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高中数学第一章集合与常用逻辑用语 集合及其表示方法练习(含解析)新人教B版必修第一册

2023-12-17 来源:步旅网
1.1.1 集合及其表示方法

最新课程标准:(1)通过实例,了解集合的含义,理解元素与集合的属于关系.(2)针对具体问题,能在自然语言和图形语言的基础上,用符号语言刻画集合.

知识点一 集合的概念

在数学中,我们经常用“集合”来对所研究的对象进行分类.把一些能够确定的、不同的对象看成一个整体,就说这个整体是由这些对象组成的集合(有时简称为集),组成集合的每个对象都是这个集合的元素.

知识点二 元素与集合的表示及关系 1.元素与集合的符号表示

元素:通常用小写拉丁字母a,b,c,…表示.表示

集合:通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示.

2.元素与集合的关系 关系 语言描述 记法 示例 若A表示由“世界四大洋”组成的集合,则太平洋∈A,长江a属于集合A a是集合 A中的元素 a不是集合 A中的元素 a∈A a不属于集合A a∉A ∉A 状元随笔 对元素和集合之间关系的两点说明

1.符号“∈”“∉”刻画的是元素与集合之间的关系.对于一个元素a与一个集合A而言,只有“a∈A ”与“a∉A ”这两种结果.

2.∈和∉具有方向性,左边是元素,右边是集合,形如R∈0是错误的. 3.集合中元素的特征 特征 确定性 含义 集合中的元素是确定的,即给定一个集合,任何元素在不在这个集合里是确定的.它是判断一组对象是否构成集合的标准 给定一个集合,其中任何两个元素都是不同的,也就是说,在同一个集合中,同一个元素不能重复出现 集合中的元素无先后顺序之分 互异性 无序性 4.空集

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一般地,我们把不含任何元素的集合称为空集,记作∅. 5.几种常见的数集及其记法

全体非负整数组成的集合称为非负整数集(或自然数集),记作N; 全体正整数组成的集合称为正整数集,记作N或N+; 全体整数组成的集合称为整数集,记作Z; 全体有理数组成的集合称为有理数集,记作Q; 全体实数组成的集合称为实数集,记作R. 6.集合的分类

集合可以根据它含有的元素个数分为两类:含有有限个元素的集合称为有限集,含有无限个元素的集合称为无限集.空集可以看成包含0个元素的集合,所以空集是有限集.

知识点三 集合的表示 1.列举法

把集合中的元素一一列举出来(相邻元素之间用逗号分隔),并用大括号“{ }”括起来表示集合的方法叫做列举法.

2.描述法

一般地,如果属于集合A的任意一个元素x都具有性质p(x),而不属于集合A的元素都不具有这个性质,则性质p(x)称为集合A的一个特征性质.此时,集合A可以用它的特征性质p(x)表示为{x|p(x)}.

这种表示集合的方法,称为特征性质描述法,简称为描述法. 状元随笔

1.列举法表示集合时的4个关注点 (1)元素与元素之间必须用“,”隔开. (2)集合中的元素必须是明确的. (3)集合中的元素不能重复. (4)集合中的元素可以是任何事物. 2.描述法表示集合时的3个关注点 (1)写清楚集合中元素的符号,如数或点等;

(2)说明该集合中元素的共同特征,如方程、不等式、函数式或几何图形等; (3)不能出现未被说明的字母. 知识点四 区间及其表示 1.区间的几何表示

定义 名称 符号 数轴表示 *

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{x|a≤x≤b} {x|a3.无穷大的几何表示

定义 符号 数轴表示 {x|x≥a} [a,+∞) {x|x>a} (a,+∞) {x|x≤b} (-∞,b] {x|x(2)以“-∞”或“+∞”为端点时,区间这一端必须是小括号.

[基础自测]

1.下列能构成集合的是( ) A.中央电视台著名节目主持人 B.我市跑得快的汽车 C.上海市所有的中学生 D.香港的高楼

解析:A,B,D中研究的对象不确定,因此不能构成集合. 答案:C

2.集合{x∈N*

|x-3<2}的另一种表示法是( ) A.{0,1,2,3,4} B.{1,2,3,4} C.{0,1,2,3,4,5} D.{1,2,3,4,5} 解析:∵x-3<2,x∈N*

, ∴x<5,x∈N*

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∴x=1,2,3,4.故选B. 答案:B

3.若1∈{a,a+1,a},则a的值是( ) A.0 B.1

C.-1 D.0或1或-1

解析:由已知条件1∈{a,a+1,a}知有三种情况,若a=1,则a+1=2,a=1.则a=

2

2

2

a2=1,与集合元素的互异性相矛盾,故a≠1.

