(共30张PPT)
1.1 集合
1.1.1 集合的含义与表示
第1课时 集合的含义
目标定位 重点难点
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.
2.体会元素与集合间的“从属关系”.
3.记住常用数集的表示符号并会应用. 重点:集合的概念、集合中元素的特征及集合的表示方法.
难点:对集合含义、集合中元素特性的理解以及简单的运用.
1.元素与集合的概念
(1)元素:一般地,我们把____________统称为元素.
(2)集合:把一些________组成的总体叫做集合(简称为集).
(3)集合相等:只要构成两个集合的______是一样的,我们就称这两个集合是相等的.
(4)集合元素的特性:________、________、无序性.
研究的对象
元素
元素
确定性
互异性
2.元素与集合的关系
a是集合A
a∈A
a不是集合A
a?A
关系 概念 记法 读法
属于 如果__________的元素,就说a属于集合A ______ a属于集合A
不属于 如果____________中的元素,就说a不属于集合A ______ a不属于集合A
3.数集及表示符号
正整数集
有理数集
R
名称 自然数集 ______ 整数集 ______ 实数集
符号 N N*或N+ Z Q ______
1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)漂亮的花组成集合.( )
(2)2015年所有诺贝尔奖获得者组成集合.( )
(3)在一个集合中可以找到两个相同的元素.( )
【答案】(1)× (2)√ (3)×
2.做一做(请把正确的答案写在横线上)
(1)用“∈”和“?”填空:-3________N*;π______Q;3.14________R.
(2)若a2=5,则a______R,若a2=-3,则a______R.
【答案】(1)? ? ∈ (2)∈ ?
3.思一思:若a∈N,但a?N+,你能确定a的值吗?
【解析】由条件可知,a是自然数中除正整数以外的数,故a=0.
集合的基本概念
【方法规律】判断一组对象能否组成集合的标准及其关注点
(1)标准: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.
(2)关注点:利用集合的含义判断一组对象能否组成一个集合,应注意集合中元素的特性,即确定性、互异性和无序性.
1.下列所给的对象能构成集合的是________.
(1)所有正三角形;
(2)必修1课本上的所有难题;
(3)比较接近1的正整数全体;
(4)某校高一年级的16岁以下的学生.
【答案】(1)(4)
【解析】(2)不能,“难题”的标准是模糊的、不确定的,所以元素不确定,故不能构成集合;(3)不能,“比较接近1”的标准不明确,所以元素不确定,故不能构成集合;(1),(4)都能构成集合.
【解题探究】解题的关键是理解自然数N的意义和元素与集合的关系.
【答案】B
元素与集合的关系
【方法规律】1.要判断元素与集合的关系,首先要弄清集合中有哪些元素(涉及常用数集,如N,R,Q,概念要清晰);其次要看待判定的元素是否具有集合要求的条件.
2.判断元素和集合关系的两种方法
(1)直接法:当集合中的元素是直接给出时,首先明确集合是由哪些元素构成,然后再判断该元素在已知集合中是否出现.
(2)推理法:对于某些不便直接表示的集合,首先明确已知集合的元素具有什么特征,然后判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征.
【答案】0,1,2
【例3】已知集合B含有两个元素a-3和2a-1,若-3∈B,试求实数a的值.
【解题探究】使集合B中的两个元素分别等于-3,解得a的值,最后要注意验证是否符合元素的互异性.
集合中元素的特性及应用
【解析】∵-3∈B,∴-3=a-3或-3=2a-1.
若-3=a-3,则a=0.
此时集合B含有两个元素-3,-1,符合题意;
若-3=2a-1,则a=-1.
此时集合B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.
【方法规律】1.根据集合中元素的确定性,可以解出字母的所有可能取值,但要注意集合中元素的三个特性,尤其是互异性,解题后要注意检验.
2.解决含有字母的问题,常用到分类讨论的思想,在进行分类讨论时,务必明确分类标准.
3.已知集合A={a+1,a2-1},若0∈A,则实数a的值为________.
【答案】1
【解析】∵0∈A,∴0=a+1或0=a2-1.当0=a+1时,a=-1,此时a2-1=0,A中元素重复,不符合题意.当a2-1=0时,a=±1.a=-1时,a+1=0,A中元素重复,不符合题意;a=1时,a+1=2,A={2,0},符合题意.∴a=1.
【示例】已知集合A中含有两个元素a和a2,若1∈A,求a的值.
【错解】由1∈A,得a=1或a2=1,解得a=±1.
【错因】错解没有注意到字母a的取值对元素的互异性的影响,得到了错误答案,事实上,当a=1时,不满足集合中元素的互异性.
忽视集合元素的互异性而致误
【正解】若1∈A,则a=1或a2=1,解得a=1或-1.
