浙江省2018版高一数学人教版A版必修一学案:第一单元 1.1.1 第1课时 集合的含义
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必修一《1.1.1集合的含义与表示》教学案教学目标1.了解集合的含义;理解元素与集合的“属于”关系;熟记常用数集专用符号.2.深刻理解集合元素的确定性、互异性、无序性;能够用其解决有关问题.3.能选择不同的形式表示具体问题中的集合.重点难点教学重点:集合的基本概念与表示方法.教学难点:选择适当的方法表示具体问题中的集合.教学过程导入新课思路1.集合对我们来说可谓是“最熟悉的陌生人”.说它熟悉,是因为我们在现实生活中常常用到“集合”这个名词;比如说,军训的时候,教官是不是经常喊:“高一(4)班的同学,集合啦!”那么说它陌生,是因为我们还未从数学的角度理解集合,从数学的层面挖掘集合的内涵.那么,在数学的领域中,集合究竟是什么呢?集合又有着怎样的含义呢?就让我们通过今天这堂课的学习,一起揭开“集合”神秘的面纱.思路2.你经常会谈论你的家庭,你的班级.其实在讲到你的家庭、班级的时候,你必定在联想构成家庭、班级的成员,例如:家庭成员就是被你称为父亲、母亲、哥哥、姐姐、妹妹、弟弟……的人;班级成员就是与你在同一个教室里一起上课、一起学习的人;一些具有特定属性的人构成的群体,在数学上就是一个集合.那么,在数学中,一些对象的总体怎样才可以构成集合、集合中的元素有哪些特性?集合又有哪些表示方法呢?这就是本节课我们所要学习的内容.思路3.“同学们,在小学和初中的学习过程中,我们已经接触过一些集合的例子,比如说:有理数集合,到一个定点的距离等于定长的点的集合(圆),那么大家是否能够举出更多关于集合的例子呢?”(通过两个简单的例子,引导大家进行类比,运用发散性思维思考说出更多的关于集合的实例,然后教师予以点评.)“那么,集合的含义究竟是什么?它又该如何表示呢?这就是我们今天要研究的课题.”推进新课新知探究提出问题①中国有许多传统的佳节,那么这些传统的节日是否能构成一个集合?如果能,这个集合由什么组成?②全体自然数能否构成一个集合?如果能,这个集合由什么组成?③方程x2-3x+2=0的所有实数根能否构成一个集合?如果能,这个集合由什么组成?④你能否根据上述几个问题总结出集合的含义?讨论结果:①能.这个集合由春节、元宵节、端午节等有限个种类的节日组成,称为有限集.②能.这个集合由0,1,2,3,……等无限个元素组成,称为无限集.③能.这个集合由1,2两个数组成.④我们把研究对象统称为“元素”,把一些元素组成的总体叫做“集合”.提出问题通过以上的学习我们已经知道集合是由一些元素组成的总体,那么是否所有的元素都能构成集合呢?请看下面几个问题.①近视超过300度的同学能否构成一个集合?②“眼神很差”的同学能否构成一个集合?③比较问题①②,说明集合中的元素具有什么性质?④我们知道冬虫夏草既是一种植物,又是一种动物.那么在所有动植物构成的集合中,冬虫夏草出现的次数是一次呢还是两次?⑤组成英文单词every的字母构成的集合含有几个元素?分别是什么?⑥问题④⑤说明集合中的元素具有什么性质?⑦在玩斗地主的时候,我们都知道3,4,5,6,7是一个顺子,那比如说老师出牌的时候把这五张牌的顺序摆成了5,3,6,7,4,那么这还是一个顺子么?类比集合中的元素,一个集合中的元素是3,4,5,6,7,另外一个集合中的元素是5,3,6,7,4,这两个集合中的元素相同么?集合相同吗?这体现了集合中的元素的什么性质?讨论结果:①能.②不能.③确定性.问题②对“眼神很差”的同学没有一个确定的标准,到底怎样才算眼神差,是近视300度?400度?还是说“眼神很差”只是寓意?我们不得而知.因此通过问题①②我们了解到,对于给定的集合,它的元素必须是确定的,即任何一个元素要么在这个集合中,要么不在这个集合中,这就是集合中元素的确定性.④一次.⑤4个元素.e,v,r,y这四个字母.⑥互异性.一个集合中的元素是互不相同的,也就是说,集合中的元素不能重复出现.⑦是.元素相同.集合相同.体现集合中元素的无序性,即集合中的元素的排列是没有顺序的.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.提出问题①如果用A表示所有的自然数构成的集合,B表示所有的有理数构成的集合,a=1.58,那么元素a和集合A,B分别有着怎样的关系?②大家能否从问题①中总结出元素与集合的关系?③A表示“1~20内的所有质数”组成的集合,那么3__________A,4__________A.讨论结果:①a是集合B中的元素,a不是集合A中的元素.②a是集合B中的元素,就说a属于集合B,记作a∈B;a不是集合A中的元素,就说a不属于集合A,记作a∉A.因此元素与集合的关系有两种,即属于和不属于.③3∈A,4∉A.提出问题①从这堂课的开始到现在,你们注意到我用了几种方法表示集合吗?②字母表示法中有哪些专用符号?③除了自然语言法和字母表示法之外,课本还为我们提供了几种集合的表示方法?分别是什么?④列举法的含义是什么?你能否运用列举法表示一些集合?请举例!⑤能用列举法把下列集合表示出来吗?小于10的质数;不等式x-2>5的解集.⑥描述法的含义是什么?你能否运用描述法表示一些集合?请举例!⑦集合的表示方法共有几种?讨论结果:①两种,自然语言法和字母表示法.②非负整数集(或自然数集),记作N;除0的非负整数集,也称正整数集,记作N*或N+;整数集,记作Z;有理数集,记作Q;实数集,记作R.③两种,列举法与描述法.④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.例如“地球上的四大洋”组成的集合可以用列举法表示为{太平洋,大西洋,印度洋,北冰洋},方程x2-3x+2=0的所有实数根组成的集合可以用列举法表示为{1,2}.⑤“小于10的质数”可以用列举法表示出来;“不等式x-2>5的解集”不能够用列举法表示出来,因为这个集合是一个无限集.因此,当集合是无限集或者其元素数量较多而不便于无一遗漏地列举出来的时候,如果我们再用列举法来表示集合就显得不够简洁明了.⑥用集合所含元素的共同特征表示集合的方法称为描述法.具体方法是: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.例如,不等式x-2>5的解集可以表示为{x∈R|x>7};所有的正方形的集合可以表示为{x|x是正方形},也可写成{正方形}.⑦自然语言法、字母表示法、列举法、描述法.应用示例例1下列所给对象不能构成集合的是__________.(1)高一数学课本中所有的难题;(2)某一班级16岁以下的学生;(3)某中学的大个子;(4)某学校身高超过1.80米的学生.活动探究:教师首先引导学生通过读题、审题,了解本题考查的基本知识点——集合中元素的确定性;然后指导学生对4个选项进行逐一判断;判断所给元素是否能构成集合,关键是看是否满足集合元素的确定性.解析:(1)不能构成集合.“难题”的概念是模糊的,不确定的,无明确的标准,对于一道数学题是否是“难题”无法客观地判断.实际上一道数学题是“难者不会,会者不难”,因而“高一数学课本中所有的难题”不能构成集合.(2)能构成集合,其中的元素是某班级16岁以下的学生.(3)因为未规定大个子的标准,所以(3)不能组成集合.(4)由于(4)中的对象具备确定性,因此,能构成集合.答案:(1)(3)例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x2=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.活动探究:讲解例2的过程中,可以设计如下问题引导学生:针对例2(1):①自然数中是否含有0?②小于10的自然数有哪些?③如何用列举法表示小于10的所有自然数组成的集合?针对例2(2):①解一元二次方程的方法有哪些?分别是什么?②方程x2=x的解是什么?③如何用列举法表示方程x2=x的所有实数根组成的集合?针对例2(3):①如何判断一个数是否为质数(即质数的定义是什么)?②1~20以内的质数有哪些?③如何用列举法表示由1~20以内的所有质数组成的集合?在用列举法表示集合的过程中,应让学生先明确集合中的元素,再把元素写入“{}”内,并用逗号隔开.解:(1)小于10的自然数有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,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)方程x2=x的两个实根为x1=0,x2=1,设方程x2=x的所有实数根组成的集合为B,那么B={0,1};(3)1~20以内的质数有2,3,5,7,11,13,17,19,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:本题主要考查了集合表示法中的列举法,通过本题的教学可以体会利用集合表示教学内容的严谨性和简洁性.例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.活动探究:讲解例3的过程中,可以设计如下问题引导学生:针对例3(1)——列举法①方程x2-2=0的解是什么?②如何用列举法表示方程x2-2=0的所有实数根组成的集合?针对例3(1)——描述法①描述法的定义是什么?②所求集合中元素有几个共同特征?分别是什么?③如何用描述法表示所求集合?针对例3(2)——列举法①大于10小于20的所有整数有哪些?②由大于10小于20的所有整数组成的集合用列举法如何表示?针对例3(2)——描述法①所求集合中元素有几个共同特征?分别是什么?②如何用描述法表示所求集合?解:(1)设方程x2-2=0的实数根为x,并且满足x2-2=0,因此,用描述法表示为A={x∈R|x2-2=0};方程x2-2=0的两个实根为x1=-2,x2=2,因此,用列举法表示为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{11,12,13,14,15,16,17,18,19}.点评:例2和例3是通过“问题引导”的方式,使学生逐步逼近答案的过程.在此过程中,既帮助学生理清了解答问题的基本思路,又使得列举法和描述法在实例中得到进一步的巩固.知能训练课后练习1,2.【补充练习】1.