第一篇集合与常用逻辑用语专题1.1 集合的概念与运算【考纲要求】1. 了解集合的含义、元素与集合的属于关系.2.能用自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题.3.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集.4.在具体情境中,了解全集与空集的含义.5.理解两个集合的并集与交集的含义,会求两个简单集合的并集与交集.6.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集.7.能使用韦恩(Venn)图表达集合的关系及运算.【命题趋势】1. 利用集合的含义与表示求集合的元素或元素的个数.2.根据集合间的关系求集合子集的个数、参数的取值或范围.3.考查数集的交集、并集、补集的基本运算.4.常运用数轴或韦恩图及数形结合思想来求解含未知参数的集合问题.5.以集合为载体结合其他数学知识考查新概念、新性质、新法则的创新问题的应用.1.元素与集合【核心素养】本讲内容主要考查数学抽象和数学运算的核心素养.【素养清单•基础知识】1.集合的有关概念(1) 集合元素的三个特性:确定性、无序性、互异性.元素互异性,即集合中不能出现相同的元素,此性质常用于求解含参数的集合问题中.(2) 集合的三种表示方法:列举法、描述法、图示法.(3) 元素与集合的两种关系:属于,记为∈;不属于,记为∉.(4) 五个特定的集合及其关系图:N*或N+表示正整数集,N表示自然数集,Z表示整数集,Q表示有理数集,R表示实数集.2.集合间的基本关系(1) 子集:一般地,对于两个集合A ,B ,如果集合A 中任意一个元素都是集合B 中的元素,则称A 是B 的子集,记作A ⊆B (或B ⊇A ).(2) 真子集:如果集合A 是集合B 的子集,但集合B 中至少有一个元素不属于A ,则称A 是B 的真子集,记作A ØB 或B ÙA .A ØB ⇔ ⎩⎪⎨⎪⎧A ⊆B ,A ≠B .既要说明A 中任何一个元素都属于B ,也要说明B 中存在一个元素不属于A .(3) 集合相等:如果A ⊆B ,并且B ⊆A ,则A =B .两集合相等:A =B ⇔⎩⎪⎨⎪⎧A ⊆B ,A ⊇B .A 中任意一个元素都符合B 中元素的特性,B 中任意一个元素也符合A 中元素的特性.(4) 空集:不含任何元素的集合.空集是任何集合A 的子集,是任何非空集合B 的真子集.记作∅. ∅∈{∅},∅⊆{∅},0∉∅,0∉{∅},0∈{0},∅⊆{0}. 3.集合间的基本运算(1) 交集: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 ,即A ∩B ={x |x ∈A ,且x ∈B }.(2) 并集: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A 与B 的并集,记作A ∪B ,即A ∪B ={x |x ∈A ,或x ∈B }.(3) 补集:对于一个集合A ,由全集U 中不属于集合A 的所有元素组成的集合称为集合A 相对于全集U 的补集,简称为集合A 的补集,记作∁U A ,即∁U A ={x |x ∈U ,且x ∉A }.求集合A 的补集的前提是“A 是全集U 的子集”,集合A 其实是给定的条件.从全集U 中取出集合A 的全部元素,剩下的元素构成的集合即为∁U A . 【素养清单•常用结论】(1) 子集的性质:A ⊆A ,∅⊆A ,A ∩B ⊆A ,A ∩B ⊆B . (2) 交集的性质:A ∩A =A ,A ∩∅=∅,A ∩B =B ∩A .(3) 并集的性质:A ∪B =B ∪A ,A ∪B ⊇A ,A ∪B ⊇B ,A ∪A =A ,A ∪∅=∅∪A =A . (4) 补集的性质:A ∪∁U A =U ,A ∩∁U A =∅,∁U (∁U A )=A ,∁A A =∅,∁A ∅=A .(5) 含有n 个元素的集合共有2n 个子集,其中有2n -1个真子集,2n -1个非空子集. (6) 等价关系:A ∩B =A ⇔A ⊆B ;A ∪B =A ⇔A ⊇B . 