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集合是数学中最基本的概念,集合语言是现代数学的基本语言,因而在每年的高考中必考.在历年的高考数学试卷中,集合问题多以选择题、填空题的形式出现,考查的内容有集合的概念、集合的运算等,属于容易题的范畴,一般难度不大.但在集合学习中,我们有时会遇到一些似是而非的问题,此类问题往往是由于我们对某些概念或公式的认识不深,使我们在解题时容易造成一些失误.
易错问题1. 忽视“空集是任何集合的子集、空集是任何非空集合的真子集”而导致思维不全出现错误
空集是不含任何元素的集合,具有以下性质:?哿A,?芴A(A≠),A∪=A,A∩=.在解有关集合的问题时,常因忽略这些性质而造成不是解题过程残缺不全,就是解题过程多余,因此在解题中应引起高度重视.
例1. 集合A={x|x2-ax+a2-19=0},B={x|log(x2-5x+8)=-1},C={x|x2+2x-8=0},求a的值使A∩B?芡,且A∩C=同时成立.
错解:由log(x2-5x+8)=-1,由此得x2-5x+8=2,∴B={2,3}.由x2+2x-8=0,∴C={2,-4},又A∩C=,∴2和-4都不是关于x的方程x2-ax+a2-19=0的解,而A∩B?芡 ,即A∩B≠,
∴3是关于x的方程x2-ax+a2-19=0的解,∴可得a=5或a=-2 .
剖析:上述解答忽视了当a=5时,得A={2,3},∴A∩C={2},这与A∩C=不符合,所以a=5应舍去;而当a=-2时,可以求得A={3,-5},符合A∩C=,A∩B?芡 ,所以a=-2 .
点评:空集是一个特殊的集合,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,在解决有关类似于A∩B?芡,且A∩C=等集合问题时,易忽视空集的情况而产生增解.
例2. 已知集合P={x|x2-x-6>0},Q={x|x2+6x+m<0},满足Q?哿P,求实数m的取值范围.
错解:P={x|x>3或x<-2},Q={x|-3- 剖析:上述解答忽视了“空集是任何集合的子集”这一结论,即Q=时,△=36-4m≤0?圯m≥9,不等式x2+6x+m<0的解集为空集.所以m的取值范围为{m|m≥9}.
点评:空集是一个特殊的集合,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,在解决有关类似于A∩B=,A?哿B等集合问题时,易忽视空集的情况而漏解.
易错问题2. 忽视集合中元素的互异性
集合中元素的互异性是指集合中任何两个元素都是互不相同的,相同元素归入同一集合时只能算作一个元素.我们在解题中常常因忽视这一重要属性而导致错误.
例3. 若A={2,4,m3-2m2-m+7},B={1,m+1,m2-2m+2,-(m2-3m-8)},且A∩B={2,5},求实数m的值.
错解:依题意m3-2m2-m+7=5,解得m=2或m=±1,故m的值是2或±1.
剖析:当m=1时,集合B中有两个元素为1,与集合中元素的互异性相矛盾,故应舍去t=1.
点评:集合中元素的互异性是集合的重要属性,解题时常常被忽视而导致错误.
变式题. 若集合A={1,2,x,4},B={x2,1},A∩B={1,4},则满足条件的实数x的值为 ()
A. 4B. 2或-2 C. -2D. 2
错解:依题意x2=4,解得x=2或x=-2,故x的值是2或-2.
剖析:当x=2时,集合A中有两个元素为2,与集合中元素的互异性相矛盾,故应舍去x=2.答案:C.
易错问题3. 忽视集合中代表元素的含义
在集合的运算中,对集合本身概念不清是导致错误最直接的原因之一,通常要搞清集合中元素的表现形式或其元素的含义这两个方面.
例4. 若A={y|y=1-x2,x∈R},B={x|y=},则A∩B等于()
A. {(1,0),(-1,0)} B.{1,-1}
C.{1}D. {x|x≤-1或x=1}
错解:由y=1-x2,y=x=1,y=0 或x=-1,y=0,故选A.
剖析:本题容易把集合A,B看作两条曲线上的点集而错选答案A,事实上集合A、B均表示数集,由A={y|y=1-x2,x∈R}={y|y≤1,y∈R},B={x|y=}={x|x2-1≥0}={x|x≥1,x≤-1},所以A∩B={x|x≤-1或x=1},故选D.