若a+1=1,即a=0,则a=0.与集合元素的互异性相矛盾,故a≠0. 若a=1,即a=±1,当a=-1时,符合题意.综上知a=-1. 答案:C

4.用区间表示下列集合:

1

(1)x-≤x<52

2

2



=________; 

(2){x|x<1或21

解析:(1)注意到包括不包括区间的端点与不等式含不含等号对应,则{x|-≤x<5}=

2

-1,5. 2

(2)注意到集合中的“或”对应区间中的“∪”,则{x|x<1或21答案:(1)-,5 (2)(-∞,1)∪(2,3]

2

题型一 集合的概念[经典例题] 例1 下列对象能构成集合的是( ) A.高一年级全体较胖的学生

B.sin 30°,sin 45°,cos 60°,1 C.全体很大的自然数

D.平面内到△ABC三个顶点距离相等的所有点

【解析】 由于较胖与很大没有一个确定的标准,因此A,C不能构成集合;B中由于sin 30°=cos 60°不满足互异性;D满足集合的三要素,因此选D.

【答案】 D

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构成集合的元素具有确定性. 方法归纳

判断一组对象组成集合的依据

判断给定的对象能不能构成集合,关键在于能否找到一个明确的标准,对于任何一个对象,都能确定它是不是给定集合的元素.

跟踪训练1 下列各项中,不可以组成集合的是( ) A.所有的正数 B.等于2的数 C.接近于0的数 D.不等于0的偶数

解析:由于接近于0的数没有一个确定的标准,因此C中的对象不能构成集合.故选C. 答案:C

C中元素不确定.

题型二 元素与集合的关系[经典例题] 例2 (1)下列关系中,正确的有( ) 1

①∈R;②2∉Q;③|-3|∈N;④|-3|∈Q. 2A.1个 B.2个 C.3个 D.4个

(2)满足“a∈A且4-a∈A,a∈N且4-a∈N”,有且只有2个元素的集合A的个数是( )

A.0 B.1 C.2 D.3

1

【解析】 (1)是实数,2是无理数,|-3|=3是非负整数,|-3|=3是无理数.因

2此,①②③正确,④错误.

(2)∵a∈A且4-a∈A,a∈N且4-a∈N,若a=0,则4-a=4,此时A={0,4}满足要求;若a=1,则4-a=3,此时A={1,3}满足要求;若a=2,则4-a=2,此时A={2}不满足要求.故有且只有2个元素的集合A有2个,故选C.

【答案】 (1)C (2)C a分类处理:

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①a=0,a=1,a=2; ②a=3,a=4 还讨论吗? 方法归纳

判断元素和集合关系的两种方法

(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出的,只要判断该元素在已知集合中是否给出即可.此时应首先明确集合是由哪些元素构成的.

(2)推理法:对于某些不便直接表示的集合,判断元素与集合的关系时,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可.此时应首先明确已知集合的元素具有什么属性,即该集合中元素要符合哪种表达式或满足哪些条件.

跟踪训练2 下列说法正确的是( ) A.0∉N B.2∈Q C.π∉R D.4∈Z

解析:A.N为自然数集,0是自然数,故本选项错误;B.2是无理数,Q是有理数集合, 2∉Q,故本选项错误;C.π是实数,即π∈R,故本选项错误;D.4=2,2是正整数,则4∈Z,故本选项正确.故选D.

答案:D

N自然数集;Z整数集;Q有理数集;R实数集. 题型三 集合的表示[教材P7例题1] 例3 用适当的方法表示下列集合: (1)方程x(x-1)=0的所有解组成的集合A;

(2)平面直角坐标系中,第一象限内所有点组成的集合B.

【解析】 (1)因为0和1是方程x(x-1)=0的解,而且这个方程只有两个解,所以A={0,1}.

(2)因为集合B的特征性质是横坐标与纵坐标都大于零,因此

B={(x,y)|x>0,y>0}.

找准元素,列举法是把元素一一列举.描述法注意元素的共同特征. 教材反思

本例题用列举法和描述法表示集合,关键是找准元素的特点,有限个元素一一列举,无限个元素的可以用描述法来表示集合,需要用一种适当方法表示.何谓“适当方法”,这就需要我们首先要准确把握列举法和描述法的优缺点,其次要弄清相应集合到底含有哪些元素.要弄清集合含有哪些元素,这就需要对集合进行等价转化.转化时应根据具体情景选择

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相应方法,如涉及方程组的解集,则应先解方程组.将集合的三种语言相互转化也有利于我们弄清楚集合中的元素.

跟踪训练3 用适当的方法表示下列集合:

2x-3y=14,

(1)方程组

3x+2y=8

的解集;

(2)由所有小于13的既是奇数又是素数的自然数组成的集合; (3)方程x-2x+1=0的实数根组成的集合;

(4)二次函数y=x+2x-10的图像上所有的点组成的集合.

2x-3y=14,

解析:(1)解方程组

3x+2y=8,x=4,

x,y|

y=-2

2

2

x=4,

得

y=-2,

故解集可用描述法表示为

,也可用列举法表示为{(4,-2)}. 

(2)小于13的既是奇数又是素数的自然数有4个,分别为3,5,7,11.可用列举法表示为{3,5,7,11}.

(3)方程x-2x+1=0的实数根为1,因此可用列举法表示为{1},也可用描述法表示为{x∈R|x-2x+1=0}.