考查下列对象能否构成集合:(1)著名的数学家;(2)某校2013年在校的所有高个子同学;(3)不超过20的非负数;(4)方程x 2-9=0在实数范围内的解;(5)直角坐标平面内第一象限的一些点;(6)3的近似值的全体.答案:(1)(2)(5)(6)不能组成集合,(3)(4)能组成集合.2.用适当的符号填空:(1)0__________N ,5__________N ,16__________N ;(2)-12__________Q ,π__________Q ,e __________C R Q (e 是个无理数);(3)2-3+2+3=__________{x |x =a +6b ,a ∈Q ,b ∈Q }.答案:(1)∈ ∉ ∈ (2)∈ ∉ ∈ (3)∈3.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 ,求实数m 的值. 解:∵2∈A ,∴m =2或m 2-3m +2=2.若m =2,则m 2-3m +2=0,不符合集合中元素的互异性,舍去.若m 2-3m +2=2,求得m =0或3.m =0不合题意,舍去.∴m 只能取3.4.用适当方法表示下列集合:(1)函数y =ax 2+bx +c (a ≠0)的图象上所有点的集合;(2)一次函数y =x +3与y =-2x +6的图象的交点组成的集合;(3)不等式x -3>2的解集;(4)自然数中不大于10的质数集.答案:(1)描述法:{(x ,y )|y =ax 2+bx +c ,x ∈R ,a ≠0}.(2)描述法:⎩⎨⎧ (x ,y )⎪⎪⎪ ⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫y =x +3y =-2x +6=⎩⎨⎧ (x ,y )⎪⎪⎪⎭⎬⎫⎩⎪⎨⎪⎧ x =1y =4.列举法:{(1,4)}.(3)描述法:{x |x >5}(4)列举法:{2,3,5,7}.拓展提升问题1:设集合P ={x -y ,x +y ,xy },Q ={x 2+y 2,x 2-y 2,0},若P =Q ,求x ,y 的值及集合P ,Q .活动探究:首先,应让学生思考两个数集相等的条件——集合中的元素分别对应相等;然后,再引导学生讨论:本题中集合P ,Q 对应相等时,其元素可能出现的几种情况,并根据讨论的结果进行计算;最后,应当指导学生自主探究,应用集合中元素的性质检验所求结果是否符合要求.解:∵P =Q 且0∈Q ,∴0∈P .若x +y =0或x -y =0,则x 2-y 2=0,从而Q ={x 2+y 2,0,0},与集合中元素的互异性矛盾,∴x +y ≠0且x -y ≠0;若xy =0,则x =0或y =0.当y =0时,P ={x ,x ,0},与集合中元素的互异性矛盾,∴y ≠0;当x =0时,P ={-y ,y ,0},Q ={y 2,-y 2,0},由P =Q 得⎩⎪⎨⎪⎧ -y =y 2,y =-y 2,y ≠0, ① 或⎩⎪⎨⎪⎧ -y =-y 2,y =y 2,y ≠0.②由①得y =-1,由②得y =1,∴⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =-1或⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =1,此时P =Q ={1,-1,0}.点评:本题综合性地考查了两数集相等的条件、集合中元素的性质以及学生的运算能力和分类讨论能力.问题2:已知集合A ={x |ax 2-3x +2=0},若A 中的元素至多只有一个,求a 的取值范围. 活动探究:讨论关于x 的方程ax 2-3x +2=0实数根的情况,从中确定a 的取值范围,依题意,方程有一个实数根或两个相等的实数根或无实数根.解:(1)a =0时,原方程为-3x +2=0,x =23,符合题意.(2)a ≠0时,方程ax 2-3x +2=0为一元二次方程.由Δ=9-8a ≤0,得a ≥98.∴当a ≥98时,方程ax 2-3x +2=0无实数根或有两个相等的实数根.综合(1)(2),知a =0或a ≥98.点评:“a =0”这种情况最容易被忽视,只有在“a ≠0”的条件下,方程ax 2-3x +2=0才是一元二次方程,才能用判别式Δ解决问题.问题3:设S={x|x=m+2n,m,n∈Z}.(1)若a∈Z,则a是否是集合S中的元素?(2)对S中的任意两个x1,x2,则x1+x2,x1·x2是否属于S?活动探究:针对问题(1)——首先引导学生仔细观察集合S中元素的共同特征与构成方式;然后,再引导学生思考题中所给的元素a能否表示成m+2n的形式;如果能,m和n分别是多少,如果不能,请说明理由;最后小结,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.针对问题(2)——首先引导学生将x1,x2分别表示出来,再引导大家根据正确的表示结果,推断x1+x2,x1·x2是否是集合S中的元素.解:(1)a是集合S中的元素,a=a+2×0∈S.(2)不妨设x1=m+2n,x2=p+2q,m,n,p,q∈Z.则x1+x2=(m+2n)+(p+2q)=(m+p)+2(n+q),m,n,p,q∈Z.∴x1+x2∈S;x1·x2=(m+2n)·(p+2q)=(mp+2nq)+2(mq+np),m,n,p,q∈Z.∴x1·x2∈S.综上,x1+x2,x1·x2都属于S.点评:本题考查集合的描述法以及元素与集合间的关系.课堂小结本节学习了:(1)集合的含义;(2)集合中元素的性质;(3)元素与集合的关系;(4)集合的表示方法.课后作业习题1.1A组3,4.。
新教材高中数学:1.1 空间向量及其运算1.1.1 空间向量及其线性运算学 习 目 标核 心 素 养1.理解空间向量的概念.(难点)2.掌握空间向量的线性运算.(重点)3.掌握共线向量定理、共面向量定理及推论的应用.(重点、难点)1.通过空间向量有关概念的学习,培养学生的数学抽象核心素养.2.借助向量的线性运算、共线向量及共面向量的学习,提升学生的直观想象和逻辑推理的核心素养.国庆期间,某游客从上海世博园(O )游览结束后乘车到外滩(A )观赏黄浦江,然后抵达东方明珠(B )游玩,如图1,游客的实际位移是什么?可以用什么数学概念来表示这个过程?图1 图2如果游客还要登上东方明珠顶端(D )俯瞰上海美丽的夜景,如图2,那么他实际发生的位移是什么?又如何表示呢?1.空间向量(1)定义:在空间,具有大小和方向的量叫做空间向量. (2)长度或模:空间向量的大小. (3)表示方法:①几何表示法:空间向量用有向线段表示;②字母表示法:用字母a ,b ,c ,…表示;若向量a 的起点是A ,终点是B ,也可记作:AB →,其模记为|a |或|AB →|.2.几类常见的空间向量名称 方向 模 记法 零向量 任意 0 0 单位向量任意1相反向量 相反 相等 a 的相反向量:-aAB →的相反向量:BA →相等向量相同相等a =b3.空间向量的线性运算 (1)向量的加法、减法 空间向量的运算加法 OB →=OA →+OC →=a +b减法CA →=OA →-OC →=a -b加法运算律①交换律:a +b =b +a②结合律:(a +b )+c =a +(b +c )(2)空间向量的数乘运算①定义:实数λ与空间向量a 的乘积λa 仍然是一个向量,称为向量的数乘运算. 当λ>0时,λa 与向量a 方向相同; 当λ<0时,λa 与向量a 方向相反;当λ=0时,λa =0;λa 的长度是a 的长度的|λ|倍. ②运算律a .结合律:λ(μa )=μ(λa )=(λμ)a .b .分配律:(λ+μ)a =λa +μa ,λ(a +b )=λa +λb . 思考:向量运算的结果与向量起点的选择有关系吗? [提示] 没有关系. 4.共线向量(1)定义:表示若干空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,则这些向量叫做共线向量或平行向量.(2)方向向量:在直线l 上取非零向量a ,与向量a 平行的非零向量称为直线l 的方向向量.规定:零向量与任意向量平行,即对任意向量a ,都有0∥a .(3)共线向量定理:对于空间任意两个向量a ,b (b ≠0),a ∥b 的充要条件是存在实数λ使a =λb .(4)如图,O 是直线l 上一点,在直线l 上取非零向量a ,则对于直线l 上任意一点P ,由数乘向量定义及向量共线的充要条件可知,存在实数λ,使得OP →=λa .5.共面向量(1)定义:平行于同一个平面的向量叫做共面向量.(2)共面向量定理:若两个向量a ,b 不共线,则向量p 与向量a ,b 共面的充要条件是存在唯一的有序实数对(x ,y ),使p =x a +y b .(3)空间一点P 位于平面ABC 内的充要条件:存在有序实数对(x ,y ), 使AP →=xAB →+yAC →或对空间任意一点O ,有OP →=OA →+xAB →+yAC →.思考:(1)空间中任意两个向量一定是共面向量吗?(2)若空间任意一点O 和不共线的三点A ,B ,C ,满足OP →=13OA →+13OB →+13OC →,则点P 与点A ,B ,C 是否共面?[提示] (1)空间中任意两个向量都可以平移到同一个平面内,成为同一个平面的两个向量,因此一定是共面向量.(2)由OP →=13OA →+13OB →+13OC →得OP →-OA →=13(OB →-OA →)+13(OC →-OA →)即AP →=13AB →+13AC →,因此点P 与点A ,B ,C 共面.1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)空间向量a ,b ,c ,若a ∥b ,b ∥c ,则a ∥c . ( ) (2)相等向量一定是共线向量. ( ) (3)三个空间向量一定是共面向量. ( ) (4)零向量没有方向.( )[提示] (1)× 若b =0时,a 与c 不一定平行. (2)√ 相等向量一定共线,但共线不一定相等.(3)× 空间两个向量一定是共面向量,但三个空间向量可能是共面的,也可以是不共面的.(4)× 零向量有方向,它的方向是任意的.2.如图所示,在四棱柱ABCD A 1B 1C 1D 1所有的棱中,可作为直线A 1B 1的方向向量的有( )A .1个B .2个C .3个D .4个 D [共四条AB ,A 1B 1,CD ,C 1D 1.]3.