高中数学11集合的含义及其表示教案
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高中数学集合含义教案
教学目标:
1. 知识目标:理解集合的概念和符号表示法,掌握集合的基本概念和运算规则。
2. 能力目标:能够应用集合的知识解决实际问题,提高逻辑思维能力和抽象化能力。
3. 情感目标:培养学生对数学知识的兴趣,增强数学学习的自信心和动力。
教学重难点:
1. 集合的定义和概念理解;
2. 集合的表示法和运算规则;
3. 集合运算的解题方法。
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师通过观察现实生活中的集合的例子引入集合的概念,引导学生理解集合的含义和应用。
二、讲解(15分钟)
1. 集合的定义:集合是由若干个元素组成的整体;
2. 集合的表示法:用大括号{}表示,元素之间用逗号隔开;
3. 集合的基本运算:并集、交集、差集等;
4. 集合之间的关系:包含关系、相等关系等。
三、练习(20分钟)
1. 完成集合的表示练习;
2. 计算给定集合的并集、交集等;
3. 解答集合运算的应用题。
四、总结(5分钟)
通过对今天课堂内容的总结,强调集合的重要性和应用,引导学生深入理解和应用集合的
知识。
五、作业布置(5分钟)
布置作业:完成课堂练习题和课外拓展题,巩固集合运算的知识。
教学反思:
通过引入现实例子和丰富练习的方式,学生更容易理解集合的概念和运算规则,提高了学
生的学习兴趣和能力。
在今后的教学中,需要进一步引导学生应用集合知识解决实际问题,并注重激发学生的数学思维和创造力。
集合的含义与表示教案一、教学目标1. 了解集合的含义,理解集合中元素的特征。
2. 学会用列举法、描述法表示集合。
3. 能够运用集合的基本运算解决实际问题。
二、教学重点与难点1. 教学重点:集合的含义,列举法、描述法表示集合。
2. 教学难点:理解集合中元素的确定性、互异性、无序性。
三、教学准备1. 教学素材:黑板、PPT、教学卡片。
2. 教学工具:多媒体投影仪、笔记本电脑。
四、教学过程1. 导入新课:通过生活中的实例,引导学生思考集合的概念。
2. 讲解集合的含义:讲解集合的定义,强调集合中元素的确定性、互异性、无序性。
3. 表示集合的方法:(1)列举法:引导学生学会用列举法表示集合。
(2)描述法:引导学生学会用描述法表示集合。
4. 集合的基本运算:讲解并演示集合的并、交、差运算。
5. 课堂练习:布置练习题,让学生巩固所学知识。
五、课后作业1. 完成练习册上的相关题目。
2. 思考生活中的集合实例,总结集合的特点。
教学反思:本节课通过生活中的实例,引导学生了解集合的含义,学会用列举法、描述法表示集合。
在教学过程中,要注意强调集合中元素的确定性、互异性、无序性,帮助学生建立正确的集合观念。
通过课堂练习和课后作业,让学生巩固所学知识,提高运用集合解决实际问题的能力。
六、教学拓展1. 讲解集合的其他表示方法:数轴法、Venn图法。
2. 引导学生学会利用数轴、Venn图解决集合问题。
七、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,总结集合的含义、表示方法及基本运算。
2. 强调集合中元素的确定性、互异性、无序性。
八、教学评价1. 课后收集学生的课堂练习和课后作业,评估学生对集合知识的掌握程度。
2. 在下一节课开始时,进行简要的知识点测试,了解学生对所学知识的巩固情况。
九、教学建议1. 针对不同学生的学习水平,适当调整教学难度,给予学困生更多的关心和帮助。
2. 鼓励学生积极参与课堂讨论,提高学生的思维能力和解决问题的能力。
第一章集合与函数的概念1.1 集合第一课时 1.1.1 集合的含义与表示1 教学目标[1]通过实例,使学生初步理解集合的概念,知道常用数集的概念及其记法[2]使学生体会元素与集合的“属于”关系[3]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;2 教学重点/难点教学重点:集合的基本概念与表示方法理解元素与集合之间的从属关系教学难点:运用集合的两种常用表示方法——列举法与描述法,正确表示一些简单的集合掌握集合中元素的特性的应用3 专家建议这是高中数学的第一节课。
虽说在小学、初中都已渗透了这方面的内容,但集合这个概念还是很抽象。
在本节中,新的符号会比较多,对学生而言是一个难点,应让学生知道在某种意义上数学是一门研究符号的科学,在第一堂课就对数学符号有一个正确的认识。
要适当穿插学习数学的方法,让学生知道数学要自己摸索自己的学习方法。
在教学中尽可能创设一些情境,让学生自然、快乐、自觉地学习数学。
本节课要记的东西多,可让学生自己阅读,然后在老师的引导下思考问题,进一步解决问题。
在本节课的学习过程中,教师一方面让学生体会到知识网络化的必要性,另一方面希望学生养成知识梳理的习惯.在本节课中不断提出问题,采取问题驱动,引导学生积极思考,让学生全面参与,整个教学过程尊重学生的思维方式,引导学生发现问题、解决问题.通过自主分析、交流合作,从而进行有机建构,解决问题,改变学生模仿式的学习方式.在教学过程中,渗透了特殊到一般的思想、数形结合思想.在教学过程中通过恰当的应用信息技术,从而突破难点4 教学方法启发式讲授法5 教学过程5.1 复习引入【师】我们初中学过的实数自然数都还记得吗?它们之间有什么关系呢?【板演/PPT】5.2 实例引入【师】我们来看下下面这些实例【板演/PPT】⑴ 1~20以内的所有整数;⑵我国从1991~2015的25年内所发射的所有人造卫星;⑶某汽车厂2015年生产的所有汽车;⑷所有的正方形;⑸某中学2015年9月入学的高一学生全体.5.3 新知介绍[1]元素与集合的相关概念【师】我们试着总结下这些事例它们有什么共同点?【生】思考交流【师】我们生活中的很多东西都能构成集合,你能举出一些例子吗?通过以上分析,能给出集合的含义吗【板书\PPT】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)集合常用大写字母A,B,C,D,…表示,元素常用小写字母a,b,c,d…表示[2]元素与集合的关系【师】如果用A表示我们学校全体高一学生组成的集合,用a表示高一学生中的一位同学,b 是高二年级的一位同学,那么a、b与集合A分别有什么关系?由此可见元素与集合之间有什么关系?我们怎样才能简单明了地表示它们的关系呢?【生】讨论交流【板书\PPT】如果a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作a∈A如果b不是集合A的元素,就说b属于集合A,记作b?A[3]集合的表示方法【师】我们用什么方法来表示我们的集合呢【生】讨论与理解【师】归纳总结【板书/PPT】列举法:把集合中的元素一个一个地写在一对大括号内表示集合的方法描述法:把集合中元素共有的,也只有该集合中元素才有的属性描述出来,已确定集合的方法【师】同学们请看题【板书\PPT】用适当的方法表示下列集合(1)方程 -4=0的解组成的集合{-2,2}或{x| -4=0}(2)大于3小于9的实数组成的集合{x|3<x<9,x∈R}(3)所有奇数组成的集合{y|y=2n-1,n∈Z}[4]集合元素的性质【师】我们观察一下实例中的数据它们能不能构成组合它们都有什么特征呢?【生】理解与交流【师】总结【板书/PPT】(1)确定性:集合中的元素必须是确定的,任何一个元素都能明确它是或不是某个集合的元素(2)互异性:集合中的元素必须是互不相同的(3)无序性:集合中的元素是无先后顺序的。
高中数学集合的概念教案
一、教学目标:
1. 了解集合的概念及基本特性。
2. 掌握集合的表示方法。
3. 掌握集合的运算及应用。
4. 培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。
二、教学内容:
1. 集合的概念
2. 集合的表示方法
3. 集合的运算
4. 集合的应用
三、教学重难点:
1. 集合的概念的理解和应用。
2. 集合的运算的掌握和应用。
四、教学方法:
1.讲授法:通过教师的讲解,向学生介绍集合的基本概念和表示方法。
2.示范法:通过示范例题,引导学生学会如何进行集合的运算。
3.练习法:通过练习题,巩固学生对集合的理解和应用。
五、教学过程:
1.导入:通过展示一些实际生活中的例子,引导学生认识集合的概念,并提出问题:“什么是集合?为什么我们需要研究集合?”
