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专题01 集合与常用逻辑用语
(思维构建+知识盘点+重点突破+方法技巧+易混易错)
知识点1 集合与元素
1、集合元素的三个特性:确定性、互异性、无序性;
2、元素与集合的关系:属于或不属于,用符号
或
表示
3、集合的表示法:列举法、描述法、图示法
4、常见数集的记法与关系图
集合
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
N
N*(或N+)
Z
Q
R
知识点2 集合间的基本关系
表示
关系
文字语言
符号语言
图形语言
1
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基本
关系
子集
集合A 的所有元素都是集合B 的
元素(
则
)
或
真子集
集合A 是集合B 的子集,且集合
B 中至少有一个元素不属于A
或
相等
集合A,B 的元素完全相同
空集
不含任何元素的集合.空集是任
何集合A 的子集
知识点3 集合的基本运算
1、集合交并补运算的表示
集合的并集
集合的交集
集合的补集
图形语言
符号语言
2、集合运算中的常用二级结论
(1)并集的性质:A∪∅=A;A∪A=A;A∪B=B∪A;A∪B=A⇔B⊆A.
(2)交集的性质:A∩∅=∅;A∩A=A;A∩B=B∩A;A∩B=A⇔A⊆B.
(3)补集的性质:A∪(∁UA)=U;A∩(∁UA)=∅.∁U(∁UA)=A;
∁U(A∪B)=(∁UA)∩(∁UB);∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB).
知识点4 充分条件与必要条件
1、充分条件与必要条件
“若p,则q”为真命题
“若p,则q”为假命题
推出关系
p⇒q
p⇏q
条件关系
p 是q 的充分条件
q 是p 的必要条件
p 不是q 的充分条件
q 不是p 的必要条件
定理关系
判定定理给出了相应数学结论成立的充分条件
性质定理给出了相应数学结论成立的必要条件
2、充要条件
(1)充要条件的定义
如果“若
,则
”和它的逆命题“若
,则
”均为真命题,即既有
,又有
,就记作
。
此时,
既是
的充分条件,也是
的必要条件,我们说
是
的充分必要条件,简称充要条件。
(2)充要条件的含义
若
是
的充要条件,则
也是
的充要条件,虽然本质上是一样的,但在说法上还是不同的,
因为这两个命题的条件与结论不同。
(3)充要条件的等价说法:
是
的充要条件又常说成是
成立当且仅当
成立,或
与
等价。
知识点5 全称量词与存在量词
1、全称量词与全称量词命题
(1)全称量词:短语“所有的”“任意一个”在逻辑中通常叫作全称量词,并用符号“
”表示.
2
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【注意】(1)全称量词的数量可能是有限的,也可能是无限的,由有题目而定;
(2)常见的全称量词还有“一切”、“任给”等,相应的词语是“都”
(2)全称量词命题:含有全称量词的命题,称为全称量词命题.
符号表示:通常,将含有变量
的语句用
,
,
,…表示,变量
的取值范围用
表
示,那么,全称量词命题“对
中任意一个
,
成立”可用符号简记为
【注意】(1)从集合的观点看,全称量词命题是陈述某集合中所有元素都具有某种性质的命题;
(2)一个全称量词命题可以包含多个变量;
(3)有些全称量词命题中的全称量词是省略的,理解时需要把它补出来。
如:命题“平行四边形对角线互相平行”理解为“所有平行四边形对角线都互相平行”。
2、存在量词与存在量词命题
(1)存在量词:短语“存在一个”“至少有一个”在逻辑中通常叫作存在量词,并用符号“
”表示.
【注意】常见的存在量词还有“有些”、“有一个”、“对某些”、“有的”等;
(2)存在量词命题:含有存在量词的命题,叫作存在量词命题。
符号表示:存在量词命题“存在
中的元素
,使
成立”可用符号简记为
【注意】(1)从集合的观点看,存在量词命题是陈述某集合中有一些元素具有某种性质的命题;
(2)一个存在量词命题可以包含多个变量;
(3)有些命题虽然没有写出存在量词,但其意义具备“存在”、“有一个”等特征都是存在量词
命题
3、命题的否定:对命题p 加以否定,得到一个新的命题,记作“
”,读作“非p”或p 的否定.
(1)全称量词命题的否定:
一般地,全称量词命题“
”的否定是存在量词命题:
.
(2)存在量词命题的否定:
一般地,存在量词命题“
”的否定是全称量词命题:
.
(3)命题与命题的否定的真假判断:
一个命题和它的否定不能同时为真命题,也不能同时为假命题,只能一真一假.