点评:集合是由元素构成的,认识集合要从认识元素开始,忽视代表元素的含义,将出现错误.本题中,集合A,B中的元素均为数而不是点.
例5. 已知M={y|y=x+1},N={(x,y)|x2+y2=1},则集合M∩N中元素的个数是 ()
A. 0 B. 1 C. 2 D. 多个
错解:由y=x+1,x2+y2=1x=0,y=1或 x=-1,y=0,故选C.
剖析:本题容易把集合M,N看作直线和圆上的点集而错选答案C,事实上集合M是数集、而N是点集,所以M∩N=,故选A.
点评:集合是由元素构成的,忽视代表元素的含义,即元素的一般形式,混淆数集与点集将出现错误.本题中,集合N是点集,而集合M是数集,不是点集.
易错问题4. 忽视隐含条件的限制
在利用集合的交集、并集或补集求某些元素的范围时,一定要搞清楚题中的隐含条件.
例5. 已知P={y|y=x2-4x+3,x∈Z},Q={y|y=-x2-2x,x∈Z},求P∩Q.
错解:∵ P={y|y=(x-2)2-1≥-1,x∈Z},Q={y|y=-(x+1)2+1≤1,x∈Z},当x∈Z时,y∈Z, ∴M∩N={y|y=-1,0,1}.
剖析:∵x2-4x+3=-1时,x=2∈Z,且-x2-2x=-1时,x=-1±Z,∴ -1M∩N.同理可证,1M∩N,0∈M∩N,∴ M∩N={0}.
点评:x∈Z时,y∈Z,但是当 x取遍整数集合中的所有元素时,y未必能取遍大于或等于-1的所有整数.
综上所述,在进行集合的运算中应注意以下几点:
(1)注意集合语言和集合思想的运用;
(2)注意空集是任何集合的子集;
(3)注意题中的隐含条件;
(4)注意题中的代表元素:代表元素反映了集合中元素的特征,解题时分清是点集、数集还是其他的集合.
(5)注意题中的元素组成:集合是由元素组成的,从研究集合的元素入手是解集合题的常用方法.
(6)注意题中的集合能否化简:有些集合是可以化简的,如果先化简再研究其关系,可使问题变得简单明了、易于解决.
(7)注意善于利用数形结合:常运用数形结合形式,如数轴、坐标系和Venn图来解决集合问题.
注意了上述这些问题以后,在解决这类题目时就会达到事半功倍的效果.
(作者单位:贵州省龙里中学)
责任编校 徐国坚
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
易错问题1. 忽视“空集是任何集合的子集、空集是任何非空集合的真子集”而导致思维不全出现错误
空集是不含任何元素的集合,具有以下性质:?哿A,?芴A(A≠),A∪=A,A∩=.在解有关集合的问题时,常因忽略这些性质而造成不是解题过程残缺不全,就是解题过程多余,因此在解题中应引起高度重视.
例1. 集合A={x|x2-ax+a2-19=0},B={x|log(x2-5x+8)=-1},C={x|x2+2x-8=0},求a的值使A∩B?芡,且A∩C=同时成立.
错解:由log(x2-5x+8)=-1,由此得x2-5x+8=2,∴B={2,3}.由x2+2x-8=0,∴C={2,-4},又A∩C=,∴2和-4都不是关于x的方程x2-ax+a2-19=0的解,而A∩B?芡 ,即A∩B≠,
∴3是关于x的方程x2-ax+a2-19=0的解,∴可得a=5或a=-2 .
剖析:上述解答忽视了当a=5时,得A={2,3},∴A∩C={2},这与A∩C=不符合,所以a=5应舍去;而当a=-2时,可以求得A={3,-5},符合A∩C=,A∩B?芡 ,所以a=-2 .
点评:空集是一个特殊的集合,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,在解决有关类似于A∩B?芡,且A∩C=等集合问题时,易忽视空集的情况而产生增解.
例2. 已知集合P={x|x2-x-6>0},Q={x|x2+6x+m<0},满足Q?哿P,求实数m的取值范围.
错解:P={x|x>3或x<-2},Q={x|-3-
点评:空集是一个特殊的集合,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,在解决有关类似于A∩B=,A?哿B等集合问题时,易忽视空集的情况而漏解.