2.讲解:介绍集合的概念及基本特性,教授集合的表示方法。
3.示范:通过几个例题,向学生演示集合的交集、并集、补集等运算。
4.练习:让学生在课堂上完成一些练习题,巩固所学的知识。
5.总结:总结本节课的重点内容,强调集合的重要性和应用。
六、课后作业:
1. 完成课本上关于集合的练习题。
2. 思考如何将集合的概念应用到实际生活中。
七、教学反思:
通过本节课的教学,学生对集合的概念有了初步的认识,掌握了一些基本的运算方法。
但在教学中也发现一些问题,如学生对集合的表示方法理解不够深入,需要加强练习题的训练。
教师可以调整教学内容和方法,提高教学效果。
人教版高中必修11.1.1集合的含义与表示教学设计一、教学目标1.熟练掌握集合的定义及基本概念;2.学会读写集合及其元素的数学表示法;3.学会用图形表示法描述集合关系。
二、教学重点1.集合的定义及基本概念;2.集合的数学表示法;3.集合的图形表示法。
三、教学难点1.集合关系的图形表示法;2.集合的本质概念。
四、教学方法1.讲述法:通过清晰的示例和讲解,成为学生的认识和领悟;2.实验法:通过干部实物的演示和观察,让学生深刻理解概念;3.问题解决法:通过引导学生提出问题,找出问题的解决方法。
五、教学环节及步骤1. 导入新知识通过引导学生思考生活中的集合,如同班、同学等,引出集合的基本概念。
2. 集合的定义及基本概念(1)讲解集合的定义:具有某种特定性质的事物的总体。
(2)学习集合的基本概念:空集、全集、子集、交集、并集、补集等。
3. 集合的数学表示法(1)学习表示单个元素的方法:用小写字母表示,如a、b等;(2)学习表示多个元素的方法:列出所有元素并用大括号括起来,用逗号隔开,如{1, 2, 3};(3)学习表示集合之间关系的方法:用符号表示,如A∩B表示A与B的交集。
4. 集合的图形表示法(1)讲解Venn图的表示方法:以圆形为符号,用图形表示集合之间的相交情况;(2)学习如何用Venn图表示集合的交、并、补集等关系。
5. 练习通过练习巩固和加深学生对集合概念和表示法的理解。
6. 知识拓展(1)介绍笛卡尔积的定义及基本概念;(2)探究集合运算的优先级问题。
六、教学评估通过问题解答、作业提交、实验报告等形式对学生学习情况进行评估。
七、教学资源1.PPT课件;2.相关的教学视频;3.习题集。
八、总结通过本次教学,学生已经初步掌握了集合的定义和基本概念、数学表示法和图形表示法等,且实验法和问题解决法等对于学生的学习帮助较大,但部分学生对于本质概念等较难掌握,需要进一步加强针对性的教学。
高中数学集合的含义教案
教学目标:
1. 了解集合的基本概念和符号表示法;
2. 掌握集合的运算规则;
3. 能够应用集合概念解决实际问题。
教学内容:
1. 集合的基本概念:元素、空集、全集;
2. 集合的符号表示法:列举法、描述法;
3. 集合间的运算:并集、交集、补集、差集。
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师通过举例引入集合的概念,让学生了解什么是集合以及集合在数学中的应用。
二、讲解基本概念(15分钟)
1. 元素:讲解元素的定义和例子;
2. 空集和全集:介绍空集和全集的概念及表示方法。
三、讲解符号表示法(15分钟)
1. 列举法:通过例题讲解如何用列举法表示一个集合;
2. 描述法:通过例题讲解如何用描述法表示一个集合。
四、讲解集合的运算(20分钟)
1. 并集:介绍并集的定义和求法;
2. 交集:介绍交集的定义和求法;
3. 补集和差集:介绍补集和差集的定义和求法。
五、实例演练(15分钟)
让学生通过练习题巩固所学内容,提高对集合概念的理解和运用能力。
六、课堂小结(5分钟)
总结本节课的重点内容,强调集合概念的重要性和应用。
作业布置:
1. 完成课堂练习题;
2. 阅读相关资料,进一步了解集合的应用。
教学反思:
本节课主要介绍了集合的基本概念和运算规则,通过理论讲解和实例演练,帮助学生掌握了集合在数学中的重要性和应用。
教师在教学过程中应注重引导学生思考和讨论,培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。
同时,应根据学生的实际情况和学习进度,调整教学内容和方法,提高教学效果。
北师大版高中必修11集合的含义与表示课程设计一、课程背景集合是高中数学的重要内容,其中涉及到集合的定义、运算、性质等。
在北师大版高中必修11中,集合被作为一整章进行讲解,是数学中比较难易程度的章节之一。
因此,本次课程设计旨在帮助学生更好地理解集合的概念、运算、性质,并通过实例演练提高学生的解题能力。
二、教学目标1.理解集合的定义和性质;2.掌握集合的基本运算;3.熟练使用 Venn 图和集合运算法则解决实际问题;4.提高解题能力和思维能力。
三、课程内容和教学方法3.1 课程内容1.集合的概念及表示方法;2.集合的运算:并集、交集、补集、差集;3.集合的性质:子集、真子集、幂集、集合的大小;4.Venn 图的使用;5.集合运算法则及其应用。
3.2 教学方法1.讲授理论知识;2.配合实例演示;3.进行小组讨论;4.带领学生自主解题。
四、教学过程4.1 教学步骤第一步:引入通过数学问题引入集合的概念及表示方法。
第二步:讲解集合的概念及表示方法通过文字及符号,讲解集合的概念及表示方法,并配合实例进行演示。
第三步:讲解集合的运算介绍常见的集合运算:并集、交集、补集、差集,并通过实例加深学生印象。
第四步:讲解集合的性质介绍集合的性质,如子集、真子集、幂集和集合的大小,并且将其应用到实际问题中。
第五步:Venn 图的使用通过“画图帮助理解”这一方法,讲授 Venn 图的使用,配合实例进行演示。
第六步:集合运算法则及其应用讲解集合运算法则及其应用,如去重、包含关系等,并通过实例进行演示。
第七步:综合练习提供大量实际问题,要求学生运用所学知识求解。
4.2 实施方式1.小组讨论;2.个人自主解题;3.全班讨论;4.带领学生纠错。
4.3 评估方式1.学生课堂表现;2.课后作业;3.考试。
五、教学资料1.讲义;2.试卷。
六、教学时长本次课程设计共 3 课时。
七、小结本次课程设计旨在通过讲解集合的概念、运算及应用,提高学生的解题能力和思维能力。
篇一:《集合的含义与表示》教学设计《集合的含义与表示》教学设计一、教材分析1、教材的地位与作用剖析《集合与函数的概念》是高中数学必修1的第一章内容,是高中数学的基础,集合作为一种数学思想在其它一些章节中也都有渗透,因此学好这一章内容是十分关键的。
