高一数学集合练习题及答案(新版)一、单选题1.已知集合{}220A x x x =--<,(){}3log 22B x y x ==-,则A B =( )A .{}12x x -<<B .{}12x x <<C .{}12x x ≤<D .{}02x x ≤<2.已知集合{}{(3)0},0,1,2,3A x x x B =-<=,则A B =( ) A .{1,2}B .{0,1,2}C .{1,2,3}D .{0,1,2,3}3.已知集合{}21,A y y x x ==-∈Z ,{}25410B x x x =--≤,则A B =( )A .{}1B .{}0,1C .{}0,1,2D .{}1,3,54.设{}13A x x =-<≤,{}B x x a =>,若A B ⊆,则a 的取值范围是( ) A .{}3a a ≥ B .{}1a a ≤-C .{}3a a >D .{}1a a <-5.设全集U =R ,已知集合2|4A x x x >={},|B x y =={,则()UA B ⋂=( )A .[0,4]B .(,4]-∞C .(,0)-∞D .[0,)+∞6.下列命题说法错误的是( )A .()2()lg 23f x x x =-++在(1,1)-上单调递增B .“1x =”是“2430x x -+=”的充分不必要条件C .若集合{}2440A x kx x =++=恰有两个子集,则1k =D .对于命题:p 存在0R x ∈,使得20010x x ++<,则¬p :任意R x ∈,均有210x x ++≥ 7.已知A B ⊆R ,则( ) A .A B =R B .()A B ⋃=R R C .()()A B ⋂=∅R RD .()AB =RR8.已知集合{}220M x x x =∈-≤Z ,{}N x x a =≥,若M N ⋂有且只有2个元素,则a的取值范围是( ) A .(]0,1B .[]0,1C .(]0,2D .(,1]-∞9.设集合(){}ln 2A x y x ==-,{}13B x x =≤≤,则A B ⋃=( ) A .(]2,3 B .[)1,+∞ C .()2,+∞D .(],3-∞10.已知集合()(){}{}1460,7524||A x x x B x x =+--≤=-≤-≤,则A B ⋃=( )A .1|12x x ⎧⎫⎨⎬⎩⎭≤≤B .{}|26x x -≤≤C .1|52x x ⎧≤≤⎫⎨⎬⎩⎭D .{}|14x x ≤≤11.已知集合{}ln 0A x x =>,{}221x B x -=<,则A B =( )A .{}2x x <B .{}1x x <C .{}02x x <<D .{}12x x <<12.设全集U =R .集合{A x y ==∣,则UA( )A .()(),12,-∞-+∞ B .[]1,2- C .(][),12,-∞-⋃+∞D .()1,2-13.设集合{}*21230,1A x N x x B x Rx ⎧⎫=∈--≤=∈≥⎨⎬⎩⎭∣∣,则A B =( ) A .0,1B .{}1C .(]0,1D .{}0,114.已知集合{}21A x x =-<<,{}lg B x y x ==,则()R A B =( ) A .(),1-∞B .[)1,+∞C .(]2,0-D .()0,115.已知集合{4,3,2,1,0,1,2,3,4}A =----,2{|9}B x x =<,则A B =( ) A .{0,1,2,3,4} B .{3,2,1,0,1,2,3}--- C .{2,1,0,1,2}--D .()3,3-二、填空题16.设集合A 为空间中两条异面直线所成角的取值范围,集合B 为空间中直线与平面所成角的取值范围,集合C 为二面角的平面角的取值范围,则集合A 、B 、C 的真包含关系是___________.17.全集U =R ,集合{}3A x x =≤-,则 UA =______.18.设集合{1,2,3,4,6}M =,12,,,k S S S 都是M 的含有两个元素的子集,则k =______;若满足:对任意的{,}i i i S a b =,{,}j j j S a b ={}(,,1,2,3,,)i j i j k ≠∈都有,i i j j a b a b <<,且ji i ja ab b ≠,则k 的最大值是__________. 19.若集合{}{}220,10M x x x N x ax =+-==+=,且N M ⊆,则实数a 的取值集合为____.20.已知集合{}2,1,2A =-,}1,B a =,且B A ⊆,则实数a 的值是___________.21.集合*83A x NN x ⎧⎫=∈∈⎨⎬-⎩⎭,用列举法可以表示为A =_________. 22.已知T 是方程()22040x px q p q ++=->的解集,1379147{{1}}0A B ==,,,,,,,且T A T B T ⋂=∅⋂=,,则p q +=_____.23.