摘要:
该高中数学讲义通过“问与答”系统梳理集合初步的核心概念,结合知识点总结构建知识体系,用对比表格明晰数集符号区别等重难点,呈现元素特征、表示方法及关系运算的内在联系。
讲义亮点在于“概念辨析+判断应用”的练习设计,如判断集合{(1,2)}与{(2,1)}是否相等,培养数学抽象与逻辑推理素养。解析版提供详细解答与方法指导,帮助学生掌握三种语言转换等技巧,教师可据此实施分层教学,支持精准复习。
内容正文:
【原卷版】 微专题 “1.1 集合初步”教材深度解读“问与答”
在【沪教版2020】高中数学课程中,集合是刻画一类事物的语言和工具。本节的学习,可以帮助学生使用集合的语言简洁、准确地表述数学的研究对象,学会用数学的语言表达和交流,积累数学抽象的经验。
能够在现实情境或数学情境中,概括出数学对象的一般特征,并用集合语言予以表达。初步学会用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表达数学研究对象,并能进行转换。掌握集合的基本关系与基本运算在数学表达中的作用。
问:一组对象能构成集合的有那两个条件?
答:
问:为什么集合的元素必须是确定的?
答:
问:为什么集合中的元素必须是互异的?
答:
问:如何理解和?
答:
问:常用的数集符号N,N*,N+有什么区别?
答:
问:判断元素与集合关系的有那两种常用方法?
答:
问:与是什么关系?
答:
问:与是什么关系?
答:
问:、、、相互间是什么关系?
答:
问:实数集也可以写成{实数},那么能写成{实数集}或{全体实数}吗?
答:
问:集合{(1,2)}与{(2,1)}是否为相等集合?
答:
问:集合{x|x>3}与集合{t|t>3}表示同一个集合吗?
答:
问:用列举法表示集合要注意什么?
答:
问:用描述法表示集合要注意什么?
答:
问:如何选择适当的方法表示集合?
答:
问:包含哪两层含义?解题注意点是什么?
答:
问:“事实上,设是集合的任意一个元素,因为,所以,又因为,所以,从而。”这段话是什么意思?
答:
问:集合之间的关系图是一种什么性质的图形,使用时要注意些什么?
答:
问:集合的交与并具有哪些性质?
答:
问:集合的补集具有哪些性质?
答:
判断下列结论是否正确(正确的打“√”,错误的打“×”)
1、一个集合可以表示为;( )
【答案】
【解析】
2、集合和表示同一个集合;( )
3、集合用列举法表示为;( )
4、方程组的解组成的集合为;( )
5、空集是任何集合的真子集;( )
6、若,集合是集合的子集,则必定有;( )
7、集合与集合表示同一集合;( )
8、集合,表示同一集合;( )
9、若且,则;( )
10、若集合,满足,则;( )
11、集合,,,,则;( )
12、若,则;( )
13、设为全集,,,是的子集,若,则;( )
14、设为全集,则,,都正确;( )
1. 集合的概念与表示:
(1) 集合是一些确定对象的全体.集合中的元素具有确定、无序、不重复的特征;常用数集有等;
(2)空集是不含任何元素的集合;
(3)当时,满足的所有实数组成的集合记作开区间,满足的所有实数组成的集合记作闭区间等;
2. 集合的关系与运算:
(1)子集关系可分为两类:真子集与相等的集合;
(2) 集合与的交集是这两个集合的所有公共元素所组成的集合,记作;集合与的并集是这两个集合的所有元素所组成的集合,记作;
(3)相对于全集,其任一子集均有补集.一个集合的补集是指在全集中而不在中的全体元素所组成的集合,记作;
1、集合与集合表示同一集合;( )
2、集合与集合表示同一集合;( )
3、集合与集合表示同一集合;( )
4、集合与集合表示同一集合;( )
5、实数集可以表示为为实数或;( )
6、集合与集合表示同一个集合;( )
7、任何一个集合都至少有两个子集;( )
8、若,则或1;( )
9、空集是任何集合的真子集;( )
10、集合与集合是同一个集合;( )
【解析版】 微专题 “1.1 集合初步”教材深度解读“问与答”
在【沪教版2020】高中数学课程中,集合是刻画一类事物的语言和工具。本节的学习,可以帮助学生使用集合的语言简洁、准确地表述数学的研究对象,学会用数学的语言表达和交流,积累数学抽象的经验。
能够在现实情境或数学情境中,概括出数学对象的一般特征,并用集合语言予以表达。初步学会用三种语言(自然语言、图形语言、符号语言)表达数学研究对象,并能进行转换。掌握集合的基本关系与基本运算在数学表达中的作用。
问:一组对象能构成集合的有那两个条件?
答:(1)能找到一个明确的标准,使得对于任何一个对象,都能确定它是不是给定集合的元素;
(2)任何两个对象都是不同的;
问:为什么集合的元素必须是确定的?
