1.1集合-集合的概念(1)
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1.1 集合与集合的表示方法1.1.1 集合的概念1.了解集合的概念. 2.理解元素与集合的关系. 3.掌握集合中元素的特性的应用.1.集合的概念(1)集合:一般地,把一些能够确定的不同的对象看成一个整体,就说这个整体是由这些对象的全体构成的集合(或集).通常用英语大写字母A ,B ,C ,…表示.(2)元素:构成集合的每个对象叫做这个集合的元素(或成员),通常用英语小写字母a ,b ,c ,…表示.2.元素与集合的关系 知识点关系 概念记法 读法 元素与集合的关系属于如果a 是集合A 的元素,就说a 属于Aa ∈A“a 属于A ” 不属于 如果a 不是集合A 的元素,就说a 不属于Aa ∉A“a 不属于A ”元素 意义确定性元素与集合的关系是确定的,即给定元素a 和集合A ,a ∈A 与a ∉A 必居其一互异性 集合中的元素互不相同,即a ∈A 且b ∈A 时,必有a ≠b无序性集合中的元素可以任意排列顺序4集合⎩⎨⎧空集:不含任何元素,记作∅非空集合:按含有元素的个数分为⎩⎪⎨⎪⎧有限集:含有有限个元素无限集:含有无限个元素5.常用数集的意义及表示意义名称记法非负整数全体构成的集合自然数集N在自然数集内排除0的集合正整数集N+或N*整数全体构成的集合整数集Z有理数全体构成的集合有理数集Q实数全体构成的集合实数集R1.下列各组对象不能构成集合的是()A.著名的中国数学家B.所有的负数C.清华大学招收的2016届本科生D.满足3x-2>x+3的全体实数答案:A2.设M是所有偶数组成的集合,下列选项正确的是()A.3∈M B.1∈MC.2∈M D.2∉M答案:C3.方程x2-2x+1=0的解集中有________个元素.答案:14.指出下列集合是有限集还是无限集.(1)满足2 011≤x≤2 013的整数构成的集合;(2)平面α内所有直线构成的集合.答案:(1)有限集(2)无限集集合概念的理解判断下列各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)直角坐标平面内第一象限的一些点.【解】(1)任给一个实数x,可以明确地判断是不是“不超过20的非负数”,即“0≤x≤20”与“x>20或x<0”两者必居其一,且仅居其一,故“不超过20的非负数”能构成集合.(2)类似于(1),也能构成集合.(3)“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.判断一组对象构成集合的依据判断一组对象能否构成集合的关键是看是否有明确的判断标准,给定的对象是“确定无疑”的还是“模棱两可”的,如果是“确定无疑”的,就可构成集合;如果是“模棱两可”的,就不能构成集合.下列各组对象能构成集合的有________(填序号).①中国农业银行的所有员工; ②我国的大河流; ③不大于3的所有自然数;④在平面直角坐标系中,和原点距离等于1的点; ⑤未来世界的高科技产品; ⑥所有的好心人.解析:①能,①中的对象是确定的;②不能,“大”无明确标准;③能,不大于3的所有自然数有0、1、2、3,其对象是确定的;④能,在平面直角坐标系中任给一点,可明确地判断是不是“和原点的距离等于1”,故能组成一个集合;⑤不能,“高科技”的标准不能确定;⑥不能,没有一个确定的标准来判断某个人是否是“好心人”.答案:①③④元素与集合的关系(1)下列关系中,正确的有( ) ①12∈R ;②2∉Q ;③|-3|∈N ;④|-3|∈Q . A .1个B .2个C .3个D .4个(2)满足“a ∈A 且4-a ∈A ,a ∈N 且4-a ∈N ”,有且只有2个元素的集合A 的个数是( )A .0B .1C .2D .3扫一扫 进入91导学网(www .91daoxue .com )元素与集合的关系【解析】 (1)12是实数,2是无理数,|-3|=3是非负整数,|-3|=3是无理数.因此,①②③正确,④错误.(2)因为a ∈A 且4-a ∈A ,a ∈N 且4-a ∈N ,若a =0,则4-a =4,此时A 满足要求;若a =1,则4-a =3,此时A 满足要求;若a =2,则4-a =2,此时A 含1个元素不满足要求.故有且只有2个元素的集合A 有2个,故选C .【答案】 (1)C (2)C判断元素和集合关系的两种方法(1)直接法:如果集合中的元素是直接给出的,只要判断该元素在已知集合中是否给出即可. 此时应首先明确集合是由哪些元素构成的.(2)推理法:对于某些不便直接表示的集合,判断元素与集合的关系时,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可.此时应首先明确已知集合的元素具有什么属性,即该集合中元素要符合哪种表达式或满足哪些条件.已知集合A 中元素满足2x +a >0,a ∈R ,若1∉A ,2∈A ,则( )A .a >-4B .a ≤-2C .-4<a <-2D .