高一数学 集合的基本运算

余年寄山水
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2021年01月29日 19:48
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法庭辩论-四季作文

2021年1月29日发(作者:高见远识)

集合的基本运算

第
1
课时

并集与交集

学习目标

1.
理解并集、交集的概念
.2.
会用符号、
Venn
图和数轴表示并集、交集
.3.
会求简 单集合的并集
和交集
.


知识点一

并集

思考

某次校运动会上,
高一
(1)
班有
10
人报名参加田赛,
有
12
人报名参加径赛
.已知两项都报的有
3
人,
你能算出高一
(1)
班参赛人数吗?< br>
答案

19
人
.
参赛人数包括参加田赛的,也包括 参加径赛的,但由于元素互异性的要求,两项都报的不能
重复计算,故有
10
+
12
-
3
=
19
人
.

梳理

(1)
定义:一般地,由所有属于集合
A
或属于集合
B
的元 素组成的集合,称为集合
A
与
B
的并集,
记作
A
∪
B
(
读作
“
A
并
B
”
).

(2)
并集的符号语言表示为
A
∪
B
=
{x
|
x
∈
A
,或
x
∈
B
}.

(3)
图形语言:
、
阴影部分为
A
∪
B
.

(4)
性质:
A
∪
B
=
B< br>∪
A
,
A
∪
A
=
A
,
A< br>∪
∅
=
A
,
A
∪
B
=
A< br>⇔
B
⊆
A
,
A
⊆
A
∪
B< br>.

知识点二

交集

思考

一副扑克牌,既是红桃又是
A
的牌有几张?

答案

1
张
.
红桃共
13
张,
A
共
4
张,其中两项要求均满足的只有红桃
A
一张
.

梳理
(1)
定义:一般地,由属于集合
A
且属于集合
B
的所有元素组 成的集合,称为
A
与
B
的交集,记作
A
∩
B
(
读作
“
A
交
B
”
).

(2 )
交集的符号语言表示为
A
∩
B
=
{
x
|
x
∈
A
,且
x
∈
B
}.

(3)
图形语言:
阴影部分为
A
∩
B
.

(4)
性质:
A
∩
B
=
B
∩
A< br>,
A
∩
A
=
A
,
A
∩
∅< br>=
∅
,
A
∩
B
=
A
⇔
A< br>⊆
B
,
A
∩
B
⊆
A
∪
B< br>,
A
∩
B
⊆
A
,
A
∩
B< br>⊆
B
.


类型一

求并集

命题角度
1

数集求并集

例
1

(1)
已知集合
A
=
{3,4,5}
,
B
={1,3,6}
,则集合
A
∪
B
是
(


)

A.{1,3,4,5,6}


C.{3,4,5,6}


答案

A


B.{3}

D.{1,2,3,4,5,6}


解析

A
∪
B
是将两集合的所有元素合并到一起构成的集合
(
相同元素算一个
)
,
因此

A
∪
B
=
{1,3,4,5,6}
,
故
选
A.
(2)
A
=
{
x
|
-
1<
x
<2}
,
B
=
{
x
|1<
x
<3}
,求
A
∪
B
.

解

如图:


由图知
A
∪
B
=
{
x
|
-
1<
x
<3}.

反思与感悟

有限集求并集 就是把两个集合中的元素合并,重复的保留一个;用不等式表示的,常借助数
轴求并集
.
由于
A
∪
B
中的元素至少属于
A
,
B
之 一,所以从数轴上看,至少被一道横线覆盖的数均属于并
集
.

跟踪训练
1

(1)
A
=
{
-
2 ,0,2}
,
B
=
{
x
|
x
2
-
x
-
2
=
0}
,求
A
∪
B
.

解

B
=
{
-
1,2}
,
∴
A
∪
B
=
{
-
2
,-
1,0,2}.

(2)
A
=
{
x
|
-< br>1<
x
<2}
,
B
=
{
x
|
x
≤
1
或
x
>3}
,求
A
∪
B
.

