2022年2022年集合与函数讲义 .pdf
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1、第 1 讲 集合概念与运算一 学习目标(1)了解集合的含义, 元素与集合的属于关系; 能用列举法或描述法表示集合(2)理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集; 了解全集与空集的含义(3)理解并会求并集、交集、补集;能用Venn 图表达集合的关系与运算.二重点难点重点: (1)理解集合、子集,空集的概念(2)了解属于、包含、相等关系的意义(3)掌握集合的有关术语和符号(4)理解集合的交、并、补运算的概念及性质(5)会用 Venn 图及数轴解有关集合问题难点:子集与真子集、属于与包含关系、交集与并集之间的区别与联系三知识梳理1集合的基本概念 : (1)集合的概念:具有某种公共属性的一类
2、事物的全体形成一个集合。;(2)集合中元素的三个特性:确定性,互异性,无序性。;(3)集合的三种表示方法:描述法,列举法,图示法。2集合的运算(1)子集:若集合 A 中任意一个元素都是集合B 中的元素,则 A? B;真子集:若 A? B,且 B 中至少有一个元素不在A 中 ,则 AB;?是 任何 集合的子集,是任何非空集合的真子集(2)交集: A B|x xAB且x;(3)并集: A B|x xAB或x名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 33 页 - - -
3、- - - - - - (4)补集:若 U 为全集, A? U,则uC A|x xUA且x,3集合的常用运算性质(1)A ;A AA;(2)A A;A AA;(3) A(uC A );A (uC A) U ;uC (uC A ) A ;(4)A? B? A B A ,A B B ;(5)()uCAB ()()uuC AC B ;()uCAB ()()uuC AC B ;(6)card( A B)card(A)card(B)()cardAB四典例剖析题型一集合的基本概念例 1 考查下列每组对象能否构成一个集合:(1)著名的数学家; (2) 某校 2013 年在校的所有高个子同学;(3)不超过 2
4、0 的非负数; (4)2012 年度诺贝尔文学奖获得者思路探索:紧扣集合的概念,根据集合元素的确定性逐一分析,作出判断解(1) “著名的数学家”无明确的标准,对于某个人是否“著名”无法客观地判断,因此“著名的数学家”不能构成一个集合;类似地,(2) 也不能构成集合;(3)任给一个实数x,可以明确地判断是不是“不超过20 的非负数”,即“0 x20”与“x20 或x3 ,Bx|x25x40,则AB( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 33 页 - - -
5、- - - - - - A?Bx|3x4 Cx|2x1 【答案】 D(3)(2013 年高考陕西卷(理) ) 设全集为R, 函数2( )1f xx的定义域为M, 则C MR为(A) -1,1 (B) (-1,1) (C) , 11,)(D) , 1)(1,)(【答案】 D (4) (2013 年高考安徽 (文)已知|10 ,2, 1,0,1Ax xB,则()RC ABA2, 1B2C1,0,1D0,1【答案】 A 例 7 设Ax|x24x0,Bx|x22(a1)xa210若ABB,求a的取值范围思路探索 由ABB, 得BA, 由子集的定义建立关于a的方程或不等式求解解由已知得A4,0 ,且AB
6、B,BA,则B,4,0,4,0若B,则4(a1)24(a21)8(a1)0,得a 1. 若B4,则方程x22(a1)xa210 有两个相等的实根x1x2 4. 2aa210,a0,方程组无解若B0,则a210,a0,a1. 若B4,0 ,则a4,a210,a0.解得a1. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 33 页 - - - - - - - - - 综上可知,a1 或a 1. 教师点评: 1.在利用集合的交集、并集性质解题时,常常会遇到ABA,ABB等这类
7、问题,解答时常借助于交、并集的定义及上节学习的集合间的关系去分析,如ABA?AB,ABB?AB等,解答时应灵活处理2当集合B A时,如果集合A是一个确定的集合,而集合B不确定,运算时要考虑B?的情况,切不可漏掉课堂练习 3: (1)已知集合Ax|2x5 ,Bx|2axa3,若ABA,求实数a的取值范围解ABA,B?A.,若B?时,2aa3,即a3;若B ?时,2a 2,a35,2aa3,解得: 1a2,综上所述,a的取值范围是 a|1a2 或a3* (2)(2013 年上海高考数学试题 (文科) 设常数aR,集合|10Axxxa, |1Bx xa.若ABR,则a的取值范围为A ,2B,2C2,
