(完整word版)高中数学必修1第一章导学案
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高一数学导学案电子版一、教学任务及对象1、教学任务本教学任务以“高一数学导学案电子版”为主题,旨在通过电子导学案的形式,为高一学生提供数学学科的系统学习指导。
教学内容涵盖高中数学一年级的主要知识点,如集合、函数、三角学等,注重培养学生数学思维能力、问题解决能力和自主学习能力。
通过精心设计的互动问题和丰富多样的教学活动,激发学生的学习兴趣,提高数学素养。
2、教学对象本教学设计的对象为高中一年级学生,他们对数学知识有一定的掌握,具备一定的逻辑思维能力和自主学习能力。
由于学生个体差异,教学过程中需关注不同学生的学习需求,充分调动他们的积极性,使他们在数学学习中找到适合自己的方法,提高学习效果。
同时,考虑到学生已适应电子产品的使用,采用电子版导学案有助于提高学生的学习兴趣和便捷性。
二、教学目标1、知识与技能(1)理解并掌握集合、函数、三角学等基本数学概念、性质、定理和公式,形成完整的知识体系。
(2)能够运用所学知识解决实际问题,提高数学建模和问题解决能力。
(3)掌握数学基本技能,如运算、推理、证明等,提高数学思维能力和逻辑推理能力。
(4)学会使用电子版导学案,掌握网络资源和电子设备在数学学习中的应用。
2、过程与方法(1)通过自主探究、合作学习和教师引导,培养学生主动发现问题、分析问题和解决问题的能力。
(2)运用比较、归纳、演绎等思维方法,提高学生的数学思维能力。
(3)注重学习过程中的反思与总结,培养学生自我评价和调整学习策略的能力。
(4)借助电子版导学案,引导学生进行个性化学习,提高学习效率。
3、情感,态度与价值观(1)培养学生对数学学科的兴趣和热爱,激发他们探索数学奥秘的欲望。
(2)树立正确的数学观念,认识到数学在自然科学、社会科学等领域的重要地位和作用。
(3)培养良好的学习态度,使学生具备勤奋、自律、合作的精神品质。
(4)通过数学学习,引导学生树立正确的价值观,认识到数学知识对个人成长和社会发展的意义。
第一章 集合与函数概集合 1.2.1 函数的概念一、学习目标1.理解函数的概念,了解构成函数的三要素;2.会判断给出的两个函数是否是同一函数;3.能正确使用区间表示数集,会求函数定义域、值域及函数相等的判断。
【重点、难点】重点:理解函数的概念,用区间符号正确表示数的集合;难点:对函数概念及符号y=f(x)的理解,求函数定义域和值域。
二、学习过程【情景创设】初中的函数的定义是什么?初中学过哪些函数?设在一个变化过程中有两个变量x 和y ,如果对于x 的每一个值,y 都有唯一的值与它对应,那么就说x 是自变量,y 是x 的函数.并将自变量x 取值的集合叫做函数的定义域,和自变量x 的值对应的y 值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域.这种用变量叙述的函数定义我们称之为函数的传统定义.初中已经学过:正比例函数、反比例函数、一次函数、二次函数等。
【导入新课】问题1:对教科书中第15页的实例(1),你能得出炮弹飞行1s,5s,10s,20s 时距地面多高吗?其中t 的取值范围是什么?(点拨:用解析式刻画变量之间的对应关系,关注t 和h 的范围)解:h(1)= ,h(5)= , h(10)= , h(20)= 炮弹飞行时间t 的变化范围是数集{026}A x x =≤≤,炮弹距地面的高度h 的变化范围是数集{0845}B h h =≤≤,对应关系21305h t t =- (*)。
从问题的实际意义可知,对于数集A 中的任意一个时间t ,按照对应关系(*),在数集B 中都有唯一确定的高度h 和它对应。
问题2:对教科书中第15页的实例(2),你能从图中可以看出哪一年臭氧空洞面积最大?哪些年的臭氧空洞面积大约为2000万平方千米?其中t 的取值范围是什么?(点拨:用图像刻画变量之间的对应关系)。
例子(2)中数集{19792001}A t t =≤≤,{026}B S S =≤≤,并且对于数集A 中的任意一个时间t ,按图中曲线,在数集B 中都有唯一确定的臭氧层空洞面积S 和它对应。
1 / 9第一章 集合与函数概念1.1 集合1.1.1 集合的含义与表示(1课时)【学习目标】1. 学习重点:了解集合、元素与集合的关系;能用自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题.2. 学习难点:列举法、描述法.3. 学习意义:了解集合在现代数学中的基础作用,初步体会集合思想在数学中的应用.【预习导学】(一)新课导入:我们在初中接触了一些集合,请你尝试用合适的方法表示下列集合:1. 自然数的集合 ;2. 不等式73x -<的解的集合 ;3. 圆 .(二)自主预习(预习教材P2―P5)完成该下列问题,不明白的做记号.1.集合的含义与特性阅读下列几个例子,理解其含义,能否构成集合?(1)1到20以内的所有素数 ;(2)身材较高的人 ;(3)方程2320x x +-=所有的实数根 ;(4)广美附中高一所有的学生 ;一般地,我们把研究对象统称为 ;把一些元素组成的总体叫 ;集合具有三大特性: 、 、 ,这是判断语句是否确定一个集合的依据;构成两个集合的元素是一样的,我们称之为两个集合 .2.元素与集合的关系(1). 集合通常用大写字母,,,A B C 表示,元素通常用 表示,如果a 是集合A 的元2 / 9素,就说a 属于集合A ,记作: ;如果a 不是集合A 的元素,就说a 不属于集合A ,记作: .(2). 数的集合称之为 ;常用的数集的记法:自然数集(非负整数集)记作 ;正整数集记作 ;整数集记作 ;有理数集记作 ;实数集记作 ;3.集合的表示如何表示一个集合?上面我们表示数集可以采用自然语言描述一个集合,除此以外,还能用什么方法表示集合?(1). 列举法把集合的元素一一列举出来,并用花括号“{}”括起来,这种表示集合的方法叫做 . 请用列举法表示方程2x x =的实数解 ;问题探究:你能不能用列举法表示不等式73x -<的解集?为什么?(2). 描述法如果集合中的元素无法列举,用集合所含元素的共同特征表示集合的方法称为 , 一般形式为 ,其中x 代表元素,P 是确定条件. 用描述法表示集合时,如果从上下文关系来看,x R ∈、x Z ∈明确时可省略,例如{|21,}x x k k Z =-∈; {|0}x x >. 请用描述法表示不等式73x -<的解集 ;【例题精析】题型一: 集合的性质理解例1.下列语句是否能构成一个集合?如果是请指出集合的元素,不是说明理由.(1)全体实数组成的集合 ;(2)我国的小河流 ;(3)大于3小于11的偶数 ;(4)平方值等于1-的全体实数 .例2. 用符号∈或∉填空:0 N 0 R 3.7 +N 3.7 Z 3- Q题型二 集合的表示方法例3. 试分别用列举法和描述法表示下列集合:3 / 9方程220x -=的所有实数根组成的集合; ; .【变式训练】用合适的表示方法表示下列集合:1. 不等式50x -<中所有正整数: ;2. 一次函数3y x =+与26y x =-+的图象的交点组成的集合 .方法总结:1. 列举法的特点是 .2. 描述法的特点是 .【堂上练习】1. 下列说法正确的是A .高一年级中的高个子组成一个集合B .所有小正数组成一个集合C .{1,2,3,4,5}和{5,4,3,2,1}表示同一个集合D .13611,0.5,,,2244能组成一个集合 2. 给出下列关系:① 12R =;② 2Q ;③3N +-∉;④3.Q -其中正确的个数为A .1个B .2个C .3个D .4个3. 直线21y x =+与y 轴的交点所组成的集合为A. {0,1}B. {(0,1)}C. 1{,0}2-D. 1{(,0)}2-4. 试选择适当的集合表示方法表示下列集合(1)由方程290x -=的所有实数根组成的集合 .(2)不等式453x -<的解集 .【课堂小结】1.表示集合的主要的方法有 .2. 注意∈与⊆区别 .3. 集合具有三个性质是: .1.1.2 集合间的基本关系(1课时)【学习目标】4 / 91. 学习重点:理解集合之间包含于、相等的含义,能识集合的子集;了解空集的含义;2. 学习难点:子集、真子集、集合相等、空集之间的含义;3. 学习意义:通过学习集合之间的关系,为后章集合运算打下良好的基础.【预习导学】(一)新课导入回顾:用合适的方法表示下列集合:(1)方程2(1)0x x -=的所有实数根组成的集合 .(2)由大于10小于20的所有实数组成的集合 .(二)自主预习:(预习教材P6-P7)完成该下列问题,不明白的做记号.实数之间有大小关系,两个集合之间有没有关系呢?如:集合{}1,23A =,,{}1,2,3,4,5B =,我们发现,集合A 中任何一个元素都是集合B 中的元素,我们就说集合A 与集合B 有包含关系.1.子集:如果集合A 的任意一个元素都是集合B 的元素,我们说这两个集合有包含关系,称集合A 是集合B 的子集,记作: ,读作: ,或 .在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn 图. 用Venn 图表示两个集合间的“包含”关系为:图1-1 2. 集合相等:若A B B A ⊆⊆且,记作 .如:集合{}{}1,2=(1)(2)0x R x x ∈--=3.真子集:若集合A B ⊆,存在元素x B x A ∈∉且,则称集合A 是集合B 的真子集,记作: .4.空集:不含有任何元素的集合称为空集,记作: .并规定:空集是任何集合的 ,是任何非空集合的 . 如:{}210x R x ∈+== . 问题探究:你能用合适的方法表示子集、真子集、集合相等,空集之间的关系吗?【例题精析】题型:两集合之间的关系理解B A5 / 9例1.已知集合}{}{12,01A x x B x x =-<<=<<,则A. B A > B . B A ⊆ C. AB D. B A 例2. 用适当的符号填空.(1)a {,,}a b c (2)∅ {}230x R x ∈+= (3){0} 2{|0}x x x -=. 例3.写出集合{}1,2A =的所有子集:(1)不含元素的子集有 .(2)含1个元素的子集有 .(3)含2个元素的子集有 .(4)其中真子集有 个;非空真子集有 个. 【变式训练】写出集合{,,}a b c 的所有的子集,并指出其中哪些是它的真子集.方法总结:两个集合之间的关系主要有 .【堂上练习】1. 集合}{Z x x x A ∈<≤=且30的真子集的个数为A . 5B . 6C . 7D . 82. 满足M a ⊆}{的集合},,,{d c b a M 共有A . 6个B . 7个C . 8个D . 15个3. 设集合}{{ax x x B x x A -==-=2,01}02=-,若B A ⊆,求a 的值. 【课后作业】(一)基础题1. 下列结论正确的是A. ∅∈AB. {0}∅∈C. {1,2}Z ⊆D. {0}{0,1}∈2. 比较下面例子,用合适的符号表示两个集合之间的关系:(1){|(1)(2)0}E x x x x =--= {0,1,2}F = .6 / 9(2){|(1)(2)0}E x x x x =--= {}1,2F = .(3){}3E x x =>- {}2F x x => .3. 设{}2A x x =<,{}1B x x =<,则B A .4. 集合},02{2R x a x x x M ∈=-+=,且φM ,则实数a 的范围是 A . 1-≤a B . 1≤a C . 1-≥a D . 1≥a(二)能力提升1. 设{}2A x x =<,{}B x x a =<,B A ⊆,则a 的范围是 .2. 设{}2A x x =<,{}B x x a =<,B A ⊂≠,则a 的范围是 .3. 若集合{}{}2=1,1A x x B x ax ===,且满足B A ⊆,求实数a 的取值范围.1.1.3 集合的基本运算(2课时)【学习目标】1. 学习重点:(1)会求两个简单集合的并集与交集、补集.(2)能使用韦恩(Venn )图表达集合的关系及运算.2. 学习难点:两个简单集合的交集、并集、补集.3. 学习意义:理解集合的运算,类比数的运算,深刻理解集合思想.【预习导学】(一)新课导入:用适当的符号填空:0 {0}; ∅ {x |210,x x R +=∈}; {}3x x >- {}2x x >. (二)自主预习:(预习教材P8-P11)完成该下列问题,不明白的做记号.1. 并集、交集、补集(1). 由所有属于集合A 属于集合B 的元素所组成的集合,叫做A 与B 的并集,记作: ,读作:A 并B ,用描述法表示是: .并集的Venn 图如下表示.图1-2 (2). 由属于集合A 属于集合B 的元素所组成的集合,叫作A 、B 的交集,B A7 / 9记作 ,读“A 交B ”, 用描述法表示是: ;交集的 Venn 图如下表示.图1-3 (3). 如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的 元素,那么就称这个集合为全集,通常记作 .(4). 设集合A ⊆U ,由U 中所有 A 的元素组成的集合,称这个集合为 ,记作: ,读作:“A 在U 中补集”; 用描述法表示是 .补集的Venn 图表示如右:图1-42. 两个集合的交、并、补的性质.A ∩A = ;A ∩∅= ; A ∪A = ;A ∪∅= ;问题探究1:若A ∩B=A ,则集合A ,B 的关系是什么?试用韦恩图表示出来.问题探究2:若A B= A ,则集合A ,B 的关系是什么?试用韦恩图表示出来.【例题精析】题型一:理解集合的交集、并集、补集运算例1. 设集合{}123456U =,,,,,,{}1,23A =,,{}34,5,6B =,.用Venn 图表示,A B 如下: 则A B = ; A B = ; 【变式训练】设集合{}12x x =-<<,集合{}13B x x =<<,在数轴上表示AB ,A B . 则A B = ; A B = ; R A = .方法总结:一般地说,集合之间的运算,除了可以用韦恩图表示外,若是数集,还可以采用数轴的方法直观表示,体现了数形结合的解题方法.题型二:集合思想的应用例2. 设平面内直线1l 上点的集合为1L ,直线2l 上点的集合为2L ,试分别说明下面三种情况时直线1l 与直线2l 的位置关系?(1)12{}L L P =点 . (2)12L L =∅ . (3)1212L L L L == .A B A U U A 1, 2 3456BA8 / 9 【变式训练】 设全集{}U x x =是三角形,{}A x x =是锐角三角形,{}B x x =是钝角三角形,求A B ,()U A B ,()()U U A B .方法总结:数学有很多的知识可以用集合的思想去理解,集合思想是数学的基本概念之一.【课堂练习】1. 已知集合P M ,满足M P M = ,则一定有A . P M =B . P M ⊇C . M P M =D . P M ⊆2. 集合(){},0P x y x y =+=,(){},2Q x y x y =-= ,AB 3. 设集合{}{}=04,7A x x B x a x ≤<=<≤. (1)若AB φ=,求a 的取值范围; (2)若A B B =,求a 的取值范围.【课堂小结】1.用自己的语言总结:两个集合的交集,就是 ;并集是 ;补集是2. 我们在解题时,常采用图示法解题,一般的图示法有 .特别要注意分类讨论的方法解题.【课后作业】(一)基础题1. 设{}{}5,1,A x Z x B x Z x =∈≤=∈>那么A B 等于A .{1,2,3,4,5}B .{2,3,4,5}C .{2,3,4}D .{}15x x <≤ 2. 设集合{}1,2,3,4,5,6U =,{}1,3,5M =,则U M =A .{}2,4,6B .{}1,3,5C .{}1,2,4D .U3. 若集合{}=0,1,2,3A ,{}=1,2,4B ,则集合A B =A .{}01234,,,,B .{}1234,,,C .{}12,D .{}04. 设集合2{|20,}S x x x x R =+=∈,2{|20,}T x x x x R =-=∈,则ST =A .{0}B .{0,2}C .{2,0}-D .{2,0,2}-9 / 9 5. 设{|18}A x x =-<<,{|45}B x x x =><-或,在数轴上求A ∩B 、A ∪B .(二)能力提升1. 某校秋季运动会中,若集合A ={参加比赛的运动员},集合B ={参加比赛的男运动员},集合C ={参加比赛的女运动员},则下列关系正确的是A. A B ⊆B. B C ⊆C. B C = AD. A ∩B = C2. 集合{}{}22(,),1,(,),1A x y x y x y B x y x y x y =+==+=为实数,且为实数,且,则A B 的元素个数为A .4 B.3 C.2 D. 13. 设{|}A x x a =>,{|03}B x x =<<,若AB =∅,求实数a 的取值范围是 .4. 已知集合}023|{2=+-=x ax x A .(1) 若A 中至多有一个元素,则a 的取值范围是 .(2) 若A 中至少有一个元素,则a 的取值范围是 .。