解

如图:


由图知
A< br>∪
B
=
{
x
|
x
<2
或
x
>3}.

命题角度
2

点集求并集

例
2

集合
A
=
{(
x
,
y
)|
x
>0}
,
B
=
{(
x
,
y
)|
y
>0}
,求
A
∪
B
, 并说明其几何意义
.

解

A
∪
B
={(
x
,
y
)|
x
>0
或
y
>0}.

其几何意义为平面直角坐标系内去掉第三象限和
x
轴、
y
轴的非正半轴后剩下的区域内所有点
.

反思与感悟

求并集要弄清楚集合中的元素是什么,是点还是数
.

跟踪训练
2

A
=
{(
x
,
y< br>)|
x
=
2}
,
B
=
{(
x
,
y
)|
y
=
2}.
求
A
∪
B
,并说明其几何意义
.

解

A
∪
B=
{(
x
,
y
)|
x
=
2
或
y
=
2}
,其几何意义是直线
x
=
2
和直 线
y
=
2
上所有的点组成的集合
.

类型二

求交集

例
3

(1)
若集合
A
=
{
x
|
-
5<
x
<2 }
,
B
=
{
x
|
-
3<
x
<3}
,则
A
∩
B
等于
(


)

A.{
x
|
-
3<
x
<2}


C.{
x
|
-
3<
x
<3}


答案

A

解析

在数轴上 将集合
A
,
B
表示出来,如图所示,由交集的定义可得
A
∩
B
为图中阴影部分,即
A
∩
B
=
{
x|
-
3<
x
<2}
,故选
A.

< br>(2)
若集合
M
=
{
x
|
-
2≤
x
<
2}
,
N
=
{0,1,2}
, 则
M
∩
N
等于
(


)

A.{0}


C.{0,1,2}


答案

D


B.{
x
|
-
5<
x
<2}

D.{
x
|
-
5<
x
<3}

B.{1}

D.{0,1}


解析

M
=
{
x
|
-
2
≤
x
<
2}
,
N
=
{0,1,2}
,

则
M∩
N
=
{0,1}
,故选
D.

(3)
集合
A
=
{(
x
,
y
)|
x
> 0}
,
B
=
{(
x
,
y
)|
y< br>>0}
,求
A
∩
B
并说明其几何意义
.

解

A
∩
B
=
{(
x
,
y
)|
x
>0
且
y
>0}
,其几何意义为第一象限 所有点的集合
.

反思与感悟

求集合
A
∩
B
的步骤

(1)
首先要搞清集合
A
,
B
的代表元素是什么;

(2)
把所求交集的集合用集合符号表示出来,写成
“
A
∩
B
”
的形式;

(3)
把化简后的集合
A
,
B
的所有公共元素都写出来即可
.

跟踪训练
3

(1)
集合
A
=
{
x
|
-
1<
x
<2}
,
B
=
{
x
|
x
≤1
或
x
>3}
,求
A
∩
B
;

(2)
集合
A
=
{
x
|2
k
<< br>x
<2
k
+
1
,
k
∈
Z
}
,
B
=
{
x
|1<
x
<6}
,求
A
∩
B
;

(3)
集合
A
={(
x
,
y
)|
y
=
x
+
2 }
,
B
=
{(
x
,
y
)|
y=
x
+
3}
,求
A
∩
B
.

解

(1)
A
∩
B
=
{
x
|
-
1<
x
≤
1}.

(2)
A
∩
B
=
{
x
|2<
x
<3
或
4 <
x
<5}.

(3)
A
∩
B
=
∅
.

类型三

并集、交集性质的应用

例
4

已知
A
=
{
x
|2
a
≤
x
≤a
+
3}
,
B
=
{
x
|
x< br><
-
1
或
x
>5}
,若
A
∪
B
=
B
,求
a
的取值范围
.

解

A
∪
B
=
B
⇔
A
⊆
B
.

当
2
a
>
a
+
3
,即
a
>3
时,
A
=
∅
,满足
A
⊆
B
.