点C 在线段AB 上,且|AB |=5,|BC |=3,AB →=λBC →,则λ=________.-53 [因为C 在线段AB 上,所以AB →与BC →方向相反,又因|AB |=5,|BC |=3,故λ=-53.] 4.在三棱锥A BCD 中,若△BCD 是正三角形,E 为其中心,则AB →+12BC →-32DE →-AD →化简的结果为________.0 [延长DE 交边BC 于点F ,连接AF ,则有AB →+12BC →=AF →,32DE →+AD →=AD →+DF →=AF →,故AB →+12BC →-32DE →-AD →=0.]空间向量的有关概念【例1】 (1)给出下列命题: ①若|a |=|b |,则a =b 或a =-b ;②若向量a 是向量b 的相反向量,则|a |=|b |; ③在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,AC →=A 1C 1→;④若空间向量m ,n ,p 满足m =n ,n =p ,则m =p . 其中正确命题的序号是________.(2)如图所示,在平行六面体ABCD A ′B ′C ′D ′中,顶点连接的向量中,与向量AA ′→相等的向量有________;与向量A ′B ′→相反的向量有________.(要求写出所有适合条件的向量)(1)②③④ (2)BB ′→,CC ′→,DD ′→ B ′A ′→,BA →,CD →,C ′D ′→[(1)对于①,向量a 与b 的方向不一定相同或相反,故①错;对于②,根据相反向量的定义知|a |=|b |,故②正确; 对于③,根据相等向量的定义知,AC →=A 1C 1→,故③正确;对于④,根据相等向量的定义知正确.(2)根据相等向量的定义知,与向量AA ′→相等的向量有BB ′→,CC ′→,DD ′→.与向量A ′B ′→相反的向量有B ′A ′→,BA →,CD →,C ′D ′→.]解答空间向量有关概念问题的关键点及注意点(1)关键点:紧紧抓住向量的两个要素,即大小和方向. (2)注意点:注意一些特殊向量的特性.①零向量不是没有方向,而是它的方向是任意的,且与任何向量都共线,这一点说明了共线向量不具备传递性.②单位向量方向虽然不一定相同,但它们的长度都是1.③两个向量模相等,不一定是相等向量;反之,若两个向量相等,则它们不仅模相等,方向也相同.若两个向量模相等,方向相反,则它们为相反向量.[跟进训练]1.下列关于空间向量的命题中,正确命题的个数是( ) ①长度相等、方向相同的两个向量是相等向量; ②平行且模相等的两个向量是相等向量; ③若a ≠b ,则|a |≠|b |;④两个向量相等,则它们的起点与终点相同. A .0 B .1 C .2 D .3B [根据向量的定义,知长度相等、方向相同的两个向量是相等向量,①正确;平行且模相等的两个向量可能是相等向量,也可能是相反向量,②不正确;当a =-b 时,也有|a |=|b |,③不正确;只要模相等、方向相同,两个向量就是相等向量,与向量的起点与终点无关,④不正确.综上可知只有①正确,故选B.]空间向量的线性运算【例2】 (1)如图所示,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,下列各式中运算结果为向量AC 1的有( )①(AB →+BC →)+CC 1→; ②(AA 1→+A 1D 1→)+D 1C 1→; ③(AB →+BB 1→)+B 1C 1→; ④(AA 1→+A 1B 1→)+B 1C 1→.A .1个B .2个C .3个D .4个(2)已知正四棱锥P ABCD ,O 是正方形ABCD 的中心,Q 是CD 的中点,求下列各式中x ,y ,z 的值.①OQ →=PQ →+yPC →+zPA →; ②PA →=xPO →+yPQ →+PD →.[思路探究] (1)合理根据向量的三角形和平行四边形法则,以及在平行六面体中,体对角线向量等于从同一起点出发的三条棱向量的和.如AC 1→=AB →+AD →+AA 1→.(2)根据数乘向量及三角形或平行四边形法则求解. (1)D [对于①,(AB →+BC →)+CC 1→=AC →+CC 1→=AC 1→; 对于②,(AA 1→+A 1D 1→)+D 1C 1→=AD 1→+D 1C 1→=AC 1→; 对于③,(AB →+BB 1→)+B 1C 1→=AB 1→+B 1C 1→=AC 1→; 对于④,(AA 1→+A 1B 1→)+B 1C 1→=AB 1→+B 1C 1→=AC 1→.] (2)[解] ①如图,∵OQ →=PQ →-PO →=PQ →-12(PA →+PC →)=PQ →-12PC →-12PA →,∴y =z =-12.②∵O 为AC 的中点,Q 为CD 的中点, ∴PA →+PC →=2PO →,PC →+PD →=2PQ →, ∴PA →=2PO →-PC →,PC →=2PQ →-PD →, ∴PA →=2PO →-2PQ →+PD →,∴x =2,y =-2.1.空间向量加法、减法运算的两个技巧(1)巧用相反向量:向量减法的三角形法则是解决空间向量加法、减法的关键,灵活运用相反向量可使向量首尾相接.(2)巧用平移:利用三角形法则和平行四边形法则进行向量加、减法运算时,务必注意和向量、差向量的方向,必要时可采用空间向量的自由平移获得运算结果.2.利用数乘运算进行向量表示的技巧(1)数形结合:利用数乘运算解题时,要结合具体图形,利用三角形法则、平行四边形法则,将目标向量转化为已知向量.(2)明确目标:在化简过程中要有目标意识,巧妙运用中点性质.[跟进训练]2.已知空间四边形ABCD ,连接AC ,BD ,设M ,G 分别是BC ,CD 的中点,则MG →-AB →+AD →等于( )A .32DB →B .3MG →C .3GM →D .2MG → B [MG →-AB →+AD →=MG →-(AB →-AD →)=MG →-DB → =MG →+BD →=MG →+2MG →=3MG →.]共线问题【例3】 (1)设e 1,e 2是空间两个不共线的向量,已知AB =e 1+k e 2,BC =5e 1+4e 2,DC =-e 1-2e 2,且A ,B ,D 三点共线,实数k =________.(2)如图所示,已知四边形ABCD ,ABEF 都是平行四边形且不共面,M ,N 分别是AC ,BF 的中点,判断CE →与MN →是否共线.[思路探究] (1)根据向量共线的充要条件求解.(2)根据数乘向量及三角形法则,把MN →表示成λCE →的形式,再根据向量共线的充要条件求解.(1)1 [AD →=AB →+BC →+CD →=(e 1+k e 2)+(5e 1+4e 2)+(e 1+2e 2)=7e 1+(k +6)e 2. 设AD →=λAB →,则7e 1+(k +6)e 2=λ(e 1+k e 2),所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=7λk =k +6,解得k =1.](2)[解] 法一:因为M ,N 分别是AC ,BF 的中点,且四边形ABCD ,四边形ABEF 都是平行四边形,所以MN →=MA →+AF →+FN →=12CA →+AF →+12FB →.又因为MN →=MC →+CE →+EB →+BN →=-12CA →+CE →-AF →-12FB →,以上两式相加得CE →=2MN →,所以CE →∥MN →,即CE →与MN →共线.法二:因为四边形ABEF 为平行四边形,所以连接AE 时,AE 必过点N . ∴CE →=AE →-AC →=2AN →-2AM → =2(AN →-AM →)=2MN →.所以CE →∥MN →,即CE →与MN →共线.证明空间三点共线的三种思路对于空间三点P ,A ,B 可通过证明下列结论来证明三点共线. (1)存在实数λ,使PA →=λPB →成立. (2)对空间任一点O ,有OP →=OA →+tAB →(t ∈R ). (3)对空间任一点O ,有OP →=xOA →+yOB →(x +y =1).[跟进训练]3.如图,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,E 在A 1D 1上,且A 1E →=2ED 1→,F 在对角线A 1C 上,且A 1F→=23FC →.求证:E ,F ,B 三点共线.[证明] 设AB →=a ,AD →=b ,AA 1→=c , 因为A 1E →=2ED 1→,A 1F →=23FC →,所以A 1E →=23A 1D 1→,A 1F →=25A 1C →,所以A 1E →=23AD →=23b ,A 1F →=25(AC →-AA 1→)=25(AB →+AD →-AA 1→)=25a +25b -25c ,所以EF →=A 1F →-A 1E →=25a -415b -25c =25⎝ ⎛⎭⎪⎫a -23b -c . 又EB →=EA 1→+A 1A →+AB →=-23b -c +a =a -23b -c ,所以EF →=25EB →,所以E ,F ,B 三点共线.向量共面问题1.什么样的向量算是共面向量?[提示] 能够平移到同一个平面内的向量称为共面向量. 2.能说明P ,A ,B ,C 四点共面的结论有哪些? [提示] (1)存在有序实数对(x ,y ),使得AP →=xAB →+yAC →.(2)空间一点P 在平面ABC 内的充要条件是存在有序实数组(x ,y ,z )使得OP →=xOA →+yOB →+zOC →(其中x +y +z =1).(3)四点中任意两点的方向向量与另外两点的方向向量共线,如PA →∥BC →.3.已知向量a ,b ,c 不共面,且p =3a +2b +c ,m =a -b +c ,n =a +b -c ,试判断p ,m ,n 是否共面.[提示] 设p =x m +y n ,即3a +2b +c =x (a -b +c )+y (a +b -c )=(x +y )a +(-x +y )b +(x -y )c . 因为a ,b ,c 不共面,所以⎩⎪⎨⎪⎧x +y =3,-x +y =2,x -y =1,而此方程组无解,所以p 不能用m ,n 表示, 即p ,m ,n 不共面.【例4】 已知A ,B ,C 三点不共线,O 为平面ABC 外一点,若点M 满足OM →=13OA →+13OB →+13OC →. (1)判断MA →,MB →,MC →三个向量是否共面; (2)判断M 是否在平面ABC 内.