本章又是高中数学课程的起始章,内容有一定的抽象性,研究的方法也与初中数学不一样,因此设计好这一章内容的教学不但对学生的知识掌握情况而且对学生能否入门高中数学都是很重要的。
2、教学内容与学情剖析本教材对集合的定位是将集合作为一种语言来学习的,通过教学使学生感受到用集合语言来表示数学内容时的简洁性、准确性,并使学生能用集合语言简洁、准确地表示数学对象。
高一新生经历了初中的启发式学习,对一些具体的知识已有了一定的掌握,但对一些抽象的知识还不能完全明了如何来学,一些良好的数学素养还需要去形成,一些能力还需要去培养、提高。
3、教学目标与重、难点剖析鉴于以上分析,又结合《课程标准》的要求,我确定本节课的教学目标、教学重、难点如下:(1)教学目标知识技能目标:①了解。
(集合的含义)②理解。
(元素与集合的关系)③掌握。
(集合的表示方法)④培养。
(学生观察、类比、归纳、表达的能力)过程与方法目标:①体验从特殊到一般的学习规律;②渗透分类思想;情感与价什观目标:①通过教学,激发学生的学习兴趣,培养学生积极的学习态度;②通过教学,让学生体会集合的文化价值,感受数学问题探究的过程之美及数学思维的严谨之美;(2)教学重、难点重点:集合的基本概念与表示。
难点:用集合的两种常用表示法――列举法与描述法,正确表示一些简单的集合。
[难点突破:]对于难点,则是通过实例引导,启发学生分析、寻找概念区分点,尽而把握概念特点,从而达到准确表达等一系列活动来完成突破。
二、教法设计由于本节课的特殊地位,在本节课的教法设计中,我力图通过这一节课的教学不仅使学生能学到知识,更能使学生掌握怎样来学到知识,从而实现培养学生学习能力的目的。
集合的概念教案5篇教师需要了解学生的学习偏好,以确保教案包括多种教学方法,以满足不同学生的需求,教案包括教学评估的方法,用于测量学生的学习成果和教学效果,以下是作者精心为您推荐的集合的概念教案5篇,供大家参考。
集合的概念教案篇1第二教时教材:1、复习2、《课课练》及《教学与测试》中的有关内容目的:复习集合的概念;巩固已经学过的内容,并加深对集合的理解。
过程:一、复习:(结合提问)1.集合的概念含集合三要素2.集合的表示、符号、常用数集、列举法、描述法3.集合的分类:有限集、无限集、空集、单元集、二元集4.关于“属于”的概念二、例一用适当的方法表示下列集合:1.平方后仍等于原数的数集解:{x|x2=x}={0,1}2.比2大3的数的集合解:{x|x=2+3}={5}3.不等式x2-x-64.过原点的直线的集合解:{(x,y)|y=kx}5.方程4x2+9y2-4x+12y+5=0的解集解:{(x,y)| 4x2+9y2-4x+12y+5=0}={(x,y)| (2x-1)2+(3y+2)2=0}={(x,y)| (1,3)} 6.使函数y=有意义的实数x的集合解:{x|x2+x-60}={x|x2且x3,xr}三、处理苏大《教学与测试》第一课含思考题、备用题四、处理《课课练》五、作业《教学与测试》第一课练习题集合的概念教案篇2一、说教材(1)说教材的内容和地位本次说课的内容是人教版高一数学必修一第一单元第一节《集合》(第一课时)。
集合这一课里,首先从初中代数与几何涉及的集合实例入手,引出集合与集合的元素的概念,并且结合实例对集合的概念作了说明。
然后,介绍了集合的常用表示方法,集合元素的特征以及常用集合的表示。
把集合的初步知识安排在高中数学的最开始,是因为在高中数学中,这些知识与其他内容有着密切联系,它们是学习、掌握以及使用数学语言的基础。
从知识结构上来说是为了引入函数的定义。
因此在高中数学的模块中,集合就显得格外的举足轻重了。
《集合的含义及其表示》教案教学分析集合论是现代数学的一个重要的基础.在高中数学中,集合的初步知识与其他内容有着密切的联系,是学习、掌握和使用数学语言的基础.课本从学生熟悉的集合(自然数的集合、有理数的集合等)出发,结合实例给出元素、集合的含义,课本注重体现逻辑思考的方法,如抽象、概括等.值得注意的问题:由于本小节的新概念、新符号较多,建议教学时先引导学生阅读课本,然后进行交流,让学生在阅读与交流中理解概念并熟悉新符号的使用.在信息技术条件较好的学校,可以利用网络平台让学生交流学习概念后的认识;也可以由教师给出问题,让学生读后回答问题,再由教师给出评价.这样做的目的是培养学生主动学习的习惯,提高阅读与理解、合作与交流的能力.在处理集合问题时,根据需要,及时提示学生运用集合语言进行表述.三维目标1.通过实例了解集合的含义,体会元素与集合的“属于”关系,能选择集合不同的语言形式描述具体的问题,提高语言转换和抽象概括能力,树立用集合语言表示数学内容的意识.2.了解集合元素的确定性、互异性、无序性,掌握常用数集及其专用符号,并能够用其解决有关问题,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的应用意识.重点难点教学重点:集合的基本概念与表示方法.教学难点:选择恰当的方法表示一些简单的集合.课时安排1课时设计方案(一)教学过程导入新课思路1.军训前学校通知:8月15日8点,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全体的高一学生还是个别学生?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.思路2.首先教师提出问题:在初中,我们已经接触过一些集合,你能举出一些集合的例子吗?引导学生回忆、举例和互相交流自己举的例子.与此同时,教师对学生的活动给予评价.接着教师指出:那么,集合的含义是什么呢?这就是我们这一堂课所要学习的内容.推进新课新知探究提出问题①请我们班的全体女生起立!接下来问:“咱班的所有女生能不能构成一个集合啊?”②下面请班上身高在1.75以上的男生起立!他们能不能构成一个集合啊?③其实,生活中有很多东西能构成集合,比如新华字典里所有的汉字可以构成一个集合等等.那么,大家能不能再举出一些生活中的实际例子呢?请你给出集合的含义.④如果用A表示高一(3)班全体学生组成的集合,用a表示高一(3)班的一位同学,b是高一(4)班的一位同学,那么a、b与集合A分别有什么关系?由此看见元素与集合之间有什么关系?⑤世界上最高的山能不能构成一个集合?⑥世界上的高山能不能构成一个集合?⑦问题⑥说明集合中的元素具有什么性质?