已知集合A={x∣2x−6⩽2−2x⩽1}A=\{x|2^{x-6}\leqslant 2^{-2x}\leqslant 1\},B={x∣x∈A∩N}B=\{x|x∈A∩N\},C={x∣a⩽x⩽a+1}C=\{x|a\leqslant x\leqslant a+1\}. ((Ⅰ))写出集合BB的所有子集; ((Ⅱ))若A∩C=CA∩C=C,求实数aa的取值范围.

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完整解法

(Ⅰ)

1. 求解指数不等式确定集合A

由不等式 2x−6⩽2−2x⩽12^{x-6}\leqslant 2^{-2x}\leqslant 1 可知其底数为 2>12 > 1。根据指数函数的单调性,对应指数满足关系:
x−6⩽−2x⩽0x-6 \leqslant -2x \leqslant 0
解此不等式组:

  1. 由 −2x⩽0-2x \leqslant 0 得 x⩾0x \geqslant 0;
  2. 由 x−6⩽−2xx-6 \leqslant -2x 得 3x⩽63x \leqslant 6,解得 x⩽2x \leqslant 2。
    综合得 0⩽x⩽20 \leqslant x \leqslant 2。
    故 A={x∣0⩽x⩽2}A = \{x|0 \leqslant x \leqslant 2\}。

2. 求交集确定集合B的元素

因为 B={x∣x∈A∩N}B=\{x|x\in A\cap \mathbb{N}\},且 A={x∣0⩽x⩽2}A=\{x|0\leqslant x\leqslant 2\},
其中的自然数有 0,1,20, 1, 2,
所以 B={0,1,2}B=\{0, 1, 2\}。

3. 列出集合B的所有子集

集合 B={0,1,2}B=\{0, 1, 2\} 含有 33 个元素,其子集共有 23=82^3=8 个,
分别为:∅\varnothing、{0}\{0\}、{1}\{1\}、{2}\{2\}、{0,1}\{0,1\}、{0,2}\{0,2\}、{1,2}\{1,2\}、{0,1,2}\{0,1,2\}。

答案

BB的所有子集为:∅\varnothing、{0}\{0\}、{1}\{1\}、{2}\{2\}、{0,1}\{0,1\}、{0,2}\{0,2\}、{1,2}\{1,2\}、{0,1,2}\{0,1,2\}

(Ⅱ)

1. 利用交集性质转化为集合包含关系

若 A∩C=CA\cap C=C,根据集合运算性质,则必有 C⊆AC\subseteq A。

2. 列出关于a的不等式组

由 (Ⅰ) 已知 A={x∣0⩽x⩽2}A=\{x|0\leqslant x\leqslant 2\},且 C={x∣a⩽x⩽a+1}C=\{x|a\leqslant x\leqslant a+1\},
因为 CC 显然非空(因为对任意实数 aa 都有 a⩽a+1a \leqslant a+1 恒成立),
要使 C⊆AC\subseteq A,必须满足区间端点限制:
{a⩾0a+1⩽2\begin{cases} a\geqslant 0 \\ a+1\leqslant 2 \end{cases}

3. 求解不等式组得出a的范围

解不等式组:
由第二式得 a⩽1a\leqslant 1,
结合第一式可得 0⩽a⩽10\leqslant a\leqslant 1。
即实数 aa 的取值范围是 [0,1][0,1]。

答案

aa的取值范围是 [0,1][0,1]

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