即:如果一个命题是真命题,那么这个命题的否定是假命题,反之亦然.
(4)常见正面词语的否定:
正面词语
等于(=)
大于(>)
小于(<)
是
都是
否定
不等式(≠)
不大于(≤)
不
小
于
(≥)
不是
不都是
正面词语
至多有一个
至少有一个
任意
所有
至多有n 个
否定
至少有两个
一个都没有
某个
某些
至少有n+1 个
重难点01 已知一个元素属于集合,求集合中所含的参数值.
(1)确定性的运用:利用集合中元素的确定性解出参数的所有可能值;
(2)互异性的运用:根据集合中元素的互异性对集合中元素进行检验.
3
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【典例1】(23-24 高三上·广东惠州·月考)集合
,若
且
,则
的取值范
围为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】因为
且
,所以
且
,解得
.故选:B.
【典例2】(23-24 高三下·江西·月考)已知
,若
,且
,则
的取值范围是
( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】由题意得
且
,解得
.故选:A
重难点02 利用两个集合之间的关系确定参数的取值范围
第一步:弄清两个集合之间的关系,谁是谁的子集;
第二步:看集合中是否含有参数,若A
B
,
且A 中含参数应考虑参数使该集合为空集的情形;
第三步:将集合间的包含关系转化为方程(组)或不等式(组),求出相关的参数的值或取值范围.
常采用数形结合的思想,借助数轴解答.
【典例1】(2024·陕西西安·三模)设集合
,
,若
,则
( )
A.2
B.3
C.1
D.1 或2
【答案】C
【解析】因为
,
且
,
所以
,则
或
,解得
或
,
当
时
,不满足集合元素的互异性,故舍去;
当
时
,符合题意.
综上可得
.故选:C
【典例2】(2024·黑龙江·二模)已知
,若
,则实数
的取值范
4
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围为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】因为
,
,
又
,所以
,故
.故选:A.
重难点03 根据集合运算的结果确定参数的取值范围
法一:根据集合运算结果确定集合对应区间的端点值之间的大小关系,确定参数的取值范围.
法二:(1)化简所给集合;(2)用数轴表示所给集合;
(3)根据集合端点间关系列出不等式(组);(4)解不等式(组);(5)检验.
【注意】(1)确定不等式解集的端点之间的大小关系时,需检验能否取“=”;(2)千万不要忘记考虑空
集。
【典例1】(2024·重庆·模拟预测)设集合
,
,若
, 则
( )
A.1
B.
C.2
D.
【答案】B
【解析】当
时,
,则
,
即此时
,
,不符合要求;
当
时,
,则
,
即此时
,
,符合要求;
故
.故选:B.
【典例2】(2024·重庆·模拟预测)已知集合
,
,若
,则a 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】由不等式
,解得
或
,所以
或
,
又由不等式
,
当
时,不等式解集为空集,不满足
,不符合题意,舍去;
当
时,解得
,即
,
5
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此时不满足
,不符合题意,舍去;
当
时,解得
,即
,
要使得
,则满足
,
综上可得,实数
的取值范围为
.故选:A.
重难点 04 利用充分必要条件求参数的策略
1、巧用转化法求参数:把充分条件、必要条件转化为集合之间的关系,然后根据集合之间的关系列出关
于参数的不等式(不等式组)求解;
2、端点取值需谨慎:在求参数范围时,要注意边界或区间端点值的检验,从而确定取舍。
【典例1】(23-24 高三上·上海松江·期中)已知
,且
是
的充分不必
要条件,则实数
的取值范围是 .
【答案】
【解析】
,解得
,设
,
,
若
是
的充分不必要条件,则
,
则有
,且等号不会同时取到,解得
,
则实数
的取值范围是
.
【典例2】(23-24 高三上·江苏扬州·月考)(多选)若“
”是“
”的必要不充分条件,
则实数
可以是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】AD
【解析】由不等式
,可得
或
,
因为
是
的必要不充分条件,可得
或
,
解得
或
,即实数
的取值范围为
,
结合选项,可得A、D 符合题意.故选:AD.
重难点 05 根据全称(存在)量词命题的真假求参数
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1、全称量词命题求参的问题,常以一次函数、二次函数等为载体进行考察,一般在题目中会出现“恒成
立”等词语,解决此类问题时,可构造函数,利用数形结合求参数范围,也可用分离参数法求参数范围;
2、存在量词命题求参数范围的问题中常出现“存在”等词语,对于此类问题,通常时假设存在满足条件
的参数,然后利用条件求参数范围,若能求出参数范围,则假设成立;否则,假设不成立。解决有关存在
量词命题的参数的取值范围问题时,应尽量分离参数。
【典例1】(2024·四川·模拟预测)已知命题“
”为真命题,则实数
的取值范围
为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】因为命题“
”为真命题,所以
.