(1)当a=1时,集合A中元素为1和1,不满足集合元素的互异性,故a≠1.
(2)当a=-1时,集合A中含有两个元素-1和1,符合集合元素的互异性.
综上所述,a=-1.
【警示】1.涉及含参数的集合问题,切勿忽视集合元素的互异性,务必将求得的参数取值代入,验证是否满足集合中元素的互异性,进而对结果进行取舍.
2.若方程中字母参数影响解的取值,要选择恰当分类标准,注意分类讨论思想的应用.
1.判断一组对象的全体能否构成集合,关键是看元素是否确定.若元素不确定,则不能构成集合.
2.集合中的元素是确定的,某一元素a要么满足a∈A,要么满足a?A,两者必居其一.这也是判断一组对象能否构成集合的依据.
3.集合中元素的三种特性:确定性、互异性、无序性.求集合中字母的取值时,一定要检验是否满足集合中元素的互异性.
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.上海市所有的高个子中学生
D.联合国常任理事国
【答案】D
【解析】A,B,C中研究的对象不确定,因此不能构成集合.
2.集合A中只含有元素a,则下列各式一定正确的是( )
A.0∈A B.a?A
C.a∈A D.a=A
【答案】C
【解析】由题意知A中只有一个元素a,∴0?A,a∈A.元素a与集合A的关系不能用“=”,故选C.
【答案】A
【答案】3
【解析】①②③是正确的;④⑤是错误的.
5.设由2,4,6构成的集合为A,若实数a∈A时,6-a∈A,则a=________.
【答案】2或4
【解析】代入验证,若a=2,则6-2=4∈A,符合题意;若a=4,则6-4=2∈A,符合题意;若a=6,则6-6=0?A,不符合题意,舍去,所以a=2或a=4.
第1课时 集合的含义
【基础练习】
1.有下列各组对象:
①接近于0的数的全体;
②比较小的正整数的全体;
③平面上到点O的距离等于1的点的全体;
④直角三角形的全体.
其中能构成集合的个数是( )
A.2 B.3
C.4 D.5
【答案】A
【解析】①②没有明确标准,故不能构成集合.③④均可构成集合,因为任取一个元素是否为此集合的元素有明确标准可依.
2.已知集合A由x<1的数构成,则有( )
A.3∈A B.1∈A
C.0∈A D.-1?A
【答案】C
【解析】很明显3,1不满足不等式,而0,-1满足不等式.
3.若一个集合中的三个元素a,b,c是△ABC的三边长,则此三角形一定不是( )
A.锐角三角形 B.直角三角形
C.钝角三角形 D.等腰三角形
【答案】D
【解析】根据集合中元素的互异性可知a≠b≠c,所以一定不是等腰三角形.
4.已知集合A含有三个元素3,5,7,且当a∈A,有10-a∈A,则a为( )
A.3或5或7 B.3或7
C.5 D.7
【答案】A
【解析】若a=3∈A,则10-a=7∈A;若a=7∈A,则10-a=3∈A;若a=5∈A,则10-a=5∈A.故选A.
5.已知集合A中只含有1,a2两个元素,则实数a不能取的值为________.
【答案】±1
【解析】由a2≠1,得a≠±1.
6.若x∈N,则满足2x-5<0的元素组成的集合中所有元素之和为________.
【答案】3
【解析】由2x-5<0,得x<,又x∈N,∴x=0,1,2,故所有元素之和为3.
7.判断下列说法是否正确?并说明理由.
(1)参加2019年亚洲杯的所有球队构成一个集合;
(2)未来世界的高科技产品构成一个集合;
(3)1,0.5,,组成的集合含有四个元素;
(4)我校的年轻教师构成一个集合.
【解析】(1)正确.因为参加2019年亚洲杯的球队是确定的.
(2)不正确.因为高科技产品的标准不确定.
(3)不正确.对一个集合,它的元素必须是互异的,由于0.5=,在这个集合中只能作为一个元素,故这个集合含有三个元素.
(4)不正确.因为年轻没有明确的标准.
8.设集合A中含有三个元素3,x,x2-2x.
(1)求实数x应满足的条件;
(2)若-2∈A,求实数x.
【解析】(1)由集合中元素的互异性可知,x≠3,且x≠x2-2x,x2-2x≠3.
解得x≠-1,且x≠0,且x≠3.
(2)∵-2∈A,∴x=-2或x2-2x=-2.
由于x2-2x=(x-1)2-1≥-1,
∴x=-2.
【能力提升】
9.已知x,y为非零实数,代数式+的值所组成的集合是M,则下列判断正确的是( )
A.0?M B.1∈M
C.-2?M D.2∈M
【答案】D
【解析】①当x,y为正数时,代数式+的值为2;②当x,y为一正一负时,代数式+的值为0;③当x,y均为负数时,代数式+的值为-2,所以集合M的元素共有3个:-2,0,2.故选D.
