1.下列给出的对象能构成集合的有( )
①某校2025年入学的全体高一年级新生; $ \mathrm{②}\sqrt{2} $ 的所有近似值;③某个班级中学习成绩较好的所有学生;④不等式 $ 3x-10 < 0 $ 的所有正整数解.
A.1个
B.2个
C.3个
D.4个
对于①:某校2025年入学的全体高一年级新生,对象确定,能构成集合,
故①正确;
对于②: $ \sqrt{2} $ 的所有近似值,根据近似值的标准不一样得到的近似值不一样,因此对象不确定,故不能构成集合,故②错误;
对于③:某个班级中学习成绩较好是相对而言的,故这些学生对象不确定,不能构成集合,故③错误;
对于④:不等式 $ 3x-10 < 0 $ 的正整数解有1,2,3,能构成集合,故④正确.
故选 $ \mathrm{B} $ .
2.集合 $ A={a $ , $ b $ , $ c} $ 中的三个元素表示某一个三角形的三边长度,那么这个三角形一定不是( )
A.等腰三角形
B.锐角三角形
C.直角三角形
D.钝角三角形
根据集合中元素的互异性得 $ a\ne b $ , $ b\ne c $ , $ a\ne c $ ,故这个三角形一定不是等腰三角形.故选 $ \mathrm{A} $ .
3.由实数 $ x $ , $ -x $ , $ |x| $ , $ \sqrt{{x}^{2}} $ , $ (\sqrt{{x}^{2}})^{2} $ , $ -\sqrt[3]{{x}^{3}} $ 所组成的集合,最多可含有的元素个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
由题意, $ \sqrt{{x}^{2}} $ , $ (\sqrt{{x}^{2}})^{2} $ , $ -\sqrt[3]{{x}^{3}} $ 可分别化为 $ |x| $ , $ {x}^{2} $ , $ -x $ ,所以由实数 $ x $ , $ -x $ , $ |x| $ , $ \sqrt{{x}^{2}} $ , $ (\sqrt{{x}^{2}})^{2} $ , $ -\sqrt[3]{{x}^{3}} $ 所组成的集合,最多可含有3个元素,分别为 $ x $ , $ -x $ , $ {x}^{2} $ ,此时 $ x\ne ±1 $ 且 $ x\ne 0 $ .故选 $ \mathrm{B} $ .
4.给出下列6个关系式: $ \mathrm{①}\sqrt{2}\in \mathbf{R} $ , $ \mathrm{②}\sqrt{3}\in \mathbf{Z} $ , $ \mathrm{③}0\notin {\mathbf{N}}_{+} $ , $ \mathrm{④}\sqrt{4}\in \mathbf{N} $ , $ \mathrm{⑤}\mathrm{\pi }\notin \mathbf{Q} $ , $ \mathrm{⑥}|-2|\notin \mathbf{Z} $ ,其中正确的个数为 ( )
A.4
B.2
C.3
D.5
$ \sqrt{2}\in \mathbf{R} $ , $ 0\notin {\mathbf{N}}_{+} $ , $ \sqrt{4}=2\in \mathbf{N} $ , $ \mathrm{\pi }\notin \mathrm{Q} $ ,因此①③④⑤正确; $ \sqrt{3}\notin \mathbf{Z} $ ,
$ |-2|=2\in \mathbf{Z} $ ,因此②⑥不正确.所以正确的个数为4.故选 $ \mathrm{A} $ .
5.若 $ m\in {1 {\rm ,3,4} $ , $ {m}^{2}} $ ,则 $ m $ 所有可能取值的集合为( )
A. $ {0,1,4} $
B. $ {0,3,4} $
C. $ {-1 {\rm ,0,3} $ , $ 4} $
D. $ {0,1,3,4} $
由 $ m\in {1 {\rm ,3,4} $ , $ {m}^{2}} $ ,得 $ m=1 $ 或 $ m=3 $ 或 $ m=4 $ 或 $ m={m}^{2} $ .当 $ m=1 $ 时, $ {m}^{2}=1 $ ,不满足集合中元素的互异性,故不符合题意;当 $ m=3 $ 时, $ {m}^{2}=9 $ ,符合题意;当 $ m=4 $ 时, $ {m}^{2}=16 $ ,符合题意;当 $ m={m}^{2} $ 时,得 $ m=0(m=1 $ 舍去 $ ) $ ,此时 $ {m}^{2}=0 $ ,符合题意.