【真题体验】1.(2019·全国Ⅰ卷理1)已知集合}242{60{}M x x N x x x =-<<=--<,,则M N =( )A .}{43x x -<<B .}42{x x -<<-C .}{22x x -<<D .}{23x x <<【答案】C 【解析】}2{}{42{6023},M x x N x A B x x x x =-<<=--∴<=-<<=,}{22x x -<<.2.(2019·全国Ⅰ卷文2)已知集合{}{}{}1,2,3,4,5,6,72,3,4,52,3,6,7U A B ===,,,则( )A .{}1,6B .{}1,7C .{}6,7D .{}1,6,7【答案】 C 【解析】{}{}{}2,3,6,71,6,76,7=3.(2019·全国Ⅱ卷理1)设集合A={}2560x x x -+>,B={}10x x -<,则A∩B=( ) A .(-∞,1) B .(-2,1)C .(-3,-1)D .(3,+∞)【答案】 A 【解析】{}{}256010((,2)(3,))(,1)(,1)AB x x x x x =-+>-<=-∞+∞-∞=-∞4.(2019·全国卷Ⅱ文1)已知集合={|1}A x x >-,{|2}B x x =<,则A∩B=( ) A .(–1,+∞) B .(–∞,2)C .(–1,2)D .∅【答案】C 【解析】({|1}{|2}1,))(,2)(1,2)Ax x x x B ==-+∞>∞--=-<5.(2019·全国卷Ⅲ文、理1)已知集合2{1,0,1,2}{1}A B x x =-=≤,,则A B =( )A .{}1,0,1-B .{}0,1C .{}1,1-D .{}0,1,2【答案】 A 【解析】2{1,0,1,2}{1}{1,0,1,2}[1,1]{1,0,1}AB x x =-≤=--=-6. (2019·天津卷文、理1) 设集合{1,1,2,3,5},{2,3,4},{|13}A B C x x =-==∈<R …,则()A C B =( )A.{}2B.{}2,3C.{}1,2,3-D.{}1,2,3,4 【答案】 A 【解析】2{1,0,1,2}{1}{1,0,1,2}[1,1]{1,0,1}AB x x =-≤=--=-7.(2019·浙江卷1)已知全集{}1,0,1,2,3U =-,集合{}0,1,2A =,{}1,0,1B =-,则U A B ð=( )A .{}1-B .{}0,1?C .{}1,2,3-D .{}1,0,1,3-【答案】 A 【解析】{}{}{}1,31,0,11U AB =---=ð【考法拓展•题型解码】 考法一 集合的含义与表示归纳总结:与集合中的元素有关问题的求解策略(1)确定集合的元素是什么,即集合是数集、点集还是其他类型的集合. (2)看这些元素满足什么限制条件.(3)根据限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数,要注意检验集合是否满足元素的互异性. 【例1】 (1)已知集合A ={0,1,2},则集合B ={x -y |x ∈A ,y ∈A }中元素的个数是( ) A .1 B .3 C .5 D .9【答案】 C【解析】因为A ={0,1,2},所以B ={x -y|x ∈A ,y ∈A}={0,-1,-2,1,2}.故集合B 中有5个元素. (2)若集合A ={x ∈R |ax 2-3x +2=0}中只有一个元素,则a =( ) A .92B .98C .0D .0或98【答案】D【解析】当a =0时,显然成立;当a≠0时,Δ=(-3)2-8a =0,即a =98.故a 的值为0或98.考法二 集合的基本关系(1)判断集合间的关系,要注意先对集合进行化简,再进行判断,并且在描述关系时,要尽量精确. (2)已知两个集合间的关系求参数时,关键是将条件转化为元素或区间端点间的关系(要注意区间端点的取舍),进而转化为参数所满足的关系,常用数轴、Venn 图等来直观解决这类问题. 【例2】 (1)已知集合A ={x |y =ln(x +3)},B ={x |x ≥2},则下列结论正确的是( ) A .A =B B .A ∩B =∅ C .A ⊆B D .B ⊆A【答案】D【解析】由x +3>0得x>-3,所以A ={x|x>-3},所以B ⊆A(2)已知集合A ={x |x 2-2x ≤0},B ={x |x ≤a },若A ⊆B ,则实数a 的取值范围是( ) A .[2,+∞) B .(2,+∞) C .(-∞,0) D .(-∞,0]【答案】A【解析】A ={x|0≤x≤2},由A ⊆B 知a≥2即可 考法三 集合的基本运算 归纳总结:集合基本运算的求解规律(1)离散型数集或抽象集合间的运算,常借用Venn 图求解.(2)集合中的元素若是连续的实数,常借助数轴求解,但是要注意端点值能否取到的情况. (3)根据集合运算求参数,先把符号语言译成文字语言,然后灵活应用数形结合求解.【例3】 (1)已知集合A =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x +4x -1≤0,B ={y |y =2x },则A ∩B =( ) A .(0,4] B .(0,1) C .(0,1] D .[-4,1]【答案】B【解析】因为A ={x|-4≤x<1},B ={y|y>0},所以A∩B =(0,1).故选B . (2)(2019·黄冈调研)已知函数f (x )=11-x 2的定义域为M ,g (x )=ln(1-x )的定义域为N ,则M ∪(∁R N )=( ) A .{x |x >-1} B .{x |x ≥1} C .∅D .{x |-1<x <1}【解析】由1-x >0得N ={x |x <1},∁R N ={x |x ≥1},而由1-x 2>0得M ={x |-1<x <1},所以M ∪(∁R N )={x |x >-1}.(3)已知集合A ={1,3,m },B ={1,m },A ∪B =A ,则m =( ) A .0或 3 B .0或3 C .1或 3 D .1或3【答案】B【解析】因为A ∪B =A ,所以B ⊆A ,所以m ∈A ,所以m =3或m =m ,解得m =0或3.故选B 考法四 集合中的新定义问题 解题技巧:集合中的新定义问题(1)紧扣“新”定义:分析新定义的特点,把新定义所叙述的问题的本质弄清楚,并能够应用到具体的解题过程之中,这是破解新定义型集合问题的关键所在.(2)把握“新”性质:用好集合的性质(概念、元素的性质、运算性质等)是破解新定义型集合问题的基础,也是突破口,在解题时要善于从试题中发现可以使用集合性质的一些因素,在关键之处用好集合的性质. (3)遵守“新”法则:准确把握新定义的运算法则,将其转化为集合的交集、并集与补集的运算即可. 【例4】 (1)(2019·武汉调研)设A ,B 是两个非空集合,定义集合A -B ={x |x ∈A ,且x ∉B }.若A ={x ∈N |0≤x ≤5},B ={x |x 2-7x +10<0},则A -B =( ) A .{0,1} B .{1,2} C .{0,1,2} D .{0,1,2,5}【答案】D【解析】A ={0,1,2,3,4,5},B ={x |2<x <5},所以A -B ={0,1,2,5}(2)若对任意的x ∈A ,有1x ∈A ,则称A 是“伙伴关系集合”,则集合M =⎩⎨⎧⎭⎬⎫-1,0,12,1,2的所有非空子集中,具有伙伴关系的集合的个数为__________. 【答案】7【解析】具有伙伴关系的元素组有-1;1;2和12共三组,它们中任一组、两组、三组均可组成非空伙伴关系集合,所以非空伙伴关系集合分别为{1},{-1},⎩⎨⎧⎭⎬⎫12,2,{-1,1},⎩⎨⎧⎭⎬⎫-1,12,2,⎩⎨⎧⎭⎬⎫1,12,2,⎩⎨⎧⎭⎬⎫-1,1,12,2,共7个.【易错警示】易错点 在集合的关系中忽略空集【典例】 已知集合A ={x |1<ax <2},B ={x ||x |<1},满足A ⊆B ,则实数a 的取值范围是__________. 