例题 01 明确三个元素时的筛选
题目
已知集合中有三个元素:,,,集合中也有三个元素:0,1,.
(1)若,求实数的值;
(2)若,求实数的值.
答案与解析
解析
(1) 必须来自三个项之一。,不能等于 ; 给 , 给 。分别代回得到 与 ,都恰有三个不同成员且含 。
(2) 给 或 或 ,三支分别产生 、、,合并为 。 或 使实际集合仅为 ,违背明确的三元素条件; 得 ,且 在其中,合法。
本题结论
(1) 或 ;(2)。
约 6964 字大约 23 分钟
含参数的集合要先求实际成员,再按题设检查归属、数量或包含关系。本章把逐项匹配、条件否定、方程降次和区间退化统一起来:每个分支都说明条件从何而来,最后回代原集合,不让简化步骤丢掉边界。
c∈{u(a),v(a),w(a)} 表示 c=u(a)、c=v(a)、c=w(a) 至少一式成立,各支是“或”。同一个参数来自两个分支不矛盾,合并候选时记一次即可。每个候选仍须回代所有原项,检查有意义、指定成员确实存在及明确的数量要求。
集合相等比较实际成员,不按书写位置配对。两边各有两个不同成员时,才可列两种一一对应;若项可能重复,先去重分类。删除共同成员删的是那个值本身,不是随手划去一个位置。
分母非零和固定成员常可先锁定对应。例如右边含 0,左边已有非零 a 和固定 1,另有 b/a,则只能由 b/a=0 提供零;先写 a=0,再得 b=0,不能把合法性留到最后。
{1,1,5}={1,5} 是合法集合。只有题干明确它有三个元素,才因实际仅两个而排除。部分原题未明说数量,资料答案却默认各项不同;本章把两种读取分开,不以答案倒推额外条件。
下面是同法归并后必须保留的条件对照,不作为独立原题:
这些差别不是额外增加题型,而是同一方法的适用条件。正式例题分别保留明确数量、重复分支、所问值不唯一和参数增加但结果相同四种不同情况。
属于要求对象范围、表达式合法性与所有筛选条件同时成立;不属于表示至少一条失败,不是将每条都取反后同时要求成立。点集须代入整个数对,不能只核一个坐标。
只有对象已经在范围内、原式有意义且剩单个实数不等式时,才可直接用 >0 的否定 ≤0 或 <0 的否定 ≥0。代入已给对象常能避免先除以未知符号参数;确需除以参数时,先分类零与正负。
“完整参数范围”要求不多不少;“必然成立的断言”只要由题设推出即可。若合法范围为 2<a≤4,a>2 与 a≤4 都是真的必要结论,却各自不是充分条件。题目措辞未说清时,应说明歧义,不能把真必要条件硬判假。
解集计不同根,不计重数。恰一个只接受一根;至多一个允许空集;至少一个排空集。若限定整数、正数或某区间,还要筛选所得实根,判别式不能直接给最后成员数。
对 αx2+βx+γ=0,先分类:
| 系数情况 | 实数解集 |
|---|---|
| α=0, β=0 | 单根 −γ/β |
| α=β=0, γ=0 | 空集 |
| α=β=γ=0 | R |
| α=0 | 真正二次方程,才可用判别式 |
在最后一支乘非零数 4α 后配方,等价得到
4α2x2+4αβx+4αγ=0⟺(2αx+β)2=β2−4αγ=Δ.