所以 $ m $ 所有可能取值的集合为 $ {0,3,4} $ .故选 $ \mathrm{B} $ .
6.已知 $ x $ , $ y $ , $ z $ 为非零实数,代数式 $ \dfrac{x}{|x|}+\dfrac{y}{|y|}+\dfrac{z}{|z|}+\dfrac{|xyz|}{xyz} $ 的值所组成的集合是 $ M $ ,则下列判断正确的是( )(多选)
A. $ 0\notin M $
B. $ 2\in M $
C. $ -4\in M $
D. $ 4\in M $
$ x $ , $ y $ , $ z $ 同为正数时,代数式的值为4,所以 $ 4\in M $ ;当 $ x $ , $ y $ , $ z $ 中只有一个负数或只有两个负数时,代数式的值为0,所以 $ 0\in M $ ;当 $ x $ , $ y $ , $ z $ 同为负数时,代数式的值为 $ -4 $ ,所以 $ -4\in M $ .故选 $ \mathrm{C}\mathrm{D} $ .
7.已知集合 $ P={x|x=27m $ , $ m\in {\boldsymbol{N}}^{\ast }} $ , $ \mathbf{Q}={x|x=111n $ , $ n\in {\boldsymbol{N}}^{\ast }} $ , $ a={69}^{2}-{42}^{2} $ ,则( )
A. $ a\notin P $ 且 $ a\in \mathbf{Q} $
B. $ a\in P $ 且 $ a\notin \mathbf{Q} $
C. $ a\in P $ 且 $ a\in \mathbf{Q} $
D. $ a\notin P $ 且 $ a\notin \mathbf{Q} $
根据题意可得,集合 $ P $ 中的元素是27的正整数倍,集合 $ \mathbf{Q} $ 中的元素是111的正整数倍.易知 $ a={69}^{2}-{42}^{2}=(69-42)×(69+42)=27×111 $ ,可得 $ a $ 既是27的倍数,又是111的倍数,因此 $ a\in P $ 且 $ a\in \mathbf{Q} $ .故选 $ \mathrm{C} $ .
8.已知集合 $ A={x|x=m+n\sqrt{3} $ ,且 $ {m}^{2}-3{n}^{2}=1 $ , $ m $ , $ n\in \boldsymbol{Z}} $ .
(1) 判断 $ (\sqrt{2}+\sqrt{6})^{2} $ 是否为 $ A $ 中元素;
(2) 设 $ c\in A $ ,求证: $ \dfrac{c}{2+\sqrt{3}}\in A $ ;
(3) 证明:若 $ x\in A $ ,则 $ x+\dfrac{1}{x} $ 为偶数.
(1) 【解】因为 $ (\sqrt{2}+\sqrt{6})^{2}=8+4\sqrt{3} $ ,此时 $ m=8 $ , $ n=4 $ ,不满足 $ {m}^{2}-3{n}^{2}=1 $ ,所以 $ (\sqrt{2}+\sqrt{6})^{2} $ 不是集合 $ A $ 中元素.
(2) 【证明】因为 $ c\in A $ ,所以可设 $ c=m+n\sqrt{3} $ , $ m $ , $ n\in \boldsymbol{Z} $ ,所以 $ \dfrac{c}{2+\sqrt{3}}=\dfrac{m+n\sqrt{3}}{2+\sqrt{3}}=(m+n\sqrt{3})(2-\sqrt{3})=(2m-3n)+(2n-m)\sqrt{3} $ .因为 $ 2m-3n $ , $ 2n-m $ 都是整数,且 $ (2m-3n)^{2}-3(2n-m)^{2}={m}^{2}-3{n}^{2}=1 $ ,所以 $ \dfrac{c}{2+\sqrt{3}}\in A $ .
