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必修一

第01讲 1.1集合的概念

学习目标

第01讲 1.1集合的概念

课程标准学习目标
1.元素与集合 ① 理解元素与集合的概念,熟练常用数集的概念及其记法. ② 了解“属于”关系的意义. ③了解有限集、无限集、空集的意义. 2.集合的表示方法 掌握集合的常用表示方法(列举法、描述法及相互转化). 3.元素的性质 理解集合元素的三个性质:确定性、无序性、互异性.1.通过集合语言的学习与运用,培养数学思维能力. 2.通过实例能选择自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)来描述不同的具体问题,感受集合语言的意义和作用.

知识清单

知识点01:集合的含义

一般地,我们把研究对象统称为元素,通常用小写拉丁字母,,,…表示.

把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集),通常用大写拉丁字母,,,…表示集合.

知识拓展集合的三个特性:

①描述性:集合是一个原始的不加定义的概念,像点、直线一样,只能描述性地说明.

②广泛性:凡是看得见、摸得着、想得到的任何事物都可以作为组成集合的对象.

③整体性:集合是一个整体,已暗示“所有”“全部”“全体”的含义,因此一些对象一旦组成了集合,那么这个集合就是这些对象的全体,而非个别对象.

知识点02:元素与集合

1元素与集合的关系

(1)属于(belong to):如果是集合的元素,就说属于,记作 .

(2)不属于(not belong to):如果不是集合的元素,就说不属于,记作.

特别说明:表示一个元素,表示一个集合.它们间的关系为:.

2集合元素的三大特性

(1)确定性:给定的集合,它的元素必须是确定的,也就是说,给定一个集合,那么任何一个元素在不在这个集合中就确定了,我们把这个性质称为集合元素的确定性.

(2)互异性(考试常考特点,注意检验集合的互异性):一个给定集合中元素是互不相同的,也就是说,集合中的元素是不重复出现的,我们把这个性质称为集合元素的互异性.

(3)无序性:集合中的元素是没有固定顺序的,也就是说,集合中的元素没有前后之分,我们把这个性质称为集合元素的无序性.

知识点03:集合的表示方法与分类

1常用数集及其符号

常用数集自然数集正整数集整数集有理数集实数集
数学符合

2集合的表示方法

(1)自然语言法:用文字叙述的形式描述集合的方法叫做自然语言法

(2)列举法:把集合的所有元素一一列举出来,并用花括号“”括起来表示集合的方法叫做列举法.

注用列举法表示集合时注意:

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.

(3)描述法定义:一般地,设表示一个集合,把集合中所有具有共同特征的元素所组成的集合表示为,这种表示集合的方法称为描述法.有时也用冒号或分号代替竖线.

具体方法:在花括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征.

(4)(韦恩图法):

在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图形称为图。

3集合的分类

根据集合中元素的个数可以将集合分为有限集和无限集.

(1)有限集:含有有限个元素的集合是有限集,如方程的实数解组成的集合,其中元素的个数为有限个,故为有限集.有限集通常推荐用列举法或描述法表示,也可将元素写在图中来表示.

(2)无限集:含有无限个元素的集合是无限集,如不等式的解组成的集合,其中元素的个数为无限个,故为无限集.通常用描述法表示。

知识点04:集合相等

只要构成两个集合的元素是一样的,我们就称这两个集合是相等的.记作:,例如:

题型精讲

【即学即练1】(23-24高一上·天津南开·期中)下列给出的对象能构成集合的有(    )

①某校2023年入学的全体高一年级新生;②的所有近似值;

③某个班级中学习成绩较好的所有学生;④不等式的所有正整数解

A.1个B.2个C.3个D.4个

【即学即练2】(23-24高三下·山东青岛·开学考试)已知,则的取值为(   )

A.1B.1或2C.0或2D.0或1或2

【即学即练3】(2020高三·全国·专题练习)用适当的方法描述下列集合,并且说明它们是有限集还是无限集.

(1)方程的解集;

(2)大于且小于的奇数构成的集合;

(3)不等式的解集;

(4)抛物线上的点构成的集合;

(5)方程的解集.