令
与
在
上均为增函数,
故
为增函数,当
时,
有最小值
,即
,故选:A.
【典例2】(23-24 高三上·黑龙江哈尔滨·期末)已知命题:
为假命题,则实数
的
取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由题意知命题:
为假命题,
则命题:
为真命题,
故当
时,
,即为
,符合题意;
当
时,需满足
,解得
,
综合可得实数
的取值范围是
,故选:D
一、子集的个数问题
如果集合A 中含有n 个元素,则有
(1)A 的子集的个数有2n个. (2)A 的非空子集的个数有2n-1 个.
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(3)A 的真子集的个数有2n-1 个 (4)A 的非空真子集的个数有2n-2 个.
【典例1】(2024·浙江·二模)已知集合
,
,若
,则满足集合
的
个数为( )
A.4
B.6
C.7
D.8
【答案】D
【解析】因为
,
所以
可以是
,
共8 个,故选:D
【典例2】(2024·全国·一模)已知集合
,
,则
子集的个数为(
)
A.1
B.2
C.3
D.4
【答案】D
【解析】由
,得
,解得
,
所以
,所以
,
所以
子集的个数为
.故选:D
二、判断集合与集合的关系
判断集合间关系的常用方法:
1、列举观察法:列出几何中的全部元素,通过定义得出集合间关系;
2、集合元素特征法:首先确定集合的代表元素是什么,弄清楚集合元素的特征,再利用集合元素的特征
判断集合间关系;
3、数形结合法:利用数轴或韦恩图判断集合间关系,如不等式的解集之间的关系,适合用数轴法。
【典例1】(2024·云南贵州·二模)已知集合
,
,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】由题意可得
,所以
.故选:A
【典例2】(2024 高三·全国·专题练习)已知集合
,
,则下列关
系中正确的是( )
8
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A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由题意知
,
,解得
或
,
则
,
,
则
不是B 的子集,
不是
的子集,
,
,故选:D.
三、韦恩图的应用
元素与集合的隶属关系以及集合之间的包含关系,一般都能通过韦恩图形象表达。有时题设条件比较抽象,
也应借助于韦恩图寻找解题思路。这样做有助于直观地分析问题、解决问题。
【典例1】(2024·山西长治·一模)已知集合
,则图中阴影部分
表示的集合为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】因为
,
图中阴影部分表示的集合为:
或
,
故选:A.
【典例2】(2024·河北邢台·二模)下列集合关系不成立的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A:因为
,故A 正确;
B:由空集的定义可知
,故B 正确;
C:由图可知C 正确;
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D:因为空集中不包含任何元素,故D 错误;故选:D.
四、集合新定义问题
在集合新定义问题中,出现较多的是在现有运算法则和运算律的基础上定义一种新的运算。解题时,要抓
住两点:(1)分析新定义的特点,把新定义中所叙述的问题的本质弄清楚,并且能够应用到具体的解题
过程中;(2)集合中元素的特性及集合的基本运算是解题的突破口,要熟练掌握。
【典例1】(2024·贵州黔东南·二模)若对任意
,
,则称A 为“影子关系”集合,下列集合为
“影子关系”集合的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】对于选项A:因为
,但
,不符合题意,故A 错误;
对于选项B:因为
,但
无意义,不符合题意,故B 错误;
对于选项C:例如
,但
,不符合题意,故C 错误,
对于选项D:对任意
,均有
,符合题意,故D 正确;故选:D.
【典例2】(23-24 高三下·甘肃·月考)如果集合U 存在一组两两不交(两个集合交集为空集时,称为不
交)的非空子集
,且满足
,那么称子集组
构成集
合U 的一个k 划分.若集合I 中含有4 个元素,则集合I 的所有划分的个数为( )
A.7 个
B.9 个
C.10 个
D.14 个
【答案】D
【解析】不妨设
,则:
的2 划分有
,
,
,
,
,
,
;
的3 划分有
,
,
,
,
,
;
的4 划分只有
.
综上,
的划分共有
个,D 正确.故选:D.
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五、充分条件与必要条件的判断
充分条件、必要条件、充要条件的判断方法
1、定义法:(1)分清命题的条件和结论;(2)判断“若p,则q”及“若q,则p”的真假;(3)得出
结论.