【错解】:{a|a≥2或a≤-2}【错因分析】:空集是任何集合的子集,在本题中忽略了当a =0时,A =∅也满足A ⊆B 的情况,从而造成漏解.【正解】:【答案】{a |a ≥2或a ≤-2或a =0} 【解析】B ={x ||x |<1}={x |-1<x <1}.①当a >0时,A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪1a<x <2a . 因为A ⊆B ,所以⎩⎪⎨⎪⎧1a≥-1,2a ≤1,a >0,解得a ≥2.②当a <0时,A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪2a <x <1a . 因为A ⊆B ,所以⎩⎪⎨⎪⎧2a≥-1,1a ≤1,a <0,解得a ≤-2.③当a =0时,A =∅⊆B .综上所述,a 的取值范围是{a |a ≥2或a ≤-2或a =0}. 【误区防范】:由集合的关系求参数范围要注意的问题(1)根据集合间的关系求参数是高考的一个重点内容.解答此类问题的关键是抓住集合间的关系以及集合元素的特征.(2)空集是个特殊集合.在以下四种条件中不要忽略B 是空集的情形:①B ⊆A ;②B A (A 非空);③B ∩A =B ;④B ∪A =A .【跟踪训练】 已知集合A ={x |-3≤x ≤4},B ={x |2m -1<x <m +1},且B ⊆A .求实数m 的取值范围. 【答案】[-1,+∞)【解析】 因为B ⊆A ,当B =∅时,m +1≤2m -1,解得m ≥2;当B ≠∅时,则有⎩⎪⎨⎪⎧2m -1<m +1,2m -1≥-3,m +1≤4,解得-1≤m<2.综上得m ≥-1.所以实数m 的取值范围是[-1,+∞). 【递进题组】1.设集合A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪12<x <2,B ={x |x 2<1},则A ∪B =( ) A .{x |1<x <2}B .{x |-1<x <2}C .⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪12<x <1 D .{x |-1<x <1}【答案】B【解析】由x 2<1得B ={x |-1<x <1},所以A ∪B ={x |-1<x <2}. 2.(2019·巴蜀中学月考)已知集合A ={x |x ∈Z ,且32-x∈Z },则集合A 中的元素个数为( ) A .2 B .3 C .4 D .5【答案】C【解析】由32-x ∈Z 知2-x 的值可为±1,±3,又x ∈Z ,所以由2-x =±1得x =1或3,由2-x =±3得x =-1或5.故选C .3.已知集合A ={x |x 2-3x +2=0,x ∈R },B ={x |0<x <5,x ∈N },则满足条件A ⊆C ⊆B 的集合C 的个数为( ) A .1 B .2 C .3 D .4【答案】D【解析】 A ={1,2},B ={1,2,3,4},因为A ⊆C ⊆B ,所以满足条件的集合C 有{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,3,4},共4个.故选D .4.设U =R ,集合A ={x |x 2+3x +2=0},B ={x |x 2+(m +1)x +m =0},若(∁U A )∩B =∅,则m 的值是__________. 【答案】1或2【解析】A ={-1,-2},由x 2+(m +1)x +m =0得x =-1或x =-m .因为(∁U A )∩B =∅,所以B ⊆A ,所以-m =-1或-m =-2,所以m =1或2.5.设A ,B 是非空集合,定义A ⊗B ={x |x ∈A ∪B 且x ∉A ∩B }.已知集合A ={x |0<x <2},B ={y |y ≥0},则A ⊗B =__________.【答案】{0}∪[2,+∞)【解析】 A ∪B ={x |x ≥0},A ∩B ={x |0<x <2},则A ⊗B ={0}∪[2,+∞). 