[思路探究] (1)根据向量共面的充要条件,即判断是否MA →=xMB →+yMC →;(2)根据(1)的结论,也可以利用OM →=xOA →+yOB →+zOC →中x +y +z 是否等于1.[解] (1)∵OA →+OB →+OC →=3OM →, ∴OA →-OM →=(OM →-OB →)+(OM →-OC →), ∴MA →=BM →+CM →=-MB →-MC →, ∴向量MA →,MB →,MC →共面.(2)由(1)知向量MA →,MB →,MC →共面,而它们有共同的起点M ,且A ,B ,C 三点不共线,∴M ,A ,B ,C 共面,即M 在平面ABC 内.1.[变条件]若把本例中条件“OM →=13OA →+13OB →+13OC →”改为“OA →+2OB →=6OP →-3OC →”,点P是否与点A 、B 、C 共面.[解] ∵3OP →-3OC →=OA →+2OB →-3OP →=(OA →-OP →)+(2OB →-2OP →), ∴3CP →=PA →+2PB →,即PA →=-2PB →-3PC →.根据共面向量定理的推论知:点P 与点A ,B ,C 共面.2.[变条件]若把本例条件变成“OP →+OC →=4OA →-OB →”,点P 是否与点A 、B 、C 共面. [解] 设OP →=OA →+xAB →+yAC →(x ,y ∈R ),则OA →+xAB →+yAC →+OC →=4OA →-OB →,∴OA →+x (OB →-OA →)+y (OC →-OA →)+OC →=4OA →-OB →,∴(1-x -y -4)OA →+(1+x )OB →+(1+y )OC →=0,由题意知OA →,OB →,OC →均为非零向量,所以x ,y 满足:⎩⎪⎨⎪⎧ 1-x -y -4=0,1+x =0,1+y =0,显然此方程组无解,故点P 与点A ,B ,C 不共面.3.[变解法]上面两个母题探究,还可以用什么方法判断?[解] (1)由题意知,OP →=16OA →+13OB →+12OC . ∵16+13+12=1,∴点P 与点A 、B 、C 共面. (2)∵OP →=4OA →-OB →-OC →,而4-1-1=2≠1.∴点P 与点A 、B 、C 不共面.解决向量共面的策略1若已知点P 在平面ABC 内,则有AP →=xAB →+yAC →或OP →=xOA →+yOB →+zOC →x +y +z =1,然后利用指定向量表示出已知向量,用待定系数法求出参数.2证明三个向量共面或四点共面,需利用共面向量定理,证明过程中要灵活进行向量的分解与合成,将其中一个向量用另外两个向量来表示.1.一些特殊向量的特性(1)零向量不是没有方向,而是它的方向是任意的.(2)单位向量方向虽然不一定相同,但它们的长度都是1.(3)两个向量模相等,不一定是相等向量,反之,若两个向量相等,则它们不仅模相等,方向也相同.若两个向量模相等,方向相反,则它们为相反向量.2.OP →=OA →+xAB →+yAC →称为空间平面ABC 的向量表达式.由此可知空间中任意平面由空间一点及两个不共线向量唯一确定.3.证明(或判断)A ,B ,C 三点共线时,只需证明存在实数λ,使AB →=λBC →(或AB →=λAC →)即可,也可用“对空间任意一点O ,有OC →=tOA →+(1-t )OB →”来证明A ,B ,C 三点共线.4.空间一点P 位于平面MAB 内的充要条件是存在有序实数对(x ,y ),使MP →=xMA →+yMB →,满足这个关系式的点都在平面MAB 内;反之,平面MAB 内的任一点都满足这个关系式.这个充要条件常用于证明四点共面.5.直线的方向向量是指与直线平行或共线的非零向量,一条直线的方向向量有无穷多个,它们的方向相同或相反.6.向量p 与向量a ,b 共面的充要条件是在a 与b 不共线的前提下才成立的,若a 与b 共线,则不成立.1.下列条件中使M 与A ,B ,C 一定共面的是( )A .OM →=2OA →-OB →-OC →B .OM →=15OA →+13OB →+12OC → C .MA →+MB →+MC →=0D .OM →+OA →+OB →+OC →=0C [由MA →+MB →+MC →=0得MA →=-MB →-MC →,故M ,A ,B ,C 共面.]2.已知正方体ABCD A 1B 1C 1D 1,若点F 是侧面CD 1的中心,且AF →=AD →+mAB →-nAA 1→,则m ,n的值分别为( )A .12,-12B .-12,-12C .-12,12D .12,12A [由于AF →=AD →+DF →=AD →+12(DC →+DD 1→)=AD →+12AB →+12AA 1→,所以m =12,n =-12,故答案为A.]3.化简:12(a +2b -3c )+5⎝ ⎛⎭⎪⎫23a -12b +23c -3(a -2b +c )=________. 56a +92b -76c [原式=12a +b -32c +103a -52b +103c -3a +6b -3c =⎝ ⎛⎭⎪⎫12+103-3a +⎝ ⎛⎭⎪⎫1-52+6b +⎝ ⎛⎭⎪⎫-32+103-3c =56a +92b -76c .]4.给出下列四个命题:①方向相反的两个向量是相反向量;②若a,b满足|a|>|b|且a,b同向,则a>b;③不相等的两个空间向量的模必不相等;④对于任何向量a,b,必有|a+b|≤|a|+|b|.其中正确命题的序号为________.④[对于①,长度相等且方向相反的两个向量是相反向量,故①错;对于②,向量是不能比较大小的,故不正确;对于③,不相等的两个空间向量的模也可以相等,故③错;只有④正确.]5.设两非零向量e1,e2不共线,且k e1+e2与e1+k e2共线,求k的值.[解]∵两非零向量e1,e2不共线,且k e1+e2与e1+k e2共线,∴k e1+e2=t(e1+k e2),则(k-t)e1+(1-tk)e2=0.∵非零向量e1,e2不共线,∴k-t=0,1-kt=0,解得k=±1.。
第一章 集合与函数概念§1.1集合第一课时 集合的含义与表示一、课前准备1.课时目标:了解集合的含义,掌握常用数集的概念和记法,理解集合中元素的三大属性,并能用图形和集合语言(列举法和描述法)表示集合的含义。
2.基础预探(1) 元素与集合有 两种关系,其中数学符号为“∈”和“∉”,它们是表示元素与集合间的关系的专用符号,只能用在元素与集合之间,表示元素与集合的从属关系.(2) 集合的基本性质:① ,② ,③ .(3) 集合按元素个数可分为: ;按元素特征可分为数集和点集等.(4) 集合的两种表示方法:① ,如A={0,1,2,3};② ,如B={|3,x x m =m ∈*N }.二、基本知识习题化1. 用列举法表示下列集合:(1)6|,2A x Z x Z x ⎧⎫=∈∈⎨⎬-⎩⎭; (2)6|2B Z x Z x ⎧⎫=∈∈⎨⎬-⎩⎭; (3){}2|6,,C y y x x N y N ==-+∈∈; (4){}2(,)|6,,D x y y x x N y N ==-+∈∈。
2. 描述法表示集合应注意集合的代表元素,如(){}2,|32x y y x x =++,{}2|32x y x x =++,{}2|32y y x x =++是表示不同的集合,第一个表示 ,第二个表示 , 第三个表示 .三、学习引领1.对集合中元素的三大属性的解读确定性:从集合的定义,可以看出,作为一个集合的元素,必须是确定的。
也就是说不确定的对象不能构成集合。
对于给定的集合来说,某元素要么属于这个集合,要么不属于这个集合。
例如,“所有的等边三角形”构成一个集合,因为等边三角形是三条边都相等的三角形,它的性质是确定的;而“清华大学的高才生”就不能构成一个集合,因为组成它的对象是不确定的。
互异性:对于一个给定的集合,集合中的元素一定是不同的(或说是互异的),这就是说集合中的任何两个元素都是不同的对象,相同的元素归入同一个集合时只能算作一个集合的元素。
第2课时 集合的表示学习目标 1.掌握集合的两种表示方法:列举法和描述法(重点).2.能够运用集合的两种表示方法表示一些简单的集合(难点).预习教材P3-P5,完成下面问题: 知识点 集合的表示方法 (1)列举法:①定义: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;②形式:A ={a 1,a 2,a 3,…,a n }. (2)描述法:①定义:用集合所含元素的共同特征表示集合的方法称为描述法;②写法: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.【预习评价】(1)集合{x ∈N *|x -4<2}的另一种表示形式是( ) A .{0,1,2,3,4} B .{0,1,2,3,4,5} C .{1,2,3,4}D .{1,2,3,4,5}(2)方程x 2-1=8的解集用列举法表示为________.解析 (1)由x -4<2得x <6,又x ∈N *,故x 的值为1,2,3,4,5,用列举法表示为{1,2,3,4,5}. (2)由x 2-1=8得x 2=9,即x =±3,故其解集用列举法表示为{-3,3}. 答案 (1)D (2){-3,3}题型一 用列举法表示集合【例1】 用列举法表示下列集合: (1)15的正约数组成的集合; (2)不大于10的正偶数集;(3)方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x +y +6=0,x -y +3=0的解集.解 (1)因为15的正约数为1,3,5,15, 所以所求集合可表示为{1,3,5,15}. (2)因为不大于10的正偶数有2,4,6,8,10, 所以所求集合可表示为{2,4,6,8,10}.(3)解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +y +6=0,x -y +3=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =-3,y =0.所以所求集合可表示为{(-3,0)}.