题型01 判断元素能否构成集合

【典例1】(23-24高一上·重庆·期中)下列叙述能组成集合的是(  )

A.接近0的数B.数学成绩好的同学

C.中国古代四大发明D.跑得快的运动员

【典例2】(23-24高一上·河北·阶段练习)下列对象能构成集合的是(    )

A.本班成绩较好的同学全体B.与10接近的实数全体

C.绝对值小于5的整数全体D.本班兴趣广泛的学生

【变式1】(23-24高一上·山西临汾·阶段练习)下列对象不能组成集合的是(    )

A.不超过 20的质数

B.的近似值

C.方程的实数根

D.函数的最小值

【变式2】(多选)(23-24高一上·江西景德镇·期中)下列几组对象可以组成集合的有(    )

A.高中数学必修第一册课本中所有的难题

B.2023年参加杭州亚运会的全体运动员

C.小于9的所有素数

D.高一年级视力比较好的同学

题型02 判断是否为同一集合

【典例1】(23-24高一·全国·课后作业)判断下列命题是否正确.

(1)集合与集合表示同一集合;( )

(2)集合与集合表示同一集合;( )

(3)集合与集合不表示同一集合;( )

(4)集合与集合表示同一集合.( )

【典例2】(23-24高一上·辽宁沈阳·阶段练习)下列关于集合相等的说法正确的有(    )

A.0个B.1个C.2个D.3个

【变式1】(2024高一上·全国·专题练习)下列四组集合中表示同一集合的为(    )

A.B.

C.D.

【变式2】(多选)(2024高三·全国·专题练习)下列说法正确的是(  )

A.由组成的集合可表示为

B.是同一个集合

C.集合与集合是同一个集合

D.集合与集合是同一个集合

【变式3】(多选)(23-24高一上·辽宁·阶段练习)已知集合,集合,下列关系正确的是(    )

A.B.C.D.

题型03 判断元素与集合的关系

【典例1】(多选)(2024·全国·模拟预测)非空集合A具有如下性质:①若,则;②若,则下列判断中,正确的有(    )

A.B.

C.若,则D.若,则

【典例2】(2024高一上·全国·专题练习)已知集合A是由元素x组成的,其中,m,

(1)设,试判断与A之间的关系;

(2)任取,试判断与A之间的关系.

【变式1】(2024·河南驻马店·一模)已知集合,那么下列结论正确的是(    )

A.B.

C.D.

【变式2】(多选)(23-24高一上·湖北咸宁·阶段练习)已知为非零实数,代数式的值组成的集合A,下列判断正确的是(    )

A.B.C.D.

题型04 根据元素与集合的关系求参数

【典例1】(23-24高三下·山东菏泽·开学考试)已知关于x的不等式的解集为M,,则实数a的取值范围是 .

【典例2】(2024高三·全国·专题练习)已知集合的元素全为实数,且满足:若,则

(1)若,求出中其它所有元素;

(2)0是不是集合中的元素?请你设计一个实数,再求出中的所有元素?

(3)根据(1)(2),你能得出什么结论.

【变式1】(2024高三·全国·专题练习)已知集合,且,则实数为(    )

A.2B.3C.0或3D.

【变式2】(2024高一上·全国·专题练习)已知集合,且,求的值 .

题型05 根据集合元素互异性求参数

【典例1】(多选)(23-24高一上·广西南宁·阶段练习)若集合中含有3个元素,则实数的取值可以是(    )

A.B.C.6D.2

【典例2】(23-24高一上·上海奉贤·期末)集合中恰好有两个元素,则实数满足的条件是 .

【变式1】(2024高一·全国·课后作业)由,3组成的一个集合A,若A中元素个数不是2,则实数a的取值可以是(    )

A.B.1C.D.2

【变式2】(23-24高一上·山西吕梁·阶段练习)若,则 .

题型06 列举法

【典例1】(23-24高二下·浙江宁波·期中)用列举法表示集合的结果为 .

【典例2】(2024高一上·全国·专题练习)用列举法表示下列集合:

(1)大于1且小于6的整数;

(2)

(3)

(4)

(5)由+ (a, b∈R)所确定的实数组成的集合.

【变式1】(23-24高一上·新疆·阶段练习)集合用列举法可表示为(    )

A.B.

C.D.

【变式2】(23-24高一上·云南曲靖·阶段练习)用列举法表示集合可以是

【变式3】(2024高一上·全国·专题练习)用列举法表示下列集合.

(1)不超过11的所有素数组成的集合: ;

(2): .

