1.2-子集、全集、补集讲义教学
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1.2子集、全集、补集
要点一子集、真子集[重点]
在上一节中,我们用约定的字母标记了一些特殊的集合,在这些特殊的集合中,我们
会发现这样一个现象:
正整数集中的所有元素都在自然数集中;
自然数集中的所有元素都在整数集中;
整数集中的所有元素都在有理数集中;
有利数集中的所有元素都在实数集中.
其实,上述各集合之间是一种集合见得包含关系;可以用子集的概念来表示这种关系.
1.子集
(1)定义:
如果集合A的任意一个元素都是集合B的元素(若a∈A则a∈B),那么集合A成为集
合B的子集,记作AB或BA,读作“集合A包含于集合B”或“集合B包含于集合A”.
(2)举例:
例如,{4,5}Z,{4,5}Q,ZQ,QR.AB可以用图1-2-1来表示.
(3)理解子集的定义要注意以下四点:
①“A是B的子集”的含义是集合A中的任何一个元素都是集合B中的元素,既由
x∈A,能推出x∈B,例如{-1,1}{-1,0,1,2}.
②任何一个集合是它本身的子集,即对于任何一个集合A,它的任何一个元素都是属
于集合A本身,记作AA.
③我们规定,空集是任何集合的子集,即对于任何一个集合A,有A.
④在子集的定义中,不能理解为子集A是B中的“部分元素”所组成的集合.因为若
A=,则A中不含任何元素;若A=B,则A中含有B中的所有元素,但此时都说集合A
是集合B的子集.
以上②③点告诉我们,在邱某一个集合时,不要漏掉空集和它的本身两种特殊情况.
(4)例题:
例1设集合A={1,3,a},B={1,a2-a+1},且AB,求a的值.
解:∵AB,∴a2-a+1=3或a2-a+1=a,
由a2-a+1=3,得a=2或a=-1;由a2-a+1=a,得a=1.
经检验,当a=1时,集合A、B中元素有重复,与集合元素的互异性矛盾,所以符合
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题意的a的值为-1,2.
2.真子集
(1)定义:
如果AB,并且A≠B,那么集合A称为集合B的真子集,记作AB或BA,读作
“A真包含于B”或“B真包含A”.
(2)举例:
{1,2}{1,2,3}.
(3)理解子集的定义要注意以下四点:
①空集是任何非空集合的真子集.
②对于集合A、B、C,如果AB,BC,那么AC.
③若AB,则
A=BAB且BA
A≠BAB
.
④元素与集合的关系是属于于不属于的关系,分别用符号“∈”和“”表示;集合
与集合之间的关系是包含于、不包含于、真包含于、相等的关系,分别用符号“”“”
“”和“=”.
(4)例题:
例2写出集合{a,b,c}的所有子集,并指出其中哪些是真子集,哪些是非空真子集.
解:{a,b,c}的所有子集是:,{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c},{a,b,
c}.
其中除了{a,b,c}外,其余7个集合都是它的真子集.除了,{a,b,c}外,其余6
个都是它的非空真子集.
练习:
1.判断下列命题的正误:
(1){2,4,6}{2,3,4,5,6};(2){菱形}{矩形};
(3){x|x2+1=0}{0};(4){(0,1)}{0,1}.
解题提示:根据子集的定义,判断所给的两集合中前一个集合的任何一个元素是否
都是后一个集合的元素.
解:根据子集的定义,(1)显然正确;(2)中只有正方形才既是菱形,也是矩形,其他
的菱形不是矩形;(3)中集合{x|x2+1=0}是,而是任何集合的子集;(4)中{(0,1)}
是点集,而{0,1}是数集,元素不同,因此正确的是(1)(3),错误的是(2)(4).
判断两集合之间的子集关系时,主要是看其中一个集合的元素是不是都在另一个集合
评
点
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中.
2.写出集合A={p,q,r,s}的所有子集.
解题提示:根据集合A的子集中所含有元素的个数进行分类,分别写出,不要漏
掉.
解:集合A的子集分为5类,即
(1);
(2)含有一个元素的子集:{p},{q},{r},{s};
(3)含有两个元素的子集:{p,q},{q,r},{r,s},{s,p},{p,r},{q,s};
(4)含有三个元素的子集有:{p,q,r},{p,q,s},{q,r,s},{p,r,s};
(5)含有四个元素的子集有:{p,q,r,s}.