10.已知集合A是由0,m,m2-3m+2三个元素组成的集合,且2∈A,则实数m的值为( )
A.2 B.3
C.0或3 D.0,2,3均可
【答案】B
【解析】因为2∈A,所以m=2或m2-3m+2=2,解得m=0或m=2或m=3.又集合中的元素要满足互异性,对m的所有取值进行一一验证可得m=3.故选B.
11.已知a,b∈R,集合A中含有a,,1三个元素,集合B中含有a2,a+b,0三个元素,若A=B,则a+b=________.
【答案】-1
【解析】∵A=B,0∈B,∴0∈A.又a≠0,∴=0,则b=0.∴B={a,a2,0}.∵1∈B,∴a2=1,a=±1.由元素的互异性知a=-1,∴a+b=-1.
12.设A为实数集,且满足条件:若a∈A,则∈A(a≠1).求证:
(1)若2∈A,则A中必还有另外两个元素;
(2)集合A不可能是单元素集.
【证明】(1)若a∈A,则∈A.
∵2∈A,∴=-1∈A.
∵-1∈A,∴=∈A.
∵∈A,∴=2∈A.
∴A中另外两个元素为-1,.
(2)若A为单元素集,则a=,
即a2-a+1=0,方程无解.
∴a≠.∴集合A不可能是单元素集.
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1.1 集合
1.1.1 集合的含义与表示
第2课时 集合的表示
目标定位 重点难点
1.掌握集合的两种表示方法(列举法、描述法).
2.能够运用集合的两种表示方法表示一些简单集合. 重点:集合的表示方法.
难点:准确理解集合中代表元素的表现形式.
1.列举法表示集合
把集合的元素________出来,并用花括号“{ }”括起来表示集合的方法叫做列举法.
一一列举
2.描述法表示集合
(1)定义:用集合所含元素的________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___________________________,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
一般符号及取值(或变化)范围
共同特征
1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)由1,1,2,3组成的集合可用列举法表示为{1,1,2,3}.( )
(2)集合{(1,2)}中含有两个元素.( )
(3)集合A={x|x-1=0}与集合B={1}表示同一个集合.( )
【答案】(1)× (2)× (3)√
2.做一做(请把正确的答案写在横线上)
(1)用列举法表示方程x2-4=0的解集为________.
(2)用描述法表示大于1且小于5的实数的集合为____________.
【答案】(1){-2,2} (2){x∈R|1【解析】虽然两个集合中表示的元素的字母不同,但实质上它们均表示小于2的所有实数构成的集合,故它们表示同一个集合.
用列举法表示集合
【解题探究】解答本题可先弄清集合元素的性质特点,然后再按要求改写.
【解析】(1)因为不大于10是指小于或等于10,非负是大于或等于0的意思,所以不大于10的非负偶数集是{0,2,4,6,8,10}.
(2)方程x2=x的解是x=0或x=1,所以方程的解组成的集合为{0,1}.
(3)将x=0代入y=2x+1,得y=1,即交点是(0,1),故两直线的交点组成的集合是{(0,1)}.
【方法规律】1.对于元素个数较少的集合,可采用列举法.应用列举法时要注意:①元素之间用“,”而不是用“、”隔开;②元素不能重复.
2.用列举法表示集合的步骤:(1)求出集合的元素;(2)把元素一一列举出来,且相同元素只能列举一次;(3)用花括号括起来.
1.已知集合A={-2,-1,0,1,2,3},对任意a∈A,有|a|∈B,且B中只有4个元素,求集合B.
【解析】对任意a∈A,有|a|∈B,
因为集合A={-2,-1,0,1,2,3},
由-1,-2,0,1,2,3∈A,知0,1,2,3∈B,
又B中只有4个元素,所以B={0,1,2,3}.
【例2】用描述法表示下列集合:
(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.
【解题探究】解答此类问题要清楚集合中的代表元素是什么,元素满足什么条件,并能正确运用符号语言或自然语言写出描述条件.
用描述法表示集合
【解析】(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}.
【特别提醒】用描述法表示集合时应注意:①“竖线”前面的x∈R可简记为x;②“竖线”不可省略;③p(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同一个集合,描述法表示可以不唯一.
2.下列三个集合:①A={x|y=x2+1};②B={y|y=x2+1};③C={(x,y)|y=x2+1}.
(1)它们是不是相同的集合?
(2)它们各自的含义分别是什么?
【解析】(1)由于三个集合的代表元素互不相同,故它们是互不相同的集合.
