内容正文:
第2课时 集合的表示
情境导入
课程标准
语言是人类交流思想的工具,我们学习了集合那自然就有集合语言,集合语言与其他语言的关系及构成如图所示。
1.掌握集合的表示方法——列举法、描述法和区间表示法,培养数学抽象素养。
2.能进行自然语言与集合语言间的相互转换。
新知自主学习
一、列举法
把集合中的元素一一列举出来写在花括号“{ }”内表示集合的方法,一般可将集合表示为{a,b,c,…}。
二、描述法
(1)通过描述元素满足的条件表示集合的方法叫作描述法。一般可将集合表示为{x及x的范围|x满足的条件}。
(2)具体步骤:
①在花括号内写出集合中元素的一般符号及范围。
②画一条竖线。
③在竖线后写出集合中元素所具有的共同特征。
三、集合的分类
含有有限个元素的集合叫作有限集,含有无限个元素的集合叫作无限集。把不含任何元素的集合叫作空集,记作⌀。
四、区间及其表示
区间的定义、名称、符号及数轴表示如下表:
设a,b是两个实数,且a<b。
定义
名称
符号
数轴表示
{x|a≤x≤b}
闭区间
[a,b]
{x|a<x<b}
开区间
(a,b)
{x|a≤x<b}
半开半
闭区间
[a,b)
{x|a<x≤b}
半开半
闭区间
(a,b]
{x|x≥a}
—
[a,+∞)
{x|x>a}
—
(a,+∞)
{x|x≤b}
—
(-∞,b]
{x|x<b}
—
(-∞,b)
微提醒
描述法表示集合时的3个关注点
(1)写清楚集合中元素的符号,如数或点等。
(2)说明该集合中元素的共同特征,如方程、不等式、函数式或几何图形等。
(3)不能出现未被说明的字母。
微思考
1.{(x,y)|y=x2+2}能否写为{x|y=x2+2}或{y|y=x2+2}呢?
提示:不能,(x,y)表示集合的元素是有序实数对或点,而x或y则表示集合的元素是数,所以用描述法表示集合时一定要弄清集合的元素是什么。
2.(1)区间(a,b)中,a与b有什么关系?
(2)“∞”是一个数吗?
提示:(1)a<b。
(2)不是,∞是一个符号,表示无穷大。
课堂合作探究
类型一 用列举法表示集合
【例1】 用列举法表示下列集合:
(1)方程(x-1)2(x-2)=0的解组成的集合;
(2)“Welcome”中的所有字母构成的集合;
(3)函数y=2x-1的图象与坐标轴交点组成的集合。
解 (1)方程(x-1)2(x-2)=0的解为1或2,因此可以用列举法表示为{1,2}。
(2)由于“Welcome”中包含的字母有W,e,l,c,o,m,共6个元素,因此可以用列举法表示为{W,e,l,c,o,m}。
(3)函数y=2x-1的图象与x轴的交点为,与y轴的交点为(0,-1),因此可以用列举法表示为。
用列举法表示集合的三个注意点
(1)用列举法表示集合时,首先要注意元素是数、点,还是其他的类型,即先定性。
(2)列举法适合表示有限集,当集合中元素个数较少时,用列举法表示集合比较方便。
(3)弄清集合是有限集还是无限集是选择恰当的表示方法的关键。
【训练1】 用列举法表示下列集合:
(1)不大于10的非负偶数集;
(2)由+(a,b∈R)所确定的实数集合;
(3)求方程组的解集。
解 (1)因为不大于10是小于或等于10;非负是大于或等于0的意思,所以不大于10的非负偶数集是{0,2,4,6,8,10}。
(2)关键是根据绝对值的意义化简,设x=+,当a>0,b>0时,x=2;当a<0,b<0时,x=-2;当a,b异号时,x=0,故用列举法表示为{-2,0,2}。
(3)解方程组
故此方程组的解集为{(1,-1)}。
类型二 用描述法表示集合
【例2】 用描述法表示下列集合,并指明是有限集还是无限集。
(1)大于5小于10的所有有理数组成的集合;
(2)被3除余2的正整数组成的集合;
(3)反比例函数y=的自变量的值组成的集合;
(4)三角形的全体组成的集合。
解 (1)设元素为x,则大于5小于10的有理数为5<x<10且x∈Q,组成的集合用描述法可表示为{x∈Q|5<x<10};无限集。
(2)设元素为x,则x=3k+2,k∈N,因此用描述法表示集合为{x|x=3k+2,k∈N};无限集。
(3)函数y=的自变量应满足x≠1,组成的集合用描述法可表示为{x∈R|x≠1};无限集。
(4)设元素为x,则用描述法表示为{x|x是三角形};无限集。
描述法表示集合的步骤
(1)确定集合中元素的特征。
(2)给出其满足的性质。
(3)根据描述法的形式写出其满足的集合。
【训练2】 (1)用描述法表示下列集合:
①;
②被5除余1的正整数组成的集合;
③坐标平面内坐标轴上的点集。
(2)方程组的解集用描述法怎样表示?
