全集与补集
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子集全集补集的概念子集,全集,补集,这几个概念听起来就像是数学王国里的几个小怪兽。
咱先来说说子集。
想象你有一盒子的玩具,这一盒子玩具就是一个集合,咱们就叫它大集合A吧。
然后你从这个大盒子里挑出一部分玩具放到另外一个小盒子里,这个小盒子里的玩具就可以看成是大集合A的子集。
比如说,大盒子里有小汽车、小娃娃、积木,你把小汽车和积木放到小盒子里,那这个小盒子里的东西就是大盒子这个集合的子集啦。
子集就像是从一个大家庭里分出来的小家庭,小家庭里的成员肯定都是原来大家庭里的成员,一个不多一个不少。
那全集呢?全集就像是这个玩具世界里最大的那个盒子,所有能想到的玩具都在这个大盒子里。
就好比你把你所有的玩具,不管是在房间各个角落的,还是藏在柜子里的,都一股脑儿地放到一个超级大的盒子里,这个超级大盒子就是全集。
在一个特定的讨论范围里,全集就是包含了所有元素的那个集合。
就像我们说学校里所有的学生,那这个所有学生就构成了一个全集,你找不到一个学校里的学生不在这个集合里。
补集可就更有趣了。
还是说那个大盒子的玩具,你把其中一部分玩具挑出来当成子集了,那剩下在大盒子里但不在这个子集里的玩具就是这个子集的补集。
比如说大盒子里有10个玩具,你挑出3个放在子集里,那剩下的7个就是这个子集的补集。
补集就像是一个影子,有子集这个实体在前面,补集就是背后的那个部分。
我给你讲个故事吧。
有个大果园,园子里有各种各样的水果,这就是全集。
果农把苹果都摘出来放在一个小篮子里,这个小篮子里的苹果就是果园这个全集的一个子集。
那果园里除了苹果之外的其他水果,像香蕉、梨子、橘子之类的,这些水果就构成了这个苹果子集的补集。
再比如说,一个班级里所有的同学是全集。
喜欢数学的同学组成一个子集,那这个班级里不喜欢数学的同学就是这个喜欢数学同学子集的补集。
这就像把同学们分成了两拨,一拨是喜欢数学的,另一拨就是不喜欢数学的,这两拨加起来就是全班同学这个全集。
子集、全集和补集的概念其实在生活里到处都有影子。
3.2全集与补集1.问题导航(1)什么是全集?(2)什么是补集?(3)A与∁U A有公共元素吗?2.例题导读(1)P13例3.通过本例学习,学会用集合的运算表示Venn图中指定的区域.(2)P13例4.通过本例学习,掌握补集的有关运算.试一试:教材P14练习T3、T4你会吗?1.全集在研究某些集合的时候,这些集合往往是某个给定集合的子集,这个给定的集合叫作全集,常用符号U表示.全集含有我们所要研究的这些集合的全部元素.2.补集3.(1)∁U U=∅;(2)∁U∅=U;(3)A∪(∁U A)=U;(4)A∩(∁U A)=∅;(5)∁U(∁U A)=A;(6)(∁U A)∪(∁U B)=∁U(A∩B);(7)(∁U A)∩(∁U B)=∁U(A∪B).1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)集合∁Q N与∁Z N相等.()(2)一个集合的补集一定含有元素.()(3)设集合S是全部的三角形,集合A是直角三角形,则∁S A是斜三角形.()(4)已知U=R,A={x|1x-1>0},则∁U A={x|x<1}.()解析:(1)∁ZN∁QN;(2)当子集等于全集时不成立;(3)正确,因为{直角三角形}∪{斜三角形}={三角形};(4)A={x|x>1},∁U A={x|x≤1}.答案:(1)×(2)×(3)√(4)×2.已知全集U=R,集合P={x|x2≤1},那么∁U P=()A.{x|x<-1} B.{x|x>1}C.{x|-1<x<1} D.{x|x<-1或x>1}解析:选D.因为P={x|-1≤x≤1},U=R,所以∁U P=∁R P={x|x<-1或x>1}.3.已知全集U={1,2,3,4},集合A={1,4},B={2,4},则∁U(A∪B)=() A.