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1.3集合间的基本运算-【新教材】人教A版(2019)高中数学必修第一册讲义

新教材必修第一册1.3:集合间的基本运算1.并集的含义.(理解)2.交集的含义.(理解)3.全集与补集的含义.(理解)4.集合间的交、并、补运算.(理解)5.集合语言及其应用.(理解)学习指导:交、并、补的概念既有区别又有联系,特别是“且”“或”的区别,应结合Veen图或数轴加深理解.利用数形结合的思想将满足条件的集合用Veen图或数轴表示出来,从而求集合的交集、并集、补集,这时最直观、最基本的方法,应注意灵活运用。

知识导图:教材全解知识点1:并集 1.并集的概念例1-1:已知集合A={-1,1,3,5},B={0,1,3,4,6},则B A ⋃=( )A.{1,3}B.{1}C.{-1,0,1,1,3,3,4,5,6}D.{-1,0,1,,3,4,5,6} 答案:D例1-2:已知集合}55|{},53|{>-<=≤<-=x x x N x x M 或,则=⋃N M ( ) A.}35|{->-<x x x 或 B.}55|{<<-x x C.}53|{<<-x x D.}53|{>-<x x x 或答案:A2.并集的性质例1-3:已知集合A==},,3,1{,则m等于()⋃},,1{A=mABBmA.0或3B. 0或3C. 1或3D. 1或3 答案:B知识点2:交集1.交集的概念:交集的性质:例2-4:已知集合=2},|x{M则3{()|1x},1=<-N⋂<<<x-Mx=NA.}1<xx D.}31|2-xx C.}3x<{<|{<<|2-x-x{<{<|<1x B.}1答案:B例2-5:已知集合}2,1,0,2<=BxA,则==x},{2|||{-A()⋂BA.{0,1}B.{-1,0,1}C.{-2,0,1,2}D.{-1,0,1,2}答案:A例2-6:已知集合}0x=mxA,若B=B|-{1},2,1{=⋂,则符合条件的实数m的值组成BA=的集合为()A.}211{, B.}211{-, C.}2101{,, D.}211{-, 答案:C知识点3:全集与补集 1. 全集的概念一般地,如果一个集合含有所有研究问题中涉及的所有元素,那么就成这个集合为全集,通常记作U . 2.补集的概念例3-7:设集合}4,2{},5,4,3,2,1,0{==A U ,则=A C U ( )A.∅B.{1,3,5}C.{2,4}D.{0,1,3,5} 答案:D例3-8:若全集}22|{≤≤-∈=x R x U ,则集合}02|{≤≤-∈=x R x A 的补集=A C U ( ) A.}20|{<<∈x R x B.}20|{<≤∈x R x C.}20|{≤<∈x R x D.}20|{≤≤∈x R x 答案:C例3-9:已知全集}3,1{},5,4,3,2,1{==A U ,则=A C U ( )A.∅B.{1,3}C.{2,4,5}D.{1,2,3,4,5} 答案:C3.全集与补集的性质由全集与补集的概念及Veen 图,我们可以得到如下性质. (1)=U C U ∅,U C ∅=U ,A A C C U U =)(,A C A U A C A U U ⋂=⋃,=∅.(2)若B A ⊆,则B C A C U U ⊇,反之,若B C A C U U ⊇,则B A ⊆,这可利用A A C C U U =)(得到.(3)若A=B ,则B C A C U U =;反之,若B C A C U U =,则A=B.知识点4:用图示法解决集合的混合运算 1.两种图示法(1)Veen 图表示集合的混合运算如图:A ,B 将全集U 分成了四部分,这四部分分别用集合表示如下:①表示B A ⋂ ②表示A B C U ⋂)( ③表示B A C U ⋂)(④表示).()()(B C A C B A C U U U ⋂=⋃(2)当集合为连续型实数集时,常用数轴表示集合的混合运算. 2.集合混合运算的两个重要等式的图形解释 设集合U 为全集,A ,B 为U 的子集,则有(1)交集的补集等于补集的并集,即)()()(B C A C B A C U U U ⋃=⋂ (2)并集的补集等于补集的交集,即)()()(B C A C B A C U U U ⋂=⋃ 这一结论也成摩根定律.