置},
則集合A、B、C、D的關系如圖所示,
∴不同的排法有
種.
點評:這是一道排列應用問題,如果直接分類、分步解答需要一定的基本功,容易錯,若考慮運用集合思想解答,則比較容易理解。上面的例子說明了集合思想的一些應用,在今后的學習中應注意總結集合應用的經(jīng)驗。
例14.A是由定義在
上且滿足如下條件的函數(shù)
組成的集合:①對任意
,都有
; ②存在常數(shù)
,使得對任意的
,都有![]()
(1)設
,證明:![]()
(2)設
,如果存在
,使得
,那么這樣的
是唯一的;
(3)設
,任取
,令
證明:給定正整數(shù)k,對任意的正整數(shù)p,成立不等式
。
解:
對任意
,
,![]()
![]()
,
,所以![]()
對任意的
,
,
,
所以0<![]()
,
令
=
,
,![]()
所以![]()
反證法:設存在兩個
使得
,
。
則由
,
得
,所以
,矛盾,故結論成立。
,
所以![]()
![]()
![]()
![]()
+…![]()
。
點評:函數(shù)的概念是在集合理論上發(fā)展起來的,而此題又將函數(shù)的性質融合在集合的關系當中,題目比較新穎。
題型1:集合的概念
例1.設集合
,若
,則下列關系正確的是( )
A.
B.
C.
D.![]()
解:由于
中
只能取到所有的奇數(shù),而
中18為偶數(shù)。則
。選項為D;
點評:該題考察了元素與集合、集合與集合之間的關系。首先應該分清楚元素與集合之間是屬于與不屬于的關系,而集合之間是包含與不包含的關系。
例2.設集合P={m|-1<m≤0
,Q={m∈R|mx2+4mx-4<0對任意實數(shù)x恒成立
,則下列關系中成立的是( )
A.P
Q B.Q
P C.P=Q D.P∩Q=Q
解:Q={m∈R|mx2+4mx-4<0對任意實數(shù)x恒成立=,對m分類:
①m=0時,-4<0恒成立;
②m<0時,需Δ=(4m)2-4×m×(-4)<0,解得m<0。
綜合①②知m≤0,
∴Q={m∈R|m≤0}。
答案為A。
點評:該題考察了集合間的關系,同時考察了分類討論的思想。集合
中含有參數(shù)m,需要對參數(shù)進行分類討論,不能忽略m=0的情況。
題型2:集合的性質
例3.(2000廣東,1)已知集合A={1,2,3,4},那么A的真子集的個數(shù)是( )
A.15 B.16 C.3 D.4
解:根據(jù)子集的計算應有24-1=15(個)。選項為A;
點評:該題考察集合子集個數(shù)公式。注意求真子集時千萬不要忘記空集
是任何非空集合的真子集。同時,A不是A的真子集。
變式題:同時滿足條件:①
②若
,這樣的集合M有多少個,舉出這些集合來。
答案:這樣的集合M有8個。
例4.已知全集
,A={1,
}如果
,則這樣的實數(shù)
是否存在?若存在,求出
,若不存在,說明理由。
解:∵
;
∴
,即
=0,解得![]()
當
時,
,為A中元素;
當
時,![]()
當
時,![]()
∴這樣的實數(shù)x存在,是
或
。
另法:∵![]()
∴
,![]()
∴
=0且![]()
∴
或
。
點評:該題考察了集合間的關系以及集合的性質。分類討論的過程中“當
時,
”不能滿足集合中元素的互異性。此題的關鍵是理解符號
是兩層含義:
。
變式題:已知集合
,
,
,求
的值。
解:由
可知,
(1)
,或(2)![]()
解(1)得
,
解(2)得
,
又因為當
時,
與題意不符,
所以,
。
題型3:集合的運算
例5.(06全國Ⅱ理,2)已知集合M={x|x<3
,N={x|log2x>1},則M∩N=( )
A.
B.{x|0<x<3
C.{x|1<x<3
D.{x|2<x<3![]()
解:由對數(shù)函數(shù)的性質,且2>1,顯然由
易得
。從而
。故選項為D。
點評:該題考察了不等式和集合交運算。
例6.(06安徽理,1)設集合
,
,則
等于( )
A.
B.
C.
