1.2 集合间的基本关系:核心知识点讲解

本节学习目标
学完本节,需要掌握:
- 什么是子集、真子集、空集。
- 如何判断两个集合之间的包含关系、真包含关系和相等关系。
- 如何区分元素与集合的“属于关系”和集合与集合的“包含关系”。
- 如何写出一个有限集合的所有子集、真子集。
- 如何用 Venn 图理解集合间的关系。
这一节的核心问题是:两个集合之间是什么关系?
在 1.1 中,我们关注“元素和集合”的关系;从 1.2 开始,我们关注“集合和集合”的关系。
核心知识点讲解
一、知识对象与问题情境
本节的知识对象是“集合与集合之间的关系”。在 1.1 中,重点是判断一个对象是不是某个集合的元素;到了 1.2,要进一步判断两个集合之间是否存在包含、相等或真包含关系。
最常见的问题情境有三类:
- 两个列举法集合之间的关系,例如 与 。
- 描述法集合之间的关系,例如 与 。
- 几何、数集或实际对象集合之间的关系,例如“正方形集合”和“矩形集合”。
解题时的核心问题可以统一成一句话:
一个集合中的元素,是否都在另一个集合中?二、核心概念与定义条件
1. 子集
对于两个集合 ,如果集合 中任意一个元素都是集合 的元素,就称 是 的子集,记作:
也可以读作:
A 包含于 B或者说 包含 ,记作:
符号化理解:
例如:
因为 中的 都在 中,所以:
2. 用生活例子理解子集
设:
每一名女生都是这个班的学生,所以:
这就是“局部属于整体”的集合表达。
3. 集合相等
如果集合 的任意一个元素都是集合 的元素,同时集合 的任意一个元素都是集合 的元素,那么 与 相等,记作:
也就是说:
反过来,如果:
那么一定有:
因此,证明两个集合相等,常用方法是:
先证 A 是 B 的子集,再证 B 是 A 的子集。例如:
“有两条边相等的三角形”就是“等腰三角形”,所以:
4. 真子集
如果 ,并且 中至少有一个元素不属于 ,则称 是 的真子集,记作:
也可以说 真包含 ,记作:
符号化理解:
表示两件事同时成立:
并且:
例如:
因为 中的元素都在 中,而且 但 ,所以:

5. 空集
不含任何元素的集合叫做空集,记作:
例如,方程
没有实数根,所以它的实数根组成的集合是:
规定:
也就是说,空集是任何集合的子集。
如果 ,那么:
三、符号语言与等价表示
本节常用符号可以分为两层:元素与集合之间用“属于”关系,集合与集合之间用“包含”关系。
| 符号 | 读法 | 左边对象 | 右边对象 | 含义 |
|---|---|---|---|---|
| 属于 | 元素 | 集合 | 是 的元素 | |
| 不属于 | 元素 | 集合 | 不是 的元素 | |
| 包含于 | 集合 | 集合 | 中任意元素都在 中 | |
| 真包含于 | 集合 | 集合 | 且 | |
| 与 相等 | 集合 | 集合 | 两个集合元素完全相同 |
几个重要等价表示要熟练掌握:
四、关键性质、定理与公式
6. 子集关系的基本性质
任何集合都是它本身的子集:
子集关系具有传递性:
例如:
所以:

五、典型模型与解题方法
7. 属于关系与包含关系
这是本节最容易混淆的地方。
| 关系 | 符号 | 左边 | 右边 | 例子 |
|---|---|---|---|---|
| 属于 | 元素 | 集合 | ||
| 不属于 | 元素 | 集合 | ||
| 包含于 | 集合 | 集合 | ||
| 真包含于 | 集合 | 集合 |
特别注意:
表示 是集合 的一个元素。
而:

表示只含有元素 的单元素集合是 的子集。
例如,设:
则:
并且:
但是不能写成:
也不能写成:
因为 的元素是 ,不是集合 。
8. 子集个数
如果一个集合有 个元素,那么:
- 子集个数为 。
- 真子集个数为 。
- 非空子集个数为 。
- 非空真子集个数为 。
例如集合:
有 个元素,所以子集个数是:
所有子集为:
真子集为:

六、题型应用与迁移
本节题型可以归纳为三条主线:
- 关系判断:先化简集合,再判断 和 两个方向。
- 符号填空:先看左边对象是元素还是集合,再选择 、、 或 。
- 子集列举与计数:每个元素都有“选”或“不选”两种状态,先确定总数,再按元素个数有序列举。
重点梳理