下面用图形解释:①)()()(B C A C B A C U U U ⋃=⋂利用Veen 图表示如下:②)()()(B C A C B A C U U U ⋂=⋃利用Veen 图表示如下:例4-11:已知集合}3,2,1,0,1,2,3{},4,1,0,1,2,3,4{---=----=N M ,且M 、N 都是全集I 的子集,则图中阴影部分表示的集合为( )A.}3,2,1{---B.}3,2,1,0{C.}3,2{D.}3,2,1,0{---答案:C例4-12:(1)已知全集U ,集合}7,5,3,1{=A ,}6,4,2{=A C U ,}6,4,1{=B C U ,则集合B= .(2)设集合{3,4,5}N {1,2,3}},6,5,4,3,2,1{===,M U ,则)()(N C M C U U ⋂=( ) A.}5432{,,, B.}65421{,,,, C.}621{,, D.}6{ 答案:(1)}7532{,,, (2)D知识点5:集合运算中元素的个数问题在部分有限集中,我们经常遇到有关集合的个数问题,我们常用Veen 图表示集合的交、并、补.如果用card 表示有限集中元素的个数,即card(A)表示有限集合A 中元素的个数,则有如下结论:(1));()()()(B A card B card A card B A card ⋂-+=⋃(2)+⋂-⋂-⋂-++=⋃⋃)()()()()()()(C B card C A card B A card C card B card A card C B A card);(C B A card ⋂⋂例5-13:某市场调查公司为了了解市民在阅读报纸方面的取向,抽样调查了500位市民,调查结果显示:订阅日报的334人,订阅晚报的有297人,其中两种都订的有150人(假定只有这两种报纸),试问:(1)只订日报不订晚报的有多少人?(2)只订晚报不订日报的有多少人?(3)至少订一种报纸的有多少人?(4)有多少人不订报纸?答案:(1)184;(2)147;(3)481;(4)19.题型与方法题型1:集合的综合运算例14:已知全集}4|{≤=x x U ,集合A=}33|{≤≤-x x ,求,B A ⋂).(,)(BC A B A C U U ⋃⋃ 答案:}22|{≤<-=⋂x x B A ,}432|{)(≤≤≤=⋃x x x B A C U 或,}32|{)(<<=⋂x x B C A U .变式训练:已知全集}5,4,3,2,1{=U ,集合}5,4,3{=M ,{1,2,5}=N ,则集合}2,1{可表示为( ).A.N M ⋂B.)()(N C M C U U ⋂C.)(N C M U ⋂D.N M C U ⋂)(答案:D题型2:图示法的应用例15:设集合}1|),{(},123|),{(},,|),{(+≠==--=∈=x y y x N x y y x M R y x y x U ,则)()(N C M C U U ⋂ = .答案:{(2,3)}例16:设:}7,6,4{)()(},3{},9,1{)(,,},,10|{=⋂=⋂=⋂⊆⊆∈<=+B C A C B A A B C U B U A N x x x U U U U ,则集合A= ;B= .答案:{1,3,9} {2,3,5,8}例17:某班有36名学生参加数学、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 人.答案:8人题型3:集合运算的参数问题例18:若}4,12,{2--=x x A ,B=}9,1,5{x x --,}9{=⋂B A ,则x = . 答案:-3例19:(1)设集合}|{},21|{a x x B x x A <=<≤-=,若≠⋂B A ∅,则a 的取值范围是( ).A. }21|{≤<-a aB.}2|{>a aC.}1|{-≥a aD.}1|{->a a(2)已知集合}|{},1|{a x x B x x A ≥=≤=,且R B A =⋃,则实数a 的取值范围是 . 答案:(1)D ;(2)}1|{≤a a例20:设集合}5312|{-≤≤+=a x a x A ,}223|{≤≤=x x B ,则使)(B A A ⋂⊆成立的a 的取值集合为 .答案:}9|{≤a a变式训练:设集合}05)1(2|{},023|{222=-+++==+-=a x a x x B x x x A .(1)若}2{=⋂B A ,求实数a 的值;(2)若B B A =⋂,求实数a 的取值范围;(3)若A B C A R U U =⋂=)(,,求实数a 的取值范围.题型4:补集思想的应用——正难则反例21.若集合}023|{2=++=x ax x A 中至多有1个元素,则实数a 的取值范围为 .