
§1.1 集合的概念及其基本运算
基础自测
1.(2008· 山东理,1)满足M,且M的集合M的个数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 B
2.(2009·成都市第一次诊断性检测)设集合A=,集合B=,则AB等于 ( )
A. B. C. D.
答案 B
3.设全集U=,集合M=MU,UM=,则a的值为 ( )
A.2或-8 B.-8或-2 C.-2或8 D.2或8
答案 D
4.(2008·四川理,1)设集合U=AB则U(AB)等于 ( )
A. B. C. D.
答案 B
5.设U为全集,非空集合A、B满足AB,则下列集合为空集的是 ( )
A.AB B.AUB) C.BUA) D.(UA)(UB)
答案 B
例1 若a,bR,集合求b-a的值.
解 由可知a≠0,则只能a+b=0,则有以下对应关系:
①或②
由①得符合题意;②无解.所以b-a=2.
例2 已知集合A=,集合B=
(1)若AB,求实数a的取值范围;
(2)若BA,求实数a的取值范围;
(3)A、B能否相等?若能,求出a的值;若不能,试说明理由.
解 A中不等式的解集应分三种情况讨论:
①若a=0,则A=R;
②若a<0,则A=
③若a>0,则A=
(1)当a=0时,若AB,此种情况不存在.当a<0时,若AB,如图,
则∴∴a<-8.
当a>0时,若AB,如图,
则∴∴a≥2.综上知,此时a的取值范围是a<-8或a≥2.
(2)当a=0时,显然BA;当a<0时,若BA,如图,
则∴∴-<a<0;当a>0,若BA,如图,
则∴∴0<a≤2.综上知,当BA时,-
(3)当且仅当A、B两个集合互相包含时,A=B.
由(1)、(2)知,a=2.
例3(12分)设集合A=B
(1)若AB求实数a的值;
(2)若AB=A,求实数a的取值范围;
(3)若U=R,A(UB)=A.求实数a的取值范围.
解 由x2-3x+2=0得x=1或x=2,故集合A=
(1)∵AB∴2B,代入B中的方程,
得a2+4a+3=0,∴a=-1或a=-3; 1分
当a=-1时,B=满足条件;
当a=-3时,B=满足条件;
综上,a的值为-1或-3. 3分
(2)对于集合B,
=4(a+1)2-4(a2-5)=8(a+3).
∵AB=A,∴BA,
①当<0,即a<-3时,B=,满足条件;
②当=0,即a=-3时,B=,满足条件;
③当>0,即a>-3时,B=A=才能满足条件, 5分
则由根与系数的关系得
即矛盾;
综上,a的取值范围是a≤-3. 7分
(3)∵A(UB)=A,∴AUB,∴A 8分
①若B=,则<0适合;
②若B≠,则a=-3时,B=,AB,不合题意;
a>-3,此时需1B且2将2代入B的方程得a=-1或a=-3(舍去);
将1代入B的方程得a2+2a-2=0
∴a≠-1且a≠-3且a≠-1 11分
综上,a的取值范围是a<-3或-3<a<-1-或-1-<a<-1或-1<a<-1+或a>-1+. 12分
例4 若集合A1、A2满足A1A2=A,则称(A1,A2)为集合A的一种分拆,并规定:当且仅当A1=A2时,(A1,A2)与(A2,,A1)为集合A的同一种分拆,则集合A=的不同分拆种数是 ( )
A.27 B.26 C.9 D.8
答案 A
1.设含有三个实数的集合可表示为也可表示为其中a,d,qR,求常数q.
解 依元素的互异性可知,a≠0,d≠0,q≠0,q≠.
由两集合相等,有(1)或(2)
由(1)得a+2a(q-1)=aq2,∵a≠0, ∴q2-2q+1=0,∴q=1(舍去).
