集合习题

前言

基础习题

用列举法表示集合\(\{x\in N\mid \cfrac{6}{6-x}\in N\}\)=________________.

分析:\(\{0,3,4,5\}\)

用列举法表示集合\(\{y\in N\mid y=-x^2+6,x\in N\}\)=________________.

分析:\(\{2,5,6\}\)

用列举法表示集合\(\{(x,y)\mid y=-x^2+6,x\in N,y\in N\}\)=________________.

分析:\(\{(0,6),(1,5),(2,2)\}\)

\(A\)\(B\)为两个集合,下列四个命题:

\(A\not\subset B\) \(\Leftrightarrow\) \(\forall x\in A\),有\(x\not\in B\);②\(A\not\subset B\) \(\Leftrightarrow\) \(A\cap B=\varnothing\)

\(A\not\subset B\) \(\Leftrightarrow\) \(B\not\subset A\);④\(A\not\subset B\) \(\Leftrightarrow\) \(\exists x\in A\),使得\(x\not\in B\)

其中真命题的序号是_____________;

分析:举反例即可,若\(A=\{1,2,3\}\)\(B=\{1,2,4,5\}\),则满足\(A\not\subset B\),但是\(1\in A\)\(1\in B\)\(A\cap B=\{1,2\}\),故①②是假命题;

\(A=\{1,2,4\}\)\(B=\{1,2\}\),满足\(A\not\subset B\),但是\(B\subseteq A\),则③是假命题,故只有④是真命题。

【2021届宝鸡质检3文理第1题】已知集合\(A=\{1,a\}\),集合\(B=\{-1,1,a^2\}\),若 \(A\subsetneqq B\) ,则\(a=\)\(\quad\)

$A.0$ $B.1$ $C.-1$ $D.0或1$

解析:由于 \(A\subsetneqq B\) ,则 \(a=-1\)\(a=a^2\)

\(a=-1\) 时,集合 \(B\) 不满足元素互异性,故排除;

\(a=a^2\) 时,\(a=0\)\(a=1\),当 \(a=1\) 时,集合 \(B\) 也不满足元素互异性,故排除;

\(a=0\),则选 \(A\) .

将集合 \(\{2,4,6,8,10\}\)用描述法表示出来;

解析:初次学习,我们往往弄不清楚应该如何限制,其实将 \(x=2k\) 从函数的角度来理解,那么只需要限制自变量即可,即 \(\{x\mid x=2k , k\in N^{*},k<6 \}\),或者写成 \(\{x\mid x=2k , k=1,2,3,4,5\}\),或者 \(\{x\in N\mid x=2k , k\in N^{*},k<6 \}\),或者 \(\{x\in Z\mid x=2k , k\in N^{*},k<6 \}\) .

中档题目

已知集合\(A=\{x\mid -2\leq x\leq 7\}\),集合\(B=\{x\mid m+1< x<2m-1 \}\),若\(B\subseteq A\),则实数\(m\)的取值范围是什么?

分析:集合\(A\)为定集,集合\(B\)为动集,又因为出现了条件\(B\subseteq A\),故需要针对集合\(B\)分类讨论如下:

1、当集合\(B=\varnothing\)用不等式表示的集合,其左端点值超过右端点值,则此不等式表示空集。若左端点值不超过右端点值,则其不是空集。,则有\(m+1\ge 2m-1\),解得\(m\leq 2\)

2、当集合\(B\neq\varnothing\)时,必须满足三个条件,即 \(\left\{\begin{array}{l}{m+1< 2m-1}\\{ -2 \leq m+1}\\{2m-1 \leq7}\end{array}\right.\),解得\(2<m\leq 4\)

综上所述:实数\(m\)的取值范围是\(\{m\mid m\leq 4\}\)