-4<a ≤-2解析:选D .因为1∉A ,2∈A ,所以⎩⎪⎨⎪⎧2×1+a ≤0,2×2+a >0即-4<a ≤-2.集合中元素的特性已知集合P 中有三个元素a -3,2a -1,a 2+4,且-3∈P ,求实数a 的值. 【解】 因为-3∈P ,a 2+4≥4, 所以a -3=-3或2a -1=-3, 解得a =0或a =-1.经检验a =0时,P 中三个元素为-3,-1,4,满足集合中元素的互异性; a =-1时,P 中三个元素为-4,-3,5,也满足集合中元素的互异性. 综上可知,a 的值为0或-1.由集合中元素的特性求解字母取值(范围)的步骤已知集合A 含有两个元素a 和a 2,若1∈A ,求实数a 的值.解:若1∈A ,则a =1或a 2=1, 即a =±1. 当a =1时,集合A 有重复元素,不符合互异性, 所以a ≠1; 当a =-1时,集合A 含有两个元素1,-1, 符合互异性. 所以a =-1.1.集合中的元素具有确定性、互异性、无序性三大特性.利用集合中元素的三个特性,一方面可以判断一些对象是否构成集合,另一方面可以解决与集合有关的问题.2.(1)符号“∈”“∉”是表示元素与集合之间的关系的,不能用来表示集合与集合之间的关系;(2)a ∈A 与a ∉A 取决于a 是不是集合A 中的元素.根据集合中元素的确定性,对任何a 与A ,在a ∈A 与a ∉A 这两种情况中必有一种且只有一种成立.初学者由于对集合中元素的特性把握不准,而容易忽视集合中元素的互异性致错.1.下列各组对象,能构成集合的是( ) A .平面直角坐标系内x 轴上方的y 轴附近的点 B .平面内两边之和小于第三边的三角形 C .新华书店中有意义的小说 D .π(π=3.141…)的近似值的全体解析:选B .选项A ,C ,D 中的对象不具有确定性,故不能构成集合;而选项B 为∅,故能构成集合.2.所给下列关系正确的个数是( ) ①-12∈R ;②2∉∅;③0∈N +;④-3∉N .A .1B .2C .3D .4解析:选C .①②④正确,③错误,故选C .3.由“book 中的字母”构成的集合中元素个数为( )A .1B .2C .3D .4解析:选C .“book 中的字母”构成的集合中有b ,o ,k 共3个元素.4.已知集合A 是由0,m ,m 2-3m +2三个元素构成的集合,且2∈A ,则实数m =________.解析:由题意知,m =2或m 2-3m +2=2, 解得m =2或m =0或m =3,经验证, 当m =0或m =2时, 不满足集合中元素的互异性, 当m =3时, 满足题意,故m =3. 答案:3[A 基础达标]1.下列各组对象中能构成集合的是( ) A .2017年中央电视台春节联欢晚会中好看的节目 B .某学校高一年级高个子的学生 C .2的近似值D .2016年全国经济百强县解析:选D .由于集合中的元素是确定的,所以D 中对象可构成集合.2.给出下列关系:(1)13∈R ;(2)5∈Q ;(3)-3∉Z ;(4)-3∉N ,其中正确的个数为( )A .1B .2C .3D .4解析:选B .13是实数,(1)正确;5是无理数,(2)错误;-3是整数,(3)错误;-3是无理数, (4)正确.故选B .3.若a ,b ,c ,d 为集合A 的四个元素,则以a ,b ,c ,d 为边长构成的四边形可能是( ) A .矩形 B .平行四边形 C .菱形D .梯形解析:选D .因为a ,b ,c ,d 为集合A 中的四个元素,故a ,b ,c ,d 均不相同,故选D .4.已知A 中元素满足x =3k -1,k ∈Z ,则下列表示正确的是( )A .-1∉AB .-11∈AC .3k 2-1∈AD .-34∉A解析:选C .因为-1=3×0-1∈A ,故A 错; -11=3×(-4)+1=3×(-3)-2∉A ,故B 错; -34=3×(-11)-1∈A ,故D 错; 因为k ∈Z ,所以k 2∈Z , 所以3k 2-1∈A ,故C 正确.5.由实数x ,-x ,|x |,x 2,-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个元素解析:选A .x 2=|x |,-3x 3=-x . 当x =0时,它们均为0;当x >0时,它们分别为x ,-x ,x ,x ,-x ; 当x <0时,它们分别为x ,-x ,-x ,-x ,-x .通过以上分析,它们最多表示两个不同的数,故集合中元素最多含有2个.6.下列说法中①集合N 与集合N +是同一个集合;②集合N 中的元素都是集合Z 中的元素;③集合Q 中的元素都是集合Z 中的元素;④集合Q 中的元素都是集合R 中的元素.其中正确的有________.解析:因为集合N +表示正整数集,N 表示自然数集,Z 表示整数集,Q 表示有理数集,R 表示实数集,所以①③中的说法不正确,②④中的说法正确.答案:②④7.已知集合A 含有三个元素3,4,6,且当a ∈A ,有8-a ∈A ,那么a =________. 