实数平方非负,所以负判别式无根;零判别式给一个值 2αx+β=0;正判别式给正负两个不同值。因 2α=0,分别对应一个、两个不同实根。系数为零不能混入这个推导。
退化值不一定是参数零。例如 (k−1)x2+(k+2)x+3=0 在 k=1 时为 3x+3=0,只有根 −1;其余 k 的判别式为 (k−4)2,只有 k=4 给重根,k=2,3 则各有两根。因此一个实根对应 k=1 或 k=4,关键是检查最高次系数 k−1,不是机械排 k=0。
另一个同法情形 ax2−3x+2=0 至多一根:a=0 得根 2/3,a=0 须 9−8a≤0,故 a=0 或 a≥9/8;边界重根为 4/3,大于边界为空集。这与下面三问例题共用同一完整分类,不再另设数字变式卡。
l≤x≤r 在 l>r 时为空,l=r 时为单点,l<r 时才有正长度;若至少一端严格,l=r 也无成员。非空不等于正长度。方程集合则按实际方程判空,不能套区间规则。
包含方向决定谁先判空:被包含方为空可自动成立,但题干明确非空就须排除;非空集合不能包含于空集。单点要实际检验归属,非空段再比较端点,所有原参数限制始终保留。
例如 B={x∣1−m≤x≤1+m} 包含于 [−1,3]:m<0 是空集,m=0 是合法单点 {1},m>0 时两闭端须在外区间内,得 m≤2。合并为 m≤2;m=2 两集合相等也合法,不能误删。这个中心区间与正式例题的移动区间使用同一空/单点/段分类。
线性方程也可能退化成空集:固定 A={x∈R∣x2−8x+15=0}={3,5},B={x∈R∣ax+1=0}。若 B⊆A,则 a=0 的 B 为空,可保留;a=0 时成员 −1/a 须为 3 或 5,得 a=−1/3,−1/5。共有 0,−1/3,−1/5 三个合法参数,a=3 的根 −1/3 越界。若预先除以 a,就会漏整支空集。
空集对任意集合都是子集;要求真子集时,外集合还必须非空。被包含方非空而外集合为空,则连子集关系也不成立。
内集合闭端本身是成员,必须被外集合接纳;内集合不取的开端可能与外边界重合。证明不包含时,开端不能当反例,须在实际越界段内取点。图面上画开的两界不能强迫参数严格不等。
对 A={x∣0<x<a}、B=(0,2),a≤0 给空集;0<a≤2 使任意内成员均在 B;a>2 可取 (a+2)/2 越界。因此包含完整范围是 a≤2,不是漏空集的 0<a≤2,也不能漏掉相等边界 a=2。
真包含是在包含之后,保证外集合还有一个额外成员;不是两端都必须扩展。若 A=[1,2]、B=[1,a] 且 a≥1,则 A 真包含于 B 须 a>2;B 包含于 A 须 1≤a≤2;相等须 a=2。左端始终同为 1,不妨碍真包含,a=1 的单点也需保留。
相等的两端条件可能要求不同参数,不能因为假设图画得出来就断言实际可实现。空集分支与“没有参数解”也须区分:前者是原集合无成员,后者是参数集合无成员。
列全部成员来源或对应分支,先用固定值、非零分母和明确成员数排除不可能项。候选回代两个实际集合,必要时去重;数量未说明就不能额外要求互异。最后再算所问式,特别检查参数增加是否使结果改变。
题目
已知集合A中有三个元素:a−3,2a−1,a2+1,集合B中也有三个元素:0,1,x.
(1)若−3∈A,求实数a的值;
(2)若x2∈B,求实数x的值.
