1.3.2全集与补集
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2020-2021学年高一数学同步题型学案(新教材人教版必修第一册)第一章 集合与常用的逻辑用语1.3.2 补集及集合运算的综合【课程标准】1.在具体情境中,了解全集的含义,理解补集的含义,能求给定(全集的)子集的补集.2.能用Venn 图表达集合的补集.【本节知识点】1.全集:一般地,如果一个集合含有所研究问题中涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作.U 2.补集【题型分类】题型一 补集的运算题型要点点拨:(1)补集是相对于全集而言的,它与全集不可分割.一方面,若没有定义全集,则不存在补集的说法;另一方面,补集的元素逃不出全集的范围.(2)补集既是集合之间的一种关系,同时也是集合之间的一种运算.求集合A 的补集的前提是A 为全集U 的子集,随着所选全集的不同,得到的补集也是不同的.文字语言对于一个集合A ,由全集U 中不属于集合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,简称为集合A 的补集,记作∁U A 符号语言∁U A ={x |x ∈U ,且x ∉A }图形语言运算性质∁U A ⊆U ,∁U U =∅,∁U ∅=,∁U (∁U A )=,A ∪(∁U A )=,A ∩(∁U A )=U A U ∅(3)符号∁U A有三层意思:①A是U的子集,即A⊆U;②∁U A表示一个集合,且(∁U A)⊆U;③∁U A是U中不属于A的所有元素组成的集合,即∁U A={x|x∈U,且x∉A}.(4)若x∈U,则x∈A或x∈∁U A,二者必居其一.【例1】已知全集为U,集合A={1,3,5,7},∁U A={2,4,6},∁U B={1,4,6},则集合B=________.【参考答案】B={2,3,5,7}【解析】 (1)法一:∵A={1,3,5,7},∁U A={2,4,6},∴U={1,2,3,4,5,6,7}.又∁U B={1,4,6},∴B={2,3,5,7}.法二:借助Venn图,如图所示.由图可知B={2,3,5,7}.【例2】已知全集U={x|x≤5},集合A={x|-3≤x<5},则∁U A=________.【参考答案】{x|x<-3或x=5}【解析】 将集合U和集合A分别表示在数轴上,如图所示.由补集定义可得∁U A={x|x<-3或x=5}.【方法技巧】求集合补集的策略(1)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Venn图来求解,这样处理相对来说比较直观、形象,且解答时不易出错.(2)如果所给集合是无限集,在解答有关集合补集问题时,则常借助数轴,先把已知集合及全集分别表示在数轴上,然后根据补集的定义求解. 【同类练习】1.若全集U={x∈R|-2≤x≤2},A={x∈R|-2≤x≤0},则∁U A等于( )A.{x|0<x<2} B.{x|0≤x<2}C.{x|0<x≤2}D.{x|0≤x≤2}【参考答案】C【解析】:∵U={x∈R|-2≤x≤2},A={x∈R|-2≤x≤0},∴∁U A={x|0<x≤2},故选C.2.设全集S={1,2,3,4},且A={x∈S|x2-5x+m=0},若∁S A={2,3},则m=________.【参考答案】:4【解析】:因为S={1,2,3,4},∁S A={2,3},所以A={1,4},即1,4是方程x2-5x+m=0的两根,由根与系数的关系可得m=1×4=4.题型二、集合的交、并、补集的综合运算【例3】已知全集U={x|x≤4},集合A={x|-2<x<3},B={x|-3≤x≤2}.(1)求A∩B,(∁U A)∪B,A∩(∁U B);(2)求∁U(A∪B)和∁U(A∩B).【参考答案】【解析】(1)因为A={x|-2<x<3},B={x|-3≤x≤2},所以∁U A={x|x≤-2或3≤x≤4},∁U B={x|x <-3或2<x≤4},所以A∩B={x|-2<x≤2},(∁U A)∪B={x|x≤2或3≤x≤4},A∩(∁U B)={x|2<x<3}.