解析:若a =3,则8-a =5∉A ,故a ≠3; 若a =4,则8-4=4∈A ,故a =4合适; 若a =6,则8-6=2∉A ,故a ≠6. 答案:48.若a ,b ∈R ,且a ≠0,b ≠0,则|a |a +|b |b 的可能取值所组成的集合中元素的个数为________.解析:当a >0且b >0时,|a |a +|b |b =2;当a ·b <0时,|a |a +|b |b =0;当a <0且b <0时,|a |a +|b |b=-2.所以集合中的元素为2,0,-2. 即元素的个数为3. 答案:39.由三个数a ,ba ,1组成的集合与由a 2,a +b ,0组成的集合是同一个集合,求a 2 017+b 2 017的值.解:由a ,ba ,1组成一个集合,可知a ≠0,且a ≠1.由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=1,a =a +b ,b a =0或⎩⎪⎨⎪⎧a 2=a ,a +b =1,b a =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =0或⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =0(舍去), 所以a 2 017+b 2 017=(-1)2 017+0=-1.10.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.综上知a =1.[B 能力提升]11.集合A 的元素y 满足y =x 2+1,集合B 的元素(x ,y )满足y =x 2+1(A ,B 中x ∈R ,y ∈R ).则下列选项中元素与集合的关系都正确的是( )A .2∈A ,且2∈BB .(1,2)∈A ,且(1,2)∈BC .2∈A ,且(3,10)∈BD .(3,10)∈A ,且2∈B解析:选C .集合A 中的元素为y ,是数集,又y =x 2+1≥1,故2∈A ,集合B 中的元素为点(x ,y ),且满足y =x 2+1,经验证,(3,10)∈B ,故选C .12.已知集合A 中的元素满足ax 2-bx +1=0,又集合A 中只有唯一的一个元素1,则实数a +b 的值为________.解析:当a ≠0时,由题意可知方程ax 2-bx +1=0有两个相等的实数根, 故⎩⎨⎧1+1=--ba,1×1=1a,解得a =1,b =2.故a +b =3.当a =0时,b =1,此时也满足条件, 所以a +b =1, 故a +b 的值为1或3. 答案:1或313.已知集合A 中含有1,0,x 这三个元素. (1)求实数x 的取值范围; (2)若x 2∈A ,求实数x 的值.解:(1)由集合中元素的互异性可知,x 的取值范围为x ≠1,x ≠0的实数.(2)若x 2=0,则x =0,此时三个元素为1,0,0,不符合集合中元素的互异性,舍去. 若x 2=1,则x =±1.当x =1时,集合中元素为1,0,1,舍去; 当x =-1时,集合中元素为1,0,-1,符合题意. 若x 2=x ,则x =0或x =1,不符合元素的互异性, 所以x =-1.14.(选做题)某研究性学习小组共有8位同学,记他们的学号分别为1,2,3,…,8.现指导老师决定派某些同学去市图书馆查询有关数据,分派的原则为:若x 号同学去,则8-x 号同学也去.请你根据老师的要求回答下列问题:(1)若只有一个名额,请问应该派谁去? (2)若有两个名额,则有多少种分派方法?解:(1)分派去图书馆查数据的所有同学构成一个集合,记作M ,则有x ∈M ,8-x ∈M . 若只有一个名额,即M 中只有一个元素,必须满足x =8-x ,故x =4,所以应该派学号为4的同学去.(2)若有两个名额,即M 中有且仅有两个不同的元素x 和8-x ,从而全部含有两个元素的集合M 应含有1,7或2,6或3,5.也就是两个名额的分派方法有3种.。
第一章集合复习教案1.1.1集合的概念1、集合的概念(1)对象:我们可以感觉到的客观存在以及我们思想中的事物或抽象符号,都可以称作对象.(2)集合:把一些能够确定的不同的对象看成一个整体,就说这个整体是由这些对象的全体构成的集合.(3)元素:集合中每个对象叫做这个集合的元素.集合通常用大写的拉丁字母表示,如A、B、C、……元素通常用小写的拉丁字母表示,如a、b、c、……2、元素与集合的关系(1)属于:如果a是集合A的元素,就说a属于A,记作a∈Aa∉(2)不属于:如果a不是集合A的元素,就说a不属于A,记作A要注意“∈”的方向,不能把a∈A颠倒过来写.3、集合中元素的特性(1)确定性:给定一个集合,任何对象是不是这个集合的元素是确定的了.(2)互异性:集合中的元素一定是不同的.(3)无序性:集合中的元素没有固定的顺序.4、集合分类根据集合所含元素个属不同,可把集合分为如下几类:(1)把不含任何元素的集合叫做空集Ф(2)含有有限个元素的集合叫做有限集(3)含有无穷个元素的集合叫做无限集{Φ,}0{,0等符号的含义注:应区分Φ,}5、常用数集及其表示方法(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)自然数集包括数0.(2)非负整数集内排除0的集.记作N*或N+,1.1.2集合的表表示方法表示一个集合可用列举法、描述法或图示法;1.列举法:把集合中的元素一一列举出来,写在大括号内;2.描述法:把集合中的元素的公共属性描述出来,写在大括号{}内。
具体方法:在大括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及取值(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。
注意: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。
1.1集合的概念及表示【知识储备】1.集合的概念(1)含义:一般地,我们把所研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集).(2)集合相等:只要构成两个集合的元素是一样的,即这两个集合中的元素完全相同,就称这两个集合相等.[知识点拨]集合中的元素必须满足如下性质:(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,某一个元素属于或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.(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:集合中的元素是没有顺序的,比如集合{1,2,3}与{2,3,1}表示同一集合.2.元素与集合的关系关系概念记法读法属于如果a是集合A中的元素,就说a属于集合Aa∈A a属于集合A不属于如果a不是集合A中的元素,就说a不属于集合Aa∉A a不属于集合A[知识点拨]符号“∈”和“∉”只能用于元素与集合之间,并且这两个符号的左边是元素,右边是集合,具有方向性,左右两边不能互换.3.集合的表示法(1)自然语言表示法:用文字语言形式来表示集合的方法.例如:小于3的实数组成的集合.(2)字母表示法:用一个大写拉丁字母表示集合,如A,B,C等,用小写拉丁字母表示元素,如a,b,c等.常用数集的表示:名称非负整数集(自然数集)正整数集整数集有理数集实数集符号N N*或N+Z Q R(3)列举法:把集合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.(4)描述法:在花括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及取值(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.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.【题型精讲】【题型一集合概念的理解】必备技巧判断一组对象是否能构成集合的三个依据判断一组对象能否组成集合,关键看该组对象是否满足确定性,如果此组对象满足确定性,就可以组成集合;否则,不能组成集合.同时还要注意集合中元素的互异性、无序性.例1下列对象中不能构成一个集合的是()A.某校比较出名的教师B.方程−2=0的根C.不小于3的自然数D.所有锐角三角形例2(多选)下列各组对象能构成集合的是()A.拥有手机的人B.2024年高考数学难题C.所有有理数D.小于π的正整数【题型精练】1.给出下列说法:①在一个集合中可以找到两个相同的元素;②好听的歌能组成一个集合;③高一(1)班所有姓氏能构成集合;④把1,2,3三个数排列,共有6种情况,因此由这三个数组成的集合有6个.其中正确的个数为()A.0B.1C.2D.32.下列各组对象中能构成集合的是()A.充分接近的实数的全体B.数学成绩比较好的同学C.小于20的所有自然数D.未来世界的高科技产品【题型二用列举法表示集合】例3用列举法表示下列集合(1)11以内非负偶数的集合;(2)方程(+1)(2−4)=0的所有实数根组成的集合;(3)一次函数=2与=+1的图象的交点组成的集合.【题型精练】1.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A;(2)方程2−9=0的实数根组成的集合B;(3)一次函数=+2与=−2+5的图象的交点组成的集合C.2.用列举法表示下列集合.(1)不大于10的非负偶数组成的集合A;(2)小于8的质数组成的集合B;(3)方程22−−3=0的实数根组成的集合C;(4)一次函数=+3与=−2+6的图象的交点组成的集合D.【题型三用描述法表示集合】必备技巧利用描述法表示集合的关注点(1)写清楚该集合代表元素的符号.(2)所有描述的内容都要写在花括号内.(3)在通常情况下,集合中竖线左侧元素的所属范围为实数集时可以省略不写.