{1,3,4} B.{3,4}C.{3} D.{4}解析:选C.因为A ∪B ={1,2,4},U ={1,2,3,4},所以∁U (A ∪B )={3}.4.设全集U ={2,3,a 2+2a -3},集合A ={2,|a +1|},∁U A ={5},则a =________.解析:由题意知⎩⎪⎨⎪⎧|a +1|=3,a 2+2a -3=5,所以a =-4或2. 答案:-4或2对“全集”“补集”的理解(1)“全集”是一个相对概念,并不是固定不变的,它是依据具体的问题来加以选择的.例如:我们常把实数集R 看作全集,而当我们在整数内研究问题时,就把整数集Z 看作全集.(2)补集运算具有相对性,求集合A 的补集时,要先清楚全集是什么,同一集合在不同全集中的补集也不同.Venn 图在补集中的应用图中阴影部分所表示的集合是( )A .B ∩∁U (A ∪C )B .(A ∪B )∪(B ∪C )C .(A ∪C )∩(∁U B )D .∁U (A ∩C )∪B[解析] 阴影部分可表示为B ∩∁U (A ∪C ).[答案] A方法归纳(1)当阴影是凹陷图形时,常用补集表示;(2)当题目涉及多个集合的补集时,常利用Venn 图分析解决;(3)应用题常用Venn 图分析求解.1.(1)设全集U 是实数集R ,M ={x |x >2或x <-2},N ={x |x ≥3或x<1}都是U 的子集,则图中阴影部分所表示的集合是( )A .{x |-2≤x <1}B .{x |-2≤x ≤2}C .{x |2<x <3}D .{x |x <2}(2)已知全集U ,集合A ={1,3,5,7,9},∁U A ={2,4,6,8},∁U B ={1,4,6,8,9},则集合B =________.解析:(1)阴影部分为M ∩(∁U N )={x |x >2或x <-2}∩{x |1≤x <3}={x |2<x <3}.(2)借助Venn 图,如图所示.得U ={1,2,3,4,5,6,7,8,9}.因为∁U B ={1,4,6,8,9},所以B ={2,3,5,7}.答案:(1)C (2){2,3,5,7}补集的简单运算(1)设全集U ={1,2,3,4},M ={1,2,3},N ={2,3,4},则∁U (M ∩N )=( )A .{1,2}B .{2,3}C .{2,4}D .{1,4}(2)若集合A ={y |0≤y <2},B ={x |-1<x <1},则A ∩(∁R B )=( )A .{x |0≤x ≤1}B .{x |1≤x <2}C .{x |-1<x ≤0}D .{x |0≤x <1}[解析] (1)因为M ∩N ={2,3},所以∁U (M ∩N )={1,4}.(2)因为∁R B ={x |x ≤-1或x ≥1},所以A ∩(∁R B )={y |0≤y <2}∩{x |x ≤-1或x ≥1}={x |1≤x <2}.[答案] (1)D (2)B方法归纳(1)在解答有关集合补集运算时,如果所给集合是无限集,则常借助于数轴,这样处理比较形象直观,解答过程中注意端点问题.(2)如果所给集合是有限集,则先把集合中的元素一一列举出来,然后结合补集的定义来求解,另外针对此类问题,在解答过程中也常常借助于Venn 图来求解.2.(1)设集合U ={1,2,3,4,5},A ={1,2,3},B ={2,5},则(∁U A )∩(∁U B )=( )A .{2}B .{2,3}C .{4}D .{1,3}(2)已知全集U =R ,集合A ={x |-12<x <2},B ={x |x 2<1},则∁U (A ∪B )=( ) A .{x |x ≥2}B .{x |x ≤-12或x ≥1} C .{x |x ≤-1或x ≥2}D .{x |x ≤-12或x ≥2} 解析:(1)选C.因为U ={1,2,3,4,5},A ∪B ={1,2,3,5},所以(∁U A )∩(∁U B )=∁U (A ∪B )={4}.