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集合中蕴涵着丰富的数学思想方法,在解有关集合问题时,充分运用这些数学思想方法,可使许多问题获得简捷、巧妙的解答。
一、数形结合思想
数形结合思想就是把抽象的“數”和直观的“形”双向联系与沟通,使抽象思想与形象思维有机地结合起来,以期达到化抽象为形象、化难为易的目的。
例1设集合A={x|a+1≤x4},若AB,求实数a的取值范围。
解:由AB,画出数轴,如图1,
应有两种情形:
a+5≤-2或a+1>4,
解得a≤-7或a>3。
故实数a的取值范围是a≤-7或a>3。
二、分类讨论思想
在研究和解决数学问题时,当问题所给对象不能进行统一研究时,就需要根据数学对象本质属性的相同点和不同点,将对象区分为不同种类,然后逐类进行研究和解决,最后综合各类结果得到整个问题的答案,这一思想方法称之为“分类讨论思想”。
例2设集合A={x|2≤x≤6},B={x|2a≤x≤a+3},若BA,则实数a的取值范围是()。
A.\[1,3\]B.\[3,+∞)
C.\[1,+∞)D.(1,3)
解:A={x|2≤x≤6},B={x|2a≤x≤a+3}。
若BA,则当B=时,可得2a>a+3,即a>3;
当B≠时,可得2a≤a+3,2a≥2,a+3≤6,解得1≤a≤3。
故实数a的取值范围是[1,+∞)。
透视:集合B的元素由不等式2a≤x≤a+3的解集确定,该不等式可能有解也可能无解,故需要分B=与B≠两种情况讨论求解。
三、函数与方程思想
所谓方程思想,就是在分析变量间的等量关系时,建立方程或方程组,或者构造方程,通过解方程或解方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,使问题获得解决。
例3设集合A={1,a,b},集合B={a2,a,ab},且A=B。求实数a,b的值。
解:由A=B,得:
1+a+b=a+a2+ab,1·a·b=a·a2·ab。
即ab(a3-1)=0,(a-1)(a+b+1)=0。①②
又由集合中元素的互异性,知a≠0,a≠1。由①得b=0,由②得a=-1。所以a=-1,b=0。
透视:若两个有限数集相等,则有如下三个性质:(1)两个集合中的元素个数相等;(2)两个集合中的元素之和相等;(3)两个集合中的元素之积相等。
四、补集转化思想
转化思想在集合问题中的应用主要体现在解题的巧妙性,正难则反的数学思想主要体现为补集运算方面。
例4已知非空集合A={x|x2-4mx+2m+6=0,x∈R},若A∩R-≠,则实数m的取值范围为。(R-表示负实数集,R+表示正实数集)
解:由非空集合A={x|x2-4mx+2m+6=0,x∈R},可设全集U={m|Δ=16m2-8m-24≥0}=mm≤-1或m≥32。
方程x2-4mx+2m+6=0的两根均非负的充要条件是m∈U,4m≥0,2m+6≥0,解得m≥32。
所以当A∩R-=时,实数m的取值范围是mm≥32;
当A∩R-≠时,实数m的取值范围是{m|m≤-1}。
作者单位:河南省信阳高中高三(15)班
一、数形结合思想
数形结合思想就是把抽象的“數”和直观的“形”双向联系与沟通,使抽象思想与形象思维有机地结合起来,以期达到化抽象为形象、化难为易的目的。
例1设集合A={x|a+1≤x4},若AB,求实数a的取值范围。
解:由AB,画出数轴,如图1,
应有两种情形:
a+5≤-2或a+1>4,
解得a≤-7或a>3。
故实数a的取值范围是a≤-7或a>3。
二、分类讨论思想
在研究和解决数学问题时,当问题所给对象不能进行统一研究时,就需要根据数学对象本质属性的相同点和不同点,将对象区分为不同种类,然后逐类进行研究和解决,最后综合各类结果得到整个问题的答案,这一思想方法称之为“分类讨论思想”。
例2设集合A={x|2≤x≤6},B={x|2a≤x≤a+3},若BA,则实数a的取值范围是()。
A.\[1,3\]B.\[3,+∞)
C.\[1,+∞)D.(1,3)
解:A={x|2≤x≤6},B={x|2a≤x≤a+3}。
若BA,则当B=时,可得2a>a+3,即a>3;
当B≠时,可得2a≤a+3,2a≥2,a+3≤6,解得1≤a≤3。
故实数a的取值范围是[1,+∞)。
透视:集合B的元素由不等式2a≤x≤a+3的解集确定,该不等式可能有解也可能无解,故需要分B=与B≠两种情况讨论求解。
三、函数与方程思想
所谓方程思想,就是在分析变量间的等量关系时,建立方程或方程组,或者构造方程,通过解方程或解方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,使问题获得解决。
例3设集合A={1,a,b},集合B={a2,a,ab},且A=B。求实数a,b的值。
解:由A=B,得:
1+a+b=a+a2+ab,1·a·b=a·a2·ab。
即ab(a3-1)=0,(a-1)(a+b+1)=0。①②
又由集合中元素的互异性,知a≠0,a≠1。由①得b=0,由②得a=-1。所以a=-1,b=0。
透视:若两个有限数集相等,则有如下三个性质:(1)两个集合中的元素个数相等;(2)两个集合中的元素之和相等;(3)两个集合中的元素之积相等。
四、补集转化思想
转化思想在集合问题中的应用主要体现在解题的巧妙性,正难则反的数学思想主要体现为补集运算方面。
例4已知非空集合A={x|x2-4mx+2m+6=0,x∈R},若A∩R-≠,则实数m的取值范围为。(R-表示负实数集,R+表示正实数集)
解:由非空集合A={x|x2-4mx+2m+6=0,x∈R},可设全集U={m|Δ=16m2-8m-24≥0}=mm≤-1或m≥32。
方程x2-4mx+2m+6=0的两根均非负的充要条件是m∈U,4m≥0,2m+6≥0,解得m≥32。
所以当A∩R-=时,实数m的取值范围是mm≥32;
当A∩R-≠时,实数m的取值范围是{m|m≤-1}。
作者单位:河南省信阳高中高三(15)班