#fb1f93c5-f029-4995-b4be-10e2805d773a中上解答题集合间的基本关系集合与常用逻辑用语
集合包含关系的参数求解
已知集合 A={x∈R∣x2−4ax+3a2<0},集合 B={x∈R∣x2−2x−3≤0}。若 A⊆B,求实数 a 的取值范围。
解析
首先化简集合 A 和 B。
(1)化简集合 B:
解不等式 x2−2x−3≤0。
因式分解得 (x−3)(x+1)≤0,解得 −1≤x≤3,故 B=[−1,3]。
(2)化简集合 A:
不等式 x2−4ax+3a2<0 的判别式为 Δ=(−4a)2−4⋅1⋅3a2=16a2−12a2=4a2≥0,当 a=0 时,Δ>0,方程有两个不等实根;当 a=0 时,原不等式变为 x2<0,无解,即 A=∅。
当 a=0 时,解方程 x2−4ax+3a2=0,由求根公式得:
x=24a±4a2=24a±2∣a∣=2a±∣a∣.
分情况讨论:
- 若 a>0,则 ∣a∣=a,两根为 x1=2a−a=a,x2=2a+a=3a,且 a<3a,开口向上,故 A=(a,3a)。
- 若 a<0,则 ∣a∣=−a,两根为 x1=2a−(−a)=3a,x2=2a+(−a)=a,注意此时 3a<a(因 a<0),故解集为 (3a,a)。
综上:
A = , & a = 0, ; (a, 3a), & a > 0, ; (3a, a), & a < 0.
(3)由条件 A⊂eqB=[−1,3],分情况讨论:
- 当 a=0 时,A=∅,空集是任意集合的子集,满足 A⊂eqB,故 a=0 符合要求。
- 当 a>0 时,A=(a,3a),需满足 (a,3a)⊂eq[−1,3],即左端点 a≥−1(自动满足,因 a>0),右端点 3a≤3,且区间非空要求 a<3a 恒成立;还需保证整个开区间落在 [−1,3] 内,即最小值 a≥−1(冗余),最大值 3a≤3,即 a≤1;同时为使 A 非空(虽空集已单独考虑,但此处 a>0,故只需 a>0 且 3a≤3),得 0<a≤1。
- 当 a<0 时,A=(3a,a),需满足 (3a,a)⊂eq[−1,3]。由于 a<0,有 3a<a<0,因此需:左端点 3a≥−1(确保区间不向左超出 −1),右端点 a≤3(自动满足,因 a<0)。故 3a≥−1⇒a≥−(1)/(3)。又 a<0,所以 −(1)/(3)≤a<0。
合并三类情况:
- a=0,
- 0<a≤1,
- −(1)/(3)≤a<0,
得 a ∈ [-(1)/(3),\, 1]。
验证边界:
- 当 a=−(1)/(3) 时,A=(3a,a)=(−1,−(1)/(3))⊂eq[−1,3],成立(注意开区间左端点 −1 不包含,而 B 包含 −1,不影响子集关系);
- 当 a=1 时,A=(1,3)⊂eq[−1,3],成立。
因此,实数 a 的取值范围为 [-(1)/(3),\, 1]。