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集合的概念
一、新课引入
1、方程X2=2是否有解?
2、所有到定点的距离等于定长的点组成何种图形?
二、新课讲解
问题1:如何简洁、准确地表述数学对象及研究范围呢?我们看下面几个例子:
(1) 1~11之间的所有偶数;
(2)立德中学今年入学的全体高一学生;
(3)地球上的四大洋 ;
(4)不等式x-7<3的解集;
(5)较小的数.
问题1(1)中,我们把1~11之间的每一个偶数即2,4,6,8,10作为研究对象。
问题 1(2)中立德中学今年入学的每一个高一学生作为研究对象
集合
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)
集合元素具有确定性。
集合元素具有互异性。
集合元素具有无序性。
问题2:上面的问题1(3),问题1(4),问题1(5)能组成集合吗?
(3)地球上的四大洋。
(4)不等式x-7<3的解集。
(5)较小的数。
集合具有确定性,
互异性,无序性。
我们通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示集合,用小写拉丁字母a.b.c…表示集合中的元素.
如果a是集合A的元素,就说a属于(belong to)集合A,记作
aA;
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
aA.
问题3:若用A表示前面问题(1)中“1~11之间的每一个偶数”组成的集合,3,4分别与集合A有何种关系呢?如何用数学语言表述呢?
易知4是A中的元素,3不是A中的元素,即
4A,3A
问题4:上面的例子中,我们用自然语言描述一个集合、除此之外,还可以用什么方式表示集合呢?
“方程范围内的根”可以表示为
{,-}
“1~11之间的所有偶数”组成的集合可以表示
为{2,4,6,8,10}。
“地球上的四大洋”组成的集合可以表示为
{太平洋,大西洋,印度洋,北冰洋}.
像这样把集合的所有元素一一列举出来,并用花括号括起来表示集合的方法叫做列举法.
用列举法表示集合:
(1) 大于1且小于6的整数;
(2)方程-9=0的所有实数根组成的集合.
{2,3,4,5}
{3,-3}
追问1:0与{0}的数学含义相同吗?
追问2:如何用数学语言表述0与{0}之间的关系呢?
0与{0}是元素与集合的关系,元素0属于集合{0},记作0
追问1:对于集合“在平面内所有到定点的距离等于定长的点组成的集合”,“不等式x-7<3的解集”能用列举法表示它们吗?
不等式x-7<3的解是x<10,因为满足x<10的实数有无数个,所以x-7<3的解集无法用列举法表示.
追问2:当集合中元素个数有无数个,我们如何表示呢?
例如:“不等式x-7<3的解集”
我们可以利用解集中元素的共同特征,即x是实数,且x<10,把解集表示为
{XR|x<10}.
一般地,设A是一个集合,我们把集合A中所有具有共同特征P(x)的元素上所组成的集合表示为{XA|P(x)}.这种表示集合的方法称为描述法,有时也用冒号或分号代替竖线,写成{XA:P(x)}或{XA ; P(x)}.
追问3:整数集Z可以分为奇数集和偶数集.我们如何用描述法表示奇数集?
对于每一个XZ,如果它能表示为x=2k+l(kZ)的形式,那么x除以2的余数为1,它是一个奇数;
反之,如果x是一个奇数,那么x除以2的余数为1,
它能表示为x=2k+I(kZ)的形式,所以x=2k+l(kZ)是所有奇数的一个共同特征,于是奇数集可以表示为
{XZ|x=2k+l. kZ}
三、例题讲解
例1 选择适当的方法表示下列集合:
(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}.
由于元素完全相同的两个集合相等,而与列举的顺序无关因此一个集合可以有不同的列举方法.例如,例1(1)的集合还可以写成
A={9,8,7,6,5,4,3,2,1,0}.
我们还可以用描述法表示集合A={XN/x<10}.
(2)设方程=x的所有实数根组成的集合为B,可以用列举法表示为
B={0.1}.
也可以用描述法表示为{x/=x}.
在这个例子中, XR是明确的,可以省略,只写其元素x.
解:(1)设XA,则x是一个实数,且-2x-3=0.因此,用描述法表示为
A={x|-2x-3=0}.
方程-2x-3=0有两个实数根3,-1, 用列举法表示为
A={3,-1}.
(2)设XB,则x是一个整数,即XZ.且10B={XZ|10大于10且小于20的整数有
11,12,13,14,15,16,17,18. 19,
用列举法表示为
B={,12,13,14,15,16,17,18,19}
五、课堂小结