集合的基本关系
本课时研究集合与集合之间的关系,理解子集、真子集与集合相等的含义,会用包含符号刻画两个集合的从属结构并数出子集个数。
这一页讲的是必修第一册 第一章 预备知识里的「集合的基本关系」,教材要求做到:能判断两个集合之间的包含关系并正确使用包含符号。它不是凭空出现的——要先会「集合的概念与表示(第一章 预备知识)」、「预备知识」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「集合的基本运算(第一章 预备知识)」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 2 道、进阶 6 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。
掌握标准
- 能判断两个集合之间的包含关系并正确使用包含符号
- 能写出给定有限集合的全部子集与真子集
- 能用子集个数公式解决简单计数问题
先修关系
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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)
第 1 题 基础
已知集合 A = {1, 2},则 A 的子集个数是
- 4
- 2
- 3
- 5
看答案与解析
答案:A
解析:含 n 个元素的集合共有 2 的 n 次方个子集。A 有 2 个元素,所以子集个数为 2 的 2 次方等于 4,即空集、{1}、{2}、{1, 2}。注意空集与集合自身都算子集。
第 2 题 基础
已知集合 A = {a, b, c},则 A 的真子集个数是 ____。
看答案与解析
答案:7
解析:含 3 个元素的集合共有 2 的 3 次方等于 8 个子集,真子集要求不等于集合自身,要把自身去掉,所以个数是 8 减 1 等于 7,其中包含空集。
第 3 题 进阶
已知集合 A = {1, 2, 3, 4},则 A 的子集个数是____。
看答案与解析
答案:16
解析:A 有 4 个元素,每个元素在子集中都有取与不取两种选择,由乘法原理得子集个数为 2 的 4 次方等于 16。这 16 个子集包含空集与集合自身。
第 4 题 进阶
下列命题中,说法正确的是哪一个
- 空集是任何集合的真子集
- 若 A 包含于 B 且 B 包含于 A,则 A 与 B 相等
- {0} 是空集
- 若 A 包含于 B,则 A 的子集个数一定少于 B 的子集个数
看答案与解析
答案:B
解析:两个集合互相包含时元素完全相同,故相等,该命题正确。空集不是自身的真子集,第一个命题在 A 为空集时不成立;{0} 含有元素 0,不是空集;当 A 与 B 相等时两者子集个数相同,第四个命题不成立。
第 5 题 进阶
已知 A = {1, 2, 3, 4},B = {2, 3},用包含符号填空:B ____ A。
看答案与解析
答案:⊆
解析:B 中的每个元素 2 与 3 都在 A 中,所以 B 是 A 的子集,记作 B 包含于 A。这里 B 与 A 不相等,B 还是 A 的真子集,但填包含符号已经足够准确。
第 6 题 进阶
已知集合 A = {1, 2, 3, 4, 5},则 A 的非空真子集个数是____。
看答案与解析
答案:30
解析:A 有 5 个元素,子集总数为 2 的 5 次方等于 32。非空真子集要去掉空集与集合自身,即用 32 减去 2,得 30 个。此类计数注意区分真子集与非空真子集两个概念。
第 7 题 挑战
已知集合 A 由所有满足 a ≤ x ≤ a + 3 的实数 x 组成,集合 B 由所有满足 1 ≤ x ≤ 3 的实数 x 组成,若 B 包含于 A,求实数 a 的取值范围。
看答案与解析
答案:0 ≤ a ≤ 1
解析:A 对应区间从 a 到 a 加 3,B 对应区间从 1 到 3。要使 B 整段落在 A 内,左端需满足 a ≤ 1,右端需满足 a 加 3 ≥ 3 即 a ≥ 0,两式联立得 0 ≤ a ≤ 1。端点取等号时 B 的端点恰好与 A 的端点重合,包含关系依然成立,所以区间取闭。
第 8 题 挑战
已知 A = {1, 3, a²},B = {1, a + 2},若 B 包含于 A,求实数 a 的值。
看答案与解析
答案:a = 2
解析:B 中的元素 1 已在 A 中,所以只需 a 加 2 落在 A 内。若 a 加 2 等于 1,得 a = −1,此时 a² 等于 1,A 中出现两个 1,违背互异性,舍去。若 a 加 2 等于 3,得 a = 1,同样使 a² 等于 1 而重复,舍去。若 a 加 2 等于 a²,得 a = 2 或 a = −1,其中 a = 2 时 A = {1, 3, 4}、B = {1, 4},符合要求。故 a = 2。
课标对应
…通过实例,了解集合的含义,理解元素与集合的属于关系…
《课程标准》原文节选(mbs-2017:H.SD.01)
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