例22:若三个关于x 的方程012,045)1(,03442222=++=++-+=+-+ax x a x a x a x x 中至少有一个方程有实数根,则实数a 的取值范围为 .变式训练:已知集合}42|{},1|{2≤≤=<+>=y y B a y a y y A 或,若≠⋂B A ∅,则实数a 的取值范围为 .题型5:集合运算的创新问题例23:设集合}31|{},43|{n x n x N m x m x M ≤≤-=+≤≤=,且集合M ,N 都是集合}10|{≤≤x x 的子集,如果把a b -叫做集合},,|{R b a b x a x ∈≤≤的“长度”,那么集合N M ⋂的“长度”的最小值是( ) A.31 B.32 C.121 D.125 答案:C例24:对于集合A ,B ,我们把集合},|),{(B b A a b a ∈∈记作A ×B.例如A={1,2},B={3,4},则有:)},4,2(),3,2(),4,1(),3,1{(=⨯B A)},2,4(),1,4(),2,3(),1,3{(=⨯A B)},2,2(),1,2(),2,1(),1,1{(=⨯A A)}.4,4(),3,4(),4,3(),3,3{(=⨯B B 据此,试回答下列问题:(1)已知},3,2,1{},{==D a C 求D C ⨯;(2)已知)}1,2(),2,1{(=⨯N M ,求集合M 、N ;(3)若A 中有3个元素,B 中有4个元素,试确定A ×B 中有几个元素.答案:(1))}.3,(),2,(),1,{(a a a D C =⨯(2)}2,1{=M ,}.2{=N(3)24个变式训练:若集合21A A ,满足A A A =⋃21,则称(21A A ,)为A 的一种分拆,并规定:当且仅当21A A =时,(21A A ,)与(12A A ,)为同一种分拆,则集合A=},,{321a a a 的不同分拆种数是( )A. 27B. 26C. 9D. 8答案:A易错题型易错1:忽略元素的互异性例25:设集合}1-{1,},,3,1{2+==x x B x A ,求B A ⋃;答案:当1-=x 时,}1,3,1{-=⋃B A ;当2=x 时,}2,3,1{=⋃B A ;当3,1,0,2,1-≠x 时,}1,,3,1{2+-=⋃x x x B A易错2:进行集合间运算时不能准确把握描述法的含义例26:已知集合},,132|{},,32|{22R x x x y y B R x x x y y E ∈++-==∈--==则=⋂B A . 答案:}144|{≤≤-y y .易错3:忽略空集例27:已知集合A=},32|{R x x x R x ∈>-<∈或,B=A B A a x a R x =⋃-≤≤∈若},12|{,则实数a 的取值范围为 .答案:}31|{><a a a 或创新升级例28:已知}065|{},019|{222=+-==-+-=x x x B a ax x x A ,是否存在实数a 使集合A ,B 同时满足下列三个条件:(1);B A ≠(2);B B A =⋃(3)∅⫋)(B A ⋂?若存在,求出a 的值,若不存在,请说明理由.答案:不存在这样的实数a感知高考考向1:交、并、补运算的简单考查例29:(1)已知集合}7,6,3,2{},5,4,3,2{},7,6,5,4,3,2,1{===B A U ,则=⋂A C B U ( )A.{1,6}B.{1,7}C.{6,7}D.{1,6,7}(2)已知集合}2|{},1|{<=->=x x B x x A ,则=⋂B A ( )A.}1|{->x xB.}2|{<x xC.}21|{<<-x xD.∅(3)已知集合}023|{},2|{>-=<=x x B x x A ,则( ) A.}23|{<=⋂x x B A B.=⋂B A ∅ C.}23|{<=⋃x x B A D.RB A =⋃答案:(1)C (2)C (3)A例30:已知M 、N 为集合I 的非空真子集,且M ,N 不相等,若=⋂)(M C N U ∅,则N M ⋃=( ).A.MB.NC.ID.∅答案:A考向2 :由运算结果逆向求参例31:设集合}04|{},4,2,1{2=+-==m x x x B A .若}1{=⋂B A ,则B=( ).A.{1,-3}B.{1,0}C.{1,3}D.{1,5}答案:C考向3:集合元素个数的考查例32:某网站统计了连续三天售出商品的种类情况:第一天售出19种商品,第二天售出13种商品,第三天售出18种商品;前两天都售出的商品有3种,后两天都售出的商品有4种,则该网店:①第一天售出但第二天未售出的商品有 种;②这三天售出的商品最少有 种.