1.1.3集合的基本运算
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1.1.3集合的基本运算补集(1)全集:一般地,如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集(Universe ),通常记作U 。
(2)补集:对于全集U 的一个子集A ,由全集U 中所有不属于集合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(complementary set ),简称为集合A 的补集, 记作:∁U A即:∁U A ={x|x ∈U ,且x ∉A}.(3)补集的Venn 图表示说明:补集的概念必须要有全集的限制1、求集合的并、交、补是集合间的基本运算,运算结果仍然还是集合,区分交集与并集的关键是“且”与“或”,在处理有关交集与并集的问题时,常常从这两个字眼出发去揭示、挖掘题设条件,结合Venn 图或数轴进而用集合语言表达,增强数形结合的思想方法。
2、集合基本运算的一些结论:A ∩B ⊆A ,A ∩B ⊆B ,A ∩A=A ,A ∩∅=∅,A ∩B=B ∩AA ⊆A ∪B ,B ⊆A ∪B ,A ∪A=A ,A ∪∅=A ,A ∪B=B ∪A (∁U A )∪A=U ,(∁U A )∩A=∅若A ∩B=A ,则A ⊆B ,反之也成立若A ∪B=B ,则A ⊆B ,反之也成立若x ∈(A ∩B ),则x ∈A 且x ∈B若x ∈(A ∪B ),则x ∈A ,或x ∈B¤例题精讲:【例1】设集合,{|15},{|39},,()U U R A x x B x x A B A B ==-≤≤=<< 求ð.解:在数轴上表示出集合A 、B ,如右图所示: {|35}A B x x =<≤ , (){|1,9U C A B x x x =<-≥ 或,【例2】设{|||6}A x Z x =∈≤,{}{}1,2,3,3,4,5,6B C ==,求:(1)()A B C ; (2)()A A C B C .解:{}6,5,4,3,2,1,0,1,2,3,4,5,6A =------ .(1)又{}3B C = ,∴()A B C = {}3;(2)又{}1,2,3,4,5,6B C = ,得{}()6,5,4,3,2,1,0A C B C =------ . ∴ ()A A C B C {}6,5,4,3,2,1,0=------. A B B A-1 3 59 x【例3】已知集合{|24}A x x =-<<,{|}B x x m =≤,且A B A = ,求实数m 的取值范围. 解:由A B A = ,可得A B ⊆.在数轴上表示集合A 与集合B ,如右图所示:由图形可知,4m ≥.点评:研究不等式所表示的集合问题,常常由集合之间的关系,得到各端点之间的关系,特别要注意是否含端点的问题.【例4】已知全集*{|10,}U x x x N =<∈且,{2,4,5,8}A =,{1,3,5,8}B =,求()U C A B ,()U C A B ,()()U U C A C B , ()()U U C A C B ,并比较它们的关系.解:由{1,2,3,4,5,8}A B = ,则(){6,7,9}U C A B = .由{5,8}A B = ,则(){1,2,3,4,6,7,9}U C A B =由{1,3,6,7,9}U C A =,{2,4,6,7,9}U C B =,则()(){6,7,9}U U C A C B = ,()(){1,2,3,4,6,7,9}U U C A C B = .由计算结果可以知道,()()()U U U C A C B C A B = ,()()()U U U C A C B C A B = .点评:可用Venn 图研究()()()U U U C A C B C A B = 与()()()U U U C A C B C A B = ,在理解的基础记住此结论,有助于今后迅速解决一些集合问题.【自主尝试】1.设全集{}|110,U x x x N =≤≤∈且,集合{}{}3,5,6,8,4,5,7,8A B ==,求A B ⋃,A B ⋂,()U C A B ⋃.2.