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集合是高考的必考内容,不少考生常常因为概念不清晰,理解不透彻,解题思路不严谨造成错误,为了跳出命题者所设计的陷阱,就必须清晰其中的易错点,加深理解,提高正确率.
集合语言是现代数学的基本语言,在每年的高考中以小题为主,难度不大,属高考试题中的送分题.但集合概念抽象,符号术语多,稍不注意,就会出错.
易错点1.对集合中元素属性认识不清
例1 设集合A={平面上的直线},B={平面上的圆},则A∩B中的元素最多有_____个.
【错解】 由直线与圆的位置关系可知,最多有2个,故填2.
【错因剖析】 上述解法把集合A、B中元素误认为了点集,由定势思维考虑两者之间的位置关系了.
【正解】 集合A中的元素是直线,集合B中的元素是圆,既是直线又是圆的元素是不存在的,故填0个.
例2 设集合A={y|y=x2+1,x∈R},B={x|y=x+2},求A∩B.
【错解】 显然A={y|y≥1},B={x|y≥2}.所以A∩B=B.
【错因剖析】 错因在于对集合中的代表元素不理解,集合A中的代表元素是y,表示函数的值域.集合B中的元素为x,表示函数的定义域.
【正解】 A={y|y≥1},B={x|x≥0},所以故A∩B=A.
点评:要认识集合:一看元素,看元素代表什么;二看属性,从而确定该集合表示的是数集还是点集,是函数的定义域还是值域等.这样才能准确地判断集合间的关系,进而进行相关的运算.解题时应认真领会,以防出错.
易错点2.忽视集合中元素的互异性
例3 已知集合A={x,xy,lg(xy)},B={0,|x|,y},若A=B,求实数x,y的值.
【错解】 因为lg(xy)有意义,所以xy>0,从而x≠0,故xy=1.
又由A=B得x=|x|
xy=y或x=y
xy=|x|,
所以x=y=1或x=y=-1.
【错因剖析】 由于同一集合中的元素不同(互异性),而以上解法中,当x=y=1时,x=xy,|x|=y分别使集合A,B中出现了相同元素,故应舍去,所以只能取x=y=-1.
例4 设A={x|x2+(b+2)x+b+1=0,b∈R},求A中所有元素之和.
【错解】 集合A中的元素是方程的根,故由根与系数的关系可知,两根之和为-(b+2).
【错因剖析】 上述解法犯错误的原因是忽视了集合中元素的“互异性”.
【正解】 集合A中的元素是方程的根,由于Δ=(b+2)2-4(b+1)=b2,故当b=0时,方程有二重根-1,由集合中元素的互异性,集合A={-1},所以元素之和为-1;当b≠0时,x1+x2=-b-2.
点评:集合元素的互异性在解题中有重要的指导作用,忽视这一点就可能差之毫厘,失之千里.要注意分类,注意求得结果后还要再代入检验.
易错点3.对“空集是任何集合的子集”的规定不能落实到实处
例5 设集合A={x|x2-2x-3=0},B={x|ax-1=0}且A∩B=B,求实数a的值.
【错解】 由A={3,-1},B={1a},又A∩B=B,故BA,所以a=13或-1.
【错因剖析】 其实B={x|ax-1=0}与集合{1a}并不是同一集合,将集合B化为{1a},就已经默认了a≠0,B≠.
【正解】 由A={3,-1},B集合中的元素是方程ax-1=0的根,当a=0时,方程无根,此时集合B为空集,满足题意.当a不为0时,B={1a},所以a=13或-1,综合可得a=13或-1或0.
例6 已知A={x|-1≤x≤4},B={x|m+1≤x≤2m-1},求当BA时实数m的取值范围.
【错解】 要使BA,应有m+1≤2m-1
m+1≥-1
2m-1≤4,解得:2≤m≤52.
【错因剖析】 错解忽略了B=时的情况,因为当B=时,BA亦成立.
【正解】 (1)当B≠时,由错解可得:2≤m≤52.
(2)当B=时,m+1>2m-1,
解得:m<2,所以m的取值范围为:m≤52.
点评:涉及集合的交、并、补运算和子集关系时,要注意集合是否为空集.空集是任意集合的子集,是非空集合的真子集.如果在解题中忽略空集,则易产生丢解的情况.解题时一定要慎重审题,周密考虑.
易错点4.隐含条件挖掘不够
例7 设全集U={2,3,a2+2a-3},A={|2a-1|,2},
瘙 綂 UA={5},求实数a的值.
【错解】 ∵
瘙 綂 UA={5},∴5∈U且5A,从而,a2+2a-3=5,解得a=2,或a=-4.
【错因剖析】 导致错误的原因是没有考虑到隐含条件,因为U是全集,所以首先必须满足AU.