上例中是否存在实数\(m\),使得\(A\subseteq B\)?若存在,求其取值范围,若不存在说明理由。

分析:自行画出草图可知,若存在满足题意的实数\(m\),则必满足条件\(\begin{cases} m+1 < -2 \\ 2m-1 >7\end{cases}\),解得\(m\in \varnothing\)。故这样的实数不存在。

若集合\(B=\{x\mid m+1\leq x\leq 1-2m \}\),集合\(A=\{x\mid -2\leq x\leq 7\}\),若\(A\subsetneqq B\),求实数\(m\)的取值范围。

分析:自行画出草图可知,先列出条件\(\begin{cases}&m+1\leq-2\\&1-2m \ge 7\end{cases}\),解得\(m\leq -3\)

接下来验证\(m=-3\)是否满足题意。

\(m=-3\)时,\(A=[-2,7]\)\(B=[m+1,1-2m]=[-2,7]\),此时\(A=B\)

不满足题意,舍去,故实数\(m\)的取值范围为\(\{m\mid m<-3\}\)

已知集合\(A=\{2x,\cfrac{y-1}{x},1\}\),集合\(B=\{x^2,x+y,0\}\),若\(A=B\),求\(x+y\)=____________.

分析:本题目就对应相等的方向上有\(A\rightarrow B\)\(B\rightarrow A\)两个方向,但是由\(B\rightarrow A\)比较简单,故求解如下

\(0=2x\),推出集合A中分母为0,故只能是\(0=\cfrac{y-1}{x}\),故\(y=1\),此时集合\(A=\{2x,0,1\}\),集合\(B=\{x^2,x+1,0\}\),这时候的对应要么\(2x=x^2\)要么\(2x=x+1\)

\(2x=x^2\)时,解得\(x=0或x=2\),当\(x=2\)时,集合\(A=\{4,0,1\}\),集合\(B=\{4,3,1\}\),验证都不满足题意;

\(2x=x+1\)时,解得\(x=1\),验证得到此时\(A=\{2,0,1\}=B=\{1,2,0\}\),满足题意,则\(x=1\),故\(x+y=2\)

(2015☆太原月考)已知集合\(M=\{(x,y)\mid y=x^2\}\),集合\(N=\{(x,y)\mid y=2^x\}\),则\(M\cap N\)的元素个数是几个?

分析:应该比较容易想到\(M\cap N\)的元素个数就是两个函数的图像的交点个数,但难点是这两个函数图像的交点,绝大多数学生会画错的,在\(x<0\)处有一个交点,在\(x>0\)处应该有两个交点,因为\(x=2\)\(x=4\)时,\(x^2=2^x\)。故所求的元素个数是\(3\)个。

已知集合\(A=\{0,1,2\}\),集合B满足\(A\cup B=\{0,1,2\}\),则满足题意的集合B的个数是几个?

分析:由题目可知,本题实质是求集合\(A\)的所有子集的个数,故有\(2^3=8\)个。

已知集合\(A=\{-1,1\}\),集合B满足\(A\cup B=\{-1,0,1\}\),则满足题意的集合B的个数是几个?

分析:由于要求\(A\cup B=\{-1,0,1\}\),故集合\(B\)的构成分为两步:第一步必须选必选元素\(0\),第二步从可选元素\(-1,1\)中分别选出\(0\)个,\(1\)个,\(2\)个元素,即就是求集合\(\{-1,1\}\)的所有子集的个数,故有\(2^2=4\)个。

(2017铜川模拟)若集合\(A=\{x \in R\mid ax^2-3x+2=0\}\)中只有一个元素,求\(a\)的值。

分析:由于给定的方程\(ax^2-3x+2=0\)是仿二次方程,故需要针对\(a\)分类讨论:

\(a=0\)时,\(x=\cfrac{2}{3}\),此时\(A=\{\cfrac{2}{3}\}\)满足题意;

\(a\neq 0\)时,二次方程必须有两个相等的根,由\(\Delta=0\)得到\(a=\cfrac{9}{8}\)

\(a=0\)\(a=\cfrac{9}{8}\)

