新人教版高一(初升高)暑期数学衔接第02讲集合的运算练习(学生版+解析)

这是一份新人教版高一(初升高)暑期数学衔接第02讲集合的运算练习(学生版+解析)，共17页。

1.理解两个集合的并集与交集的含义，能求两个集合的并集与交集
2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义，能求给定子集的补集
3.能使用Venn图表达集合的基本关系与基本运算，体会图形对理解抽象概念的作用．
【基础知识】
一、集合的并集
1.定义：一般地,由所有属于集合A或属于集合B的所有元素组成的集合,叫做集合A与B的并集,记作,读作A并B,
2.数学表达式：.
3.用Venn图表示(阴影部分)如图所示：
A
B
A
B
B
4.解读：(1)仍然是一个集合.
(2)并集概念中的“或”指的是只需满足其中一个条件即可,这与生活中的“或”字含义不同．生活中的“或”字是或此或彼,必居其一,而并集中的“或”字可以是兼有的. 或有三层含义：；；.
(3)对定义中“所有”二字不能简单地理解为把A,B中的元素放在一起,就是中的元素,要注意元素的互异性.
二、集合的交集
1.定义：一般地,由属于集合A且属于集合B的所有元素组成的集合,叫做A与B的交集,记作,读作A交B.
2.数学表达式：.
3.用Venn图表示(阴影部分)如图所示：
A
B
B
A
B
4.解读：(1)由是由集合A与集合B的所有公共元素组成的集合.(2)仍然是一个集合,当集合A与集合B没有元素时,.
三、集合的补集
1.全集的定义：一般地,如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作.
2.全集解读：
(1)全集包含我们所要研究的集合的全部元素,所要研究的集合都是它的子集.
(2)全集是相对于所研究问题的一个相对概念,所研究的问题变了,全集有可能就变了,如我们只在整数集Z范围内研究问题时,全集就是整数集Z,而当研究的问题拓展到实数集时,全集就是实数R,这时,整数集Z就不是全集了.
3.补集的定义：对于全集的一个子集A,由全集中不属于A的所有元素组成的集合,称为集合A相对于全集的补集,简称为集合A的补集,记作.
4.数学表达式：.
5.用Venn图表示(阴影部分)如图所示：
U
A
6.解读：
(1)若全集为具体的数集,则全集符号可换成相应的数集符号,如全集为实数R,可记为.
(2)补集既是集合之间的一种关系,又是集合之间的一种运算.
四、几个等价关系
在利用集合的交集、并集、补集性质解题时,常常会遇到A∩B＝A,A∪B＝B等这类问题,在集合的运算关系和两个集合的包含关系之间往往存在一定的联系,在一定的情况下可以相互转化,以下几个等价转化关系,请同学们务必掌握：A⊆B⇔A∩B＝A⇔A∪B＝B⇔A∩()=⇔()∪B=U,在解题中运用这种转化能有效地简化解题过程．
五、德摩根律与容斥原理
1.德摩根律
= 1 \* GB3 ① ；
= 2 \* GB3 ②
2.解读：以上两式常在集合运算中出现,其正确性可通过下面的Veen图验证：
3.容斥原理
我们把含有有限个元素的集合称为有限集,用card(A)表示有限集A的元素个数,如A={-1,2,3,4},则card(A)=4,
由上图易得 = 1 \* GB3 ①card(A∪B)= card(A)+card(B)－card(A∩B)； = 2 \* GB3 ② card(A∪B∪C)= card(A)+card(B)+card(C)－card(A∩B)－card(A∩C)－card(B∩C)+card(A∩B∩C).
六、进行集合的交、并、补运算注意三点：
(1)意义化：分清集合的类型,是表示数集、点集还是图形构成的集合．
(2)直观化：借助数轴、Venn图等将有关集合直观地表示出来．
(3)求出有关集合中方程、不等式的解,不能具体求出的,也应力求将相关集合转化为最简形式．运算时还要注意：①勿忘对空集的讨论；②勿忘集合中元素的互异性；③对于含参数的集合问题,勿忘对所求数值进行合理取舍．
【基础知识】
考点一：求集合的并集
例1．(2022学年宁夏石嘴山市平罗中学高一下学期期中)已知集合，，则等于( )
A．B．C．D．
考点二：求集合的交集
例2．(2022学年西藏拉萨中学高二下学期月考)已知集合，则A∩B=( )
A．{0，1，2，3}B．{0，1，2}C．{1，2，3}D．{2，3}
考点三：求集合的补集
例3．(2022届北京市第八十中学高三下学期考前热身练)已知，，则___________.