【正解】 当a=2时,|2a-1|=3∈U,符合题意;当a=-4时,|2a-1|=9U,不符合题意;故a=2.
点评:在许多问题的题设中隐藏着某些条件,解题时,要注意题设中的细节,将隐含条件挖掘出来,养成细心、规范解题的好习惯.
易错点5.转化不等价
例8 设集合M={(x,y)|y+1x-1=1},N={(x,y)|(a-1)x+y=1},且M∩N=,求实数a.
【错解】 集合M表示直线y=x-2上的点的集合,集合N表示直线y=(1-a)x+1上的点的集合.又M∩N=(即两直线平行),故1-a=1,即a=0.
【错因剖析】 将集合M转化为直线y=x-2上的点的集合是不等价的,它应除去点(1,-1).
【正解】 集合M表示直线y=x-2(挖去点(1,-1)),集合N表示直线y=(1-a)x+1.M∩N=对应两种情况:当两直线平行时,有1-a=1,即a=0;当集合N表示的直线也过点(1,-1)时,也符合M∩N=,所以把点(1,-1)代入直线y=(1-a)x+1,解得a=3.
故a=0或3.
点评:对于用集合语言叙述的问题,求解时往往需转化为代数语言或几何语言,如果转化不等价,就会导致错误.解题时要注意条件的充分性、必要性和充要性,要熟练掌握三种语言的相互转化.
易错点6.过分依赖特殊化法,考虑不全面
例9 设集合A,B是两个非空集合,我们规定A-B={x|x∈A且xB},根据上述规定,则M-(M-N)= .
【错解】 特殊化法.取M={1,2,3,4,5},N={1,3},则M-N={2,4,5},
M-(M-N)={1,3}=N,
故填N.
【错因剖析】 这种特殊化法对原题作了BA的前提假定,缩小了原题中B集合的取值范围,如M={1,2,3,4,5},N={1,3,6},
则M-N={2,4,5},
M-(M-N)={1,3}≠N,
而是M-(M-N)=M∩N.
实际上,对规定A-B={x|x∈A且xB}有两种理解:
x∈(A-B)x∈A且xB,或x(A-B)xA或x∈B,
所以x∈[M-(M-N)]x∈M且x(M-N),
而x(M-N)xM或x∈N,
故x∈[M-(M-N)]x∈M且x∈N,
所以M-(M-N)=M∩N.
(作者:徐玉坤,如皋市职业教育中心校)
集合语言是现代数学的基本语言,在每年的高考中以小题为主,难度不大,属高考试题中的送分题.但集合概念抽象,符号术语多,稍不注意,就会出错.
易错点1.对集合中元素属性认识不清
例1 设集合A={平面上的直线},B={平面上的圆},则A∩B中的元素最多有_____个.
【错解】 由直线与圆的位置关系可知,最多有2个,故填2.
【错因剖析】 上述解法把集合A、B中元素误认为了点集,由定势思维考虑两者之间的位置关系了.
【正解】 集合A中的元素是直线,集合B中的元素是圆,既是直线又是圆的元素是不存在的,故填0个.
例2 设集合A={y|y=x2+1,x∈R},B={x|y=x+2},求A∩B.
【错解】 显然A={y|y≥1},B={x|y≥2}.所以A∩B=B.
【错因剖析】 错因在于对集合中的代表元素不理解,集合A中的代表元素是y,表示函数的值域.集合B中的元素为x,表示函数的定义域.
【正解】 A={y|y≥1},B={x|x≥0},所以故A∩B=A.
点评:要认识集合:一看元素,看元素代表什么;二看属性,从而确定该集合表示的是数集还是点集,是函数的定义域还是值域等.这样才能准确地判断集合间的关系,进而进行相关的运算.解题时应认真领会,以防出错.
易错点2.忽视集合中元素的互异性
例3 已知集合A={x,xy,lg(xy)},B={0,|x|,y},若A=B,求实数x,y的值.
【错解】 因为lg(xy)有意义,所以xy>0,从而x≠0,故xy=1.
又由A=B得x=|x|
xy=y或x=y
xy=|x|,
所以x=y=1或x=y=-1.
【错因剖析】 由于同一集合中的元素不同(互异性),而以上解法中,当x=y=1时,x=xy,|x|=y分别使集合A,B中出现了相同元素,故应舍去,所以只能取x=y=-1.
例4 设A={x|x2+(b+2)x+b+1=0,b∈R},求A中所有元素之和.
【错解】 集合A中的元素是方程的根,故由根与系数的关系可知,两根之和为-(b+2).
【错因剖析】 上述解法犯错误的原因是忽视了集合中元素的“互异性”.