解 (1)①集合。
②根据被除数=商×除数+余数,故此集合可表示为{x|x=5n+1,n∈N}。
③注意到坐标轴上点的横坐标或纵坐标至少有一个为0,故可表示为{(x,y)|xy=0,x∈R,y∈R}。
(2){(x,y)|x-y=2,2x+y=1}或{(x,y)|x=1,y=-1}。
类型三 用区间表示集合
【例3】 (1)①数集{x|x≤-2}用区间表示为 ;
②数集{x|x>7}用区间表示为 ;
③数集{x|0<x≤3}用区间表示为 。
答案 ①(-∞,-2] ②(7,+∞) ③(0,3]
(2)不等式3x-5>x的解集用区间表示为 。
解析 原不等式可化为x>5,即x>2。所以原不等式的解集为(2,+∞)。
答案 (2,+∞)
用区间表示数集要首先弄清区间的含义,掌握区间的四种形式所对应的数集;其次要特别注意数集中的符号“≤”“≥”“<”“>”与区间中的符号“[”“]”“(”“)”的对应关系。
【训练3】 (1)用区间表示数集{x|x≤5}为 。
答案 (-∞,5]
(2)用区间表示不等式2x->x的解集为 。
解析 由2x->x知x>,所以用区间表示为。
答案
类型四 集合表示方法的应用
【例4】 若集合A={x|kx2-8x+16=0}只有一个元素,试求实数k的值,并用列举法表示集合A。
解 当k=0时,原方程变为-8x+16=0,x=2。此时集合A={2}。
当k≠0时,要使关于x的一元二次方程kx2-8x+16=0有两个相等实根,只需Δ=64-64k=0,即k=1。
此时方程的解为x1=x2=4,集合A={4},满足题意。
综上所述,实数k的值为0或1。
当k=0时,A={2};当k=1时,A={4}。
(1)解答与描述法有关的问题时,明确集合中代表元素及其共同特征是解题的切入点及关键点。
(2)解集合与含有参数的方程的综合问题时,一般要求对方程中最高次项的系数的取值进行分类讨论,确定方程的根的情况,进而求得结果。需特别关注判别式在一元二次方程的实数根个数的讨论中的作用。
【训练4】 (1)例4中,若集合A中含有2个元素,求实数k的取值集合;
(2)例4中,若集合A中至多有1个元素,求实数k的取值集合。
解 (1)由题意得
解得k<1,且k≠0。所以实数k的取值集合为{k|k<1,且k≠0}。
(2)①当集合A中含有1个元素时,由例4知,k=0或k=1。
②当集合A中没有元素时,方程kx2-8x+16=0无解,
即
解得k>1。
综上,实数k的取值集合为{k|k=0或k≥1}。
随堂达标检测
1.(多选题)已知集合A={x∈N|x<6},则下列关系式成立的是( )
A.0∈A B.1.5∉A
C.-1∉A D.6∈A
解析 由题意知A={0,1,2,3,4,5}。故选ABC。
答案 ABC
2.集合{-1,1}用描述法可以表示为 。
解析 开放题,找出集合的一个特征性质即可。
答案 {x||x|=1}(答案不唯一)
3.集合A={(x,y)|x+y=6,x,y∈N}用列举法表示为 。
答案 A={(0,6),(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1),(6,0)}。
4.分别用描述法和列举法表示下列集合:
(1)方程x2-x-2=0的解组成的集合;
(2)大于1且小于5的所有整数组成的集合。
解 (1)集合用描述法表示为{x|x2-x-2=0};由于方程x2-x-2=0的解分别为-1,2,故方程的解组成的集合用列举法表示为{-1,2}。
(2)集合用描述法表示为{x|1<x<5,x∈Z};用列举法表示为{2,3,4}。
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