第一章 集合与函数概念§1.1 集 合1.1.1 集合的含义与表示第1课时 集合的含义 课时目标 1.通过实例了解集合的含义,并掌握集合中元素的三个特性.2.体会元素与集合间的“从属关系”.3.记住常用数集的表示符号并会应用.1.元素与集合的概念(1)把________统称为元素,通常用__________________表示.(2)把________________________叫做集合(简称为集),通常用____________________表示.2.集合中元素的特性:________、________、________.3.集合相等:只有构成两个集合的元素是______的,才说这两个集合是相等的.45.符号____ ________ ____ 一、选择题1.下列语句能确定是一个集合的是( )A .著名的科学家B .留长发的女生C .2010年广州亚运会比赛项目D .视力差的男生2.集合A 只含有元素a ,则下列各式正确的是( )A .0∈AB .a ∉AC .a ∈AD .a =A3.已知M 中有三个元素可以作为某一个三角形的边长,则此三角形一定不是( )A .直角三角形B .锐角三角形C .钝角三角形D .等腰三角形4.由a 2,2-a,4组成一个集合A ,A 中含有3个元素,则实数a 的取值可以是( )A .1B .-2C .6D .25.已知集合A 是由0,m ,m 2-3m +2三个元素组成的集合,且2∈A ,则实数m 为( )A .2B .3C .0或3D .0,2,3均可6.由实数x 、-x 、|x |、x 2及-3x 3所组成的集合,最多含有( )A .2个元素B .3个元素C .4个元素D .5个元素二、填空题7.由下列对象组成的集体属于集合的是______.(填序号)①不超过π的正整数;②本班中成绩好的同学;③高一数学课本中所有的简单题;④平方后等于自身的数.8.集合A 中含有三个元素0,1,x ,且x 2∈A ,则实数x 的值为________.9.用符号“∈”或“∉”填空-2_______R ,-3_______Q ,-1_______N ,π_______Z .三、解答题10.判断下列说法是否正确?并说明理由.(1)参加2010年广州亚运会的所有国家构成一个集合;(2)未来世界的高科技产品构成一个集合;(3)1,0.5,32,12组成的集合含有四个元素; (4)高一(三)班个子高的同学构成一个集合.11.已知集合A 是由a -2,2a 2+5a,12三个元素组成的,且-3∈A ,求a .能力提升12.设P 、Q 为两个非空实数集合,P 中含有0,2,5三个元素,Q 中含有1,2,6三个元素,定义集合P +Q 中的元素是a +b ,其中a ∈P ,b ∈Q ,则P +Q 中元素的个数是多少?13.设A 为实数集,且满足条件:若a ∈A ,则11-a∈A (a ≠1). 求证:(1)若2∈A ,则A 中必还有另外两个元素;(2)集合A 不可能是单元素集.1.考查对象能否构成一个集合,就是要看是否有一个确定的特征(或标准),能确定一个个体是否属于这个总体,如果有,能构成集合,如果没有,就不能构成集合.2.集合中元素的三个性质(1)确定性:指的是作为一个集合中的元素,必须是确定的,即一个集合一旦确定,某一个元素属于不属于这个集合是确定的.要么是该集合中的元素要么不是,二者必居其一,这个特性通常被用来判断涉及的总体是否构成集合.(2)互异性:集合中的元素必须是互异的,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.(3)无序性:集合与其中元素的排列顺序无关,如由元素a ,b ,c 与由元素b ,a ,c 组成的集合是相等的集合.这个性质通常用来判断两个集合的关系.第一章 集合与函数概念§1.1 集 合1.1.1 集合的含义与表示第1课时 集合的含义知识梳理1.(1)研究对象 小写拉丁字母a ,b ,c ,… (2)一些元素组成的总体 大写拉丁字母A ,B ,C ,… 2.确定性 互异性 无序性3.一样 4.a 是集合A a 不是集合A 5.N N *或N + Z Q R作业设计1.C [选项A 、B 、D 都因无法确定其构成集合的标准而不能构成集合.]2.C [由题意知A 中只有一个元素a ,∴0∉A ,a ∈A ,元素a 与集合A 的关系不应用“=”,故选C.]3.D [集合M 的三个元素是互不相同的,所以作为某一个三角形的边长,三边是互不相等的,故选D.]4.C [因A 中含有3个元素,即a 2,2-a,4互不相等,将选项中的数值代入验证知答案选C.]5.B [由2∈A 可知:若m =2,则m 2-3m +2=0,这与m 2-3m +2≠0相矛盾; 若m 2-3m +2=2,则m =0或m =3,当m =0时,与m ≠0相矛盾,当m =3时,此时集合A ={0,3,2},符合题意.]6.A [方法一 因为|x |=±x ,x 2=|x |,-3x 3=-x ,所以不论x 取何值,最多只能写成两种形式:x 、-x ,故集合中最多含有2个元素.方法二 令x =2,则以上实数分别为:2,-2,2,2,-2,由元素互异性知集合最多含2个元素.]7.①④解析 ①④中的标准明确,②③中的标准不明确.故答案为①④.8.-1解析 当x =0,1,-1时,都有x 2∈A ,但考虑到集合元素的互异性,x ≠0,x ≠1,故答案为-1.9.∈ ∈ ∉ ∉10.解 (1)正确.因为参加2010年广州亚运会的国家是确定的,明确的.(2)不正确.因为高科技产品的标准不确定.(3)不正确.对一个集合,它的元素必须是互异的,由于0.5=12,在这个集合中只能作为一元素,故这个集合含有三个元素.(4)不正确.因为个子高没有明确的标准.11.解 由-3∈A ,可得-3=a -2或-3=2a 2+5a ,∴a =-1或a =-32. 则当a =-1时,a -2=-3,2a 2+5a =-3,不符合集合中元素的互异性,故a =-1应舍去.当a =-32时,a -2=-72,2a 2+5a =-3, ∴a =-32. 12.解 ∵当a =0时,b 依次取1,2,6,得a +b 的值分别为1,2,6;当a =2时,b 依次取1,2,6,得a +b 的值分别为3,4,8;当a =5时,b 依次取1,2,6,得a +b 的值分别为6,7,11.由集合元素的互异性知P +Q 中元素为1,2,3,4,6,7,8,11共8个.13.证明(1)若a∈A,则11-a∈A.又∵2∈A,∴11-2=-1∈A.∵-1∈A,∴11-(-1)=12∈A.∵12∈A,∴11-12=2∈A.∴A中另外两个元素为-1,1 2.(2)若A为单元素集,则a=11-a,即a2-a+1=0,方程无解.∴a≠11-a,∴A不可能为单元素集.第2课时集合的表示课时目标 1.掌握集合的两种表示方法(列举法、描述法).2.能够运用集合的两种表示方法表示一些简单集合.1.列举法把集合的元素____________出来,并用花括号“{}”括起来表示集合的方法叫做列举法.2.描述法用集合所含元素的共同特征表示集合的方法称为__________.不等式x-7<3的解集为__________.所有偶数的集合可表示为________________.一、选择题1.集合{x∈N+|x-3<2}用列举法可表示为()A.{0,1,2,3,4} B.{1,2,3,4}C.{0,1,2,3,4,5} D.{1,2,3,4,5}2.集合{(x,y)|y=2x-1}表示()A.方程y=2x-1B.点(x,y)C.平面直角坐标系中的所有点组成的集合D.函数y=2x-1图象上的所有点组成的集合3.将集合表示成列举法,正确的是()A.{2,3} B.{(2,3)}C.{x=2,y=3} D.(2,3)4.用列举法表示集合{x|x2-2x+1=0}为()A.{1,1} B.{1}C.{x=1} D.{x2-2x+1=0}5.已知集合A={x∈N|-3≤x≤3},则有()A.-1∈A B.0∈AC.3∈A D.2∈A6.方程组的解集不可表示为()A.B.C.{1,2} D.{(1,2)}6二、填空题7.用列举法表示集合A={x|x∈Z,86-x∈N}=______________.8.下列各组集合中,满足P=Q的有________.(填序号) ①P={(1,2)},Q={(2,1)};②P={1,2,3},Q={3,1,2};③P={(x,y)|y=x-1,x∈R},Q={y|y=x-1,x∈R}.9.下列各组中的两个集合M和N,表示同一集合的是________.(填序号)①M={π},N={3.141 59};②M={2,3},N={(2,3)};③M={x|-1<x≤1,x∈N},N={1};④M={1,3,π},N={π,1,|-3|}.三、解答题10.用适当的方法表示下列集合①方程x(x2+2x+1)=0的解集;②在自然数集内,小于1 000的奇数构成的集合;③不等式x-2>6的解的集合;④大于0.5且不大于6的自然数的全体构成的集合.11.已知集合A={x|y=x2+3},B={y|y=x2+3},C={(x,y)|y=x2+3},它们三个集合相等吗?试说明理由.能力提升12.下列集合中,不同于另外三个集合的是()A.{x|x=1} B.{y|(y-1)2=0}C.{x=1} D.{1}13.已知集合M={x|x=k2+14,k∈Z},N={x|x=k4+12,k∈Z},若x0∈M,则x0与N的关系是()A.x0∈NB.x0∉NC.x0∈N或x0∉ND.不能确定1.在用列举法表示集合时应注意:①元素间用分隔号“,”;②元素不重复;③元素无顺序;④列举法可表示有限集,也可以表示无限集,若元素个数比较少用列举法比较简单;若集合中的元素较多或无限,但出现一定的规律性,在不发生误解的情况下,也可以用列举法表示.2.在用描述法表示集合时应注意:(1)弄清元素所具有的形式(即代表元素是什么),是数、还是有序实数对(点)、还是集合、还是其他形式?(2)元素具有怎样的属性?当题目中用了其他字母来描述元素所具有的属性时,要去伪存真,而不能被表面的字母形式所迷惑.第2课时集合的表示知识梳理1.一一列举 2.描述法{x|x<10}{x∈Z|x=2k,k∈Z}作业设计1.B [{x ∈N +|x -3<2}={x ∈N +|x<5}={1,2,3,4}.]2.D [集合{(x ,y)|y =2x -1}的代表元素是(x ,y),x ,y 满足的关系式为y =2x -1,因此集合表示的是满足关系式y =2x -1的点组成的集合,故选D.]3.B [解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =5,2x -y =1.得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =3. 所以答案为{(2,3)}.]4.B [方程x2-2x +1=0可化简为(x -1)2=0,∴x1=x2=1,故方程x2-2x +1=0的解集为{1}.]5.B6.C [方程组的集合中最多含有一个元素,且元素是一对有序实数对,故C 不符合.]7.{5,4,2,-2}解析 ∵x ∈Z ,86-x∈N , ∴6-x =1,2,4,8.此时x =5,4,2,-2,即A ={5,4,2,-2}.8.②解析 ①中P 、Q 表示的是不同的两点坐标;②中P =Q ;③中P 表示的是点集,Q 表示的是数集.9.④解析 只有④中M 和N 的元素相等,故答案为④.10.解 ①∵方程x(x2+2x +1)=0的解为0和-1,∴解集为{0,-1};②{x|x =2n +1,且x<1 000,n ∈N};③{x|x>8};④{1,2,3,4,5,6}.11.解 因为三个集合中代表的元素性质互不相同,所以它们是互不相同的集合.理由如下:集合A 中代表的元素是x ,满足条件y =x2+3中的x ∈R ,所以A =R ;集合B 中代表的元素是y ,满足条件y =x2+3中y 的取值范围是y≥3,所以B ={y|y≥3}. 集合C 中代表的元素是(x ,y),这是个点集,这些点在抛物线y =x2+3上,所以C ={P|P 是抛物线y =x2+3上的点}.12.C [由集合的含义知{x|x =1}={y|(y -1)2=0}={1},而集合{x =1}表示由方程x =1组成的集合,故选C.]13.A [M ={x|x =2k +14,k ∈Z},N ={x|x =k +24,k ∈Z}, ∵2k +1(k ∈Z)是一个奇数,k +2(k ∈Z)是一个整数,∴x0∈M 时,一定有x0∈N ,故选A.]。
1)1. 了解集合的含义,体会元素与集合的“属于”关系;2. 能选择自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题,感受集合语言的意义和作用;3. 掌握集合的表示方法、常用数集及其记法、集合元素的三个特征. 23讨论:军训前学校通知:8月15日上午8点,高一年级在体育馆集合进行军训动员. 试问这个通知的对象是全体的高一学生还是个别学生?引入:在这里,集合是我们常用的一个词语,我们感兴趣的是问题中某些特定(是高一而不是高二、高三)对象的总体,而不是个别的对象,为此,我们将学习一个新的概念——集合,即是一些研究对象的总体.集合是近代数学最基本的内容之一,许多重要的数学分支都建立在集合理论的基础上,它还渗透到自然科学的许多领域,其术语的科技文章和科普读物中比比皆是,学习它可为参阅一般科技读物和以后学习数学知识准备必要的条件.二、新课导学※ 探索新知探究1:考察几组对象: ① 1~20以内所有的质数;② 到定点的距离等于定长的所有点; ③ 所有的锐角三角形;④ 2x , 32x +, 35y x -, 22x y +; ⑤ 东升高中高一级全体学生; ⑥ 方程230x x +=的所有实数根;⑦ 隆成日用品厂2008年8月生产的所有童车; ⑧ 2008年8月,广东所有出生婴儿. 试回答:各组对象分别是一些什么?有多少个对象?新知1:一般地,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 ).试试1:探究1中①~⑧都能组成集合吗,元素分别是什么?探究2:“好心的人”与“1,2,1”是否构成集合?新知2:集合元素的特征对于一个给定的集合,集合中的元素是确定的,是互异的,是无序的,即集合元素三特征.确定性:某一个具体对象,它或者是一个给定的集合的元素,或者不是该集合的元素,两种情况必有一种且只有一种成立.互异性:同一集合中不应重复出现同一元素. 无序性:集合中的元素没有顺序.只要构成两个集合的元素是一样的,我们称这两个集合 .试试2:分析下列对象,能否构成集合,并指出元素:① 不等式30x ->的解; ② 3的倍数;③ 方程2210x x -+=的解; ④ a ,b ,c ,x ,y ,z ; ⑤ 最小的整数;⑥ 周长为10 cm 的三角形; ⑦ 中国古代四大发明; ⑧ 全班每个学生的年龄; ⑨ 地球上的四大洋; ⑩ 地球的小河流.探究3:实数能用字母表示,集合又如何表示呢?新知3:集合的字母表示集合通常用大写的拉丁字母表示,集合的元素用小写的拉丁字母表示.如果a 是集合A 的元素,就说a 属于(belong to)集合A ,记作:a ∈A ;如果a 不是集合A 的元素,就说a 不属于(not belong to)集合A ,记作:a ∉A .试试3: 设B 表示“5以内的自然数”组成的集合,则5 B ,0.5 B , 0 B , -1 B .探究4:常见的数集有哪些,又如何表示呢?新知4:常见数集的表示 非负整数集(自然数集):全体非负整数组成的集合,记作N ;正整数集:所有正整数的集合,记作N *或N +; 整数集:全体整数的集合,记作Z ;有理数集:全体有理数的集合,记作Q ; 实数集:全体实数的集合,记作R .试试4:填∈或∉:0 N ,0R ,3.7 N ,3.7Z , .探究5:探究1中①~⑧分别组成的集合,以及常见数集的语言表示等例子,都是用自然语言来描述一个集合. 这种方法语言文字上较为繁琐,能否找到一种简单的方法呢?新知5:列举法把集合的元素一一列举出来,并用花括号“{ }”括起来,这种表示集合的方法叫做列举法.注意:不必考虑顺序,“,”隔开;a与{a}不同.试试5:试试2中,哪些对象组成的集合能用列举法表示出来,试写出其表示.※典型例题例1 用列举法表示下列集合:①15以内质数的集合;②方程2(1)0x x-=的所有实数根组成的集合;③一次函数y x=与21y x=-的图象的交点组成的集合.变式:用列举法表示“一次函数y x=的图象与二次函数2y x=的图象的交点”组成的集合.三、总结提升※学习小结①概念:集合与元素;属于与不属于;②集合中元素三特征;③常见数集及表示;④列举法.※知识拓展集合论是德国著名数学家康托尔于19世纪末创立的. 1874年康托尔提出“集合”的概念:把若干确定的有区别的(不论是具体的或抽象的)事物合并起来,看作一个整体,就称为一个集合,其中各事物称为该集合的元素. 人们把康托尔于1873年12月7日给戴德金的信中最早提出集合论思想的那一天定为集合论诞生日.※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 下列说法正确的是().A.某个村子里的高个子组成一个集合B.所有小正数组成一个集合C.集合{1,2,3,4,5}和{5,4,3,2,1}表示同一个集合D.1361,0.5,,,2242. 给出下列关系:①12R=;②Q;③3N+-∉;④.Q 其中正确的个数为().A.1个B.2个C.3个D.4个3. 直线21y x=+与y轴的交点所组成的集合为().A. {0,1}B. {(0,1)}C.1{,0}2- D.1{(,0)}2-4. 设A表示“中国所有省会城市”组成的集合,则:深圳A;广州A. (填∈或∉)5. “方程230x x-=的所有实数根”组成的集合用列举法表示为____________.1. 用列举法表示下列集合:(1)由小于10的所有质数组成的集合;(2)10的所有正约数组成的集合;(3)方程2100x x-=的所有实数根组成的集合. 2. 设x∈R,集合2{3,,2}A x x x=-.(1)求元素x所应满足的条件;(2)若2A-∈,求实数x.§1.1.1 集合的含义与表示(2)1. 了解集合的含义,体会元素与集合的“属于”关系;2. 能选择自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题,感受集合语言的意义和作用;3. 掌握集合的表示方法、常用数集及其记法、集合元素的三个特征.45复习1:一般地,指定的某些对象的全体称为 .其中的每个对象叫作 .集合中的元素具备 、 、 特征. 集合与元素的关系有 、 .复习2:集合2{21}A x x =++的元素是 ,若1∈A ,则x = .复习3:集合{1,2}、{(1,2)}、{(2,1)}、{2,1}的元素分别是什么?四个集合有何关系?二、新课导学※ 学习探究 思考:① 你能用自然语言描述集合{2,4,6,8}吗?② 你能用列举法表示不等式13x -<的解集吗?探究:比较如下表示法 ① {方程210x -=的根}; ② {1,1}-;③ 2{|10}x R x ∈-=.新知:用集合所含元素的共同特征表示集合的方法称为描述法,一般形式为{|}x A P ∈,其中x 代表元素,P 是确定条件.试试:方程230x -=的所有实数根组成的集合,用描述法表示为 .※ 典型例题例1 试分别用列举法和描述法表示下列集合: (1)方程2(1)0x x -=的所有实数根组成的集合; (2)由大于10小于20的所有整数组成的集合.练习:用描述法表示下列集合.(1)方程340x x +=的所有实数根组成的集合; (2)所有奇数组成的集合.小结:用描述法表示集合时,如果从上下文关系来看,x R ∈、x Z ∈明确时可省略,例如 {|21,}x x k k Z =-∈,{|0}x x >.例2 试分别用列举法和描述法表示下列集合: (1)抛物线21y x =-上的所有点组成的集合;(2)方程组3222327x y x y +=⎧⎨+=⎩解集.变式:以下三个集合有什么区别. (1)2{(,)|1}x y y x =-;(2)2{|1}y y x =-;(3)2{|1}x y x=-.反思与小结:①描述法表示集合时,应特别注意集合的代表元素,如2{(,)|1}x y y x=-与2{|1}y y x=-不同.②只要不引起误解,集合的代表元素也可省略,例如{|1}x x>,{|3,}x x k k Z=∈.③集合的{ }已包含“所有”的意思,例如:{整数},即代表整数集Z,所以不必写{全体整数}.下列写法{实数集},{R}也是错误的.