浙江 2020 · 数学 q01

题解图(原卷截图 · 含答案与官方解析)

浙江 2020 · 数学 q01 原卷截图(含答案)

文字转写(题面 + 答案)

题面

1.已知集合P={x∣1<x<4}P = \{x | 1 < x < 4 \},Q={x∣2<x<3}Q = \{x | 2 < x < 3 \},则 P∩Q=( ) A{x∣1<x⩽2}\{x | 1 < x {\leqslant} 2 \} B{x∣2<x<3}\{x | 2 < x < 3 \} C{x∣3⩽x<4}\{x | 3 {\leqslant} x {<} 4 \} D{x∣1<x<4}\{x | 1 < x < 4 \}

1.已知集合P={x∣1<x<4}P = \{x | 1 < x < 4 \},Q={x∣2<x<3}Q = \{x | 2 < x < 3 \},则P∩Q=( )A{x∣1<x⩽2}\{x | 1 < x {\leqslant} 2 \}B{x∣2<x<3}\{x | 2 < x < 3 \}C{x∣3⩽x<4}\{x | 3 {\leqslant} x {<} 4 \}D{x∣1<x<4}\{x | 1 < x < 4 \}

答案

B

本题的知识树

4 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)

集合交集 · 数轴上取公共段,或看出 Q 整个含在 P 里 · 最终答案:B

冷启动:两个集合都是一段区间

题目给的两个集合都是用描述法写的,竖线右边那句话就是入会条件:

P={x∣1<x<4},Q={x∣2<x<3}P=\{x\mid 1<x<4\},\qquad Q=\{x\mid 2<x<3\}

「1<x<41<x<4」这种条件在数轴上就是一段——从 11 到 44 中间那一截,两个端点因为是严格不等号而取不到。QQ 同理,是从 22 到 33 的那一截。

所求的 P∩QP\cap Q,按定义是「既在 PP 里、又在 QQ 里」的那些 xx。翻成人话:一个数要同时通过两道关卡——既要满足 1<x<41<x<4,也要满足 2<x<32<x<3。

关键卡点只有一个:把「两道关卡都过」这件事,变成一个能一眼读出来的东西。下面两条路给出两种变法——一种画出来看,一种直接看出两个集合谁装得下谁。

解法一:数轴上取公共段

怎么想到的。 「同时满足两个条件」在代数上要写四条不等式(x>1x>1、x<4x<4、x>2x>2、x<3x<3),四条一起解容易乱;但在数轴上,它就是两条带子重叠的那一段——重叠是眼睛最擅长判断的事。所以先把两段画出来。

① 两段各自画在数轴上。 PP 从 11 画到 44,QQ 从 22 画到 33,端点全部空心(取不到)。

② 取重叠。 一个数要同时在两条带子底下,就得落在两条带子的公共部分。左边这一头,PP 从 11 起、QQ 从 22 起,晚开始的那个说了算,所以公共部分从 22 起;右边这一头,PP 到 44 止、QQ 到 33 止,早结束的那个说了算,所以公共部分到 33 止。

P∩Q={x∣2<x<3}P\cap Q=\{x\mid 2<x<3\}

③ 端点再核一遍。 x=2x=2 满足 1<x<41<x<4,却不满足 2<x<32<x<3(2<22<2 不成立),所以 22 进不来;x=3x=3 同理。两个端点都取不到,写成 {x∣2<x<3}\{x\mid 2<x<3\},与选项 B 逐字相同。

这一步就是「左端取大的、右端取小的」这条通用做法:max⁡{1,2}=2\max\{1,2\}=2、min⁡{4,3}=3\min\{4,3\}=3。区间带端点时,端点还要额外问一句「两边都取得到吗」——只有两边都取得到,交集才取得到它。本题四个端点全是严格不等号,所以不必纠结。

教学图:数轴上 P 是 (1,4)、Q 是 (2,3) 两条带子,Q 整个含在 P 里,两者共同盖住的那一段是 (2,3),即官方答案 B;两条合起来的并集 (1,4) 是干扰项 D

解法二:先看包含关系再直接读出交集

怎么想到的。 画完图会发现一件比「求交集」更强的事:QQ 这一整段根本就躺在 PP 里面——QQ 的左端 22 比 PP 的左端 11 更靠右,QQ 的右端 33 比 PP 的右端 44 更靠左。既然如此,QQ 里的每一个数本来就都满足 1<x<41<x<4,那还有什么好交的?

① 判包含。 任取 x∈Qx\in Q,即 2<x<32<x<3。由 1<21<2 得 x>2>1x>2>1,由 3<43<4 得 x<3<4x<3<4,所以 1<x<41<x<4,即 x∈Px\in P。这正是子集的定义,于是

Q⊆PQ\subseteq P

② 用恒等式一步到位。 一个集合含在另一个里时,交集就是小的那个:

Q⊆P  ⟹  P∩Q=Q={x∣2<x<3}Q\subseteq P \implies P\cap Q=Q=\{x\mid 2<x<3\}

道理是两句话:P∩Q⊆QP\cap Q\subseteq Q 对任何两个集合都成立;反过来 QQ 里每个元素既在 QQ 里、又(由 Q⊆PQ\subseteq P)在 PP 里,所以 Q⊆P∩QQ\subseteq P\cap Q。两边互相包含,故相等。

这两条路差在哪。 解法一是通用的:两段无论怎么摆——错开、部分重叠、完全不沾——「左端取大、右端取小」都算得出正确结果(不沾时算出的左端不小于右端——擦肩而过如 (1,2)(1,2) 与 (2,3)(2,3) 算出的是 (2,2)(2,2),照样是空集)。解法二是认形的:它要求你先看出「一个整个含在另一个里」这件事,看出来就能跳过求交这一步,直接把答案写成其中一个集合。选择题里这种结构非常常见——出题人给的两个集合里,往往有一个就是答案本身,先扫一眼包含关系,常常比动手求交更快。

🕳️ 避坑

  • 别把交集算成并集。 这道题的并集是 P∪Q={x∣1<x<4}P\cup Q=\{x\mid 1<x<4\}——恰好就是选项 D,而且它长得和题面里的 PP 一模一样,看着特别「像个答案」。判据是方向:交集只会变小(P∩Q⊆QP\cap Q\subseteq Q),并集只会变大。算出来的东西比 QQ 还宽,就一定是记反了。
  • 端点开闭要跟着抄。 选项 A 的右端是 x⩽2x\leqslant 2、C 的左端是 3⩽x3\leqslant x,都在端点上做了手脚。交集的端点闭合与否由两边同时决定:只有两个集合都取得到那个端点,交集才取得到。
  • 别把「两个条件」误读成「两段拼起来」。 「既……又……」是加严,不是叠加;两句条件放在一起,能过关的数只会更少。

对照选项 A. {x∣1<x⩽2}\{x\mid 1<x\leqslant 2\}、B. {x∣2<x<3}\{x\mid 2<x<3\}、C. {x∣3⩽x<4}\{x\mid 3\leqslant x<4\}、D. {x∣1<x<4}\{x\mid 1<x<4\},故选 B。

本题涉及的教材页

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