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高中数学教学论文 细节决定成败之集合问题中的陷阱

细节决定成败——集合问题中的陷阱
集合是数学中的最原始的概念之一,集合语言是现代数学的基本语言。

在每年的高考中必考,且以选择题为主,难度不大,属高考试题中的送分题。

但它涉及到中学数学的各个环节,稍不注意,就会出错。

为了跳出出题者所设计的陷阱,就必须注意集合中的一些细节,细节决定成败。

细节1、把握集合元素形式
例1 设集合A ={平面上的直线},B ={平面上的圆},则A I B 中的元素最多有 个.
错解: 由直线与圆的位置关系可知,最多有2个故填2。

错因分析: 上述解法把集合A 、B 中元素为误认为了点集,由定势思维考虑两者之间的位置关系了。

正解:集合A中的元素形式是直线,集合B中的元素形式是圆,既是直线又是圆的是什么呢?故填0个。

例2 设集合A ={y ∣y =2x +1,x ∈R },B ={x ∣y =x +2},求A∩B.
错解: 显然A={y ∣y≥1}B={x ∣y≥2}.所以A ∩B=B .
错因分析 错因在于对集合中的代表元素不理解,集合A 中的代表元素是y ,是表示函数的值域。

但集合B 中的元素为x ,是表示函数的定义域。

正解:A ={y∣y≥1} B ={ x ∣x ≥0},所以故A ∩B=A
妙招:要认识集合:一看元素,看元素代表什么;二看属性;从而确定该集合表示的意义,是数集还是点集,是函数的定义域还是值域等,解决这一类问题时,一定要抓住集合中元素的形式,只有弄清了它们所具有的形式,才能准确地判断集合间的关系,进而进行相关的运算。

解题时应认真领会,以防出错.
细节2、 检验集合中元素的互异性
例3 已知集合A={1,3,a },B={1,2a -a +1}, 且A ⊇B ,求a 的值.
错解:经过分析知,若2a -,31=+a 则2a ,02=--a 即1-=a 或2=a .若2a ,1a a =+-则2a ,012=+-a 即1=a .从而a =-1,1,2.
正解:经过分析知,若2a -,31=+a 则2a ,02=--a 即1-=a 或2=a .若
2a ,1a a =+-则2a ,012=+-a 即1=a .从而a =-1,1,2.而 当a =1时,B中有两个相同的元素1,与互异性矛盾,应舍去,故a =-1,2.
例4 设A={x∣2x +(b+2)x+b+1=0,b∈R },求A中所有元素之和. 错解1:集合A中的元素是方程的根,故由根与系数的关系可知,两根之和为-(b+2)。

错解2:由2x +(b+2)x+b+1=0得 (x+1)(x+b+1)=0 (1)当b=0时,x1 =x 2=-1,此时A中的元素之和为-2.
(2)当b≠0时,x1 +x 2 =-b-2.
错因分析 上述解法犯错误的原因是忽视了集合中元素的“互异性”.
正解:集合A中的元素是方程的根,由于22)1(4)2(b b b =+-+=∆,故当b=0时,方程有二重根-1,由集合中元素的互异性,集合A={-1},所以元素之和为-1;当b≠0时,x1 +x 2 =-b-2.
妙招:集合元素的确定性,互异性,无序性在解题中有重要的指导作用,忽视这一点差之毫厘则失之千里.要注意分类,注意求得结果后再代入检验。

细节3、牢记空集的特殊性
例5 设集合A={x∣2x -2x-3=0}B={x| ax-1=0}且AI B=B,求实数a 的值。

错解:由A={3,-1}B={a 1}又AI B=B故B⊆A所以13
1-=或a 错因分析 忽视了B=φ的情形.
正解:由A={3,-1},B集合是方程ax-1=0的根,当a =0时,方程无根,此时集合B为空集,满足题意。

当a 不为0时,B={
a 1}所以131-=或a 综合可得13
1-=或a 或0。

例6、已知{}41|≤≤-=x x A ,{}121|-≤≤+=m x m x B ,求当A B ⊆求实数m 的取值范围。

错解:要使A B ⊆,应有⎪⎩
⎪⎨⎧≤--≥+-≤+41211121m m m m 解得:252≤≤m .
错因分析:错解忽略了φ=B 时的情况,因为当φ=B 时,A B ⊆亦成立。

正解:(1)当φ≠B 时,由错解可得:252≤
≤m 。

(2)当φ=B 时,121->+m m ,
解得:2<m ,所以m 的取值范围为:2
5≤m 。

妙招:涉及集合的交、并、补运算和子集关系时,注意集合是否为空集,即在限制条件 下均有可能成立.空集是任意集合的子集,是非空集合的真子集.如果在解题中忽略空集易产生丢解的情况.解题时一定要慎重审题,周密考虑。

细节4、挖掘隐含条件
例7 设全集U={2,3,2a +2a -3},A={∣2a -1∣,2},A C U ={5}, 求实数a 的值.
错解:∵A C U ={5},∴ 5∈U且 5∉A,从而,2a +2a -3=5,解得a =2,或a =-4.
错因分析 导致错误的原因是没有考虑到隐含条件,因为U是全集,所以首先必须满足A⊆U.
正解:当a =2时,∣2a -1∣=3∈U,符合题意;当a =-4时,∣2a -1∣=9∉U ,不符合题意;故a =2.
妙招:在许多问题的题设中隐藏着某些条件,解题时,要注意题设中的细节,养成细心、规范解题的好习惯。

细节5、注意等价转换
例8、设集合M=⎭
⎬⎫⎩⎨⎧=-+111|
),(x y y x N=(){}1)1(,=+-y x a y x 且∅=⋂N M 求实数a.
错解:集合M 表示直线y=x -2上的点的集合,集合N 表示直线y=(1-a)x+1上的点的集合。

又∅=⋂N M (即两直线平行时),故1-a=1,即a =0。

错因分析:将集合M 转化为直线y=x -2上的点的集合是不等价的,它应除去点(1,-1)。

正解:集合M 表示直线y=x -2上的不包括点(1,-1)的点的集合,集合N 表示直线y=(1-a)x+1上的点的集合。

又∅=⋂N M (即两直线平行时),故1-a=1,即a =0。

或当集
合N 表示的直线过这个点时,也符合∅=⋂N M ,所以把点(1,-1)代入直线y=(1-a)x+1,解得a=3。

故a=0或3。

妙招:对于用集合语言叙述的问题,求解时往往需转化为代数语言或几何语言,如果转化不等价,就会导致错误。

解题时要注意条件的充分性、必要性和充要性。

非常熟练三种语言的相互转化。

细节6、理解符号的含义
例9. 如图所示,A 、B 是两个非空集合,定义{}B x A x x B A ∉∈=-且|,则A-(A-B)是下图中的( )
A. I
B. II
C. III
D. I ⋃II ⋃III
错解:因A-(A-B)表示属于B而不属于A,应选C 。

错因分析:上述解法对新定义符号“-”的理解不当,致使A-(A-B)在迁移运用时出现错误。

正解:A-(A-B)的正确理解应是属于A而不属于集合A-B,而A-B 为图中的区域I ,故A-(A-B)应为图中的区域II ,应选B 。

妙招:集合中的符号语言极具抽象性,准确理解集合中符合的含义是解决问题的关键。

对于某些新定义的集合问题,需要准确把握即时定义,理解定义中新符号的含义,“以旧带新”实现问题的转化。

以上就是学习集合必须注意的六个细节,把握住这些细节,就能跳出陷阱,做到高考“送分题,一分也不能少”。

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