⑧由实数1、2、3、1组成的集合有几个元素?⑨问题⑧说明集合中的元素具有什么性质?⑩由实数1、2、3组成的集合记为M,由实数3、1、2组成的集合记为N,这两个集合中的元素相同吗?这说明集合中的元素具有什么性质?由此类比实数相等,你发现集合有什么结论?讨论结果:①能.②能.③我们把研究的对象统称为“元素”,那么把一些元素组成的总体叫“集合”.④a是集合A的元素,b不是集合A的元素.学生得出元素与集合的关系有两种:属于和不属于.⑤能,是珠穆朗玛峰.⑥不能.⑦确定性.给定的集合,它的元素必须是明确的,即任何一个元素要么在这个集合中,要么不在这个集合中,这就是集合的确定性.⑧3个.⑨互异性.一个给定集合的元素是互不相同的,即集合中的元素是不重复出现的,这就是集合的互异性.⑩集合M和N相同.这说明集合中的元素具有无序性,即集合中的元素是没有顺序的.可以发现:如果两个集合中的元素完全相同,那么这两个集合是相等的.提出问题阅读课本P3中:数学中一些常用的数集及其记法.快速写出常见数集的记号.活动:先让学生阅读课本,教师指定学生展示结果.学生写出常用数集的记号后,教师强调:通常情况下,大写的英文字母N、Z、Q、R不能再表示其他的集合,这是专用集合表示符号,类似于110、119等专用电话号码一样.以后,我们会经常用到这些常见的数集,要求熟练掌握.讨论结果:常见数集的专用符号.N:非负整数集(或自然数集)(全体非负整数的集合);N*或N+:正整数集(非负整数集N内排除0的集合);Z:整数集(全体整数的集合);Q:有理数集(全体有理数的集合);R:实数集(全体实数的集合).提出问题①前面所说的集合是如何表示的?②阅读课本中的相关内容,并思考:除字母表示法和自然语言之外,还能用什么方法表示集合?③集合共有几种表示法?活动:①学生回顾所学的集合并作出总结.教师提示可以用字母或自然语言来表示.②教师可以举例帮助引导:例如,24的所有正约数构成的集合,把24的所有正约数写在大括号“{}”内,即写出为{1,2,3,4,6,8,12,24}的形式,这种表示集合的方法是列举法.注意:大括号不能缺失;有些集合所含元素个数较多,元素又呈现出一定的规律,在不至于发生误解的情况下,亦可用列举法表示,如:从1到100的所有整数组成的集合:{1,2,3,…,100},自然数集N:{0,1,2,3,4,…,n,…};区分a 与{a}:{a}表示一个集合,该集合只有一个元素,a表示这个集合的一个元素;用列举法表示集合时不必考虑元素的前后次序;相同的元素不能出现两次.又例如,不等式x-3>2的解集,这个集合中的元素有无数个,不适合用列举法表示.可以表示为{x ∈R |x-3>2}或{x|x-3>2},这种表示集合的方法是描述法.③让学生思考总结已经学习了的集合表示法.讨论结果:①方法一(字母表示法):大写的英文字母表示集合,例如常见的数集N 、Q,所有的正方形组成的集合记为A 等等;方法二(自然语言):用文字语言来描述出的集合,例如“所有的正方形”组成的集合等等.②列举法:把集合中的全部元素一一列举出来,并用大括号“{}”括起来表示集合,这种表示集合的方法叫做列举法;描述法:在大括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及其取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征.这种用集合所含元素的共同特征表示集合的方法叫做描述法.注:在不致混淆的情况下,也可以简写成列举法的形式,只是去掉竖线和元素代表符号,例如: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}.③表示一个集合共有四种方法:字母表示法、自然语言、列举法、描述法.应用示例思路1(温小平提出)1.下列各组对象不能组成集合的是( )A.大于6的所有整数B.高中数学的所有难题C.被3除余2的所有整数D.函数y=x1图象上所有的点 活动:学生先思考、讨论集合元素的性质,教师指导学生此类选择题要逐项判断.判断一组对象能否构成集合,关键是看是否满足集合元素的确定性.在选项A 、C 、D 中的元素符合集合的确定性;而选项B 中,难题没有标准,不符合集合元素的确定性,不能构成集合.答案:B变式训练1.下列条件能形成集合的是( )A.充分小的负数全体B.爱好足球的人C.中国的富翁D.某公司的全体员工答案:D2.2007浙江宁波高三第一次“十校联考”,理1在数集{2x,x 2-x}中,实数x 的取值范围是.分析:实数x 的取值满足集合元素的互异性,则2x≠x 2-x,解得x≠0且x≠3,∴实数x 的取值范围是{x|x<0或0<x<3或x>3}.答案:{x|x<0或0<x<3或x>3}点评:本题主要考查集合的含义和元素的性质.当所指的对象非常明确时就能构成集合,若元素不明确,没有判断的标准就不能构成集合.2.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x 2=x 的所有实数根组成的集合;(3)由1~20以内的所有质数组成的集合.活动:学生先思考或讨论列举法的形式,展示解答过程.当学生出现错误时,教师及时加以纠正.利用相关的知识先明确集合中的元素,再把元素写入大括号“{}”内,并用逗号隔开.所给的集合均是用自然语言给出的.提示学生注意以下方面:(1)自然数中包含零;(2)解一元二次方程有公式法和分解因式法,方程x2=x的根是x=0,x=1;(3)除去1和本身外没有其他约数的正整数是质数,1~20以内的所有质数是2、3、5、7、11、13、17、19.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A={0,1}.(3)设由1~20以内的所有质数组成的集合为C,那么C={2,3,5,7,11,13,17,19}.点评:本题主要考查集合表示法中的列举法.通过本题可以体会利用集合表示数学内容的简洁性和严谨性,以后我们尽量用集合来表示数学内容.如果一个集合是有限集,并且元素的个数较少时,通常选择列举法表示,其特点是非常显明地表示出了集合中的元素,是常用的表示法;列举法表示集合的步骤:(1)用字母表示集合;(2)明确集合中的元素;(3)把集合中所有元素写在大括号“{}”内,并写成A={……}的形式.变式训练用列举法表示下列集合:(1)所有绝对值等于8的数的集合A;(2)所有绝对值小于8的整数的集合B.