当
2
a
=
a
+
3
,即
a
=
3
时,
A
=
{6}< br>,满足
A
⊆
B
.

当
2
a
<
a
+
3
,即
a
<3
时,要使
A
⊆
B
,




a
<3
,

a
<3
,
需

或



a
+
3<
-
1
2
a
>5
,




5
解得
a
<
-
4
,或
<
a
<3.

2
综上,
a
的取值范围是

5
{
a
|
a
>3}
∪
{
a
|
a
=
3}
∪
{
a
|
a
<
-
4
,或
<
a
<3}

2
5
=
{
a
|a
<
-
4
,或
a
>
}.

2
反思与感悟

解此类题,首先要准确翻译,诸如
“
A∪
B
=
B
”
之类的条件
.
在翻译成子集关系后 ,不要忘了
空集是任何集合的子集
.

跟踪训练
4

设集合
A
=
{
x
|2
x
2
+
3
px
+
2
=
0}
,
B
=
{
x
|2
x
2
+
x
+
q
=
0}< br>,其中
p
、
q
为常数,
x
∈
R
,当
A
∩
B
=
1
{
}
时,求
p
、
q
的值和
A
∪
B
.

2
1
1
解

∵
A
∩
B
=
{
}
,
∴
∈
A
,

2
2
1
1
∴
2
×
(
)
2
+
3
p
×
+
2
=
0
,

2
2


5
1
∴
p
=-
,
∴
A
=
{
,
2}.

3
21
1
又
∵
A
∩
B
=
{
},
∴
∈
B
,

2
2
1
1∴
2
×
(
)
2
+
+
q
=0
,
∴
q
=-
1.

2
2
1
∴
B
=
{
,-
1}.

2
1∴
A
∪
B
=
{
-
1
,
,2}.

2

1.
已知集合
M
=
{< br>-
1,0,1}
,
N
=
{0,1,2}
,则
M
∪
N
等于
(


)

A.{
-
1,0,1}


C.{
-
1,0,2}


答案

B

2.
已知集合
A
=
{
x
|< br>x
2
-
2
x
=
0}
,
B
=
{0,1,2}
,则
A
∩
B
等于
(


)

A.{0}


C.{0,2}


答案

C

3.
已知集合
A
=
{
x
|
x
>1}
,
B
=
{
x
|0<
x
<2}
,则
A
∪
B
等于
(


)

A.{
x
|
x
>0}


C.{
x
|1<
x
<2}


答案

A

4.
已知
A
=
{x
|
x
≤
0}
,
B
=
{
x< br>|
x
≥
1}
,则集合
A
∩
B
等于< br>(


)

A.
∅



C.{
x
|0
≤
x
≤
1}


答案

A

5.
已知集合
A
=
{ 1,3
,
m
}
,
B
=
{1
,
m< br>}
,
A
∪
B
=
A
,则
m
等 于
(


)

A.0
或
3


C.1
或
3


答案

B


1.
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< br>A
、
B
两者之一的元素组成的集合
.


B.{
-
1,0,1,2}

D.{0,1}

B.{0,1}

D.{0,1,2}

B.{
x
|
x
>1}

D.{
x
|0<
x
<2}

B.{
x
|
x
≤
1}

D.{
x
|0<
x
<1}

B.0
或
3

D.1
或
3

< br>(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< br>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
=
∅
.

2.
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
.

课时作业

一、选择题

1.
已知集合
M
=
{1,2,3,4}
,
N
=
{
-
2,2}
,下列结论成立的是
(


)

A.
N
⊆
M



C.
M
∩
N
=
N



答案

D

解析

∵
-
2
∈
N
,但-
2
∉
M
,

∴
A
,
B
,
C
三个选项均不对
.

2.
若集合
M
=
{
x
|
-
3≤
x
<
4}
,
N
=
{
-
3, 1,4}
,则
M
∩
N
等于
(


)

A.{
-
3}


C.{
-
3,1,4}


答案

D

解析

M
=
{
x
|
-
3
≤
x
<
4}
,
N
=
{
-
3,1,4}
,

则
M
∩
N
=
{
-
3,1}
,故选
D.