已知集合{}{}214,0,1,2,4A x x B =≤<=,则A B ⋂=___________.24.当x A ∈时,若有1x A -∉且1x A +∉,则称x 是集合A 的一个“孤元”,由A 的所有孤元组成的集合称为A 的“孤星集”,若集合{}1,2,3M =的孤星集是M ',集合{}1,3,4P =的孤星集是P ',则M P ''⋂=______.25.若集合A ={x ∈R|ax 2+ax +1=0}中只有一个元素,则a =________.三、解答题26.已知集合*N M ⊆,且M 中的元素个数n 大于等于5.若集合M 中存在四个不同的元素a ,b ,c ,d ,使得a b c d +=+,则称集合M 是“关联的”,并称集合{,,,}a b c d 是集合M 的“关联子集”;若集合M 不存在“关联子集”,则称集合M 是“独立的”. (1)分别判断集合{2,4,6,8,10}与{1,2,3,5,8}是“关联的”还是“独立的”? (2)写出(1)中“关联的”集合的所有的“关联子集”;(3)已知集合{}12345,,,,M a a a a a =是“关联的”,且任取集合{},i j a a M ⊆,总存在M 的“关联子集”A ,使得{},i j a a A ⊆.若12345a a a a a <<<<,求证:1a ,2a ,3a ,4a ,5a 是等差数列.27.设集合{|16}A x x =-≤≤,{|121}B x m x m =-≤≤+,且B A ⊆. (1)求实数m 的取值范围;(2)当x ∈N 时,求集合A 的子集的个数.28.已知集合{}2320,,A x ax x x R a R =-+=∈∈.(1)若A 是空集,求a 的取值范围;(2)若A 中只有一个元素,求a 的值,并求集合A ; (3)若A 中至少有一个元素,求a 的取值范围.29.用描述法表示下列集合: (1)所有被3整除的整数组成的集合; (2)不等式235x ->的解集;(3)方程210x x ++=的所有实数解组成的集合; (4)抛物线236y x x =-+-上所有点组成的集合; (5)集合{}1,3,5,7,9.30.(1)集合{a, b, c, d }的所有子集的个数是多少? (2)集合{a 1, a 2, …, an }的所有子集的个数是多少?【参考答案】一、单选题 1.B 【解析】 【分析】求解不等式可得集合A ,根据对数函数的定义可得集合B ,进而求解. 【详解】因为220x x --<,所以12x -<<,则{}12A x x =-<<, 因为220x ->,所以1x >,则{}1B x x =>, 所以{}12B x A =<<, 故选:B 2.A 【解析】 【分析】解不等式得A ,由交集的概念运算 【详解】由(3)0x x -<得03x <<,即(0,3)A =,故{1,2}A B =. 故选:A 3.A 【解析】 【分析】首先解一元二次不等式求出集合B ,再根据交集的定义计算可得; 【详解】解:由25410x x --≤,即()()5110x x +-≤,解得115x -≤≤,所以{}215410|15B x x x x x ⎧⎫=--≤=-≤≤⎨⎬⎩⎭,又{}{}21,,3,1,1,3,5,A y y x x Z ==-∈=--,所以{}1A B ⋂=; 故选:A 4.B 【解析】 【分析】根据集合的包含关系,列不等关系,解不等式即可. 【详解】由题:(,)B a =+∞,A B ⊆,则1a ≤-. 故选:B 5.D 【解析】 【分析】化简集合,A B ,先求出A B ,再求出其补集即可得解. 【详解】2|4A x x x >={}{|0x x =<或4}x >,|B x y ={{|4}x x =≤,所以{|0}A B x x =<, 所以()UA B ⋂={|0}x x ≥,即()UA B ⋂[0,)=+∞.故选:D6.C 【解析】 【分析】A.利用复合函数的单调性判断;B.利用充分条件和必要条件的定义判断;C.由方程2440kx x ++=有一根判断;D.由命题p 的否定为全称量词命题判断.【详解】A.令223t x x =-++,由2230x x -++>,解得13x ,由二次函数的性质知:t 在(1,1)-上递增,在(1,3)上递减,又lg y t =在()0,∞+上递增,由复合函数的单调性知:()2lg(23)f x x x =-++在(1,1)-上递增,故正确;B. 当1x =时,2430x x -+=成立,故充分,当2430x x -+=成立时,解得1x =或3x =,故不必要,故正确;C.若集合{}2440A x kx x =++=中只有两个子集,则集合只有一个元素,即方程2440kx x ++=有一根,当0k =时,1x =-,当0k ≠时,16160k ∆=-=,解得1k =,所以0k =或1k =,故错误;D.因为命题:p .存在0R x ∈,使得20010x x ++<是存在量词命题,则其否定为全称量词命题,即:p ⌝任意R x ∈,均有210x x ++≥,故正确;故选:C. 7.B 【解析】 【分析】画出韦恩图,对四个选项一一进行判断. 