由(2)得a+2a(q2-1)=aq,∵a≠0,∴2q2-q-1=0,∴q=1或q=-
∵q≠1, ∴q=-综上所述,q=-
2.(1)若集合P= S且SP,求a的可取值组成的集合;
(2)若集合A=B且B,求由m的可取值组成的集合.
解 (1)P=当a=0时,S=,满足SP;
当a≠0时,方程ax+1=0的解为x=-
为满足SP,可使或即a=或a=-故所求集合为
(2)当m+1>2m-1,即m<2时,B=,满足BA;若B≠,且满足BA,如图所示,
则即∴2≤m≤3.
综上所述,m的取值范围为m<2或2≤m≤3,即所求集合为
3.已知集合A=B,试问是否存在实数a,使得AB
若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.
解 方法一 假设存在实数a满足条件AB则有
(1)当A≠时,由ABB,知集合A中的元素为非正数,
设方程x2+(2+a)x+1=0的两根为x1,x2,则由根与系数的关系,得
(2)当A=时,则有=(2+a)2-4<0,解得-4<a<0.
综上(1)、(2),知存在满足条件AB的实数a,其取值范围是(-4,+∞).
方法二 假设存在实数a满足条件AB≠,则方程x2+(2+a)x+1=0的两实数根x1,x2至少有一个为正,
因为x1·x2=1>0,所以两根x1,x2均为正数.
则由根与系数的关系,得解得
又∵集合的补集为∴存在满足条件AB=的实数a,其取值范围是(-4,+∞).
4.设集合S=,在S上定义运算为:AiAj=Ak,其中k为i+j被4除的余数,i,j=0,1,2,3,则满
足关系式(xx)A2=A0的x(xS)的个数为 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 B
一、选择题
1.(2008·江西理,2)定义集合运算:A*B=设A=B则集合A*B
的所有元素之和为 ( )
A.0 B.2 C.3 D.6
答案 D
2.(2009· 武汉武昌区调研测试)设集合则 ( )
A. B.
C. D.
答案 A
3.设全集U=R,集合M={x|x≤1或x≥3},集合P=,且UMP≠,则实数k的取值
范围是 ( )
A.k<0或k>3 B.1<k<2 C.0<k<3 D.-1<k<3
答案 C
4.(2008·安徽理,2)集合A=则下列结论中正确的是 ( )
A.AB B.( RA) B-∞,0)
C.AB=(0,+∞) D.(RA)B
答案 D
5. 已知集合P={(x,y)||x|+|y|=1},Q={(x,y)|x2+y2≤1},则 ( )
A.PQ B.P=Q C.PQ D.P∩Q=Q
答案 A
6.(2008·长沙模拟) 已知集合A={x|y=,x∈Z},B={y|y=x2+1,x∈A},则A∩B为 ( )
A. B.[0,+∞) C.{1} D.{(0,1)}
答案 C
二、填空题
7.集合A={x||x-3|0},B={x|x2-3x+2<0},且BA,则实数a的取值范围是 . 答案 [2,+∞) 8.(2008·福建理,16) 设P是一个数集,且至少含有两个数,若对任意a、b∈P,都有a+b、a-b、ab、∈P(除 数b≠0),则称P是一个数域.例如有理数集Q是数域;数集F={a+b|a,b∈Q}也是数域.有下列命题: ①整数集是数域; ②若有理数集QM,则数集M必为数域; ③数域必为无限集; ④存在无穷多个数域. 其中正确的命题的序号是 .(把你认为正确的命题的序号都填上) 答案 ③④ 三、解答题 9.已知集合A={x|mx2-2x+3=0,m∈R}. (1)若A是空集,求m的取值范围; (2)若A中只有一个元素,求m的值; (3)若A中至多只有一个元素,求m的取值范围. 解 集合A是方程mx2-2x+3=0在实数范围内的解集. (1)∵A是空集,∴方程mx2-2x+3=0无解. ∴Δ=4-12m<0,即m>. (2)∵A中只有一个元素, ∴方程mx2-2x+3=0只有一个解. 