内容正文:
课时一 集合的概念
第一章 集合与常用逻辑用语
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导入新课
▶思路一
军训前学校通知:8月20日上午8时,高一年级学生到操场集合进行军训.
试问这个通知的对象是高一年级的全体学生还是个别学生?
▶思路二
请分析以下几个例子:
(1)正整数1,2,3,…;
(2)中国古典四大名著;
(3)2022年足球世界杯参赛队伍;
(4)《水浒传》中梁山108位好汉;
(5)到线段两端距离相等的点.
精彩课堂
1.集合的概念
(1)1~10之间的所有偶数;
(2)立德中学今年入学的全体高一学生;
(3)所有的正方形;
(4)到直线l的距离等于定长d的所有点;
(5)方程x2-3x+2=0的所有实数根;
(6)地球上的四大洋.
上面的例(3)到例(6)能否构成集合?如果是集合,那么它们的元素分别是什么?
一般地,我们把研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集).
下列指定的对象,哪些能构成集合?
①很小的数;②不超过30的非负实数;③平面直角坐标系中横坐标与纵坐标相等的点;④π的近似值;⑤高一年级的优秀学生;⑥所有无理数;⑦大于2的整数;⑧全体正三角形.
能构成集合的有②③⑥⑦⑧.
2.集合中元素的特性
通过阅读教材,你认为集合中的元素有什么特性?
(1)确定性:给定的集合,它的元素必须是确定的.也就是说,给定一个集合,那么一个元素在或不在这个集合中就确定了.
(2)互异性:一个给定集合中的元素是互不相同的.也就是说,同一集合中不会重复出现同一元素.
(3)无序性:集合中的元素无先后顺序之分,即只要构成两个集合的元素是一样的,我们就称这两个集合是相等的,跟顺序无关.
例1、(多选)下列所给对象能构成集合的是( )
A.平面直角坐标系内到原点的距离等于1的点
B.高中数学必修第一册课本上的所有难题
C.比较接近1的整数的全体
D.我校高一年级的16岁以下的学生
【解】A中的对象能构成集合,因为有确定标准,元素是“到原点的距离等于1的点”;
BC中的对象不能构成集合,因为“难题”“比较接近1”的标准不明确,所以元素不确定,故不能构成集合;
D中的对象能构成集合,因为有确定标准,元素是“我校高一年级的16岁以下的学生”,故选AD.
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变式:(多选)下列每组对象,能构成集合的是( )
A.中国各地最美的乡村
B.直角坐标系中横、纵坐标相等的点
C.参加第二十四届北京冬季奥林匹克运动会的各国运动员
D.清华大学2022年入学的全体学生
解:A.中国各地最美的乡村,无法确定集合中的元素,故A不能,根据集合元素的确定性可知,B,C,D能构成集合.
√
√
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3.元素与集合的关系
你认为元素与集合有怎样的关系?如何表示?
我们通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示集合,用小写拉丁字母a,b,c,…表示集合中的元素.
(1)如果a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作a∈A;
(2)如果a不是集合A中的元素,就说a不属于集合A,记作a∉A.
依据集合中元素的确定性这一特性,元素与集合只有属于、不属于两种关系.
4.常用数集及其记法
你知道常用数集和它们的记法吗?
全体非负整数组成的集合称为非负整数集(或自然数集),记作N;
全体正整数组成的集合称为正整数集,记作N*或N+;
全体整数组成的集合称为整数集,记作Z;
全体有理数组成的集合称为有理数集,记作Q;
全体实数组成的集合称为实数集,记作R.
例2、用∈,∉填空:
已知集合A中的元素x是被3除余2的整数,则有:17______A,-5_____A.
【解】
由题意可设x=3k+2,k∈Z,
令3k+2=17得,k=5∈Z.所以17∈A.
令3k+2=-5得,k=-∉ Z,所以-5∉A.
【答案】 ∈ ∉
变式:设集合M中的元素为平行四边形,p表示某个矩形,q表示某个梯形,则p______M,q______M.(用∈,∉填空)
解析:矩形是平行四边形,梯形不是平行四边形,故p∈M,q∉M.