答案:①6 ②29基础巩固:1.已知集合}4,2,0,2,4{},33||{--=<<-∈=B x Z x x A ,则B A ⋂=( )A. {-2,0,2}B. {0,2}C. {0}D. {2}2.已知全集}02|{},2,1,1,2{2=--=--=x x x A U ,则=A C U ( )A.{-2,1}B. {-1,2}C.{-2,-1,1,2}D. {-2,2}3.已知集合}1|{},32|{-<=≤≤-=x x B x x A ,那么集合B A ⋂=( ).A.}42|{<≤x xB. }43|{≥≤x x x 或C.}12|{-<≤-x xD.}31|{≤≤-x x4.满足},,,{4321a a a a M ⊆,且},{},,{21321a a a a a M ==的集合M 的个数是( )A.1B.2C.3D.45.设全集}8||{≤∈=x N x x U ,集合}8,3,2{},7,3,1{==B A ,则=⋂)()(B C A C U U ( )A.{1,2,7,8}B. {4,5,6}C.{0,4,5,6}D. {0,3,4,5,6}6.设}0|{},3,2,1,0{2=+==mx x x A U ,若}2,1{=A C U ,则实数m7.已知集合A={1,2,3,4},B=},23|{A x x y y ∈-=,则B A ⋂= .8.已知集合A=}24|{-≤≤-x x ,集合B=}.03|{≥+x x 求:(1);B A ⋂(2);B A ⋃(3)).(B A C R ⋂综合提升:9.已知全集}3,2,1,0,1{-=U ,集合}1,0,1{},2,1,0{-==B A ,则B A C U ⋂)(=( )A.{-1}B.{0,1}C.{-1,2,3}D.{-1,0,1,3}10.已知集合}121|{},72|{-<<+=≤≤-=m x m x B x x A ,若A B A =⋃,则实数m 的取值范围是( )A.}43|{≤≤-m mB.}43|{<<-m mC.}42|{<<m mD.}4|{≤m m11.已知全集R U =,集合A=}31|{},03|{≤<=≤≥x x B x x x 或,则如图所示的阴影部分表示的集合为( ).A.}10|{<≤x mB.}30|{≤<x mC.}10|{≤<x mD.}31|{≤≤x m12.现有100名携带药品出国的旅游者,其中75人带有感冒药,80人带有胃药,那么对既带感冒药又带胃药的人数统计中,下列说法正确的是( )A.最多人数是55B.最少人数是55C.最少人数是75D. 最多人数是8013.对于集合A ,B 定义A-B=}|{B x A x x ∉∈且,A ⊕B=)()(A B B A -⋃-,设}6,5,4,3,2,1{=M ,}10,9,8,7,6,5,4{=N ,则M ⊕N 中元素的个数为( ). A.5 B.6 C.7 D.8 14.已知全集B A U ⋃=中有m 个元素,)()(B C A C U U ⋃中有n 个元素,若B A ⋂非空,则B A ⋂的元素个数为( ).A.mB.nC.n m +D.n m -15.当两个集合有公共元素,且互不为对方子集时,我们称这两个集合“相交”,对于集合}1,21,21{},0,01|{2-=>=-=N a ax x M ,若M 与N 相交,则=a ( ).A.4B.3C.2D.116.已知集合}63{-<>=x x A 或,},1|{R k k x k x B ∈+≤≤=,若≠⋂B A ∅,则实数k 的取值范围为 .17.已知全集}5,4,3,2,1,0{=U ,集合},2|{},023|{2A a a x x B x x x A ∈===+-=,则集合=⋃)(B A C U .18.已知A=}012|{},082|{222=-++==--a ax x x B x x x .若A A B ≠⋃,则实数a 的取值范围为 .参考答案1. B2. A3. C4. B5. C6. -37. {1,4}8. (1)}23{-≤≤-=⋂x B A ;(2)};4|{-≥=⋃x x B A (3)}.23|{->-<x x x 或9. A10.D11.C12.B13.C14.D15.D16.}2<kk或-k6|{>17.{0,3,5}18.}2≤-a<aa且|,44{-≠。

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