(2)由条件知A∪B={x|-3≤x<3},所以∁U(A∪B)={x|x<-3或3≤x≤4}.又A∩B={x|-2<x≤2},所以∁U(A∩B)={x|x≤-2或2<x≤4}.【方法技巧】解决集合运算问题的方法(1)要进行集合运算时,首先必须熟练掌握基本运算法则,可按照如下口诀进行:交集元素仔细找,属于A且属于B;并集元素勿遗漏,切忌重复仅取一;全集U是大范围,去掉U中A元素,剩余元素成补集.(2)解决集合的混合运算问题时,一般先运算括号内的部分,如求(∁U A)∩B时,先求出∁U A,再求交集;求∁U(A∪B)时,先求出A∪B,再求补集.(3)当集合是用列举法表示时(如数集),可以通过列举集合的元素分别得到所求的集合;当集合是用描述法表示时(如不等式形式表示的集合),则可运用数轴求解. 【同类练习】1.设全集U=M∪N={1,2,3,4,5},M∩(∁U N)={2,4},则N=( )A.{1,2,3}B.{1,3,5}C.{1,4,5}D.{2,3,4}【参考答案】B【解析】:画出Venn图,阴影部分为M∩(∁U N)={2,4},所以N={1,3,5}.2.已知全集U=R,集合A={x|x+1<0},B={x|x-3<0},那么集合(∁U A)∩B=( )A.{x|-1≤x<3}B.{x|-1<x<3}C.{x|x<-1}D.{x|x>3}【参考答案】A【解析】:∵A={x|x+1<0}={x|x<-1},B={x|x-3<0}={x|x<3},∴∁U A={x|x≥-1},∴(∁U A)∩B={x|-1≤x<3}.题型三、与补集有关的求参数问题【例5】已知集合A={x|x2-4x+2m+6=0,x∈R},B={x|x<0,x∈R},若A∩B≠∅,求实数m的取值范围.【参考答案】m<-3【解析】∵A∩B≠∅,∴A≠∅.设全集U={m|Δ=(-4)2-4(2m+6)≥0}={m|m≤-1}.若A∩B=∅,则方程x2-4x+2m+6=0的两根x1,x2均非负,则Error!⇒-3≤m≤-1,∵{m|-3≤m≤-1}关于U的补集为{m|m<-3},∴实数m的取值范围为m<-3【方法技巧】由集合的补集求解参数的问题(1)如果所给集合是有限集,由补集求参数问题时,可利用补集定义并结合知识求解.(2)如果所给集合是无限集,与集合交、并、补运算有关的求参数问题时,一般利用数轴分析法求解. 【同类练习】1.设集合A={x|x+m≥0},B={x|-2<x<4},全集U=R,且(∁U A)∩B=∅,求实数m的取值范围.【参考答案】{m|m≥2}【解析】 由已知A={x|x≥-m},得∁U A={x|x<-m},因为B={x|-2<x<4},(∁U A)∩B=∅,所以-m≤-2,即m≥2,所以m的取值范围是{m|m≥2}.2.已知集合A={x|-2<x<3},B={x|m<x<m+9},若(∁R A)∩B=B,则实数m的取值范围为_________.【参考答案】{m|m≤-11或m≥3}【解析】:∁R A={x|x≤-2或x≥3},由(∁R A)∩B=B,得B⊆∁R A,∴m+9≤-2或m≥3.故m的取值范围是{m|m≤-11或m≥3}.【本节同步分层练习】一、夯实基础1.已知U=R,集合A={x|x<-2或x>2},则∁U A=( )A.{x|-2<x<2} B.{x|x<-2或x>2}C.{x|-2≤x≤2}D.{x|x≤-2或x≥2}【参考答案】C【解析】:根据补集的定义可得∁U A={x|-2≤x≤2}.2.已知全集U={1,2,3,4,5,6},集合A={1,2,5},∁U B={4,5,6},则A∩B=( )A.{1,2}B.{5}C.{1,2,3}D.{3,4,6}【参考答案】A【解析】:因为∁U B={4,5,6},所以B={1,2,3},所以A∩B={1,2,5}∩{1,2,3}={1,2},故选A.∁U3.设集合U={1,2,3,4,5},A={1,2,3},B={2,3,4},则(A∩B)等于( )A.{2,3} B.{1,4,5}C.{4,5} D.{1,5}【参考答案】B【解析】集合U={1,2,3,4,5},A={1,2,3},B={2,3,4},所以A∩B={2,3},∁U(A∩B)={1,4,5},故选B.