答案:∈ ∉
5.补充例题
例3、已知集合A中含有两个元素a和a2,若1∈A,则实数a的值为_______.
【解】 若1∈A,则a=1或a2=1,
即a=±1.
当a=1时,集合A中有重复元素,
所以a≠1;
当a=-1时,集合A含有两个元素1,-1,符合元素的互异性,所以a=-1.
【答案】 -1
1.(变条件)若去掉本例中的条件“1∈A”,则实数a的取值范围是什么?
解:因为集合A中含有两个元素a和a2,
所以a≠a2,
即a≠0且a≠1.
例3、已知集合A中含有两个元素a和a2,若1∈A,则实数a的值为_______.
2.(变条件)已知集合A含有两个元素1和a2,若“a∈A”,求实数a的值.
解:由a∈A可知,
当a=1时,此时a2=1,与集合元素的互异性矛盾,
所以a≠1.
当a=a2时,a=0或a=1(舍去).
综上可知,a=0.
例3、已知集合A中含有两个元素a和a2,若1∈A,则实数a的值为_______.
例4.(多选)下列结论中,正确的是( )
A.若a∈N,则a(1)∉N
B.若a∈Z,则a2∈Z
C.若a∈Q,则|a|∈Q
D.若a∈R,则a(3)∈R
解析:A不正确.反例:a=1∈N,a(1)=1∈N.
答案:BCD
例5.集合A含有-2,1两个元素,B含有-1,2两个元素,定义集合A⊙B,满足x1∈A.x2∈B,且x1x2∈A⊙B,则A⊙B中所有元素之积为( )
A.-8 B.-16 C.8 D.16
解析:由题意得,集合A⊙B中所有元素2,-4,-1,它们的积为2×(-4)×(-1)=8.
答案:C
例6.已知x,y都是非零实数,z=|x|(x)+|y|(y)+|xy|(xy)可能的取值组成的集合为A,则下列判断正确的是( )
A.3∈A,-1∉A B.3∈A,-1∈A
C.3∉A,-1∈A D.3∉A,-1∉A
解析:当x>0,y>0时,z=1+1+1=3;当x>0,y<0时,z=1-1-1=-1;当x<0,y>0时,z=-1+1-1=-1;当x<0,y<0时,z=-1-1+1=-1.所以3∈A,-1∈A.故选B.
答案:B
课堂练习
1.(多选)下列各组对象能构成集合的是( )
A.拥有手机的人
B.2021年高考数学难题
C.所有有理数
D.小于π的正整数
解析:B选项中“难题”的标准不明确,不符合确定性,所以B不符合,A、C、D选项能构成集合,故选ACD.
答案:ACD
2.已知集合S中的三个元素a,b,c是△ABC的三条边长,那么△ABC一定不是( )
A.锐角三角形 B.直角三角形
C.钝角三角形 D.等腰三角形
解析:因为集合中的元素必须是互异的,所以三角形的三条边长两两不相等,故选D.
答案:D
3.如果集合A中含有三个元素2,4,6,若a∈A,且6-a∈A,那么a为( )
A.2 B.2或4 C.4 D.0
解析:∵a∈A,∴当a=2时,6-a=4,∴6-a∈A;当a=4时,6-a=2,∴6-a∈A;当a=6时,6-a=0,∴6-a∉A,故a=2或4.
答案:B
4.设集合S中的元素x=m+n,m,n∈Z.
(1)若a∈Z,则a是否是集合S中的元素?
(2)对S中的任意两个元素x1,x2,则x1+x2,x1·x2是否属于S?
解:(1)a是集合S中的元素,因为a=a+0×∈S.
(2)不妨设x1=m+n,x2=p+q,m,n,p,q∈Z.
则x1+x2=(m+n)+(p+q)
=(m+p)+(n+q),因为m,n,p,q∈Z.
所以n+q∈Z,m+p∈Z.所以x1+x2∈S,
x1·x2=(m+n)·(p+q)=(mp+2nq)+(mq+np),m,n,p,q∈Z.故mp+2nq∈Z,mq+np∈Z.
所以x1·x2∈S.综上,x1+x2,x1·x2都属于S.
课 时 结 束
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