【正解】 集合A中的元素是方程的根,由于Δ=(b+2)2-4(b+1)=b2,故当b=0时,方程有二重根-1,由集合中元素的互异性,集合A={-1},所以元素之和为-1;当b≠0时,x1+x2=-b-2.
点评:集合元素的互异性在解题中有重要的指导作用,忽视这一点就可能差之毫厘,失之千里.要注意分类,注意求得结果后还要再代入检验.
易错点3.对“空集是任何集合的子集”的规定不能落实到实处
例5 设集合A={x|x2-2x-3=0},B={x|ax-1=0}且A∩B=B,求实数a的值.
【错解】 由A={3,-1},B={1a},又A∩B=B,故BA,所以a=13或-1.
【错因剖析】 其实B={x|ax-1=0}与集合{1a}并不是同一集合,将集合B化为{1a},就已经默认了a≠0,B≠.
【正解】 由A={3,-1},B集合中的元素是方程ax-1=0的根,当a=0时,方程无根,此时集合B为空集,满足题意.当a不为0时,B={1a},所以a=13或-1,综合可得a=13或-1或0.
例6 已知A={x|-1≤x≤4},B={x|m+1≤x≤2m-1},求当BA时实数m的取值范围.
【错解】 要使BA,应有m+1≤2m-1
m+1≥-1
2m-1≤4,解得:2≤m≤52.
【错因剖析】 错解忽略了B=时的情况,因为当B=时,BA亦成立.
【正解】 (1)当B≠时,由错解可得:2≤m≤52.
(2)当B=时,m+1>2m-1,
解得:m<2,所以m的取值范围为:m≤52.
点评:涉及集合的交、并、补运算和子集关系时,要注意集合是否为空集.空集是任意集合的子集,是非空集合的真子集.如果在解题中忽略空集,则易产生丢解的情况.解题时一定要慎重审题,周密考虑.
易错点4.隐含条件挖掘不够
例7 设全集U={2,3,a2+2a-3},A={|2a-1|,2},
瘙 綂 UA={5},求实数a的值.
【错解】 ∵
瘙 綂 UA={5},∴5∈U且5A,从而,a2+2a-3=5,解得a=2,或a=-4.
【错因剖析】 导致错误的原因是没有考虑到隐含条件,因为U是全集,所以首先必须满足AU.
【正解】 当a=2时,|2a-1|=3∈U,符合题意;当a=-4时,|2a-1|=9U,不符合题意;故a=2.
点评:在许多问题的题设中隐藏着某些条件,解题时,要注意题设中的细节,将隐含条件挖掘出来,养成细心、规范解题的好习惯.
易错点5.转化不等价
例8 设集合M={(x,y)|y+1x-1=1},N={(x,y)|(a-1)x+y=1},且M∩N=,求实数a.
【错解】 集合M表示直线y=x-2上的点的集合,集合N表示直线y=(1-a)x+1上的点的集合.又M∩N=(即两直线平行),故1-a=1,即a=0.
【错因剖析】 将集合M转化为直线y=x-2上的点的集合是不等价的,它应除去点(1,-1).
【正解】 集合M表示直线y=x-2(挖去点(1,-1)),集合N表示直线y=(1-a)x+1.M∩N=对应两种情况:当两直线平行时,有1-a=1,即a=0;当集合N表示的直线也过点(1,-1)时,也符合M∩N=,所以把点(1,-1)代入直线y=(1-a)x+1,解得a=3.
故a=0或3.
点评:对于用集合语言叙述的问题,求解时往往需转化为代数语言或几何语言,如果转化不等价,就会导致错误.解题时要注意条件的充分性、必要性和充要性,要熟练掌握三种语言的相互转化.
易错点6.过分依赖特殊化法,考虑不全面
例9 设集合A,B是两个非空集合,我们规定A-B={x|x∈A且xB},根据上述规定,则M-(M-N)= .
【错解】 特殊化法.取M={1,2,3,4,5},N={1,3},则M-N={2,4,5},
M-(M-N)={1,3}=N,
故填N.
【错因剖析】 这种特殊化法对原题作了BA的前提假定,缩小了原题中B集合的取值范围,如M={1,2,3,4,5},N={1,3,6},
则M-N={2,4,5},
M-(M-N)={1,3}≠N,
而是M-(M-N)=M∩N.
实际上,对规定A-B={x|x∈A且xB}有两种理解:
x∈(A-B)x∈A且xB,或x(A-B)xA或x∈B,
所以x∈[M-(M-N)]x∈M且x(M-N),
而x(M-N)xM或x∈N,
故x∈[M-(M-N)]x∈M且x∈N,
所以M-(M-N)=M∩N.
(作者:徐玉坤,如皋市职业教育中心校)