综上所述:集合A的子集有,{p},{q},{r},{s},{p,q},{q,r},{r,s},{s,
p},{p,r},{q,s},{p,q,r},{p,q,s},{q,r,s},{p,r,s},{p,q,r,s},共
16个.
给定一个含有具体元素的集合,写其子集时,应根据子集所含元素的个数进行分类.
以下结论可以帮助检验所写子集数的正确性:若一个集合含有m个元素,则其子集有2m
个,真子集有(2m-1)个,非空真子集有(2m-2)个.
3.给出下列命题:
①空集没有子集;②任何集合至少有两个子集;③空集是任何集合的真子集;④若
A,则A≠.其中正确的序号有____④______.
解题提示:从子集、真子集的概念以及空集的特点入手,逐一进行判断.
解析:①错误,空集是任何集合的子集,;②错误,如空集的子集只有1个;③
错误,不是的真子集;④正确,∵是任何非空集合的真子集.
求解与子集、真子集概念有关的题目时,应记住以下结论:(1)空集是任何集合的子
集,即对于任意一个集合A,有A.
(2)任何一个集合是它本身的子集,即对任何一个集合A,有AA.
4.满足集合{1,2,3}M{1,2,3,4,5}的集合M的个数是__2____.
评
点
评
点
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解题提示:根据所给关系式,利用{1,2,3}是M的真子集,且M真包含于{1,2,
3,4,5}的关系判断集合M中的元素个数.
解析:依题意,集合M中除含有1,2,3外至少含有4,5中的一个元素,又M{1,
2,3,4,5},∴M={1,2,3,4}或{1,2,3,5}.
(1)解答此题应首先根据子集与真子集的概念判断出集合M中含有元素的可能情况,
然后根据集合M中含有元素的多少进行分类讨论,防止遗漏.
(2)若{a
1
,a
2
,…,a
m
}A{a
1
,a
2
,…,a
m
,a
m+1
,…,a
n
},则A的个数为
2n
-
m.
若{a
1
,a
2
,…,a
m
}A{a
1
,a
2
,…,a
m
,a
m+1
,…,a
n
},则A的个数为2n
-
m-1.
若{a
1
,a
2
,…,a
m
}A{a
1
,a
2
,…,a
m
,a
m+1
,…,a
n
},则A的个数为2n
-
m-2.
要点二补集、全集[重点]
1.补集
设AS,由S中不属于A的所有
元素组成的集合称为S的子集A的补集,
记作
S
A(读作“A在S中的补集”),即
S
A={x|x∈S,且xA}.C
S
A可用图1-2-2中的阴影部分来表示.
2.全集.
(1)定义:
如果集合S包含我们所要研究的各个集合,这时S可以看做一个全集,全集通常记作
U.
(2)举例:
例如,在实数范围内讨论集合时,R便可看做一个全集U,在自然数范围内讨论集合
时,N便可看做一个全集U.
3.理解补集、全集要注意以下两点:
(1)对全集概念的理解:全集是相对于所研究的问题而言的一个相对概念,它含有与
所研究的问题有关的各个集合的全部元素,因此,全集因研究问题而异.例如在研究数集
时,常常把实数集R看做全集;在立体几何中,三维空间是全集,这是平面是全集的一个
评
点
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子集;而在平面几何中,整个平面可以看做一个全集.
(2)求子集A在全集U中的补集的方法:从全集U中去掉所有属于A的元素,剩下的
元素组成的集合即为A在U中的补集.如已知U=a,b,c,d,e,f,A=b,f,求
C
U
A.该题中显然AU,从U中除去子集A的元素b、f,乘下的
a、c、d、e组成的集合即为
U
A=a,c,d,e.另外,原题若是无限集,在实数范围内
求补集,我们则可以充分利用数轴的直观性来求解.如已知U=R,A=xx>3,求
U
A.
用数轴表示如图1-2-3,可知
U
A=xx>3.
4.例题
例2不等式组
2x-1>0,
3x-6≤0
的解集为A,U=R.试求A及C
U
A,并把它们分别表示在
数轴上.