(3) 【证明】因为 $ x\in A $ ,所以可设 $ x={m}_{1}+{n}_{1}\sqrt{3} $ ,所以 $ x+\dfrac{1}{x}={m}_{1}+{n}_{1}\sqrt{3}+\dfrac{1}{{m}_{1}+{n}_{1}\sqrt{3}}={m}_{1}+{n}_{1}\sqrt{3}+\dfrac{{m}_{1}-{n}_{1}\sqrt{3}}{{m}_{1}^{2}-3{n}_{1}^{2}} $ .由 $ {m}_{1}^{2}-3{n}_{1}^{2}=1 $ ,可得 $ x+\dfrac{1}{x}=2{m}_{1} $ .因为 $ {m}_{1}\in \boldsymbol{Z} $ ,所以 $ 2{m}_{1} $ 为偶数,即 $ x+\dfrac{1}{x} $ 为偶数.
9.集合 $ {x|-1\leqslant 2x+3\leqslant 8 $ , $ x\in \boldsymbol{N} $ }用列举法表示为( )
A. $ {-2 $ , $ -1 {\rm ,0,1} $ , $ 2} $
B. $ {-1 {\rm ,0,1} $ , $ 2} $
C. $ {0,1,2} $
D. $ {1,2} $
由 $ -1\leqslant 2x+3\leqslant 8 $ ,解得 $ -2\leqslant x\leqslant \dfrac{5}{2} $ ,所以 $ {x|-1\leqslant 2x+3\leqslant 8 $ , $ x\in \boldsymbol{N} $ }= $ {x|-2\leqslant x\leqslant \dfrac{5}{2},x\in \boldsymbol{N}}={0,1,2} $ .故选 $ \mathrm{C} $ .
10.方程组 $ \begin{cases}x+y=0,\\ {x}^{2}-y=2\end{cases} $ 的解集是 ( )
A. $ {(1,-1) $ , $ (-1,1)} $
B. $ {(1,1) $ , $ (-2,2)} $
C. $ {(1,-1) $ , $ (-2,2)} $
D. $ {x=-2 $ , $ y=2 $ 或 $ x=1 $ , $ y=-1} $
由 $ \begin{cases}x+y=0,\\ {x}^{2}-y=2,\end{cases} $ 解得 $ \begin{cases}x=1,\\ y=-1\end{cases} $ 或 $ \begin{cases}x=-2,\\ y=2,\end{cases} $ 所以方程组 $ \begin{cases}x+y=0,\\ {x}^{2}-y=2\end{cases} $ 的解集是 $ {(1,-1) $ , $ (-2,2)} $ .故选 $ \mathrm{C} $ .
11.已知集合 $ A={1,2,3} $ , $ B={a-b|a\in A $ , $ b\in A} $ ,则集合 $ B $ 中的元素个数为( )
A.5
B.6
C.8
D.9
集合 $ A={1,2,3} $ , $ B={a-b|a\in A $ , $ b\in A} $ ,则当 $ a=b $ 时, $ a-b=0 $ ;
当 $ a > b $ 时, $ a-b=1 $ 或 $ a-b=2 $ ;
当 $ a < b $ 时, $ a-b=-1 $ 或 $ a-b=-2 $ .
所以 $ B={-2 $ , $ -1 {\rm ,0,1} $ , $ 2} $ ,集合 $ B $ 中有5个元素.故选 $ \mathrm{A} $ .
12.已知集合 $ M={(1,0)} $ ,则下列与 $ M $ 相等的集合的个数为( )
$ \mathrm{①}\begin{Bmatrix}\left(x,y\right)\mid \begin{cases}x-y=1,\\ x+y=1\end{cases}\end{Bmatrix} $ ;
$ \mathrm{②}{(x,y)|y=\sqrt{x-1}+\sqrt{1-x}} $ ;
$ \mathrm{③}{x|x=\dfrac{{\left(-1\right) ^ {n}}-1}{2},n\in \boldsymbol{N}} $ ;
$ \mathrm{④}{x|-1 < x < 2 $ , $ x\in \boldsymbol{N}} $ .
