一周强化
 


  

集合与逻辑(文)


一、基础知识总结

(一)基础知识框图表解

(二)知识纲要

集合的概念、集合的包含关系、集合的运算.

绝对值不等式的解法,一元二次不等式的解法.

命题、四种命题、四种命题间的关系.

充分条件与必要条件.

(三)运用知识、运用方法过程中应注意的主要问题

1、正确理解集合的概念必须掌握构成集合的两个必要条件:研究对象是具体的,其属性是确定的.

2、在判断给定对象能否构成集合时,特别要注意它的“确定性”,在表示一个集合时,要特别注意它的“互异性”、“无序性”.

3、在集合运算中必须注意组成集合的元素应具备的性质.

4、对由条件给出的集合要明白它所表示的意义,即元素指什么,是什么范围.用集合表示不等式(组)的解集时,要注意分辨是交集还是并集,结合数轴或文氏图的直观性帮助思维判断.空集是任何集合的子集,但因为不好用文氏图形表示,容易被忽视,如在关系式中,易漏掉的情况.

5、若集合中的元素是用坐标形式表示的,要注意满足条件的点构成的图形是什么,用数形结合法解之.

6、若集合中含有参数,须对参数进行分类讨论,讨论时既不重复又不遗漏.

7、解不等式的基本思想是化归、转化,解含有参数的不等式常需要分类讨论,同解变形是解不等式的理论依据.

8、学习四种命题,关键是理解命题结构及逻辑联结词“或”、“且”、“非”的含义,掌握四种命题间的关系是学习充要条件的基础.

9、基本的逻辑知识是认识问题和研究问题不可缺少的工具,是我们进行学习、掌握和使用语言的基础,数学又是逻辑性很强的学科,因此,学习一些逻辑知识是非常必要的,通过学习和训练可以规范和提高推理的技能,发展思维能力.重点是正确使用逻辑联结词“或”、“且”、“非”,是否使用得当的依据是真值表,利用真值表再结合四种命题的充要条件可判定复合命题的真假性.注意区别一些易错的逻辑关系,如“都是”、“都不是”、“不都是”.

、在学习和运用集合知识的过程中,须注意的几个问题

  目前在中学数学教学中,集合知识主要有两方面的应用.

  1、把集合作为一种数学语言,以表达一定范围或具有某些特性的元素.例如,方程(或方程组)的解集,不等式(或不等式组)的解集,具有某种性质或满足某些条件的数集、点集、向量集(以后会学)等,因集合元素的任意性,使得集合语言有着广泛的应用性.

  2、使用集合间的运算法则或运算思想,解决某些逻辑关系较复杂的问题.例如,运用集合法判断真假复合命题和充要条件,运用集合的交集思想、并集思想、补集思想解题等.

  集合是重要的基础知识,必须认真学好,真正搞懂、弄通,做到学会、会用.

  下面就学习和运用集合知识过程中,须注意的几个问题作为专题予以讲解.

(一)要注意理解、正确运用集合概念

[例1] 已知集合M={y|y=x2+1,x∈R},N={y|y=x+1,x∈R},则M∩N=( )

A.(0,1),(1,2)

B.{(0,1),(1,2)}

C.{y|y=1,或y=2}

D.{y|y≥1}

分析

  集合M、N是用描述法表示的,元素是实数y而不是实数对(x,y),因此M、N分别表示函数y=x2+1(x∈R),y=x+1(x∈R)的值域,求M∩N即求两函数值域的交集.

[例2] 若P={y|y=x2,x∈R},Q={y|y=x2+1,x∈R},则P∩Q等于( )

A.P       B.Q

C.       D.不知道

分析

  类似上题知P集合是y=x2(x∈R)的值域集合,同样Q集合是y= x2+1(x∈R)的值域集合,这样P∩Q意义就明确了.

[解答]

[例3] 若P={y|y=x2,x∈R},Q={(x,y)|y=x2,x∈R},则必有( )

A.P∩Q=    B.P Q

C.P=Q      D.PQ

分析

  有的同学一接触此题马上得到结论P=Q,这是由于他们仅仅看到两集合中的y=x2,x∈R相同,而没有注意到构成两个集合的元素是不同的,P集合是函数值域集合,Q集合是y=x2,x∈R上的点的集合,代表元素根本不是同一类事物.

[解答]

[例4] 给出下面各种关系:

①0{0}     ②0∈{0}

∈{}      ④a∈{a}

={0}      ⑥{0}∈

∈{0}     ⑧{0}

其中正确的是( )

A.②③④⑧    B.①②④⑤

C.②③④⑥    D.②③④⑦

分析:依次判断每个关系是否正确,可运用排除法筛选.

[解答与点评]

(二)要充分注意集合元素的互异性

  集合元素的互异性,是集合的重要属性,教学实践告诉我们,集合中元素的互异性常常被学生在解题中忽略,从而导致解题的失败,下面再结合例题进一步讲解以期强化对集合元素互异性的认识.

[例5] 若A={2,4,a3-2a2-a+7},B={1,a+1,a2-2a+2,-(a2-3a-8),a3+a2+3a+7},且A∩B={2,5},试求实数a的值.

[解答]

[例6] 已知集合A={a,a+b,a+2b},B={a,ac,ac2}.若A=B,求c的值.