答:“集合中的元素必须是确定的”,意思是说,“对于一个给定的集合,它的元素的意义是明确的”;例如:由所有直角三角形组成的集合,这个集合中的元素的意义是明确的;如果说“由高个子组成的集合”,那么这个“集合”中的元素的意义是不明确的,因为“高个子”是一个没有严格的数量标准的、相对模糊的概念,所以这个“高个子集合”是无法组成的;
给定一个对象和一个集合,我们不一定能判断出这个对象是否是这个集合的元素。例如:设是由所有整数系数代数方程的解组成的集合,我们至今还无法判断这个数是否是的元素,如果将来能判断,那也需要有严格的数学证明;
问:为什么集合中的元素必须是互异的?
答: “集合中的元素必须是互异的”,这句话通常称为集合中元素的相异性;就是说,对于一个给定的集合,它的任何两个元素都是不同的;因此,如果把两个集合、的元素合并在一起构成一个新的集合,那么新集合只有这个元素;
有的一元二次方程有两个相同的实数根,例如方程有实数根,这时称为方程的二重根。同样地,方程有三重根。对于一元二次方程来说,重根在它地解集中不能重复出现,所以方程地解集只有一个元素。为了显示是方程的二重根,我们把它的解集记作。同样地,我们把方程的解集记作。这个解集只有两个元素,其中是方程的三重根,是方程的二重根,方程一共有个根。
问:如何理解和?
答:(1)符号“”、“”刻画的是元素与集合之间的关系;对于一个元素与一个集合而言,只有“”与“”这两种结果;
(2)和具有方向性,左边是元素,右边是集合,形如:是错误的;
问:常用的数集符号N,N*,N+有什么区别?
答:(1)N为非负整数集(即自然数集),而N*和N+表示正整数集,不同之处就是N包括元素0,而N*和N+不包括元素0;
(2)N*和N+的含义是一样的,初学者往往误记为N*或N+,为避免出错,对于N*和N+可形象地记为“星星(*)在天上,十字架(+)在天上;”
问:判断元素与集合关系的有那两种常用方法?
答:(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出的,只要判断该元素在已知集合中是否出现即可,此时应先明确集合是由哪些元素构成的;
(2)推理法:对于某些不便直接表示的集合,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可,此时应先明确已知集合的元素具有什么特征,即该集合中元素要满足哪些条件;
【提醒】若元素属于集合,则元素就具有集合的特征;若不属于集合,则元素就不具有集合的特征.
问:与是什么关系?
答:对于集合来说,是它的元素。集合只有一个元素,是一个单元素集。与的关系是属于关系,即。如果是与不同的一个对象,那么,与之间不能构成集合的包含关系;
问:与是什么关系?
答:是不含任何元素的集合;是只含有一个元素的单元素集,虽然中没有元素,但作为集合来说,是含有一个元素的,所以;
其次,我们规定,“空集是任何集合的子集“,所以;上面已经指出,是非空集合,根据”空集是任何非空集合的真子集“,又可得出;
由此可见,这里有着一个有趣的现象:在与之间,我们可以用四个符号中的任意一个把它们连结起来,但不能用等号““连结。
问:、、、相互间是什么关系?
答:,,,,,,;
问:实数集也可以写成{实数},那么能写成{实数集}或{全体实数}吗?
答:不能,因为花括号“{ }”表示“所有、全部”的意思;
问:集合{(1,2)}与{(2,1)}是否为相等集合?
答:否;
问:集合{x|x>3}与集合{t|t>3}表示同一个集合吗?
答:是同一个集合.虽然两个集合的代表元素的符号(字母)不同,但实质上它们均表示大于3的所有实数,故表示同一个集合;
问:用列举法表示集合要注意什么?
答:(1)把集合的所有元素一一列举出来,并用花括号“{____}”括起来表示集合的方法叫做列举法;
“{ }”表示“所有”的含义,不能省略,元素之间用“,”隔开,而不能用“、”;书写时不需要考虑元素的顺序;
(2)对于所含元素有规律的无限集也可以用列举法表示,如正整数集可以用列举法表示为{1,2,3,4,5,…};
问:用描述法表示集合要注意什么?
答: (1)一般地,设A是一个集合,我们把集合A中所有具有共同特征P(x)的元素x所组成的集合表示为{x |P(x),x∈A },这种表示集合的方法称为描述法;
(2)在花括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征;
问:如何选择适当的方法表示集合?
答:(1)列举法可以看清集合的元素,集合含元素较少或所含元素不易表述,可选用列举法,如:集合{x2,3x-2,x2+y2};
(2)描述法可以看清集合元素的特征,一般含有较多元素或无数多个元素(无限集)宜用描述法,如集合{(x,y)|y=x2+1},集合{1 000以内的质数}等;
问:包含哪两层含义?解题注意点是什么?
答:包含的两层含义:或;解题注意点是要分和两种情况讨论,不要忽略A=⌀的情况;
问:“事实上,设是集合的任意一个元素,因为,所以,又因为,所以,从而。”这段话是什么意思?
答:这是“对于集合,如果,,那么”这一命题的数学证明。这种证明方法在集合论中常常用到。要证明关系式成立,我们的方法就是从关系式左边的集合中任取一个元素,证明也属于关系式右边的集合,即从推证;
问:集合之间的关系图是一种什么性质的图形,使用时要注意些什么?
