集合常常会与函数、不等式、概率等问题进行交汇命题,能够有效考查学生的综合解题能力,下面提供一些交汇题供大家赏析.
一、集合与简易逻辑的交汇
集合与简易逻辑的交汇点常常是集合与充要条件交汇问题,主要考查学生的转化和化归能力,逻辑推理能力和运算求解能力.
【例1】已知集合,,则是的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
B.C.充分必要条件 D. 既不充分也不必要条件
【解析】当时,显然是B的子集,当时,或,故是的充分不必要条件.
【评注】本题将集合与充要条件的判断有机的结合,属于小点小考的命题方法.在解题既要判断充分性是否成立,也要考查必要性是否成立.
二、集合与计数原理的交汇
集合与计算原理的交汇点主要是利用分步计数原理或分类计数原理,来求某些集合中元素的个数.
【例2】对正整数n,记In={1,2,…,n},.求集合中元素的个数.
【解析】由于集合中的元素满足的条件是,所以由分步计数原理可得共有种情况,但是由元素的互异性可知,当时,中有3个数与I7中的3个数重复,即,故中元素的个数为.
【评注】本题既考查了对集合概念的理解,也考查了计数原理的应用.理解集合元素的性质是解题的关键,但是在利用计数原理求解元素个数的同时,也不能忽视了元素的互异性而误解为49.
三、集合与概率的交汇
将集合问题与概率巧妙地融合在一起,既可以考查集合知识,又可以考查概率问题,体现了集合的“知识交汇点”的特点.
【例3】已知Ω={(x,y)|x+y≤6,x≥0,y≥0},A={(x,y)|x≤4,y≥0,x-2y≥0},若向区域Ω上随机投一点P,则点P落入区域A的概率为 ( )
A.3(1) B.3(2) C.9(1) D.9(2)
【解析】作出两集合表示的平面区域如图所示.容易得出Ω所表示的平面区域为三角形AOB及其边界,A表示的区域为三角形OCD及其边界.容易求得D(4,2)恰为直线x=4,x-2y=0,x+y=6三线的交点.则可得S△AOB=2(1)×6×6=18,S△OCD=2(1)×4×2=4.所以点P落在区域A的概率为18(4) =9(2).答案:D
【评注】这是一个用集合语言叙述的概率问题,关键是把集合语言翻译成图形语言,即画出两个集合表示的平面区域,再利用几何概型的公式求解.考题中经常以集合为载体设计一些创新性问题,应注意这方面问题的训练.
四、集合与不等式的交汇
集合与解不等式的复合题型,常见的有绝对值不等式,一元二次不等式,含有对数及指数的不等式等等,对这类问题,首先要正确处理好不等式的问题,再合理应用集合的知识来完成.
【例4】设整数,集合.令集合
,若和都在中,则下列选项正确的是( )
A . , B.,
C., D.,
【解析】解法一(直接法)因为,,所以…①,…②,
…③三个式子中恰有一个成立;…④,…⑤,…⑥三个式子中
恰有一个成立.配对后只有四种情况:第一种:①⑤成立,此时,于是,
;第二种:①⑥成立,此时,于是,;第三种:
②④成立,此时,于是,;第四种:③④成立,此时,
于是,.综合上述四种情况,可得,.
解法二(特殊值法)由于集合中的元素要满足的条件是:且三条件
恰有一个成立,不妨令,,则
,,故选B.
【评注】本题将不等式与集合知识点巧妙融合在一起,设计新颖,既可以利用分类讨论的思想进行归类分析,也可以合理应用特殊值法快速解题.
五、集合与函数的交汇
集合与函数的交汇点有用集合表示函数的定义域或值域,或者研究具有某些性质特征的函数.
【例5】集合是由适合以下性质的函数组成的,对于任意的且在(0,+∞)上是增函数.
(1)试判断函数及是否在集合中,若不在集合A中,试说明理由;
(2)对于(1)中你认为是集合A中的函数,证明不等式对于任意总成立.
【解析】(1)函数不在集合中,这是因为当时,,不满足条件;所以不在集合A中.又由得,所以的值域,且当时为增函数,故在集合A中.
(2)由(1)知,
所以
故对任意,不等式总成立.
【评注】本题表面上看是集合问题,但实质上考查的函数的基本性质,集合在这里只是起到一个载体的作用,这个函数必须满足两个属性,从而来判断和是否为集合的元素.肯定的必须进行严格证明,否定的只需举出反例即可.
六、集合与数列的交汇
集合与数列交汇点主要是有关数列的通项或前项求和问题,通常要抓住集合中元素的特征进行求解.
【例6】已知等比数列的首项为,公比为,其前项和记为.又设,的所有非空子集中的最小元素的和为,则的最小正整数为 .
【解析】由题意有,对于和,我们首先把中的元素按从小到大顺序排列,当时,,对于中的任一元素,比它大的有个,这个元素组成的集合的所有子集有个,把加进这些子集形成新的集合,
每个都是以为最小元素的的子集,而最小元素为的的子集也只有这些,故在中出现次,所以
当时,,时,,此时均不成立,
当时,,
由于,而且,所以,故最小正整数为45.
【评注】本题首先对时中的元素按从小到大顺序排列,然后对最小元素出现的次数进行研究,这是本题解题的关键.同时要注意不能忽视对和情况的讨论.
七、集合与解析几何的交汇
曲线是由满足某种条件的点组成的集合,由集合的运算得出曲线之间具有的某种特殊位置关系,进而转化为解析几何知识求解.
【例7】在平面直角坐标系中,点集,则点集所表示的区域的面积是 .
【解析】由题意可得,点满足,因为,即,表示以点为圆心,1为半径的圆内部(含圆),由集合可知,点所在区域为(含边界),则点表示的图形如图所示,面积为.
【评注】本题首先需要将集合语言转化为几何语言,进而得到点所在的区域,再利用数形结合思想得到点所在区域,求出面积.本题综合性较强,难度较大.
八、集合与实际问题的交汇
在集合问题中,有一些常用的方法如数轴法取交并集,韦恩图法等,需要考生切实掌握.集合的实际应用问题主要强化学生的这种能力.解答应用题需要考生能由题目中的条件,想到用韦恩图直观地表示出来.应用题的难点在于所给的数量关系比较错综复杂,一时理不清头绪,不好找线索.画出韦恩图,形象地表示出各数量关系间的联系,往往可以简化解题过程.
【例8】求1到200这200个数中既不是2的倍数,又不是3的倍数,也不是5的倍数的自然数共有多少个?
【解析】如图先画出Venn图,不难看出不符合条件的数共有(200÷2)+(200÷3)+(200÷5)-(200÷10)-(200÷6)-(200÷15)+(200÷30)=146.所以,符合条件的数共有200-146=54(个)
【评注】分析200个数分为两类,即满足题设条件的和不满足题设条件的两大类,而不满足条件的这一类标准明确而简单,可考虑用扣除法.
通过上述例题可以看出,在考查集合性质及其运算的同时,往往会与其他知识进行融合和渗透,命制出一些新颖别致,不落俗套的新题型.所以在今后的学习中,要把握好知识间的纵横联系,注重知识的交汇与整合,形成有序的网络化的知识体系.
霍邱县第一中学 :(2018-10-25 08:32)
回复