重点 1:判断
判断 时,只需要问一句:
A 中的每一个元素都在 B 中吗?如果答案是“是”,则:
如果能找到一个元素属于 但不属于 ,则:
例如:
因为 的正约数为 ,而:
所以:
重点 2:判断
判断两个集合相等,不能只看形式,要看元素。
例如:
因为:
所以:
重点 3:判断
判断真子集要同时满足两个条件:
- 中每一个元素都在 中。
- 中至少有一个元素不在 中。
例如:
但:
因为两个集合相等,不是真子集关系。
重点 4:空集不要漏掉
写一个集合的所有子集时,必须包含:
和集合本身。
例如:
的子集一共有:
个,分别是:
难点突破
难点 1: 与 不一样
空集:
里面没有任何元素。
集合:
里面有一个元素,这个元素是空集。
所以:
并且:
同时:
这两个式子都对,但含义不同。
难点 2:元素和单元素集合不能混用
设:
正确的是:
错误的是:
原因:
- 是元素,所以用 。
- 是集合,所以用 。
难点 3:由条件表示的集合要先化简
设:
判断:
是否成立。
不能只看形式,要先解方程:
所以:
因此:
成立。
例题讲解
例题 1:写出集合 的所有子集
写出集合:
的所有子集,并指出哪些是真子集。
解析:
集合 有两个元素,所以子集个数为:
从“不选元素、选一个元素、选两个元素”三种情况列出:
- 不选任何元素:。
- 只选一个元素:。
- 选两个元素:。
所以 的所有子集为:
其中真子集是不等于 本身的子集,所以真子集为:
例题 2:判断集合 是否为集合 的子集
设:
判断 是否为 的子集。
解析:
的正约数是:
所以:
虽然:
但是:
而:
所以 中并不是每一个元素都属于 。
答案:
例题 3:几何集合中的子集关系
设:
判断 是否为 的子集。
解析:
长方形一定是平行四边形,并且长方形的两条对角线相等。
也就是说,任何一个长方形都满足“是两条对角线相等的平行四边形”。
所以:
事实上,在平面几何中,“两条对角线相等的平行四边形”也是长方形,因此这里还有:
所以:
例题 4:用适当的符号填空
设:
用 填空:
解析:
先化简集合 :
所以:
因此:
答案:
例题 5:根据包含关系求参数范围