考点四：集合的混合运算
例4．(2022届吉林省吉林市普通高中高三第四次调研)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
考点五：venn图在集合运算中的运用
例5．(2022届陕西省西安中学高三下学期第二次仿真模拟)如图，全集，集合，集合，则阴影部分表示集合( )
A．B．
C．D．
考点六：根据集合运算求参数的值或范围
例6．(多选)(2022届湖北省武汉市高三下学期四月调研)已知集合，若，则的取值可以是( )
A．2B．3C．4D．5
考点七：集合之间的关系与集合运算的交汇
例7．(多选)(2022学年河北省石家庄市第六中学高一上学期期中)集合，则下列结论正确的是( )
A．A∪B=BB．A∪B=AC．A∩B=AD．A∩B=B
【真题演练】
1．(2021新高考全国卷Ⅰ)设集合,,3,4,,则
A．B．,C．,D．,3,
2. (2021新高考全国卷Ⅱ)设集合,则( )
A. B. C. D.
3．(2021高考全国卷乙)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
4.(2021高考全国卷甲)设集合，则( )
A．B．C．D．
5．(2020高考卷Ⅰ)设集合A={x|x2–4≤0}，B={x|2x+a≤0}，且A∩B={x|–2≤x≤1}，则a=( )
A．–4B．–2C．2D．4
6．(2020高考全国卷Ⅱ)已知集合U={−2，−1，0，1，2，3}，A={−1，0，1}，B={1，2}，则( )
A．{−2，3}B．{−2，2，3}C．{−2，−1，0，3}D．{−2，−1，0，2，3}
7．(2019高考全国卷Ⅲ)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
【过关检测】
1．(2022届北京市大兴区兴华中学高三三模)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
2．(2022届天津市武清区杨村第一中学高三下学期热身练)记全集，集合，集合，则=( )
A．B．
C．D．
3.(2022届辽宁省鞍山市第一中学高三下学期六模)设全集，集合，，则实数的值为( )
A．0B．-1C．2D．0或2
4．(2022届江西省萍乡市高三模拟)如图，全集，，，则阴影部分表示的集合为( )
A．B．C．D．
5. (多选)(2022届福建省泉州市高三第五次质量检测)已知集合A，B均为R的子集，若，则( )
A．B．
C．D．
6. (2022学年广东省汕头市潮阳区河溪中学高一上学期期中)若集合，集合，则正确的是( )
A．B．
C．D．
7.(2022学年广东省梅州市梅江区梅州中学高一上学期第二次月考) 满足的所有集合是______.
8.(2022学年重庆市巫山大昌中学校高一上学期期末) 某班有39名同学参加数学、物理、化学课外研究小组，每名同学至多参加两个小组.已知参加数学、物理、化学小组的人数分别为26，15，13，同时参加数学和物理小组的有6人，同时参加物理和化学小组的有4人，则同时参见数学和化学小组有多少人__________.
9. (2022学年福建省莆田砺志学校高一上学期学情摸底)设集合，且都是集合的子集，如果把叫作集合的“长度”，那么集合的“长度”的最小值是___________.
10.(2022学年重庆市缙云教育联盟高二下学期5月质量检测)已知集合，集合．
(1)当时，求；
(2)若，求实数的取值范围
第02讲 集合的运算
【学习目标】
1.理解两个集合的并集与交集的含义，能求两个集合的并集与交集
2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义，能求给定子集的补集
3.能使用Venn图表达集合的基本关系与基本运算，体会图形对理解抽象概念的作用．
【基础知识】
一、集合的并集
1.定义：一般地,由所有属于集合A或属于集合B的所有元素组成的集合,叫做集合A与B的并集,记作,读作A并B,
2.数学表达式：.
3.用Venn图表示(阴影部分)如图所示：
A
B
A
B
B
4.解读：(1)仍然是一个集合.
(2)并集概念中的“或”指的是只需满足其中一个条件即可,这与生活中的“或”字含义不同．生活中的“或”字是或此或彼,必居其一,而并集中的“或”字可以是兼有的. 或有三层含义：；；.
(3)对定义中“所有”二字不能简单地理解为把A,B中的元素放在一起,就是中的元素,要注意元素的互异性.
二、集合的交集
1.定义：一般地,由属于集合A且属于集合B的所有元素组成的集合,叫做A与B的交集,记作,读作A交B.