∁R4.集合A={x|-1≤x≤2},B={x|x<1},则A∩(B)=( )A.{x|x>1} B.{x|x≥1}C.{x|1<x≤2}D.{x|1≤x≤2}【参考答案】D【解析】由补集的概念和已知条件可得:∁R B={x|x≥1},又根据交集的定义可知A∩(∁R B)={x|1≤x≤2},故选D.∁U5.已知全集U={1,2,a2-2a+3},A={1,a},A={3},则实数a等于( )A.0或2 B.0C.1或2 D.2【参考答案】 D【解析】 根据题意,得a2-2a+3=3,且a=2,解得a=2,故选D.6.已知全集S={(x,y)|x∈R,y∈R},A={(x,y)|x2+y2≠0},用列举法表示集合∁S A=________.【参考答案】:{(0,0)}【解析】:∁S A={(x,y)|x2+y2=0}={(0,0)}.7.已知全集U=R,M={x|-1<x<1},∁U N={x|0<x<2},那么集合M∪N=________.【参考答案】:{x|x<1或x≥2}【解析】:∵U=R,∁U N={x|0<x<2},∴N={x|x≤0或x≥2},∴M∪N={x|-1<x<1}∪{x|x≤0或x≥2}={x|x<1或x≥2}.∁U8.设全集U={2,4,-(a-3)2},集合A={2,a2-a+2},若A={-1},则实数a的值为________.【参考答案】2【解析】由已知可得Error!解得a=2.9.已知M={x|x<-2或x≥3},N={x|x-a≤0},若N∩∁R M≠∅(R为实数集),则a的取值范围是________.【参考答案】a≥-2∁R【解析】 ∵M={x|-2≤x<3},借助数轴可得a≥-2.10.设U=R,已知集合A={x|-5<x<5},B={x|0≤x<7},求:(1)A∩B;(2)A∪B;(3)A∪(∁U B);(4)B∩(∁U A).【参考答案】见解析【解析】:(1)如图①.A∩B={x|0≤x<5}.(2)如图①.A∪B={x|-5<x<7}.(3)如图②.∁U B={x|x<0或x≥7},∴A∪(∁U B)={x|x<5或x≥7}.(4)如图③.∁U A={x|x≤-5或x≥5},∴B∩(∁U A)={x|5≤x<7}.二、能力提升1.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则B∩∁U A=( ) A.{1,6} B.{1,7}C.{6,7}D.{1,6,7}【参考答案】C【解析】: ∵U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},∴∁U A={1,6,7},∴B∩∁U A={2,3,6,7}∩{1,6,7}={6,7}.2.已知U={1,2,3,4,5},A={2,m},且∁U A={1,3,5},则m等于( )A.1B.3C.4D.5【参考答案】C【解析】:由已知m∈U,且m∉∁U A,故m=2或4.又A={2,m},由元素的互异性知m≠2,故m=4.所以选C.3.设全集U={x|x≥0},集合P={1},则∁U P等于( )A.{x|0≤x<1或x>1}B.{x|x<1}C.{x|x<1或x>1}D.{x|x>1}【参考答案】A【解析】:因为U={x|x≥0},P={1},所以∁U P={x|x≥0且x≠1}={x|0≤x<1或x>1}.4.设全集U=R,集合M={x|x>1,或x<-1},N={x|0<x<2},则∁U(M∪N)=( )A.{x|-1≤x≤1}B.{x|0<x≤1}C.{x|-1≤x≤0}D.{x|x<1}【参考答案】C【解析】:因为M∪N={x|x>0或x<-1},所以∁U(M∪N)={x|-1≤x≤0}.5.设全集U=R,M={x|x<-2或x>2},N={x|1≤x≤3}.如图所示,则阴影部分所表示的集合为( )A.{x|-2≤x<1}B.{x|-2≤x≤3}C.{x|x≤2或x>3}D.{x|-2≤x≤2}【参考答案】A【解析】:阴影部分所表示的集合为∁U(M∪N)=(∁U M)∩(∁U N)={x|-2≤x≤2}∩{x|x<1或x>3}={x|-2≤x<1}.故选A.6.