设集合A=\(\{x\in R\mid 2x^2+ax-a^2=0\}\)\(1\in A\)\(-2\not\in A\)

(1)求\(a\)的值,并写出\(A\)的所有子集。

(2)若集合\(B=\{x\in R\mid x^2+(m-3)x+m=0\}\)\((C_RA)\cap B=\varnothing\),求实数\(m\)的集合。

【解析】(1)因为\(1\in A\),所以\(2×1^2+a×1-a^2=0\),解得\(a=-1\)\(a=2\)

\(a=2\)时,\(A=\{1,-2\}\),与已知\(-2\not\in A\)矛盾,所以\(a\neq 2\)

\(a=-1\)时,\(A=\{ x\in R\mid 2x^2-x-1=0\}=\{1,-\cfrac{1}{2}\}\),符合题意。

所以A的所有子集为\(\varnothing\)\(\{1\}\)\(\{-\cfrac{1}{2}\}\)\(\{1,-\cfrac{1}{2}\}\)

(2)因为\((C_RA)\cap B=\varnothing\),所以\(B\subseteq A\),由于方程\(x^2\)\(+\)\((m-3)x\)\(+\)\(m\)\(=\)\(0\)的判别式\(\Delta\)\(=\)\((m-3)^2\)\(-4m\)\(=\)\(m^2\)\(-10m\)\(+\)\(9\),所以按照判别式的符号分类讨论如下:

①当\(\Delta<0\)\(1<m<9\)时,集合B为空集,符合题意。

②当\(\Delta=0\)\(m=1\)\(m=9\)时,若\(m=1\),则\(B=\{1\}\),符合题意,若\(m=9\),则\(B=\{-3\}\),不符合题意,舍去。

③当\(\Delta>0\)\(m<1\)\(m>9\)时,集合\(B\)有两个元素,所以\(B=A\),所以\(\begin{cases}-\cfrac{1}{2}+1=-(m-3)\\(-\cfrac{1}{2})\times1=m\end{cases}\)矛盾,舍去。所以实数\(m\)的值构成的集合为\([1,9)\)

已知集合\(A=\{1,2,3,4,5\}\)\(B=\{x-y\mid x\in A,y\in A,x-y\in A\}\),则\(B\)中所含元素的个数为【 】

$A.3$ $B.6$ $C.8$ $D.10$

【解析】选\(D\),由\(x \in A\)\(y \in A\)\(x-y=0\)\(x-y=\pm1\)\(x-y=\pm2\)\(x-y=\pm3\)\(x-y=\pm4\)

所以集合\(B=\{(2,1),(3,1),(4,1),(5,1),(3,2),(4,2),(5,2),(4,3), (5,3),(5,4)\}\)

所以集合\(B\)有10个元素。

若集合\(A=\{x\mid (k+2)x^2+2kx+1=0\}\)有且仅有两个子集 ,则实数\(k\)的取值为 【】

$A.2或-1$ $B.-2或-1$ $C.-2$ $D.\pm2或-1$

分析:由题目可知,集合\(A\)有且仅有两个子集,说明集合\(A\)应该为单元素集合,从而说明仿二次方程\((k+2)x^2+2kx+1=0\),可能有一次方程和二次方程两种情形。

\(k=-2\)时,原方程变形为一次方程\(-4x+1=0\),仅有一个解,适合题意;

\(k\neq -2\)时,原方程要仅有一个解,则必须\(\Delta =0\),即\((2k)^2-4\cdot(k+2)\cdot 1=0\),解得\(k=2\)\(k=-1\),满足题意,

综上所述,实数\(k\)的取值为\(\pm 2或-1\),故选\(D\)

若集合\(M=\{0,1,2\}\),集合\(N=\{(x,y)\mid x-2y+1\ge 0且x-2y-1\leq 0,x,y\in M\}\),则集合\(N\)的非空真子集的个数为 【】