A.0
B.1
C.2
D.3
对于①, $ \begin{Bmatrix}\left(x,y\right)\mid \begin{cases}x-y=1,\\ x+y=1\end{cases}\end{Bmatrix}={\left(1,0\right)}=M $ .
对于②, $ {(x,y)|y=\sqrt{x-1}+\sqrt{1-x} $ }中 $ \begin{cases}x-1\geqslant 0,\\ 1-x\geqslant 0,\end{cases} $ 解得 $ x=1 $ ,故 $ {(x,y)|y=\sqrt{x-1}+\sqrt{1-x}}={(1,0)}=M $ .
对于③,当 $ n $ 为奇数时, $ x=-1 $ ;当 $ n $ 为偶数时, $ x=0 $ ,所以 $ {x|x=\dfrac{{\left(-1\right) ^ {n}}-1}{2} $ , $ n\in \boldsymbol{N}}={-1 $ , $ 0}\ne M $ .
对于④, $ {x|-1 < x < 2 $ , $ x\in \boldsymbol{N}}={0,1}\ne M $ .所以与 $ M $ 相等的集合的个数为2.故选 $ \mathrm{C} $ .
13.已知集合 $ A={x|a{x}^{2}-2x-1=0} $ ,若集合 $ A $ 中只有一个元素,则实数 $ a $ 的取值集合是 .
$ {0 $ , $ -1} $
当 $ a=0 $ 时,由方程 $ -2x-1=0 $ ,解得 $ x=-\dfrac{1}{2} $ ,此时集合 $ A $ 中只有一个元素;
当 $ a\ne 0 $ 时,因为集合 $ A $ 中只有一个元素,所以 $ \mathrm{\Delta }={\left(-2\right) ^ {2}}-4a×(-1)=0 $ ,解得 $ a=-1 $ .
综上,实数 $ a $ 的取值集合为 $ {0 $ , $ -1} $ .
14.选择适当的方法表示下列集合.
(1) $ \mathrm{W}\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{m}\mathrm{e} $ 中的所有字母组成的集合;
(2) 所有正偶数组成的集合;
(3) 二元二次方程组 $ \begin{cases}y=x,\\ y={x}^{2}\end{cases} $ 的解集;
(4) 所有正三角形组成的集合.
(1) 【解】列举法:列举出所有字母得{ $ \mathrm{W} $ , $ \mathrm{e} $ , $ \mathrm{l} $ , $ \mathrm{c} $ , $ \mathrm{o} $ , $ \mathrm{m} $ }.
(2) 【解】描述法:正偶数可以写成正整数的2倍,所以用描述法表示为 $ {x|x=2k $ , $ k\in {\boldsymbol{N}}^{\ast }} $ .
(3) 【解】列举法:求出该方程组的解,为 $ \begin{cases}x=1,\\ y=1\end{cases} $ 或 $ \begin{cases}x=0,\\ y=0,\end{cases} $ 所以用列举法表示为 $ {(0,0) $ , $ (1,1)} $ .
(4) 【解】描述法: $ {x|x $ 是正三角形 $ } $ .
15.集合 $ A={{a}^{2}+a-2 $ , $ 1-a $ , $ 2} $ ,若 $ 4\in A $ ,则实数 $ a= $ .
2
因为 $ 4\in A $ ,所以 $ {a}^{2}+a-2=4 $ 或 $ 1-a=4 $ .
若 $ {a}^{2}+a-2=4 $ ,则 $ a=-3 $ 或 $ a=2 $ ,当 $ a=-3 $ 时, $ 1-a=4 $ ,不满足集合中元素的互异性,舍去;
当 $ a=2 $ 时, $ 1-a=-1 $ ,满足题意.
若 $ 1-a=4 $ ,则 $ a=-3 $ ,此时 $ {a}^{2}+a-2=4 $ ,不满足集合中元素的互异性,舍去.综上, $ a=2 $ .