例4用适当的方法表示下列集合:(1)方程组2314,328x y x y -=⎧⎨+=⎩的解集;(2)方程2210x x -+=的实数根组成的集合;(3)平面直角坐标系内所有第二象限的点组成的集合;(4)二次函数2210y x x =+-的图象上所有的点组成的集合;(5)二次函数2210y x x =+-的图象上所有点的纵坐标组成的集合.【题型精练】1.用描述法表示下列集合:(1)不等式3+2>5的解集;(2)平面直角坐标系中第二象限的点组成的集合;(3)二次函数=2−2+3图象上的点组成的集合.(4)平面直角坐标系中第四象限内的点组成的集合;(5)集合1,12,13,14(6)所有被3整除的整数组成的集合;(7)方程2++1=0的所有实数解组成的集合.2.试说明下列集合各表示什么?1|A y yx ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭;{|B x y ==;()1,|C x y y x ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭(),|13y D x y x ⎧⎫==⎨⎬-⎩⎭;{}0,1E x y ===;{}1,1F x y x y =+=-=-.【题型四元素与集合的关系】必备技巧判断元素和集合关系的两种方法(1)直接法:集合中的元素是直接给出的.(2)推理法:对于某些不便直接表示的集合,只要判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可.例5用符号“∈”或“∉”填空:(1)0______∅;(2)2-_______2{|5}x x <;(3)(2,3)_______{(,)|23}x y x y +=;(4)2017_______{|41,}x x n n =-∈Z .例6(吉林长春市期中)已知集合M=6*,5a N a ⎧∈⎨-⎩且}a Z ∈,则M 等于()A .{2,3}B .{1,2,3,4}C .{1,2,3,6}D .{1-,2,3,4}【题型精练】1.(多选)(浙江高一期末)若集合{}22|,,A x x m n m n ==+∈Z ,则()A .1A∈B .2A∈C .3A∈D .4A∈2.已知集合{},M m m a a b Q ==+∈,则下列四个元素中属于M 的元素的个数是()①1+;;A .4B .3C .2D .1【题型五确定集合中的元素】必备技巧确定集合中的元素(1)充分理解集合的描述法,(2)注意检验元素互异性.例7(1)(山东济南高一期末)已知集合(){},2,,A x y x y x y N =+≤∈,则A 中元素的个数为()A .1B .5C .6D .无数个(2)集合*12|x N Z x ⎧⎫∈∈⎨⎬⎩⎭中含有的元素个数为()A .4B .6C .8D .12例8(1)(江苏苏州市期中)设集合{123}{45}}A C x B y x A y B ===+∈∈,,,,,,,则C 中元素的个数为()A .3B .4C .5D .6(2)(江苏南通市月考)已知集合(){},2,,A x y x y x Z y Z =+≤∈∈,则A 中元素的个数为()A .9B .10C .12D .13(3)(黑龙江大庆市期中)由实数2,,|,x x x -所组成的集合,最多可含有()个元素A .2B .3C .4D .51.若集合()(){}326A x N x x =∈--<,则A 中的元素个数为()A .3B .4C .5D .62.若集合{}0123A =,,,,()}{,,B x y x A y A x y A =∈∈-∈,,则B 中所含元素的个数为()A .4B .6C .7D .103.(青海高一月考)已知集合{1,2,3,4,5}A ={},(,),,B x y x A y A x y A =∈∈-∈,则B 中所含元素的个数为()A .3B .6C .8D .10【题型六元素特性中的求参问题】必备技巧利用集合中元素的确定性、互异性求参数的策略及注意点(1)策略:根据集合中元素的确定性,可以解出参数的所有可能值,再根据集合中元素的互异性对求得的参数值进行检验.(2)注意点:利用集合中元素的互异性解题时,要注意分类讨论思想的应用.例9(上海市进才中学高一期末)已知集合22{2,(1),33}Aa a a =+++,且1A∈,则实数a 的值为________.例10(山东济南月考)已知集合{}2210,A x ax x a R =++=∈.(1)若A 中只有一个元素,求a 的值;(2)若A 中至少有一个元素,求a 的取值范围;(3)若A 中至多有一个元素,求a 的取值范围.1.(吴起高级中学高一月考)若{}22111a a ∈++,,,则a =()A .2B .1或-1C .1D .-12.已知{}222,(1),33A a a a a =++++,若1A∈,则实数a 构成的集合B 的元素个数是()A .0B .1C .2D .33.(云南丽江市期末)若集合2{|210}A x kx x =++=中有且仅有一个元素,则k 的值为___________.。