答案:(1)A={-8,8};(2)B={-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7}.3.试分别用列举法和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.活动:先让学生回顾列举法表示集合的步骤,思考描述法的形式,再找学生到黑板上书写.当学生出现错误时,教师指导学生书写过程.用描述法表示集合时,要用数学符号表示集合元素的特征.大于10小于20的所有整数用数学符号可以表示为10<x<20,x∈Z.(重点引导用描述法表示集合)用描述法表示集合时,用一个小写英文字母表示集合中的元素,作为集合中元素的代表符号,找到集合中元素的共同特征,并把共同特征用数学符号来表达,然后写在大括号“{}”内,在大括号内先写上集合中元素的代表符号及取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征.在(1)中利用条件中现有元素代表符号x,集合中元素的共同特征就是满足方程x2-2=0.在(2)的条件中没有元素代表符号,故要先设出,用一个小写英文字母表示即可;集合中元素的共同特征有两个:一是大于10小于20(用不等式表示),二是整数(用元素与集合的关系符号“∈”来表示).解:(1)设方程x2-2=0的实根为x,它满足条件x2-2=0,因此,用描述法表示为A={x∈R|x2-2=0}.-,因此,用列举法表示为方程x2-2=0的两个实数根为2,2-}.A={2,2(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}.大于10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B={11,12,13,14,15,16,17,18,19}.描述法表示集合的步骤:(1)用字母分别表示集合和元素;(2)用数学符号表达集合元素的共同特征;(3)在大括号内先写上集合中元素的代表符号及取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征.并写成A={…|…}的形式.描述法适合表示有无数个元素的集合.注意:当集合中的元素个数较少时,通常用列举法表示,否则用描述法表示.思路2(徐昌荣提出)1.(1)A={1,3},判断元素3,5和集合A 的关系,并用符号表示.(2)所有素质好的人能否表示为集合?(3)A={2,2,4}表示是否准确?(4)A={太平洋,大西洋},B={大西洋,太平洋}是否表示同一集合?活动:如果学生没有解题思路,让学生思考以下知识:(1)元素与集合的关系及其符号表示;(2)集合元素的性质;(3)两个集合相同的定义.解:(1)根据元素与集合的关系有两种:属于(∈)和不属于(∉),知3属于集合A,即3∈A,5不属于集合A,即5∉A.(2)由于素质好的人标准不可量化,不符合集合元素的确定性,故A 不能表示为集合.(3)表示不准确,不符合集合元素的互异性,应表示为A={2,4}.(4)因其元素相同,A 与B 表示同一集合.变式训练1.数集{3,x,x 2-2x}中,实数x 满足什么条件?解:集合元素的特征说明{3,x,x 2-2x}中元素应满足⎪⎩⎪⎨⎧-≠-≠≠,23,2,322x x x x x x 即⎪⎩⎪⎨⎧≠--≠≠,032,3,322x x x x x 也就是⎪⎩⎪⎨⎧-≠≠≠,1,0,3x x x 即满足x≠-1,0,3. 2.方程ax 2+5x+c=0的解集是{21,31},则a=________,c=_______. 分析:方程ax 2+5x+c=0的解集是{21,31},那么21、31是方程的两根, 即有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=∙-=+,3121,53121ac a 得⎩⎨⎧==-1,c -6,a 那么a=-6,c=-1.答案:6 -13.集合A 中的元素由关于x 的方程kx 2-3x+2=0的解构成,其中k ∈R,若A 中仅有一个元素,求k 的值.解:由于A 中元素是关于x 的方程kx 2-3x+2=0(k ∈R)的解,若k=0,则x=32,知A 中有一个元素,符合题设; 若k≠0,则方程为一元二次方程,当Δ=9-8k=0即k=89时,kx 2-3x+2=0有两相等的实数根,此时A 中有一个元素. 综上所述k=0或k=89. 4.2006山东高考,理1定义集合运算:A ⊙B={z|z=xy(x+y),x ∈A,y ∈B},设集合A={0,1},B={2,3},则集合A ⊙B 的所有元素之和为…( )A.0B.6C.12D.18分析:∵x ∈A,∴x=0或x=1.当x=0,y ∈B 时,总有z=0;当x=1时,若x=1,y=2时,有z=6;当x=1,y=3时,有z=12.综上所得,集合A ⊙B 的所有元素之和为0+6+12=18.答案:D注意:①判断元素与此集合的关系时,用列举法表示的集合,只需观察这个元素是否在集合中即可.用符号∈,表示,注意这两个符号的左边写元素,右边写集合,不能互换它们的位置,否则没有意义.②如果有明确的标准来判断元素在集合中,那么这些元素就能构成集合,否则不能构成集合. ③用列举法表示的集合,直接观察它们的元素是否完全相同,如果完全相同,那么这两个集合就相等,否则不相等.2.用列举法表示下列集合:(1)小于5的正奇数组成的集合;(2)能被3整除且大于4小于15的自然数组成的集合;(3)方程x 2-9=0的解组成的集合;(4){15以内的质数}; (5){x|x-36∈Z ,x ∈Z }. 活动:教师指导学生思考列举法的书写格式,并讨论各个集合中的元素.明确各个集合中的元素,写在大括号内即可.提示学生注意:(2)中满足条件的数按从小到大排列时,从第二个数起,每个数比前一个数大3;(4)中除去1和本身外没有其他的约数的正整数是质数;(5)中3-x 是6的约数,6的约数有±1,±2,±3,±6.解:(1)满足题设条件小于5的正奇数有1、3,故用列举法表示为{1,3};(2)能被3整除且大于4小于15的自然数有6、9、12,故用列举法表示为{6,9,12};(3)方程x 2-9=0的解为-3、3,故用列举法表示为{-3,3};(4)15以内的质数有2、3、5、7、11、13,故该集合用列举法表示为{2,3,5,7,11,13};(5)满足x-36∈Z 的x 有3-x=±1、±2、±3、±6,解之,得x=2、4、1、5、0、6、-3、9,故用列举法表示为{2,4,1,5,0,6,-3,9}.