④列举法与描述法各有优点,应该根据具体问题确定采用哪种表示法,要注意,一般集合中元素较多或有无限个元素时,不宜采用列举法.※动手试试练1. 用适当的方法表示集合:大于0的所有奇数. 练 2. 已知集合{|33,}A x x x Z=-<<∈,集合2{(,)|1,}B x y y x x A==+∈. 试用列举法分别表示集合A、B.三、总结提升※学习小结1. 集合的三种表示方法(自然语言、列举法、描述法);2. 会用适当的方法表示集合;※知识拓展1. 描述法表示时代表元素十分重要. 例如:(1)所有直角三角形的集合可以表示为:{|}x x是直角三角形,也可以写成:{直角三角形};(2)集合2{(,)|1}x y y x=+与集合2{|1}y y x=+是同一个集合吗?2. 我们还可以用一条封闭的曲线的内部来表示一个集合,即:文氏图,或称Venn图.※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 设{|16}A x N x=∈≤<,则下列正确的是().A. 6A∈ B. 0A∈C. 3A∉ D. 3.5A∉2. 下列说法正确的是().A.不等式253x-<的解集表示为{4}x<B.所有偶数的集合表示为{|2}x x k=C.全体自然数的集合可表示为{自然数}D. 方程240x-=实数根的集合表示为{(2,2)}-3. 一次函数3y x=-与2y x=-的图象的交点组成的集合是().A. {1,2}- B. {1,2}x y==-C. {(2,1)}- D.3{(,)|}2y xx yy x=-⎧⎨=-⎩4. 用列举法表示集合{|510}A x Z x=∈≤<为.5.集合A={x|x=2n且n∈N},2{|650}B x x x=-+=,用∈或∉填空:4 A,4 B,5 A,5 B.1. (1)设集合{(,)|6,,}A x y x y x N y N=+=∈∈,试用列举法表示集合A.(2)设A={x|x=2n,n∈N,且n<10},B={3的倍数},求属于A且属于B的元素所组成的集合.2. 若集合{1,3}A=-,集合2{|0}B x x ax b=++=,且A B=,求实数a、b.§1.1.2 集合间的基本关系学习目标1. 了解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集;2. 理解子集、真子集的概念;3. 能利用V enn 图表达集合间的关系,体会直观图示对理解抽象概念的作用;4. 了解空集的含义.学习过程一、课前准备(预习教材P 6~ P 7,找出疑惑之处)复习1:集合的表示方法有 、 、 . 请用适当的方法表示下列集合. (1)10以内3的倍数;(2)1000以内3的倍数.复习2:用适当的符号填空.(1) 0 N ;2 Q ; -1.5 R .(2)设集合2{|(1)(3)0}A x x x =--=,{}B b =,则1 A ;b B ;{1,3} A .思考:类比实数的大小关系,如5<7,2≤2,试想集合间是否有类似的“大小”关系呢?二、新课导学※ 学习探究探究:比较下面几个例子,试发现两个集合之间的关系:{3,6,9}A =与*{|3,333}B x x k k N k ==∈≤且; {}C =东升高中学生与{}D =东升高中高一学生; {|(1)(2)0}E x x x x =--=与{0,1,2}F =.新知:子集、相等、真子集、空集的概念.① 如果集合A 的任意一个元素都是集合B 的元素,我们说这两个集合有包含关系,称集合A 是集合B 的子集(subset ),记作:()A B B A ⊆⊇或,读作:A 包含于(is contained in )B ,或B 包含(contains)A . 当集合A 不包含于集合B 时,记作A B Ø.② 在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn 图. 用Venn 图表示两个集合间的“包含”关系为: ()A B B A ⊆⊇或.③ 集合相等:若A B B A ⊆⊆且,则A B =中的元素是一样的,因此A B =.④ 真子集:若集合A B ⊆,存在元素x B x A ∈∉且,则称集合A 是集合B 的真子集(proper subset ),记作:A B (或B A ),读作:A 真包含于B (或B 真包含A ).⑤ 空集:不含有任何元素的集合称为空集(empty set ),记作:∅. 并规定:空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.试试:用适当的符号填空.(1){,}a b {,,}a b c ,a {,,}a b c ; (2)∅ 2{|30}x x +=,∅ R ; (3)N {0,1},Q N ;(4){0} 2{|0}x x x -=.反思:思考下列问题.(1)符号“a A ∈”与“{}a A ⊆”有什么区别?试举例说明.(2)任何一个集合是它本身的子集吗?任何一个集合是它本身的真子集吗?试用符号表示结论.(3)类比下列实数中的结论,你能在集合中得出什么结论?① 若,,a b b a a b ≥≥=且则;② 若,,a b b c a c ≥≥≥且则.B A※典型例题例 1 写出集合{,,}a b c的所有的子集,并指出其中哪些是它的真子集.变式:写出集合{0,1,2}的所有真子集组成的集合.例2 判断下列集合间的关系:(1){|32}A x x=->与{|250}B x x=-≥;(2)设集合A={0,1},集合{|}B x x A=⊆,则A 与B的关系如何?变式:若集合{|}A x x a=>,{|250}B x x=-≥,且满足A B⊆,求实数a的取值范围.※动手试试练1. 已知集合2{|320}A x x x=-+=,B={1,2},{|8,}C x x x N=<∈,用适当符号填空:A B ,A C,{2} C,2 C.练 2. 已知集合{|5}A x a x=<<,{|2}B x x=≥,且满足A B⊆,则实数a的取值范围为.三、总结提升※学习小结1. 子集、真子集、空集、相等的概念及符号;Venn 图图示;一些结论.2. 两个集合间的基本关系只有“包含”与“相等”两种,可类比两个实数间的大小关系,特别要注意区别“属于”与“包含”两种关系及其表示方法.※知识拓展如果一个集合含有n个元素,那么它的子集有2n21n-个.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 下列结论正确的是().A. ∅AB. {0}∅∈C. {1,2}Z⊆ D. {0}{0,1}∈2. 设{}{}1,A x xB x x a=>=>,且A B⊆,则实数a的取值范围为().A. 1a< B. 1a≤C. 1a> D. 1a≥3. 若2{1,2}{|0}x x bx c=++=,则().A. 3,2b c=-= B. 3,2b c==-C. 2,3b c=-= D. 2,3b c==-4. 满足},,,{},{dcbaAba⊂⊆的集合A有个.5. 设集合{},{},{}A B C===四边形平行四边形矩形,{}D=正方形,则它们之间的关系是,并用V enn图表示.课后作业1. 某工厂生产的产品在质量和长度上都合格时,该产品才合格. 若用A表示合格产品的集合,B表示质量合格的产品的集合,C表示长度合格的产品的集合.则下列包含关系哪些成立?,,,A B B A A C C A⊆⊆⊆⊆试用V enn图表示这三个集合的关系.2. 已知2{|0}A x x px q=++=,2{|320}B x x x=-+=且A B⊆,求实数p、q所满足的条件.§1.1.3 集合的基本运算(1)1. 理解交集与并集的概念,掌握交集与并集的区别与联系;2. 会求两个已知集合的交集和并集,并能正确应用它们解决一些简单问题;3. 能使用V enn图表达集合的运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用.89复习1:用适当符号填空.0 {0};0 ∅;∅{x|x2+1=0,x∈R};{0} {x|x<3且x>5};{x|x>-3} {x|x>2};{x|x>6} {x|x<-2或x>5}.复习2:已知A={1,2,3}, S={1,2,3,4,5},则A S,{x|x∈S且x∉A}= .思考:实数有加法运算,类比实数的加法运算,集合是否也可以“相加”呢?二、新课导学※学习探究探究:设集合{4,5,6,8}A=,{3,5,7,8}B=.(1)试用Venn图表示集合A、B后,指出它们的公共部分(交)、合并部分(并);(2)讨论如何用文字语言、符号语言分别表示两个集合的交、并?新知:交集、并集.①一般地,由所有属于集合A且属于集合B的元素所组成的集合,叫作A、B的交集(intersection set),记作A∩B,读“A交B”,即:{|,}.A B x x A x B=∈∈I且Venn图如右表示. ②类比说出并集的定义.由所有属于集合A或属于集合B的元素所组成的集合,叫做A与B的并集(union set),记作:A BU,读作:A并B,用描述法表示是:{|,}A B x x A x B=∈∈U或.Venn图如右表示.试试:(1)A={3,5,6,8},B={4,5,7,8},则A∪B=;(2)设A={等腰三角形},B={直角三角形},则A∩B=;(3)A={x|x>3},B={x|x<6},则A∪B=,A∩B=.(4)分别指出A、B两个集合下列五种情况的交集部分、并集部分.反思:(1)A∩B与A、B、B∩A有什么关系?(2)A∪B与集合A、B、B∪A有什么关系?(3)A∩A=;A∪A=.A∩∅=;A∪∅=.※典型例题例1 设{|18}A x x=-<<,{|45}B x x x=><-或,求A∩B、A∪B.变式:若A={x|-5≤x≤8},{|45}B x x x=><-或,则A∩B= ;A∪B= . 小结:有关不等式解集的运算可以借助数轴来研究.A例2 设{(,)|46}A x y x y=+=,{(,)|327}B x y x y=+=,求A∩B.变式:(1)若{(,)|46}A x y x y=+=,{(,)|43}B x y x y=+=,则A B=I ;(2)若{(,)|46}A x y x y=+=,{(,)|8212}B x y x y=+=,则A B=I.反思:例2及变式的结论说明了什么几何意义?※动手试试练 1. 设集合{|23},{|12}A x xB x x=-<<=<<.求A∩B、A∪B.练2. 学校里开运动会,设A={x|x是参加跳高的同学},B={x|x是参加跳远的同学},C={x|x是参加投掷的同学},学校规定,在上述比赛中,每个同学最多只能参加两项比赛,请你用集合的运算说明这项规定,并解释A BI与B CI的含义.三、总结提升※学习小结1. 交集与并集的概念、符号、图示、性质;2. 求交集、并集的两种方法:数轴、Venn图.※知识拓展A B C A B A C=I U I U I()()(),A B C A B A C=U I U I U()()(),A B C A B C=I I I I()(),A B C A B C=U U U U()(),A AB A A A B A==I U U I(),().你能结合Venn图,分析出上述集合运算的性质吗?学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 设{}{}5,1,A x Z xB x Z x=∈≤=∈>那么A BI等于().A.{1,2,3,4,5}B.{2,3,4,5} C.{2,3,4}D.{}15x x<≤2. 已知集合M={(x, y)|x+y=2},N={(x, y)|x-y=4},那么集合M∩N为().A. x=3, y=-1B. (3,-1)C.{3,-1}D.{(3,-1)}3. 设{}0,1,2,3,4,5,{1,3,6,9},{3,7,8}A B C===,则()A B CI U等于().A. {0,1,2,6}B. {3,7,8,}C. {1,3,7,8}D. {1,3,6,7,8}4. 设{|}A x x a=>,{|03}B x x=<<,若A B=∅I,求实数a的取值范围是.5. 设{}{}22230,560A x x xB x x x=--==-+=,则A BU= .课后作业1. 设平面内直线1l上点的集合为1L,直线2l上点的集合为2L,试分别说明下面三种情况时直线1l与直线2l的位置关系?(1)12{}L L P=I点;(2)12L L=∅I;(3)1212L L L L==I.2. 若关于x的方程3x2+px-7=0的解集为A,方程3x2-7x+q=0的解集为B,且A∩B={13-},求A BU.§1.1.3 集合的基本运算(2)学习目标1. 理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集;2. 能使用V enn 图表达集合的运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用.学习过程一、课前准备1011复习1:集合相关概念及运算.① 如果集合A 的任意一个元素都是集合B 的元素,则称集合A 是集合B 的 ,记作 . 若集合A B ⊆,存在元素x B x A ∈∉且,则称集合A 是集合B 的 ,记作 .若A B B A ⊆⊆且,则 .② 两个集合的 部分、 部分,分别是它们交集、并集,用符号语言表示为:A B =I ; A B =U . 复习2:已知A ={x |x +3>0},B ={x |x ≤-3},则A 、B 、R 有何关系?二、新课导学※ 学习探究 探究:设U ={全班同学}、A ={全班参加足球队的同学}、B ={全班没有参加足球队的同学},则U 、A 、B 有何关系?新知:全集、补集. ① 全集:如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集(Universe ),通常记作U .② 补集:已知集合U , 集合A ⊆U ,由U 中所有不属于A 的元素组成的集合,叫作A 相对于U 的补集(complementary set ),记作:U C A ,读作:“A 在U 中补集”,即{|,}U C A x x U x A =∈∉且.补集的Venn 图表示如右:说明:全集是相对于所研究问题而言的一个相对概念,补集的概念必须要有全集的限制.试试:(1)U ={2,3,4},A ={4,3},B =∅,则U C A = ,U C B = ; (2)设U ={x |x <8,且x ∈N },A ={x |(x -2)(x -4)(x -5)=0},则U C A = ;(3)设集合{|38}A x x =≤<,则R A ð= ;(4)设U ={三角形},A ={锐角三角形},则U C A = .反思:(1)在解不等式时,一般把什么作为全集?在研究图形集合时,一般把什么作为全集?(2)Q 的补集如何表示?意为什么?※ 典型例题例1 设U ={x |x <13,且x ∈N },A ={8的正约数},B ={12的正约数},求UC A 、U C B .例2 设U =R ,A ={x |-1<x <2},B ={x |1<x <3},求A ∩B 、A ∪B 、U C A 、U C B .变式:分别求()U C A B U 、()()U U C A C B I .※ 动手试试练1. 已知全集I ={小于10的正整数},其子集A 、B 满足()(){1,9}I I C A C B =I ,(){4,6,8}I C A B =I ,{2}A B =I . 求集合A 、B .练2. 分别用集合A 、B 、C 表示下图的阴影部分.(1) ; (2) ;(3) ; (4) .反思:结合V enn 图分析,如何得到性质:(1)()U A C A =I ,()U A C A =U ; (2)()U U C C A = .三、总结提升※ 学习小结1. 补集、全集的概念;补集、全集的符号.2. 集合运算的两种方法:数轴、Venn 图.※ 知识拓展试结合Venn 图分析,探索如下等式是否成立? (1)()()()U U U C A B C A C B =U I ; (2)()()()U U U C A B C A C B =I U .学习评价※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分:1. 设全集U =R ,集合2{|1}A x x =≠,则U C A =( ) A. 1 B. -1,1 C. {1} D. {1,1}-2. 已知集合U ={|0}x x >,{|02}U C A x x =<<,那么集合A =( ).A. {|02}x x x ≤≥或B. {|02}x x x <>或C. {|2}x x ≥D. {|2}x x > 3. 设全集{}0,1,2,3,4I =----,集合{}0,1,2M =--, {}0,3,4N =--,则()I M N =I ð( ).A .{0}B .{}3,4--C .{}1,2--D .∅4. 已知U ={x ∈N |x ≤10},A ={小于11的质数},则U C A = .5. 定义A —B ={x |x ∈A ,且x ∉B },若M ={1,2,3,4,5},N ={2,4,8},则N —M = .课后作业1. 已知全集I =2{2,3,23}a a +-,若{,2}A b =,{5}I C A =,求实数,a b .2. 已知全集U =R ,集合A ={}220x x px ++=,{}250,B x x x q =-+= 若{}()2U C A B =I ,试用列举法表示集合A§1.1 集合(复习)1. 掌握集合的交、并、补集三种运算及有关性质,能运行性质解决一些简单的问题,掌握集合的有关术语和符号;2. 能使用数轴分析、Venn 图表达集合的运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用.214复习1:什么叫交集、并集、补集?符号语言如何表示?图形语言?A B =I ; A B =U ; U C A = .复习2:交、并、补有如下性质.A ∩A = ;A ∩∅= ; A ∪A = ;A ∪∅= ;()U A C A =I ;()U A C A =U ; ()U U C C A = . 你还能写出一些吗?二、新课导学※ 典型例题 例1 设U =R ,{|55}A x x =-<<,{|07}B x x =≤<.求A ∩B 、A ∪B 、C U A 、C U B 、(C U A )∩(C U B )、(C U A )∪(C U B )、C U (A ∪B )、C U (A ∩B ).小结:(1)不等式的交、并、补集的运算,可以借助数轴进行分析,注意端点;(2)由以上结果,你能得出什么结论吗?例2已知全集{1,2,3,4,5}U =,若A B U =U ,A B ≠I ∅,(){1,2}U A C B =I ,求集合A 、B .小结:列举法表示的数集问题用Venn 图示法、观察法.例3 若{}{}22430,10A x x x B x x ax a =-+==-+-=,{}210C x x mx =-+=,A B A A C C ==U I 且,求实数a 、m 的值或取值范围.变式:设2{|8150}A x x x =-+=,{|10}B x ax =-=,若B ⊆A ,求实数a 组成的集合、.※ 动手试试练1. 设2{|60}A x x ax =-+=,2{|0}B x x x c =-+=,且A ∩B ={2},求A ∪B .练2. 已知A ={x |x <-2或x >3},B ={x |4x +m <0},当A ⊇B 时,求实数m 的取值范围。
