内容正文:
衔接教材 夯基固本
落实
第1节 集 合
微点突破1 集合的新定义问题
第一章 集合、常用逻辑用语与不等式
衔接教材 夯基固本
落实
CD
BD
C
ABC
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[例] (多选)群论是代数学的分支学科,在抽象代数中具有重要地位,且群论的研究方法也对抽象代数的其他分支有重要影响,例如一元五次及以上的方程没有根式解就可以用群论知识证明.群的概念则是群论中最基本的概念之一,其定义如下:设G是一个非空集合,“·”是G上的一个代数运算,即对所有的a,b∈G,有a·b∈G,如果G的运算还满足:①∀a,b,c∈G,有(a·b)·c=a·(b·c);②∃e∈G,使得∀a∈G,有e·a=a·e=a;③∀a∈G,∃b∈G,使a·b=b·a=e,则称G关于“·”构成一个群.则下列说法正确的有( )
A.G={-1,0,1}关于数的乘法构成群
B.G={x|x= eq \f(1,k),k∈Z,k≠0}∪{x|x=m,m∈Z,m≠0}关于数的乘法构成群
C.实数集关于数的加法构成群
D.G={m+ eq \r(2)n|m,n∈Z}关于数的加法构成群
解析:对于A,若G={-1,0,1},则对所有的a,b∈G,有a·b∈{1,0,-1}=G,满足乘法结合律,即①成立,满足②的e为1,但当a=0时,不存在b∈G,使得a·b=b·a=e=1,即③不成立,故A错误;对于B,因为a= eq \f(1,2)∈G,且b=3∈G,但a·b= eq \f(1,2)×3= eq \f(3,2)∉G,故B错误;对于C,若G=R,则对所有的a,b∈R,有a+b∈R,满足加法结合律,即①成立,满足②的e为0,∀a∈R,∃b=-a∈R,使a+b=b+a=0,即③成立,故C正确;对于D,若G={m+ eq \r(2)n|m,n∈Z},
则对所有的a=m1+ eq \r(2)n1,b=m2+ eq \r(2)n2∈G,有a+b=(m1+m2)+ eq \r(2)(n1+n2)∈G,∀a,b,c∈G,(a+b)+c=a+(b+c)成立,即①成立,当a=b=0时,a+ eq \r(2)b=0,满足②的e=0,即②成立,∀a=m+ eq \r(2)n∈G,∃b=-m- eq \r(2)n∈G,使a+b=b+a=0,即③成立,故D正确.
集合新定义问题的“三定”
(1)定元素:确定已知集合中所含的元素,利用列举法写出所有元素.
(2)定运算:根据要求及新定义运算,将所求解集合的运算问题转化为集合的交集、并集或补集的基本运算问题,或转化为数的有关运算问题.
(3)定结果:根据定义的运算进行求解,利用列举法或描述法写出所求集合中的所有元素.
训练1 (多选)设A为非空实数集,若对任意x,y∈A,都有x+y∈A,x-y∈A,且xy∈A,则称A为封闭集.下列叙述中,正确的为( )
A.集合A={-2,-1,0,1,2}为封闭集
B.集合A={n|n=2k,k∈Z}为封闭集
C.封闭集一定是无限集
D.若A为封闭集,则一定有0∈A
解析:对于A,在集合A={-2,-1,0,1,2}中,-2-2=-4不在集合A中,∴集合A不是封闭集,故A错误;对于B,集合A={n|n=2k,k∈Z},设x,y∈A,则x=2k1,y=2k2,k1,k2∈Z,∴x+y=2(k1+k2)∈A,x-y=2(k1-k2)∈A,xy=4k1k2∈A,∴集合A={n|n=2k,k∈Z}为封闭集,故B正确;对于C,封闭集不一定是无限集,如:{0}为封闭集,故C错误;对于D,若A为封闭集,则取x=y,得x-y=0∈A,故D正确.
训练2 设全集U={1,2,3,4,5,6},且U的子集可表示由0,1组成的6位字符串,如:{2,4}表示的是自左向右的第2个字符为1,第4个字符为1,其余字符均为0的6位字符串010100,并规定,空集表示的字符串为000000.对于任意两集合A,B,我们定义集合运算A-B={x|x∈A且x∉B},A*B=(A-B)∪(B-A),若A={2,3,4,5},B={3,5,6},则A*B表示的6位字符串是( )
A.101010 B.011001 C.010101
D.000111
解析:由题意可得,若A={2,3,4,5},B={3,5,6},则A*B={2,4,6},即A*B表示的6位字符串是010101.
训练3 (多选)大数据时代,需要对数据库进行检索,检索过程中有时会出现笛卡尔积现象,而笛卡尔积会产生大量的数据,对内存、计算资源都会产生巨大压力,为优化检索软件,编程人员需要了解笛卡尔积.两个集合A和B,用A中元素为第一元素,B中元素为第二元素构成有序对,所有这样的有序对组成的集合叫作A与B的笛卡儿积,又称直积,记为A×B. 即A×B={(x,y)|x∈A且y∈B}.关于任意非空集合M,N,T,下列说法错误的是( )
A.M×N=N×M
B.(M×N)×T=M×(N×T)
C.M×(N∪T)(M×N)∪(M×T)
D.M×(N∩T)=(M×N)∩(M×T)
解析:对于A,若M={1},N={1,2},则
M×N={(1,1),(1,2)},N×M={(1,1),(2,1)},M×N≠N×M,A错误;
对于B,若M={1},N={2},T={3},则M×N={(1,2)},(M×N)×T={((1,2),3)},
而M×(N×T)={(1,(2,3))},(M×N)×T≠M×(N×T),B错误;
对于C,若M={1},N={2},T={3},则M×(N∪T)={(1,2),(1,3)},
M×N={(1,2)},M×T={(1,3)},M×(N∪T)=(M×N)∪(M×T),C错误;
对于D,任取元素(x,y)∈M×(N∩T),则x∈M且y∈N∩T,则y∈N且y∈T,
于是(x,y)∈M×N且(x,y)∈M×T,即(x,y)∈(M×N)∩(M×T),
反之若任取元素(x,y)∈(M×N)∩(M×T),则(x,y)∈M×N且(x,y)∈M×T,
因此x∈M,y∈N且y∈T,即x∈M且y∈N∩T,
所以(x,y)∈M×(N∩T),即M×(N∩T)=(M×N)∩(M×T),D正确.
训练4 若集合A1,A2满足A1∪A2=A,则称(A1,A2)为集合A的一种分拆,并规定:当且仅当A1=A2时,(A1,A2)与(A2,A1)是集合A的同一种分拆.若集合A有三个元素,则集合A的不同分拆种数是________________.
答案:27 解析:不妨令A={1,2,3},因为A1∪A2=A,所以当A1=∅时,A2={1,2,3};当A1={1}时,A2可以为{2,3},{1,2,3}共2种;同理,当A1={2},{3}时,A2各有2种;当A1={1,2}时,A2可以为{3},{1,3},{2,3},{1,2,3}共4种;同理,当A1={1,3},{2,3}时,A2各有4种;当A1={1,2,3}时,A2可以为A1的子集,共8种.故共有1+2×3+4×3+8=27种不同的分拆.
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