变式训练用列举法表示下列集合:(1)x2-4的一次因式组成的集合;(2){y|y=-x2-2x+3,x∈R,y∈N};(3)方程x2+6x+9=0的解集;(4){20以内的质数};(5){(x,y)|x2+y2=1,x∈Z,y∈Z};(6){大于0小于3的整数};(7){x∈R|x2+5x-14=0};(8){(x,y)|x∈N且1≤x<4,y-2x=0};(9){(x,y)|x+y=6,x∈N,y∈N}.思路分析:用列举法表示集合的关键是找出集合中的所有元素,要注意不重不漏,不计次序地用“,”隔开放在大括号内.解:(1)因x2-4=(x-2)(x+2),故符合题意的集合为{x-2,x+2};(2)y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,即y≤4.又y∈N,∴y=0、1、2、3、4,故{y|y=-x2-2x+3,x∈R,y∈N}={0,1,2,3,4};(3)由x2+6x+9=0得x1=x2=-3,∴方程x2+6x+9=0的解集为{-3};(4){20以内的质数}={2,3,5,7,11,13,17,19};(5)因x∈Z,y∈Z,则x=-1、0、1时,y=0、1、-1,那么{(x,y)|x2+y2=1,x∈Z,y∈Z}={(-1,0),(0,1),(0,-1),(1,0)};(6){大于0小于3的整数}={1,2};(7)因x2+5x-14=0的解为x1=-7,x2=2,则{x∈R|x2+5x-14=0}={-7,2};(8)当x∈N且1≤x<4时,x=1、2、3,此时y=2x,即y=2、4、6,那么{(x,y)|x∈N且1≤x<4,y-2x=0}={(1,2),(2,4),(3,6)};(9){(x,y)|x+y=6,x∈N,y∈N}={(0,6)(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1),(6,0)}.点评:本题主要考查集合的列举法表示.列举法适用于元素个数有限个并且较少的集合.用列举法表示集合:先明确集合中的元素,再把元素写在大括号内并用逗号隔开,相同的元素写成一个.3.用描述法分别表示下列集合:(1)二次函数y=x2图象上的点组成的集合;(2)数轴上离原点的距离大于6的点组成的集合;(3)不等式x-7<3的解集.活动:让学生思考用描述法的形式如何表示平面直角坐标系中的点?如何表示数轴上的点?如何表示不等式的解?学生板书,教师在其他学生中间巡视,及时帮助思维遇到障碍的同学.必要时,教师可提示学生:(1)集合中的元素是点,它是坐标平面内的点,集合元素代表符号用有序实数对(x,y)来表示,其特征是满足y=x2;(2)集合中元素是点,而数轴上的点可以用其坐标表示,其坐标是一个实数,集合元素代表符号用x来表示,其特征是对应的实数绝对值大于6;(3)集合中的元素是实数,集合元素代表符号用x来表示,把不等式化为x<a的形式,则这些实数的特征是满足x<a.解:(1)二次函数y=x2上的点(x,y)的坐标满足y=x2,则二次函数y=x2图象上的点组成的集合表示为{(x,y)|y=x2};(2)数轴上离原点的距离大于6的点组成的集合等于绝对值大于6的实数组成的集合,则数轴上离原点的距离大于6的点组成的集合表示为{x∈R||x|>6};(3)不等式x-7<3的解是x<10,则不等式x-7<3的解集表示为{x|x<10}.点评:本题主要考查集合的描述法表示.描述法适用于元素个数是有限个并且较多或无限个的集合.用描述法表示集合时,集合元素的代表符号不能随便设,点集的元素代表符号是(x,y),数集的元素代表符号常用x.集合中元素的公共特征属性可以用文字直接表述,最好用数学符号表示,必须抓住其实质.变式训练用描述法表示下列集合:(1)方程2x+y=5的解集;(2)小于10的所有非负整数的集合;(3)方程ax+by=0(ab≠0)的解;(4)数轴上离开原点的距离大于3的点的集合;(5)平面直角坐标系中第Ⅱ、Ⅳ象限点的集合;(6)方程组⎩⎨⎧==+1y -x 1,y x 的解的集合;(7){1,3,5,7,…};(8)x 轴上所有点的集合;(9)非负偶数;(10)能被3整除的整数.解:(1){(x,y)|2x+y=5};(2){x|0≤x<10,x ∈Z };(3){(x,y)|ax+by=0(ab≠0)};(4){x||x|>3};(5){(x,y)|xy<0};(6){(x,y)|⎩⎨⎧==+1y -x 1y x }; (7){x|x=2k-1,k ∈N *};(8){(x,y)|x ∈R ,y=0};(9){x|x=2k,k ∈N };(10){x|x=3k,k ∈Z }.知能训练课本P 5练习1、2.【补充练习】1.下列对象能否组成集合:(1)数组1、3、5、7;(2)到两定点距离的和等于两定点间距离的点;(3)满足3x-2>x+3的全体实数;(4)所有直角三角形;(5)美国NBA 的著名篮球明星;(6)所有绝对值等于6的数;(7)所有绝对值小于3的整数;(8)中国男子足球队中技术很差的队员;(9)参加2008年奥运会的中国代表团成员.答案:(1)(2)(3)(4)(6)(7)(9)能组成集合,(5)(8)不能组成集合.2.(口答)说出下面集合中的元素:(1){大于3小于11的偶数};(2){平方等于1的数};(3){15的正约数}.答案:(1)其元素为4,6,8,10;(2)其元素为-1,1;(3)其元素为1,3,5,15.3.用符号∈或∉填空:(1)1______N ,0______N ,-3______N ,0.5______N ,2______N ;(2)1______Z ,0______Z ,-3______Z ,0.5______Z ,2______Z ;(3)1______Q ,0______Q ,-3______Q ,0.5______Q ,2______Q ;(4)1______R ,0______R ,-3______R ,0.5______R ,2______R .答案:(1)∈ ∈ ∉ ∉ ∉(2)∈ ∈ ∈ ∉ ∉(3)∈ ∈ ∈ ∈ ∉(4)∈ ∈ ∈ ∈ ∈4.判断正误:(1)所有属于N 的元素都属于N *. ( )(2)所有属于N 的元素都属于Z . ( )(3)所有不属于N *的数都不属于Z . ( )(4)所有不属于Q 的实数都属于R . ( )(5)不属于N 的数不能使方程4x=8成立. ( )答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√5.