(2)选C.因为A ={x |-12<x <2},B ={x |-1<x <1},所以A ∪B ={x |-1<x <2}, 故∁U (A ∪B )=∁R (A ∪B )={x |x ≤-1或x ≥2}.利用补集求参数已知集合A ={x |2a -2<x <a },B ={x |1<x <2},且A ∁R B ,求a 的取值范围.[解] 因为B ={x |1<x <2},所以∁R B ={x |x ≤1或x ≥2}.因为A ∁R B ,所以分A =∅和A ≠∅两种情况讨论.(1)若A =∅,则有2a -2≥a ,所以a ≥2.(2)若A ≠∅,如图所示:则有⎩⎪⎨⎪⎧2a -2<a ,a ≤1或⎩⎪⎨⎪⎧2a -2<a ,2a -2≥2. 所以a ≤1.综上可得:a ≥2或a ≤1.故a 的取值范围为{a |a ≥2或a ≤1}. 方法归纳由集合补集求有关参数问题的方法3.(1)已知集合A ={x |x <a },B ={x |2<x <3},且A ∪(∁R B )=R ,则实数a 的取值范围是________.(2)设U ={0,1,2,3},A ={x ∈U |x 2+mx =0},若∁U A ={1,2},则实数m =________. 解析:(1)∁R B ={x |x ≤2或x ≥3},如图所示,由于A ∪(∁R B )=R ,所以a ≥3.(2)由题意可知,A ={x ∈U |x 2+mx =0}={0,3},即0,3为方程x 2+mx =0的两根,所以m =-3.答案:(1)a ≥3 (2)-3已知集合A ={x |2m -1<x <3m +2},B ={x |x ≤-2或x ≥5},是否存在实数m ,使A ∩B ≠∅?若存在,求实数m 的取值范围;若不存在,请说明理由.[解] 若A ∩B =∅,分A =∅和A ≠∅讨论:(1)若A =∅,则2m -1≥3m +2,解得m ≤-3,此时A ∩B =∅.(2)若A ≠∅,要使A ∩B =∅,则应有⎩⎪⎨⎪⎧2m -1<3m +2,2m -1≥-2,3m +2≤5,即⎩⎪⎨⎪⎧m >-3,m ≥-12,m ≤1.所以-12≤m ≤1.综上,当A ∩B =∅时,m ≤-3或-12≤m ≤1. 所以当m >1或-3<m <-12时,A ∩B ≠∅. [感悟提高] 对于一些比较抽象复杂,条件和结论之间关系不明确,难以从正面入手的问题,在解题时,应及时调整思路,从问题的反面入手,探求已知和未知的关系,这时能化难为易,化隐为显,从而将问题解决.这就是“正难则反”的解题策略.1.设全集U ={x ∈N |x ≥2},集合A ={x ∈N |x 2≥5},则∁U A =( )A.∅B.{2}C.{5} D.{2,5}解析:选B.因为A={x∈N|x≤-5或x≥5},所以∁U A={x∈N|2≤x<5},故∁U A={2}.2.设全集U={a,b,c,d},A={a,c},B={b},则(∁U B)∩A=()A.∅B.{a,c}C.{a} D.{c}解析:选B.∁U B={a,c,d},(∁U B)∩A={a,c}.3.已知全集U={1,2,3,5,6},∁U A={1,3,6},则集合A=________.解析:因为U={1,2,3,5,6},∁U A={1,3,6},所以A={2,5}.答案:{2,5}4.设全集为R,集合A={x|x2-9<0},B={x|-1<x≤5},则A∪(∁R B)=________.解析:由题意知,A={x|x2-9<0}={x|-3<x<3},因为B={x|-1<x≤5},所以∁R B={x|x≤-1或x>5}.所以A∪(∁R B)={x|-3<x<3}∪{x|x≤-1或x>5}={x|x<3或x>5}.答案:{x|x<3或x>5}[A.基础达标]1.已知全集U={1,2,3,4,5,6,7},集合A={1,3,5,6},则∁U A=() A.{1,3,5,6} B.{2,3,7}C.{2,4,7} D.