高一数学导学案一、教学任务及对象1、教学任务本教学任务以“高一数学导学案”为主题,旨在通过引导学生自主学习、合作探究和问题解决,帮助学生掌握高一数学的基本知识、技能和方法。
具体包括:理解数学概念,熟练运用数学公式,解决实际问题,培养逻辑思维和分析能力,提高数学素养。
2、教学对象教学对象为高中一年级学生,他们已经完成了初中阶段的数学学习,具有一定的数学基础和逻辑思维能力。
在此基础上,他们对高中数学知识充满好奇,但可能在学习过程中遇到一定的困难。
因此,本教学设计将针对学生的实际情况,采用适当的教学策略,激发学生的学习兴趣,帮助他们克服困难,提高数学能力。
二、教学目标1、知识与技能(1)理解并掌握高中数学的基本概念、性质、定理和公式,如函数、三角函数、数列、立体几何等;(2)能够运用所学知识解决实际问题,提高数学运算能力和解决问题的能力;(3)培养逻辑思维和分析能力,能从多个角度审视问题,形成系统的数学知识体系;(4)掌握数学学习方法,如归纳总结、类比推理、演绎推理等,提高自学能力。
2、过程与方法(1)通过自主探究、合作学习和问题解决,让学生在过程中体验数学知识的形成和发展;(2)运用启发式教学策略,引导学生主动提出问题、分析问题、解决问题,培养创新精神和实践能力;(3)采用多元化的教学手段,如实物演示、多媒体辅助、实际操作等,丰富教学过程,提高教学效果;(4)注重数学思想的渗透,培养学生的数学素养,提高学生对数学美的鉴赏能力。
3、情感,态度与价值观(1)激发学生对数学学科的兴趣,使他们热爱数学,树立学习数学的信心;(2)培养学生积极的学习态度,养成勤奋、严谨、求实的学风,形成良好的学习习惯;(3)通过数学学习,使学生认识到数学在科学技术、社会发展和人类文明中的重要作用,增强社会责任感和使命感;(4)引导学生用数学的眼光观察世界,用数学的思维分析问题,用数学的语言表达思想,提高数学素养;(5)培养学生团结协作、乐于助人的品质,使他们能够在集体中发挥个人优势,共同进步。
§1.1.1集合的含义及其表示[自学目标]1.认识并理解集合的含义,知道常用数集及其记法;2.了解属于关系和集合相等的意义,初步了解有限集、无限集、空集的意义; 3.初步掌握集合的两种表示方法—列举法和描述法,并能正确地表示一些简单的集合. [知识要点] 1. 集合和元素(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 的元素,就说a 不属于集合A,记作a A ∉. 2.集合中元素的特性:确定性;无序性;互异性. 3.集合的表示方法:列举法;描述法;Venn 图. 4.集合的分类:有限集;无限集;空集.5.常用数集及其记法:自然数集记作N ,正整数集记作*N 或N +,整数集记作Z ,有理数集记作Q ,实数集记作R . [预习自测]例1.下列的研究对象能否构成一个集合?如果能,采用适当的方式表示它. (1)小于5的自然数; (2)某班所有高个子的同学; (3)不等式217x +>的整数解; (4)所有大于0的负数;(5)平面直角坐标系内,第一、三象限的平分线上的所有点.分析:判断某些对象能否构成集合,主要是根据集合的含义,检查是否满足集合元素的确定性.例2.已知集合{},,M a b c =中的三个元素可构成某一个三角形的三边的长,那么此三角形 一定是 ( )A.直角三角形B.锐角三角形C.钝角三角形D.等腰三角形例3.设()()(){}22,,2,,5,a N b N a b A x y x a y a b ∈∈+==-+-=若()3,2A ∈,求,a b 的值.分析: 某元素属于集合A,必具有集合A 中元素的性质p ,反过来,只要元素具有集合A 中元素的性质p ,就一定属于集合A.例4.已知{}2,,M a b =,{}22,2,N a b =,且M N =,求实数,a b 的值.[课内练习]1.下列说法正确的是( )(A )所有著名的作家可以形成一个集合 (B )0与 {}0的意义相同 (C )集合⎭⎬⎫⎩⎨⎧∈==+N n n x x A ,1是有限集 (D )方程0122=++x x 的解集只有一个元素 2.下列四个集合中,是空集的是( )A .}33|{=+x xB .},,|),{(22R y x x y y x ∈-= C .}0|{2≤x x D .}01|{2=+-x x x 3.方程组20{=+=-y x y x 的解构成的集合是( )A .)}1,1{(B .}1,1{C .(1,1)D .}1{.4.已知}1,0,1,2{--=A ,}|{A x x y y B ∈==,则B =5.若}4,3,2,2{-=A ,},|{2A t t x xB ∈==,用列举法表示B= . [归纳反思]1.本课时的重点内容是集合的含义及其表示方法,难点是元素与集合间的关系以及集合元素的三个重要特性的正确使用;2.根据元素的特征进行分析,运用集合中元素的三个特性解决问题,叫做元素分析法。
高中数学必修一全册导学案1.1.1集合的含义使用说明:“自主学习”10分钟,发现问题,小组讨论,展示个人成果,教师对重点概念点评。
“合作探究”10分钟,小组讨论,互督互评,展示个人成果,教师对重点讲评。
“巩固练习”10分钟,组长负责,组内点评。
“个人总结”5分钟,根据组内讨论情况,指出对规律,方法理解不到位的问题。
能力展示5分钟,教师作出总结性点评。
通过本节学习应达到如下目标:(1)初步理解集合的含义,知道常用数集及其记法.,初步了解“∈”关系的意义.。
.(2)通过实例,初步体会元素与集合的”属于”关系,从观察分析集合的元素入手,正确地理解集合.(3)观察关于集合的几组实例,并通过自己动手举出各种集合的例子,初步感受集合语言在描述客观现实和数学对象中的意义.(4)学会借助实例分析、探究数学问题(如集合中元素的确定性、互异性).(5)在学习运用集合语言的过程中,增强认识事物的能力,初步培养实事求是、扎实严谨的科学态度.学习重点:集合概念的形成。
学习难点:理解集合的元素的确定性和互异性.学习过程(一)自主学习阅读课本,完成下列问题:1、例(3)到例(8)和例(1)(2)是否具有相同的特点,它们能否构成集合,如果能,他们的元素是什么?结合现实生活,请你举出一些有关集合的例子。
2、一般地,我们把研究对象称为.,把一些元素组成的总体叫做。
3、集合的元素必须是不能确定的对象不能构成集合。
4、集合的元素一定是的,相同的几个对象归于同一个集合时只能算作一个元素。
5、集合通常用大写的拉丁字母表示,如。
元素通常用小写的拉丁字母表示,如。
6、如果a是集合A 的元素,就说a属于A ,记作,读作””。
如果a不是集合A的元素,就说a不属于A ,记作,读作””。
7、非负整数集(或自然数集),正整数集,整数集,有理数集,有理数集,实数集。
(二)合作探讨1、下列元素全体是否构成集合,并说明理由(1)世界上最高的山(2)世界上的高山。
学案1电磁感应的发现感应电流产生的条件[学习目标定位] 1.能理解什么是电磁感应现象.2.能记住产生感应电流的条件.3.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.4.能说出磁通量变化的含义.5.会利用电磁感应产生的条件解决实际问题.1.磁通量的计算公式Φ=BS的适用条件是匀强磁场且磁感线与平面垂直.若在匀强磁场B 中,磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积.2.磁通量是标量,但有正、负之分.一般来说,如果磁感线从线圈的正面穿入,线圈的磁通量就为“+”,磁感线从线圈的反面穿入,线圈的磁通量就为“-”.3.由Φ=BS可知,磁通量的变化有三种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化;(2)磁感应强度B变化,有效面积S不变;(3)磁感应强度B和有效面积S同时变化.一、奥斯特实验的启迪1820年,奥斯特从实验中发现了电流的磁效应,不少物理学家根据对称性的思考,提出既然电能产生磁,是否也存在逆效应,即磁产生电呢?二、电磁感应现象的发现1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象.他将“磁生电”现象分为五类:(1)变化中的电流;(2)变化中的磁场;(3)运动中的恒定电流;(4)运动中的磁铁;(5)运动中的导线.三、电磁感应规律的发现及其对社会发展的意义1.电磁感应的发现,使人们发明了发电机,把机械能转化成电能;使人们发明了变压器,解决了电能远距离传输中能量大量损耗的问题;使人们制造出了结构简单的感应电动机,反过来把电能转化成机械能.2.法拉第在研究电磁感应等电磁现象中,从磁性存在的空间分布逐渐凝聚出“场”的科学创新思想.在此基础上,麦克斯韦建立了电磁场理论,并预言了电磁波的存在. 四、产生感应电流的条件 穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生.一、磁通量及其变化[问题设计]如图1所示,框架的面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B .试求:图1 (1)框架平面与磁感应强度B 垂直时,穿过框架平面的磁通量为多少?(2)若框架绕OO ′转过60°,则穿过框架平面的磁通量为多少?(3)若从图示位置转过90°,则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少?(4)若从图示位置转过180°,则穿过框架平面的磁通量变化量为多少?答案 (1)BS (2)12BS (3)-BS (4)-2BS [要点提炼]1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS(2)适用条件:①匀强磁场,②磁场方向和平面垂直.(3)B 与S 不垂直时:Φ=BS ⊥,S ⊥为平面在垂直磁场方向上的投影面积,在应用时可将S 投影到与B 垂直的方向上,如图2所示Φ=BS sin_θ.图2(4)磁通量与线圈的匝数无关.2.磁通量的变化量ΔΦ(1)当B 不变,有效面积S 变化时,ΔΦ=B ·ΔS .(2)当B 变化,S 不变时,ΔΦ=ΔB ·S .(3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1,但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.特别提醒计算穿过某面的磁通量变化量时,要注意前、后磁通量的正、负值,如原磁通量Φ1=BS,当平面转过180°后,磁通量Φ2=-BS,磁通量的变化量ΔΦ=-2BS.二、感应电流产生的条件[问题设计]实验1(导体在磁场中做切割磁感线的运动):如图3所示,导体AB垂直磁感线运动时,线路中有电流产生,而导体AB沿着磁感线运动时,线路中无电流产生(填“有”或“无”).图3实验2(通过闭合电路的磁场发生变化):如图4所示,将小螺线管A插入大螺线管B中不动,当开关S接通或断开时,电流表中有电流通过;若开关S一直闭合,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中有电流通过;而开关一直闭合,滑动变阻器的滑动触头不动时,电流表中无电流产生.若将螺线管A放在螺线管B的正上方,并使两者的轴线互相垂直,则不管进行什么操作,电流表中均无电流产生(填“有”或“无”).图41.实验2中并没有导体在磁场中做切割磁感线的运动,但在接通或断开电源的瞬间及改变滑动变阻器的阻值时,B线圈却出现感应电流,这说明什么?答案说明导体在磁场中做切割磁感线运动不是产生感应电流的本质原因,通过闭合电路的磁场变化也可以产生感应电流.2.当实验2中开关闭合后,A线圈电流稳定时,B线圈中也存在磁场,但不出现感应电流,这说明什么?答案说明感应电流的产生,不在于闭合回路中是否有磁场.3.实验2中同样的磁场变化,螺线管B套在螺线管A外边时,能产生感应电流,而两个线圈相互垂直放置时不能产生感应电流,这又说明什么?试总结产生感应电流的条件.答案说明感应电流的产生,不在于磁场是否变化.总结实验1中,磁场是稳定的,但在导体切割磁感线运动时,通过回路的磁通量发生变化,回路中产生了感应电流;实验2通过改变电流从而改变磁场强弱,进而改变了磁通量,从而产生了感应电流,所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流”.[要点提炼]1.产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.2.特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时,应该注意:(1)导体是否将磁感线“割断”,如果没有“割断”就不能说切割.如图5所示,甲、乙两图中,导线是真“切割”,而图丙中,导体没有切割磁感线.图5(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动,如图丁.如果由切割不容易判断,则要回归到磁通量是否变化上去.[延伸思考]电路不闭合时,磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象?答案当电路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象.一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算例1如图6所示的线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向与线框平面成θ角,当线框转过90°到如图6所示的虚线位置时,试求:图6(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2;(2)磁通量的变化量ΔΦ.解析(1)解法一:在初始位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=S sin θ,所以Φ1=BS sin θ.在末位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′=S cos θ.由于磁感线从反面穿入,所以Φ2=-BS cos θ.解法二:如图所示,把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解,得B上=B sin θ,B左=B cos θ所以Φ1=B上S=BS sin θ,Φ2=-B左S=-BS cos θ.(2)开始时B与线框平面成θ角,穿过线框的磁通量Φ1=BS sin θ;当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通量减少,当转动θ时,穿过线框的磁通量减少为零,继续转动至90°时,磁感线从另一面穿过,磁通量变为“负”值,Φ2=-BS cos θ.所以,此过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS cos θ-BS sin θ=-BS(cos θ+sin θ).答案(1)BS sin θ-BS cos θ(2)-BS(cos θ+sin θ)二、产生感应电流的分析判断及实验探究例2如图7所示,在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直.导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd,与导轨接触良好.这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2,且井字形回路中有感应电流通过,则可能()图7A.v1>v2B.v1<v2C.v1=v2D.无法确定解析只要金属棒ab、cd的运动速度不相等,穿过井字形回路的磁通量就发生变化,闭合回路中就会产生感应电流.故选项A、B正确.答案AB例3在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图8所示.它们是①电流表、②直流电源、③带铁芯的线圈A、④线圈B、⑤开关、⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).图8答案连接电路如图所示1.(对电磁感应现象的认识)下列现象中,属于电磁感应现象的是()A.小磁针在通电导线附近发生偏转B.通电线圈在磁场中转动C.因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D.磁铁吸引小磁针答案 C解析电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针,反映了磁场力的性质,所以A、B、D不是电磁感应现象,C是电磁感应现象.2.(对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解)如图9所示一矩形线框,从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()图9A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少答案 D解析离导线越近,磁场越强,当线框从左向右靠近导线的过程中,穿过线框的磁通量增大,当线框跨在导线上向右运动时,磁通量减小,当导线在线框正中央时,磁通量为零,从该位置向右,磁通量又增大,当线框离开导线向右运动的过程中,磁通量又减小;故A、B、C 错误,D正确,故选D.3.(产生感应电流的分析判断)如图10所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中可行的是()图10A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动(小于90°)C.以ad边为轴转动(小于60°)D.以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分切割磁感线,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流.