规律方法 用列举法表示集合的三个注意点(1)用列举法表示集合时,首先要注意元素是数、点,还是其他的类型,即先定性. (2)列举法适合表示有限集,当集合中元素个数较少时,用列举法表示集合比较方便. (3)搞清集合是有限集还是无限集是选择恰当的表示方法的关键. 【训练1】 用列举法表示下列集合: (1)绝对值小于5的偶数; (2)24与36的公约数;(3)方程组⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,2x -y =1的解集.解 (1)绝对值小于5的偶数集为{-2,-4,0,2,4},是有限集. (2){1,2,3,4,6,12},是有限集.(3)由⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =2,2x -y =1,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1.∴方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =2,2x -y =1的解集为{(x ,y )|⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =2,2x -y =1}={(x ,y )|⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1}={(1,1)},是有限集.【例(1)正偶数集;(2)被3除余2的正整数的集合;(3)平面直角坐标系中坐标轴上的点组成的集合.解 (1)偶数可用式子x =2n ,n ∈Z 表示,但此题要求为正偶数,故限定n ∈N *,所以正偶数集可表示为{x |x =2n ,n ∈N *}.(2)设被3除余2的数为x ,则x =3n +2,n ∈Z ,但元素为正整数,故x =3n +2,n ∈N ,所以被3除余2的正整数集合可表示为{x |x =3n +2,n ∈N}.(3)坐标轴上的点(x ,y )的特点是横、纵坐标中至少有一个为0,即xy =0,故坐标轴上的点的集合可表示为{(x ,y )|xy =0}.【迁移1】 (变换条件)例2(3)改为“用描述法表示平面直角坐标系中位于第二象限的点的集合.”解 位于第二象限的点(x ,y )的横坐标为负,纵坐标为正, 即x <0,y >0,故第二象限的点的集合为{(x ,y )|x <0,y >0}.【迁移2】 (变换条件)例2(3)改为“用描述法表示图中阴影部分点(含边界)的坐标的集合.”解 本题是用图形语言给出的问题,要求把图形语言转换为符号语言.用描述法表示(即用符号语言表示)为{(x ,y )|-1≤x ≤32,-12≤y ≤1,且xy ≥0}.规律方法 用描述法表示集合的注意点 (1)“竖线”前面的x ∈R 可简记为x ; (2)“竖线”不可省略;(3)p (x )可以是文字语言,也可以是数学符号语言,能用数学符号表示的尽量用数学符号表示;(4)同一集合用描述法表示可以不唯一. 题型三 集合表示方法的综合应用【例3】 (1)用列举法表示集合A =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|x ∈Z ,且86-x ∈N =________.(2)集合A ={x ∈kx 2-8x +16=0},若集合A 中只有一个元素,试求实数k 的值,并用列举法表示集合A .(1)解析 ∵x ∈Z 且86-x∈N ,∴1≤6-x ≤8,-2≤x ≤5.当x =-2时,1∈N ;当x =-1时,87∉N ;当x =0时,43∉N ;当x =1时,85∉N ;当x =2时,2∈N ;当x =3时,83∉N ;当x=4时,4∈N ;当x =5时,8∈N.综上可知A ={-2,2,4,5}.答案 {-2,2,4,5}(2)解 ①当k =0时,原方程为16-8x =0. ∴x =2,此时A ={2}; ②当k ≠0时,∵集合A 中只有一个元素,∴方程kx 2-8x +16=0有两个相等实根. ∴Δ=64-64k =0,即k =1. 从而x 1=x 2=4,∴A ={4}. 综上可知,实数k 的值为0或1. 当k =0时,A ={2}; 当k =1时,A ={4}.规律方法 1.识别集合的两个步骤:一看代表元素:例如{x |p (x )}表示数集,{(x ,y )|y =p (x )}表示点集; 二看条件:即看代表元素满足什么条件(公共特性). 2.方程ax 2+bx +c =0的根的个数在涉及ax 2+bx +c =0的根的集合中,要讨论二次项的系数a 是否为0,当a =0时,方程为bx +c =0是一次方程,再分b 是否为0两种情况讨论其根的个数;当a ≠0时,方程ax 2+bx +c =0为二次方程,结合判别式的符号判定其根的个数.【训练2】 用列举法表示下列集合. (1)A ={y |y =-x 2+6,x ∈N ,y ∈N}; (2)B ={(x ,y )|y =-x 2+6,x ∈N ,y ∈N}. 解 (1)因为y =-x 2+6≤6,且x ∈N ,y ∈N , 所以x =0,1,2时,y =6,5,2,符合题意, 所以A ={2,5,6}.(2)(x ,y )满足条件y =-x 2+6,x ∈N ,y ∈N ,则应有⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =6,⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =5,⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =2, 所以B ={(0,6),(1,5),(2,2)}.课堂达标1.用列举法表示集合{x |x 2-2x +1=0}为( ) A .{1,1} B .{1}C .{x =1}D .{x 2-2x +1=0}解析 集合{x |x 2-2x +1=0}实质是方程x 2-2x +1=0的解,此方程有两相等实根,为1,故可表示为{1}.故选B .答案 B2.下列各组集合中,表示同一集合的是( ) A .M ={(3,2)},N ={(2,3)} B .M ={3,2},N ={2,3}C .M ={(x ,y )|x +y =1},N ={y |x +y =1}D .M ={3,2},N ={(3,2)}解析 由于集合中的元素具有无序性,故{3,2}={2,3}. 答案 B3.设集合A ={1,2,3},B ={1,3,9},x ∈A ,且x ∉B ,则x =( ) A .1B .2C .3D .9解析 比较A 和B 中的元素可知x =2.答案 B4.大于3并且小于10的整数的集合用描述法表示为________.解析设该数为x,由题意得3<x<10,且x∈Z,故集合是:{x|3<x<10,x∈Z}.答案{x|3<x<10,x∈Z}5.选择适当的方法表示下列集合:(1)绝对值不大于3的整数组成的集合;(2)方程(3x-5)(x+2)=0的实数解组成的集合;(3)一次函数y=x+6图象上所有点组成的集合.解(1)绝对值不大于3的整数是-3,-2,-1,0,1,2,3,共有7个元素,则用列举法表示为{-3,-2,-1,0,1,2,3}.(2)方程(3x-5)(x+2)=0的实数解仅有两个,分别是53,-2,用列举法表示为⎩⎨⎧⎭⎬⎫53,-2.(3)一次函数y=x+6图象上有无数个点,用描述法表示为{(x,y)|y=x+6}.课堂小结1.集合表示的要求:(1)根据要表示的集合元素的特点,选择适当方法表示集合,一般要符合最简原则;(2)一般情况下,元素个数无限的集合不宜用列举法表示,描述法既可以表示元素个数无限的集合,也可以表示元素个数有限的集合.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)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.。
新人教版高中数学必修1全册教案目录1.1.1集合的含义与表示教案1.1.2集合间的基本关系教案1.1.3集合的基本运算教案1.2.1函数的概念教案1.2.2函数的表示法(1)教案1.2.2函数的表示法(2)教案1.3.1函数的单调性教案1.3.1函数的最大(小)值教案1.3.2函数的奇偶性教案2.1.1指数与指数幂的运算(1)教案2.1.1指数与指数幂的运算(2)教案2.1.2指数函数(1)教案2.1.2指数函数(2)教案2.1.2指数函数(3)教案2.2.1对数与对数运算(1)教案2.2.1对数与对数运算(2)教案2.2.1对数与对数运算(3)教案2.2.2对数函数及其性质(1)教案2.2.2对数函数及其性质(2)教案2.2.2对数函数及其性质(3)教案2.3幂函数教案3.1.1方程的根与函数的零点教案3.1.2用二分法求方程的近似解教案3.2.1几类不同增长的函数模型教案3.2.2函数模型的应用举例(1)教案3.2.2函数模型的应用举例(2)教案1.1.1 集合的含义与表示教学设计(师)三维目标:(1)通过实例,了解集合的含义,体会元素与集合的理解集合“属于”关系;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)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。
教学重点:集合的基本概念与表示方法;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;教学过程:一、创设情境,新课引入(1)请第一组的全体同学站起来?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(是第一组的同学)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(宣布课题),即是一些研究对象的总体。
二、师生互动,新课讲解1、集合的有关概念集合理论创始人康托尔称集合为一些确定的、不同的东西的全体,人们能意识到这些东西,并且能判断一个给定的东西是否属于这个总体。
1.1 集合
预习导航
一、集合的概念
名师点拨集合中元素的性质:
(1)确定性:指的是给定一个集合A,任何一个对象a是不是这个集合的元素就确定了,即某一个元素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,也就是说,集合中的元素没有先后之分.