设全集{}{}{}|25,|12,|13U x x A x x B x x =-<<=-<<=≤<集合,求A B ⋃,A B ⋂,()U C A B ⋂.3.设全集{}{}{}22|26,|450,|1U x x x Z A x x x B x x =-<<∈=--===且, 求A B ⋃,A B ⋂,()U C A B ⋃.-2 4 m x B A【典型例题】1.已知全集{}|U x x =是不大于30的素数,A,B 是U 的两个子集,且满足{}{}()5,13,23,()11,19,29U U A C B B C A ⋂=⋂=,{}()()3,7U U C A C B ⋂=,求集合A,B.2.设集合{}{}22|320,|220A x x x B x x ax =-+==-+=,若A B A ⋃=,求实数a 的取值集合.3. 已知{}{}|24,|A x x B x x a =-≤≤=<① 若A B φ⋂=,求实数a 的取值范围;② 若A B A ⋂≠,求实数a 的取值范围;③ 若A B A B A φ⋂≠⋂≠且,求实数a 的取值范围.4.已知全集{}22,3,23,U a a =+-若{}{},2,5U A b C A ==,求实数a b 和的值.【练习】1.已知全集{}{}{}0,1,2,4,6,8,10,2,4,6,1U A B ===,则()U C A B ⋃=( )A {}0,1,8,10 B {}1,2,4,6 C {}0,8,10 D Φ2.集合{}{}21,4,,,1A x B x A B B ==⋂=且,则满足条件的实数x 的值为 ( ) A 1或0 B 1,0,或2 C 0,2或-2 D 1或23.若{}{}{}0,1,2,1,2,3,2,3,4A B C ===⋂⋃⋂则(A B)(B C)= ( )A {}1,2,3 B {}2,3 C {}2,3,4 D {}1,2,44.设集合{}{}|91,|32A x x B x x A B =-<<=-<<⋂=则 ( )A{}|31x x -<< B{}|12x x << C{}|92x x -<< D{}|1x x <【达标检测】一、选择题1.设集合{}{}|2,,|21,M x x n n Z N x x n n N ==∈==-∈则M N ⋂是 ( )A ΦB MC ZD {}02.下列关系中完全正确的是 ( )A {},a a b ⊂ B {}{},,a b a c a ⋂=C{}{},,b a a b ⊆ D {}{}{},,0b a a c ⋂=3.已知集合{}{}1,1,2,2,|,M N y y x x M =--==∈,则M N ⋂是 ( )A M B {}1,4 C {}1 D Φ4.若集合A,B,C满足,A B A B C C ⋂=⋃=,则A与C之间的关系一定是( )A A C B C A C A C ⊆ D C A ⊆5.设全集{}{}|4,,2,1,3U x x x Z S =<∈=-,若u C P S ⊆,则这样的集合P共有( )A 5个 B 6个 C 7个 D8个二、填空题6.满足条件{}{}1,2,31,2,3,4,5A ⋃=的所有集合A的个数是__________.7.若集合{}{}|2,|A x x B x x a =≤=≥,满足{}2A B ⋂=则实数a =_______.8.集合{}{}{}0,2,4,6,1,3,1,3,1,0,2U U A C A C B ==--=-,则集合B=_____.9.已知{}{}1,2,3,4,5,1,3,5U A ==,则U C U =________________.10.对于集合A,B,定义{}|A B x x A -=∈∉且B ,A⊙B=()()A B B A -⋃-, 设集合{}{}1,2,3,4,5,6,4,5,6,7,8,9,10M N ==,则M⊙N=__________.三、解答题11.已知全集{}|16U x N x =∈≤≤,集合{}2|680,A x x x =-+={}3,4,5,6B = (1)求,A B A B ⋃⋂,(2)写出集合()U C A B ⋂的所有子集.12.已知全集U=R,集合{}{}|,|12A x x a B x x =<=<<,且()U A C B R ⋃=,求实数a 的取值范围13.设集合{}{}22|350,|3100A x x px B x x x q =+-==++=,且13A B ⎧⎫⋂=-⎨⎬⎩⎭求A B ⋃.。