【详解】画出韦恩图,显然A B ≠R ,A 错误;()A B ⋃=R R ,故B 正确, ()()A B B ⋂=RR R,C 错误;()AB ≠RR ,D 错误.故选:B 8.A 【解析】 【分析】求出集合M ,根据M N ⋂有且只有2个元素即可求出a 的范围. 【详解】{}(){}{}220|200,1,2M x x x x x x =∈-≤=∈-≤=Z Z ,∵M N ⋂有且只有2个元素,∴0<a ≤1. 故选:A. 9.B 【解析】 【分析】根据对数型函数的性质,结合集合并集的定义进行求解即可. 【详解】因为(2,)A =+∞,{}13B x x =≤≤, 所以A B ⋃=[)1,+∞, 故选:B 10.B 【解析】 【分析】化简集合A 和B ,根据集合并集定义,即可求得答案. 【详解】()(){}140|6A x x x =+--≤{}{}2=|310=|(5)(02)0x x x x x x ---+≤≤∴{}|25A x x =-≤≤{}{}|=75241221|B x x x x =-≤-≤-≤-≤-∴1|62x x B ⎧⎫=≤⎨⎩≤⎬⎭∴{}{}1|25|6=|262A B x x x x x x ⎧⎫-≤⎨⎬⋃=≤≤⋃≤-≤⎩≤⎭故选:B. 11.D 【解析】 【分析】解指数和对数不等式可求得集合,A B ,由交集定义可得结果. 【详解】{}{}ln 01A x x x x =>=>,{}{}{}221202x B x x x x x -=<=-<=<,{}12A B x x ∴⋂=<<.故选:D. 12.D 【解析】 【分析】根据二次根式的性质,结合一元二次不等式的解法、补集的定义进行求解即可. 【详解】因为{[2,)(,1]A x y ===+∞-∞-∣, 所以UA()1,2-,故选:D 13.B 【解析】 【分析】先求出结合,A B ,再根据集合的交集运算,即可求出结果. 【详解】因为{}{}{}*2*N 230N 131,2,3A x x x x x =∈--≤=∈-≤≤=∣, {}1101B x x x x ⎧⎫=∈≥=∈<≤⎨⎬⎩⎭R R所以{}1A B =. 故选:B. 14.B 【解析】 【分析】求出定义域得到集合B ,从而求出补集和交集. 【详解】{}()212,1A x x =-<<=-,{}()00,B x x ∞=>=+,所以(][),21,RA =-∞-⋃+∞,所以()[)1,RA B ∞⋂=+.故选:B. 15.C 【解析】 【分析】求得集合{|33}B x x =-<<,结合集合交集的运算,即可求解. 【详解】由题意,集合2{|9}{|33}B x x x x =<=-<<, 又由集合{4,3,2,1,0,1,2,3,4}A =----, 所以A B ={2,1,0,1,2}--. 故选:C.二、填空题16.A B C ##C B A 【解析】 【分析】根据空间中两条异面直线所成角的范围求出A ,根据空间中直线与平面所成角的取值范围求出B ,根据二面角的平面角的取值范围求出C ,根据A 、B 、C 角的范围即可判断它们的包含关系. 【详解】集合A 为空间中两条异面直线所成角的取值范围,π(0,]2A ∴=,集合B 为空间中直线与平面所成角的取值范围,π[0,]2B ∴=,集合C 为直角坐标平面上直线的倾斜角的取值范围,[0,π]C ∴=,∴集合A 、B 、C 的真包含关系为:A B C .故答案为:A B C .17.{}3x x >-【解析】 【分析】直接利用补集的定义求解【详解】因为全集U =R ,集合{}3A x x =≤-, 所以UA ={}3x x >-,故答案为:{}3x x >- 18. 10 6 【解析】 【分析】列举M 的2个元素子集数个数即可;利用,i i j j a b a b << ,再结合ji i ja ab b ≠进行排除其他的即为答案. 【详解】M 的两元素子集有{1,2}{1,3}{1,4}{1,6}{2,3}{2,4}{2,6}{3,4}{3,6}{4,6}、、、、、、、、、,所以共有10个,因此k =10;因为前面的列举方式已经保证,i i j j a b a b <<,只需要再增加条件ji i ja ab b ≠即可,所以{1,2}{2,4}、、{3,6}保留一个,{1,3}{2,6}、保留一个,{2,3}{4,6}、只能保留一个,所以以上10个子集需要删去4个,还剩下6个,所以则k 的最大值是6.故max 6k .故答案为:10;6.19.10,1,2⎧⎫-⎨⎬⎩⎭【解析】 【详解】先求出集合M ,然后分N =∅和N ≠∅两种情况求解 【点睛】由220x x +-=,得(1)(2)0x x -+=,解得1x =或2x =-, 所以{}1,2M =-,当N =∅时,满足N M ⊆,此时0a = 当N ≠∅时,即0a ≠,则1N a ⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭,因为N M ⊆,所以1M a-∈,所以11a -=或12a-=-, 解得1a =-或12a =, 综上,12a =,或1a =-,或0a =, 所以实数a 的取值集合为10,1,2⎧⎫-⎨⎬⎩⎭,故答案为:10,1,2⎧⎫-⎨⎬⎩⎭20.1 【解析】 【分析】由子集定义分类讨论即可. 