(4)二次函数y=x+2x-10的图像上所有的点组成的集合中,代表元素为有序实数对(x,

2

2

2

y),其中x,y满足y=x2+2x-10,由于点有无数个,则用描述法表示为{(x,y)|y=x2+2x-10}.

易错点 忽略集合中元素的互异性出错

2

例 含有三个元素的集合a,,1,也可表示为集合{a,a+b,0},求a,b的值.



ba

ba,,1={a2,a+b,0}, 【错解】 ∵

a



∴ba··1=a·a+b·0,a2

ba++1=a2+a+b+0,a

a=1,解得

b=0



a=-1,

或

b=0.

2

【正解】 ∵a,,1={a,a+b,0},

ba

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ba++1=a+a+b+0,a∴ba·a·1=a·a+b·0,

22

解得

a=1,b=0

或

a=-1,b=0.

由集合中元素的互异性,得a≠1. ∴a=-1,b=0. 【易错警示】

错误原因 纠错心得 含有参数的集合问题,涉及的内容多为元素错解忽略了集合中元素的互异性,当a=1时,与集合的关系、集合相等,解题时需要根据在一个集合中出现了两个相同的元素 集合中元素的互异性对参数的取值进行分类讨论

课时作业 1

一、选择题

1.已知集合A中元素x满足-5≤x≤5,且x∈N,则必有( ) A.-1∈A B.0∈A C.3∈A D.1∈A

解析:x∈N,且-5≤x≤5,所以x=1,2.所以1∈A. 答案:D

*

*

x+y=52.将集合x,y

2x-y=1

A.{2,3} B.{(2,3)} C.{(3,2)} D.(2,3)

x+y=5,

解析:解方程组

2x-y=1,



用列举法表示,正确的是( )

x=2,得y=3.

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所以答案为{(2,3)}. 答案:B

3.已知集合A含有三个元素2,4,6,且当a∈A,有6-a∈A,那么a为( ) A.2 B.2或4 C.4 D.0

解析:集合A含有三个元素2,4,6,且当a∈A,有6-a∈A,a=2∈A,6-a=4∈A, 所以a=2,

或者a=4∈A,6-a=2∈A,所以a=4, 综上所述,a=2或4.故选B. 答案:B

4.下列集合的表示方法正确的是( )

A.第二、四象限内的点集可表示为{(x,y)|xy≤0,x∈R,y∈R} B.不等式x-1<4的解集为{x<5} C.{全体整数} D.实数集可表示为R

解析:选项A中应是xy<0;选项B的本意是想用描述法表示,但不符合描述法的规范格式,缺少了竖线和竖线前面的代表元素x;选项C的“{ }”与“全体”意思重复.

答案:D 二、填空题

1

5.给出下列关系:(1)∈R;(2)5∈Q;(3)-3∉Z;(4)-3∉N,其中正确的是________.

31

解析:是实数,(1)正确;5是无理数,(2)错误;-3是整数,(3)错误;-3是无理

3数,(4)正确.

答案:(1)(4)

6.用区间表示下列数集. (1){x|x≥2}=________; (2){x|31且x≠2}=________. 解析:由区间表示法知:(1)[2,+∞); (2)(3,4];

(3)(1,2)∪(2,+∞).

答案:(1)[2,+∞) (2)(3,4] (3)(1,2)∪(2,+∞)

12

∈N7.已知集合A=xx∈N,6-x



,用列举法表示集合A为________. 

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解析:(6-x)是12的因数,并且x∈N,解得x为0,2,3,4,5. 答案:{0,2,3,4,5} 三、解答题

8.已知集合A含有两个元素a-3和2a-1,若-3∈A,试求实数a的值. 解析:因为-3∈A,A={a-3,2a-1},所以-3=a-3或-3=2a-1. 若-3=a-3,则a=0.

此时集合A含有两个元素-3,-1,符合题意. 若-3=2a-1,则a=-1,

此时集合A含有两个元素-4,-3,符合题意. 综上所述,满足题意的实数a的值为0或-1. 9.用适当的方法表示下列集合. (1)方程x(x+2x+1)=0的解集;

(2)在自然数集中,小于1 000的奇数构成的集合.

解析:(1)因为方程x(x+2x+1)=0的解为0或-1,所以解集为{0,-1}.

(2)在自然数集中,奇数可表示为x=2n+1,n∈N,故在自然数集中,小于1 000的奇数构成的集合为{x|x=2n+1,且n<500,n∈N}.

2

2

[尖子生题库]

10.下列三个集合: ①{x|y=x+1}; ②{y|y=x+1}; ③{(x,y)|y=x+1}. (1)它们是不是相同的集合? (2)它们各自的含义是什么? 解析:(1)它们是不相同的集合.

(2)集合①是函数y=x+1的自变量x所允许的值组成的集合.因为x可以取任意实数,所以{x|y=x+1}=R.集合②是函数y=x+1的所有函数值y组成的集合.

由二次函数图像知y≥1, 所以{y|y=x+1}={y|y≥1}.

集合③是函数y=x+1图像上所有点的坐标组成的集合.

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2

2

2

2

2

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22

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