2.数学表达式：.
3.用Venn图表示(阴影部分)如图所示：
A
B
B
A
B
4.解读：(1)由是由集合A与集合B的所有公共元素组成的集合.(2)仍然是一个集合,当集合A与集合B没有元素时,.
三、集合的补集
1.全集的定义：一般地,如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作.
2.全集解读：
(1)全集包含我们所要研究的集合的全部元素,所要研究的集合都是它的子集.
(2)全集是相对于所研究问题的一个相对概念,所研究的问题变了,全集有可能就变了,如我们只在整数集Z范围内研究问题时,全集就是整数集Z,而当研究的问题拓展到实数集时,全集就是实数R,这时,整数集Z就不是全集了.
3.补集的定义：对于全集的一个子集A,由全集中不属于A的所有元素组成的集合,称为集合A相对于全集的补集,简称为集合A的补集,记作.
4.数学表达式：.
5.用Venn图表示(阴影部分)如图所示：
U
A
6.解读：
(1)若全集为具体的数集,则全集符号可换成相应的数集符号,如全集为实数R,可记为.
(2)补集既是集合之间的一种关系,又是集合之间的一种运算.
四、几个等价关系
在利用集合的交集、并集、补集性质解题时,常常会遇到A∩B＝A,A∪B＝B等这类问题,在集合的运算关系和两个集合的包含关系之间往往存在一定的联系,在一定的情况下可以相互转化,以下几个等价转化关系,请同学们务必掌握：A⊆B⇔A∩B＝A⇔A∪B＝B⇔A∩()=⇔()∪B=U,在解题中运用这种转化能有效地简化解题过程．
五、德摩根律与容斥原理
1.德摩根律
= 1 \* GB3 ① ；
= 2 \* GB3 ②
2.解读：以上两式常在集合运算中出现,其正确性可通过下面的Veen图验证：
3.容斥原理
我们把含有有限个元素的集合称为有限集,用card(A)表示有限集A的元素个数,如A={-1,2,3,4},则card(A)=4,
由上图易得 = 1 \* GB3 ①card(A∪B)= card(A)+card(B)－card(A∩B)； = 2 \* GB3 ② card(A∪B∪C)= card(A)+card(B)+card(C)－card(A∩B)－card(A∩C)－card(B∩C)+card(A∩B∩C).
六、进行集合的交、并、补运算注意三点：
(1)意义化：分清集合的类型,是表示数集、点集还是图形构成的集合．
(2)直观化：借助数轴、Venn图等将有关集合直观地表示出来．
(3)求出有关集合中方程、不等式的解,不能具体求出的,也应力求将相关集合转化为最简形式．运算时还要注意：①勿忘对空集的讨论；②勿忘集合中元素的互异性；③对于含参数的集合问题,勿忘对所求数值进行合理取舍．
【基础知识】
考点一：求集合的并集
例1．(2022学年宁夏石嘴山市平罗中学高一下学期期中)已知集合，，则等于( )
A．B．C．D．
答案:B
解析：因为，，所以；故选B
考点二：求集合的交集
例2．(2022学年西藏拉萨中学高二下学期月考)已知集合，则A∩B=( )
A．{0，1，2，3}B．{0，1，2}C．{1，2，3}D．{2，3}
答案:D
解析：由题设，.故选D
考点三：求集合的补集
例3．(2022届北京市第八十中学高三下学期考前热身练)已知，，则___________.
答案:
解析：因为，，
所以或
考点四：集合的混合运算
例4．(2022届吉林省吉林市普通高中高三第四次调研)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
答案:A
解析：由已知，集合，所以，而集合，
所以.故选A.
考点五：venn图在集合运算中的运用
例5．(2022届陕西省西安中学高三下学期第二次仿真模拟)如图，全集，集合，集合，则阴影部分表示集合( )
A．B．
C．D．
答案:D
解析：矩形表示全集，集合，集合,
，则阴影表示集合为.
故选D.
考点六：根据集合运算求参数的值或范围
例6．(多选)(2022届湖北省武汉市高三下学期四月调研)已知集合，若，则的取值可以是( )
A．2B．3C．4D．5
答案:AB
解析：因为，所以，所以或；故选AB
考点七：集合之间的关系与集合运算的交汇
例7．(多选)(2022学年河北省石家庄市第六中学高一上学期期中)集合，则下列结论正确的是( )
A．A∪B=BB．A∪B=AC．A∩B=AD．A∩B=B
答案:BD
解析：因为，所以A∪B=A，A∩B=B.故选BD.