当线框以ab边为轴转动(小于90°)时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流.当线框以ad边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°~300°),bc边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流.当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).4.(产生感应电流的分析判断)如图11所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()图11A.线圈中通以恒定的电流B.通电时,使滑动变阻器的滑片P做匀速移动C.通电时,使滑动变阻器的滑片P做加速移动D.将电键突然断开的瞬间答案 A解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动,电路中的电流就会发生变化,变化的电流产生变化的磁场,铜环A中磁通量发生变化,有感应电流;同样,将电键断开瞬间,电路中电流从有到无,仍会在铜环A中产生感应电流.题组一对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算1.关于磁通量,下列叙述正确的是()A.在匀强磁场中,穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B.在匀强磁场中,a线圈的面积比b线圈的大,则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C.把一个线圈放在M、N两处,若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大,则M 处的磁感应强度一定比N处大D.同一线圈放在磁感应强度大处,穿过线圈的磁通量不一定大答案 D解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积,A错误;线圈面积大,但投影面积不一定大,B错误;磁通量大,磁感应强度不一定大,C错误、D正确.2.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是()A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量越大B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量越大C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的答案 C解析根据磁通量的定义,Φ=B·S·sin θ,因此A、B选项错误;穿过线圈的磁通量为零时,磁感应强度不一定为零;磁通量发生变化,可能是面积变化引起的,也可能是磁场变化引起的,D错.3.如图1所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()图1A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2答案 B解析由磁通量的定义式知Φ=BS=πBr2;故B正确.题组二产生感应电流的分析判断4.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是()A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生B.闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流C.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流D.只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就一定有感应电流产生答案 C解析产生感应电流的条件:(1)闭合电路;(2)磁通量Φ发生变化,两个条件缺一不可.5.下图中能产生感应电流的是()答案 B解析根据产生感应电流的条件:A中,电路没闭合,无感应电流;B中,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中,穿过线圈的磁感线相互抵消,Φ恒为零,无感应电流;D中,磁通量不发生变化,无感应电流.6.下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动,其中线框从开始进入到完全离开磁场的时间中有感应电流的是()答案BC解析A中虽然导体“切割”了磁感线,但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化,没有感应电流.B中线框的一部分导体“切割”了磁感线,穿过线框的磁感线条数越来越少,线框中有感应电流.C中虽然与A近似,但由于是非匀强磁场,运动过程中,穿过线框的磁感线条数增加,线框中有感应电流.D中线框尽管是部分切割,但磁感线条数不变,无感应电流,故选B、C.7.如图2所示,一有限范围的匀强磁场宽度为d ,若将一个边长为L 的正方形导线框以速度v 匀速地通过磁场区域,已知d >L ,则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于( )图2A.d vB.L vC.d -L vD.d -2L v答案 C解析 只有导线框完全在磁场里面运动时,导线框中才无感应电流.8.如图3所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,初始位置线框与磁感线平行,则在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )图3A .线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B .线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动C .线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB 转动D .线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD 转动答案 C解析 四种情况中初始位置线框均与磁感线平行,磁通量为零,按A 、B 、D 三种情况线框运动后,线框仍与磁感线平行,磁通量保持为零不变,线框中不产生感应电流.C 中线框转动后,穿过线框的磁通量不断发生变化,所以产生感应电流,C 项正确.9.为观察电磁感应现象,某学生将电流表、螺线管A 和B 、蓄电池、开关用导线连接成如图4所示的实验电路.当接通和断开开关时,电流表的指针都没有偏转,其原因是( )图4A.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈B的3、4接头接反D.蓄电池的正、负极接反答案 A解析本题考查了感应电流产生的条件.因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化,由电路图可知,把开关接在B与电流表之间,因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时,电流不改变,所以不可能有感应电流,电流表也不可能偏转,开关应接在A与电源之间.10.如图5所示,导线ab和cd互相平行,则下列四种情况中,导线cd中有电流的是()图5A.开关S闭合或断开的瞬间B.开关S是闭合的,滑动触头向左滑C.开关S是闭合的,滑动触头向右滑D.开关S始终闭合,滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间;开关S闭合,滑动触头向左滑或向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化,使穿过cd回路的磁通量发生变化,从而在cd导线中产生感应电流.因此本题的正确选项应为A、B、C.11.如图6所示,线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连,线圈Ⅱ与电流计相连,线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上,在下列情况下,电流计中是否有示数?图6(1)开关闭合瞬间;(2)开关闭合稳定后;(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片;(4)开关断开瞬间.答案(1)有(2)无(3)有(4)有解析本题主要考查闭合电路中,电流变化导致磁场变化从而产生感应电流的情况.(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有,电流的磁场也从无到有,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有,线圈Ⅱ中产生感应电流,电流计有示数.(2)开关闭合稳定后,线圈Ⅰ中电流稳定不变,电流的磁场不变,此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变,线圈Ⅱ中无感应电流产生,电流计无示数.(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片,电阻变化,线圈Ⅰ中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计有示数.(4)开关断开瞬间,线圈Ⅰ中电流从有到无,电流的磁场也从有到无,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计有示数.12.如图7所示,固定于水平面上的金属架MDEN处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN 沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN 构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B 应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式.图7答案B=B0ll+v t解析要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量Φ1=B0S=B0l2设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为Φ2=Bl(l+v t)由Φ1=Φ2得B=B0ll+v t.教学反思在新课改的形式下,如何激发教师的教研热情,提升教师的教研能力和学校整体的教研实效,是摆在每一个学校面前的一项重要的“校本工程”。
高中数学必修1(全册)导学案汇总
导学案1:数学命题与证明
内容:本导学案主要介绍数学命题和证明的基本概念和方法。
通过研究,学生将会了解什么是命题,命题的分类以及命题的真值;同时也会研究到数学证明的基本步骤,如假设、推导和结论等。
导学案2:分式与整式
内容:本导学案主要介绍分式和整式的概念、性质和运算方法。
学生将研究如何化简分式,如何进行分式的加减乘除运算;同时也
会研究整式的展开和因式分解的方法。
导学案3:一次函数与二次函数
内容:本导学案主要介绍一次函数和二次函数的基本概念和性质。
通过研究,学生将会了解一次函数和二次函数的图像特征,掌
握如何求解一次方程和二次方程,以及如何利用一次函数和二次函
数进行问题求解。
导学案4:三角函数
内容:本导学案主要介绍三角函数的概念和性质。
学生将研究
正弦函数、余弦函数和正切函数的图像特征,掌握三角函数的周期性、奇偶性和性质等。
同时也会了解三角函数与三角恒等式的关系,并且能够灵活运用三角函数解决实际问题。
导学案5:平面向量基础
内容:本导学案主要介绍平面向量的基本概念和性质。
学生将
研究如何表示平面向量及其运算,掌握平面向量的线性运算法则和
向量共线、垂直的判定方法。
同时也会研究向量的数量积和向量的
夹角等重要概念,以及它们的性质和应用。
以上是《高中数学必修1》全册的导学案汇总,通过系统学习
这些导学案中的内容,学生将能够建立起扎实的数学基础,为进一
步的学习打下坚实的基础。
第2课时 函数的最值[学习目标] 1.理解函数的最大(小)值及其几何意义.2.会求简单函数的最大值或最小值.知识点 函数的最大(小)值及几何意义答 不一定.函数的最值首先是一个函数值,它是值域的一个元素.若仅有对定义域内的任意实数x ,都有f (x )≤M ,但M 不在函数值域内,则M 不能称为函数的最值.例如函数y =1x (0<x <1),对于任意x ∈(0,1),0<y <1成立,由于0,1不在值域(0,1)内,因此0,1都不是这个函数的最值,这个函数既没有最大值也没有最小值.题型一 利用函数的图象求最值例1 已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,-1≤x ≤1,1x,x >1.求f (x )的最大值、最小值.解 作出函数f (x )的图象(如图).由图象可知,当x =±1时,f (x )取最大值为f (±1)=1.当x =0时,f (x )取最小值f (0)=0,故f (x )的最大值为1,最小值为0.反思与感悟 1.分段函数的最大值为各段上最大值的最大者,最小值为各段上最小值的最小者,故求分段函数的最大值或最小值,应先求各段上的最值,再比较即得函数的最大值、最小值.2.如果函数的图象容易作出,画出分段函数的图象,观察图象的最高点与最低点,并求其纵坐标即得函数的最大值、最小值.跟踪训练1 (1)函数f (x )的部分图象如图所示,则该函数在[-2,2]上的最小值、最大值分别是( )A.f (-2),f (3)B.0,2C.f (-2),2D.f (2),2答案 C解析 由图象可知,x =-2时,f (x )取得最小值为f (-2)=-1, x =1时,f (x )取得最大值为f (1)=2.(2)画出函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-2x ,x ∈(-∞,0),x 2+2x -1,x ∈[0,+∞)的图象,并写出函数的单调区间及函数的最小值.解 f (x )的图象如图所示,f (x )的单调递增区间是(-∞,0)和[0,+∞),函数的最小值为f (0)=-1.题型二 利用单调性求函数的最值例2 求函数f (x )=xx -1在区间[2,5]上的最大值与最小值.解 任取2≤x 1<x 2≤5, 则f (x 1)=x 1x 1-1,f (x 2)=x 2x 2-1,f (x 2)-f (x 1)=x 2x 2-1-x 1x 1-1=x 1-x 2(x 2-1)(x 1-1),∵2≤x 1<x 2≤5,∴x 1-x 2<0,x 2-1>0,x 1-1>0, ∴f (x 2)-f (x 1)<0.∴f (x 2)<f (x 1).∴f (x )=xx -1在区间[2,5]上是单调减函数.∴f (x )max =f (2)=22-1=2,f (x )min =f (5)=55-1=54. 反思与感悟 1.当函数图象不易作或无法作出时,往往运用函数单调性求最值. 2.函数的最值与单调性的关系:(1)若函数在闭区间[a ,b ]上是减函数,则f (x )在[a ,b ]上的最大值为f (a ),最小值为f (b );(2)若函数在闭区间[a ,b ]上是增函数,则f (x )在[a ,b ]上的最大值为f (b ),最小值为f (a );(3)求最值时一定要注意所给区间的开闭,若是开区间,则不一定有最大(小)值. 跟踪训练2 已知函数f (x )=x +1x .(1)求证:f (x )在[1,+∞)上是增函数; (2)求f (x )在[1,4]上的最大值及最小值. (1)证明 设1≤x 1<x 2, 则f (x 1)-f (x 2)=(x 1+1x 1)-(x 2+1x 2)=(x 1-x 2)·x 1x 2-1x 1x 2.∵1≤x 1<x 2,∴x 1-x 2<0,x 1x 2>1, ∴x 1x 2-1>0,∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). ∴f (x )在[1,+∞)上是增函数. (2)解 由(1)可知,f (x )在[1,4]上递增, ∴当x =1时,f (x )min =f (1)=2, 当x =4时,f (x )max =f (4)=174. 综上所述,f (x )在[1,4]上的最大值是174,最小值是2.题型三 闭区间上二次函数的最值问题 例3 已知函数f (x )=x 2+ax +3,x ∈[-1,1]. (1)若a =1,求函数f (x )的最值; (2)若a ∈R ,求函数f (x )的最小值.解 (1)当a =1时,f (x )=x 2+x +3=(x +12)2+114,故函数在[-1,-12]上单调递减,在[-12,1]上单调递增,又f (-1)=3,f (-12)=114,f (1)=5,∴函数f (x )的最大值为5,最小值为114.(2)∵f (x )的对称轴为x =-a2.当-a2<-1,即a >2时,函数f (x )=x 2+ax +3在[-1,1]上单调递增,f (x )min =f (-1)=4-a .当-1≤-a 2≤1,即-2≤a ≤2时,f (x )min =f (-a 2)=a 24-a 22+3=3-a 24.当-a2>1,即a <-2时,f (x )=x 2+ax +3在[-1,1]上单调递减,f (x )min =f (1)=4+a .综上可知,f (x )min=⎩⎪⎨⎪⎧4-a ,a >2,3-a24,-2≤a ≤2,4+a ,a <-2.反思与感悟 1.二次函数在闭区间上必定有最大值和最小值,且它们只能在区间的端点或二次函数图象的对称轴上取到.2.解决含参数的二次函数的最值问题,首先将二次函数化为y =a (x +h )2+k 的形式,再依a 的符号确定抛物线开口的方向,依对称轴x =-h 得出顶点的位置,再根据x 的定义区间结合大致图象确定最大或最小值.对于含参数的二次函数的最值问题,一般有如下几种类型: (1)区间固定,对称轴变动(含参数),求最值; (2)对称轴固定,区间变动(含参数),求最值; (3)区间固定,最值也固定,对称轴变动,求参数. 通常都是根据区间端点和对称轴的相对位置进行分类讨论.3.