3.
已知集合
A
=
{
x
|
-
1
≤
x
≤
1}
和集合
B
=
{
y
|
y
=
x
2
}
,则
A
∩
B
等于
(


)

A.{
y
|0<
y
<1}


C.{
y
|
y
>0}


答案

B

解析

∵
B
=
{
y
|
y
=
x
2
}
,

∴
B
=
{
y
|
y
≥
0}
,A
∩
B
=
{
y
|0
≤
y
≤< br>1}.

4.
点集
A
=
{(
x
,< br>y
)|
x
<0}
,
B
=
{(
x,
y
)|
y
<0}
,则
A
∪
B
中的元素不可能在
(


)

A.
第一象限



C.
第三象限



答案

A

解析

A
∪
B
=
{(
x
,
y
)|
x
<0
或
y
<0}
,
表示的区域是平面直角坐标系中第二、
三、< br>四象限和
x
,
y
轴的负半轴,
故不可能在第一象限
.

5.
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< br>*
B
等于
(


)

A.{
x
|1
≤
x
<3}


B.
M
∪
N
=
M

D.
M
∩
N
=
{2}

B.{1}

D.{
-
3,1}

B.{
y
|0
≤
y
≤
1}

D.{(0,1)
,
(1,0)}

B.
第二象限

D.
第四象限


B.{
x
|1
≤
x
≤
3}

C. {
x
|0
≤
x
<1
或
x
>3}

D.{
x
|0
≤
x
≤
1
或
x≥
3}

答案

C

解析

由题意知,
A
∪
B
=
{
x
|
x
≥
0}
,

A
∩
B
=
{
x
|1
≤
x
≤
3}
,

则
A
*B
=
{
x
|0
≤
x
<1
或
x
>3}.

6.
若集合
A
=
{
x
|
x
≥
0}
,且
A
∩
B
=
B,则集合
B
可能是
(


)

A.{1,2}


C.{
-
1,0,1}


答案

A

解析

∵
A
∩
B
=
B
,
∴
B
⊆
A
,

四个选项中,符合
B
⊆
A
的只有选项
A.

二、填空题

7.
若集合
A
=
{0,1,2
,
x
}
,
B
=
{1
,
x
2}
,
A
∪
B
=
A
,则满足条件的实数
x
有
________
个
.

答案

2

解析

∵
A
=
{0,1,2
,
x
}
,
B
=
{1
,
x
2
}
,
A
∪
B
=
A
,

∴
B
⊆
A
,
∴
x
2
=
0
或
x
2
=
2
或
x
2
=
x
,

解得
x
=
0
或
2
或-
2
或< br>1.

经检验当
x
=
2
或-
2
时满 足题意
.

8.
已知集合
P
=
{
x
||
x
|>
x
}
,
Q
=
{
x< br>|
y
=
1
-
x
}
,则
P
∩
Q
=
________.

答案

{
x
|
x
<0}

解析

|
x
|>
x
⇒
x
<0
,

∴
P
=
{
x
|
x
<0},1
-
x
≥
0
⇒
x
≤
1
,

∴
Q
=
{
x
|
x
≤
1}
,故
P∩
Q
=
{
x
|
x
<0}.

9.
已知集合
A
=
{
x
|
x
≤
1 }
,
B
=
{
x
|
x
≥
a
}
,且
A
∪
B
=
R
,则实数
a
的 取值范围是
________.

答案

a
≤
1

解析

A
=
{
x
|
x
≤
1}
,
B
=
{
x
|
x
≥
a
}
,要使
A
∪
B
=< br>R
,只需
a
≤
1.
如图
.

10.
已知集合
A
=
{(0,1)
,
(1,1)
,
(
-
1,2)}
,
B
=
{(
x
,
y
)|
x
+
y
-
1
=
0,
x
,
y
∈
Z
}
,则
A
∩< br>B
=
________.