分别用列举法、描述法表示方程组⎩⎨⎧==+273y -2x 2,y 3x 的解集. 解:因⎩⎨⎧==+273y -2x 2,y 3x 的解为⎩⎨⎧==-7.y 3,x 用描述法表示该集合为{(x,y)|⎩⎨⎧==+273y -2x 2y 3x }; 用列举法表示该集合为{(3,-7)}.拓展提升(赖林生提出)问题:集合A={x|x=a+2b,a ∈Z ,b ∈Z },判断下列元素x=0、121-、231-与集合A 之间的关系.活动:学生先思考元素与集合之间有什么关系,书写过程,将元素x 化为a+2b 的形式,再判断a 、b 是否为整数.描述法表示集合的优点是突出显示了集合元素的特征,那么判断一个元素是否属于集合时,转化为判断这个元素是否满足集合元素的特征即可.解:由于x=a+b 2,a ∈Z ,b ∈Z ,∴当a=b=0时,x=0.∴0∈A. 又121-=2+1=1+2,当a=b=1时,a+b 2=1+2,∴121-∈A. 又231-=3+2,当a=3,b=1时,a+b 2=3+2,而3∉Z, ∴231-∉A.∴0∈A,121-∈A,231-∉A.点评:本题考查集合的描述法表示以及元素与集合间的关系.课堂小结本节学习了:(1)集合的概念;(2)集合的表示法;(3)利用列举法和描述法表示集合的步骤. 作业课本P 11习题1.1A 组2、3、4.设计感想集合语言是现代数学的基本语言,在高中数学课程中,它也是学习、掌握和使用数学语言的基础.由于集合的概念较难理解,因此设计时采用渐进式学习,而集合的列举法和描述法的形式比较容易接受,在设计时注重让学生自己学习,重点引导学生学习这两种方法的应用.同时通过解决一系列具体问题,使学生自己体会到集合各种表示法的优缺点;针对不同问题,能选用合适集合表示法.在练习过程中熟练掌握集合语言与自然语言的转换.教师在教学过程中时时监控,对学生不可能解决的问题,如集合常见表示法的写法,常见数集及其记法应直接给出,以避免出现不必要的混乱.对学生解题过程中遇到的困难给予适当点拨.引导学生养成良好学习习惯,最大限度地挖掘学生的学习潜力是我们教师的奋斗目标.。
1.1 集合的含义及其表示教学目标:1.使学生理解集合的含义,知道常用集合及其记法;2.使学生初步了解“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.使学生初步掌握集合的表示方法,并能正确地表示一些简单的集合.教学重点:集合的含义及表示方法.教学难点:集合表示法的恰当选择.教学过程:一、问题情境1.情境:新生自我介绍:介绍家庭、原毕业学校、班级.2.问题.在介绍的过程中,常常涉及像“家庭”、“学校”、“班级”、“男生”、“女生”等概念,这些概念与“学生×××”相比,它们有什么共同的特征?答:都是反映个体和群体的关系,群体是有个体组成的.二、学生活动1.介绍自己;2.列举生活中的集合实例;3.分析、概括各集合实例的共同特征.三、数学建构集合论的创始者康托尔(G.Cantor.1845-1918,德国数学家、集合论创始人,他于1895年谈到“集合”一词)曾说过:“集合是我们直觉或思维的并且是确定的彼此可以识别的对象的一个群体.”显然这仅是给出一个描述性的说明.集合的概念是数学中不定义的原始概念.1.集合的含义:一般地,一定范围内确定的...对象的全体组成一个集合(set).构...、不同的成集合的每一个个体都叫做集合的一个元素(element).“element中的字母”构成一个集合,该集合的元素是__________________.为了书写方便,我们通常用大写拉丁字母表示集合,例如“集合A 、集合B ”.2.元素与集合的关系及符号表示:属于,不属于∉.集合的元素一般具有下列特点和性质:(1)确定性:对于一个已知集合,它的元素是确定的.所谓确定性就是:任何一个事物a 或者是A 的元素,或者不是A 的元素,二者必居其一,即A a ∈或A a ∉有且只有一个成立.这是证明集合之间关系特别是相等关系时,经常使用的重要依据.(2)互异性:一个集合中的所含元素不允许重复,确切的说,集合中的相同元素不能算作不同元素,而必须作为同一个元素看待.(3)无序性:集合中的元素可以任意变动次序.3.集合的表示方法:(1)列举法:将集合中的元素一一列举出来,并置于花括号“{}”内.用这种方法表示集合,元素之间要用逗号分隔,但列举时与元素的次序无关.如果两个集合所含元素完全相同(即A 中的元素都是B 中元素,B 中元素也都是A 中的元素),那么称这两个集合相等.(2)描述法:把集合中元素的公共属性描述出来,写在大括号内的方法,期一般形式是{})(x p x .(3)图示法(Venn 图法):画一条封闭的曲线,用它的内部来表示一个集合.有时用Venn 图表示集合,更加形象直观.4.常用数集的记法列举法描述法图示法自然语言描述 如{15的正整数约数}数学语言描述 规范格式为{x |p (x )}5.有限集,无限集与空集.一般地,含有有限个元素的集合称为有限集,含有无限个元素的集合称为无限极.我们不含任何元素的集合称为空集,记作φ.例如,集合{}R x x x x ∈=++,012就是空集.6.有关集合知识的历史简介.四、数学运用1.典例分析例1 求不等式0322=--x x 的解集.分析 这是一个无限集,所以选用描述法表示.例2 求方程0322=+-x x 所有实数解的集合.分析 运用一元二次方程的知识可以知道,其解集是空集.例3 如何表示方程组⎩⎨⎧=-=+01y x y x 的解集呢?分析 这是一个熟悉的问题,但在集合的观点下,如何正确表示是一个关键.例4 写出032=-x 的解集.分析 解集含两个元素,所以写解集时要注意和例3的区别.例5 完成下列各题:(1)若集合{}φ==+=01ax x A ,求实数a 的值;(2)若{}4,12,332---∈-a a a ,求实数a .分析 考察集合和元素之间的关系.2.课堂练习(1)用列举法表示下列集合:①{}01=+x x ;②{}的正约数为15x x ;③{}的正偶数为不大于10x x ; ④⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎩⎨⎧=-=+422),(y x y x y x ; ⑤{}{}{}3,1,2,1),(∈∈y x y x ;⑥{}N y N x y x y x ∈∈=+,,1623),(;⑦{}N y N x y x y ∈∈=+,,3;⑧{}0223=+-∈x x x R x(2)用描述法表示下列集合: ①奇数的集合;②正偶数的集合;③{}13,10,7,4,1.五、回顾小结(1)集合的概念——集合、元素、属于、不属于、有限集、无限集、空集;(2)集合的表示——列举法、描述法以及Venn 图;(3)集合的元素与元素的个数;(4)常用数集的记法.六、作业课本第7页练习3,4两题.集合论简介数学的一个基本的分支学科,研究对象是一般集合。