对于二次函数f (x )=a (x -h )2+k (a >0)在区间[p ,q ]上的最值问题可作如下讨论: (1)对称轴x =h 在区间[p ,q ]的左侧,即当h <p 时,f (x )max =f (q ),f (x )min =f (p ). (2)对称轴x =h 在区间[p ,q ]之间,即当p ≤h ≤q 时,f (x )min =f (h )=k . 当p ≤h <p +q2时,f (x )max =f (q );当h =p +q 2时,f (x )max =f (p )=f (q );当p +q 2<h ≤q 时,f (x )max =f (p ).(3)对称轴x =h 在区间[p ,q ]的右侧,即当h >q 时, f (x )max =f (p ),f (x )min =f (q ). 当a <0时,可类似得到结论.跟踪训练3 已知函数f (x )=x 2+2ax +2,x ∈[-5,5].(1)当a =-1时,求函数f (x )的最大值和最小值;(2)求实数a 的取值范围,使y =f (x )在区间[-5,5]上是单调函数. 解 (1)当a =-1时,f (x )=x 2-2x +2=(x -1)2+1, ∵x ∈[-5,5],故当x =1时,f (x )的最小值为1. 当x =-5时,f (x )的最大值为37.(2)函数f (x )=(x +a )2+2-a 2图象的对称轴为x =-a . ∵f (x )在[-5,5]上是单调函数, 故-a ≤-5,或-a ≥5.即实数a 的取值范围是{a |a ≤-5,或a ≥5}. 题型四 函数最值的实际应用例4 某公司生产一种电子仪器的固定成本为20 000元,每生产一台仪器需增加投入100元,已知总收益满足函数:R (x )=⎩⎪⎨⎪⎧400x -12x 2,0≤x ≤400,80 000,x >400.其中x 是仪器的月产量.(1)将利润表示为月产量的函数f (x );(2)当月产量为何值时,公司所获利润最大?最大利润为多少元?(总收益=总成本+利润) 解 (1)设月产量为x 台,则总成本为20 000+100x , 从而f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-12x 2+300x -20 000,0≤x ≤400,60 000-100x ,x >400.(2)当0≤x ≤400时,f (x )=-12(x -300)2+25 000;∴当x =300时,f (x )max =25 000,当x >400时,f (x )=60 000-100x 是减函数, f (x )<60 000-100×400<25 000. ∴当x =300时 ,f (x )max =25 000. 即每月生产300台仪器时利润最大, 最大利润为25 000元.反思与感悟 1.解实际应用题要弄清题意,从实际出发,引入数学符号,建立数学模型,列出函数关系式,分析函数的性质,从而解决问题,要注意自变量的取值范围.2.实际应用问题中,最大利润、用料最省等问题常转化为求函数最值来解决,本题转化为二次函数求最值,利用配方法和分类讨论思想使问题得到解决.跟踪训练4 将进货单价为40元的商品按50元一个出售时,能卖出500个,已知这种商品每涨价1元,其销售量就减少10个,为得到最大利润,售价应为多少元?最大利润是多少? 解 设售价为x 元,利润为y 元,单个涨价(x -50)元,销售量减少10(x -50)个.∴y =(x -40)(1 000-10x ) =-10(x -70)2+9 000≤9 000. 故当x =70时,y max =9 000.答 售价为70元时,利润最大为9 000元.利用函数最值或分离参数求解恒成立问题例5 已知函数f (x )=x 2+2x +ax ,x ∈[1,+∞).(1)当a =12时,求函数f (x )的最小值;(2)若对任意x ∈[1,+∞),f (x )>0恒成立,试求实数a 的取值范围. 解 (1)当a =12时,f (x )=x +12x+2.设1≤x 1<x 2,则f (x 2)-f (x 1)=(x 2-x 1)(1-12x 1x 2),∵1≤x 1<x 2,∴x 2-x 1>0,2x 1x 2>2, ∴0<12x 1x 2<12,1-12x 1x 2>0, ∴f (x 2)-f (x 1)>0,f (x 1)<f (x 2). ∴f (x )在区间[1,+∞)上为增函数, ∴f (x )在区间[1,+∞)上的最小值为f (1)=72.(2)在区间[1,+∞)上f (x )>0恒成立 ⇔x 2+2x +a >0恒成立.设y =x 2+2x +a ,x ∈[1,+∞),则函数y =x 2+2x +a =(x +1)2+a -1在区间[1,+∞)上是增函数.所以当x =1时,y 取最小值,即y min =3+a ,于是当且仅当y min =3+a >0时,函数f (x )>0恒成立, 故a >-3.反思与感悟 在解决不等式恒成立问题时,最为常见和重要的方法是从函数最值的角度或分离参数的角度去处理,在分离参数后常使用以下结论: a >f (x )恒成立⇔a >f (x )max a <f (x )恒成立⇔a <f (x )min .跟踪训练5 设f (x )=x 2+4x +3,不等式f (x )≥a 对x ∈R 恒成立,则实数a 的取值范围是________.答案 (-∞,-1]解析 ∵f (x )=x 2+4x +3=(x +2)2-1, 由f (x )≥a 恒成立,知f (x )min ≥a , ∴a ≤-1.1.函数f (x )(-2≤x ≤2)的图象如图所示,则函数的最大值和最小值分别为( ) A.f (2),f (-2) B.f (12),f (-1)C.f (12),f (-32)D.f (12),f (0)答案 C解析 由图象可知最大值为f (12),最小值为f (-32).2.已知函数f (x )=1x 在区间[1,2]上的最大值为A ,最小值为B ,则A -B 等于( )A.12B.-12 C.1 D.-1 答案 A解析 可知函数f (x )=1x 在[1,2]上单调递减.∴A =f (1)=1,B =f (2)=12,∴A -B =12.3.函数y =x -1x 在[1,2]上的最大值为( )A.0B.32 C.2 D.3答案 B解析 函数y =x 在[1,2]上是增函数, 函数y =-1x 在[1,2]上是增函数,∴函数y =x -1x在[1,2]上是增函数.当x =2时,y max =2-12=32.4.f (x )=x 2+2x +1,x ∈[-2,2]的最大值是________. 答案 9解析 f (x )=x 2+2x +1=(x +1)2,∴f (x )在[-2,-1]上递减,在[-1,2]上递增, ∴f (x )max =f (2)=9.5.记min{a ,b }=⎩⎪⎨⎪⎧a ,a ≤b ,b ,a >b .若f (x )=min{x +2,10-x }(x ≥0),则f (x )的最大值为________.答案 6解析 由题意,知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +2,0≤x ≤410-x ,x >4,作出函数f (x )的图象如图所示.易知f (x )max =f (4)=6.1.函数的最值与值域、单调性之间的联系(1)对一个函数来说,其值域是确定的,但它不一定有最值,如函数y =1x .如果有最值,则最值一定是值域中的一个元素.(2)若函数f (x )在闭区间[a ,b ]上单调,则f (x )的最值必在区间端点处取得.即最大值是f (a )或f (b ),最小值是f (b )或f (a ). 2.二次函数在闭区间上的最值探求二次函数在给定区间上的最值问题,一般要先作出y =f (x )的草图,然后根据图象的增减性进行研究.特别要注意二次函数的对称轴与所给区间的位置关系,它是求解二次函数在已知区间上最值问题的主要依据,并且最大(小)值不一定在顶点处取得.一、选择题1.设定义在R 上的函数f (x )=x |x |,则f (x )( ) A.只有最大值 B.只有最小值C.既有最大值,又有最小值D.既无最大值,又无最小值 答案 D解析 f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x ≥0,-x 2,x <0,画出图象(图略)可知,既无最大值,又无最小值.2.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +6,x ∈[1,2],x +7,x ∈[-1,1],则f (x )的最大值与最小值分别为( )A.10,6B.10,8C.8,6D.以上都不对答案 A解析 ∵x ∈[1,2]时,f (x )max =2×2+6=10, f (x )min =2×1+6=8.又x ∈[-1,1]时,f (x )max =1+7=8, f (x )min =-1+7=6,∴f (x )max =10,f (x )min =6.3.函数y =x 2-2x +2在区间[-2,3]上的最大值、最小值分别是( ) A.10,5 B.10,1 C.5,1 D.以上都不对答案 B解析 因为y =x 2-2x +2=(x -1)2+1,且x ∈[-2,3],所以当x =1时,y min =1,当x =-2时,y max =(-2-1)2+1=10.故选B. 4.函数f (x )=11-x (1-x )的最大值是( )A.54B.45C.43D.34 答案 C解析 因为1-x (1-x )=x 2-x +1=(x -12)2+34≥34,所以11-x (1-x )≤43.故f (x )的最大值为43.5.函数y =f (x )的图象关于原点对称,且函数y =f (x )在区间[3,7]上是增函数,最小值为5,那么函数y =f (x )在区间[-7,-3]上( ) A.为增函数,且最小值为-5 B.为增函数,且最大值为-5 C.为减函数,且最小值为-5 D.为减函数,且最大值为-5 答案 B解析 由题意画出示意图,如图所示,可以发现函数y =f (x )在区间[-7,-3]上仍是增函数,且最大值为-5.6.已知关于x 的不等式x 2-x +a -1≥0在R 上恒成立,则实数a 的取值范围是( ) A.(-∞,54)B.(-∞,54]C.(54,+∞) D.[54,+∞) 答案 D解析 设f (x )=x 2-x +a -1,问题等价于f (x )的最小值大于或等于0,∵f (x )=(x -12)2+a -54,当x =12时,f (x )min =a -54,所以a -54≥0,解得a ≥54.故选D.二、填空题7.函数y =1x -2,x ∈[3,4]的最大值为________.答案 1解析 函数y =1x -2在[3,4]上是单调减函数,故y 的最大值为13-2=1.8.函数y =-x 2+x +2的最大值为________,最小值为________. 答案 32解析 令u =-x 2+x +2,则u ≥0,且u =-(x -12)2+94.所以当x =12时,u max =94,即y max =32.又因为u ≥0,所以y min =0. 9.函数y =⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ∈[-3,-1],-x -1,x ∈(-1,4]的最小值为________,最大值为________.答案 -5 0解析 由题意可知,当x ∈[-3,-1]时,y min =-2;当x ∈(-1,4]时,y min =-5,故最小值为-5.同理可得,最大值为0.10.已知函数f (x )=x 2-2x +3在闭区间[0,m ]上有最大值3和最小值2,则m 的取值范围是________. 答案 [1,2]解析 因为f (x )=x 2-2x +3=(x -1)2+2, 所以f (0)=f (2)=3.又因为m >0,所以m ∈[1,2].三、解答题11.求函数f (x )=x 2-2ax +2在[-1,1]上的最小值.解 函数f (x )图象的对称轴方程为x =a ,且函数图象开口向上,如图所示:①当a >1时,f (x )在[-1,1]上单调递减,故f (x )min =f (1)=3-2a ;②当-1≤a ≤1时,f (x )在[-1,1]上先减后增,故f (x )min =f (a )=2-a 2;③当a <-1时,f (x )在[-1,1]上单调递增,故f (x )min =f (-1)=3+2a .综上可知,f (x )的最小值为f (x )min =⎩⎪⎨⎪⎧ 3-2a ,a >1,2-a 2,-1≤a ≤1,3+2a ,a <-1.12.若二次函数满足f (x +1)-f (x )=2x 且f (0)=1.(1)求f (x )的解析式;(2)若在区间[-1,1]上不等式f (x )>2x +m 恒成立,求实数m 的取值范围.解 (1)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),由f (0)=1,∴c =1,∴f (x )=ax 2+bx +1.∵f (x +1)-f (x )=2x ,∴2ax +a +b =2x ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2a =2,a +b =0,∴⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-1,∴f (x )=x 2-x +1. (2)由题意知x 2-x +1>2x +m 在[-1,1]上恒成立,即x 2-3x +1-m >0在[-1,1]上恒成立.令g (x )=x 2-3x +1-m =⎝⎛⎭⎫x -322-54-m , 其对称轴为x =32, ∴g (x )在区间[-1,1]上是减函数,∴g (x )min =g (1)=1-3+1-m >0,∴m <-1.13.为了保护环境,实现城市绿化,某房地产公司要在拆迁地(如图所示的长方形ABCD )上规划出一块长方形地面建小区公园(公园的一边落在CD 上),但不超过文物保护区△AEF 的边EF .如何设计才能使公园占地面积最大?并求出最大面积(已知AB =CD =200 m ,BC =AD =160 m ,AE =60 m ,AF =40 m).解 如图所示,设P 为EF 上一点,矩形CGPH 为规划出的公园,PH =x ,则PN =200-x . 又因为AE =60,AF =40,所以由△FNP ∽△F AE ,得FN AF =PN AE, 所以FN =PN AE ·AF =200-x 60·40=23(200-x ), 所以AN =AF -NF =40-23(200-x ), 所以PG =160-AN =120+23(200-x ). 故矩形CGPH 的面积为S =x [120+23(200-x )] =-23(x -190)2+23×1902(140≤x ≤200). 所以当x =190时,S max =23×1902=24 06623(m 2). 答 当PH =190 m ,PG =126 23m 时,公园的面积最大,最大面积为24 066 23m 2.。
3.1 交集、并集一、教材的地位与作用本节通过实例,使学生掌握集合之间的两种运算——交和并。
集合作为一种数学语言,在后续的学习中是一种重要的工具。
因此,在教学过程中要针对具体问题,引导学生恰当使用自然语言、图形语言和集合语言来描述相应的数学内容。
有了集合的语言,可以更清晰的表达我们的思想。
所以,集合是整个数学的基础,在以后的学习中有着极为广泛的应用。
二、教学目标:1. 知识与技能:(1)理解交集与并集的概念;(2)理解“或”、“且”的含义,掌握交集、并集运算.2.过程与方法:①会用符号语言表示交集、并集;②掌握交集和并集的表示法,会求两个集合的交集与并集;③逐步学会数形结合法.3.情感态度与价值观:通过对集合符号语言的学习,培养学生符号表达能力,培养严谨的学习作风,养成良好的学习习惯。
三、教学重难点教学重点:交集和并集的概念.教学难点:交集和并集的概念、符号之间的区别.学情分析:学习对象为高一新生,高一学生虽然在智力等各方面都有较之初中的发展,但毕竟刚刚由初中阶段上升而来,对于新的知识朦胧性较大,虽然集合的思想在小学以及初中就有了渗透,但是由于学生之间知识的差异层次较大,再者,一个概念的引入,如想较理性的认识还得靠深入的学习和多一些的训练。
学习习惯:高中级学生经过多年的学习,已经有了自己初级的学习习惯和方法,我们可以充分调动他们的积极性,并且适当帮助他们调整学习方法中的不妥之处。
四、教法学法与教具教学过程是教师和学生共同参与的过程,启发学生自主性学习,充分调动学生的积极性、主动性;有效地渗透数学思想方法,提高学生素质,采用如下的教学方法:(1)类比发现法。
通过让学生类比实数加法运算引入集合间的运算。
(2)图示法。
利用Venn图和数轴让学生理解集合的交与并。
教具:多媒体.五、教学过程:一、创设情景:1、观察集合A,B,C元素间的关系:A={4,5,6,8},B={3,5,7,8},C={5,8}2、观察集合A,B,C元素间的关系: A={4,5,6,8},B={3,5,7,8},C={3,4,5,6,7,8}师:请观察1中A、B、C三个集合的元素,你能发现什么?生:集合C的元素是集合A、B的公共元素.师:请观察2中A、B、D三个集合的元素,你能发现什么?生:集合A与集合B中的元素都是集合D中的元素.师: 我们把集合C叫做集合A与B的交集,把集合D叫做集合A与B的并集这是这节课我们要学习的两个重要概念.二、讲解新课:名称交集并集文字语言一般地,由所有属于集合A且属于集合B的元素所组成的集合,叫做A与B的交集.一般地,由所有属于集合A或属于集合B的元素所组成的集合,叫做A与B的并集.记法A B(读作“A交B”)A B(读作“A并B”)符号语言A B={x|x∈A,且x∈B}A B ={x|x∈A,或x∈B}图形语言(一般情形)引导学生自主对交集和并集进行概念的类比、内涵类比、外延类比,重点讲清“且”与“或”的区别与联系,为分析问题、解决问题的实际应用中能迅速、准确地决定取“交”还是取“并”扫清障碍。