二、元素与集合的关系
特别提醒符号“∈”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.
三、集合的表示
自主思考1 什么样的集合可以用列举法来表示?
提示:对于元素个数很少或元素存在明显规律的集合可用列举法表示.
自主思考2 在描述法中,表示这个集合元素的一般符号不同,但竖线后的条件一样,
那么这样的集合还相同吗?如A={x|y,B={(x,y)|y}.
提示:一般地,这样两个集合是不相同的,如集合A={x|y}表示集合{x|x≥1},
而集合B={(x,y)|y=}表示二元方程y的解组成的集合或是函数y=
自主思考3 用列举法与描述法表示集合的区别是什么?
提示:。
第一章 集合与函数概念与性质诊疗一.集合 1. 精要总结集合的有关概念是解决集合问题的基础,也是学习其他数学知识的语言工具,试题多以选择题或填空题的形式出现,主要应用集合的基本概念和元素的特征进行分析和检验. 集合中元素的“三性”是指集合中元素的确定性、元素的互异性和元素的无序性,抓住的集合中元素这三个特性就等于抓住了集合的本质特征,也就抓住了解决问题的理论依据 确定性:设A 是一个给定的集合,x 是某一个具体对象,则或者是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;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;无序性:集合中不同的元素之间没有地位差异,集合不同于元素的排列顺序无关; 集合与集合之间的关系问题,是我们解答数学问题过程中经常遇到,并且必须解决的问题,因此要予以重视.反映集合与集合关系的一系列概念,都是用元素与集合的关系来定义的。
因此,在证明(判断)两集合的关系时,应回到元素与集合的关系中去.当集合为有限集时,一般有列举法,当集合为无限集时,不宜采用列举法,这时,宜用描述法或图示法.对于同一集合,有时既可用列举法又可用描述法,这时应择优选用.集合中的参数问题,是指集合{|p p 适合的条件}中“p 适合的条件”里面含有参数的问题,解答这类问题类似于其他含有参数的问题,灵活性强,难度也较大.因此,解决此为问题要注意思维的严谨性. 2. 错例辨析例1:已知集合{|25}A x x =-≤≤,{|121}B x m x m =+≤≤-,若A B A ⋃=,求实数m 的取值范围.误解:∵A B A ⋃=,∴B A ⊆,得21215m m -≤+⎧⎨-≤⎩,得33m -≤≤.分析:忽视了空集的特性.A A ∅=.正解:⑴若B =∅,则m+1>2m-1,即2m <此时A B A ⋃= ⑵若B ≠∅,则2m ≥∵B A ⊆,∴21215m m -≤+⎧⎨-≤⎩,得33m -≤≤,则23m ≤≤由⑴⑵可知:m 的取值范围是(,3]-∞ 针对练习1已知集合{}260A x x x =+-=,{}10B x mx =+=,若B A Ü,求实数m 的值.例2已知集合{2,,}M a b =,2{2,2,}N a b =且有,M N M N M N ⋃=⋃=求a 、b 的值. 误解:因为,M N M N M N ⋃=⋃=,所以M=N⑴由题意可知:a+2=1或2(1)1a +=或2331a a ++=,解得:a=-1或a=-2或a=0.⑵由题意得:21a a b =⎧⎨=⎩或22a b b a ⎧=⎨=⎩,解得01a b =⎧⎨=⎩或00a b =⎧⎨=⎩或1412a b ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩分析:集合中的元素具有三个特性:确定性、互异性、无序性.上述解法中忽视了元素的互异性原则.正解:⑴据元素的互异性可排除-1和2,∴a=0 ⑵据元素的互异性得01a b =⎧⎨=⎩或00a b =⎧⎨=⎩针对练习2若{}322427A a a a =--+,,, 223211122(38)372B a a a a a a a a ⎧⎫=+-+---+++⎨⎬⎩⎭,,,,,且{}25A B =,,试求实数a .例3已知集合M={y|y=x 2+1,x ∈R},N={y|y=x+1,x ∈R},求M ∩N误解:由方程组211y x y x ⎧=+⎨=+⎩得抛物线和直线的交点为(0,0),(1,2).所以M ∩N={(0,0),(1,2)}分析:在集合运算之前,首先要认清集合中元素的特征,集合M={y|y=x 2+1,x ∈R}是数集,此集合与集合{(x ,y )|y=x 2+1,x ∈R}是有本质差异的,后者是点集,属于图形范畴. 正解:M={y|y=x 2+1,x ∈R}={y|y ≥1},N={y|y=x+1,x ∈R}={y|y ∈R} ∴ M ∩N=M={y|y ≥1} 针对练习3已知{}243A y y x x x ==-+∈R ,,{}222B y y x x x ==--+∈R ,,求A B .二.函数概念与性质 1.精要总结函数是中学数学中最重要的一个基础概念,定义域、值域、对应法则是它的三个要素.函数实质上是表达定义域到值域的元素之间的一种对应关系,这种对应关系可以是一个元素对应一个元素,也可以是多个元素对应一个元素.函数定义中所涉及的两个集合必须是非空的实数集.由函数定义知,由于函数的值域由函数的定义域和对应关系完全确定,于是确定一个函数就只需两个要素:定义域和对应关系.因此,只有当两个函数的定义域和对应关系都分别相同时,才是同一函数.符号)(x f y =是“y 是x 的函数”的数学表示,应理解为:x 是自变量,它是对应关系f 所施加的对象;f 是对应关系,它可以是一个或几个解析式,也可以是图象或表格,还可以用文字描述;y 是自变量对应的函数值,当x 为允许的某一具体值时,相应的y 值为与该自变量对应的函数值.对函数奇偶性的学习注意以下几点:①要正确理解奇函数和偶函数的定义.定义是判断或讨论函数的奇偶性的依据,由定义知,若x 是定义域中的一个数值,则x -也必然在定义域中,因此,函数()y f x =是奇函数或偶函数的一个必不可少的条件是:定义域在数轴上所示的区间关于原点对称.换而言之,所给函数的定义域若不关于原点对称,则这个函数必不具有奇偶性.②奇偶性是函数在定义域上的对称性质.单调性反映函数在某一区间函数值的变化趋势. 函数的奇偶性与单调性是函数的两个重要性质,在解答数学问题时,要善于应用函数的观点,挖掘函数的奇偶性和单调性,并注意奇偶性与单调性的相关关系.③奇函数在0x =有定义,则(0)0f =.事实上(0)(0)f f -=-,所以(0)0f = 对函数单调性的学习注意以下几点:①函数的单调性是针对函数定义域内的某个子区间而言的.有些函数在整个定义域内可能是单调的,如一次函数;有些函数在定义域内的部分区间上是增函数,而在另一部分区间上可能是减函数,如二次函数.②函数单调性定义中的21,x x ,有三个特征:一是任意性,即“任意取21,x x ”,“任意”二字不能随便丢掉.证明单调性时更不可随意以两个特殊值替换;二是21,x x 之间有大小,通常规定21,x x ;三是同属一个单调区间.三者缺一不可.③若函数)(x f 在其定义域内的两个区间B A ,上都是增(减)函数,一般不能简单认为)(x f 在B A 上是增(减)函数.如xx f 1)(=在()0,∞-上是减函数,在()+∞,0上也是减函数,但不能说它在定义域()()+∞∞-,00, 上是减函数. 函数单调性的判断及单调区间的确定的常用方法有:①定义法:它是判断函数的单调性及确定函数单调区间的常用方法,一般地函数的单调性证明都是利用定义来完成的.②复合函数法:对于复合函数[])(x g f y =,若)(x g u =,)(x f y =在所讨论的区间上都是增函数或都是减函数,则[])(x g f y =为增函数;若)(x g u =,)(x f y =在所讨论的区间上一个增函数,另一个是减函数,则y=[])(x g f y =是减函数.③利用课本习题的结论:在公共定义域上两个增函数的和仍然是增函数,两个减函数的和仍然是减函数. 2. 错例辨析例4:已知函数()f x 的定义域为,求函数(1)f x +的定义域 误解:由于函数()f x 的定义域为,即01x ≤≤,112x ∴≤+≤ ∴(1)f x +的定义域是分析:对函数定义域理解不透,不明白()f x 与(())f u x 定义域之间的区别与联系,其实在这里只要明白:()f x 中x 取值的范围与(())f u x 中式子()u x 的取值范围一致就好了. 正解:由于函数()f x 的定义域为,即01x ≤≤∴(1)f x +满足011x ∴≤+≤10x -≤≤,∴(1)f x +的定义域是针对练习4设函数)(x f 的定义域为]1,0[,求函数)0)(()()(>-++=m m x f m x f x g 的定义域. 例5:已知:*,x N ∈5(6)()(2)(6)x x f x f x x -≥⎧=⎨+<⎩,求(3)f .误解:∵ 5(6)()(2)(6)x x f x f x x -≥⎧=⎨+<⎩,∴(2)(2)53f x x x +=+-=-故5(6)()3(6)x x f x x x -≥⎧=⎨-<⎩,∴(3)f =3-3=0.分析:没有理解分段函数的意义,(3)f 的自变量是3,应代入(2)f x +中去,而不是代入x -5中,只有将自变量化为不小于6的数才能代入解析式求解. 正解:∵ 5(6)()(2)(6)x x f x f x x -≥⎧=⎨+<⎩,针对练习5函数()f x 对于任意实数x 满足条件()()12f x f x +=,若()15,f =-求))5((f . 例6:求函数2()46y f x x x ==-+,[1,5)x ∈的值域. 误解:22(1)14163,(5)545611f f =-⨯+==-⨯+=又[1,5)x ∈,()f x ∴的值域是[)311,分析:对函数定义中,输入定义域中每一个x 值都有唯一的y 值与之对应,错误地理解为x 的两端点时函数值就是y 的取值范围了.