1.1 第2课时 集合的表示(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中数学必修第一册(人教A版)
2026-08-20
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教辅
摘要:
本讲义聚焦高中数学集合的表示这一核心知识点,通过情境导入(不同语言祝福类比)引出列举法和描述法,先以“地球上的四大洋”“小于6的正整数”等实例学习列举法,再通过“大于-2且小于2的实数”问题过渡到描述法,最后结合集合与方程综合应用,构建完整学习支架。
资料以问题驱动设计,情境导入贴近生活激发兴趣,通过具体实例引导学生抽象集合表示方法,培养数学抽象与逻辑推理素养。综合应用环节结合方程根问题,强化数学语言表达,课中助力教师引导学生从具体到抽象,课后训练题与变式题帮助学生巩固知识,查漏补缺。
内容正文:
第二课时 集合的表示
课标要求
情境导入
1.掌握集合的两种表示方法(列举法和描述法)(数学抽象).
2.针对具体问题,能在自然语言的基础上,用符号语言刻画集合(数学抽象、逻辑推理).
语言是人与人之间相互联系的一种方式,同样的祝福又有着不同的表示方式,例如,我们中文说“祝你生日快乐”,英文为“Happy Birthday to you”等等,那么对于一个集合,会有哪些不同的表示方法呢?
知识点一 用列举法表示集合
问题 观察下面两个集合:
①设集合M是“地球上的四大洋”组成的集合;
②设集合N是小于6的正整数组成的集合.
上述问题中的集合M,N中的元素能一一列举出来吗?其元素分别是什么?
提示:能.集合M中的元素为太平洋,大西洋,印度洋,北冰洋;集合N中的元素为1,2,3,4,5.
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.
提醒:用列举法表示集合的注意点:①元素间用“,”隔开;集合的“{}”已包含“所有”“全体”的意思,不能再出现“全体”“所有”等字眼;②元素个数较多时,如果构成该集合的元素有明显规律,可用列举法,但必须把元素间的规律显示清楚,然后加省略号.
(链接教材P3例1)用列举法表示下列集合:
(1)36与60的公约数组成的集合;
(2)方程x2+x=0的所有实数根组成的集合;
(3)直线y=2x+1与y轴的交点所组成的集合.
解:(1)36与60的公约数有1,2,3,4,6,12,所求集合为{1,2,3,4,6,12}.
(2)方程x2+x=0的所有实数根为0或-1,所求集合为{0,-1}.
(3)将x=0代入y=2x+1,得y=1,即交点是(0,1),所求集合为{(0,1)}.
规律方法
用列举法表示集合的3个步骤
(1)求出集合的元素;
(2)把元素一一列举出来,且相同元素只能列举一次;
(3)用花括号括起来.
训练1 (1)若集合A={(1,2),(3,4)},则集合A中元素的个数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
(2)用列举法表示下列给定的集合:
①大于1且小于6的整数组成的集合;
②“Welcome”中的所有字母构成的集合;
③一次函数y=-3x+12的图象上所有满足x∈N*,y∈N*的点所组成的集合.
(1)解析:B 集合A={(1,2),(3,4)}中有两个元素(1,2)和(3,4).
(2)解:①因为大于1且小于6的整数包括2,3,4,5,因此用列举法表示为{2,3,4,5}.
②由于“Welcome”中包含的字母有W,e,l,c,o,m共6个元素,因此用列举法表示为{W,e,l,c,o,m}.
③一次函数y=-3x+12的图象是一条直线且该直线上的所有正整数点分别为(1,9),(2,6),(3,3),所以所求集合为{(1,9),(2,6),(3,3)}.
知识点二 用描述法表示集合
问题 “大于-2且小于2的实数”构成的集合能用列举法表示吗?为什么?
提示:不能.集合中的元素不能一一列举出来.
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∈A|P(x)} ,这种表示集合的方法称为描述法.
(链接教材P4例2)用描述法表示下列集合:
(1)满足不等式3x+2>2x+1的实数x组成的集合;
(2)平面直角坐标系中,第一象限内的点的集合;
(3)所有正奇数组成的集合.
解:(1)解不等式3x+2>2x+1,可得x>-1,所以满足不等式的实数x组成的集合为{x|x>-1},或直接写成{x|3x+2>2x+1}.
(2)因为第一象限内的点的横坐标大于零,纵坐标大于零,所以该集合为{(x,y)|x>0,y>0,且x,y∈R}.
(3)可知正奇数表示为x=2k-1(k∈N*),故集合为{x|x=2k-1,k∈N*}.
规律方法
用描述法表示集合的步骤
提醒:用描述法表示集合的注意点:①写清该集合中元素的代表符号,如{x|x>1}不能写成{x>1};②不能出现未被说明的字母,如{x∈Z|x=2m}中m未被说明;③所有描述的内容都要写在花括号内,如“{x∈Z|x=2m},m∈N*”不符合要求.
训练2 试分别用描述法和列举法表示下列集合:
(1)方程x2-5=0的所有实数根组成的集合A;
(2)由小于8的所有自然数组成的集合B.
解:(1)描述法表示为A={x∈R|x2-5=0},列举法表示为A={-,}.
(2)描述法表示为B={x∈N|x<8}(形式不唯一),列举法表示为B={0,1,2,3,4,5,6,7}.
提能点 集合与方程的综合应用
已知集合A={x|ax2+2x+1=0,a∈R}.
(1)若1∈A,用列举法表示A;
(2)当集合A中有且仅有一个元素时,求a的值组成的集合B.
【破题思维】
题目信息
信息转化
若1∈A,用列举法表示A
联想到1是方程ax2+2x+1=0的实数根
集合A中有且仅有一个元素
联想到方程ax2+2x+1=0有一个实根或两相等实根,即分a=0和a≠0讨论
解:(1)若1∈A,则1是方程ax2+2x+1=0的实数根,∴a+2+1=0,解得a=-3,
∴方程为-3x2+2x+1=0,
解得x=1或x=-,
∴A={1,-}.
(2)当a=0时,2x+1=0,解得x=-,此时A={-};
当a≠0时,若集合A中有且仅有一个元素,
则方程ax2+2x+1=0有两个相等的实数根,
∴解得a=1,此时A={-1}.
综上,当a=0或a=1时,集合A中有且仅有一个元素,∴B={0,1}.
变式1 在本例条件下,若集合A中有两个元素,求实数a的取值范围的集合.
解:依题意,a≠0,且Δ=4-4a>0,所以a<1且a≠0,故实数a的取值范围的集合是{a|a<1且a≠0}.
变式2 在本例条件下,若A中至多有一个元素,求a的取值范围.
解:A中至多有一个元素,即A中有一个元素或没有元素.
当A中只有一个元素时,由例题可知,a=0或a=1.
当A中没有元素时,Δ=4-4a<0,且a≠0,即a>1.
故当A中至多有一个元素时,a的取值范围为{a|a=0或a≥1}.
规律方法
1.若已知集合是用描述法给出的,读懂集合的代表元素及其属性是解题的关键,如本例集合A中的元素就是所给方程的根,由此便把集合的元素个数问题转化为方程的根的问题.
2.求解集合与方程的问题应注意
(1)当方程中含有参数时,一般要根据方程实数根的情况来确定参数的值或取值范围,必要时要分类讨论;
(2)求出参数的值或取值范围后还要检验是否满足集合中元素的互异性.
训练3 已知集合A={x|x2-ax+b=0},若A={2,3},则a= 5 ,b= 6 .
解析:由A={2,3},知方程x2-ax+b=0的两根为2,3,由根与系数的关系得因此a=5,b=6.
1.集合{x∈N|x-2<2}用列举法可表示为( )
A.{1,2,3} B.{1,2,3,4}
C.{0,1,2,3,4} D.{0,1,2,3}
解析:D {x∈N|x-2<2}={x∈N|x<4}={0,1,2,3}.
2.在数轴上与原点距离不大于3的点对应的数组成的集合是( )
A.{x|x≤-3或x≥3} B.{x|-3≤x≤3}
C.{x|x≤-3} D.{x|x≥3}
解析:B 在数轴上与原点距离不大于3的点对应的数x满足|x|≤3,即-3≤x≤3,因此所求的集合为{x|-3≤x≤3}.故选B.
3.〔多选〕下列各组集合表示的不是同一个集合的是( )
A.M={(3,2)},N={(2,3)}
B.M={(x,y)|2x+y=1},N={y|2x+y=1}
C.M={1,2},N={2,1}
D.M={2,4},N={(2,4)}
解析:ABD 对于A,M={(3,2)},N={(2,3)}是不同的点构成的集合,故M与N不是同一个集合;对于B,M={(x,y)|2x+y=1}是点集,N={y|2x+y=1}是数集,故M与N不是同一个集合;对于C,M={1,2}和N={2,1}都是由元素1,2构成的集合,故M与N是同一个集合;对于D,M={2,4}是数集,N={(2,4)}是点集,故M与N不是同一个集合.故选A、B、D.
4.用适当的方法表示下列集合:
(1)一年中有31天的月份的全体;
(2)大于-3.5且小于12.8的整数的全体;
(3)二次函数y=x2+1的函数值.
解:(1){1月,3月,5月,7月,8月,10月,12月}.
(2){-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}或{x∈Z|-3.5<x<12.8}.
(3)函数值y的取值集合为{y|y=x2+1,x∈R}.
(时间:45分钟 满分:85分)[备注:单选、填空题5分,多选题6分]
1.已知集合M={x|x>1且x∈N},则( )
A.0∈M B.π∈M
C.∈M D.1∉M
解析:D 由集合M={x|x>1且x∈N}知,0∉M,故A错误;π∉M,故B错误;∉M,故C错误;1∉M,故D正确.
2.下列集合中,不同于另外三个集合的是( )
A.{0} B.{y|y2=0}
C.{x|x=0} D.{x=0}
解析:D 由集合的含义知{0}={y|y2=0}={x|x=0},集合{x=0}表示由元素“x=0”组成的集合,故选D.
3.已知集合A={-1,0,1,2},集合B={y|y=|x|,x∈A},则集合B中元素的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:C 由题意得B={0,1,2},即B中元素的个数为3.
4.由大于-3且小于11的偶数所组成的集合是( )
A.{x|-3<x<11,x∈Z}
B.{x|-3<x<11}
C.{x|-3<x<11,x=2k}
D.{x|-3<x<11,x=2k,k∈Z}
解析:D 偶数集合为{x|x=2k,k∈Z},则大于-3且小于11的偶数所组成的集合为{x|-3<x<11,x=2k,k∈Z}.
5.已知集合A={x|3x+2>m},若-1∈A,则( )
A.m<-1 B.m>-1
C.m≤-1 D.m≥-1
解析:A 因为集合A={x|3x+2>m},-1∈A,所以-3+2>m,即m<-1.
6.〔多选〕集合{1,3,5,7,9}用描述法可表示为( )
A.{x|x是不大于9的非负奇数}
B.{x|x=2k+1,k≤4且k∈N}
C.{x|x≤9,x∈N*}
D.{x|0≤x≤9,x∈Z}
解析:AB {x|x是不大于9的非负奇数}表示的集合是{1,3,5,7,9},A正确;{x|x=2k+1,k≤4且k∈N}表示的集合是{1,3,5,7,9},B正确;{x|x≤9,x∈N*}表示的集合是{1,2,3,4,5,6,7,8,9},C错误;{x|0≤x≤9,x∈Z}表示的集合是{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},D错误.
7.集合{x|x=2m-3,m<5,m∈N*},用列举法表示为 {-1,1,3,5} .
解析:集合中的元素满足x=2m-3,m<5,m∈N*,则m可取值为1,2,3,4,则满足条件的x值为-1,1,3,5.则集合用列举法表示为{-1,1,3,5}.
8.已知集合A={m+2,2m2+m},若3∈A,则m的值为 - .
解析:∵集合A={m+2,2m2+m},且3∈A,∴m+2=3或2m2+m=3,∴m=1或m=-.当m=1时,m+2=3,2m2+m=3,不满足集合中元素的互异性,舍去;当m=-时,m+2=,2m2+m=3,符合题意.
9.用描述法表示如图中的阴影部分可以是 {(x,y)|0≤x≤2,0≤y≤1} .
解析:由阴影部分知0≤x≤2,0≤y≤1,所以阴影部分由点集{(x,y)|0≤x≤2,0≤y≤1}来表示.
10.(13分)选择适当的方法表示下列集合:
(1)由方程x(x2-2x-3)=0的所有实数根组成的集合;
(2)大于2且小于6的有理数;
(3)方程组的解组成的集合.
解:(1)方程的实数根为-1,0,3,故可以用列举法表示为{-1,0,3},当然也可以用描述法表示为{x|x(x2-2x-3)=0}.
(2)由于大于2且小于6的有理数有无数个,故不能用列举法表示该集合,但可以用描述法表示该集合为{x∈Q|2<x<6}.
(3)解方程组得
故用列举法表示方程组的解组成的集合为{(0,1)},用描述法表示为.
11.〔多选〕〔一题多解〕下列选项中是集合A={(x,y)|
x=,y=,k∈Z}中的元素的是( )
A.( ,) B.( ,)
C.(3,4) D.(4,3)
解析:AD 法一 对于A,当x=,y=时,由得k=1,满足题意,故A正确;对于B,当x=,y=时,由可知无解,不满足题意,故B错误;对于C,当x=3,y=4时,由可知无解,不满足题意,故C错误;对于D,当x=4,y=3时,由得k=12,满足题意,故D正确.故选A、D.
法二 由题意得3x=4y,故选A、D.
12.已知集合A={x|mx2-2x+3=0,m∈R},若A中的元素至多有一个,则m的取值范围为 .
答案:m=0或m≥
解析:分集合A中有且只有一个元素和集合A不含任何元素两种情况讨论.①若集合A中有且只有一个元素,则m=0或解得m=0或m=.②若集合A不含任何元素,则解得m>.综上,m=0或m≥.
13.(15分)下列三个集合:
①A={x|y=x2+1};
②B={y|y=x2+1};
③C={(x,y)|y=x2+1}.
(1)它们是不是相等的集合?
(2)它们各自的含义分别是什么?
解:(1)它们是互不相等的集合.
(2)集合A={x|y=x2+1}的代表元素是x,且x∈R;
集合B={y|y=x2+1}的代表元素是y,满足条件y=x2+1的y的取值范围是y≥1.
集合C={(x,y)|y=x2+1}的代表元素是(x,y),是抛物线y=x2+1上的点.
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