1.1.1 集合的含义与表示 第1课时 集合的含义学习目标 1.了解集合与元素的含义.2.理解集合中元素的特征,并能利用它们进行解题.3.理解集合与元素的关系.4.掌握数学中一些常见的集合及其记法.知识点一 集合的概念思考 有首歌中唱道“他大舅他二舅都是他舅”,在这句话中,谁是集合?谁是集合中的元素?答案 “某人的舅”是一个集合,“某人的大舅、二舅”都是这个集合中的元素. 梳理 元素与集合的概念(1)把研究对象统称为元素,通常用小写拉丁字母a ,b ,c ,…表示.(2)把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集),通常用大写拉丁字母A ,B ,C ,…表示. 知识点二 元素与集合的关系思考 1是整数吗?12是整数吗?有没有这样一个数,它既是整数,又不是整数?答案 1是整数;12不是整数.没有.梳理 元素与集合的关系有且只有两种,分别为属于、不属于,数学符号分别为∈、∉. 知识点三 元素的三个特性思考1 某班所有的“帅哥”能否构成一个集合?某班身高高于175厘米的男生能否构成一个集合?集合元素确定性的含义是什么?答案 某班所有的“帅哥”不能构成集合,因“帅哥”无明确的标准.高于175厘米的男生能构成一个集合,因标准确定.元素确定性的含义:集合中的元素必须是确定的,也就是说,给定一个集合,那么任何一个元素在不在这个集合中就确定了.思考2构成单词“bee”的字母形成的集合,其中的元素有多少个?答案2个.集合中的元素互不相同,这叫元素的互异性.思考3“中国的直辖市”构成的集合中,元素包括哪些?甲同学说:“北京、上海、天津、重庆”;乙同学说:“上海、北京、重庆、天津”,他们的回答都正确吗?由此说明什么?怎么说明两个集合相等?答案两个同学都说出了中国直辖市的所有城市,因此两个同学的回答都是正确的.由此说明,集合中的元素是无先后顺序的,这就是元素的无序性.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.梳理元素的三个特性是指确定性、互异性、无序性.知识点四常用数集及表示符号类型一判断给定的对象能否构成集合例1考察下列每组对象能否构成一个集合.(1)不超过20的非负数;(2)方程x2-9=0在实数范围内的解;(3)某班的所有高个子同学;(4)3的近似值的全体.解(1)对任意一个实数能判断出是不是“不超过20的非负数”,所以能构成集合;(2)能构成集合;(3)“高个子”无明确的标准,对于某个人算不算高个子无法客观地判断,因此不能构成一个集合;(4)“3的近似值”不明确精确到什么程度,因此很难判断一个数如“2”是不是它的近似值,所以不能构成集合.反思与感悟判断给定的对象能不能构成集合,关键在于是否给出一个明确的标准,使得对于任何一个对象,都能按此标准确定它是不是给定集合的元素.跟踪训练1下列各组对象可以组成集合的是()A.数学必修1课本中所有的难题B.小于8的所有素数C.直角坐标平面内第一象限的一些点D.所有小的正数答案B解析 A 中“难题”的标准不确定,不能构成集合;B 能构成集合;C 中“一些点”无明确的标准,对于某个点是否在“一些点”中无法确定,因此“直角坐标平面内第一象限的一些点”不能构成集合;D 中没有明确的标准,所以不能构成集合. 类型二 元素与集合的关系 命题角度1 判定元素与集合的关系 例2 给出下列关系:①12∈R ;②2∉Q ;③|-3|∉N ;④|-3|∈Q ;⑤0∉N ,其中正确的个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 B解析 12是实数,①对;2不是有理数,②对;|-3|=3是自然数,③错;|-3|=3为无理数,④错;0是自然数,⑤错.故选B.反思与感悟 要判断元素与集合的关系,首先要弄清集合中有哪些元素(涉及常用数集,如N ,R ,Q ,概念要清晰);其次要看待判定的元素是否具有集合要求的条件. 跟踪训练2 用符号 “∈”或“∉”填空. -2________R ; -3________Q ; -1________N ; π________Z . 答案 ∈ ∈ ∉ ∉命题角度2 根据已知的元素与集合的关系推理例3 集合A 中的元素x 满足63-x ∈N ,x ∈N ,则集合A 中的元素为________.答案 0,1,2解析 ∵x ∈N ,63-x ∈N ,∴0≤x ≤2且x ∈N .当x =0时,63-x =63=2∈N ;当x =1时,63-x =63-1=3∈N ;当x =2时,63-x =63-2=6∈N .∴A 中元素有0,1,2.反思与感悟 判断元素和集合关系的两种方法 (1)直接法①使用前提:集合中的元素是直接给出的.②判断方法:首先明确集合是由哪些元素构成,然后再判断该元素在已知集合中是否出现. (2)推理法①使用前提:对于某些不便直接表示的集合.②判断方法:首先明确已知集合的元素具有什么特征,然后判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征.跟踪训练3 已知集合A 中元素满足2x +a >0,a ∈R ,若1∉A,2∈A ,则( ) A.a >-4 B.a ≤-2 C.-4<a <-2 D.-4<a ≤-2答案 D解析 ∵1∉A ,∴2×1+a ≤0,a ≤-2.又∵2∈A ,∴2×2+a >0,a >-4,∴-4<a ≤-2. 类型三 元素的三个特性的应用例4 已知集合A 有三个元素:a -3,2a -1,a 2+1,集合B 也有三个元素:0,1,x . (1)若-3∈A ,求a 的值; (2)若x 2∈B ,求实数x 的值; (3)是否存在实数a ,x ,使A =B .解 (1)由-3∈A 且a 2+1≥1,可知a -3=-3或2a -1=-3,当a -3=-3时,a =0;当2a -1=-3时,a =-1.经检验,0与-1都符合要求. ∴a =0或-1.(2)当x =0,1,-1时,都有x 2∈B ,但考虑到集合元素的互异性,x ≠0,x ≠1,故x =-1. (3)显然a 2+1≠0.由集合元素的无序性,只可能a -3=0或2a -1=0. 若a -3=0,则a =3,A ={a -3,2a -1,a 2+1}={0,5,10}≠B . 若2a -1=0,则a =12,A ={a -3,2a -1,a 2+1}={0,-52,54}≠B .故不存在这样的实数a ,x ,使A =B .反思与感悟 元素的无序性主要体现在:①给出元素属于某集合,则它可能表示集合中的任一元素;②给出两集合相等,则其中的元素不一定按顺序对应相等.元素的互异性主要体现在求出参数后要代入检验,同一集合中的元素要互不相等.跟踪训练4 已知集合M 中含有三个元素:2,a ,b ,集合N 中含有三个元素:2a,2,b 2,且M =N ,求a ,b 的值.解 方法一 根据集合中元素的互异性,有⎩⎪⎨⎪⎧ a =2a ,b =b 2或⎩⎪⎨⎪⎧ a =b 2,b =2a ,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =0,b =1或⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =0或⎩⎨⎧a =14,b =12.再根据集合中元素的互异性,得⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =1或⎩⎨⎧a =14,b =12.方法二 ∵两个集合相等,则其中的对应元素相同.∴⎩⎪⎨⎪⎧a +b =2a +b 2,a ·b =2a ·b 2, 即⎩⎪⎨⎪⎧a +b (b -1)=0, ①ab ·(2b -1)=0, ② ∵集合中的元素互异,∴a ,b 不能同时为零.当b ≠0时,由②得a =0,或b =12.当a =0时,由①得b =1,或b =0(舍去).当b =12时,由①得a =14.当b =0时,a =0(舍去).∴⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =1或⎩⎨⎧a =14,b =12.1.下列给出的对象中,能组成集合的是( ) A.一切很大的数 B.好心人 C.漂亮的小女孩D.方程x 2-1=0的实数根 答案 D2.下面说法正确的是( ) A.所有在N 中的元素都在N *中 B.所有不在N *中的数都在Z 中 C.所有不在Q 中的实数都在R 中 D.方程4x =-8的解既在N 中又在Z 中 答案 C3.由“book 中的字母”构成的集合中元素个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 C4.下列结论不正确的是( ) A.0∈N B.2∉Q C.0∉Q D.-1∈Z 答案 C5.已知集合A 是由0,m ,m 2-3m +2三个元素组成的集合,且2∈A ,则实数m 为( ) A.2 B.3 C.0或3 D.0,2,3均可答案 B解析由2∈A可知:若m=2,则m2-3m+2=0,这与m2-3m+2≠0相矛盾;若m2-3m+2=2,则m=0或m=3,当m=0时,与m≠0相矛盾,当m=3时,此时集合A的元素为0,3,2,符合题意.1.考察对象能否构成一个集合,就是要看是否有一个确定的特征(或标准),依此特征(或标准)能确定任何一个个体是否属于这个总体,如果有,能构成集合,如果没有,就不能构成集合.2.元素a与集合A之间只有两种关系:a∈A,a∉A.3.集合中元素的三个特性(1)确定性:指的是作为一个集合中的元素,必须是确定的,即一个集合一旦确定,某一个元素属不属于这个集合是确定的.要么是该集合中的元素,要么不是,二者必居其一,这个特性通常被用来判断涉及的总体是否构成集合.(2)互异性:集合中的元素必须是互异的,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.(3)无序性:集合与其中元素的排列顺序无关,如由元素a,b,c与由元素b,a,c组成的集合是相等的集合.这个性质通常用来判断两个集合的关系.课时作业一、选择题1.已知集合A由x<1的数构成,则有()A.3∈AB.1∈AC.0∈AD.-1∉A答案C解析很明显3,1不满足不等式,而0,-1满足不等式.2.由实数x,-x,|x|,x2,-3x3所组成的集合,最多含()A.2个元素B.3个元素C.4个元素D.5个元素答案A解析由于|x|=±x,x2=|x|,-3x3=-x,并且x,-x,|x|之中总有两个相等,所以最多含2个元素.3.下列结论中,不正确的是()A.若a∈N,则-a∉NB.若a∈Z,则a2∈ZC.若a∈Q,则|a|∈QD.若a∈R,则3a∈R答案A解析 A 不对.反例:0∈N ,-0∈N .4.已知x ,y 为非零实数,代数式x |x |+y|y |的值所组成的集合是M ,则下列判断正确的是( )A.0∉MB.1∈MC.-2∉MD.2∈M答案 D解析 ①当x ,y 为正数时,代数式x |x |+y |y |的值为2;②当x ,y 为一正一负时,代数式x |x |+y|y |的值为0;③当x ,y 均为负数时,代数式x |x |+y|y |的值为-2,所以集合M 的元素共有3个:-2,0,2,故选D.5.已知集合S 中三个元素a ,b ,c 是△ABC 的三边长,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 答案 D解析 由元素的互异性知a ,b ,c 均不相等.6.已知A 中元素满足x =3k -1,k ∈Z ,则下列表示正确的是( ) A.-1∉A B.-11∈A C.3k 2-1∈A D.-34∉A 答案 C解析 令3k -1=-1,解得k =0∈Z ,∴-1∈A .令3k -1=-11,解得k =-103∉Z ,∴-11∉A ;∵k ∈Z ,∴k 2∈Z ,∴3k 2-1∈A .令3k -1=-34,解得k =-11∈Z ,∴-34∈A . 二、填空题7.在方程x 2-4x +4=0的解集中,有________个元素. 答案 1解析 易知方程x 2-4x +4=0的解为x 1=x 2=2,由集合元素的互异性知,方程的解集中只有1个元素.8.下列所给关系正确的个数是________.①π∈R ;②3D ∈/Q ;③0∈N *;④|-4|D ∈/N *. 答案 2解析 ∵π是实数,3是无理数,0不是正整数,|-4|=4是正整数,∴①②正确,③④不正确,正确的个数为2.9.如果有一集合含有三个元素:1,x ,x 2-x ,则实数x 的取值范围是________. 答案 x ≠0,1,2,1±52解析 由集合元素的互异性可得x ≠1,x 2-x ≠1,x 2-x ≠x ,解得x ≠0,1,2,1±52.10.已知a ,b ∈R ,集合A 中含有a ,ba ,1三个元素,集合B 中含有a 2,a +b,0三个元素,若A =B ,则a +b =____. 答案 -1解析 ∵A =B,0∈B ,∴0∈A .又a ≠0,∴ba =0,则b =0.∴B ={a ,a 2,0}.∵1∈B ,∴a 2=1,a =±1.由元素的互异性知,a =-1,∴a +b =-1. 三、解答题11.已知集合A 是由a -2,2a 2+5a,12三个元素组成的,且-3∈A ,求实数a 的值. 解 由-3∈A ,可得-3=a -2或-3=2a 2+5a , ∴a =-1或a =-32.当a =-1时,a -2=-3,2a 2+5a =-3,不满足集合中元素的互异性,故a =-1舍去. 当a =-32时,a -2=-72,2a 2+5a =-3,满足题意.∴实数a 的值为-32.12.已知集合A 含有两个元素a -3和2a -1,a ∈R . (1)若-3∈A ,试求实数a 的值; (2)若a ∈A ,试求实数a 的值.解 (1)因为-3∈A ,所以-3=a -3或-3=2a -1.若-3=a -3,则a =0. 此时集合A 含有两个元素-3,-1,符合题意.若-3=2a -1,则a =-1. 此时集合A 含有两个元素-4,-3,符合题意. 综上所述,满足题意的实数a 的值为0或-1.(2)因为a ∈A ,所以a =a -3或a =2a -1.当a =a -3时,有0=-3,不成立; 当a =2a -1时,有a =1,此时A 中有两个元素-2,1,符合题意. 综上所述,满足题意的实数a 的值为1.13.数集A 满足条件:若a ∈A ,则11-a ∈A (a ≠1).(1)若2∈A ,试求出A 中其他所有元素;(2)自己设计一个数属于A ,然后求出A 中其他所有元素;(3)从上面的解答过程中,你能悟出什么道理?并大胆证明你发现的“道理”. 解 (1)2∈A ,则11-2∈A ,即-1∈A ,则11+1∈A ,即12∈A ,则11-12∈A ,即2∈A ,所以A 中其他所有元素为-1,12.(2)如:若3∈A ,则A 中其他所有元素为-12,23.(3)分析以上结果可以得出:A 中只能有3个元素,它们分别是a ,11-a ,a -1a ,且三个数的乘积为-1.证明如下:若a ∈A ,a ≠1,则有11-a ∈A 且11-a≠1,所以又有11-11-a=a -1a ∈A 且a -1a≠1, 进而有11-a -1a =a ∈A .又因为a ≠11-a (因为若a =11-a ,则a 2-a +1=0,而方程a 2-a +1=0无解).故11-a≠a -1a ,所以A 中只能有3个元素,它们分别是a ,11-a,a -1a ,且三个数的乘积为-1.四、探究与拓展14.已知集合A ={a ,b ,c }中任意2个不同元素的和的集合为{1,2,3},则集合A 的任意2个不同元素的差的绝对值的集合是( ) A.{1,2,3} B.{1,2} C.{0,1} D.{0,1,2}答案 B解析 由题意知:⎩⎪⎨⎪⎧a +b =1,b +c =2,c +a =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =0,c =2,∴集合A ={0,1,2},则集合A 的任意2个不同元素的差的绝对值分别是1,2.故集合A 的任意2个不同元素的差的绝对值的集合是{1,2}.故选B.15.已知集合A 中的元素x 均满足x =m 2-n 2(m ,n ∈Z ),求证: (1)3∈A ;(2)偶数4k -2(k ∈Z )不属于集合A .证明 (1)令m =2∈Z ,n =1∈Z ,得x =m 2-n 2=4-1=3,所以3∈A . (2)假设4k -2∈A ,则存在m ,n ∈Z ,使4k -2=m 2-n 2=(m +n )(m -n )成立. ①当m ,n 同奇或同偶时,m +n ,m -n 均为偶数, 所以(m +n )(m -n )为4的倍数与4k -2不是4的倍数矛盾. ②当m ,n 一奇一偶时,m +n ,m -n 均为奇数,所以(m +n )(m -n )为奇数,与4k -2是偶数矛盾.所以假设不成立.综上,4k -2∉A .第2课时集合的表示学习目标 1.掌握用列举法表示有限集.2.理解描述法格式及其适用情形.3.学会在集合不同的表示法中作出选择和转换.知识点一列举法思考要研究集合,要在集合的基础上研究其他问题,首先要表示集合.而当集合中元素较少时,如何直观地表示集合?答案把它们一一列举出来.梳理把集合中的元素一一列举出来,并用花括号“{}”括起来表示集合的方法叫做列举法.适用于元素较少的集合.知识点二描述法思考能用列举法表示所有大于1的实数吗?如果不能,又该怎样表示?答案不能.表示集合最本质的任务是要界定集合中有哪些元素,而完成此任务除了一一列举,还可用元素的共同特征(如都大于1)来表示集合,如大于1的实数可表示为{x∈R|x>1}.梳理描述法常用以表示无限集或元素个数较多的有限集.表示方法是在花括号内画一竖线,竖线前写元素的一般符号及取值(或变化)范围,竖线后写元素所具有的共同特征.类型一用列举法表示集合例1用列举法表示下列集合.(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={0,1}.反思与感悟(1)集合中的元素具有无序性、互异性,所以用列举法表示集合时不必考虑元素的顺序,且元素不能重复,元素与元素之间要用“,”隔开;(2)列举法表示的集合的种类①元素个数少且有限时,全部列举,如{1,2,3,4};②元素个数多且有限时,可以列举部分,中间用省略号表示,如“从1到1 000的所有自然数”可以表示为{1,2,3,…,1 000};③元素个数无限但有规律时,也可以类似地用省略号列举,如:自然数集N可以表示为{0,1,2,3,…}.跟踪训练1用列举法表示下列集合.(1)由所有小于10的既是奇数又是素数的自然数组成的集合;(2)由1~20以内的所有素数组成的集合.解(1)满足条件的数有3,5,7,所以所求集合为{3,5,7}.(2)设由1~20以内的所有素数组成的集合为C,那么C={2,3,5,7,11,13,17,19}.类型二用描述法表示集合例2试用描述法表示下列集合.(1)方程x2-2=0的所有实数根组成的集合;(2)由大于10小于20的所有整数组成的集合.解(1)设方程x2-2=0的实数根为x,并且满足条件x2-2=0,因此,用描述法表示为A ={x∈R|x2-2=0}.(2)设大于10小于20的整数为x,它满足条件x∈Z,且10<x<20.因此,用描述法表示为B={x∈Z|10<x<20}.引申探究用描述法表示函数y=x2-2图象上所有的点组成的集合.解{(x,y)|y=x2-2}.反思与感悟用描述法表示集合时应注意的四点(1)写清楚该集合中元素的代号;(2)说明该集合中元素的性质;(3)所有描述的内容都可写在集合符号内;(4)在描述法的一般形式{x∈I|p(x)}中,“x”是集合中元素的代表形式,I是x的范围,“p(x)”是集合中元素x的共同特征,竖线不可省略.跟踪训练2用描述法表示下列集合.(1)方程x2+y2-4x+6y+13=0的解集;(2)二次函数y=x2-10图象上的所有点组成的集合.