8、D2,【答案】 B 题型四用韦恩图解题例 8 (1)已知全集UR, 则正确表示集合M1,0,1 和Nx|x2x0关系的韦恩 (Venn) 图是 ( ) 答: B(2) (2013 年上海市春季高考数学试卷)设全集UR,下列集合运算结果为R的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 33 页 - - - - - - - - - (A)uZNe(B)uNNe(C)()uu痧(D)0ue【答案】 A (3)设全集U1,2,3,4,5 ,集合AB2 ,(?UA)
9、B4,(?UA) (?UB)1,5,求集合A和B. 解:由 Venn 图,可知A2,3 ,B2,4 教师点评: Venn 图直观形象地反映了元素、集合之间的关系.在解题中将隐性的关系显性化,利用韦恩图易于找到元素与元素、元素与集合、集合与集合之间的联系. 例 9向 50 名学生调查对A、B两事件的态度,有如下结果赞成A的人数是全体的五分之三,其余的不赞成,赞成B的比赞成A的多 3 人,其余的不赞成;另外,对A、B都不赞成的学生数比对A、B都赞成的学生数的三分之一多1 人。问对A、B都赞成的学生和都不赞成的学生各有多少人?解:赞成A的人数为 5053=30,赞成B的人数为 30+3=33 ,如上
10、图,记 50 名学生组成的集合为U,赞成事件A的学生全体为集合A; 赞成事件B的学生全体为集合B。设对事件A、B都赞成的学生人数为x,则对A、B都不赞成的学生人数为3x+1,赞成A而不赞成B的人数为 30 x, 赞成B而不赞成A的人数为 33x。 依题意 (30 x)+(33x)+x+(3x+1)=50, 解得x=21。所以对A、B都赞成的同学有21 人,都不赞成的有8人。教师点评:在集合问题中,有一些常用的方法如数轴法取交并集,韦恩图法等,需要考生切实掌握。 本题主要强化学生的这种能力。解答本题的闪光点是考生能由题目中的条件,想到用韦恩图直观地表示出来。本题难点在于所给的数量关系比较错综复杂
11、,一时理不清头绪,不好找线索。画出韦恩图,形象地表示出各数量关系间的联系。X3+133-XX30-XUBA名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 33 页 - - - - - - - - - 课堂练习 4:(1)设A、B、U均为非空集合,且满足A?B?U,则下列各式中错误的是( ) A(?UA)BUB(?UA) (?UB)UCA( ?UB)D(?UA) (?UB)?UB答:B(2)设U为全集,集合M,N,P都是它的子集, 则图中阴影部分表示的集合是( ) AM(
12、?UNP) BM(NP) C(?UM) (?UN) PD(MN) (NP) 【解析】阴影部分在集合N的外部,集合P的内部,则 (?UN) P.又在集合M的内部,M( ?UNP)*(3) 求 1 到 200 这 200 个数中既不是2 的倍数,又不是3 的倍数,也不是5 的倍数的自然数共有多少个?解:如图先画出Venn 图,不难看出不符合条件的数共有 2002 20032005 200102006 20015 20030146 (x表示不大于x 的最大整数。)所以,符合条件的数共有200 146 54(个)教师点评: 分析 200 个数分为两类, 即满足题设条件的和不满足题设条件的两大类,而不满
13、足条件的这一类标准明确而简单,可考虑用扣除法。题型五集合中的新定义问题例 10 (2012 课标全国)已知集合A1,2,3,4,5 ,B(x,y)|xA,yA,xyA,则B中所含元素的个数为( ) 3的倍数2的倍数5的倍数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 33 页 - - - - - - - - - A3 B6 C8 D10 易错分析本题属于创新型的概念理解题,准确地理解集合B是解决本题的关键,该题解题过程易出错的原因有两个,一是误以为集合B中的元素 (x,
14、y)不是有序数对,而是无序的两个数值; 二是对于集合B的元素的性质中的“xA,yA,xyA”,只关注“xA,yA”,而忽视“xyA”的限制条件导致错解解析B(x,y)|xA,yA,xyA,A1,2,3,4,5 ,x2,y1;x3,y1,2;x4,y1,2,3;x5,y1,2,3,4. B(2,1) ,(3,1) ,(3,2) ,(4,1),(4,2) ,(4,3) ,(5,1),(5,2) ,(5,3) ,(5,4) ,B中所含元素的个数为10. 答案D 教师点评: 判断集合中元素的性质时要注意两个方面:一是要注意集合中代表元素的字母符号,区分x、y、(x,y);二是准确把握元素所具有的性质特