1.1 集合的概念【知识必备】一、集合的概念1. 对象:我们把各种各样的事物或一些抽象的符号都可以看作对象.2. 集合:一般的,把一些能够确定的不同的对象看成一个整体,就说这个整体是由这些对象的全体构成的集合(或集).3. 元素:构成集合的每个对象叫做这个集合的元素.一般地,研究对象统称为元素(element ),一些元素组成的总体叫集合(set ),也简称集.二、元素与集合的关系1. 元素与集合的关系:集合通常用英语大写字母A ,B , C 来表示,它们的元素通常用英语小写字母a ,b , c 来表示.如果a 是集合A 的元素,就说a 属于A ,记作:A a ∈读作“a 属于A ”.如果a 不是集合A 的元素,就说a 不属于A ,记作:A a ∉读作“a 不属于A ”.2. 空集:我们考虑方程21+=+x x 的解的全体构成的集合,显然这个集合不含有任何元素. 一般的,我们把不含任何元素的集合叫做空集,记作φ.三、集合的性质1. 集合元素的特征(1)确定性:设A 是一个给定的集合,x 是某一个具体对象,则x 或者是A 的元素,或者不是A 的元素,两种情况必有一种且只有一种成立.(2)互异性:一个给定集合中的元素,指属于这个集合的互不相同的个体(对象),因此,同一集合中不应重复出现同一元素.(3)无序性:一般不考虑元素之间的顺序,但在表示数列之类的特殊集合时,通常按照习惯的由小到大的数轴顺序书写.2. 常用数集及其记法非负整数全体构成的集合,叫做自然数集,记作N ;在自然数集内排除0的集合叫做正整数集,记作N *或N +;整数全体构成的集合,叫做整数集,记作Z ;有理数全体构成的集合,叫做有理数集,记作Q ;实数全体构成的集合,叫做实数集,记作R.另外,集合可以根据它含有的元素的个数分为两类:含有有限个元素的集合叫做有限集,含有无限个元素的集合叫做无限集.【题型分析】题型一:判断能否确定集合1. 下列语句是否能确定一个集合(1)你所在的班级中,体重超过75kg 的学生的全体;(2)大于五的自然数的全体;(3)某校高一(1)班性格开朗的女生全体;(4)质数的全体;(5)平方后值等于-1的实数的全体;(6)与1接近的实数的全体;(7)英语字母的全体;(8)小于99,且个位与十位上的数字之和是9的所有自然数;(9)平面直角坐标系内以原点为圆心,以1为半径的圆内所有的点(不包括圆上的点);(10)一元二次方程0432=-+x x 的根;(11)2,1,222++x x x ; (12)书店中有意思的小说的全体.2. 下列各组对象:①接近于0的数的全体;②比较小的正整数全体;③平面上到点O 的距离等于1的点的全体;④正三角形的全体;⑤2的近似值的全体. 其中能构成集合的组数是( )A. 2B. 3C. 4D. 5 题型二:确定集合的元素指出下列集合中的元素是什么?1. 方程12=x 的解的全体构成一个集合;2. 平行四边形的全体构成一个集合;3. 平面上与一个定点O 的距离等于定长r 的点的全体构成一个集合.题型三:判断元素与集合之间的关系用符号∈或∉填空:1. 设集合A 是正整数的集合,则0________A ,2________A ,()01- _______A ; 2. 设集合B 是小于11的所有实数的集合,则 23______B ,1+2______B ;-3_______N ; 3.14_______Q ;31_______Z ; 0_______φ; 3_______Q ; 21-_______R ; 1_______+N ; π_______R ; 题型四:判断有限集和无限集1. 判断下列语句是否正确:(1)1995年末世界上的人构成一个无限集;(2)某一时刻,地球的所有卫星构成的集合是无限集;(3)所有三角形构成的集合是无限集;(4)周长为20cm 的三角形构成的集合是有限集.2. 下列集合中,哪些是非空的有限集?哪些是无限集?哪些是空集?(1)小于10000的质数全体构成的集合;(2)⊙O 内点的全体构成的集合;(3)线段AB 内包含AB 中点M 的所有线段构成的集合;(4)大于0,并且小于1的自然数全体构成的集合;(5)中国古代四大发明的集合;(6)坐标平面上第二象限的点的集合.1.2 集合的表示方法【知识必备】集合的表示方法1. 列举法: .如:{1,2,3,4,5},2222{,32,5,}x x y x x y +-+,…;列举法使用条件:集合中元素个数是__________________.练习:由方程012=-x 的所有解组成的集合,可以表示为 .2. 特征性质描述法: . 如:{}{}22,,10,x R x n n N x R x ∈=∈∈-= 格式:{x ∈A| P (x )} 含义:在集合A 中满足条件P (x )的x 的集合.注:(1)不等式23>-x 的解集可以表示为:}23{>-∈x R x 或}23{>-x x .(2)在不混淆,不引起误解情况下,集合的代表元素也可省略.① 所有直角三角形的集合可以表示为:{x x 是直角三角形}⇒{直角三角形}. ② 所有整数的集合可以表示成:{}{}x R x ∈⇒是整数整数.③ 这里的{ }已包含“所有”的意思,所以不必写{全体整数}.实数集表示成R ,不可以表示成 {}{}R ,实数集。