{2,5,7}解析:选C.因为全集U={1,2,3,4,5,6,7},集合A={1,3,5,6},所以∁U A ={2,4,7}.2.已知全集U=R,A={x|x≤0},B={x|x≥1},则集合∁U(A∪B)=()A.{x|x≥0} B.{x|x≤1}C.{x|0≤x≤1} D.{x|0<x<1}解析:选D.因为A={x|x≤0},B={x|x≥1},所以A∪B={x|x≤0或x≥1},在数轴上表示如图.所以∁U(A∪B)={x|0<x<1}.3.已知A={x|x+1>0},B={-2,-1,0,1},则(∁R A)∩B=()A.{-2,-1} B.{-2}C.{-1,0,1} D.{0,1}解析:选A.因为集合A={x|x>-1},所以∁R A={x|x≤-1},则(∁R A)∩B={x|x≤-1}∩{-2,-1,0,1}={-2,-1}.4.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,4,5,7},B={3,4,5},则(∁U A)∪(∁U B)等于()A.{1,6} B.{4,5}C.{2,3,4,5,7} D.{1,2,3,6,7}解析:选D.∁U A={1,3,6},∁U B={1,2,6,7},所以(∁U A)∪(∁U B)={1,2,3,6,7}.5.设全集U={1,2,3,4},且集合M={x∈U|x2-5x+p=0},若∁U M={2,3},则实数p的值为()A.-4 B.4C.-6 D.6解析:选B.由全集U={1,2,3,4},∁U M={2,3}可知M={1,4},而M={x∈U|x2-5x+p=0},所以1,4为方程x2-5x+p=0的两根,由一元二次方程中根与系数的关系可得p=1×4=4,故选B.6.设全集U={n∈N|1≤n≤10},A={1,2,3,5,8},B={1,3,5,7,9},则(∁U A)∩B =________.解析:U ={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},画出Venn 图,如图所示,阴影部分就是所要求的集合,即(∁U A )∩B ={7,9}.答案:{7,9}7.设全集U ={不大于20的素数},已知A ∩(∁U B )={3,5},(∁U A )∩B ={7,11},(∁U A )∩(∁U B )={2,17},则集合A =________,B =________.解析:U ={2,3,5,7,11,13,17,19},由(∁U A )∩(∁U B )=∁U (A ∪B )={2,17},知2,17∉(A ∪B ),由条件,画出Venn 图,如图所示,所以A ={3,5,13,19},B ={7,11,13,19}.答案:{3,5,13,19} {7,11,13,19}8.如图,已知U ={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},集合A ={2,3,4,5,6,8},B ={1,3,4,5,7},C ={2,4,5,7,8,9},用列举法写出图中阴影部分表示的集合为________.解析:因为A ∩C ={2,4,5,8},∁U B ={2,6,8,9,10},所以(A ∩C )∩(∁U B )={2,8}.答案:{2,8}9.已知全集U =R ,集合A ={x |-1≤x -1≤2},B ={x |x -a ≥0,a ∈R },若(∁U A )∩(∁U B )={x |x <0},(∁U A )∪(∁U B )={x |x <1或x >3},求a 的值.解:如图所示,由(∁U A )∩(∁U B )=∁U (A ∪B )={x |x <0},得A ∪B ={x |x ≥0},由(∁U A )∪(∁U B )=∁U (A ∩B )={x |x <1或x >3},得A ∩B ={x |1≤x ≤3}.