若m=0,方程为-2x+3=0,只有一解x=; 若m≠0,则Δ=0,即4-12m=0,m=. ∴m=0或m=. (3)A中至多只有一个元素包含A中只有一个元素和A是空集两种含义,根据(1)、(2)的结果, 得m=0或m≥. 10.(1)已知A={a+2,(a+1)2,a2+3a+3}且1∈A,求实数a的值; (2)已知M={2,a,b},N={2a,2,b2}且M=N,求a,b的值. 解(1)由题意知: a+2=1或(a+1)2=1或a2+3a+3=1, ∴a=-1或-2或0,根据元素的互异性排除-1,-2, ∴a=0即为所求. (2)由题意知,或或或 根据元素的互异性得或即为所求. 11.已知集合A=B= (1)当m=3时,求A(RB); (2)若AB,求实数m的值. 解 由得∴-1<x≤5,∴A=. (1)当m=3时,B=,则RB=, ∴A(RB)=. (2)∵A=∴有42-2×4-m=0,解得m=8. 此时B=,符合题意,故实数m的值为8. 12.设集合A={(x,y)|y=2x-1,x∈N*},B={(x,y)|y=ax2-ax+a,x∈N*},问是否存在非零整数a,使A∩B≠?若存在,请求出a的值;若不存在,说明理由. 解 假设A∩B≠,则方程组 有正整数解,消去y,得ax2-(a+2)x+a+1=0. 由Δ≥0,有(a+2)2-4a(a+1)≥0,解得-.因a为非零整数,∴a=±1, 当a=-1时,代入(*), 解得x=0或x=-1, 而x∈N*.故a≠-1.当a=1时,代入(*), 解得x=1或x=2,符合题意.故存在a=1,使得A∩B≠, 此时A∩B={(1,1),(2,3)}. §1.2 简易逻辑 基础自测 1.下列语句中是命题的是 ( ) A.|x+a| B. C.元素与集合 D.真子集 答案 B 2.(2008·湖北理,2)若非空集合A、B、C满足A∪B=C,且B不是A的子集,则 ( ) A.“x∈C”是“x∈A”的充分条件但不是必要条件 B.“x∈C”是“x∈A”的必要条件但不是充分条件 C.“x∈C”是“x∈A”的充要条件 D.“x∈C”既不是“x∈A”的充分条件也不是“x∈A”的必要条件 答案 B 3. 若命题p的否命题为r,命题r的逆命题为s,则s是p的逆命题t的 ( ) A.逆否命题 B.逆命题 C.否命题 D.原命题 答案 C 4.已知命题p:3≥3;q:3>4,则下列选项正确的是 ( ) A.pq为假,pq为假, p为真 B. pq为真,pq为假, p为真 C. pq为假,pq为假, p为假 D. pq为真,pq为假, p为假 答案 D 5.(2008· 广东理,6)已知命题p:所有有理数都是实数;命题q:正数的对数都是负数,则下列命题中为真命题的是 ( ) A.(p )q B. pq C. (p )(q) D. (p )(q) 答案 D 例1 把下列命题改写成“若p,则q”的形式,并写出它们的逆命题、否命题、逆否命题. (1)正三角形的三内角相等; (2)全等三角形的面积相等; (3)已知a,b,c,d是实数,若a=b,c=d,则a+c=b+d. 解 (1)原命题:若一个三角形是正三角形,则它的三个内角相等. 逆命题:若一个三角形的三个内角相等,则这个三角形是正三角形(或写成:三个内角相等的三角形是正三角形). 否命题:若一个三角形不是正三角形,则它的三个内角不全相等. 逆否命题:若一个三角形的三个内角不全相等,那么这个三角形不是正三角形(或写成:三个内角不全相等的三角形不是正三角形). (2)原命题:若两个三角形全等,则它们的面积相等. 逆命题:若两个三角形面积相等,则这两个三角形全等(或写成:面积相等的三角形全等). 否命题:若两个三角形不全等,则这两个三角形面积不相等(或写成:不全等的三角形面积不相等). 逆否命题:若两个三角形面积不相等,则这两个三角形不全等. (3)原命题:已知a,b,c,d是实数,若a=b,c=d,则a+c=b+d. 逆命题:已知a,b,c,d是实数,若a+c=b+d,则a与b,c与d都相等. 否命题:已知a,b,c,d是实数,若a与b,c与d不都相等,则a+c≠b+d. 