【真题演练】
1．(2021新高考全国卷Ⅰ)设集合,,3,4,,则
A．B．,C．,D．,3,
答案:B
解析：,,3,4,,
,3,4,,．
故选B．
2. (2021新高考全国卷Ⅱ)设集合,则( )
A. B. C. D.
答案:B
解析：由题设可得,故,故选B.
3．(2021高考全国卷乙)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
答案:C
解析：任取，则，其中，所以，，故，
因此，．故选C．
4.(2021高考全国卷甲)设集合，则( )
A．B．C．D．
答案:B
解析：因为，所以,
故选B．
5．(2020高考卷Ⅰ)设集合A={x|x2–4≤0}，B={x|2x+a≤0}，且A∩B={x|–2≤x≤1}，则a=( )
A．–4B．–2C．2D．4
答案:B
解析：求解二次不等式可得：，求解一次不等式可得：．由于，故：，解得：．
故选B．
6．(2020高考全国卷Ⅱ)已知集合U={−2，−1，0，1，2，3}，A={−1，0，1}，B={1，2}，则( )
A．{−2，3}B．{−2，2，3}C．{−2，−1，0，3}D．{−2，−1，0，2，3}
答案:A
解析：由题意可得：，则．故选A
7．(2019高考全国卷Ⅲ)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
答案:A
解析：因为，，所以，故选A．
【过关检测】
1．(2022届北京市大兴区兴华中学高三三模)已知集合，，则( )
A．B．C．D．
答案:B
解析：因为，，所以，故选B.
2．(2022届天津市武清区杨村第一中学高三下学期热身练)记全集，集合，集合，则=( )
A．B．
C．D．
答案:C
解析：依题意，或，因，所以.
故选C
3.(2022届辽宁省鞍山市第一中学高三下学期六模)设全集，集合，，则实数的值为( )
A．0B．-1C．2D．0或2
答案:A
解析：由集合知，，即，而，全集，
因此，，解得，经验证满足条件，所以实数的值为0.故选A
4．(2022届江西省萍乡市高三模拟)如图，全集，，，则阴影部分表示的集合为( )
A．B．C．D．
答案:D
解析：由图示可知，阴影部分可表示为,∵,∴,
故选.
5. (多选)(2022届福建省泉州市高三第五次质量检测)已知集合A，B均为R的子集，若，则( )
A．B．
C．D．
答案:AD
解析：如图所示
根据图像可得,故A正确；由于 ，故B错误； ,故C错误
，故选AD
6. (2022学年广东省汕头市潮阳区河溪中学高一上学期期中)若集合，集合，则正确的是( )
A．B．
C．D．
答案:ABCD
解析：对于A选项，，且，A对；
对于B选项，，所以，，，B对；
对于C选项，，C对；
对于D选项，，D对.故选ABCD.
7.(2022学年广东省梅州市梅江区梅州中学高一上学期第二次月考) 满足的所有集合是______.
答案:或或或
解析：∵，∴为的子集，
∴或或，
∴或或或
8.(2022学年重庆市巫山大昌中学校高一上学期期末) 某班有39名同学参加数学、物理、化学课外研究小组，每名同学至多参加两个小组.已知参加数学、物理、化学小组的人数分别为26，15，13，同时参加数学和物理小组的有6人，同时参加物理和化学小组的有4人，则同时参见数学和化学小组有多少人__________.
答案:
解析：设参加数学、物理、化学小组的同学组成的集合分别为，、，同时参加数学和化学小组的人数为，因为每名同学至多参加两个小组，所以同时参加三个小组的同学的人数为，如图所示：
由图可知：，解得，所以同时参加数学和化学小组有人.
9. (2022学年福建省莆田砺志学校高一上学期学情摸底)设集合，且都是集合的子集，如果把叫作集合的“长度”，那么集合的“长度”的最小值是___________.
答案:
解析：由题可知，的长度为 ，的长度为， 都是集合的子集，
当的长度的最小值时，与应分别在区间的左右两端，
即，则，
故此时的长度的最小值是：.
10.(2022学年重庆市缙云教育联盟高二下学期5月质量检测)已知集合，集合．
(1)当时，求；
(2)若，求实数的取值范围
解析： (1)当时，，
；
(2)由，则有：，解得：，即，
实数的取值范围为．