因为A ={x |-1≤x -1≤2}={x |0≤x ≤3},所以B ={x |x ≥a }={x |x ≥1},所以a =1.10.已知集合A ={x |-4<x <2},B ={x |x <-5或x >1},C ={x |m -1<x <m +1}.(1)求A ∪B ,A ∩(∁R B );(2)若B ∩C =∅,求实数m 的取值集合.解:(1)A ={x |-4<x <2},B ={x |x <-5或x >1},所以A ∪B ={x |x <-5或x >-4},又∁R B ={x |-5≤x ≤1},所以A ∩(∁R B )={x |-4<x ≤1}.(2)若B ∩C =∅,则需⎩⎪⎨⎪⎧m -1≥-5,m +1≤1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m ≥-4,m ≤0, 故实数m 的取值集合是{m |-4≤m ≤0}.[B.能力提升]1.设U ={1,2,3,4,5},且A U ,B U ,A ∩B ={2},(∁U A )∩B ={4},(∁U A )∩(∁U B )={1,5},则下列结论正确的是( )A .3∈A ,3∈B B .3∈∁U A ,3∈BC .3∈A ,3∈∁U BD .3∈∁U A ,3∈∁U B解析:选C.由(∁U A )∩(∁U B )=∁U (A ∪B )={1,5}知1,5∉(A ∪B ),画出Venn 图,如图所示,所以3∈A ,3∈∁U B .2.设M ,P 是两个非空集合,定义M 与P 的差集为:M -P ={x |x ∈M且x ∉P },则M -(M -P )=( )A .PB .MC .M ∩PD .M ∪P解析:选C.当M ∩P ≠∅时,M -P 为图中的阴影部分,则M -(M -P )显然是M ∩P ;当M ∩P =∅时,M -P =M ,此时有M -(M-P )=M -M ={x |x ∈M 且x ∉M }=∅=M ∩P .综上所述,故选C.3.已知集合A ,B 均为全集U ={1,2,3,4}的子集,且∁U (A ∪B )={4},B ={1,2},则A ∩(∁U B )=________.解析:因为U ={1,2,3,4},∁U (A ∪B )={4},所以A ∪B ={1,2,3}.又因为B ={1,2},所以{3}⊆A ⊆{1,2,3}.又∁U B ={3,4},所以A ∩(∁U B )={3}.答案:{3}4.设非空集合A ={x |2a +1≤x ≤3a -5},B ={x |3≤x ≤22},则能使A ⊆(A ∩B )成立的a 的集合是________.解析:因为A ⊆(A ∩B ),所以A ⊆B .因为A ≠∅,则2a +1≤3a -5,所以a ≥6.所以由3≤2a +1≤3a -5≤22,解得6≤a ≤9.答案:{a |6≤a ≤9}5.设A ={x |2x 2+ax +2=0},B ={x |x 2+3x +2a =0},A ∩B ={2}.(1)求a 的值及A ,B ;(2)设全集U =A ∪B ,求(∁U A )∪(∁U B );(3)写出(∁U A )∪(∁U B )的所有子集.解:(1)因为A ∩B ={2},所以2∈A ,且2∈B .所以2是方程2x 2+ax +2=0和x 2+3x +2a =0的解.所以8+2a +2=0,且4+6+2a =0,解得a =-5.所以A ={x |2x 2-5x +2=0}={12,2},B ={x |x 2+3x -10=0}={-5,2}. (2)U =A ∪B =⎩⎨⎧⎭⎬⎫12,2∪{-5,2}=⎩⎨⎧⎭⎬⎫-5,12,2. 因为∁U A ={-5},∁U B =⎩⎨⎧⎭⎬⎫12, 所以(∁U A )∪(∁U B )=⎩⎨⎧⎭⎬⎫-5,12. (3)集合(∁U A )∪(∁U B )的所有子集为∅,{-5},⎩⎨⎧⎭⎬⎫12,⎩⎨⎧⎭⎬⎫-5,12. 6.(选做题)已知集合A ={x |x 2-4x +3=0},B ={x |ax -6=0}且∁R A ⊆∁R B ,求实数a的取值集合.解:因为A ={x |x 2-4x +3=0},所以A ={1,3}.又∁R A ⊆∁R B ,所以B ⊆A ,所以有B =∅,B ={1},B ={3}三种情形.当B ={3}时,有3a -6=0,所以a =2;当B ={1}时,有a -6=0,所以a =6;当B =∅时,有a =0,所以实数a 的取值集合为{0,2,6}.。