逆否命题:已知a,b,c,d是实数,若a+c≠b+d,则a与b,c与d不都相等. 例2 指出下列命题中,p是q的什么条件(在“充分不必要条件”、“必要不充分条件”、“充要条件”、“既不充分也不必要条件”中选出一种作答). (1)在△ABC中,p:∠A=∠B,q:sinA=sinB; (2)对于实数x、y,p:x+y≠8,q:x≠2或y≠6; (3)非空集合A、B中,p:x∈A∪B,q:x∈B; (4)已知x、y∈R,p:(x-1)2+(y-2)2=0,q:(x-1)(y-2)=0. 解 (1)在△ABC中,∠A=∠BsinA=sinB,反之,若sinA=sinB,因为A与B不可能互补(因为三角形三个内角和为180°),所以只有A=B.故p是q的充要条件. (2)易知: p:x+y=8, q:x=2且y=6,显然qp.但pq,即q 是p 的充分不必要条件,根据原命题和逆否命题的等价性知,p是q的充分不必要条件. (3)显然x∈A∪B不一定有x∈B,但x∈B一定有x∈A∪B,所以p是q的必要不充分条件. (4)条件p:x=1且y=2,条件q:x=1或y=2, 所以pq但qp,故p是q的充分不必要条件. 例3 已知ab≠0, 求证:a+b=1的充要条件是a3+b3+ab-a2-b2=0. 证明(必要性) ∵a+b=1,∴a+b-1=0, ∴a3+b3+ab-a2-b2=(a+b)(a2-ab+b2)-(a2-ab+b2) =(a+b-1)(a2-ab+b2)=0. (充分性) ∵a3+b3+ab-a2-b2=0,即(a+b-1)(a2-ab+b2)=0, 又ab≠0,∴a≠0且b≠0,∴a2-ab+b2=(a-b2>0, ∴a+b-1=0,即a+b=1, 综上可知,当ab≠0时,a+b=1的充要条件是a3+b3+ab-a2-b2=0. 例4(12分)已知两个命题r(x):sinx+cosx>m,s(x):x2+mx+1>0.如果对xR,r(x)与s(x)有且仅有一个是真命题.求实数m的取值范围. 解 ∵sinx+cosx=sin(x+∴当r(x)是真命题时,m<-, 2分 又∵对xR,s(x)为真命题,即x2+mx+1>0恒成立, 有=m2-4<0,∴-2 同时m≤-2或m≥2,即m≤-2 ; 6分 当r(x)为假,s(x)为真时,m≥-且-2 综上,实数m的取值范围是m≤-2或-≤m<2. 12分 1. 写出下列命题的否命题,并判断原命题及否命题的真假: (1)如果一个三角形的三条边都相等,那么这个三角形的三个角都相等; (2)矩形的对角线互相平分且相等; (3)相似三角形一定是全等三角形. 解 (1)否命题是:“如果一个三角形的三条边不都相等,那么这个三角形的三个角也不都相等”. 原命题为真命题,否命题也为真命题. (2)否命题是:“如果四边形不是矩形,那么对角线不互相平分或不相等” 原命题是真命题,否命题是假命题. (3)否命题是:“不相似的三角形一定不是全等三角形”. 原命题是假命题,否命题是真命题. 2.(2008·湖南理,2)“|x-1|<2成立”是“x(x-3)<0成立”的 ( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 B 3. 证明一元二次方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根的充要条件是ac<0. 证明 充分性:若ac<0,则b2-4ac>0,且<0, ∴方程ax2+bx+c=0有两个相异实根,且两根异号,即方程有一正根和一负根. 必要性:若一元二次方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根,则=b2-4ac>0,x1x2=<0,∴ac<0. 综上所述,一元二次方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根的充要条件是ac<0. 4.