集合论在数学中占有一个独特的地位,它的基本概念已渗透到数学的所有领域。
集合论或集论是研究集合(由一堆抽象物件构成的整体)的数学理论,包含集合、元素和成员关系等最基本数学概念。
在大多数现代数学的公式化中,集合论提供了要如何描述数学物件的语言。
集合论和逻辑与一阶逻辑共同构成了数学的公理化基础,以未定义的“集合”与“集合成员”等术语来形式化地建构数学物件。
在朴素集合论中,集合是被当做一堆物件构成的整体之类的自证概念。
在公理化集合论中,集合和集合成员并不直接被定义,而是先规范可以描述其性质的一些公理。
在此一想法之下,集合和集合成员是有如在欧式几何中的点和线,而不被直接定义。
对集合论的异议一开始,有些数学家拒绝将集合论当做数学的基础,认为这只是一场含有奇幻元素的游戏。
埃里特·比修普驳斥集合论是“上帝的数学,应该留给上帝”。
而且,路德维希·维特根斯坦特别对无限的操作有疑问,这也和策梅罗-弗兰克尔集合论有关。
维特根斯坦对于数学基础的观点曾被保罗·贝奈斯所批评,且被克里斯平·赖特等人密切研究过。
对集合论最常见的反对意见来自结构主义者,他们认为数学是和计算些微相关着的,但朴素集合论却加入了非计算性的元素。
拓朴斯理论曾被认为是传统公理化集合论的另一种选择。
拓朴斯理论可以被用来解译各种集合集的替代方案,如结构主义、模糊集合论、有限集合论和可计算集合论等。
集合论(Set theory)作用按现代数学观点,数学各分支的研究对象或者本身是带有某种特定结构的集合如群、环、拓扑空间,或者是可以通过集合来定义的(如自然数、实数、函数)。
从这个意义上说,集合论可以说是整个现代数学的基础。
历史集合论作为数学中最富创造性的伟大成果之一,是在19世纪末由德国的康托尔(1845-1918)创立起来的。
但是,它萌发、孕育的历史却源远流长,至少可以追溯到两千多年前。
无穷集合的早期研究概念集合论是关于无穷集合和超穷数的数学理论。
集合作为数学中最原始的概念之一,通常是指按照某种特征或规律结合起来的事物的总体。
例如美国国会图书馆的全部藏书,自然数的全体以及直线上所有点的总体等等。
集合论的全部历史都是围绕无穷集合而展开的。
创立之前早在集合论创立之前两千多年,数学家和哲学家们就已经接触到了大量有关无穷的问题,古希腊的学者最先注意并考察了它们。
公元前5世纪,埃利亚学派的芝诺(约公元前490-前430),一共提出45个悖论,其中关于运动的四个悖论:二分法悖论、阿基里斯追龟悖论、飞矢不动悖论与运动场悖论尤为著名,前三个悖论都与无穷直接有关。
芝诺在悖论中虽然没有明确使用无穷集合的概念,但问题的实质却与无穷集合有关。
在数理哲学中,有两种无穷方式历来为数学家和哲学家所关注,一种是无穷过程,称为潜在无穷,一种是无穷整体,称为实在无穷。
希腊哲学家亚里士多德(前384-前322)最先提出要把潜在的无穷和实在的无穷加以区别,这种思想在当今仍有重要意义。
他认为只存在潜在无穷,如地球的年龄是潜在无穷,但任意时刻都不是实在无穷。
他承认正整数是潜在无穷的,因为任何正整数加上1总能得到一个新数。
对他来说,无穷集合是不存在的。
哲学权威亚里士多德把无穷限于潜在无穷之内,如同下了一道禁令,谁敢冒天下之大不韪,以至于影响对无穷集合的研究达两千多年之久。
创立过程公元5世纪,拜占庭的普罗克拉斯(410-485)是欧几里德《几何原本》的著名评述者。
他在研究直径分圆问题时,注意到圆的一根直径分圆成两个半圆,由于直径有无穷多,所以必须有两倍无穷多的半圆。
为了解释这个在许多人看来是一个矛盾的问题,他指出:任何人只能说有很大很大数目的直径或者半圆,而不能说一个实实在在无穷多的直径或者半圆,也就是说,无穷只能是一种观念,而不是一个数,不能参与运算。
其实,他这里是接受了亚里士多德的潜无穷的概念,而否认实无穷的概念,对这种对应关系采用了回避的态度。
到了中世纪,随着无穷集合的不断出现,部分能够同整体构成一一对应这个事实也就越来越明显地暴露出来。
例如,数学家们注意到把两个同心圆上的点用公共半径联结起来,就构成两个圆上的点之间的一一对应关系。
近代科学的开拓者伽利略(1564-1642)注意到:两个不等长的线段上的点可以构成一一对应。
他又注意到:正整数与它们的平方可以构成一一对应,这说明无穷大有不同的“数量级”,不过伽利略认为这是不可能的。
他说,所有无穷大量都一样,不能比较大小。
到了十七世纪,数学家把无穷小量引进数学,构成所谓“无穷小演算”,这就是微积分的最早名称。
所谓积分法无非是无穷多个无穷小量加在一起,而微分法则是两个无穷小量相除。
由于无穷小量运算的引进,无穷大模大样地进入数学,虽然它给数学带来前所未有的繁荣和进步,它的基础及其合法性仍然受到许多数学家的质疑,他们对无穷仍然心存疑虑,这方面以“数学家之王”高斯(1777—1855)的意见为代表。
高斯是一个潜在无穷论者,他在1831年7月12日给他的朋友舒马赫尔的信中说“我必须最最强烈地反对你把无穷作为一完成的东西来使用,因为这在数学中是从来不允许的。
无穷只不过是一种谈话方式,它是指一种极限,某些比值可以任意地逼近它,而另一些则容许没有限制地增加。
”这里极限概念只不过是一种潜在的无穷过程。
这里高斯反对那些哪怕是偶尔用一些无穷的概念,甚至是无穷的记号的人,特别是当他们把它当成是普通数一样来考虑时。
法国大数学家柯西(1789-1857)也同他的前人一样,不承认无穷集合的存在。
他认为部分同整体构成一一对应是自相矛盾的事。
过程艰辛科学家们接触到无穷,却又无力去把握和认识它,这的确是向人类提出的尖锐挑战。
正如大卫·希尔伯特(1862-1943)在他的1926年《论无穷》的讲演中所说的那样:“没有任何问题象无穷那样深深地触动人的情感,很少别的观念能象无穷那样激励理智产生富有成果的思想,然而也没有任何其它概念能象无穷那样需要加以阐明”。