《全集与补集》课标解读教材分析本节的主要内容是集合的基本运算,包含交集与并集、全集与补集这两部分内容.教材通过实例引入了交集与并集的概念,并得出了交集与并集的一些简单性质.在研究某些集合的时候,我们往往需要在一定的“范围”内研究,就像在实数范围内和在有理数范围内分解因式结果不同一样,这样的“范围”就是我们要引入的“全集”概念.教材在此基础上,介绍了“补集”的概念,进而指导学生借助Venn图进行集合的补集运算.本节内容在整个教材中具有基础性地位,为今后学习函数及不等式的解集奠定了基础,数形结合的思想方法对学生今后的学习起着铺垫的作用.高考中主要考查求两个集合的交集与并集,求给定集合的补集.本节内容涉及的数学核心素养有数学抽象、直观想象、数学运算等.学情分析高一学生的逻辑思维从经验型逐步向理论型发展,观察能力、记忆能力和想象能力也随之迅速发展,学生虽有好奇、好表现的因素,更有知道原理、明白方法的理性愿望,希望平等交流研讨,厌烦空洞的说教.在此之前,学生已学习了集合的概念与表示、集合的基本关系,这为过渡到本节的学习起着铺垫的作用,通过本节内容的学习,学生会对集合的含义、集合的关系以及集合的运算有全面的理解.学生对集合有了完整的认识之后,就能体会其在描述和解决生活中的问题时的价值和作用.教学建议本节宜采用学生广泛参与、师生共同探讨的教学模式,对集合的基本关系进行适当的复习回顾以作铺垫,对交集与并集、全集与补集采用文字语言、符号语言、图形语言的分析,以突出重点,分散难点,通过启发式的方法与数学结合的思想指导学生学习.在交集和并集的教学中,应通过实例,引出集合之间的两种运算——交和并.要针对具体问题,引导学生恰当地使用文字语言、图形语言和符号语言来描述相应的数学内容,有了集合的语言,可以更清晰地表达我们的思想.交集与并集是对集合基本知识的进一步巩固和深化.在此,通过适当的问题情境,使学生感受、认识并掌握集合的两种基本运算.在全集和补集的教学中,应注意利用图形的直观作用,帮助学生理解补集的概念,并能够用直观图进行求补集的运算.在教学这部分内容时,要注重体现逻辑思考的方法,如类比、归纳等.由于集合经常与以后学习的不等式知识紧密结合,本节对此也应该予以体现.学科核心素养目标与素养1.理解全集与补集的概念,达到数学抽象核心素养水平一的要求.2.会求一个集合在全集中的补集,达到数学运算核心素养水平一的要求.3.能够应用Venn图和数轴进行集合的补集运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用,达到直观想象核心素养水平一的要求.情境与问题世间万物都是对立统一的,在一定范围内事物有正就有反,就像数学中,有正数必有负数,有有理数必有无理数一样,那么,在集合内部是否也存在这样的“对立统一”呢?若有,又需要什么样的条件呢?通过创设这一问题情境引出本节的内容.内容与节点全集与补集既是集合运算环节中的重要一环,又为后续学习常用逻辑用语、不等式证明等提供了必要的知识储备.过程与方法1.通过对实例的分析,引导学生抽象概括出全集与补集的定义,培养学生的抽象思维能力.2.通过从集合实例中抽象概括出集合的基本运算——全集与补集的过程,使学生感知全集与补集的含义.3.通过借助于数轴或Venn图进行集合的补集运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用,培养学生的数形结合思想.教学重点难点重点全集与补集的概念,补集的性质.难点补集的求解.。