【详解】因为B A ⊆,所以a A ∈1A ∈,当2a =-1无意义,不满足题意;当1a =12=,满足题意;当2a =11=,不满足题意. 综上,实数a 的值1. 故答案为:1 21.{1,2}##{2,1} 【解析】 【分析】根据集合元素属性特征进行求解即可. 【详解】 因为83N x*∈-,所以31,2,4,8-=x ,可得2,1,1,5=--x ,因为x N ∈,所以1,2x =,集合{1,2}A =.故答案为:{1,2}22.26【解析】 【分析】由题知{}4,10T =,再结合韦达定理求解即可. 【详解】解:因为240p q ->,所以方程()22040x px q p q ++=->的解集有两个不相等的实数根,因为1379147{{1}}0A B ==,,,,,,,且T A T B T ⋂=∅⋂=,, 所以{}4,10T =所以由韦达定理得14p =-,40q = 所以26p q += 故答案为:2623.{}1【解析】 【分析】根据集合的交集的定义进行求解即可【详解】当0x =时,不等式214x ≤<不成立,当1x =时,不等式214x ≤<成立,当2x =时,不等式214x ≤<不成立,当4x =时,不等式214x ≤<不成立,所以{}1A B ⋂=,故答案为:{}124.∅【解析】【分析】根据集合的新定义求解出集合M '和P ',再求解交集可得出答案.【详解】根据“孤星集”的定义,1,112,2A A ∈+=∈ 所以1不是集合M '的元素同理2,3也都不是集合M '的元素M ∴'=∅,同理可得 {}1P '=所以M P '⋂'=∅.故答案为:∅.25.4【解析】【分析】集合A 只有一个元素,分别讨论当0a =和0a ≠时对应的等价条件即可【详解】解:2{|10}A x R ax ax =∈++=中只有一个元素,∴若0a =,方程等价为10=,等式不成立,不满足条件.若0a ≠,则方程满足0∆=,即240a a -=,解得4a =或0a =(舍去).故答案为:4三、解答题26.(1){2,4,6,8,10}是“关联的”,{1,2,3,5,8}是“独立的”;(2){2,4,6,8},{2,4,8,10},{4,6,8,10};(3)证明见解析.【解析】【分析】(1)根据给定定义直接判断作答.(2)由(1)及所给定义直接写出“关联子集”作答.(3)写出M 的所有4元素子集,再利用反证法确定“关联子集”,然后推理作答.(1)集合{2,4,6,8,10}中,因2846+=+,所以集合{2,4,6,8,10}是“关联的”,集合{1,2,3,5,8}中,不存在某两个数的和等于另外两个数的和,所以集合{1,2,3,5,8}是“独立的”.(2)由(1)知,有2846+=+,21048+=+,41068+=+,所以{2,4,6,8,10}的“关联子集”有:{2,4,6,8},{2,4,8,10},{4,6,8,10}.(3)集合M 的4元素子集有5个,分别记为:1234521345{,,,},{,,,}A a a a a A a a a a ==, 312454123551234{,,,},{,,,},{,,,}A a a a a A a a a a A a a a a ===,因此,集合M 至多有5个“关联子集”,若21345{,,,}A a a a a =是“关联子集”,则12345{,,,}A a a a a =不是“关联子集”,否则12a a =,矛盾,若21345{,,,}A a a a a =是“关联子集”,同理可得31245{,,,}A a a a a =,41235{,,,}A a a a a =不是“关联子集”,因此,集合M 没有同时含有元素25,a a 的“关联子集”,与已知矛盾,于是得21345{,,,}A a a a a =一定不是“关联子集”,同理41235{,,,}A a a a a =一定不是“关联子集”,即集合M 的“关联子集”至多为12345{,,,}A a a a a =,31245{,,,}A a a a a =,51234{,,,}A a a a a =, 若12345{,,,}A a a a a =不是“关联子集”,则集合M 一定不含有元素35,a a 的“关联子集”,与已知矛盾,若31245{,,,}A a a a a =不是“关联子集”,则集合M 一定不含有元素15,a a 的“关联子集”,与已知矛盾,若51234{,,,}A a a a a =不是“关联子集”,则集合M 一定不含有元素13,a a 的“关联子集”,与已知矛盾,因此,12345{,,,}A a a a a =,31245{,,,}A a a a a =,51234{,,,}A a a a a =都是“关联子集”, 即有25345432a a a a a a a a +=+⇔-=-,15245421a a a a a a a a +=+⇔-=-,14234321a a a a a a a a +=+⇔-=-,从而得54433221a a a a a a a a -=-=-=-,所以1a ,2a ,3a ,4a ,5a 是等差数列.