$A.30$ $B.14$ $C.16$ $D.32$

分析:由于\(x,y\in M\),集合\(M=\{0,1,2\}\),故点\((x,y)\)的所有取值情形有\(9\)种,

即有\((0,0)\)\((0,1)\)\((0,2)\)\((1,0)\)\((1,1)\)\((1,2)\)\((2,0)\)\((2,1)\)\((2,2)\)

将其分别代入条件\(x-2y+1\ge 0\)\(x-2y-1\leq 0\)验证,可知,\(N=\{(0,0),(1,0),(1,1),(2,1)\}\)

故集合\(N\)的非空真子集的个数为\(2^4-2=14\),选\(B\)

已知集合\(A=\{x\mid 2x^2-3x-2\leq 0\}\)\(B=[a,a+2]\),若\(A\cap B=B\),则实数\(a\)的取值范围是【】

$A.[-\cfrac{5}{2},-\cfrac{1}{2}]$ $B.[-\cfrac{1}{2},0]$ $C.[-\cfrac{1}{2},2]$ $D.[0,2]$

分析:由\(a+2\leq 2\)\(a\ge -\cfrac{1}{2}\),得到\(a\in [-\cfrac{1}{2},0]\),故选\(B\)

【2019届高三理科数学第三轮模拟训练题】设集合\(A=\{x |x^2\leqslant x \}\)\(B=\{x |\cfrac{1}{x}\geqslant 1\}\),则\(A\cap B\)=【】

$A.(-\infty,1]$ $B.[0,1]$ $C.(0,1]$ $D.(-\infty,-1]\cup (0,1]$

分析:训练解不等式和集合运算,选\(C\).

已知集合\(A=\{x\in Z\mid x^2-3x+2\leq 0\}\)\(B=\{x \mid \cfrac{1}{2}\leq 2^x\leq 4\}\),则\(A\cap B\)的子集的个数是【 】

$A.1$ $B.2$ $C.3$ $D.4$

提示:\(A\cap B=\{1,2\}\),故选\(D\).

【三轮模拟】设集合\(M=\{x\in R |(x-1)^2\leqslant 1\}\)\(P=\{x\in R |\cfrac{x-1}{x+2}\leqslant 0\}\),则\(M\cap P\)=【】

$A.(-2,1]$ $B.[-1,3]$ $C.[0,1]$ $D.(-2,-1]$

分析:训练解不等式和集合运算,选\(C\).

已知集合\(A=\{x\mid 0<x<2\}\),集合\(B=\{x\mid -1<x<1\}\),集合\(C=\{x\mid mx+1>0\}\),若\((A\cup B)\subseteq C\),则实数\(m\)的取值范围是______________。

分析:\(A\cup B=(-1,2)\),由题目可知\((-1,2)\subseteq C\),集合\(C=\{x\mid mx+1>0\}\)

\(m>0\)时,\(x>-\cfrac{1}{m}\),则\(C=(-\cfrac{1}{m},+\infty)\),则\(-\cfrac{1}{m}\leqslant -1\),解得\(m\leqslant 1\),故\(0<m\leqslant 1\)

\(m=0\)时,\(C=R\),满足题意;

\(m<0\)时,\(x<-\cfrac{1}{m}\),则\(C=(-\infty,-\cfrac{1}{m})\),则\(-\cfrac{1}{m}\geqslant 2\),解得\(m\geqslant -\cfrac{1}{2}\),故\(-\cfrac{1}{2}\leqslant m <0\)

综上所述,实数\(m\)的取值范围是\([-\cfrac{1}{2},1]\)

在关于\(x\)的不等式\(x^2-(a+1)x+a<0\)的解集中至多包含\(2\)个整数,则\(a\)的取值范围是【】

$A.(-3,5)$ $B.(-2,4)$ $C.[-3,5]$ $D.[-2,4]$

分析:由题目可知,\((x-a)(x-1)<0\)

\(a=1\)时,解集为\(\varnothing\),满足解集中至多包含\(2\)个整数,符合题意;