6.设a ,b ∈R ,集合{1,a +b ,a }=⎩⎨⎧⎭⎬⎫0,b a ,b ,则b -a =__________.【答案】2【解析】由{1,a +b ,a }=⎩⎨⎧⎭⎬⎫0,b a ,b ,可知a ≠0,则只能a +b =0,则有①⎩⎪⎨⎪⎧a +b =0,b a =a ,b =1或②⎩⎪⎨⎪⎧a +b =0,b =a ,b a =1,由①得⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =1,②无解,则b -a =2.【考卷送检】 一、选择题1.设集合A ={1,2,3},B ={2,3,4},则A ∪B =( ) A .{1,2,3,4} B .{1,2,3} C .{2,3,4} D .{1,3,4}【答案】A【解析】 依题意得A ∪B ={1,2,3,4}.故选A .2.(2017·全国卷Ⅰ)已知集合A ={x |x <2},B ={x |3-2x >0},则( )A .A ∩B =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x <32 B .A ∩B =∅ C .A ∪B =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x <32D .A ∪B =R【答案】A【解析】由A ={x |x <2},B ={x ⎪⎪⎭⎬⎫x <32得A ∩B ={x ⎪⎪⎭⎬⎫x <32,A ∪B ={x |x <2}.故选A . 3.(2018·全国卷Ⅰ)已知集合A ={}x |x 2-x -2>0,则∁R A =( )A .{x |-1<x <2}B .{x |-1≤x ≤2}C .{x |x <-1}∪{x |x >2}D .{x |x ≤-1}∪{x |x ≥2}【答案】B【解析】由x 2-x -2>0得A ={x |x <-1或x >2},所以∁R A ={x |-1≤x ≤2}.故选B .4.(2018·天津卷)设全集为R ,集合A ={x |0<x <2},B ={x |x ≥1},则A ∩(∁R B )=( ) A .{x |0<x ≤1} B .{x |0<x <1} C .{x |1≤x <2} D .{x |0<x <2}【答案】B【解析】由B ={x |x ≥1}得∁R B ={x |x <1},又A ={x |0<x <2},故A ∩(∁R B )={x |0<x <1}. 5.若全集U =R ,集合A ={x |x 2-5x -6<0},B ={x |2x <1},则图中阴影部分表示的集合是( )A .{x |2<x <3}B .{x |-1<x ≤0}C .{x |0≤x <6}D .{x |x <-1}【答案】C【解析】 A ={x |-1<x <6},B ={x |x <0},阴影表示数字集合A ∩(∁U B ),而∁U B ={x |x ≥0},所以A ∩(∁U B )={x |0≤x <6}.故选C .6.(2019·烟台调研)已知集合M =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x =k π4+π4,k ∈Z ,集合N =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x =k π8-π4,k ∈Z ,则( )A .M ∩N =∅B .M ⊆NC .N ⊆MD .M ∪N =M【答案】B【解析】由题意可知,M ={x ⎪⎪⎭⎬⎫x =(2k +4)8π-π4,k ∈Z ={x ⎪⎪⎭⎬⎫x =2n π8-π4,n ∈Z ,N ={x ⎪⎪⎭⎬⎫x =2k π8-π4或x =(2k -1)8π-π4,k ∈Z ,所以M ⊆N ,故选B .二、填空题7.设集合M =⎩⎨⎧x ⎪⎪⎭⎬⎫-12<x <12,N ={x |x 2≤x },则M ∩N =________. 【答案】⎣⎡⎭⎫0,12 【解析】因为N =[0,1],所以M ∩N =⎣⎡⎭⎫0,12. 