题型07 描述法

【典例1】(23-24高一上·甘肃定西·开学考试)解不等式组并把解集在数轴上表示出来.

【典例2】2.(2024高一上·全国·专题练习)用适当的方法表示下列集合:

(1)方程的解集;

(2)

(3)平面直角坐标系中第二、四象限内的点的集合;

(4)不等式的解集.

【变式1】(2024高一上·全国·专题练习)用描述法表示下列集合:

(1)不等式的解集;

(2)平面直角坐标系中第二象限的点组成的集合;

(3)二次函数图象上的点组成的集合.

(4)平面直角坐标系中第四象限内的点组成的集合;

(5)集合.

(6)所有被3整除的整数组成的集合;

(7)方程的所有实数解组成的集合.

【变式2】(2024高一·江苏·专题练习)试用描述法表示下列集合.

(1)方程的所有实数根组成的集合;

(2)由大于10且小于20的所有整数组成的集合;

(3)二次函数图象上的所有点组成的集合.

题型08两个集合相等问题

【典例1】(2024高一上·全国·专题练习)含有三个实数的集合可表示为,也可以示为,则的值为 .

【典例2】(23-24高三上·甘肃定西·阶段练习)已知集合, 若, 则实数的取值范围是 .

【变式1】(23-24高一上·重庆江北·阶段练习)设a,,若集合,则 .

【变式2】(23-24高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)设全集,集合,且,则实数

题型09 根据集合中元素的个数求参数

【典例1】(多选)(23-24高一上·福建·期中)集合只有一个元素,则实数的取值可以是(    )

A.B.C.D.

【典例2】(23-24高一·全国·课后作业)已知集合

(1)若A中只有一个元素,求实数a的值,并把这个元素写出来;

(2)若A中至多只有一个元素,求实数a的取值范围.

【变式1】(23-24高一上·新疆伊犁·阶段练习)若集合中至多有一个元素,则实数的取值范围是 .(用集合表示)

【变式2】(23-24高一上·湖北襄阳·期中)已知集合

(1)若是空集,求的取值范围;

(2)若中只有一个元素,求的值,并求集合.

【变式3】(23-24高一上·广西贺州·阶段练习)已知集合,a为实数.

(1)若集合A是空集,求实数a的取值范围;

(2)若集合A是单元素集,求实数a的值;

(3)若集合A中元素个数为偶数,求实数a的取值范围.

【典例1】(23-24高二下·河南焦作·期末)有下列四个命题中正确命题的个数是(    )

是空集;②集合有两个元素;

③若,则;④集合是有限集.

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

【典例2】(23-24高一上·湖北孝感·阶段练习)下列关系中,(1);(2);(3);(4);(5),正确的个数为(    )

A.1B.2C.3D.4

【变式1】(23-24高一上·河南洛阳·阶段练习)下列说法正确的有(    )

;②;③;④;⑤

A.1个B.2个C.3个D.4个

【典例1】(多选)(23-24高一上·江苏宿迁·期中)设集合是实数集的子集,如果点满足:对任意,都存在,使得,称为集合的聚点,则在下列集合中,以0为聚点的集合有(    )

A.B.

C.D.

【典例2】(2024·安徽马鞍山·三模)已知S是全体复数集的一个非空子集,如果,总有,则称S是数环.设是数环,如果①内含有一个非零复数;②且,有,则称是数域.由定义知有理数集是数域.

(1)求元素个数最小的数环

(2)证明:记,证明:是数域;

(3)若是数域,判断是否是数域,请说明理由.

【变式1】(23-24高一上·上海·期末)已知集合是由某些正整数组成的集合,且满足:若,则当且仅当(其中正整数)或(其中正整数、).现有如下两个命题:①;②集合.则下列判断正确的是(    )

A.①对②对B.①对②错C.①错②对D.①错②错

【变式2】(23-24高一上·重庆沙坪坝·开学考试)已知有限集合,定义集合中的元素个数为集合的“容量”,记为.若集合,则 ;若集合,且,则正整数的值是 .

【变式3】(23-24高一上·江苏连云港·阶段练习)已知是满足下列条件的集合:①;②若,则;③若,则.

(1)判断是否正确,说明理由;

(2)证明:若,则.

【典例1】(23-24高一·全国·课后作业)用集合表示关于的方程的根组成的集合.

(1)若集合是空集,求实数的取值范围;

(2)若集合中仅有一个元素,求实数的值.

【典例2】(23-24高一上·江苏南京·阶段练习)已知集合.问是否存在,使

(1)中只有一个元素;

(2)中至多有一个元素;

(3)中至少有一个元素.若存在,分别求出来;若不存在,说明理由.

【变式1】(2024高一·全国·专题练习)已知集合,求:

(1)当时,中至多只有一个元素,求的取值范围;

(2)当满足什么条件时,集合为空集.

【变式2】(23-24高一·全国·课后作业)已知集合.

(1)若中有两个元素,求实数的取值范围;

(2)若中至多有一个元素,求实数的取值范围.

强化训练

A夯实基础

一、单选题

1.(22-23高一上·四川凉山·期中)下列关系中,正确的有(    ).

;②;③;④

A.1个B.2个C.3个D.4个

2.(2024高一上·全国·专题练习)下列说法中正确的是(    )

A.1与表示同一个集合

B.由1,2,3组成的集合可表示为

C.方程的所有解的集合可表示为

D.集合可以用列举法表示

3.(2024·宁夏石嘴山·三模)已知集合,则与集合的关系为(   )

A.B.C.D.

4.(23-24高三下·江西抚州·阶段练习)若集合,则中的元素个数为(    )

A.4B.5C.6D.7

5.(2024·河南新乡·三模)下列集合中有无数个元素的是(    )

A.B.C.D.

6.(23-24高一上·山东临沂·期中)已知集合有三个元素.若,则实数的值为(    )

A.B.1C.或1D.0或1

7.(2024高一上·全国·专题练习)已知集合,其中.若1是集合中的一个元素,则集合(    )

A.B.C.D.

8.(23-24高三上·重庆渝中·阶段练习)已知集合,若,则下列说法正确的是(    )

A.B.C.D.

二、多选题

9.(22-23高一下·河南焦作·阶段练习)若集合有且只有一个元素,则实数的值可以为(    )

A.4B.3C.2D.1

10.(23-24高一上·江苏苏州·阶段练习)已知集合,则满足中有8个元素的的值可能为(    )

A.6B.7C.8D.9

三、填空题

11.(23-24高三上·上海普陀·期末)已知,则实数

12.(23-24高三下·河南周口·开学考试)已知集合中仅有3个整数,则的取值范围为 .

四、解答题

13.(23-24高一上·北京顺义·阶段练习)已知

(1)判断3,5是否在集合A中,并说明理由;

(2)判断是否在集合B中,并说明理由;

(3)若,判断是否属于集合B,并说明理由.

14.(23-24高一上·河北·阶段练习)已知集合.

(1)若恰有一个子集,求实数的取值范围;

(2)若佮有一个元素,求实数的取值集合.

B能力提升

1.(23-24高一下·安徽安庆·开学考试)已知实数集满足条件:若,则,则集合中所有元素的乘积为(    )

A.1B.C.D.与的取值有关

2.(2024高一上·全国·专题练习)已知,若,则实数的值为 .

3.(2024高三·全国·专题练习)设集合,已知,则的取值集合为 .

C新定义题型

1.(2024高三·全国·专题练习)当一个非空数集满足“如果,则,且时,”时,我们称就是一个数域,以下四个关于数域的命题:①0是任何数域的元素;②若数域有非零元素,则;③集合是一个数域;④有理数集是一个数域,其中真命题的个数为(    )

A.1B.2C.3D.4

2.(23-24高一上·四川南充·阶段练习)已知集合M为非空数集,且同时满足下列条件:

(i)

(ii)对任意的,任意的,都有

(iii)对任意的,都有

给出下列四个结论:

;②;③对任意的x,,都有;④对任意的x,,都有

其中正确的结论有 个.

3.(23-24高一上·北京房山·期中)已知非空集合.用表示集合中元素的个数.设

(1)若,直接写出以及的值.

(2)若,求的取值范围.

4.(23-24高一上·安徽铜陵·阶段练习)已知n元有限集),若,则称集合A为“n元和谐集”.

(1)写出一个“二元和谐集”(无需写计算过程);

(2)若正数集是“二元和谐集”,试证明:元素中至少有一个大于2;

(3)是否存在集合中元素均为正整数的“三元和谐集”?如果有,有几个?请说明理由.