正解:配方,得22()46(2)2y f x x x x ==-+=-+∵[1,5)x ∈,对称轴是2x =∴当2x =时,函数取最小值为(2)f =2,()(5)11f x f <= ()f x ∴的值域是[)211,针对练习6求函数242(14)y x x x =-+-≤≤的值域.例7: 函数y=245x x --的单调增区间是_________.误解:因为函数2()54g x x x =--的对称轴是2x =-,图像是抛物线,开口向下,由图可知2()54g x x x =--在(,2]-∞-上是增函数,所以y=245x x --的增区间是(,2]-∞-误解分析:在求单调性的过程中注意到了复合函数的单调性研究方法,但没有考虑到函数的单调性只能在函数的定义域内来讨论,从而忽视了函数的定义域,导致了解题的错误. 正解:y=245x x --的定义域是[5,1]-,又2()54g x x x =--在区间[5,2]--上增函数,在区间[2,1]-是减函数,所以y=245x x --的增区间是[5,2]-- 针对练习7 求函数62-+=x x y 的单调区间.例8: 判断函数()(1f x x =+的奇偶性.误解:∵()(1f x x =+=∴()()f x f x -===, ∴()(1f x x =+ 分析:对函数奇偶性定义实质理解不全面.对定义域内任意一个x ,都有f(-x)=f(x),f(-x)=-f(x)的实质是:函数的定义域关于原点对称.这是函数具备奇偶性的必要条件.正解:()(1f x x =+有意义时必须满足10111x x x -≥⇒-<≤+ 即函数的定义域是{x |11x -<≤},由于定义域不关于原点对称,所以该函数既不是奇函数也不是偶函数 针对练习8判断函数()f x =(x 答案及解析本章诊疗 针对练习:1. 由已知,易得 {}32A =-,,B A ∵Ü,{}3B =-∴或{}2或∅.若{}3B =-,由(3)10m -+=,得13m =; 若{}2B =,由210m +=,得12m =-; 若B =∅,由10mx +=无解,得0m =.13m =∴或12m =-或0m =. 2∵A ∩B={2,5},∴由32275a a a --+=, 解得 2a =或1a =±.当a=1时,2221a a -+=与元素的互异性矛盾,故舍去1a =; 当1a =-时,{}10524B =,,,,,此时{}245AB =,,,这与{}25A B =,矛盾,故又舍去1a =-;当2a =时,{}245A =,,,{}132525B =,,,,,此时{}25AB =,满足题意,故2a =为所求.3. 2243(2)11y x x x =-+=---∵≥,2222(1)33y x x x =--+=-++≤,{}1A y y =-∴≥,{}3B y y =≤, {}13AB y y =-∴≤≤.4. 由题意,得⎩⎨⎧≤-≤≤+≤,10,10m x m x 即⎩⎨⎧+≤≤-≤≤-,1,1m x m m x m ,解此不等式组,需讨论1-m 与m 的大小.(1)当m m <-1,即21>m 时,不等式组无解,此时函数关系不存在; (2)当m m =-1,即21=m 时,21==m x ; (3)当01>>-m m ,即210<<m 时,m ≤x ≤m -1综上,当0<m ≤21时,函数)(x g 的定义域为{|x m ≤x ≤m -1}. 5.由()()12f x f x +=得()()14()2f x f x f x +==+, 所以(5)(1)5f f ==-,则()()115(5)(1)(12)5f f f f f =-=-==--+6.2(2)2y x =--+∵ 14x ≤≤,∴ 当2x =时,max 2y =,当4x =时,min 2y =- ∴ 所给函数的值域为[2,2]-.7. )(x f 的定义域为),2[]3,(+∞--∞ ,而62-+=x x y .可由u y =和62-+=x x u 复合而成,而u y =单调递增,42521622-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-+=x x x u∴u 在]21,(--∞上是减函数,在),21[+∞-上是增函数, ∴所求的单调递增区间为),2[+∞,单调递减区间为]3,(--∞.8.由⎩⎨⎧>-≥+0101x x 或⎩⎨⎧<-≤+0101x x 得[)1,1-∈x ,定义域不关于原点对称,故)(x f 不是奇函数也不是偶函数.。
1.2.1第一课时 函数的概念一、课前准备 1.课时目标(1) 理解函数的定义; (2) 学会区间的表示;(3) 在分析实例的基础上,掌握简单定义域的求法和函数相等的概念. 2.基础预探(1)复习初中所学函数的概念,强调函数的 思想;(2)阅读课本引例,体会函数是描述客观事物变化规律的数学模型的思想:①炮弹的 的变化关系问题; ②南极臭氧空洞 的变化关系问题;③“八五”计划以来我国城镇居民的 的变化关系问题 (3)函数的概念:设A 、B 是非空的数集,如果按照某个确定的对应关系f ,使对于集合A 中的任意一个数x ,在集合B 中都有 和它对应,那么就称f :A→B 为从集合A 到集合B 的一个.记作: .其中,x 叫做 ,x 的取值范围A 叫做函数的 ;与x 的值相对应的y 值叫做 ,函数值的集合{f(x)| x ∈A }叫做函数的 . (4).区间的概念 ①区间的分类: ; ②无穷区间 ;③区间的数轴表示.(5)构成函数三个要素是 .由于值域是由定义域和对应关系决定的,所以,如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,即称这两个函数相等. 二、基本知识 1.函数21++=x xy 的定义域为________________. 2. 下表表示y 是x 的函数,则函数的值域是( )A.3. 已知2)(x x f =,33)(x x g =,判断两个函数是否为同一个函数.4.设{}22≤≤-=x x M ,{}20≤≤=x y M ,函数)(x f 的定义域为M ,值域为N ,则)(x f 的图象可以是三、学习引领 一、函数概念的理解1.函数的概念中要注意任意性和唯一性这两个性质,指的是在定义域A 内任意的一个元素在数集B 都有唯一的元素与之对应.2.①“y=f(x)”是函数符号,可以用任意的字母表示,如“y=g(x)”;②函数符号“y=f(x)”中的f(x)表示与x 对应的函数值,一个数,而不是f 乘x . 3. ①函数的定义域通常由问题的实际背景确定;②如果只给出解析式y=f(x),而没有指明它的定义域,则函数的定义域即是指能使这个式子有意义的实数的集合;③函数的定义域、值域要写成集合或区间的形式.4. 函数中的定义域A ,集合B 均为数集,并且值域C 与数集B 的关系为B C ⊆. 二、判断函数相等的方法.(1)构成函数三个要素是定义域、对应关系和值域.由于值域是由定义域和对应关系决定的,所以,如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,即称这两个函数相等.(2)两个函数相等当且仅当它们的定义域和对应关系完全一致,而与表示自变量和函数值的字母无关. 四、典例导析题型一 函数的基本概念例1. 若f :A→B 是从集合A 到集合B 的一个函数,则以下说法正确的是________. ①A 中的每一个元素在集合B 中都有对应元素; ②A 中两个元素在B 中的对应元素必定不同;③B 中两个元素若在A 中都有对应元素,则它们必定不同; ④B 中的元素在A 中可能没有对应元素.思路分析:由函数的概念可知,判断对应是否为函数,即看A 、B 是否为“非空数集”和对“任意”x 有“唯一”y 与之对应. 答案:①③④正确. 规律总结:①利用函数定义去判断是否为函数主要抓住函数在定义域A 内任意的一个元素在数集B 都有唯一的元素与之对应.②从集合A 到集合B 的函数必须满足:(1)集合A 中的元素在集合B 中都有与之对应的元素;(2)集合B 中的元素可以有剩余;(3)对应关系可以是“多对一”,也可以是“一对一”,但绝不是“一对多”.变式练习1下列图形中,不可能作为函数y =f (x )图象的是()题型二 函数和函数值 例2.函数f (x )=xx 2+1,则f (1x)等于( ) A .f (x ) B .-f (x ) C.1f xD.1f-x思路分析:利用函数的定义,要求出f (1x )其实就是将原来的f (x )=x x 2+1中的x 换成1x即可.2. 解析:f (1x )=1x 1x2+1=x1+x2=f (x ).答案A规律总结:理解对应关系的实质是解答此类问题的关键.关于对应关系f ,它是函数的本质特征,当f ( )中括号内输入一个值时,等式右边的x 均换成所输入的这个值.f (a )(a 为定义域中的一个值)是值域内的一个值,是常量,f (x )表示自变量x 的函数,表示的是变量.变式练习2. 已知q px x x f ++=2)(满足0)2()1(==f f ,则)1(-f 的值是________.题型三 函数相等例3.下列各组函数中表示同一函数的是( )A .f (x )=x 与g (x )=(x )2B .f (x )=|x |与g (x )=3x 3C .f (x )=x |x |与g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2x >-x 2x <D .f (x )=x 2-1x -1与g (t )=t +1(t ≠1)思路分析:判断函数相等主要看定义域和对应法则,如果相同就是同一函数. 解析:A 中定义域不同,B 中解析式不同,C 中定义域不同.答案:D规律总结:两个函数相等当且仅当它们的定义域和对应关系完全一致,而与表示自变量和函数值的字母无关.变式练习3.判断下列函数是否为相同函数 f (x )=x 1+x ,g (x )=x x +2.题型四 定义域问题 例4.求函数xx y 2)12(0+-=的定义域.思路分析:函数定义域问题要考虑分母不为零,零的零次方无意义. 解析:⎩⎨⎧>≠-0012x x 解得定义域为),21()21,0(+∞⋃规律总结:①定义域求法注意偶次方根为大于等于零,分母不为零,零的零次方无意义等. 