解析
(1)−3 必须来自三个项之一。a2+1≥1,不能等于 −3;a−3=−3 给 a=0,2a−1=−3 给 a=−1。分别代回得到 {−3,−1,1} 与 {−4,−3,2},都恰有三个不同成员且含 −3。
(2)x2∈{0,1,x} 给 x2=0 或 x2=1 或 x2=x,三支分别产生 0、±1、0,1,合并为 0,1,−1。x=0 或 1 使实际集合仅为 {0,1},违背明确的三元素条件;x=−1 得 {0,1,−1},且 x2=1 在其中,合法。
本题结论
(1)a=0 或 −1;(2)x=−1。
题目
已知集合A={0,4,a2},B={0,4,3a−2},若A=B,则a的值是( )
A.1或2 B.−1或0 C.1 D.−1
解析
两边都有 0,4。若 a2∈/{0,4},它必须由另一边 3a−2 产生,故 (a−1)(a−2)=0。此分支仅 a=1 合法,给两边 {0,4,1};a=2 的平方为 4,应放入下一分支。
若 a2∈{0,4},候选为 a=0,2,−2;对应 3a−2=−2,4,−8,只有 a=2 不向另一边加入新值。此时两集合都为 {0,4},同样相等。
故按现题干去重定义,完整参数为 1 或 2,选 A。资料答案 C 依赖额外三元素约定而排除 2。B、D 中的 −1 给额外值 1 与 −5,0 给 0 与 −2,均不相等。
本题结论
按现题干选 A;额外要求三元素时才选 C。
题目
已知集合A={1,a,b},B={a2,a,ab},若A=B,则a2023+b2022=( )
A.−1 B.0 C.1 D.2
解析
先说明资料答案所依据的额外条件:若两边确有三个不同元素,则 a=1、b=1、a=b。删除共同成员 a 后有 {1,b}={a2,ab},两边各有两个不同成员,只可能有两种配对。
第一种:a2=1 且 ab=b。由 a=1 得 a=−1,再由 (a−1)b=0 得 b=0。
第二种:a2=b 且 ab=1,故 a3=1。因
a3−1=(a−1)(a2+a+1),a2+a+1=(a+1/2)2+3/4>0,
实数解仅 a=1,与额外条件冲突。保留 (−1,0),回代两集合均为 {−1,0,1},所问值为 −1,对应资料答案 A。
但现题干没有明说三元素。取 a=1 时,两边恒为 {1,b},任意实数 b 都合法,所问值显然不唯一。更直接地,四项都能实现:(a,b)=(−1,0) 给 −1;(−1,1) 给 0;(1,0) 给 1;(1,1) 给 2。逐组回代都确实相等,所以缺少数量条件时不能认定唯一选项。
本题结论
现题干不能确定唯一值;补充两集合各有三个元素后,才有资料答案 A。
题目
已知a∈R,b∈R,若集合{a,ab,1}={a2,a+b,0},则a2024+b2025的值为( )
A.−2 B.1 C.−1 D.2
解析
原分式要求 a=0。右边含 0,左边的 a 与 1 均非零,故只能 b/a=0,得到 b=0。
于是 {a,0,1}={a2,a,0}。若 a=1,两边都为 {0,1},合法;若 a=1,右边为了含左边的 1,只能 a2=1,配合 a=0,1 得 a=−1。回代也相等。
按通常去重定义,参数为 (1,0) 或 (−1,0);资料依额外三元素约定只保留后者,但该排除并非现题干所要求。两组都使偶次幂 a2024=1、正次幂 b2025=0,因此所问值均为 1。其他三个选项不符。
本题结论
选 B,值为 1;现题干允许两组参数。
同一固定成员法还解释了明确三元素的相等条件:A 的三元素为 1,a+b,a,B 的三元素为 0,b/a,b。先 a=0,再由零的来源得到 a+b=0,于是 b/a=−1;这个 −1 在 A 中只能由 a 提供,所以 a=−1,b=1。回代两边均为三元素集 {−1,0,1},因此 b−a=2。此处数量条件明确,与例题04不能无条件排除重复的情形不同。
给定对象先代入原完整条件,保留“且”“或”和原范围。求得参数后将每个端点回代所有成员条件,说明为什么取或不取;若题干只说“则”,还要区分真实必要断言和完整范围。
题目
已知集合A={x∣2mx−3>0},若1∈/A且3∈A,则实数m的取值范围是( )
A.{m21<m≤23} B.{m21≤m<23} C.{mm>23} D.{mm≤21}
解析
1∈/A 表示 2m−3>0 不成立,即 2m−3≤0,得 m≤3/2。3∈A 给 6m−3>0,得 m>1/2。同时满足得到 1/2<m≤3/2。
m=1/2 使输入 3 的结果为 0,不满足严格大于,排除;m=3/2 使输入 1 的结果为 0,恰好不属于,又使输入 3 的结果为 6>0,所以保留。
B 的两个端点均反了;C 使 1 属于,D 使 3 不属于,均与题设冲突。
本题结论
选 A,1/2<m≤3/2。
题目
已知集合A={x∣2x−a<0}(a∈R),且1∈A,2∈/A,则( )
A.a≤4 B.a>2
C.2<a<4 D.2<a≤4
解析
由 1∈A 得 2−a<0,所以 a>2;由 2∈/A 得 4−a≥0,所以 a≤4。完整范围为 2<a≤4。端点 a=2 使 1 不属于,排除;a=4 使两次代入分别为 −2 和 0,全部符合,保留。
按资料“选择完整范围”的意图,D 正确,C 漏掉 4。但原题只写“则”,A 的 a≤4 与 B 的 a>2 也都由题设必然推出,不能直接说它们为假。若按断言真假理解,A、B、D 均成立;单选 D 依赖完整范围这一意图。
本题结论
完整范围是 D;原题若按必然断言读取,则 A、B、D 都成立。
先解最高次系数等于零的分支,再在非零支按判别式分类。合并允许根数,重根算一个、空集算零;把退化值与零判别式边界代回。三个数量提问应从同一个完整分类读取,不独立套三条公式。
题目
已知集合A={x∣ax2+2x+1=0,a∈R}.