课题:1.1集合-集合的概念(1)教学目的:(1)使学生初步理解集合的概念,知道常用数集的概念及记法(2)使学生初步了解“属于”关系的意义(3)使学生初步了解有限集、无限集、空集的意义教学重点:集合的基本概念及表示方法教学难点: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授课类型:新授课课时安排:1课时教具:多媒体、实物投影仪内容分析:?? 1.集合是中学数学的一个重要的基本概念在小学数学中,就渗透了集合的初步概念,到了初中,更进一步应用集合的语言表述一些问题例如,在代数中用到的有数集、解集等;在几何中用到的有点集至于逻辑,可以说,从开始学习数学就离不开对逻辑知识的掌握和运用,基本的逻辑知识在日常生活、学习、工作中,也是认识问题、研究问题不可缺少的工具这些可以帮助学生认识学习本章的意义,也是本章学习的基础??? 把集合的初步知识与简易逻辑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、掌握和使用数学语言的基础例如,下一章讲函数的概念与性质,就离不开集合与逻辑??? 本节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,包括列举法、描述法,还给出了画图表示集合的例子??? 这节课主要学习全章的引言和集合的基本概念学习引言是引发学生的学习兴趣,使学生认识学习本章的意义本节课的教学重点是集合的基本概念??? 集合是集合论中的原始的、不定义的概念在开始接触集合的概念时,主要还是通过实例,对概念有一个初步认识教科书给出的“一般地,某些指定的对象集在一起就成为一个集合,也简称集”这句话,只是对集合概念的描述性说明教学过程:一、复习引入:1.简介数集的发展,复习最大公约数和最小公倍数,质数与和数;2.教材中的章头引言;3.集合论的创始人——康托尔(德国数学家)(见附录);4.“物以类聚”,“人以群分”;5.教材中例子(P4)二、讲解新课:阅读教材第一部分,问题如下:(1)有那些概念?是如何定义的?(2)有那些符号?是如何表示的?(3)集合中元素的特性是什么?(一)集合的有关概念:由一些数、一些点、一些图形、一些整式、一些物体、一些人组成的.我们说,每一组对象的全体形成一个集合,或者说,某些指定的对象集在一起就成为一个集合,也简称集.集合中的每个对象叫做这个集合的元素.定义:一般地,某些指定的对象集在一起就成为一个集合.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2、常用数集及记法(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*3、元素对于集合的隶属关系(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4、集合中元素的特性(1)确定性:按照明确的判断标准给定一个元素或者在这个集合里,或者不在,不能模棱两可(2)互异性:集合中的元素没有重复(3)无序性:集合中的元素没有一定的顺序(通常用正常的顺序写出)5、⑴集合通常用大写的拉丁字母表示,如A、B、C、P、Q……元素通常用小写的拉丁字母表示,如a、b、c、p、q……⑵“∈”的开口方向,不能把a∈A颠倒过来写三、练习题:1、教材P5练习1、22、下列各组对象能确定一个集合吗?(1)所有很大的实数(不确定)(2)好心的人(不确定)(3)1,2,2,3,4,5.(有重复)3、设a,b是非零实数,那么可能取的值组成集合的元素是_-2,0,2__4、由实数x,-x,|x|,所组成的集合,最多含( A )(A)2个元素(B)3个元素(C)4个元素(D)5个元素5、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证明(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四、小结:本节课学习了以下内容:1.集合的有关概念:(集合、元素、属于、不属于)2.集合元素的性质:确定性,互异性,无序性3.