\(a>1\)时,解集为\((1,a)\),若要解集中至多包含\(2\)个整数,则需要\(a\leqslant 4\),故\(1<a\leqslant 4\)

\(a<1\)时,解集为\((a,1)\),若要解集中至多包含\(2\)个整数,则需要\(a\geqslant -2\),故\(-2\leqslant a < 1\)

综上所述,实数\(a\)的取值范围是\([-2,4]\)

拔高习题

(2016.湖北七市联考)已知集合\(P=\{n|n=2k-1,k\in N^*,k\leq 50\)\(Q=\{2,3,5\}\),则集合\(T=\{xy|x\in P,y\in Q\}\)中元素的个数为多少?

分析:集合\(P\)中分别有50个元素,\(Q\)中分别有3个元素,两两相乘,不计重复共有\(50\times 3=150\)个元素,其中重复元素可以这样统计:

\(x\in P,y=2\)时,\(xy\)一定时偶数,而\(x\in P,y=3\)\(x\in P,y=5\)时的\(xy\)值为奇数,二者不会重复;

但是\(x\in P,y=3\)\(x\in P,y=5\)时的\(xy\)值都是奇数,有可能重复;具体的重复的个数计算如下:

\(3(2k_1-1)=5(2k_2-1)\)\(k_1,k_2\in N^*,1\leq k_1,k_2\leq 50\),变形为\(k_2=\cfrac{3k_1+1}{5}\),当\(k_1=3,8,13,18,23,28,33,38,43,48\)时,对应的\(k_2\in N^*\),故重复的元素有10个,故集合\(T=\)中元素的个数为\(150-10=140\)个。

【2019渭南模拟】已知集合\(A=\{(x,y)\mid (x-1)^2+y^2=1\}\)\(B=\{(x,y) \mid x+y+m\geqslant 0\}\),若\(A\subseteq B\),则\(m\)的取值范围是__________.

分析:集合\(A\)表示圆心在\((1,0)\),半径为\(1\)的圆,集合\(B\)表示直线\(x+y+m=0\)的右上方区域,要使得\(A\subseteq B\)

则圆要在直线\(x+y+m=0\)的右上方区域,则圆心到直线的距离\(d=\cfrac{|1+0+m|}{\sqrt{2}}\geqslant 1\),解得\(m\geqslant \sqrt{2}-1\),或者\(m\leqslant -\sqrt{2}-1\)

结合图形舍去\(m\leqslant -\sqrt{2}-1\),故\(m\geqslant \sqrt{2}-1\),即所求范围为\(m\in [\sqrt{2}-1,+\infty)\).

【2020学生问题】【新定义问题】设非空集合\(A\)为实数集的子集,若\(A\)满足下列两个条件:

(1).\(0\in A\)\(1\in A\)

(2).对任意\(x,y\in A\)\(x+y\in A\)\(x-y\in A\)\(xy\in A\)\(\cfrac{x}{y}\in A(y\neq 0)\),则称\(A\)为一个数域,那么命题:

①有理数集\(Q\)是一个数域;

②若\(A\)为一个数域,则\(Q\subseteq A\)

③若\(A\)\(B\)都是数域,则\(A\cap B\)也是一个数域;

④若\(A\)\(B\)都是数域,则\(A\cup B\)也是一个数域;

其中真命题的序号为___________。

欲理解如下:比如整数集\(Z\)就不是一个数域,整数集\(Z\)满足\(0\in Z\)\(1\in Z\);但是不满足条件二,比如\(1\in Z\)\(2\in Z\),但是\(\cfrac{1}{2}\not\in Z\),故整数集\(Z\)不是一个数域;同理,自然数集\(N\)不是数域[同理\(\cfrac{1}{2}\not\in N\),],无理数集\(C_RQ\)不是数域[比如\(\cfrac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=1\not\in C_RQ\)];

详细分析如下:

对于①而言,有理数集\(Q\)显然满足条件一,对于任意两个有理数,其四则运算的结果一定是有理数,则满足条件二,故有理数集\(Q\)是一个数域;即①正确;且有理数集\(Q\)是最小的数域;

对于②而言,理解了有理数集\(Q\)是最小的数域,则容易知道②正确;

[解释:由于\(A\)为数域,则\(0\in A\)\(1\in A\),则对任意正整数\(m\in Z^+\),必然有\(m=1+1+1+\cdots \in A\),进而能得到整数集;继而对\(\forall m,n\in z^+\)\(m\pm n\in A\)\(mn\in Q\)\(\pm \cfrac{m}{n}\in A\),显然后半部分构成了分数集;而任意一个有理数可表成两个整数的商,故\(Q\in A\)]

对于③而言,正确,令\(C=A\cap B\),则由\(A\)\(B\)都是数域,则\(0,1\in A\)\(0,1\in B\),故\(0,1\in C\);又由于对任意\(x,y\in A\),对任意\(x,y\in B\),则一定有\(x+y\in A\)\(x-y\in A\)\(xy\in A\)\(\cfrac{x}{y}\in A(y\neq 0)\)且一定有\(x+y\in B\)\(x-y\in B\)\(xy\in B\)\(\cfrac{x}{y}\in B(y\neq 0)\),故必然有\(x+y\in C\)\(x-y\in C\)\(xy\in C\)\(\cfrac{x}{y}\in C(y\neq 0)\),即\(C\)满足条件一和二,故\(C\)是数域,也就是\(A\cap B\)是数域,故③正确;

对于④而言,我们前面说明无理数集不能构成数域,但是形如\(M=\{a+\sqrt{2}b (a,b\in Q)\}\)的无理数集合却是可以构成数域的,说明如下:

\(a=b=0\),则\(0\in M\),令\(a=1,b=0\),则\(1\in M\),故满足条件一;

任取集合\(M\)中的两个数\(a_1+\sqrt{2}b_1(a_1,b_1\in Q)\)\(a_2+\sqrt{2}b_2(a_2,b_2\in Q)\)

容易说明他们的和与差\((a_1\pm a_2)+(b_1\pm b_2)\sqrt{2}\in M\)

其乘积\((a_1+\sqrt{2}b_1)(a_2+\sqrt{2}b_2)=\cdots=(a_1a_2+2b_1b_2)+(a_1b_2+a_2b_1)\sqrt{2}\in M\)

其商(说明一个即可)\(\cfrac{a_1+\sqrt{2}b_1}{a_2+\sqrt{2}b_2}=\cfrac{(a_1+\sqrt{2}b_1)(a_2-\sqrt{2}b_2)}{(a_2+\sqrt{2}b_2)(a_2-\sqrt{2}b_2)}=\cfrac{(a_1a_2-2b_1b_2)+(-a_1b_2+a_2b_1)\sqrt{2}}{a_2^2-2b_2^2}\in M\)

即集合\(M\)满足条件二;综上所述,形如\(M=\{a+\sqrt{2}b (a,b\in Q)\}\)的无理数集合可以构成数域,

为了说明④错误,我们取\(M=\{a+\sqrt{2}b (a,b\in Q)\}\)\(N=\{a+\sqrt{3}b (a,b\in Q)\}\)

此时容易说明\(1+\sqrt{2}\)\(1+\sqrt{3}\)的和\(2+\sqrt{2}+\sqrt{3}\)并不在其并集\(M\cup N\)中,

故若\(A\)\(B\)都是数域,则\(A\cup B\)却不一定是数域;故④错误;

综上所述,正确命题的序号为①②③;

对应练习

已知集合\(A=\{x\in R\mid x-\cfrac{1}{x}=0\}\),则满足\(A\cup B=\{-1,0,1\}\)的集合\(B\)的个数是【】

$A.2$ $B.3$ $C.4$ $D.9$

[解析] 解方程\(x-\cfrac{1}{x}=0\),得\(x=1\)\(x=-1\),所以\(A=\{1,-1\}\),又\(A\cup B=\{-1,0,1\}\)

所以\(B=\{0\}\)\(\{0,1\}\)\(\{0,-1\}\)\(\{0,1,-1\}\),故集合\(B\)共有\(4\)个,故选\(C\).