已知a>0,设命题p:函数y=ax在R上单调递减,q:不等式x+|x-2a|>1的解集为R,若p和q中有且只有一个命题为真命题,求a的取值范围. 解 由函数y=ax在R上单调递减知0则y=不等式x+|x-2a|>1的解集为R,只要ymin>1即可,而函数y在R上的最小值为2a,所以2a>1,即a>即q真a>若p真q假,则0一、选择题 1.下列命题:①5>4或4>5;②9≥3;③命题“若a>b,则a+c>b+c”的否命题;④命题“矩形的两条对角线相等”的逆命题.其中假命题的个数为 ( ) A.0 B.1 C.2 D.3 答案 B 2.(2008·重庆理,2)设m,n是整数,则“m,n均为偶数”是“m+n是偶数”的 ( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 A 3.“x>1”是“x2>x”的 ( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 A 4.若命题p:x则是 ( ) A. B. C. D. 答案 B 5.若p、q是两个简单命题,且“pq”的否定是真命题,则必有 ( )A.p真q真 B.p假q假 C.p真q假 D.p假q真 答案 B 6.(2008·安徽理,7)“a<0”是“方程ax2+2x+1=0至少有一个负数根”的 ( ) A.必要不充分条件 B.充分不必要条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 B 二、填空题 7.设集合A=则集合= . 答案 8.(2008·全国Ⅱ理,16)平面内的一个四边形为平行四边形的充要条件有多个,如两组对边分别平行.类似地,写出空间中的一个四棱柱为平行六面体的两个充要条件. 充要条件① ; 充要条件② . (写出你认为正确的两个充要条件) 答案 两组相对侧面分别平行;一组相对侧面平行且全等;对角线交于一点;底面是平行四边形等.(答案不唯一) 三、解答题 9. 求关于x的方程x2-mx+3m-2=0的两根均大于1的充要条件. 解 设方程的两根分别为x1、x2,则原方程有两个大于1的根的充要条件是 即 又∵x1+x2=m,x1x2=3m-2, ∴ 故所求的充要条件为m≥6+2. 10. 已知x,y∈R. 求证:|x+y|=|x|+|y|成立的充要条件是xy≥0. 证明(充分性) 若xy≥0,则x,y至少有一个为0或同号.∴|x+y|=|x|+|y|一定成立. (必要性) 若|x+y|=|x|+|y|,则(x+y)2=(|x|+|y|)2, x2+2xy+y2=x2+2|xy|+y2, ∴xy=|xy|,∴xy≥0. 综上,命题得证. 11.已知命题p:方程x2+mx+1=0有两个不等的负实数根;命题q:方程4x2+4(m-2)x+1=0无实数根.若“p或q”为真命题,“p且q”为假命题,求m的取值范围. 解 由p得:则m>2. 由q知: =16 (m-2)2-16=16(m2-4m+3)<0,则1 则或解得m≥3或1 (2)是否存在实数p,使“4x+p<0”是“x2-x-2>0”的必要条件?如果存在,求出p的取值范围. 解 (1)当x>2或x<-1时,x2-x-2>0,由4x+p<0,得x<-故-≤-1时, “x<-” “x<-1” “x2-x-2>0”. ∴p≥4时,“4x+p<0”是“x2-x-2>0”的充分条件. (2)不存在实数p满足题设要求. 章末检测一 一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分) 1.(2008·北京理,1) 已知全集U=R,集合A={x|-2≤x≤3},B={x|x<-1或x>4},那么集合A∩(uB)等于 ( ) A. B. C. D. 答案 D 2.已知p是r的充分不必要条件,s是r的必要条件,q是s的必要条件,那么p是q成立的 ( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 A 3.