分析

  要解决c的求值问题,关键是要有方程的数学思想,此题应根据相等的两个集合元素完全相同及集合中元素的确定性、互异性,无序性建立关系式.

[解答与点评]

[例7] 已知集合A={x|x2-3x+2=0},B={x|x2-ax+a-1=0},且A∪B=A,则a的值为________.

分析:由A∪B=A而推出B有四种可能,进而求出a的值.

(三)要注意掌握好证明、判断两集合关系的方法

  集合与集合之间的关系问题,是我们解答数学问题过程中经常遇到,并且必须解决的问题,因此应予以重视.

  反映集合与集合关系的一系列概念,都是用元素与集合的关系来定义的.因此,在证明(判断)两集合的关系时,应回到元素与集合的关系中去.

[例8] 设集合A={a|a=3n+2,n∈Z},集合B={b|b=3k-1,k∈Z},试判断集合A、B的关系.

[例9] 设集合A={a|a=n2+1,n∈N*},集合B={b|b=k2-4k+5,k∈N*},试证:AB.

[解答与点评]

(四)要注意空集的特殊性和特殊作用

  空集是一个特殊的重要集合,它不含任何元素,是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.显然,空集与任何集合的交集为空集,与任何集合的并集仍等于这个集合.当题设中隐含有空集参与的集合关系时,其特殊性很容易被忽视的,从而引发解题失误.

[例10] 已知A={x|x2-3x+2=0},B={x|ax-2=0}且A∪B=A,求实数a组成的集合C.

[解答]

[例11] 已知集合A={x|x2+(m+2)x+1=0,x∈R},若A∩R=,则实数m的取值范围是_________.

分析

  从方程观点看,集合A是关于x的实系数一元二次方程x2+(m+2)x+1=0的解集,而x=0不是方程的解,所以由A∩R=可知该方程只有两个负根或无实数根,从而分别由判别式转化为关于m的不等式,并解出m的范围.

[解答与点评]

[例12] 已知集合A={x|x2-3x-10≤0},集合B={x|p+1≤x≤2p-1}.若BA,求实数p的取值范围.

[解答与点评]

(五)要注意集合语言与其它数学语言互译的准确性

  事实上,各种数学语言形态间的互译,可为我们在更广阔的思维领域里寻找问题的解决途径,因而这种互译是我们在解题过程中常常必须做的事情.

  对于用集合语言叙述的问题,求解时往往需要转译成一般的代数语言或几何语言.

[例13] 已知集合有唯一元素,用列举法表示a的值构成的集合A.

[解答与点评]

[例14] 设a,b∈R,A={(x,y)|x=n,y=na+b,n∈Z},B={(x,y)|x=m,y=3(m2+5),m∈Z},C={(x,y)|x2+y2≤144}是平面xoy内的点集,问是否存在实数a和b使得(1)A∩B≠,(2)(a,b)∈C同时成立?

分析:解决此题的关键是集合语言向非集合数学语言转化,将隐晦的数学含义显露出来.

[解答与点评]

(六)要注意数形结合解集合问题

  集合问题大都比较抽象,解题时要尽可能借助文氏图、数轴或直角坐标系等工具将抽象问题直观化、形象化、明朗化,然后利用数形结合的思想方法使问题灵活直观地获解.

[例15] 设全集U={x|0<x<10,x∈N*},若A∩B={3},A∩CUB={1,5,7},CUA∩CUB={9},求A、B.

分析:本题用推理的方法求解不如先画出文氏图,用填图的方法来得简捷,由图不难看出.

[解答]

[例16] 集合A={x|x2+5x-6≤0},B={x|x2+3x>0},求A∪B和A∩B.

[解答与点评]

[例17] 设A={x|-2<x<-1,或x>1},B={x|x2+ax+b≤0},已知A∪B={x|x>-2},A∩B={x|1<x≤3},试求a、b的值.

分析:可在数轴上画出图形,利用图形分析解答.

[解答与点评]

(七)要注意交集思想、并集思想、补集思想的运用

  对于一些比较复杂、比较抽象,条件和结论之间关系不明朗,难于从正面入手的数学问题,在解题时,可调整思路,从问题的反面入手,探求已知与未知的关系,这样能起到反难为易,化隐为显,从而将问题得以解决,这就是“正难则反”的解题策略,是补集思想的具体应用.

  有的问题,根据问题具体情况,也可采用交集思想、并集思想去处理.

[例18] 已知集合A={x|x2-4mx+2m+6=0,x∈R},若A∩R,求实数m的取值范围.

分析

  集合A是方程x2-4mx+2m+6=0①的实数解组成的非空集合,A∩R意味着方程①的根有:(1)两负根,(2)一负根一零根,(3)一负根一正根三种情况,分别求解较麻烦,上述三种情况虽可概括为方程①的较小根,

  但在目前的知识范围内求解存在困难,如果考虑题设A∩R的反面:A∩R=,则可先求方程①的两根x1、x2均非负时m的取值范围.用补集思想求解尤为简便.

[解答与点评]

[例19] 命题甲:方程x2+mx+1=0有两个相异负根;命题乙:方程4x2+4(m-2)x+1=0无实根,这两个命题有且只有一个成立,求m的取值范围.

分析

  使命题甲成立的m的集合为A,使命题乙成立的m的集合为B,有且只有一个命题成立是求A∩CRB与CRA∩B的并集.

[解答与点评]

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