(1)若集合A中只有一个元素,求实数a的值;
(2)若集合A中至多有一个元素,求实数a的取值范围;
(3)若集合A中有两个元素,求实数a的取值范围.
解析
原描述式明确 a 是实数,本题沿资料语境收集实数根。先作完整分类:a=0 时方程为 2x+1=0,解集 {−1/2};a=0 时 Δ=4−4a。因此 a<1 且 a=0 有两个不同实根;a=1 时 (x+1)2=0,仅一个根 −1;a>1 无实根。
(1)恰一个来自一次方程或二次重根,故 a=0 或 1。(2)至多一个还允许空集,故 a=0 或 a≥1。(3)恰两个必须同时是真正二次和正判别式,故 a<1 且 a=0,即 (−∞,0)∪(0,1)。
形式上 a=0 使 4−4a>0,却不能据此说有两个根,因为此时已经不是二次方程。
本题结论
(1)a∈{0,1};(2)a=0 或 a≥1;(3)a<1 且 a=0。
先读包含方向与原参数范围,分空集、单点、有长度情形。非空时给端点条件的必要与充分理由:闭端直接用,开端需取实际越界成员。真包含再找额外对象或排除相等;反向包含重新列条件,别从示意图推断存在解。
题目
设集合A={x∣−2<x<1},B={x∣x<a−1},满足A⊆B,则实数a的取值范围是( )
A.{a∣a≤−1} B.{a∣a≥−1} C.{a∣a≥2} D.{a∣a≤2}
解析
若 a−1≥1,任取 x∈A,有 x<1≤a−1,从而 x<a−1,故 A⊆B。于是 a≥2 充分,边界 a=2 对应 B=(−∞,1),同样包含 A。
反过来,若 t=a−1<1,令 u=max(t,−2),则 u<1。取 x=(u+1)/2,有 −2<x<1 且 x>t,所以这个实际 A 成员不在 B。因此所有 a<2 都不合法。

原图画出 a−1>1 的一种情况,不能据图排除 a−1=1。A 没有合法参数;B 还允许不合格的 a=0;D 也混入非法值并漏掉 a>2。
本题结论
选 C,a≥2。
题目
已知集合A=[9,13],B=[m+1,2m−1].
(1)若A⊆B,求实数m的取值范围;
(2)若A⊊B,求实数m的取值范围.
解析
(1)9,13 都在 A 中,要进入 B,必须 m+1≤9 且 2m−1≥13,即 7≤m≤8。反向,在此范围内任一 x∈[9,13] 均有 m+1≤9≤x≤13≤2m−1,所以条件充分。
(2)相等要求 m+1=9 与 2m−1=13 同时成立,分别得到 m=8 与 m=7,不可能同时。因此整个 [7,8] 都已经真包含。m=7 时 B=[8,13],多出 8;m=8 时 B=[9,15],多出 15,两个边界都不能排除。
资料从“B 非空”直接推出左右端严格大小,不够严谨:m=2 仍可给单点 {3}。本题因 B 要包含两个不同成员 9,13,才可另证它有正长度;最终 [7,8] 不受这处中间表述错误影响。
本题结论
两问均为 m∈[7,8]。
题目
已知集合A={x∣−2≤x≤5}.