1.1.3集合的基本运算(第一课时)并集【学习目标】1、理解并集的概念;2、掌握有关集合的术语和符号;运用性质解决一些简单问题3、能用图示法表示两个集合的并集【重点】并集的概念【难点】并集的概念和集合的运算【知识准备】交集的概念【新课探知】任务一:已知:集合{}{}6,5,4,3,4,3,2,1==B A 请把属于集合A 或者属于集合B 的所有元素找出来写成一个集合解决下列问题:1、这个新集合中的元素与集合A 、集合B 中元素有何关系?2、从元素与集合的关系试叙述并集的概念.3、用符号怎么表示?归纳出交集的概念:一般地,由属于集合A 或属于集合B 的元素所组成的集合,叫做集合A 与B 的并集。
记作:A B读作:“A 并B ” 即: {|}A B x x A x B =∈∈或例1设集合{|1},{|2}A x x B x x =<=< ,求A B练习一 求集合A 与B 的并集(1){6,8,10,12},{3,6,9,12}A B ==(2){|12},{|03}A x x B x x =-≤≤=≤≤任务二:由并集的定义,观察下列式子是否成立或完成等式(1) A B B A = (2) A A A =(3) A ∅=______ (4)如果A B ⊆,那么A B =_____ 例2已知集合{|},{|}Z {|}A x x B x x x x ===是奇数是偶数,是整数求: A B Z A Z B练习二:(1)设{|>3}{|>0}A x x B x x ==,求A B ,并在数轴上表示运算的过程(2)设{|}{|}A x x B x x ==是等腰三角形,是直角三角形,求A B .【自我检测】1、设A ={1,2},B ={3,4,5,6},求A B 2、设集合{1},{1,2},{1,2,3}M N P ===,则()P N M =_________【拓展延伸】1、求下列各图中集合A 与B 的并集(用彩笔图出)说明:1、当集合都不是空集时,它们的并集是怎样的?2、当两个集合没有公共元素时,两个集合的并集是什么?2、写出满足条件{1,2}{0,1,2,3}B =的所有集合.A。
教学目的:
知识与技能:
1、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;
2、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;
3、能使用Venn 图表达集合的关系及运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用。
过程与方法:针对具体实例,通过类比实数间的加法运算引入了集合间“并”的运算,并在此基础上进一步扩展到集合的“交”的运算和“补”的运算。
类比方法的使用体现了知识之间的联系,渗透了数学学习的方法。
情感、态度与价值观:
1、类比方法让学生体会知识间的联系;
2、Venn 图表达集合运算让学生体会数形结合思想方法的应用对理解抽象概念的作用;
3、通过集合运算的学习逐渐发展学生使用集合语言进行交流的能力。
教学重点:集合的交集与并集、补集的概念;
教学难点:集合的交集与并集、补集“是什么”,“为什么”,“怎样做”;
教学过程:
一、复习回顾:
1:什么叫集合A 是集合B 的子集?
2:关于子集、集合相等和空集,有哪些性质?
(1) .A A ⊆;
(2) 若A B ⊆,且B A ⊆,则.A B =;
(3) 若,,A B B C ⊆⊆则C A ⊆;
(4) A ∅⊆.
二、创设情境,新课引入
问:实数有加法运算,两个集合是否也可以相加呢?考察下列各个集合,你能说出集合C 与集合A ,B 之间的关系吗?
(1){
}{}{}6,5,4,3,2,1,6,4,2,5,3,1===C B A ; (2){}是有理数x x A =,{}是无理数x x B =,{}
是实数x x C =.
学生讨论并引出新课题.