易错问题2. 忽视集合中元素的互异性
集合中元素的互异性是指集合中任何两个元素都是互不相同的,相同元素归入同一集合时只能算作一个元素.我们在解题中常常因忽视这一重要属性而导致错误.
例3. 若A={2,4,m3-2m2-m+7},B={1,m+1,m2-2m+2,-(m2-3m-8)},且A∩B={2,5},求实数m的值.
错解:依题意m3-2m2-m+7=5,解得m=2或m=±1,故m的值是2或±1.
剖析:当m=1时,集合B中有两个元素为1,与集合中元素的互异性相矛盾,故应舍去t=1.
点评:集合中元素的互异性是集合的重要属性,解题时常常被忽视而导致错误.
变式题. 若集合A={1,2,x,4},B={x2,1},A∩B={1,4},则满足条件的实数x的值为 ()
A. 4B. 2或-2 C. -2D. 2
错解:依题意x2=4,解得x=2或x=-2,故x的值是2或-2.
剖析:当x=2时,集合A中有两个元素为2,与集合中元素的互异性相矛盾,故应舍去x=2.答案:C.
易错问题3. 忽视集合中代表元素的含义
在集合的运算中,对集合本身概念不清是导致错误最直接的原因之一,通常要搞清集合中元素的表现形式或其元素的含义这两个方面.
例4. 若A={y|y=1-x2,x∈R},B={x|y=},则A∩B等于()
A. {(1,0),(-1,0)} B.{1,-1}
C.{1}D. {x|x≤-1或x=1}
错解:由y=1-x2,y=x=1,y=0 或x=-1,y=0,故选A.
剖析:本题容易把集合A,B看作两条曲线上的点集而错选答案A,事实上集合A、B均表示数集,由A={y|y=1-x2,x∈R}={y|y≤1,y∈R},B={x|y=}={x|x2-1≥0}={x|x≥1,x≤-1},所以A∩B={x|x≤-1或x=1},故选D.
点评:集合是由元素构成的,认识集合要从认识元素开始,忽视代表元素的含义,将出现错误.本题中,集合A,B中的元素均为数而不是点.
例5. 已知M={y|y=x+1},N={(x,y)|x2+y2=1},则集合M∩N中元素的个数是 ()
A. 0 B. 1 C. 2 D. 多个
错解:由y=x+1,x2+y2=1x=0,y=1或 x=-1,y=0,故选C.
剖析:本题容易把集合M,N看作直线和圆上的点集而错选答案C,事实上集合M是数集、而N是点集,所以M∩N=,故选A.
点评:集合是由元素构成的,忽视代表元素的含义,即元素的一般形式,混淆数集与点集将出现错误.本题中,集合N是点集,而集合M是数集,不是点集.
易错问题4. 忽视隐含条件的限制
在利用集合的交集、并集或补集求某些元素的范围时,一定要搞清楚题中的隐含条件.
例5. 已知P={y|y=x2-4x+3,x∈Z},Q={y|y=-x2-2x,x∈Z},求P∩Q.
错解:∵ P={y|y=(x-2)2-1≥-1,x∈Z},Q={y|y=-(x+1)2+1≤1,x∈Z},当x∈Z时,y∈Z, ∴M∩N={y|y=-1,0,1}.
剖析:∵x2-4x+3=-1时,x=2∈Z,且-x2-2x=-1时,x=-1±Z,∴ -1M∩N.同理可证,1M∩N,0∈M∩N,∴ M∩N={0}.
点评:x∈Z时,y∈Z,但是当 x取遍整数集合中的所有元素时,y未必能取遍大于或等于-1的所有整数.
综上所述,在进行集合的运算中应注意以下几点:
(1)注意集合语言和集合思想的运用;
(2)注意空集是任何集合的子集;
(3)注意题中的隐含条件;
(4)注意题中的代表元素:代表元素反映了集合中元素的特征,解题时分清是点集、数集还是其他的集合.
(5)注意题中的元素组成:集合是由元素组成的,从研究集合的元素入手是解集合题的常用方法.
(6)注意题中的集合能否化简:有些集合是可以化简的,如果先化简再研究其关系,可使问题变得简单明了、易于解决.
(7)注意善于利用数形结合:常运用数形结合形式,如数轴、坐标系和Venn图来解决集合问题.
注意了上述这些问题以后,在解决这类题目时就会达到事半功倍的效果.
(作者单位:贵州省龙里中学)
责任编校 徐国坚
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”