集合及表示意义及例题讲解附答案
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集合的含义及表示
如自然数的集合,有理数的集合,不等式的解的集合。
到一个定点的距离等于定长的点的集合,到一条线段的两个端点距离相等的点的集合等等
集合的含义是什么呢?
观察下列实例:
(1)1~20以内的所有质数;2,3,5,7,9,11,13,17,19
(2)绝对值小于3的整数;-2,-1,0,1,2
(3)满足x-3>2 的实数;X>5
(4)我国古代四大发明; 造纸术、活字印刷术、指南针,火药
(5)英山一中高一(10)班的所有同学;
(6)平面上到定点O的距离等于定长的所有的点.
1、集合的概念
(1)集合:某些指定的对象集在一起就形成一个集合(简称集).
(2)元素:集合中每个对象叫做这个集合的元素.
集合的含义:一般地,我们把研究的对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合(简称集)
表示方法:集合通常用{}或大写的拉丁字母A,B,C…表示,而元素用小写的拉丁字母a,b,c…表示
元素与集合的关系: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.
集合的三个特征
确定性:它的元素必须是确定的。即,给定一个集合,那么元素与集合的关系只有“属于”及“不属于”两种。
互异性:同一集合中不应重复出现同一元素.
一个给定集合中的元素是指属于这个集合的互不相同的对象。
无序性:集合中的元素无顺序,可以任意排列,调换.
只要构成两个集合的元素是一样的,我们就称这两个集合是相等的。
判断下列对象是否能构成一个集合?
①身材高大的人
②所有的一元二次方程
③直角坐标平面上纵横坐标相等的点
④细长的矩形的全体
⑥的近似值的全体
⑦我国的小河流
⑧所有的数学难题
三常用数集及记
(1)非负整数集(自然数集):全体非负整数的集合.记作N,.
(2)正整数集:非负整数集内排除0的集.记作N*或N+,.
(3)整数集:全体整数的集合.记作Z,.
(4)有理数集:全体有理数的集合.记作Q,.
(5)实数集:全体实数的集合.记作R,.
注:(1)自然数集与非负整数集是相同的,也就是说,自然数集包括数0.(2)非负整数集内排除0的集.记作N*或N+.Q、Z、R等其它数集内排除0的集,也是这样表示,例如,整数集内排除0的集,表示成Z*.
集合的表示方法
例,请表示下列集合:,
①方程x2-9=0的解的集合;{3,-3}
②大于0且小于10的奇数的集合;{1,3,5,7,9}
③不等式x-7<3的解集;
④抛物线y=x2上的点集;
1.列举法:把集合的元素一一列出来写在大括号的方法。
2.描述法:用集合所含元素的共同特征(或者说元素的公共属性)表示集合的方法。
表示形式:A={x∣p},其中竖线前x叫做此集合的代表元素;p叫做元素x所具有的公共属性;A={x∣p}表示集合A是由所有具有性质P的那些元素x组成的,即若x具有性质p,则x ЄA;若x ЄA,则x具有性质p。
说明: (1)有些集合的代表元素需用两个或两个以上字母表示;
(2)应防止集合表示中的一些错误。
3.文氏图法(Venn图)
我们常常画一条封闭的曲线,用它的内部表示一个集合.
例如,图1-1表示任意一个集合A;图1-2表示集合{1,2,3,4,5} .
4、元素与集合的隶属关系
(1)属于:如果a是集合A的元素,就说a属于A,记作a∈A.
(2)不属于:如果a不是集合A的元素,就说a不属于A,记作.
6、点集与数集
点集:平面直角坐标系中的点组成的集合是点集;
数集:数轴上的点组成的集合是数集.
7、集合的分类:
(1)有限集:含有有限个元素的集合.
(2)无限集:含有无限个元素的集合.
(3)空集:不含任何元素的集合.记作Φ,如:.
二、例题讲解
例1、设集合G中的元素是所有形如a+b(a∈Z,b∈Z)的数,求证:
(1)当x∈N时,x∈G;
(2)若x∈G,y∈G,则x+y∈G,而不一定属于集合G.
证明:
(1)在a+b(a∈Z,b∈Z)中,令a=x∈N,b=0,
则x= x+0·= a+b∈G,即x∈G.
(2)∵x∈G,y∈G,
∴x= a+b(a∈Z,b∈Z),y= c+d(c∈Z,d∈Z)
∴x+y=( a+b)+( c+d)=(a+c)+(b+d)
∵a∈Z,b∈Z,c∈Z,d∈Z.
∴(a+c)∈Z,(b+d)∈Z
∴x+y =(a+c)+(b+d)∈G,
又∵=且不一定都是整数,
∴=不一定属于集合G.
例2、用列举法表示下列集合
(1)A={x|x=|x|,x∈Z,且x<5};
(2)B={(x,y)|x+y=6,x∈N*,y∈N*};
(3)a,b为非零实数};
分析:
(1)根据x的范围解方程;(2)求不定方程x+y=6的正整数解;(3)根据绝对值的意义化简;(4)所求的x要满足两个条件:①x是正整数,②x使是整数.解:(1)∵x=|x|,∴x≥0,又∵x∈Z且x<5,
∴x=0,1,2,3,4,∴{x|x=|x|,x∈Z且x<5}用列举法表示为:{0,1,2,3,4};(2)B={(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1)};
(3)当a>0,b>0时,x=2;当a<0,b<0时,x=-2;
当a,b异号时,x=0,∴C={-2,0,2};
说明:
使用列举法时,应注意以下四点:①元素间用分隔号“,”;②元素不重复;③不考虑元素顺序;④对于含较多元素的集合,如果构成该集合的元素有明显规律,可用列举法,但是必须把元素间的规律显示清楚后方能用省略号.
例3、已知集合A={x|ax2-3x+2=0,a∈R}.
(1)若A是空集,求a的取值范围;
(2)若A中只有一个元素,求a的值,并把这个元素写出来.
分析:
(1)首先要明确,集合A是关于x的方程ax2-3x+2=0(a∈R)在实数集内的解的集合.
方程无解;(2)方程有且只有一解.
解:
(1)∵A是空集,∴关于x的方程ax2-3x+2=0(a∈R)无实数解.
∴解得;
(2)∵集合A中只有一个元素,∴关于x的方程ax2-3x+2=0(a∈R)有且只有一解,若a=0,则原方程变为-3x+2=0,只有一解;若a≠0,则方程有两相等实根,Δ=(-3)2-8a=0,解得.∴a=0或时,A中只有一个元素.
例4、数集A满足条件:若a∈A,a≠1,则,
证明:(1)若2∈A,则集合A中还有另外两个元素;
(2)若a∈R,则集合A不可能是单元素集.
分析:
反复利用题设:若a∈A,a≠1,则,注意角色转换,单元素集指集合中只有一个元素.证明: