内容正文:
武汉市第四十九中学 胡康
第一章 集合与常用逻辑用语
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1.1集合的概念
数集:自然数的集合,有理数的集合...
点集:圆(同一平面内到一个定点的距离等于定长的点的集合)
线段的垂直平分线(到一条线段的两个端点的距离相等的点的集合)
在小学和初中,我们已经接触过一些集合。
看下面例子,并指出对应的研究对象:
(1)1-10之间的所有偶数;
(2)武汉市第四十九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.
一般地,我们把研究对象统称为元素(element),把一些元素组成的总体叫做集合(set)(简称为集).
任意一组对象是否都能组成一个集合?集合中的元素有什么特征?
思考1:咱们班身材较高的人能否构成一个集合?由此说明什么?
集合中的元素必须是确定的.(确定性)
思考2:在一个给定的集合中能否有相同的元素?由此说明什么?
集合中的元素是不重复出现的.(互异性)
思考3:咱们班的全体同学组成一个集合,调整座位后这个集合有没有
变化?由此说明什么?
集合中的元素是没有顺序的.(无序性)
思考4:两个集合的元素是一样的,那么这两个集合是相等的吗?
只要构成两个集合的元素一样,我们就称这两个集合是相等的.
集合的三个特性
(1)描述性:“集合”是一个原始的不加定义的概念,它同平面几何中的“点”“线”“面”等概念一样,都只是描述性的说明.
(2)整体性:集合是一个整体,暗含“所有”“全部”“全体”的含义,因此一些对象一旦组成了集合,这个集合就是这些对象的总体.
(3)广泛性:组成集合的对象可以是数、点、图形、多项式、方程,也可以是人或物等.
对集合中元素的特性的理解
(1)确定性是集合的基本特征,没有确定性就不能构成集合.
例如“课本中的难题”“聪明的孩子”,其中“难题”“聪明”因界定的标准模糊,故都不能组成集合.
(2)互异性是判断能否组成集合的另一标准,也是最容易被忽视的性质.
例如:“组成good中的字母集合的元素是g,o,o,d”这句话是不对的,因为在这个单词中,字母“o”虽然出现了两次,但如果归入集合中只能算作一个元素.根据互异性,正确的说法应为“单词good中的字母组成集合的元素有3个,分别为g,o,d”.
(3)无序性是指集合内的元素是无序的,与顺序无关.
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.
如果a是集合A的元素,就说a属于集合A ,记作a∊A;
如果a不是集合A的元素,就说a不属于集合A ,记作a∉A。
例如,用A表示“ 1~20以内所有的质数”组成的集合,则有3 ∊A,4 ∉A,等等。
常用的数集表示方法:
1.自然数集:全体自然数组成的集合,包括0,1,2…等,记作N,也叫非负整数集
2.正整数集:全体正整数组成的集合,记作N*或N+;
3.整数集:全体整数组成的集合,记作Z;
4.有理数集:全体有理数组成的集合,记作Q;
5.实数集: 全体实数组成的集合,记作R
Real number
Natural number
zhěng 德Zahlen
Quotient(商) Rational number
从之前的例子中看到,我们可以用自然语言描述一个集合.除此之外,还可以用什么方式表示集合呢?
“地球上的四大洋”组成的集合可以表示为{太平洋,大西洋,印度洋,北冰洋}
列举法:把集合中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.
注:元素与元素之间用“,”隔开
“方程x2-3x+2=0的所有实数根”组成一个集合可以表示为{1,2}
例1 你能用列举法表示出以下集合吗?
(1)小于10的所有自然数组成的集合.
(2)方程x2=x的所有实数根组成的集合.
解:(1)设小于10的所有自然数组成的集合为A,那么A={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}.
(2)设方程x2=x的所有实数根组成的集合为B,那么B={1,0}.
思考:你能用自然语言描述集合吗?
思考:尝试用列举法表示的解集.你有什么发现?
对于的解集,我们可以利用解集中元素的共同特征
即:是实数,且,把解集表示为
同理,奇数集的共同特征是除以2的余数为1,即
你能用这样的方法表示偶数集吗?
描述法: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这种表示集合的方法称为描述法。
代表元素
共同特征
例2:试分别用描述法和列举法表示下列集合:
(1)方程的所有实数根组成的集合;
(2)由大于且小于的所有整数组成的集合.