已知集合\(A=\{x\in R\mid x^2+x-6=0\}\)\(B=\{x\in R\mid ax-1=0\}\),若\(B\subseteq A\),则实数\(a\)的值为【】

$A.\cfrac{1}{3}或-\cfrac{1}{2}$ $B.-\cfrac{1}{3}或\cfrac{1}{2}$ $C.\cfrac{1}{3}或-\cfrac{1}{2}或0$ $D.-\cfrac{1}{3}或\cfrac{1}{2}或0$

提示:仿一次方程,分类讨论,选\(D\).

已知集合\(A=\{x\mid -x^2+3x+10\geqslant 0\}\)\(B=\{x\mid m+1\leqslant x\leqslant 2m-1\}\),若\(A\cap B\neq \varnothing\),则\(m\)的取值范围是【】

$A.[\cfrac{1}{2},4]$ $B.(-\infty,\cfrac{1}{2})\cup(4,+\infty)$ $C.[2,4]$ $D.(2,4)$

法1:直接法,\(A=[-2,5]\)\(B=[m+1,2m-1]\)

由于\(A\cap B\neq \varnothing\),则\(B\neq \varnothing\)

\(\left\{\begin{array}{l}{m+1\leqslant 2m-1}\\{-2\leqslant m+1\leqslant 5}\end{array}\right.\)①或\(\left\{\begin{array}{l}{m+1\leqslant 2m-1}\\{-2\leqslant 2m-1\leqslant 5}\end{array}\right.\)②,

解①得到,\(2\leqslant m\leqslant 4\);解②得到,\(2\leqslant m\leqslant 3\)

求其并集,得到\(2\leqslant m\leqslant 4\);故选\(C\)

法2:间接法,\(A=[-2,5]\)\(B=[m+1,2m-1]\),先求\(A\cap B=\varnothing\)

①当\(B=\varnothing\)时,则\(m+1>2m-1\),解得\(m<2\)

②当\(B\neq \varnothing\)时,要使得\(A\cap B=\varnothing\)

\(\left\{\begin{array}{l}{m\geqslant 2}\\{m+1>5}\end{array}\right.\)\(\left\{\begin{array}{l}{m\geqslant 2}\\{2m-1<-2}\end{array}\right.\)

解得\(m>4\)

综上可知,\(A\cap B=\varnothing\)时,\(m<2\)\(m>4\)

\(A\cap B\neq\varnothing\)时,\(2\leqslant m\leqslant 4\),故选\(C\)

设集合\(A=\{0,-4\}\)\(B=\{x\mid x^2+2(a+1)x+a^2-1=0,x\in R\}\),若\(A\cap B=B\),则实数\(a\)的取值范围是_________。

提示:由\(A\cap B=B\),得到\(B\subseteq A\);分类讨论如下:

\(B=\varnothing\)\(\Delta=4(a+1)^2-4(a^2-1)<0\),解得\(a<-1\)

\(B\)为单元素集时,即\(B=\{0\}\)\(B=\{-4\}\),详述如下,

\(B=\{0\}\)时,将\(x=0\)代入方程得到\(a^2-1=0\),解得\(a=1\)或者\(a=-1\)

接下来验证如下,当\(a=1\)时,\(B=\{0,-4\}\),不符前提\(B=\{0\}\),故舍去;再验证\(a=-1\)时,\(B=\{0\}\),符合前提\(B=\{0\}\)

\(B=\{-4\}\)时,将\(x=-4\)代入方程得到\(a^2-8a+7=0\),解得\(a=1\)或者\(a=7\)