2、集合法:利用集合间的包含关系进行判断;
3、等价转化法:将命题转化为另一个与之等价的且便于判断真假的命题。
【典例1】(2024·江西南昌·二模)已知集合
,则“
”是“
”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
【解析】不等式
解得
,则
;
不等式
解得
,则
.
,所以“
”是“
”的充分不必要条件.故选:A
【典例2】(2024·湖南衡阳·模拟预测)已知命题p:集合
,命题q:集合
,则p 是q 的( )条件
A.充分不必要
B.必要不充分
C.充分必要
D.既不充分也不必要
【答案】B
【解析】
或
,
或
,
是
的真子集,
因此,
是
的必要不充分条件.故选:B
易错点1 对集合表示方法的理解存在偏差
点拨:对集合表示法的理解不能只流于形式上的“掌握”,要对本质进行剖析,需要明确集合中的代表元
素类型(点集或者数集)及代表元素的含义。
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【典例1】(23-24 高三下·江西吉安·期中)已知集合
,
,则
( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】解不等式
可得
,
由指数函数
的值域可得
,所以
.故选:D
【典例2】(2024·湖北·模拟预测)已知集合
,
,则
( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】由
,
当且仅当
,即
时,等号成立,得
;
由
得
,即
.所以
.故选:B
易错点2 忽视(漏)空集导致错误
点拨:空集不含任何元素,在解题过程中容易被忽略,特别是在隐含有空集参与的集合问题中,往往
容易因忽略空集的特殊性而导致漏解。
【典例1】(2024·重庆·模拟预测)设若
,
,则
,实数
的取值集合为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由题,得
,
因为
,所以
,
当
时,
无解,此时
,满足题意;
当
时,得
,所以
或
,解得
或
.
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综上,实数a 的值可以为0,
,
.故选:D.
【典例2】(2024·全国·模拟预测)已知全集
,集合
,
.若
,则
的最大值为 .
【答案】
【解析】因为
,
当
时,
,若
,则
.
在数轴上表示出集合
,
,如图,
则
;
当
时,
,此时
不成立,
当
时,
,此时
不成立.
综上,
的最大值为
.
易错点3 忽视集合元素的互异性
点拨:集合元素的互异性是集合的特征之一,集合中不可出现相同的元素。
【典例1】(2024·内蒙古呼伦贝尔·二模)已知集合
,
,若
中恰有三个元素,则
由a 的取值组成的集合为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】因为
中恰有三个元素,所以
或
或
,
结合集合中元素的互异性,解得
或
或
(舍去)或
.故选:D.
【典例2】(2024 高三·全国·专题练习)已知集合
,且
,则实数
为
( )
A.2
B.3
C.0 或3
D.
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【答案】B
【解析】因为
且
,所以
或
,
①若
,此时
,不满足元素的互异性;
②若
,解得
或3,
当
时不满足元素的互异性,当
时,
符合题意.
综上所述,
.故选:B
易错点4 判断充分性必要性位置颠倒
点拨:需要多注意倒装句的标志,解题时先翻译成正常的结构再判断计算。
【典例1】(2024·新疆·二模)使“
”成立的一个充分不必要条件是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】由
,得
,解得
,则选项中的
的范围组成的集合是
的真子集,
由选项知,选项
均不满足,选项B 满足.
故使“
”成立的一个充分不必要条件可以是“
”.故选:B.
【典例2】(23-24 高三上·天津南开·月考)若x,
,则“
”的一个必要不充分条件可以是
( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】A:
,是“
”的必要不充分条件,故A 正确;
B:
,是“
”的既不充分也不必要条件,故B 错误;
C:
,是“
”的既不充分也不必要条件,故C 错误;
D:
,是“
”的充分不必要条件,故D 错误;故选:A
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易错点5 对含有一个量词命题的否定理解错误
点拨:对含有一个量词的命题进行否定时,除了将存在量词命题变为全称量词命题,全称量词命题变
为存在量词命题外,不等式的否定只否定结论。
【典例1】(2024·贵州遵义·一模)已知命题
,
,则
为( )
A.
,
B.
,
C.
,
D.
,
【答案】D
【解析】由命题
,
可知,
为
,
,故D 正确;ABC 错误;故选:D
【典例2】(23-24 高三下·山东菏泽·开学考试)命题“
,
”的否定为( )
A.
,
B.
,
C.
,
D.
,
【答案】D
【解析】因为全称量词命题的否定是存在量词命题,
故命题“,”的否定为,.故选:D.
15