三、师生互动,新课讲解:
1、并集
一般地,由所有属于集合A或属于集合B的元素所组成的集合,称为集合A与B的并集(Union)
记作:A∪B读作:“A并B”即: A∪B={x|x∈A,或x∈B}
例1:(1)设A={4,5,6,8},B={3,5,7,8},求:A∪B。
(2)设集合A={x|-1<x<2},集合B={x|1<x<3},求:A∪B。
说明:两个集合求并集,结果还是一个集合,是由集合A与B的所有元素组成的集合(重复元素只看成一个元素)。
你会用表示上述例题中的两个并集吗?请你用Venn图表示出不同关系的两个集合的并集。
让学生动手操作,教师指导。
在上图中我们除了研究集合A与B的并集外,它们的公共部分还应是我们所关心的,我们称其为集合A与B的交集。
你能从上面的例题1中并类比“并集”的概念归纳出“交集”的概念吗?
学生归纳得:
2 交集
一般地,由属于集合A且属于集合B的元素所组成的集合,叫做集合A与B的交集(intersection)。
记作:A∩B 读作:“A交B”即: A∩B={x|∈A,且x∈B}交集的Venn图表示
说明:两个集合求交集,结果还是一个集合,是由集合A 与B 的公共元素组成的集合。
例2:(1
)设A={4,5,6
,8},B={3,5
,7,8},求:
A I
B 。
(2)设集合A={x|-1<x<2},集合B={x|1<x<3},求:A I B 。
例3(课本P9例7) 设平面内直线l 1上的点的集合为L 1,直线l 2上点的集合为L 2,试用集合的运算表示l 1,l 2的位置关系。
请你结合上述例子用Venn 图表示出不同关系的两个集合的交集。
说明:当两个集合没有公共元素时,两个集合的交集是空集,而不能说两个集合没有交集
变式训练3:求下列各图中集合A 与B 的并集与交集
3.全集
一般地,如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集(Universe ),通常记作U 。
问:在问题{
}{}{}6,5,4,3,2,1,6,4,2,5,3,1===C B A 中,我们若把集合C 作为全集,请你说出集合A 与B 有怎样的关系吗?
由此你能归纳出补集概念吗?你会用Venn 图表示表示出它们的关系吗?
通过学生思考、讨论、归纳出:
4.补集:
A
对于全集U 的一个子集A ,由全集U 中所有不属于集合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(complementary set ),简称为集合A 的补集,记作:C U A 即:C U A={x|x ∈U 且x ∉A}
补集的Venn 图表示
说明:补集的概念必须要有全集的限制 例4(课本P11例8) ① 设U={x|X 是小于9的正实数},A={1,2,3}B={3,4,5,6}
求C U A ,C U B 。
② 设全集U={x|x 是三角形},A={x|x 是锐角三角形},B={x|x 是钝角三角形},求A ∩B ,C U (A ∩B )。
课堂练习:(课本P11练习NO :1,2,3,4)
**结论归纳(重要):
⑴求集合的并、交、补是集合间的基本运算,运算结果仍然还是集合,区分交集与并集的关键是“且”与“或”,在处理有关交集与并集的问题时,常常从这两个字眼出发去揭示、挖掘题设条件,结合Venn 图或数轴进而用集合语言表达,增强数形结合的思想方法。
⑵集合基本运算的一些结论:
A ∩
B ⊆A ,A ∩B ⊆B ,A ∩A=A ,A ∩∅=∅,A ∩B=B ∩A
A ⊆A ∪
B ,B ⊆A ∪B ,A ∪A=A ,A ∪∅=A,A ∪B=B ∪A
(C U A )∪A=U ,(C U A )∩A=∅
若x ∈(A ∩B ),则x ∈A 且x ∈B
若x ∈(A ∪B
),则x ∈A ,或x ∈B
四、课本小结,巩固反思: ()()();()()().
U U U U U U C A C B C A B C A C B C A B ==I U U I 摩根律
求集合的并、交、补是集合间的基本运算,运算结果仍然还是集合,区分交集与并集的关键是“且”与“或”,在处理有关交集与并集的问题时,常常从这两个字眼出发去揭示、挖掘题设条件,结合Venn图或数轴进而用集合语言表达,增强数形结合的思想方法。