解:(1)设,则是一个实数,且.因此,用描述法表示为
方程有两个实数根,因此,用列举法表示为
(2)设,则是一个整数,即且因此,用描述法表示为
大于10且小于20的整数有11,12,13,14,15,16,17,18,19,因此,用列举法表示为
练习1:用下列所给对象能构成集合的是
、3的近似数 、所有小于0的实数
、某校高一班的游泳小能手 、全体很大的自然数
【答案】
练习2:下列说法正确的是
、某校爱好足球的同学组成一个集合
、是不大于的自然数组成的集合
、集合和表示同一集合
、组成的集合有个元素
【答案】
练习3:集合是由大于-2且小于1的实数构成的,则下列关系正确的是( ).
、 、 、1 、
【答案】
练习4:用符号“”或“”填空:
0 ; ; 0.5 ;
; ; .
练习5:用适当的方法表示下列集合:
(1)由方程的所有实数根组成的集合;
(2)一次函数与图象的交点组成的集合;
(3)不等式的解集.
练习6:集合,若,则的值为?
解:当时,,此时满足题意;
当时,,
当时,满足题意,
当时,不满足集合互异性.
所以,的取值集合为.
练习7:已知集合中含有两个元素和且,则的值为?
解:∵,而中含有两个元素1和
∴(1)若=1,则集合,不符合集合元素的互异性;
(2)若,则=1(舍去)或,
当时集合,符合.
综上,的值为0.
练习8:(多选题)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∈N,且k≤4}
C.{x|x≤9,x∈N*}
D.{x|0≤x≤9,x∈Z}
AB
练习9:(1)直线y=x与y=2x-1的交点组成的集合A;
(2)一次函数y=x+3与y=-2x+6的图象的交点组成的集合B;
(3)平面直角坐标系中第二象限内的点组成的集合C;
(4)2和3的所有公倍数构成的集合D;
(5)满足x∈N,y∈N的直线x+y=2上的点的坐标组成的集合E;
(6)大于1的所有偶数组成的集合F;
(7) 1 000以内被3除余2的正整数组成的集合G;
(8)大于0.5且不大于6的自然数的全体构成的集合H;
(9)方程组的解组成的集合I;
练习10:集合A={x|x2+px+q=0,x∈R}={2},则p+q=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
B
练习11:(1)集合{x|(a-2)x2+3x-1=0,x∈R}中只有一个元素,则a= .
(2)若2∈{2a,a2+a},则实数a=
7
练习12:若集合{x|<x<}恰有8个整数元素,写出a的一个值:
.
-2
练习13:下列三个集合:
①A={x|y=x2+1};
②B={y|y=x2+1};
③C={(x,y)|y=x2+1}.
它们是不是相同的集合?
练习14:已知集合A={1,2,3},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x+y∈A},则B中所含元素的个数为________.
3
练习15:设A是实数集,满足
(1)若 ,则集合A中至少还有几个元素?求出这几个元素。
(2)集合A中能否只含有一个元素?请说明理由。
(3)若 ,证明:
练习16:
C
练习17:
练习18:
2
练习19:
-1
2
练习20:
BD
2
1
集合的概念
含义
元素的性质
元素与集合的关系
常见数集
研究对象
确定性、互异性、无序性
表示方法
元素
集合
元素组成的整体
属于、不属于
:自然数集(非负整数集); :正整数集
整数集; 有理数集; 实数集
自然语言法、列举法、描述法
学海识数
知人善思
2或-
思考题1 (1)下列集合表示同一集合的是( )
A.M={(3,2)},N={(2,3)}
B.M={(x,y)|x+y=1},N={y|x+y=1}
C.M={4,5},N={5,4}
D.M={1,2},N={(1,2)}
(2)集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=x,y=x2))))可化简为________.
以下是两位同学的答案,你认为哪一个正确?试说明理由.
学生甲:由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=x,,y=x2,))得x=0或x=1,故A={0,1};
学生乙:问题转化为求直线y=x与抛物线y=x2的交点,得到A={(0,0),(1,1)}.
(3)下列集合中:A={x=2,y=1},B={2,1},C=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((x,y)\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(,,,))\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x+y=3,x-y=1)))),
D={(x,y)|x=2且y=1},与集合{(2,1)}相等的共有________个.
例2. (1)已知A={a,a2},若1∈A,则a=________.
(2)由实数x,-x,|x|,eq \r(x2),-eq \r(3,x3)所组成的集合中,最多含有的元素个数为________.
思考题2. (1)【多选题】若由a2,2020a组成的集合M中有两个元素,则a的取值可以是( )
A.0 B.1
C.2 020
D.2 021
(2)①一边长为6,一边长为4的等腰三角形所组成的集合中有________个元素.
②一边长为6,一边长为3的等腰三角形所组成的集合中有________个元素.
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