内容正文:
第02课 集合间的基本关系
学习目标
1.能识别给定集合的子集,理解子集、真子集的概念.
2.理解两集合相等的含义,会用子集的观点来解释两个集合相等.
3.在具体情境中了解空集的含义并理解空集是任何集合的子集的规定.
4.初步认识图,并会用图来表示两个集合的关系,能借助集合关系与其特征性质之间的关系来研究有关集合的问题.
· 1.子集
(1)子集的定义
对于两个集合与如果集合中的任何一个元素都是集合中的元素,我们就说集合包含于集合,或集合包含集合,记作 (或),这时我们也说集合是集合的子集.
(2)需注意的几点:
①“是的子集”的含义是:
集合中的任何一个元素都是集合中的元素,即由任意,能推出.
②当不是的子集时,我们记作“”(或B),读作:“不包含于 ”(或“不包含”) .
例如:不是的子集.因为中的元素,不是集合中的元素.
③任何一个集合都是它本身的子集.
因为,对于任何一个集合,它的任何一个元素都属于集合本身,记作.
④空集是任何集合的子集,即对于任一集合,有.
⑤在子集的定义中,不能理解为子集是中的“部分元素”所组成的集合.
因为若,则不含任何元素;
若,则中含有中的所有元素,但此时都说集合 是集合的子集.
(3)图
为了直观地表示集合间的关系,我们常用平面上封闭曲线的内部表示集合,利用它可对集合关系进行图形语言表示,如可表示为如图所示:
· 2. 集合相等
如果集合的任何一个元素都是集合的元素,同时集合的任何一个元素都是集合的元素,我们就说集合等于集合,记作,读作等于.
需要理解以下两点:
(1)若,同时,则.
因为,所以的元素都是的元素;又因为,所以的元素都是的元素,这就是说,集合与集合的元素完全相同,因此,.
· 3.真子集
如果,且,就说集合是集合的真子集,记作,读作“真包含于 ”或“真包含”.它的图形表示如图:
理解真子集的定义要注意以下四点:
(1)空集是任何非空集合的真子集.
(2)对于集合、,如果,那么.
(3)两个集合 、之间的关系为:
(4)元素与集合的关系是属于与不属于的关系,用符号“”“”表示;
集合与集合之间的关系是包含、不包含、真包含、相等的关系,用符号“⊆”“ ”“⫋”和“=”表示.
例如:集合,,则是的子集,也是的真子集,用符号“”与“”表示均可,但“”更准确一些,所以解题时,要选择最优的表示方法.
几种符号之间的联系与区别:
(1)⊆、⫋、
“⊆”表示子集(包含)关系,“⫋”表示真子集关系,“”表示不包含的关系,它们都是用于集合之间关系的符号.
(2)∈与⊆,∉与
“∈”与“∉”是用于元素与集合之间关系的符号,“⊆”与“”是用于集合之间关系的符号.
· 4. 集合子集的确定
(1)写出给定集合的子集或判定已知集合子集的个数是最常见的问题,如何不重不漏列出所有子集,如何计算集合子集的个数呢?
【例】写出集合A={1,2,3}的所有子集并求所有子集中元素之和.
【解析】
按子集元素个数的多少分别写出所有子集,才能避免不重不漏,同时还应注意两个特殊子集,即∅和给定集合本身.
【解】∅,{1},{2},{3},{1,2},{1,3},{2,3},{1,2,3}.
注意到A 中每个元素均出现了4次,故所有子集元素的和为(1+2+3)×4=24.
(2)由上例可知,由3个元素组成的集合的子集有8个,那么由2个元素组成的集合的子集有几个?由4个元素呢?由5个元素呢?推而广之,由个元素组成的集合的子集有多少个?(个)
(3)一般而言,中个元素,则每一元素出现在子集中的次数为,
故所有子集元素之和.
· 5. 子集的概念与性质在解题中的应用
·
(1)子集具有以下性质:
①,即任何一个集合都是它本身的子集.
②如果,那么.
③如果,那么.
④如果,那么.
(2)包含的定义也可以表述成:如果由任意,可以推出,那么 (或).
不包含的定义也可以表述成:两个集合与,如果集合中存在至少一个元素不是集合的元素,那么 (或).
(3)空集是任何集合的子集,即对于任一个集合,都有.
在解决诸如,或类问题时,必须优先考虑时是否满足题意.
【例】已知集合,若.求实数构成的集合.
【解】.
∵B⫋A,∴的解为-1或3或无解.
当 的解为时,由,得;
当 的解为时,由,得;
当 无解时,.
综上所述,或 或0.
∴.
· 6. 空集对集合关系的影响
(1)空集就像一个无处不在的幽灵,解题时需处处设防,提高警惕.
①空集是任何集合的子集,其中“任何集合”当然也包括了,故将会出现,而此时按子集理解不能成立,原因是前面空集中无元素不符合定义,因此知道这一条是课本“规定”.
②空集是任何非空集合的真子集,即 (而).既然,即必存在而,.
③由于空集的存在,关于子集定义的下列说法有误,如“即为中的部分元素所组成的集合” .
因为从“部分元素”的含义无法理解“空集是任何集合的子集”“是的子集”“”等结论.
④应注意理解下列式子,或或.
(2)解题时应注意空集的独特性,采用分类讨论、数形结合、等价转化思想解决集合与二次方程的综合应用题.
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