设全集U=R,集合A={x|0<x<9},B={x∈Z|-4<x<4},则集合(∁U A)∩B中的元素的个数为________.【参考答案】:4【解析】:∵U=R,A={x|0<x<9},∴∁U A={x|x≤0或x≥9},又∵B={x∈Z|-4<x<4},∴(∁U A )∩B ={x ∈Z|-4<x ≤0}={-3,-2,-1,0}共4个元素.7.已知全集U =A ∪B 中有m 个元素,(∁U A )∪(∁U B )中有n 个元素.若A ∩B 非空,则A ∩B 的元素个数为________.【参考答案】:m -n【解析】:因为(∁U A )∪(∁U B )=∁U (A ∩B ),所以A ∩B 中的元素个数是(m -n )个.8.设全集U =R,集合A ={x |x >1},B ={x |x >a },且(∁U A )∪B =R,则实数a 的取值范围是________.【参考答案】:{a |a ≤1}【解析】:因为A ={x |x >1},B ={x |x >a },所以∁U A ={x |x ≤1},由(∁U A )∪B =R,可知a ≤1.9.已知集合A ={x |x 2+ax +12b =0}和B ={x |x 2-ax +b =0},满足(∁R A )∩B ={2},A ∩(∁R B )={4},求实数a ,b 的值.【参考答案】a =,b =-87127【解析】:由条件(∁R A )∩B ={2}和A ∩(∁R B )={4},知2∈B ,但2∉A ;4∈A ,但4∉B .将x =2和x =4分别代入B ,A 两集合中的方程得Error!即Error!解得a =,b =-即为所求.8712710.已知全集U ={小于10的正整数},A ⊆U ,B ⊆U ,且(∁U A )∩B ={1,8},A ∩B ={2,3},(∁U A )∩(∁U B )={4,6,9}.(1)求集合A 与B ;(2)求(∁R U )∪[∁Z (A ∩B )](其中R 为实数集,Z 为整数集).【参考答案】【解析】:由(∁U A )∩B ={1,8},知1∈B,8∈B ;由(∁U A )∩(∁U B )={4,6,9},知4,6,9∉A ,且4,6,9∉B ;由A ∩B ={2,3},知2,3是集合A 与B 的大众元素.因为U ={1,2,3,4,5,6,7,8,9},所以5,7∈A .画出Venn 图,如图所示.(1)由图可知A ={2,3,5,7},B ={1,2,3,8}.(2)(∁R U )∪[∁Z (A ∩B )]={x |x ∈R,且x ≠2,x ≠3}.三、挑战高考1.设U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0}.若(∁U A)∩B=∅,求m的值.【参考答案】m=1或m=2.【解析】A={-2,-1},由(∁U A)∩B=∅,得B⊆A,∵方程x2+(m+1)x+m=0的判别式Δ=(m+1)2-4m=(m-1)2≥0,∴B≠∅.∴B={-1}或B={-2}或B={-1,-2}.①若B={-1},则m=1;②若B={-2},则应有-(m+1)=(-2)+(-2)=-4,且m=(-2)×(-2)=4,这两式不能同时成立,∴B≠{-2};③若B={-1,-2},则应有-(m+1)=(-1)+(-2)=-3,且m=(-1)×(-2)=2,由这两式得m=2.经检验知m=1或m=2符合条件.综上可得m=1或m=2.2.设全集U=R,集合A={x|-5<x<4},集合B={x|x<-6或x>1},集合C={x|x-m<0},求实数m的取值范围,使其同时满足下列两个条件.①C⊇(A∩B);②C⊇(∁U A)∩(∁U B).【参考答案】【解析】:因为A={x|-5<x<4},B={x|x<-6或x>1},所以A∩B={x|1<x<4}.又∁U A={x|x≤-5或x≥4},∁U B={x|-6≤x≤1},所以(∁U A)∩(∁U B)={x|-6≤x≤-5}.而C={x|x<m},因为当C⊇(A∩B)时,m≥4,当C⊇(∁U A)∩(∁U B)时,m>-5,所以m≥4.即实数m的取值范围为{m|m≥4}.11。
说明:本系列教案,学案,经多次使用,修改,其中有部分来自网络,它山之石可以攻玉,希望谅解。