接下来验证如下,当\(a=7\)时,\(B=\{-4,-12\}\),不符前提\(B=\{-4\}\),故舍去;再验证\(a=1\)时,\(B=\{0,-4\}\),不符合前提\(B=\{-4\}\),故舍去;

\(B=\{0\}\)时,\(a=-1\)符合题意;

\(B\)为双元素集时,即\(B=\{0,-4\}\)时,由根与系数关系得到,

\(\left\{\begin{array}{l}{\Delta=4(a^2+1)-4(a^2-1)>0①}\\{x_1+x_2=-2(a+1)=-4②}\\{x_1x_2=a^2-1=0③}\end{array}\right.\)

最快的解法是口算②式,得到\(a=1\),代入③式口算验证成立,再代入①式口算验证成立,故上述混合组的结果为\(a=1\).

综上所述,得到参数的取值范围是\(a\in(-\infty,-1]\cup \{1\}\).

转化划归

能转化为集合的包含与否关系的题目

  • 充分不必要、必要不充分的转化;

已知\(“\)命题\(p:(x-m)^2>3(x-m)\)\(”\)\(“\)命题\(q:x^2+3x-4<0\)\(”\)成立的必要不充分条件,则实数\(m\)的取值范围为________. 

【解析】先化简命题\(p\),由\((x-m)^2>3(x-m)\),得到\(x^2-(2m+3)x+m^2+3m>0\)

\(x^2-(2m+3)x+m(m+3)>0\),即\((x-m)[x-(m+3)]>0\)

则有\(p:x>m+3\)\(x<m;q:-4<x<1\)

因为\(p\)\(q\)成立的必要不充分条件,则\(\{x\mid-4<x<1\}\subseteq \{x\mid x>m+3或x<m\}\)

所以\(m+3≤-4\)\(m≥1\),即\(m≤-7\)\(m≥1\)

\(m\)的取值范围为\((-\infty,-7]\cup[1,+\infty)\)

  • 已知函数的单调区间,求参数的取值范围(参数包含在给定区间的端点处)。

已知函数\(f(x)=x^3+\cfrac{3}{2}x^2-6x+1\)在区间\([a,a+1]\)上单调递减,求参数\(a\)的取值范围。

法1:集合法,先用导数的方法求得函数\(f(x)\)的单调递减区间,\(f'(x)=3x^2+3x-6=3(x+2)(x-1)\)

\(f'(x)<0\),解得\(x\in (-2,1)\),即其单调递减区间为\([-2,1]\),此处必须写成闭区间,否则会丢掉参数的个别取值。

而题设又已知函数在\([a,a+1]\)上单调递减,故\([a,a+1]\subseteq [-2,1]\),即问题转化为集合的包含关系问题了。

此时只需要满足\(\left\{\begin{array}{l}{-2\leqslant a}\\{a+1\leqslant 1}\end{array}\right.\),解得\(-2\leqslant a\leqslant 0\)

故参数\(a\)的取值范围为\([-2,0]\)

法2:导数法,由题设可知,\(f'(x)=3x^2+3x-6=3(x+2)(x-1)\),由于函数在区间\([a,a+1]\)上单调递减,

\(f'(x)=3(x+2)(x-1)\leq 0\)在区间\([a,a+1]\)上恒成立,则\(\left\{\begin{array}{l}{f'(a)\leqslant 0}\\{f'(a+1)\leqslant 0}\end{array}\right.\)

\(\left\{\begin{array}{l}{3(a+2)(a-1)\leqslant 0}\\{3(a+3)a\leqslant 0}\end{array}\right.\),解得\(\left\{\begin{array}{l}{-2\leqslant a\leqslant 1}\\{-3\leqslant a\leqslant 0}\end{array}\right.\),则\(a\in [-2,0]\)

posted @ 2017-04-28 16:09  静雅斋数学  阅读(1466)  评论(0编辑  收藏  举报
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