已知:
若:
求实数 的取值范围。
解析:
表示 中每一个数都必须属于 。
集合 是区间:
集合 是区间:
要让:
右端必须至少覆盖到 。
注意 中不包含 ,所以只要:
就可以。
答案:
易错点整理
易错点 1:漏写空集
写所有子集时,最容易漏掉:
例如 的所有子集不是只有 ,还必须有:
易错点 2:把“属于”和“包含于”混用
设:
正确:
错误:
易错点 3:把子集误认为真子集
任何集合都是它本身的子集:
但集合不是它本身的真子集:
易错点 4:认为空集不是任何集合的子集
规定:
空集是任何集合的子集。
如果 非空,那么:
易错点 5:不先化简集合就判断关系
例如:
与
其实相等,因为方程的根是 。
判断集合关系时,要先把描述法中的集合化简。
考点考证点整理
考点一:判断子集、真子集与集合相等
- 出题思路:给出两个用列举法、描述法、区间或几何对象表示的集合,要求判断 、、、 或 。
- 关键条件:是否任意 都有 ;是否任意 都有 ;是否存在一方集合中多出的元素;描述法集合是否需要先解方程、不等式或识别几何定义。
- 解答要点:先化简集合,再分别判断 和 两个方向;两个方向都成立则写 ;只一个方向成立且两个集合不相等,则写真子集;若能找到反例元素,则说明不包含。
- 易扣分点:只看元素个数不看元素本身;只判断一个方向就写相等;把 误写成 ;描述法集合没有先化简。
考点二:属于关系与包含关系的符号辨析
- 出题思路:用 、、、 填空,常把 、、、 放在同一题中考查对象层级。
- 关键条件:左边是元素还是集合;右边是否是集合;集合 的元素到底是普通元素还是集合;空集 和单元素集合 是否被区分。
- 解答要点:元素对集合用 或 ,集合对集合用 或 ;先判断符号类型,再判断关系真假。例如 和 是不同层级的关系。
- 易扣分点:写出 、 这类对象层级错误;把 当成普通数字或字母;看到花括号就忽略集合中真实元素。
考点三:空集相关判断
- 出题思路:判断 、 与某个集合之间的属于、包含、相等或真包含关系,也常出现在子集个数、符号填空和真假命题中。
- 关键条件: 不含任何元素; 含有一个元素,这个元素是 ;空集是任何集合的子集;当 时,。
- 解答要点:先写出基本结论 ;再判断 是否作为元素出现在右边集合中;遇到 时要明确它不是空集。
- 易扣分点:认为空集没有元素所以不是任何集合的子集;把 与 混为一谈;漏写空集这个子集。
考点四:列举子集、真子集与计算子集个数
- 出题思路:给出有限集合,要求写出所有子集、所有真子集、非空子集或非空真子集,也可能只要求计算数量。
- 关键条件:集合中不同元素的个数 ;是否要求排除空集;是否要求排除集合本身;题目是否要求“写出”而不是只“求个数”。
- 解答要点:每个元素都有“选”或“不选”两种状态,所以子集数为 ;真子集数为 ;非空子集数为 ;非空真子集数为 。列举时按元素个数从少到多写,先写 ,最后写集合本身。
- 易扣分点:漏写 或集合本身;重复列出同一个集合;把元素顺序不同误认为不同集合;把“真子集”写成包含集合本身。
考点五:由包含关系求参数范围或参数值
- 出题思路:给出含参数的集合、区间或方程根集合,并给出 、 或 ,要求求参数范围或参数值。
- 关键条件:谁包含谁;区间端点是否能取到;方程根集合是否需要先求出;集合中元素的互异性是否影响列举法集合。
- 解答要点:区间题先画数轴,看被包含的集合是否被另一个集合完全覆盖;列举法题把包含关系转化为“每个元素都要落入目标集合”;相等题要两个方向都满足,并检查参数代入后集合是否真的相同。
- 易扣分点:开区间、闭区间端点判断错误;只得到必要条件没有回代检验;忽略集合元素互异性;把 看反。
练习题
A 组:基础巩固
- 判断下列关系是否正确。
-
写出集合 的所有子集。
-
写出集合 的所有真子集。
-
判断下列集合之间的关系。
- 判断下列集合之间的关系。
B 组:能力提升
- 用适当的符号 填空。
设:
填空:
- 判断集合 是否为集合 的子集。
- 判断下列两个集合之间的关系。
- 判断下列两个集合之间的关系。
C 组:综合应用
- 已知:
若 ,求实数 的取值范围。
- 已知:
若 ,求实数 的可能取值。
- 判断下列说法是否正确,并说明理由。
教材习题补充
-
教材习题 1.2 第 1 题:选用适当符号填空。
(1) ,,判断 与 、 与 、 与 、 与 的关系。
(2) ,判断 、、、 与 的关系。
(3) 判断菱形集合与平行四边形集合、等腰三角形集合与等边三角形集合的关系。 -
教材习题 1.2 第 2 题:指出 、、、 之间的关系,并用 Venn 图表示。
-
教材习题 1.2 第 3 题:分别举出“立德中学学生”“三角形”“”“”的一个子集。
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教材习题 1.2 第 4 题:集合 表示直线 。集合 表示什么? 有什么关系?
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教材习题 1.2 第 5 题:若 ,,且 ,求 ;若 ,,且 ,求 的取值范围。
练习题答案
-
正确;正确;错误;错误。
- 因为 的解是 或 ,所以:
- 因为 ,所以:
- 的正约数为 ,所以:
因为小于 的数都小于 ,但例如 且 。
因为 ,所以 的倍数一定是 的倍数。若 含 ,两个集合都含 。并且 但 ,所以:
- 因为 ,所以 必须属于 。即:
分别得:
检查:
- 时,,,满足。
- 时,,,满足。
- 时,,,满足。
所以:
正确,因为 的唯一元素是 。
正确,因为空集是任何集合的子集。
错误,因为左边集合有一个元素,右边空集没有元素。
-
教材习题 1.2 第 1 题答案:
(1) ,所以 ,,,。
(2) ,所以 ,,,。
(3) ;,所以若按题目顺序写“等腰三角形集合 与 等边三角形集合”,应为后者是前者的真子集。 -
教材习题 1.2 第 2 题答案:。Venn 图应画成四层嵌套:最外层四边形,内部依次为平行四边形、矩形、正方形。
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教材习题 1.2 第 3 题答案示例:高一学生集合是立德中学学生集合的子集;等边三角形集合是三角形集合的子集; 或 是 的子集; 是 的子集。
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教材习题 1.2 第 4 题答案:解方程组 、 得 ,所以 ,表示两条直线的交点集合。由于 在直线 上,所以 。
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教材习题 1.2 第 5 题答案:由 且 ,应有 ,所以 ;另一个元素对应 ,故 。第二问要使 被 覆盖,需 。