答:这种图在数学上也称为文(John Venn,1834年~1923年,英国逻辑学家)氏图。它仅仅起着说明各集合之间关系的示意图的作用(就像交通示意图只说明各车站之间的位置关系那样),因此边界用曲线还是直线,用实线还是虚线都无关紧要,只要封闭并把有关元素或子集统统包在里边就行。决不能理解成圈内的每一点都是这个集合的元素(事实上,这个集合可能与“点”毫无关系);至于边界上的点是否属于这个集合,也都不必考虑;
问:集合的交与并具有哪些性质?
答:(1);
(2);
(3);
(4);
(5)若,则,;
(6);
(7)。
这些性质可利用文氏图来理解和记忆,不要求教给学生运用;
问:集合的补集具有哪些性质?
答:(1);
(2);
(3);
(4);
(5);
这些性质也可利用文氏图来理解和记忆,也不要求教给学生运用;
判断下列结论是否正确(正确的打“√”,错误的打“×”)
1、一个集合可以表示为;( )
【答案】( × );
【解析】根据集合中元素互异性可判断,该命题是错误;
2、集合和表示同一个集合;( )
【答案】( × );
【解析】集合表示含,两个元素的集合,表示以为元素的集合,
故该命题是错误;
3、集合用列举法表示为;( )
【答案】( × );
【解析】由,即,得或或.因为,
所以集合用列举法表示为;
4、方程组的解组成的集合为;( )
【答案】( × );
【解析】方程组的解组成的集合正确的表示应为或
5、空集是任何集合的真子集;( )
【答案】( × );
【解析】空集不是本身的真子集,根据空集的概念可知,空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集,故该命题是错误的;
6、若,集合是集合的子集,则必定有;( )
【答案】(√)
【解析】根据子集的定义可知,该命题是正确的;
7、集合与集合表示同一集合;( )
【提示】利用相等集合的定义判断即可;
【答案】( × );
【解析】集合为数集,集合为点集,不是同一集合,该命题是的错误;
8、集合,表示同一集合;( )
【答案】( × );
【解析】由或,,显然不是同一集合,所以,该命题是错误的;
9、若且,则;( )
【答案】(√)
【解析】若且,则,是正确的;
10、若集合,满足,则;( )
【答案】( × );
【解析】对于,则为的子集,即,故该命题是错误的;
11、集合,,,,则;( )
【答案】( × );
【解析】化简得:,,,故该命题错误;
12、若,则;( )
【答案】( × );
【解析】若,则,不一定成立,所以,该命题错误;
13、设为全集,,,是的子集,若,则;( )
【答案】(√)
【解析】因为,,是的子集,,则与没有公共元素,所以,所以,该命题正确;
14、设为全集,则,,都正确;( )
【答案】(√)
【解析】由集合补集的定义可知:,,三个等式都成立,
所以,该命题正确;
1. 集合的概念与表示:
(1) 集合是一些确定对象的全体.集合中的元素具有确定、无序、不重复的特征;常用数集有等;
(2)空集是不含任何元素的集合;
(3)当时,满足的所有实数组成的集合记作开区间,满足的所有实数组成的集合记作闭区间等;
2. 集合的关系与运算:
(1)子集关系可分为两类:真子集与相等的集合;
(2) 集合与的交集是这两个集合的所有公共元素所组成的集合,记作;集合与的并集是这两个集合的所有元素所组成的集合,记作;
(3)相对于全集,其任一子集均有补集.一个集合的补集是指在全集中而不在中的全体元素所组成的集合,记作;
1、集合与集合表示同一集合;( )
【答案】(√)
【解析】集合元素具有无序性,与元素完全相同,故为同一集合,正确;
2、集合与集合表示同一集合;( )
【答案】( × );
【解析】两集合为点集,与表示的点不同,所以, ,所以,两集合表示的不是同一集合,命题错误;
3、集合与集合表示同一集合;( )
【答案】(√)
【解析】与均表示大于的所有实数的集合,所以,
即两集合表示的是同一集合,命题正确
4、集合与集合表示同一集合;( )
【答案】( × );
【解析】为数集;为点集,所以,两集合表示的不是同一集合,命题错误;
5、实数集可以表示为为实数或;( )
【答案】( × );
【解析】实数集正确的表示为为实数或;故该命题错误;
6、集合与集合表示同一个集合;( )
【答案】(√)
【解析】集合A化简为,故该命题正确;
7、任何一个集合都至少有两个子集;( )
【答案】( × );
【解析】空集只有一个子集,就是本身;故该命题错误;
8、若,则或1;( )
【答案】( × );
【解析】若,则,此时成立,若,不符合集合元素的互异性,故,所以,该命题错误;
9、空集是任何集合的真子集;( )
【答案】( × );
【解析】空集是任何非空集合的真子集,故该命题错误;;
10、集合与集合是同一个集合;( )
【答案】( × );
【解析】集合是数集,表示的是满足等式的所有点,不是同一个集合,所以,这个命题是错误的;
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