16.(多选)给出下列说法,其中正确的是( )(多选)
A.集合 $ {x\in \boldsymbol{N}|{x}^{3}=x} $ 用列举法表示为 $ {0 $ , $ 1} $
B.实数集可以表示为 $ {x|x $ 为所有实数 $ } $ 或{ $ \boldsymbol{R} $ }
C.方程组 $ \begin{cases}x+y=0,\\ x-y=-1\end{cases} $ 的解组成的集合为 $ {x=-\dfrac{1}{2},y=\dfrac{1}{2}} $
D.方程 $ (x-2)^{2}+{\left(y+3 \right) ^ {2}}=0 $ 的所有解组成的集合为 $ {(2,-3)} $
对于 $ \mathrm{A} $ ,解 $ {x}^{3}=x $ ,得 $ x=0 $ 或 $ x=1 $ 或 $ x=-1 $ ,而 $ -1\notin \boldsymbol{N} $ ,因此列举法表示为 $ {0,1} $ , $ \mathrm{A} $ 正确;
对于 $ \mathrm{B} $ ,符号“{}”包含“所有”“全体”等含义,而“ $ \boldsymbol{R} $ ”已表示所有的实数构成的集合,则实数集可以表示为 $ {x|x $ 为实数 $ } $ 或 $ \boldsymbol{R} $ , $ \mathrm{B} $ 不正确;
对于 $ \mathrm{C} $ ,方程组 $ \begin{cases}x+y=0,\\ x-y=-1\end{cases} $ 的解是有序实数对,而 $ {x=-\dfrac{1}{2},y=\dfrac{1}{2}} $ 表示两个等式组成的集合, $ \mathrm{C} $ 不正确;
对于 $ \mathrm{D} $ ,由 $ (x-2)^{2}+(y+3)^{2}=0 $ 得 $ x=2 $ 且 $ y=-3 $ ,因此方程的所有解组成的集合为 $ {(2,-3)} $ , $ \mathrm{D} $ 正确.故选 $ \mathrm{A}\mathrm{D} $ .
17.用列举法表示集合 $ {\dfrac{6}{9-x}\in \boldsymbol{N}|x\in \boldsymbol{N}} $ 的结果为 .
$ {1,2,3,6} $
由 $ \dfrac{6}{9-x}\in \boldsymbol{N} $ 可知 $ 9-x $ 为6的约数,所以 $ 9-x=1 {\rm ,2,3,6} $ .
又 $ x\in \boldsymbol{N} $ ,所以 $ x=8 {\rm ,7,6,3} $ ,此时 $ \dfrac{6}{9-x}=6 {\rm ,3,2,1} $ ,因此集合 $ {\dfrac{6}{9-x}\in \boldsymbol{N}|x\in \boldsymbol{N}} $ 用列举法表示为 $ {1,2,3,6} $ .
18.已知集合 $ A={(x,y)||x|\leqslant 1 $ , $ |y|\leqslant 1 $ , $ x $ , $ y\in \boldsymbol{Z}} $ , $ B={(x,y)||x|\leqslant 3 $ , $ |y|\leqslant 2 $ , $ x $ , $ y\in \boldsymbol{Z}} $ ,定义集合 $ A\oplus B={({x}_{1}+{x}_{2},{y}_{1}+{y}_{2})|({x}_{1},{y}_{1})\in A $ , $ ({x}_{2},{y}_{2})\in B} $ ,则 $ A\oplus B $ 中有 个元素.