D.![]()
解:
,
,所以
,故選B。
點評:該題考察了集合的交、補運算。
題型4:圖解法解集合問題
例7.(2003上海春,5)已知集合A={x||x|≤2,x∈R},B={x|x≥a},且A
B,則實數(shù)a
的取值范圍是____ _。
解:∵A={x|-2≤x≤2},B={x|x≥a},又A
B,利用數(shù)軸上覆蓋關系:如圖所示,因此有a≤-2。
點評:本題利用數(shù)軸解決了集合的概念和集合的關系問題。
例8.(1996全國理,1)已知全集I=N*,集合A={x|x=2n,n∈N*},B={x|x=4n,n∈N},則( )
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的倍數(shù)的自然數(shù),
B中元素是非4的倍數(shù)的自然數(shù),顯然,只有C選項正確.
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,故答案為C.
方法三:因B
A,所以(
)A
(
)B,(
)A∩(
B)=
A,故I=A∪(
A)=A∪(
B)。
方法四:根據(jù)題意,我們畫出Venn圖來解,易知B
A,如圖:可以清楚看到I=A∪(
B)是成立的。
點評:本題考查對集合概念和關系的理解和掌握,注意數(shù)形結合的思想方法,用無限集考查,提高了對邏輯思維能力的要求。
題型5:集合的應用
例9.向50名學生調查對A、B兩事件的態(tài)度,有如下結果
贊成A的人數(shù)是全體的五分之三,其余的不贊成,贊成B的比贊成A的多3人,其余的不贊成;另外,對A、B都不贊成的學生數(shù)比對A、B都贊成的學生數(shù)的三分之一多1人。問對A、B都贊成的學生和都不贊成的學生各有多少人?
解:贊成A的人數(shù)為50×
=30,贊成B的人數(shù)為30+3=33,如上圖,記50名學生組成的集合為U,贊成事件A的學生全體為集合A;贊成事件B的學生全體為集合B。
設對事件A、B都贊成的學生人數(shù)為x,則對A、B都不贊成的學生人數(shù)為
+1,贊成A而不贊成B的人數(shù)為30-x,贊成B而不贊成A的人數(shù)為33-x。依題意(30-x)+(33-x)+x+(
+1)=50,解得x=21。所以對A、B都贊成的同學有21人,都不贊成的有8人
。
點評:在集合問題中,有一些常用的方法如數(shù)軸法取交并集,韋恩圖法等,需要考生切實掌握。本題主要強化學生的這種能力。解答本題的閃光點是考生能由題目中的條件,想到用韋恩圖直觀地表示出來。本題難點在于所給的數(shù)量關系比較錯綜復雜,一時理不清頭緒,不好找線索。畫出韋恩圖,形象地表示出各數(shù)量關系間的聯(lián)系。
例10.求1到200這200個數(shù)中既不是2的倍數(shù),又不是3的倍數(shù),也不是5的倍數(shù)的自然數(shù)共有多少個?
解:如圖先畫出Venn圖,不難看出不符合條件
的數(shù)共有(200÷2)+(200÷3)+(200÷5)
5.集合的簡單性質:
(1)![]()
(2)![]()
(3)![]()
(4)
;
(5)
(A∩B)=(
A)∪(
B),
(A∪B)=(
A)∩(
B)。
4.交集與并集:
(1)一般地,由屬于集合A且屬于集合B的元素所組成的集合,叫做集合A與B的交集。交集
。
(2)一般地,由所有屬于集合A或屬于集合B的元素所組成的集合,稱為集合A與B的并集。
。
注意:求集合的并、交、補是集合間的基本運算,運算結果仍然還是集合,區(qū)分交集與并集的關鍵是“且”與“或”,在處理有關交集與并集的問題時,常常從這兩個字眼出發(fā)去揭示、挖掘題設條件,結合Venn圖或數(shù)軸進而用集合語言表達,增強數(shù)形結合的思想方法。
3.全集與補集:
(1)包含了我們所要研究的各個集合的全部元素的集合稱為全集,記作U;
(2)若S是一個集合,A
S,則,
=
稱S中子集A的補集;
(3)簡單性質:1)
(
)=A;2)
S=
,
=S。
2.集合的包含關系:
(1)集合A的任何一個元素都是集合B的元素,則稱A是B的子集(或B包含A),記作A
B(或
);
集合相等:構成兩個集合的元素完全一樣。若A
B且B
A,則稱A等于B,記作A=B;若A
B且A≠B,則稱A是B的真子集,記作A B;
(2)簡單性質:1)A
A;2)![]()
A;3)若A
B,B
C,則A
C;4)若集合A是n個元素的集合,則集合A有2n個子集(其中2n-1個真子集);
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