浙江 2019 · 数学 q01

题解图(原卷截图 · 含答案与官方解析)

浙江 2019 · 数学 q01 原卷截图(含答案)

文字转写(题面 + 答案)

题面

  1. 已知全集 U={−1,0,1,2,3}U = \{-1, 0, 1, 2, 3\},集合 A={0,1,2}A = \{0, 1, 2\},B={−1,0,1}B = \{-1, 0, 1\},则 (CUA)∩B=()(C_{\mathrm{U}}A) \cap B = (\quad)
    A. {−1}\{-1\}
    B. {0,1}\{0, 1\}
    C. {−1,2,3}\{-1, 2, 3\}
    D. {−1,0,1,3}\{-1, 0, 1, 3\}

答案

A

本题的知识树

6 概念 · 1 题型 · 1 易错点 · 最深 3 层。长链是构建期派生的,源文件里只有最小一步。

攻略(零基础 → 会做)

补集再交集 · 先算 ∁UA\complement_U A 两步走,或直接从 BB 里删掉 AA 的元素 · 最终答案:A

冷启动:先把符号读顺,再定运算顺序

题面给了三个集合,都是列举法写的——元素一个个摆在花括号里,看得见摸得着:

U={−1, 0, 1, 2, 3},A={0, 1, 2},B={−1, 0, 1}U=\{-1,\ 0,\ 1,\ 2,\ 3\},\qquad A=\{0,\ 1,\ 2\},\qquad B=\{-1,\ 0,\ 1\}

所求是 (CUA)∩B\left(C_{\mathrm{U}}A\right)\cap B。这个记号里有两处要先读明白:

  • CUAC_{\mathrm{U}}A 就是 ∁UA\complement_U A(不同教材印法不同,人教A版写作 ∁UA\complement_U A), 读作「AA 在 UU 中的补集」——在 UU 里但不在 AA 里的那些元素。 这里的下标 UU 不是装饰:补集永远是相对于某个全集说的,换一个全集,同一个 AA 的补集就不同。
  • 括号定顺序:先算括号里的补集,再拿结果和 BB 取交集。

关键卡点只有一个:别把两步压成一步压错了。三个错法各对应一个干扰项—— 漏掉补集(直接算 A∩BA\cap B)、把补集套在整体外面(算 ∁U(A∩B)\complement_U(A\cap B))、 把交集写成并集。下面两条路,一条老老实实分两步,一条把两步合成一次筛选, 但合的方式与那三个错法都不同。

解法一:按定义两步走——先补集,再交集

怎么想到的。 元素只有五个,定义本身就是最快的算法:补集是「在 UU 里、不在 AA 里」, 交集是「两边都在」。两句话都是逐个元素能判的,所以照着定义把 UU 的五个元素过一遍就行, 不需要任何技巧。

① 求 ∁UA\complement_U A:拿 UU 的每个元素问一句「在 AA 里吗」。

UU 的元素−1-100112233
在 A={0,1,2}A=\{0,1,2\} 里吗否是是是否
进 ∁UA\complement_U A 吗进不进不进不进进
∁UA={−1, 3}\complement_U A=\{-1,\ 3\}

② 再与 BB 取交集:拿 ∁UA\complement_U A 的两个元素问一句「在 BB 里吗」。

∁UA\complement_U A 的元素−1-133
在 B={−1,0,1}B=\{-1,0,1\} 里吗是否

只有 −1-1 两边都在,所以

(∁UA)∩B={−1}\left(\complement_U A\right)\cap B=\{-1\}

与选项 A 逐字相同。

自检两处。

  • 数一数个数:UU 有 55 个元素、AA 有 33 个,所以 ∁UA\complement_U A 必须恰好有 5−3=25-3=2 个 ——算出来的 {−1,3}\{-1,3\} 正是 22 个。这一步能当场抓住「补集漏了一个元素」这类错。 (A⊆UA\subseteq U 是这条计数式成立的前提,本题 AA 的三个元素 0,1,20,1,2 都在 UU 里 ✓。)
  • 把答案代回定义念一遍:−1-1 在 UU 里 ✓、不在 AA 里 ✓、在 BB 里 ✓——三条都对。 再随便挑一个落选的验反面:00 在 BB 里,但它也在 AA 里,所以进不了 ∁UA\complement_U A, 确实该被排除。

教学图:全集 U 画成矩形,A 与 B 画成两个相交的圆,五个元素各就各位——A 单独有 2、两圆重叠处有 0 和 1、B 单独有 −1、圆外剩 3;被高亮的「在 B 里但不在 A 里」那片新月形只装着 −1,就是官方答案 A

解法二:一步筛——把 (∁UA)∩B(\complement_U A)\cap B 读成「从 BB 里删掉 AA 的元素」

怎么想到的。 解法一算出的 ∁UA={−1,3}\complement_U A=\{-1,3\} 里,那个 33 白算了——它根本不在 BB 里, 下一步就被扔掉。既然最后的答案一定是 BB 的子集,那能不能从头就只在 BB 里面挑? 把定义摊开来看,正好可以:

x∈(∁UA)∩B  ⟺  (x∈U 且 x∉A)⏟x∈ ∁UA 且 x∈B.x\in\left(\complement_U A\right)\cap B \iff \underbrace{(x\in U\ \text{且}\ x\notin A)}_{x\in\,\complement_U A}\ \text{且}\ x\in B .