解:A=x2x-1>0且3x–6≤0=
1
2
2
,在数轴上表示如图1-2-4(1).
C
U
A=
1
,2
2
xxx
或
,在数轴上表示如图1-2-4(2).
练习
5.已知全集U=R,集合A={x|1
U
A.
解题提示:在数轴上标出集合A,结合补集的定义求解.
解:根据补集的定义,在实数集R中,由所有不属于A的实数组成的集合,就是C
U
A,
如图1-2-5,结合数轴可知,C
U
A={x|1
涉足与数集有关的补集,求解时一般要利用数轴只管求解,求解时要注意端点值的取
舍.
6.已知全集U={不大于5的自然数},A={0,1},B={x|x∈A,且x<1},C={x|x-1A,
且x∈U}.
(1)判断A、B的关系;
(2)求C
U
B、C
U
C,并判断其关系.
1
2
21
2
2
x
016
评
点
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解题提示:根据题意,先写出全集U,按所给集合B、C的含义,写出B、C,并
求其补集后求解第(2)题.
解:由题意知U={0,1,2,3,4,5},B={0},又集合C中的元素必须满足以下两
个条件:x∈U,x-1A.
若x=0,此时0-1=-1A,∴0是C中的元素;
若x=1,此时1-1=0∈A,∴1不是C中的元素;
若x=2,此时2-1=1∈A,∴2不是C中的元素;
同理可知3,4,5是集合C中的元素,∴C={0,3,4,5}.
(1)∵A={0,1},B={0},∴BA;
(2)C
U
B={1,2,3,4,5},C
U
C={1,2},∴C
U
CC
U
B.
若给定具体的数的集合,判断其两个子集的补集之间的关系时,应先求集合的补集.
7.设全集U={1,2,x2-2},A={1,x},求C
U
A.
解题提示:要求C
U
A,必须先确定集合A,实际上就是确定x的值,从而需要分类
讨论.
解:由条件知AU,∴x∈U={1,2,x2-2},又x≠1,∴x=2或x=x2-2.
若x=2,则x2-2=2,此时U={1,2,2},这是与互异性矛盾,舍去.
由x=x2-2得x2-x-2=0,解得x=-1或x=2(舍去).
此时U={-1,1,2},A={1,-1},∴C
U
A={2}.
求解此题首先确定参数x的值,然后确定出U和A的具体结果.在求解集合问题时必
须密切关注集合元素的特征,并且特别注意互异性,以免产生增根.
(2)AB.
解题提示:紧扣子集、全集、补集的定义,利用数轴,数形结合求出a范围.
解:(1)因为BA,B是A的子集,如图1-2-6(1),故a≤5.
评
点
评
点
A
B
a
5
x
(2)
A
B
a
5
x
(1)
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(2)因为AB,B是A的子集,如图1-2-6(2),故a≥5.
9.已知M={x|x=a2+1,a∈N*},P={y|y=b2-6b+10,b∈N},判断集合M与P之间
的关系.
解法一:集合P中,y=b2-6b+10=(b-3)2+1
当b=4,5,6,…时,与集合M中a=1,2,3,…时的值相同,而当b=3时,y=1∈P,
1M,∴MP.
解法二:对任意的x
0
∈M,有x
0
=a2
0
+1=(a
0
+3)2-6(a
0
+3)+10∈P(∵a
0
∈N*,∴a
0
+3∈
N),∴MP,又b=3时,y=1,∴1∈P.
而1<1+a2
0
+1=(a
0
∈N*),∴1M,从而MP.
10.已知全集U,集合A={1,3,5,7,9},C
U
A={2,4,6,8},C
U
B={1,4,6,8,
9},求集合B.
解题提示:求集合B,需根据题意先求全集U,由于集合A及C
U
A已知,因此可
用Venn图来表示所给集合,将A及C
U
A填入即可得U
解:借助Veen图,如图1-2-7.
由题意知U={1,2,3,4,5,6,7,8,9}.
∵C
U
B={1,4,6,8,9}
∴B={2,3,5,7}.
求本题中的全集,用Veen较直观,本题的求解实际上应用了补集的性质C
U
(C
U
B)=B.