8.若{3,4,m 2-3m -1}∩{2m ,-3}={-3},则m =________. 【答案】1【解析】由集合中元素的互异性可得⎩⎪⎨⎪⎧ m 2-3m -1=-3,2m ≠-3,2m ≠3,2m ≠4,所以m =1.9.已知集合A ={x ∈N |x 2-2x -3≤0},B ={1,3},定义集合A ,B 之间的运算“*”:A *B ={x |x =x 1+x 2,x 1∈A ,x 2∈B },则A *B 中的所有元素数字之和为________.【答案】21【解析】由x 2-2x -3≤0得-1≤x ≤3,x ∈N ,所以A ={0,1,2,3},而A *B ={x |x =x 1+x 2,x 1∈A ,x 2∈B }={1,2,3,4,5,6},所以数字之和为21.三、解答题10.已知全集为R ,集合A ={x |x ≥2或x <0},B ={x |1<x ≤3},求A ∩B ,A ∪B ,∁R A .【答案】见解析【解析】根据交集的定义可得A ∩B ={x |2≤x ≤3},根据并集的定义可求得A ∪B ={x |x <0或x >1},因为全集为R ,所以根据补集的定义可求得∁R A ={x |0≤x <2}.11.已知集合P ={x |a +1≤x ≤2a +1},集合Q ={x |-2≤x ≤5}.(1)若a =3,求集合(∁R P )∩Q ;(2)若P ⊆Q ,求实数a 的取值范围.【答案】见解析【解析】(1)当a =3时,P ={x |4≤x ≤7},所以∁R P ={x |x <4或x >7},所以(∁R P )∩Q ={x |x <4或x >7}∩{x |-2≤x ≤5}={x |-2≤x <4}.(2)①当P =∅时,满足P ⊆Q ,有2a +1<a +1,即a <0;②当P ≠∅时,满足P ⊆Q ,则应有⎩⎪⎨⎪⎧ 2a +1≥a +1,2a +1≤5,a +1≥-2,所以0≤a ≤2.综上,实数a 的取值范围为(-∞,2].12.(2019·衡水中学测试)已知集合A ={x ∈R |x 2-ax +b =0},B ={x ∈R |x 2+cx +15=0},A ∩B ={3},A ∪B ={3,5}.(1)求实数a ,b ,c 的值;(2)设集合P ={x ∈R |ax 2+bx +c ≤7},求集合P ∩Z .【答案】见解析【解析】(1)因为A ∩B ={3},所以3∈B ,所以32+c ×3+15=0,解得c =-8,所以B ={x ∈R |x 2-8x +15=0}={3,5}.而A ∩B ={3},A ∪B ={3,5},所以A ={3},方程x 2-ax +b =0有两个相等的实数根都是3,所以a =6,b =9.所以a =b ,b =9,c =-8.(2)由(1)得6x 2+9x -8≤7,所以2x 2+3x -5≤0,P ={x ⎪⎪⎭⎬⎫-52≤x ≤1,所以P ∩Z ={-2,-1,0,1}. 13.已知k 为合数,且1<k <100,当k 的各数位上的数字之和为质数时,称此质数为k 的“衍生质数”.(1)若k 的“衍生质数”为2,则k =________;(2)设集合A ={P (k )|P (k )为k 的“衍生质数”},B ={k |P (k )为k 的“衍生质数”},则集合A ∪B 中元素的个数是________.【答案】(1)20 (2)30【解析】(1)依题意设k =10a +b (a ∈N *,b ∈N ),则a +b =2,又a ∈N *,b ∈N ,则a =2,b =0或a =1,b =1,故k =20或k =11(舍去);(2)由(1)知“衍生质数”为2的合数有20,同理可推“衍生质数”为3的合数有12,21,30,“衍生质数”为5的合数有14,32,50,“衍生质数”为7的合数有16,25,34,52,70,“衍生质数”为11的合数有38,56,65,74,92,“衍生质数”为13的合数有49,58,76,85,94,“衍生质数”为17的合数有98,所以集合A 有7个元素,集合B 有23个元素,故集合A ∪B 中有30个元素.。