① 把多余的条件消掉。 本题 B={−1,0,1}B=\{-1,0,1\} 的三个元素都在 U={−1,0,1,2,3}U=\{-1,0,1,2,3\} 里, 即 BB 是 UU 的子集:B⊆UB\subseteq U。于是「x∈Bx\in B」这一条已经蕴含「x∈Ux\in U」, 后者可以删掉,条件退化成两句:

(∁UA)∩B={x∣x∈B 且 x∉A}.\left(\complement_U A\right)\cap B=\{x\mid x\in B\ \text{且}\ x\notin A\} .

这就是「从 BB 里删掉那些同时属于 AA 的元素」。

② 只对 BB 的三个元素筛一遍。

BB 的元素−1-10011
在 A={0,1,2}A=\{0,1,2\} 里吗否是是
留下吗留删删
(∁UA)∩B={−1}\left(\complement_U A\right)\cap B=\{-1\}

与解法一结果一致,仍是选项 A。

③ 前提要交代清楚。 第 ① 步删掉「x∈Ux\in U」,用的是 B⊆UB\subseteq U。 这一条不是白给的:若 BB 里有 UU 之外的元素(比如题目给成 B={−1,0,1,7}B=\{-1,0,1,7\} 而 7∉U7\notin U), 那么 77 满足「在 BB 里且不在 AA 里」,却因为不在 UU 里而进不了 ∁UA\complement_U A, 一步筛就会多算一个。本题四个集合关系干净,先验一眼即可放心用。

这两条路差在哪。 解法一是照定义办事,谁都不会错,代价是要把 ∁UA\complement_U A 整个写出来——本题 UU 只有 55 个元素,写出来才 22 个,无所谓;但若 UU 有 100100 个元素、 AA 有 33 个,解法一得先列出 9797 个数,而 BB 也许只有 33 个元素。 解法二是盯着终点算:答案必是 BB 的子集,那就只在 BB 里筛,筛几次由 BB 的大小决定, 与 UU 多大无关。所以选择题里 UU 一大就该换解法二;代价是多验一句 B⊆UB\subseteq U。

记一句话版本:(∁UA)∩B(\complement_U A)\cap B 就是「BB 减 AA」(前提 B⊆UB\subseteq U)。

🕳️ 避坑

本题四个选项恰好是四种读法的产物,把它们摆在一起,错在哪一眼就清楚了:

选项它是什么错在哪
A {−1}\{-1\}(∁UA)∩B\left(\complement_U A\right)\cap B正确
B {0,1}\{0,1\}A∩BA\cap B漏了补集——把 CUAC_{\mathrm{U}}A 直接当成了 AA
C {−1,2,3}\{-1,2,3\}∁U(A∩B)\complement_U(A\cap B)补集套错位置——先交后补,而题目是先补后交
D {−1,0,1,3}\{-1,0,1,3\}(∁UA)∪B\left(\complement_U A\right)\cup B把交集写成并集
  • 补集必须挂在某个全集上。 本题的全集是列举出来的 UU,不是 R\mathbf{R}。 若误用实数集当全集,∁A\complement A 里会混进 UU 之外的一大堆数,33 之外还有 −2-2、0.50.5…… 题面把 UU 写在最前面,就是在钉这个参照系。
  • 交集只会变小,并集只会变大。 判据是方向:(∁UA)∩B⊆B\left(\complement_U A\right)\cap B\subseteq B, 算出来的东西必须装在 B={−1,0,1}B=\{-1,0,1\} 里面。选项 D 含 33,而 3∉B3\notin B, 一眼就该被排除——这一条不用重算就能把 D 打掉。
  • 先补后交与先交后补不一样。 一般地 ∁U(A∩B)=(∁UA)∪(∁UB)\complement_U(A\cap B)=\left(\complement_U A\right)\cup \left(\complement_U B\right)(补集把交换成并),所以把补集从括号里挪到括号外, 连运算符号都要跟着换——这正是选项 C 与 A 的差距。

对照选项 A. {−1}\{-1\}、B. {0,1}\{0,1\}、C. {−1,2,3}\{-1,2,3\}、D. {−1,0,1,3}\{-1,0,1,3\},故选 A。

本题涉及的教材页

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