为了一个课件,我们仔细研磨;为了一个习题,我们精挑细选;为了一点进步,我们竭尽全力;没有最好,只有更好!制作水平有限,错误难免,请多指教:28275061@【教学内容的课时安排】本章总共15课时,其中教案 §1.3(2)集合的运算(全集、补集)一、教学目标设计了解全集与补集的意义;掌握补集符号“C U A ”,会求一个集合的补集; 知道有关补集的性质. 二、教学重点与难点补集的概念及有关运算. 补集的有关性质. 三、教学过程设计 (一)、复习回顾1、集合的子集、真子集概念、求法?2、两个集合相等应满足的条件是什么? (二)、讲授新课 1、概念引入事物都是相对的,集合中的部分元素与集合中所有元素之间关系就是部分与整体的关系. 回答下列问题例:A={班上所有参加足球队的同学}B={班上没有参加足球队的同学} U={全班同学}那么U 、A 、B 三集合关系如何?集合B 就是集合U 中除去集合A 之后余下来的集合.即图中阴影部分.2、概念形成 (1)全集定义如果一个集合含有我们所要研究的各个集合的全部元素,这个集合就可以看作一个全集,记作U.(2)补集定义一般地,设U 为全集,A 是U 的一个子集(即A ⊆U ),则由U 中所有不属于A 的元素组成的集合,叫做集合A 在全集U 中的补集,记作CuA ,即CuA={x|x ∈u ,且x ∉A},读作“A 补”.(上图阴影部分即表示A 在U 中补集CuA.)3、概念深化,补集的性质(); 1=φU C (); 2=U C U ()(); 3=A C C U U (); 4=A C A U (); 5=A C A U[说明]A的补集是相对于全集而言的,补集的叙述要完整,必须指明是在某个全集中的补集.4、例题解析例1、若U={1,2,3,4,5},A={4,3},则C U A=_________. 例2:设U=R ,A={}21<≤x x ,则C U A=_________.[说明] ①通过例题巩固补集的概念,并养成“图解”的好习惯. ②强调补集何时在端点处可以取得等号,何时不能取得等号.例3.设集合{}{}32,3,2,2,122-+=-=a a U a A ,且{}3=A C U ,求实数a 的值.例4:设{}{}{}d c b B b a A e d c b a U ,,,,,,,,,===(1)求()()B A C B C A C B A C B C A C U U U U U U ,,,;(2)从上述结论中,你发现有什么结论?(3)对任意的集合A ,B ,请你用集合的图示法说明是否有以上结论.[说明]① 通过练习,引导学生发现如下结论:CuA ∩CuB=Cu(A ∪B),CuA ∪CuB=Cu(A ∩B). ② 结合实例及图示帮助学生理解结论. ③ 提高符号表达能力. 性质(6)CuA ∩CuB=Cu(A ∪B) 性质(7)CuA ∪CuB=Cu(A ∩B)例5.设全集{}的质数为小于20|x x U =,B A ,是U 的两个子集,且(){}(){}13,7,11,5==B A C B C A U U ,{}19,17=B C A C U U ,求集合A 、B .(三)、课堂小结1、全集与补集的概念、全集与补集的表示.2、能熟练求解一个给定集合的补集.3、注重一些特殊结论在以后解题中应用.四、教学反思(1)从具体到抽象,从特殊到一般,充分利用图形的直观,引进概念、阐明概念的意义.全集、补集这些重要概念的教学,首先可以通过一些实例来引入,并分析它们各自所具有的特征,然后把它一般化,概括出定义.其次,可以充分利用文氏图的直观性,形象地说明全集、补集,这样处理,学生对这些概念就容易接受,而且还可以通过对图形的观察,发现这些概念所具有的某些重要性质.(2)概念、术语的意义要讲清,语言表述要确切;例如,“U A是A在全集U中的补集”,不能把它简单地说成U A是A的补集,因为补集的概念是相对而言的,集合A在不同的全集中的补集是不同的,所以在描述补集概念时,一定要注明是在哪个集合中的补集,简单的说集合A的补集是没有意义的.(3)要明确有关数学符号、记号的意义,正确加以使用.