教材问题探究
1.教材第8页“思考”
提示:对于集合A、B,如果AB,同时BA,那么A=B.这是因为由AB可知,
集合A的元素都是集合B的元素,又由BA知,集合B的元素也都是集合A的元素,
这就是说,集合A和集合B的元素是完全相同的,因而说集合A与集合B是相等的.
当A=B时,集合A中的每一个元素都在集合B中,集合B中的元素也都在集合A
中,即AB与BA同时成立.
综上所述,AB与BA同时成立的等价条件是A=B.
例判断下列两个集合的关系:
(1)A={x|(x-1)(x+1)=0},B={x|x2=1};
(2)C={x|x=2n,n∈Z},D={x|x=2(n-1),n∈Z}.
解:∵(1)A={-1,1},B={-1,1},∴A=B.
U
A
13,,
579,,
2
4
6
8
评
点
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(2)易知集合C为偶数,∵n∈Z,n-1∈Z,∴集合D也为偶数集,∴C=D.
2.教材第9页“思考”
提示:在(1)(2)(3)中除有AS,BS外,不难看出在S中属于A的所有元素均不
属于B,即x
i
∈S,x
i
∈A,但x
i
B,在S中属于B的所有元素均不属于A,即x
i
∈S,x
i
∈A,但x
i
A,也就是说,A、B两个集合没有公共元素,且它们的元素合在一起,恰好
是集合S的全部元素.
探究学习
1.教材第8页“?”
提示:集合{a
1
,a
2
,a
3
,a
4
}的子集有:,{a
1
},{a
2
},{a
3
},{a
4
},{a
1
,a
2
},{a
2
,
a
3
},{a
3
,a
4
},{a
1
,a
4
},{a
1
,a
3
},{a
2
,a
4
},{a
1
,a
2
,a
3
},{a
1
,a
2
,a
4
},{a
2
,a
3
,a
4
},
{a
1
,a
3
,a
4
},{a
1
,a
2
,a
3
,a
4
}.
拓展:集合{a
1
,a
2
,a
3
,a
4
}有多少个真子集?有多少个非空真子集?
提示:由上可知,集合{a
1
,a
2
,a
3
,a
4
}有15个真子集,有14个非空真子集.
一个集合含有n个元素,则它的所有自己有2n个,真子集有(2n-1)个(去掉集合本身),
非空真子集有(2n-2)个(去掉集合本身及空集).
典型例题解析
例1设A={x|(x2-16)(x2+5x+4)=0},写出集合A的子集,并指出其中哪些是它的
真子集?
解题提示:要确定集合A的子集、真子集,首先必须清楚集合A中的元素,由于
集合A中的元素是方程(x2-16)(x2+5x+4)=0的根,所以要先解该方程.
解:将方程(x2-16)(x2+5x+4)=0变形,得(x-4)(x+1)(x+4)2=0,则可得方程的根为x=-4
或x=-1或x=4.故集合A={-4,-1,4},真子集有,{-4},{-1},{4},{-4,-1},{-4,
4},{-1,4},{-4,-1,4},真子集有,{-4},{-1},{4},{-4,-1},{-4,4},{-1,
4}
写出一个集合的所有子集,首先要注意两个特殊的子集—和自身;其次,依次按含
考点一确定集合的子集与真子集
评
点
考点二集合间的关系问题
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有一个元素的子集,含有两个元素的子集,含有三个元素的子集等一一写处,就可避免重
复和遗漏现象的发生.
例2设全集U={1,4,a2+4a-2},A={|3a-2|,4},C
U
A={3},求实数a的值.
解题提示:∵C
U
A={3},∴3∈U,且3A,由补集的定义知A={1,4}.
解:∵C
U
A={3},说明3∈U,且3A,∴a2+4a-2=3,∴a=-5或a=1.
①当a=1时,|3a-2|=1≠3,此时A={1,4},满足题意.
②当a=-5时,|3a-2|=17,此时A={17,4}U,不满足题意.
∴a的值为1.
例3已知{1,2}M{1,2,3,4,5},则这样的集合M有8.