(2009·合肥模拟)已知条件p:(x+1)2>4,条件q:x>a,且的充分而不必要条件,则a的取值 范围是 ( ) A.a≥1 B.a≤1 C.a≥-3 D.a≤-3 答案 A 4.“a=2”是“直线ax+2y=0平行于直线x+y=1”的 ( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 C 5.设集合M={x|x>2},P={x|x<3},那么“x∈M或x∈P”是“x∈M∩P”的 ( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 B 6.在下列电路图中,表示开关A闭合是灯泡B亮的必要但不充分条件的线路图是 ( ) 答案 B 7.(2008·浙江理,3)已知a,b都是实数,那么“a2>b2”是“a>b”的 ( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 D 8.(2008·天津理,6)设集合S={x||x-2|>3},T={x|a 答案 A 9.(2008·北京海淀模拟)若集合A={1,m2},集合B={2,4},则“m=2”是“A∩B={4}”的 ( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 A 10.若数列{an}满足=p(p为正常数,n∈N*),则称{an}为“等方比数列”. 甲:数列{an}是等方比数列; 乙:数列{an}是等比数列,则 ( ) A.甲是乙的充分条件但不是必要条件 B.甲是乙的必要条件但不是充分条件 C.甲是乙的充要条件 D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件 答案 B 11.(2008·浙江理,2)已知U=R,A={x|x>0},B={x|x≤-1},则(A∩UB)∪(BUA)等于 ( ) A. B.{x|x≤0} C.{x|x>-1} D.{x|x>0或x≤-1} 答案 D 12.命题p:若a、b R,则|a|+|b|>1是|a+b|>1的充分而不必要条件.命题q:函数y=的定义域是 ,则 ( ) A.“p或q”为假 B.“p且q”为真 C.p真q假 D.p假q真 答案 D 二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分) 13.设集合A={5,log2(a+3)},集合B={a,b},若A∩B={2},则A∪B= . 答案 {1,2,5} 14.已知条件p:|x+1|>2,条件q:5x-6>x2,则非p是非q的 条件. 答案 充分不必要 15.不等式|x|答案 a≥1 16.已知下列四个命题: ①a是正数;②b是负数;③a+b是负数;④ab是非正数. 选择其中两个作为题设,一个作为结论,写出一个逆否命题是真命题的复合命题 . 答案 若①③则②(或若①②则④或若①③则④) 三、解答题(本大题共6小题,共74分) 17.(12分)设命题p:(4x-3)2≤1;命题q:x2-(2a+1)x+a(a+1)≤0,若p是q的必要不充分条件,求实数a的取值范围. 解 设A={x|(4x-3)2≤1},B={x|x2-(2a+1)x+a(a+1)≤0}, 易知A={x|≤x≤1},B={x|a≤x≤a+1}. 由p是q的必要不充分条件,从而p是q的充分不必要条件,即AB,∴ 故所求实数a的取值范围是[0,]. 18.(12分)已知集合U=R,UA=,B={x|x2+3(a+1)x+a2-1=0},且A∪B=A,求实数a的取值范围 解 ∵A={0,-6},A∪B=A,∴BA. (1)当B=A时,由得a=1, (2)当BA时, ①若B=,则方程x2+3(a+1)x+a2-1=0无实根. 即Δ<0,得9(a+1)2-4(a2-1)<0,解得-②若B≠,则方程x2+3(a+1)x+a2-1=0有相等的实根, 即Δ=0,即a=-1或a=-. 由a=-1得B={0},有BA; 由a=-,得B={}不满足BA,舍去,