常用数集的定义及记法五、课后作业:六、板书设计(略)七、课后记:八、附录:康托尔简介发疯了的数学家康托尔(Georg Cantor,1845-1918)是德国数学家,集合论的创始者1845年3月3日生于圣彼得堡,1918年1月6日病逝于哈雷康托尔11岁时移居德国,在德国读中学1862年17岁时入瑞士苏黎世大学,翌年入柏林大学,主修数学,1866年曾去格丁根学习一学期1867年以数论方面的论文获博士学位1869年在哈雷大学通过讲师资格考试,后在该大学任讲师,1872年任副教授,1879年任教授由于研究无穷时往往推出一些合乎逻辑的但又荒谬的结果(称为“悖论”),许多大数学家唯恐陷进去而采取退避三舍的态度在1874—1876年期间,不到30岁的年轻德国数学家康托尔向神秘的无穷宣战他靠着辛勤的汗水,成功地证明了一条直线上的点能够和一个平面上的点一一对应,也能和空间中的点一一对应这样看起来,1厘米长的线段内的点与太平洋面上的点,以及整个地球内部的点都“一样多”,后来几年,康托尔对这类“无穷集合”问题发表了一系列文章,通过严格证明得出了许多惊人的结论康托尔的创造性工作与传统的数学观念发生了尖锐冲突,遭到一些人的反对、攻击甚至谩骂有人说,康托尔的集合论是一种“疾病”,康托尔的概念是“雾中之雾”,甚至说康托尔是“疯子”来自数学权威们的巨大精神压力终于摧垮了康托尔,使他心力交瘁,患了精神分裂症,被送进精神病医院真金不怕火炼,康托尔的思想终于大放光彩1897年举行的第一次国际数学家会议上,他的成就得到承认,伟大的哲学家、数学家罗素称赞康托尔的工作“可能是这个时代所能夸耀的最巨大的工作”可是这时康托尔仍然神志恍惚,不能从人们的崇敬中得到安慰和喜悦1918年1月6日,康托尔在一家精神病院去世集合论是现代数学的基础,康托尔在研究函数论时产生了探索无穷集和超穷数的兴趣康托尔肯定了无穷数的存在,并对无穷问题进行了哲学的讨论,最终建立了较完善的集合理论,为现代数学的发展打下了坚实的基础康托尔创立了集合论作为实数理论,以至整个微积分理论体系的基础从而解决17世纪牛顿(I.Newton,1642-1727)与莱布尼茨(G.W.Leibniz,1646-1716)创立微积分理论体系之后,在近一二百年时间里,微积分理论所缺乏的逻辑基础和从19世纪开始,柯西(A.L.Cauchy,1789-1857)、魏尔斯特拉斯(K.Weierstrass,1815-1897)等人进行的微积分理论严格化所建立的极限理论克隆尼克(L.Kronecker,1823-1891),康托尔的老师,对康托尔表现了无微不至的关怀他用各种用得上的尖刻语言,粗暴地、连续不断地攻击康托尔达十年之久他甚至在柏林大学的学生面前公开攻击康托尔横加阻挠康托尔在柏林得到一个薪金较高、声望更大的教授职位使得康托尔想在柏林得到职位而改善其地位的任何努力都遭到挫折法国数学家彭加勒(H.Poi-ncare,1854-1912):我个人,而且还不只我一人,认为重要之点在于,切勿引进一些不能用有限个文字去完全定义好的东西集合论是一个有趣的“病理学的情形”,后一代将把(Cantor)集合论当作一种疾病,而人们已经从中恢复过来了德国数学家魏尔(C.H.Her-mann Wey1,1885-1955)认为,康托尔关于基数的等级观点是雾上之雾菲利克斯.克莱因(F.Klein,1849-1925)不赞成集合论的思想数学家H.A.施瓦兹,康托尔的好友,由于反对集合论而同康托尔断交从1884年春天起,康托尔患了严重的忧郁症,极度沮丧,神态不安,精神病时时发作,不得不经常住到精神病院的疗养所去变得很自卑,甚至怀疑自己的工作是否可靠他请求哈勒大学当局把他的数学教授职位改为哲学教授职位健康状况逐渐恶化,1918年,他在哈勒大学附属精神病院去世流星埃.伽罗华(E.Galois,1811-1832),法国数学家伽罗华17岁时,就着手研究数学中最困难的问题之一一般π次方程求解问题许多数学家为之耗去许多精力,但都失败了直到1770年,法国数学家拉格朗日对上述问题的研究才算迈出重要的一步伽罗华在前人研究成果的基础上,利用群论的方法从系统结构的整体上彻底解决了根式解的难题他从拉格朗日那里学习和继承了问题转化的思想,即把预解式的构成同置换群联系起来,并在阿贝尔研究的基础上,进一步发展了他的思想,把全部问题转化成或者归结为置换群及其子群结构的分析上同时创立了具有划时代意义的数学分支——群论,数学发展史上作出了重大贡献1829年,他把关于群论研究所初步结果的第一批论文提交给法国科学院科学院委托当时法国最杰出的数学家柯西作为这些论文的鉴定人在1830年1月18日柯西曾计划对伽罗华的研究成果在科学院举行一次全面的意见听取会然而,第二周当柯西向科学院宣读他自己的一篇论文时,并未介绍伽罗华的著作1830年2月,伽罗华将他的研究成果比较详细地写成论文交上去了以参加科学院的数学大奖评选,论文寄给当时科学院终身秘书J.B.傅立叶,但傅立叶在当年5月就去世了,在他的遗物中未能发现伽罗华的手稿1831年1月伽罗华在寻求确定方程的可解性这个问题上,又得到一个结论,他写成论文提交给法国科学院这篇论文是伽罗华关于群论的重要著作当时的数学家S.K.泊松为了理解这篇论文绞尽了脑汁尽管借助于拉格朗日已证明的一个结果可以表明伽罗华所要证明的论断是正确的,但最后他还是建议科学院否定它1832年5月30日,临死的前一夜,他把他的重大科研成果匆忙写成后,委托他的朋友薛伐里叶保存下来,从而使他的劳动结晶流传后世,造福人类1832年5月31日离开了人间死因参加无意义的决斗受重伤1846年,他死后14年,法国数学家刘维尔着手整理伽罗华的重大创作后,首次发表于刘维尔主编的《数学杂志》上。