【点睛】关键点睛:涉及集合新定义问题,关键是正确理解给出的定义,然后合理利用定义,结合相关的其它知识,分类讨论,进行推理判断解决.27.(1){|2m m <-或502m ≤≤} (2)128【解析】【分析】(1)按照集合B 是空集和不是空集分类讨论求解;(2)确定集合A 中元素(个数),然后可得子集个数.(1)当121m m ->+即2m <-时,B =∅,符合题意;当B ≠∅时,有12111216m m m m -≤+⎧⎪-≥-⎨⎪+≤⎩,解得502m ≤≤. 综上实数m 的取值范围是{|2m m <-或50}2m ≤≤;(2)当x ∈N 时,{0,1,2,3,4,5,6}A =,所以集合A 的子集个数为72128=个.28.(1)9,8⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭ (2)当0a =时集合23A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,当98a =时集合43A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭; (3)9,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦ 【解析】【分析】(1)利用A 是空集,则Δ00a <⎧⎨≠⎩即可求出a 的取值范围; (2)对a 分情况讨论,分别求出符合题意的a 的值,及集合A 即可; (3)分A 中只有一个元素和有2个元素两种情况讨论,分别求出参数的取值范围,即可得解.(1)解: A 是空集,0a ∴≠且∆<0,9800a a -<⎧∴⎨≠⎩,解得98a >, a ∴的取值范围为:9,8⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭; (2)解:①当0a =时,集合2{|320}3A x x ⎧⎫=-+==⎨⎬⎩⎭, ②当0a ≠时,0∆=,980a ∴-=,解得98a =,此时集合43A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭, 综上所求,当0a =时集合23A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,当98a =时集合43A ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭; (3)解:A 中至少有一个元素,则当A 中只有一个元素时,0a =或98a =;当A 中有2个元素时,则0a ≠且0∆>,即9800a a ->⎧⎨≠⎩,解得98a <且0a ≠; 综上可得98a ≤时A 中至少有一个元素,即9,8a ⎛⎤∈-∞ ⎥⎝⎦ 29.(1){|3,Z}x x k k =∈ (2){}4,R x x x ∈(3)2{|10,R}x x x x ++=∈(4)()2{,|36}x y y x x =-+-(5){|21,15x x n n =-≤≤且*N }n ∈【解析】【分析】根据题设中的集合和集合的表示方法,逐项表示,即可求解.(1)解:所有被3整除的整数组成的集合,用描述法可表示为:{|3,Z}x x k k =∈(2)解:不等式235x ->的解集,用描述法可表示为:{}4,R x x x ∈.(3)解:方程210x x ++=的所有实数解组成的集合,用描述法可表示为:2{|10,R}x x x x ++=∈.(4)解:抛物线236y x x =-+-上所有点组成的集合,用描述法可表示为:()2{,|36}x y y x x =-+-.(5)解:集合{}1,3,5,7,9,用描述法可表示为:{|21,15x x n n =-≤≤且*N }n ∈. 30.(1)16;(2)2n【解析】【分析】设集合A 为集合的子集,利用分步计数原理分析每个元素出现的情况,即得解【详解】(1)由题意,若A 为集合{a, b, c, d }的子集则集合A 中的元素只能从a, b, c, d 中选择,每个元素出现或者不出现有两种可能 故集合A 的不同情形有222216⨯⨯⨯=种情况故集合{a, b, c, d }的所有子集的个数是16(2)由题意,若A 为集合{a 1, a 2, …, an }的子集则集合A 中的元素只能从a 1, a 2, …, an 中选择,每个元素出现或者不出现有两种可能 故集合A 的不同情形有22...22n ⨯⨯⨯=种情况故集合{a 1, a 2, …, an }的所有子集的个数是2n。