解题提示:根据题目给出的条件可知,集合M中至少含有元素1、2,至多含有元
素1、2、3、4、5,故可按M中所含元素的个数分类写出集合M,
解析:(1)当M中含有两个元素时,M为{1,2};
(2)当M中含有三个元素时,M可能为{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5};
(3)当M中含有两个元素时,M可能为{1,2,3,4},{1,2,3,5},{1,2,4,5};
(4)当M中含有两个元素时,M为{1,2,3,4,5};
所有满足条件的M为{1,2},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5},{1,2,3,4},
{1,2,3,5},{1,2,4,5},{1,2,3,4,5},共8个.
首先根据子集的概念判断出集合M中含有元素的可能情况,然后根据集合M中含有
元素的多少进行分类讨论,防止遗漏.
例4已知集合A={x|-2≤x≤5},B={x|m+1≤x≤2m-1},若BA,求实数m的取
值范围.
解题提示:对B要进行讨论,分B为空集和非空集合两种情况.
考点三利用集合与函数、不等式、方程的关系求参数问题
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解:(1)若B≠,则由BA(如图1-2-5),得
m+1≤2m-1,
m+1≥-2,
2m-1≤5,
解的2≤m≤3.
(2)若B=,则m+1>2m-1,m<2,此时BA也成立.
由(1)和(2),得m≤3,所以实数
m的取值范围是{m|m≤3}.
在处理含有参数的子集问题市场借助数轴,数形结合,理清条件,使关系明朗,易于
求解.
例5已知集合A={x|1≤ax≤2},B={x||x|<1},求满足AB的实数a的取
值范围.
解题提示:对参数进行讨论,写出集合A、B,使其满足,求a的值.
解:(1)当a=0时,A=,满足AB.
(2)当a>0时,2
1
A=.B=11,ABxxxx
a
a
又
.∴
1
1
2.
2
1
a
a
a
(3)当a<0时,
2
1
21
A=B=112.
1
1.
a
xxxxa
aa
a
,
,又,AB.
综上所述,a=0,或a≥2,或a≤-2.
根据子集的定义,把形如AB的问题转化为不等式组问题,使问题得以解决.在解决
问题的过程中,应首先考虑A=的情况.在建立不等式的过程中,借助数轴,是解决本题
重要一环,若不等式中含有参数,一般需对参数进行讨论,进而正确解出不等式.
例6已知全集S={1,3,x3+3x2+2x},集合A={1,|2x-1|},如果C
S
A={0},
那么这样的实数x是否存在?若存在,求出x;若不存在,请说明理由.
解题提示一:由C
S
A={0}可知0∈S,但0A,所以x3+3x2+2x=0,且|2x-1|=3,
从中求出x即可.
评
点
B
-2
1m21m
5
A
x
评
点
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解法一:∵S={1,3,x3+3x2+2x},A={1,|2x-1|},C
S
A={0},∴0∈S,但0A,
∴
32320
1.
213
xxx
x
x
,
解的
,
综上知,实数x存在,且x=-1.
解题提示二:由C
S
A={0}可知0∈S,但0A,由0∈S可求x,然后结合0A来
验证是否有AS及是否符合集合中元素的互异性,从而得出结论.
解法二:∵C
S
A={0},∴0∈S,但0A,∴x3+3x2+2x=0,即x(x+1)(x+3)=0,
∴x=0或x=-1或x=-2.
当x=0时,|2x-1|=1,A中已有元素1,故不符合互异性,舍去;
当x=-1时,|2x-1|=3,而3∈S,符合题意;
当x=-2时,|2x-1|=5,而5S,舍去.
综上知,实数x存在,且x=-1.
例7已知A={x|x<-1或x>5},B={x∈R|a
范围.
解题提示:注意到B≠,将A在数轴上保释出来,再将B在数轴上表示出来,使
得AB,即可得a的取值范围.
解:如图-2-6,∵AB,∴a+4≤-1或a≥5,∴a≤-5或a≥5.
本题利用数轴处理一些实数集之间的关系,以形助数直观、形象,体现了数形结合的
思想,这在以后的学习中会经常用到,但一定要检验端点值是否能取到,此题的易错点是
各端点的取值情况,
方法一数形结合思想
A
14a
a
BA
4a
a
B
5
A
A
5
1
评
点
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例8设2A=8150B=10,xxxxax,若BA,求实数a的值.