在实际问题中除了使解析式有意义,还要考虑实际问题对函数自变量的制约. ②定义域和值域一般用集合或者区间表示. 变式练习4:函数y =1x定义域的是________.五、随堂练习1.已知x x x f 2)(2-=,则)3(f = .2. 下列各组函数是同一函数的是( )A .y =|x |x与y =1B .y =|x -1|与y =⎩⎪⎨⎪⎧x -1,x >11-x ,x <1C .y =|x |+|x -1|与y =2x -1D .y =x 3+xx 2+1与y =x3.已知函数23212---=x x x y 的定义域为( )A .]1,(-∞B .]2,(-∞C .]1,21()21,(-⋂--∞ D . ]1,21()21,(-⋃--∞ 4.已知f 满足f (ab )=f (a )+ f (b),且f (2)=p ,q f =)3(那么)12(f 等于 . 5.给出下面四种对应关系:①A =N +,B =Z ,f :x →y =3x +1,x ∈A ,y ∈B ; ②A =N ,B =N +,f :x →y =|x -1|,x ∈A ,y ∈B ;③A ={x|x 为高一(2)班的同学},B ={x|x 为身高},f :每个同学对应自己的身高; 是函数的是 .6. 求下列关于x 的函数的定义域和值域六、课后作业1. 已知函数y =⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1x ,-2x x,使函数值为5的x 的值是( )A .-2B .2或-52C .2或-2D .2或-2或-522. 如图所示,液体从一圆锥形漏斗漏入一圆柱形桶中,开始时,漏斗盛满液体,经过3分钟漏完.已知圆柱中液面上升的速度是一个常量,H 是圆锥形漏斗中液面下落的高度,则H 与下落时间t (分)的函数关系表示的图象只可能是( )3. 1)(+=x x f ,那么))2((-f f = ;如果3)(=a f ,那么实数a = 。
§1.1 集合
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.通过实例了解集合的含义,并掌握集合中元素的三个特性(重点、难点).2.了解元素与集合间的“从属关系”(重点).3.记住常用数集的表示符号并会应用.
预习教材P2,完成下面问题:
知识点1 元素与集合的概念
(1)元素:一般地,把研究对象统称为元素,常用小写的拉丁字母a,b,c,…表示.
(2)集合:一些元素组成的总体,简称集,常用大写拉丁字母A,B,C,…表示.
(3)集合相等:指构成两个集合的元素是一样的.
(4)集合中元素的特性:确定性、互异性和无序性.
【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)漂亮的花可以组成集合.( )
(2)由方程x2-4=0和x-2=0的根组成的集合中有3个元素.( )
(3)元素1,2,3和元素3,2,1组成的集合是不相等的.( )
提示 (1)× “漂亮的花”具有不确定性,故不能组成集合.
(2)× 由于集合中的元素具有互异性,故由两方程的根组成的集合中有2个元素.
(3)× 集合中的元素具有无序性,所以元素1,2,3和元素3,2,1组成的集合是同一集合.
知识点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的元素,就说a属于集合A a∈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A
a∉A
a不属于集合
A
【预习评价】
思考 设集合A 表示“1~10以内的所有素数”,3,4这两个元素与集合A 有什么关系?如何用数学语言表示?
提示 3是集合A 中的元素,即3属于集合A ,记作3∈A ;4不是集合A 中的元素,即4不属于集合A ,记作4∉A .
知识点3 常用数集及表示符号
数集非负整数集(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
【预习评价】
(1)若a 是R 中的元素,但不是Q 中的元素,则a 可以是( )A .3.14
B .-2
C .
D .787(2)若<x <,且x ∈Z ,则x =________.
210解析 (1)由选项知是实数,但不是有理数,故选D .7(2)大于且小于的整数为2和3,故x =2或3.210答案 (1)D (2)2或3
题型一 集合的判定问题
【例1】 下列每组对象能否构成一个集合:(1)我们班的所有高个子同学;(2)不超过20的非负数;
(3)直角坐标平面内第一象限的一些点;(4)的近似值的全体.
3解 (1)“高个子”没有明确的标准,因此不能构成集合.(2)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;(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;(4)“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3值,所以“的近似值”不能构成集合.
3规律方法 判断一组对象能否构成集合的依据
【训练1】 给出下列说法:
①中国所有的直辖市可以构成一个集合;②高一(1)班较胖的同学可以构成一个集合;③正偶数的全体可以构成一个集合;
④大于2 011且小于2 017的所有整数不能构成集合.其中正确的有________(填序号).
解析 ②中由于“较胖”的标准不明确,不满足集合元素的确定性,所以②错误;④中的所有整数能构成集合,故④错误.
答案 ①③
题型二 元素与集合的关系
【例2】 (1)给出下列关系:①∈R ;②∉Q ;③|-3|∉N ;④|-|∈Q ;⑤0∉N .其中1
223正确的个数为( )
A .1
B .2
C .3
D .4
(2)集合A 中的元素x 满足∈N ,x ∈N ,则集合A 中的元素为________.6
3-x 解析 (1)①②正确;③④⑤不正确.
(2)∵∈N ,x ∈N ,∴当x =0时,=2∈N ,∴x =0满足题意;当x =1时,6
3-x 63-x =3∈N ,∴x =1满足题意;当x =2时,=6∈N ,∴x =2满足题意,当x >3时,
63-x 6
3-x <0不满足题意,所以集合A 中的元素为0,1,2.
6
3-x 答案 (1)B (2)0,1,2
规律方法 判断元素与集合关系的两个关键点
判断一个元素是否属于一个集合,一要明确集合中所含元素的共同特征,二要看该元素
是否满足该集合中元素的共同特征.
311
【训练2】 设集合M是由不小于2的数组成的集合,a=,则下列关系中正确的是( )
A.a∈M B.a∉M C.a=M D.a≠M
解析 判断一个元素是否属于某个集合,关键是看这个元素是否具有这个集合中元素的特征,若具有就是,否则不是.∵<2,∴a∉M.
113
答案 B
典例迁移 题型三 集合中元素的特性
【例3】 已知集合A含有两个元素a-3和2a-1,若-3是集合A中的元素,试求实数a的值.
解 因为-3是集合A中的元素,
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,符合要求;
若-3=2a-1,则a=-1,
此时集合A中含有两个元素-4,-3,符合要求.
综上所述,满足题意的实数a的值为0或-1.
【迁移1】 (变换条件)若把本例中的条件“-3是集合A中的元素”去掉,求a的取值范围.
解 由集合元素的互异性知a-3≠2a-1,解得a≠-2,故实数a的取值范围是a≠-2.
【迁移2】 (变换条件)若本例中的集合A含有两个元素1和a2,且a∈A,则实数a的值是什么?
解 由a∈A可知,当a=1时,此时a2=1,与集合元素的互异性矛盾,所以a≠1;当a=a2时,a=0或1(舍去).综上可知a=0.
规律方法 利用集合中元素的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,可以解出字母的所有可能值,再根据集合中的元素的互异性对集合中的元素进行检验.
(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.
课堂达标
1.下列能构成集合的是( )A .中央电视台著名节目主持人B .我市跑得快的汽车C .上海市所有的中学生D .香港的高楼
解析 A ,B ,D 中研究的对象不确定,因此不能构成集合.答案 C
2.由形如x =3k +1,k ∈Z 的数组成集合A ,则下列表示正确的是( )A .-1∈A B .-11∈A C .15 D .32
解析 -11=3×(-4)+1,故选B .答案 B
3.下列三个命题:①集合N 中最小的数是1;②-a ∉N ,则a ∈N ;
③a ∈N ,b ∈N ,则a +b 的最小值是2.其中正确命题的个数是( )A .0
B .1
C .2
D .3
解析 根据自然数的特点,显然①③不正确.②中若a =,则-a ∉N 且a ∉N ,显然②不3
2正确.
答案 A
4.已知集合A 中的元素x 满足x ≥2,若a ∉A ,则实数a 的取值范围是________.解析 由题意a 不满足不等式x ≥2,即a <2.答案 a <2
5.若集合A 是由所有形如3a +b (a ∈Z ,b ∈Z )的数组成,判断-6+2是不是集合22A 中的元素?
解 因为-2∈Z 且2∈Z ,所以-6+2是形如3a +b (a ∈Z ,b ∈Z )的数,即-6+222是集合A 中的元素.
2课堂小结
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),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.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.这个特性通常用来判断两个集合的关系.。