解(1)方程x2+y2-4x+6y+13=0可化为(x-2)2+(y+3)2=0,解得x=2,y=-3.所以方程的解集为{(x,y)|x=2,y=-3}.(2)“二次函数y=x2-10图象上的所有点”用描述法表示为{(x,y)|y=x2-10}.类型三集合表示的综合应用命题角度1选择适当的方法表示集合例3用适当的方法表示下列集合.(1)由x=2n,0≤n≤2且n∈N组成的集合;(2)抛物线y=x2-2x与x轴的公共点的集合;(3)直线y=x上去掉原点的点的集合.解(1)列举法:{0,2,4};或描述法{x|x=2n,0≤n≤2且n∈N}.(2)列举法:{(0,0),(2,0)}.(3)描述法:{(x,y)|y=x,x≠0}.反思与感悟用列举法与描述法表示集合时,一要明确集合中的元素;二要明确元素满足的条件;三要根据集合中元素的个数来选择适当的方法表示集合.跟踪训练3若集合A={x∈Z|-2≤x≤2},B={y|y=x2+2 000,x∈A},则用列举法表示集合B=________.答案{2 000,2 001,2 004}解析由A={x∈Z|-2≤x≤2}={-2,-1,0,1,2},所以x2∈{0,1,4},x2+2 000的值为2 000,2 001,2 004,所以B={2 000,2 001,2 004}.命题角度2新定义的集合例4对于任意两个正整数m,n,定义某种运算“※”如下:当m,n都为正偶数或正奇数时,m※n=m+n;当m,n中一个为正偶数,另一个为正奇数时,m※n=mn,则在此定义下,集合M={(a,b)|a※b=16}中的元素个数是()A.18B.17 D.16 D.15 答案B解析因为1+15=16,2+14=16,3+13=16,4+12=16,5+11=16,6+10=16,7+9=16,8+8=16,9+7=16,10+6=16,11+5=16,12+4=16,13+3=16,14+2=16,15+1=16,1×16=16,16×1=16,集合M中的元素是有序数对(a,b),所以集合M中的元素共有17个,故选B.反思与感悟命题者以考试说明中的某一知识点为依托,自行定义新概念、新公式、新运算和新法则,做题者应准确理解应用此定义,在新的情况下完成某种推理证明或指定要求.跟踪训练4定义集合运算:A※B={t|t=xy,x∈A,y∈B},设A={1,2},B={0,2},则集合A※B的所有元素之和为________. 答案6解析由题意得t=0,2,4,即A※B={0,2,4},又0+2+4=6,故集合A※B的所有元素之和为6.1.用列举法表示集合{x|x2-2x+1=0}为()A.{1,1}B.{1}C.{x=1}D.{x2-2x+1=0}答案B2.一次函数y=x-3与y=-2x的图象的交点组成的集合是()A.{1,-2}B.{x=1,y=-2}C.{(-2,1)}D.{(1,-2)}答案 D3.设A ={x ∈N |1≤x <6},则下列正确的是( ) A.6∈A B.0∈A C.3∉A D.3.5∉A 答案 D4.第一象限的点组成的集合可以表示为( ) A.{(x ,y )|xy >0} B.{(x ,y )|xy ≥0} C.{(x ,y )|x >0且y >0} D.{(x ,y )|x >0或y >0} 答案 C5.下列集合不等于由所有奇数构成的集合的是( ) A.{x |x =4k -1,k ∈Z } B.{x |x =2k -1,k ∈Z } C.{x |x =2k +1,k ∈Z } D.{x |x =2k +3,k ∈Z }答案 A1.在用列举法表示集合时应注意:(1)元素间用分隔号“,”;(2)元素不重复;(3)元素无顺序;(4)列举法可表示有限集,也可以表示无限集.若元素个数比较少用列举法比较简单;若集合中的元素较多或无限,但出现一定的规律性,在不发生误解的情况下,也可以用列举法表示. 2.在用描述法表示集合时应注意:(1)弄清元素所具有的形式(即代表元素是什么),是数、还是有序实数对(点)、还是集合或其他形式;(2)当题目中用了其他字母来描述元素所具有的属性时,要去伪存真(元素具有怎样的属性),而不能被表面的字母形式所迷惑.课时作业一、选择题1.方程组⎩⎪⎨⎪⎧x +y =3,x -y =-1的解集不可以表示为( )A.{(x ,y )|⎩⎪⎨⎪⎧x +y =3x -y =-1} B.{(x ,y )|⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =2} C.{1,2} D.{(1,2)} 答案 C解析 方程组的集合中最多含有一个元素,且元素是一个有序实数对,故C 不符合. 2.集合A ={x ∈Z |-2<x <3}的元素个数为( )A.1B.2C.3D.4 答案 D解析 因为A ={x ∈Z |-2<x <3},所以x 的取值为-1,0,1,2. 3.集合{(x ,y )|y =2x -1}表示( ) A.方程y =2x -1 B.点(x ,y ) C.平面直角坐标系中的所有点组成的集合 D.函数y =2x -1图象上的所有点组成的集合 答案 D解析 集合{(x ,y )|y =2x -1}的代表元素是(x ,y ),x ,y 满足的关系式为y =2x -1,因此集合表示的是满足关系式y =2x -1的点组成的集合,故选D. 4.已知x ,y 为非零实数,则集合M ={m |m =x |x |+y |y |+xy|xy |}为( )A.{0,3}B.{1,3}C.{-1,3}D.{1,-3} 答案 C解析 当x >0,y >0时,m =3,当x <0,y <0时,m =-1-1+1=-1. 若x ,y 异号,不妨设x >0,y <0,则m =1+(-1)+(-1)=-1. 因此m =3或m =-1,则M ={-1,3}. 5.下列选项中,集合M ,N 相等的是( )A.M ={3,2},N ={2,3}B.M ={(3,2)},N ={(2,3)}C.M ={3,2},N ={(3,2)}D.M ={(x ,y )|x =3且y =2},N ={(x ,y )|x =3或y =2} 答案 A解析 元素具有无序性,A 正确;点的横坐标、纵坐标是有序的,B 选项两集合中的元素不同;C 选项中集合M 中元素是两个数,N 中元素是一个点,不相等;D 选项中集合M 中元素是一个点(3,2),而N 中元素是两条直线x =3和y =2上所有的点,不相等. 6.集合{3,52,73,94,…}用描述法可表示为( )A.{x |x =2n +12n ,n ∈N *}B.{x |x =2n +3n ,n ∈N *}C.{x |x =2n -1n ,n ∈N *}D.{x |x =2n +1n ,n ∈N *}答案 D解析 由3,52,73,94,即31,52,73,94,从中发现规律,x =2n +1n ,n ∈N *,故可用描述法表示为{x |x =2n +1n,n ∈N *}. 二、填空题7.方程x 2-5x +6=0的解集可表示为______. 答案 {2,3} 解析 易知方程x 2-5x +6=0的解为x =2或3,则方程解集为{2,3}. 8.集合{x ∈N |x 2+x -2=0}用列举法可表示为________. 答案 {1} 解析 由x 2+x -2=0,得x =-2或x =1.又x ∈N ,∴x =1.9.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________. 答案 3解析 根据x ∈A ,y ∈A ,x +y ∈A ,知集合B ={(1,1),(1,2),(2,1)},有3个元素. 10.定义集合A -B ={x |x ∈A ,且x ∉B },若集合A ={x |2x +1>0},集合B ={x |x -23<0},则集合A -B =________. 答案 {x |x ≥2}解析 A ={x |x >-12},B ={x |x <2},A -B ={x |x >-12且x ≥2}={x |x ≥2}.三、解答题11.已知集合A ={x |y =x 2+3},B ={y |y =x 2+3},C ={(x ,y )|y =x 2+3},它们三个集合相等吗?试说明理由.解 因为三个集合中代表的元素性质互不相同, 所以它们是互不相同的集合.理由如下:集合A 中代表的元素是x ,满足条件y =x 2+3中的x ∈R ,所以A =R ;集合B 中代表的元素是y ,满足条件y =x 2+3中y 的取值范围是y ≥3,所以B ={y |y ≥3}. 集合C 中代表的元素是(x ,y ),这是个点集,这些点在抛物线y =x 2+3上,所以C ={P |P 是抛物线y =x 2+3上的点}. 12.用适当的方法表示下列集合: (1)大于2且小于5的有理数组成的集合; (2)24的所有正因数组成的集合;(3)平面直角坐标系内与坐标轴的距离相等的点组成的集合. 解 (1)用描述法表示为{x |2<x <5,且x ∈Q }. (2)用列举法表示为{1,2,3,4,6,8,12,24}.(3)在平面直角坐标系内,点(x ,y )到x 轴的距离为|y |,到y 轴的距离为|x |,所以该集合用描述法表示为{(x ,y )||y |=|x |}.13.设A 表示集合{2,3,a 2+2a -3),B 表示集合{|a +3|,2},若5∈A ,且5∉B ,求实数a 的值. 解 ∵5∈A ,且5∉B ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ a 2+2a -3=5,|a +3|≠5,即⎩⎪⎨⎪⎧a =-4或a =2,a ≠2且a ≠-8,解得a =-4. 四、探究与拓展14.设正整数集N *,已知集合A ={x |x =3m ,m ∈N *},B ={x |x =3m -1,m ∈N *},C ={x |x=3m-2,m∈N*},若a∈A,b∈B,c∈C,则下列结论中可能成立的是()A.2 006=a+b+cB.2 006=abcC.2 006=a+bcD.2 006=a(b+c)答案C解析由于2 006=3×669-1,不能被3整除,而a+b+c=3m1+3m2-1+3m3-2=3(m1+m2+m3-1)不满足;abc=3m1(3m2-1)(3m3-2)不满足;a+bc=3m1+(3m2-1)(3m3-2)=3m-1适合;a(b+c)=3m1(3m2-1+3m3-2)不满足.故选C.15.若P={0,2,5},Q={1,2,6},定义集合P+Q={a+b|a∈P,b∈Q},用列举法表示集合P +Q.解∵当a=0时,b依次取1,2,6,得a+b的值分别为1,2,6;当a=2时,b依次取1,2,6,得a+b的值分别为3,4,8;当a=5时,b依次取1,2,6,得a+b的值分别为6,7,11.∴P+Q={1,2,3,4,6,7,8,11}.1.1.2集合间的基本关系学习目标 1.理解子集、真子集、空集的概念.2.能用符号和Venn图表达集合间的关系.3.掌握列举有限集的所有子集的方法.知识点一子集思考如果把“马”和“白马”视为两个集合,则这两个集合中的元素有什么关系?答案所有的白马都是马,马不一定是白马.梳理对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合A为集合B的子集,记作A⊆B(或B⊇A),读作“A含于B”(或“B包含A”).子集的有关性质:(1)任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A.(2)对于集合A,B,C,如果A⊆B,且B⊆C,那么A⊆C.(3)若A⊆B,B⊆A,则A=B.知识点二真子集思考在知识点一中,我们知道集合A是它本身的子集,那么如何刻画至少比A少一个元素的A的子集?答案用真子集.梳理如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,称集合A是集合B的真子集,记作:A B(或B A),读作:A真包含于B(或B真包含A).知识点三空集思考集合{x∈R|x2<0}中有几个元素?答案0个.梳理定义不含任何元素的集合叫做空集符号用符号表示为∅规定空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集知识点四思考图中集合A,B,C的关系用符号可表示为__________.答案A⊆B⊆C梳理一般地,用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图.Venn图可以直观地表达集合间的关系.类型一求集合的子集例1(1)写出集合{a,b,c,d}的所有子集;(2)若一个集合有n(n∈N)个元素,则它有多少个子集?多少个真子集?验证你的结论.解(1)∅,{a},{b},{c},{d},{a,b},{a,c},{a,d},{b,c},{b,d},{c,d},{a,b,c},{a,b,d},{a,c,d},{b,c,d},{a,b,c,d}.(2)若一个集合有n(n∈N)个元素,则它有2n个子集,2n-1个真子集.如∅,有一个子集,0个真子集.反思与感悟为了罗列时不重不漏,要讲究列举顺序,这个顺序有点类似于从1到100数数:先是一位数,然后是两位数,在两位数中,先数首位是1的等等.跟踪训练1适合条件{1}⊆A{1,2,3,4,5}的集合A的个数是()A.15B.16C.31D.32答案A解析这样的集合A有{1},{1,2},{1,3},{1,4},{1,5},{1,2,3},{1,2,4},{1,2,5},{1,3,4},{1,3,5},{1,4,5},{1,2,3,4},{1,2,3,5},{1,2,4,5},{1,3,4,5}共15个.类型二判断集合间的关系命题角度1概念间的包含关系例2设集合M={菱形},N={平行四边形},P={四边形},Q={正方形},则这些集合之间的关系为()A.P ⊆N ⊆M ⊆QB.Q ⊆M ⊆N ⊆PC.P ⊆M ⊆N ⊆QD.Q ⊆N ⊆M ⊆P答案 B解析 正方形都是菱形,菱形都是平行四边形,平行四边形都是四边形,所以选B. 反思与感悟 一个概念通常就是一个集合,要判断概念间的关系首先得准确理解概念的定义.跟踪训练2 我们已经知道自然数集、整数集、有理数集、实数集可以分别用N 、Z 、Q 、R 表示,用符号表示N 、Z 、Q 、R 的关系为________. 答案 NZ Q R命题角度2 数集间的包含关系例3 设集合A ={0,1},集合B ={x |x <2或x >3},则A 与B 的关系为( ) A.A ∈B B.B ∈A C.A ⊆B D.B ⊆A 答案 C解析 ∵0<2,∴0∈B .又∵1<2,∴1∈B .∴A ⊆B . 反思与感悟 判断集合关系的方法 (1)观察法:一一列举观察.(2)元素特征法:首先确定集合的元素是什么,弄清集合元素的特征,再利用集合元素的特征判断关系.(3)数形结合法:利用数轴或Venn 图.跟踪训练3 已知集合A ={x |-1<x <4},B ={x |x <5},则( ) A.A ∈B B.A B C.B A D.B ⊆A 答案 B解析 由数轴易知A 中元素都属于B ,B 中至少有一个元素如-2∉A ,故有A B .类型三 由集合间的关系求参数(或参数范围)例4 已知集合A ={x |x 2-x =0},B ={x |ax =1},且A ⊇B ,求实数a 的值. 解 A ={x |x 2-x =0}={0,1}. (1)当a =0时,B =∅⊆A ,符合题意.(2)当a ≠0时,B ={x |ax =1}={1a },∵1a ≠0,要使A ⊇B ,只有1a =1,即a =1.综上,a =0或a =1.反思与感悟 集合A 的子集可分三类:∅、A 本身,A 的非空真子集,解题中易忽略∅. 跟踪训练4 已知集合A ={x |1<x <2},B ={x |2a -3<x <a -2},且A ⊇B ,求实数a 的取值范围.解 (1)当2a -3≥a -2,即a ≥1时,B =∅⊆A ,符合题意. (2)当a <1时,要使A ⊇B ,需满足⎩⎪⎨⎪⎧a <1,2a -3≥1,a -2≤2,这样的实数a 不存在.综上,实数a 的取值范围是{a |a ≥1}.1.下列集合中,结果是空集的是( ) A.{x ∈R |x 2-1=0} B.{x |x >6或x <1} C.{(x ,y )|x 2+y 2=0} D.{x |x >6且x <1}答案 D2.集合P ={x |x 2-1=0},T ={-1,0,1},则P 与T 的关系为( ) A.P T B.P ∈T C.P =T D.P ⊈T 答案 A3.下列关系错误的是( )A.∅⊆∅B.A ⊆AC.∅⊆AD.∅∈A 答案 D4.下列正确表示集合M ={-1,0,1}和N ={x |x 2+x =0}关系的Venn 图是( )答案 B5.若A ={x |x >a },B ={x |x >6},且A ⊆B ,则实数a 可以是( ) A.3 B.4 C.5 D.6 答案 D1.对子集、真子集有关概念的理解(1)集合A 中的任何一个元素都是集合B 中的元素,即由x ∈A ,能推出x ∈B ,这是判断A ⊆B 的常用方法.(2)不能简单地把“A ⊆B ”理解成“A 是B 中部分元素组成的集合”,因为若A =∅时,则A中不含任何元素;若A=B,则A中含有B中的所有元素.(3)在真子集的定义中,A B首先要满足A⊆B,其次至少有一个x∈B,但xD∈/A.2.集合子集的个数求集合的子集问题时,一般可以按照子集元素个数分类,再依次写出符合要求的子集.集合的子集、真子集个数的规律为:含n个元素的集合有2n个子集,有2n-1个真子集,有2n-2个非空真子集.写集合的子集时,空集和集合本身易漏掉.3.由集合间的关系求参数问题的注意点及常用方法(1)注意点:①不能忽视集合为∅的情形;②当集合中含有字母参数时,一般需要分类讨论.(2)常用方法:对于用不等式给出的集合,已知集合的包含关系求相关参数的范围(值)时,常采用数形结合的思想,借助数轴解答.课时作业一、选择题1.在下列关系中错误的个数是()①1∈{0,1,2};②{1}∈{0,1,2};③{0,1,2}⊆{0,1,2};④{0,1,2}={2,0,1};⑤{0,1}⊆{(0,1)};A.1B.2C.3D.4答案B解析①正确;因为集合{1}是集合{0,1,2}的真子集,而不能用属于来表示,所以②错误;③正确,因为任何集合都是它本身的子集;④正确,因为集合元素具有无序性;因为集合{0,1}表示数集,它有两个元素,而集合{(0,1)}表示点集,它只有一个元素,所以⑤错误,所以错误的个数是2.故选B.2.已知集合A={x|x=19(2k+1),k∈Z},B={x|x=49k±19,k∈Z},则集合A,B之间的关系为()A.A BB.B AC.A=BD.A≠B 答案C解析A={x|x=2k+19,k∈Z}={…,-59,-39,-19,19,39,59,…},B={x|x=4k±19,k∈Z}={…,-59,-39,-19,19,39,59,…},故A=B.3.已知集合U、S、T、F的关系如图所示,则下列关系正确的是()。