解题提示:集合B是方程ax-1=0的解集,该方程不一定是一次方程,当a=0时,
B=,此时符合BA.
解:集合A={3,5},当a=0时,B=,满足BA.∴a=0符合题意.
当a≠0时,B≠,
1
.x
a
∵BA,∴
综上,a的值为0或
1
3
或
1
5
.
当BA时,B中含有参数,而A是一个确定的非空集合,要特别注意B=的情况,
不要遗漏,否则会丢解.
考点点击:高考中对子集、真子集、补集以及集合相等的概念考察较多,但难度不大,
命题多为填空题.
例1(2010·重庆高考)设,若,则实数.2
U
U=0123.A=U0A=12xxmx,,,,若,,ð
U
0A=12mx,若,,ð则实数m=-3.
解析:2
U
A=12A=,,,,,是方程的根,ð
例2(2010·天津高考)设集合A=1RB=2RABxxaxxxbx,,,,若,
2RABx,,若,
则实数a,b满足3ab.
解析:A=11B=22xaxaxxbxb,或,
由AB
得
1
2
a
b
或
1
2
a
b
,即3ab或3ab
,即
例3(2007·北京高考)记关于x的不等式
0
1
xa
x
的解集为P,不等式11x的解
集为Q.
(1)若a=3,求P;
(2)若QP,求整数a的取值范围.
方法二分类讨论思想
评
点
1.2-子集、全集、补集讲义教学
13/14
解:3
(1)0P=13.
1
x
xx
x
由得
(2)Q=11,
02
xxx
x
0P=2axxaa由,得又,所以,
即a的取值范围是(2,+∞).
学考相联
原形类型教材内容直通高考
教材问题教材第9页例3考点点击例2、例3
点评
两者均考察了简单不等式问题及集合之间的关系,虽然教材例题侧重
于不等式与补集,高考题侧重于不等式与子集,但因不等式问题与集合关
系之间存在共性,解题方法大同小异.在解不等式问题时,要充分利用数轴,
体现数形结合的解题思想;集合之间的关系要分析透彻,是子集,还是真
子集,亦或是补集.另外要注意特殊集合.
如何判断集合间的关系
判断两个集合之间的关系是集合中的重要题型,且是高考热点之一.下面举两例介绍
几种常用的方法,帮助你开拓思想.
1.对比集合的元素
例1*A=N8B=2N05,xxxxkkk已知,,,且
那么集合A与B的关
系为(BA).
解析:因为A={1,2,3,4,5,6,7,8},B={2,4,6,8},集合B中的元素2,4,
6,8都是集合A中的元素,而集合A中的元素1,3,5,7不是集合B中的元素,所以
BA.
2.数形结合比较范围
例2已知2A=yy=26RB=475xxxxx,,,
那么集合A与B的关系为
(BA).
解析:对于二次函数2A=yy=26RB=475xxxxx,,,
,4(6)4
7A=yy7.
4
y
最小
,
又
7
3
1.2-子集、全集、补集讲义教学
14/14
B=3xx,
由图1-2-7知,BA.
3.利用传递性判断
例3已知集合
11
ABB=ZC=Z
4284
kk
xxkxxk
,,,,,
那么集合
A与C的关系为(AC).
解析:将B、C变形得
242
B=ZC=Z
88
kk
xxkxxk
,,,,
可知BC.
又ABC,即AC.
例4已知集合22A=4640B=06xxmxm,,,若AB,求实数m的取值
范围.
解:ABB=06A=A=0A=6A=06.
,,,或或或,
(1)当A=时,Δ=(4m+6)2-4×4m2<0,解得m<-
3
4
.
(2)当A={0}时,由根与系数的关系得
2
0+0=46
004
m
m
,
,
此方程组无解.
(3)当A={6}时,由根与系数的关系得
2
6+6=46
664
m
m
,
,
此方程组无解.
(4)当A={0,6}时,由根与系数的关系得
2
0+6=46
06=4
m
m
,
,
解得m=0.
综上知实数m的取值范围为m<-
3
4
或m=0
解决子集问题时,往往易溢漏“”和它“本身”,所以杂解决有关子集的问题时,
一定要考虑到两个特殊的子集:“”和它“本身”,并注意单独验证它们是否符合题意.
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