同一个集合,可以有不同的表示方式.下列集合A与集合B相等的是().A. A=x|x^2-4x+4=0,xin R,B=2B. A=2,-3,B=x|x^3+3x^2-12x-4=0C. Asubseteq Bland Bsubseteq Cland Csubseteq AD. Acap B=Aland Acup B=B
同一个集合,可以有不同的表示方式.下列集合A与集合B相等的是(). A. $A=\{x|x^{2}-4x+4=0,x\in R\}$,$B=\{2\}$ B. $A=\{2,-3\}$,$B=\{x|x^{3}+3x^{2}-12x-4=0\}$ C. $A\subseteq B\land B\subseteq C\land C\subseteq A$ D. $A\cap B=A\land A\cup B=B$
题目解答
答案
我们来逐项分析题目中给出的四个选项,判断哪一个选项中的集合 $ A $ 与集合 $ B $ 是相等的。
集合相等的定义是:两个集合相等,当且仅当它们包含完全相同的元素,即 $ A = B $ 当且仅当 $ A \subseteq B $ 且 $ B \subseteq A $。
选项 A:
$ A = \{x \mid x^2 - 4x + 4 = 0, x \in \mathbb{R} \} $,
$ B = \{2\} $
我们先解方程:
$x^2 - 4x + 4 = 0$
这是一个完全平方公式:
$(x - 2)^2 = 0 \Rightarrow x = 2$
所以方程只有一个实数解 $ x = 2 $,重根。
因此:
$A = \{2\}$
而 $ B = \{2\} $,显然:
$A = B$
✅ 所以选项 A 中的集合 $ A $ 与 $ B $ 相等。
选项 B:
$ A = \{2, -3\} $,
$ B = \{x \mid x^3 + 3x^2 - 12x - 4 = 0\} $
我们要判断这两个集合是否相等,即方程的解是否恰好是 $ 2 $ 和 $ -3 $,并且没有其他解。
首先,三次方程最多有 3 个实根。我们来验证 $ x = 2 $ 和 $ x = -3 $ 是否是该方程的根。
验证 $ x = 2 $:
$2^3 + 3 \cdot 2^2 - 12 \cdot 2 - 4 = 8 + 12 - 24 - 4 = -8 \ne 0$
所以 $ x = 2 $ 不是方程的根!
这已经说明 $ A $ 中的元素 $ 2 $ 不在 $ B $ 中,所以 $ A \ne B $。
(即使 $ -3 $ 是根,也不影响结论,因为 $ 2 $ 不是根)
验证 $ x = -3 $:
$(-3)^3 + 3 \cdot (-3)^2 - 12 \cdot (-3) - 4 = -27 + 27 + 36 - 4 = 32 \ne 0$
$ -3 $ 也不是根。
所以 $ A = \{2, -3\} $ 中的两个元素都不是方程的解,说明 $ A $ 和 $ B $ 没有公共元素,更不可能相等。
❌ 所以选项 B 中 $ A \ne B $
选项 C:
$ A \subseteq B \land B \subseteq C \land C \subseteq A $
这个选项没有直接给出集合 $ A $ 和 $ B $ 的元素,而是给出三个集合之间的包含关系。
我们来分析这个逻辑关系是否能推出 $ A = B $。
已知:
- $ A \subseteq B $
- $ B \subseteq C $
- $ C \subseteq A $
我们可以将这些包含关系连起来:
$A \subseteq B \subseteq C \subseteq A$
所以有:
$A \subseteq B \subseteq C \subseteq A \Rightarrow A \subseteq A$
但更重要的是,从 $ A \subseteq B \subseteq C \subseteq A $ 可得:
$A \subseteq B \quad \text{且} \quad B \subseteq A \quad \text{?}$
我们看是否能推出 $ B \subseteq A $。
由 $ B \subseteq C $ 且 $ C \subseteq A $,可得 $ B \subseteq A $
又已知 $ A \subseteq B $,所以:
$A \subseteq B \quad \text{且} \quad B \subseteq A \Rightarrow A = B$
✅ 所以从这个条件可以推出 $ A = B $
但注意:题目问的是“下列集合 A 与集合 B 相等的是”,而选项 C 并没有给出具体的集合,而是给出一个逻辑条件。
这个条件蕴含了 $ A = B $,但它本身不是一个集合定义,而是一个命题。
而且,这个选项中根本没有定义集合 $ A $、$ B $、$ C $ 的具体内容,只是说它们满足某种包含关系。
题目要求的是“集合 A 与集合 B 相等”,而选项 C 并没有明确给出 A 和 B 是什么集合,只是给出一个条件。
虽然这个条件可以推出 $ A = B $,但它不是一个“集合表示方式”的对比,更像是一个逻辑命题。
而题目前面说:“同一个集合,可以有不同的表示方式”,说明我们要找的是两个具体表示的集合是否相等。
所以,选项 C 不符合题意,因为它没有给出集合的具体内容。
❌ 所以选项 C 不是正确答案。
选项 D:
$ A \cap B = A \quad \text{且} \quad A \cup B = B $
我们分析这个条件是否能推出 $ A = B $
先看第一个条件:$ A \cap B = A $
这说明:$ A $ 中的所有元素都在 $ B $ 中,即 $ A \subseteq B $
因为交集等于 $ A $,说明 $ A $ 的每个元素都在 $ B $ 中。
第二个条件:$ A \cup B = B $
这说明:$ A \cup B $ 没有引入 $ B $ 以外的新元素,即 $ A \subseteq B $
(因为并集等于 $ B $,说明 $ A $ 的元素都在 $ B $ 中)
所以两个条件都推出 $ A \subseteq B $
但能不能推出 $ B \subseteq A $?
不一定。
例如:设 $ A = \{1\} $, $ B = \{1, 2\} $
则:
- $ A \cap B = \{1\} = A $
- $ A \cup B = \{1, 2\} = B $
条件满足,但 $ A \ne B $
所以这个条件只能推出 $ A \subseteq B $,不能推出 $ B \subseteq A $,因此不能保证 $ A = B $
除非我们能推出双向包含。
但我们上面看到,这两个条件都只推出 $ A \subseteq B $,无法推出 $ B \subseteq A $
所以,这个条件不能保证 $ A = B $,只能保证 $ A \subseteq B $
例如上面的例子就满足条件但 $ A \ne B $
❌ 所以选项 D 不能说明 $ A = B $
结论:
只有 选项 A 中,集合 $ A $ 和 $ B $ 被明确定义,并且通过解方程可以得出它们都等于 $ \{2\} $,因此相等。
✅ 正确答案是:A
$\boxed{A}$