(1)若B⊆A,B={x∣m+1≤x≤2m−1,m为常数},求实数m的取值范围.
(2)若A⊆B,B={x∣m+1≤x≤2m−1,m为常数},求实数m的取值范围.
(3)若B={x∣m+1≤x≤2m−1,m为常数},是否存在实数m,使得A=B?若存在,求出m的值;若不存在,说明理由.
解析
(1)m<2 时 m+1>2m−1,B 为空,自动包含于 A。m≥2 时 B 非空,闭端必须满足 m+1≥−2 与 2m−1≤5,得 m≥−3 且 m≤3;与本支相交为 2≤m≤3。合并得 m≤3。m=2 给单点 {3},m=3 给 [4,5],都合法。
(2)A 非空,反向包含须 −2,5 都在 B,即 m+1≤−2 和 2m−1≥5,分别要求 m≤−3、m≥3,矛盾,无参数解。
这幅原解析图只表示假设包含所需的相对位置,不证明同一个 m 真能让两界同时处于这些位置。
(3)相等又要求 m+1=−2 与 2m−1=5,分别给 −3 与 3,仍不可能。因此不存在这样的 m。第一问“B 为空”与第二问“参数解集为空”说的不是同一个集合。
本题结论
(1)m≤3;(2)没有参数解;(3)不存在使 A=B 的实数 m。
题目
设集合A={−1,1},集合B={x∣x2−2ax+1=0},若B=∅,B⊆A,则a等于( )
A.−1 B.0 C.1 D.±1
解析
B 是 {−1,1} 的非空子集,只可能为 {−1}、{1}、{−1,1}。
若只有成员 −1,代入得 2+2a=0,即 a=−1;回代为 (x+1)2=0,充分成立。若只有成员 1,代入得 2−2a=0,即 a=1;回代为 (x−1)2=0,也成立。
若同时含 −1,1,同一参数须同时等于 −1 与 1,不可能。所有非空子集已经穷尽,故 a=±1。A、C 各漏一值;B 的 a=0 产生空集,虽是子集,却违反本题明确的非空条件。
本题结论
选 D,a=±1。
只列三项可能去重,明说三个元素才要求三个不同值。资料排除重复项若缺题干依据,要分别说明通常读取与额外约定;最终值碰巧相同,也不代表漏参数合理。例题02—04分别展示两者产生不同范围、不唯一值以及相同结果的情形。
最高次系数为零时不能使用二次根数表;一次项也为零时还可能无解或全体实数。0x2+0x+1=0 的解集为空,0x2+0x+0=0 的解集为 R,都不是一个元素。区间两端闭且重合则有一个点,不能当空集。
“至多一个”含空集,“明确非空”则排空集。上文线性方程例允许 a=0,而例题11的非空条件明确排除 a=0,不能只凭“空集是子集”一概保留。
真包含不用两端全严格,开端不必对应严格参数边界;实际是否有解必须同时满足全部端点条件。例题08的图只画一种允许情形,例题10的假设图则没有可实现的参数。
另一个已核的原图错误发生在 A=[1,2]、B=[1,a] 且 1<a<2 时:原图把长段 [1,2] 标 B、短段 [1,a] 标 A,标签对调。正确应长段为 A、短段为 B。此图属于已归并的同法变体,不再作为正确图重印;其错因、正确标签、a=1 单点及 a=2 相等边界都已在本页保留。
严格大于的否定包含等号,但题目另外给出的归属条件仍须满足;若对象不在原范围内,不属于已成立,不能只反转最后不等式。完整范围要不多不少,必要断言则可能较宽,例题06保留了原题的措辞缺口,而不是把必要条件说成假命题。