本单元中引进的数学符号、记号比较多,初学者往往不善于使用,对此教学中必须在每一符号引进时,说明其意义,配备适当的例题、习题,逐步让学生熟悉这些符号,正确地运用这些符号.导学案§1.3(2)集合的运算学习目标:了解全集与补集的意义;掌握补集符号“C U A ”,会求一个集合的补集;知道有关补集的性质.学习重点:补集的概念及有关运算; 学习难点:补集的有关性质. 学习过程:一、复习回顾:① 如果 ,则称集合 A 是集合B 的子集 ,记作 .若集合A B ⊆,且 ,则称集合A 是集合B 的真子集,记作 . 若 ,则B A =. ②=⋂B A ;A B =U .二、新知导学: 创设情境:高一(7)班要在会议室举行团支部大会,团支书说请非团员在教室自习,其余的人到会议室开会,我们令A={班上所有团员},B={班上所有非团员},U={全班同学} 那么U 、A 、B 三集合关系如何? ,概念自学:通过对课本第13页的预习,弄清楚以下几个问题: 问题1.什么是全集?全集: . 例如上问题中的集合 为该问题中的全集. 问题2.什么是补集?补集的定义: ,叫做集合A 在全集中的补集.记作: ;读作: .集合语言:U C A = ;图形语言:用阴影部分表示出U C A .练习1.若全集为U R =,{}|1x 2A x =≤<,则U C A = ;2.(1)设全集为{},,,,U a b c d e =,{},A a b =,{},,B b c d =,分别求U C A ,U C B ,B C A C U U ⋂,)(B A C U ⋂,()U C A B U ,U U C A C B U .(2)从上述结论中,你发现有什么结论?(3)对任意的集合A ,B ,请你用集合的图示法说明是否有以上结论.问题3.根据你的理解填填下面的空.(); 1=φU C (); 2=U C U ()(); 3=A C C U U (); 4=A C A U (); 5=A C A U性质(6)CuA ∩CuB=Cu(A ∪B) 性质(7)CuA ∪CuB=Cu(A ∩B)[说明]A 的补集是相对于全集而言的,补集的叙述要完整,必须指明是在某个全集中的补集.三、新知探究:例1.设{}|21A x x =-<≤,当全集U 分别取下列集合时,求出U C A . ⑴、U R = ⑵、{}|3U x x =≤ ⑶、{}|51U x x =-≤≤说明:全集是相对于所研究问题而言的一个相对概念,补集的概念必须要有全集的限制.例2.设{}22,4,1U a a =-+,{}2,1A a =+,{}7U C A =,求实数a 的值.例3.设全集U R =, {}2+120A x x px =+=,{}250B x x x q =-+=,若}2{=B A C U ,则p q += .例4.设全{}的质数为小于20|x x U =B A ,是U 的两个子集,且(){}(){}13,7,11,5==B A C B C A U U ,{}19,17=B C A C U U ,求集合A 、B .四、课堂小结1. 已知全集{}8,7,6,5,4,3,2,1=U ,{}7,5,3,1=M ,{}7,6,5=N ,则()=N M C U .2. 设U=Z ,A={1,3,5,7,9},B={1,2,3,4,5},则图中阴影部分表示的集合是 .3. 设{}5,3,2=U ,{}5,2-=a A ,且{}5=A C U ,则=a .4. 设R U =,{}{}63|,52|<<=<≤=x x B x x A ,则=B A C U .5. 已知(){},,I x y x y R =∈,(){},32A x y y x ==-, ()4,32y B x y x -⎧⎫==⎨⎬-⎩⎭, 则A B = ,()I C A B = .6. 用集合的交、并、补表示下列图形中阴影部分为:① ; ② ; ③ .7. 设全集{}5I x x =是不超过的正整数,{}250A x x x q =-+=,{}2120B x x px =++=,(){}1,3,4,5I C A B =,求,p q 的值和集合,A B .8. 设全集{}8U x N x +=∈≤,若(){}1,8U AC B =,(){}2,6U C A B =,()(){}4,7U U C A C B =,求集合,A B .。