答案

{(0,1)
,
(
-
1,2)}

解析

A
、
B
都表示点集,
A
∩
B
即是由
A
中在直线
x
+
y
-
1
=
0
上 的所有点组成的集合,代入验证即可
.

三、解答题


3
-
x
>0
,

11.
已知集合
A
=
{
x
|

}
,集合
B
=
{m
|3>2
m
-
1}
,求
A
∩
B,
A
∪
B
.



3
x
+
6>0
,

B.{
x
|
x
≤
1}

D.
R





3
-
x
>0
,
解

解不等式组

得-
2<
x
<3
,


3
x
+
6>0
,


则
A
=
{
x
|
-
2<
x
<3}
,

解不等式
3>2
m
-
1
得
m
< 2
,则
B
=
{
m
|
m
<2}.

用数轴表示集合
A
和
B
,如图所示,


则
A
∩
B
=
{
x
|
-
2<
x
<2}
,
A
∪
B
=
{
x
|< br>x
<3}.

12.
已知集合
A
=
{
x
|
-
1
≤
x
≤
3}
,
B=
{
x
|
m
-
2
≤
x
≤m
+
2}.

(1)
若
A
∩
B
=
{
x
|1
≤
x
≤
3}
,求实数
m
的值;

(2)
若
A
∩
B
=
∅
,求实数
m
的取值范围
.

解

A=
{
x
|
-
1
≤
x
≤
3}< br>,
B
=
{
x
|
m
-
2
≤< br>x
≤
m
+
2}.

(1)
∵
A∩
B
=
{
x
|1
≤
x
≤
3}
,
∴


m
-
2
=
1
,



m
+
2
≥
3
,

解得
m
=
3.

(2)
A
∩
B< br>=
∅
,
A
⊆
{
x
|
x
<< br>m
-
2
或
x
>
m
+
2}.

∴
m
-
2
>
3
或
m
+
2 <
-
1.

∴
实数
m
的取值范围是
{m
|
m
>
5
或
m
<
-
3}.

13.
已知集合
A
=
{
x
|
x
2
-
8
x
+
15
=
0}
,
B
=
{
x
|
x
2
-
ax
-b
=
0}.

(1)
若
A
∪
B
=
{2,3,5}
,
A
∩
B
=
{3}
, 求
a
,
b
的值;

(2)
若
∅
B
A
,求实数
a
,
b
的值
.

解

(1)
因为
A
=
{3,5}
,
A
∪
B
=
{2,3,5}
,
A
∩
B=
{3}
,

所以
3
∈
B,
2
∈
B
,故
2,3
是一元二次方程
x
2
-
ax
-
b
=
0
的两个实数根,所以
a
=
2
+
3
=
5
,-
b
=
2
×
3
=
6
,
b
=-
6.

(2)
由
∅
B
A
,且
A
=
{3,5}
,得
B
=
{3}
或
B
=
{5}.

当
B
=
{3}
时,解得
a
=
6
,
b
=-
9
;

当
B
=
{5}
时,解得
a
=
10
,
b
=-
25.




a
=
6
,

a
=
10
,

综上,
或



b
=-
9



b
=-
25.


四、探究与拓展

14.
已知集合
A
=
{(
x
,
y
)|
y
=
x
2
,
x∈
R
}
,
B
=
{(
x
,
y< br>)|
y
=
x
,
x
∈
R
}
, 则
A
∩
B
中的元素个数为
________.

答案

2

2




y
=
x
,

x
=
0
,

x
=
1
,
解析

由

得

或



y
=
x
,


y
=
1.


y
=
0




15.
某班有
3 6
名同学参加数学、物理、化学课外探究小组,每名同学至多参加两个小组,已知参加数学、
物 理、化学小组的人数分别为
26
、
15
、
13
,同时参加数 学和物理小组的有
6
人,同时参加物理和化学小组
的有
4
人,则同时 参加数学和化学小组的有多少人?

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