63
$ A={(x,y)||x|\leqslant 1 $ , $ |y|\leqslant 1 $ , $ x $ , $ y\in \boldsymbol{Z}}={(-1,-1) $ , $ (-1,0) $ , $ (-1,1) $ , $ (0,-1) $ , $ (0,0) $ , $ (0,1) $ , $ (1,-1) $ , $ (1,0) $ , $ (1,1)} $ ,有9个元素(即9个点),
$ B={(x,y)||x|\leqslant 3 $ , $ |y|\leqslant 2 $ , $ x $ , $ y\in \boldsymbol{Z}}={(-3,-2) $ , $ (-3,-1) $ , $ (-3,0) $ , $ (-3,1) $ , $ (-3,2) $ , $ (-2,-2) $ , $ (-2,-1) $ , $ (-2,0) $ , $ (-2,1) $ , $ (-2,2) $ , $ (-1,-2) $ , $ (-1,-1) $ , $ (-1,0) $ , $ (-1,1) $ , $ (-1,2) $ , $ (0,-2) $ , $ (0,-1) $ , $ (0,0) $ , $ (0,1) $ , $ (0,2) $ , $ (1,}) $ , $ (1,-1) $ , $ (1,0) $ , $ (1,1) $ , $ (1,2) $ , $ (2,-2) $ , $ (2,-1) $ , $ (2,0) $ , $ (2,1) $ , $ (2,2) $ , $ (3,-2) $ , $ (3,-1) $ , $ (3,0) $ , $ (3,1) $ , $ (3,2)} $ ,有 $ 7×5=35 $ 个元素(即35个点),
所以 $ {x}_{1}+{x}_{2}=-4 $ 或 $ -3 $ 或 $ -2 $ 或 $ -1 $ 或0或1或2或3或4,共有9个值, $ {y}_{1}+{y}_{2}=-3 $ 或 $ -2 $ 或 $ -1 $ 或0或1或2或3,共有7个值,
所以 $ A\oplus B={({x}_{1}+{x}_{2},{y}_{1}+{y}_{2})|({x}_{1},{y}_{1})\in A $ , $ ({x}_{2},{y}_{2})\in B} $ 中的元素有 $ 7×9=63 $ 个.
19.以下数集与自然数集等势的是( )
注:若存在从集合 $ A $ 到集合 $ B $ 的一一对应,则称 $ A $ 与 $ B $ 等势.
A.实数集
B.整数集
C.无理数集
D.以上均是
$ \forall x\in \boldsymbol{Z} $ , $ x\geqslant 0 $ 时可令 $ x $ 对应 $ \boldsymbol{N} $ 中的 $ 2x $ , $ x < 0 $ 时可令 $ x $ 对应 $ \boldsymbol{N} $ 中的 $ -2x-1 $ ,即可建立一一对应关系,故整数集与自然数集等势;实数集、无理数集与自然数集之间都无法建立一一对应关系,故选 $ \mathrm{B} $ .
20.集合 $ S={n|1\leqslant n\leqslant 150 $ , $ {n}^{2}-1 $ 为120的倍数 $ } $ ,则 $ S $ 的元素个数为 .
19
由 $ {n}^{2}-1=(n+1)(n-1) $ ,可知 $ n-1 $ , $ n+1 $ 的奇偶性相同,
又 $ {n}^{2}-1 $ 为120的倍数,所以 $ n-1 $ , $ n+1 $ 均为偶数,
由 $ 120={2}^{3}×3×5 $ ,可知 $ n-1 $ , $ n+1 $ 中必有一个为10的倍数,
结合带余除法可知:从10开始10的倍数除以3的余数依次为 $ {\rm 1,2,0,1,2,0,} \cdots $ ,
①若10的倍数除以3的余数为1,则其加2为3的倍数,
可知 $ n-1 $ 为10的倍数, $ n+1 $ 为3的倍数,此时 $ n $ 的值是唯一的;
②若10的倍数除以3的余数为2,则其减2为3的倍数,
可知 $ n+1 $ 为10的倍数, $ n-1 $ 为3的倍数,此时 $ n $ 的值是唯一的;
③若10的倍数除以3的余数为0(即为30的倍数),符合题意,
可知 $ n-1 $ , $ n+1 $ 均可为10的倍数,此时 $ n $ 的值有2个;
且 $ 1\leqslant n\leqslant 150 $ ,即 $ 2\leqslant n+1\leqslant 151 $ , $ 0\leqslant n-1\leqslant 149 $ ,
在1到151中,可知10的倍数有15个,30的倍数有5个,考虑到150的唯一性,
所以 $ S $ 的元素个数为 $ (15-5)×1+(5-1)×2+1=19 $ .