15、征,如集合x|yf(x)表示函数yf(x)的定义域, y|yf(x)表示函数yf(x)的值域, (x,y)|yf(x)表示函数yf(x)图象上的点五易错探究例 11 若Ax|x22x30,Bx|ax20,且ABB,求由实数a组成的集合C. 错解 由Ax|x22x30,得A1,3ABB,B?A,从而B1或B3当B1时,由a( 1)20,得a2;当B3时,由a3 20,得a23.故由实数a组成的集合C 2,23. 错因分析 由交集定义容易知道,对于任何一个集合A,都有A ?,所以错解忽略了B?时的情况正解 当B ?时,同上解法,得a2 或a23;当B?时,由ax20 无实数根,得a0. 综上可知,
16、实数a组成的集合C 2,0,23第 2 讲函 数一、平面直角坐标系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 33 页 - - - - - - - - - 在平面内画两条互相垂直且有公共原点的数轴,就组成了平面直角坐标系。其中,水平的数轴叫做x 轴或横轴,取向右为正方向;铅直的数轴叫做y 轴或纵轴,取向上为正方向;两轴的交点O(即公共的原点)叫做直角坐标系的原点;建立了直角坐标系的平面,叫做坐标平面。为了便于描述坐标平面内点的位置,把坐标平面被 x 轴和 y 轴分割
17、而成的四个部分,分别叫做第一象限、第二象限、第三象限、第四象限。注意: x 轴和 y 轴上的点,不属于任何象限。2、点的坐标的概念点的坐标用( a,b)表示,其顺序是横坐标在前,纵坐标在后,中间有“,”分开,横、纵坐标的位置不能颠倒。平面内点的坐标是有序实数对,当ba时,(a,b)和( b,a)是两个不同点的坐标。3、不同位置的点的坐标的特征各象限内点的坐标的特征点 P(x,y)在第一象限0,0 yx点 P(x,y) 在第二象限0,0 yx点 P(x,y) 在第三象限0,0 yx点 P(x,y) 在第四象限0,0 yx坐标轴上的点的特征点 P(x,y) 在 x 轴上0y,x 为任意实数点 P(
18、x,y) 在 y 轴上0 x,y 为任意实数点 P(x,y) 既在 x 轴上,又在 y 轴上x,y 同时为零,即点 P 坐标为(0,0)两条坐标轴夹角平分线上点的坐标的特征名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 33 页 - - - - - - - - - 点 P(x,y) 在第一、三象限夹角平分线上x 与 y 相等点 P(x,y) 在第二、四象限夹角平分线上x 与 y 互为相反数和坐标轴平行的直线上点的坐标的特征位于平行于 x 轴的直线上的各点的纵坐标相同。位
19、于平行于 y 轴的直线上的各点的横坐标相同。关于 x 轴、y 轴或原点对称的点的坐标的特征点 P 与点 p关于 x 轴对称横坐标相等,纵坐标互为相反数点 P 与点 p关于 y 轴对称纵坐标相等,横坐标互为相反数点 P 与点 p关于原点对称横、纵坐标均互为相反数点到坐标轴及原点的距离点 P(x,y) 到坐标轴及原点的距离:(1)点 P(x,y)到 x 轴的距离等于y(2)点 P(x,y)到 y 轴的距离等于 x(3)点 P(x,y)到原点的距离等于22yx对称性:若直角坐标系内一点P(a,b) ,则 P 关于 x 轴对称的点为P1(a,b) ,P 关于 y 轴对称的点为 P2(a,b) ,关于原
20、点对称的点为P3(a,b). 坐标平移:若直角坐标系内一点P(a,b)向左平移 h 个单位,坐标变为P(ah,b) ,向右平移 h 个单位,坐标变为 P(ah,b) ;向上平移 h 个单位,坐标变为 P(a,bh) ,向下平移 h 个单位,坐标变为P(a,bh).如:点 A(2,1)向上平移 2 个单位,再向右平移5 个单位,则坐标变为A(7,1)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 33 页 - - - - - - - - - 4、函数平移规律: 左加右减、
21、上加下减二、基本初等函数及其相关概念1、变量与常量在某一变化过程中,可以取不同数值的量叫做变量,数值保持不变的量叫做常量。一般地,在某一变化过程中有两个变量x 与 y,如果对于 x 的每一个值, y都有唯一确定的值与它对应,那么就说x 是自变量, y 是 x 的函数。2、函数解析式用来表示函数关系的数学式子叫做函数解析式或函数关系式。使函数有意义的自变量的取值的全体,叫做自变量的取值范围。3、函数的三种表示法及其优缺点(1)解析法两个变量间的函数关系, 有时可以用一个含有这两个变量及数字运算符号的等式表示,这种表示法叫做解析法。(2)列表法把自变量 x 的一系列值和函数y 的对应值列成一个表来
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