(2)集合A={x|y=x2+1}的代表元素是x,且x∈R,所以{x|y=x2+1}=R,即A=R;集合B={y|y=x2+1}的代表元素是y,满足条件y=x2+1的y的取值范围是y≥1,所以{y|y=x2+1}={y|y≥1};集合C={(x,y)|y=x2+1}的代表元素是(x,y),是满足y=x2+1的数对.可以认为集合C是坐标平面内满足y=x2+1的点(x,y)构成的集合,其实就是抛物线y=x2+1的图象.
【例3】集合A={x|kx2-8x+16=0},若集合A只有一个元素,试求实数k的值,并用列举法表示集合A.
【解题探究】明确集合A的含义,并对k加以讨论,求出k的值,并写出集合A.
【解析】(1)当k=0时,原方程为16-8x=0.
∴x=2,此时A={2}.
集合表示的综合应用
(2)当k≠0时,由集合A中只有一个元素,
∴方程kx2-8x+16=0有两个相等实根,
则Δ=64-64k=0,即k=1.
从而x1=x2=4,∴集合A={4}.
综上所述,实数k的值为0或1.
当k=0时,A={2};
当k=1时,A={4}.
【特别提醒】1.本例易忽略对k的讨论而想当然地认为kx2-8x+16=0是一元二次方程,从而导致漏解.
2.A中有一个元素是指x只有一解而不是k只有一解.
3.(1)例3中,若1∈A,试用列举法表示A;
(2)例3中,若集合A中含有两个元素,求k的取值范围.
【解析】(1)∵1∈A,
∴k-8+16=0,k=-8.
∴方程-8x2-8x+16=0的解为x1=1,x2=-2.
∴A={1,-2}.
【示例】用列举法表示集合A={(x,y)|y=x2-1,-1≤x≤1且x∈Z}为________.
【错解】注意到x=-1,0,1,
∴y=x2-1=0或-1,因此集合A={0,-1}.
描述法与列举法相互转化的误区
【错因】1.没能看清集合的代表元素,错以为求关于y的取值的数集.2.对列举法表示集合的实质认识不清,对集合理解不到位,个别同学错得A={x=-1,y=0或x=0,y=-1或x=1,y=0}.
【正解】由于-1≤x≤1且x∈Z,
所以x=-1,0,1.
当x=-1时,y=0;
当x=0时,y=-1;
当x=1时,y=0.
所以A={(-1,0),(0,-1),(1,0)}.
【警示】研究一个集合时,首先应看集合元素的表示形式,再看此集合元素的公共属性.
1.表示集合的要求
(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.
2.下列四个集合中,不同于另外三个的是( )
A.{y|y=2} B.{x=2}
C.{2} D.{x|x2-4x+4=0}
【答案】B
【解析】集合{x=2}表示的是由一个等式组成的集合,其他选项所表示的集合都是含有一个元素2.
4.若集合A={x∈Z|-2≤x≤2},集合B={y|y=x2+2 000,x∈A},则用列举法表示集合B=________.
【答案】{2 000,2 001,2 004}
【解析】由A={x∈Z|-2≤x≤2}={-2,-1,0,1,2},所以x2∈{0,1,4},x2+2 000的值为2 000,2 001,2 004,所以B={2 000,2 001,2 004}.
第2课时 集合的表示
【基础练习】
1.下列关系式中,正确的是( )
A.{2,3}≠{3,2}
B.{(a,b)}={(b,a)}
C.{x|y=x2+1}={y|y=x+1}
D.{y|y=x2+1}={x|y=x+1}
【答案】C
【解析】A中{2,3}={3,2},集合元素具有无序性;B中集合中的点不同,故集合不同;C中{x|y=x2+1}={y|y=x+1}=R;D中{y|y=x2+1}={y|y≥1}≠{x|y=x+1}=R.故选C.
2.方程组的解集是( )
A.{x=1,y=1} B.{1}
C.{(1,1)} D.(1,1)
【答案】C
【解析】方程组的解集中元素应是有序数对形式,排除A,B,而D不是集合的形式,排除D.
3.集合{(x,y)|y=2x-1}表示( )
A.方程y=2x-1
B.点(x,y)
C.平面直角坐标系中的所有点组成的集合
D.函数y=2x-1图象上的所有点组成的集合
【答案】D
【解析】集合{(x,y)|y=2x-1}的代表元素是(x,y),x,y满足的关系式为y=2x-1,因此集合表示的是满足关系式y=2x-1的点组成的集合.故选D.
4.集合A={y|y=x2+1},集合B={(x,y)|y=x2+1}(A,B中x∈R,y∈R).选项中元素与集合的关系都正确的是( )
A.2∈A,且2∈B
B.(1,2)∈A,且(1,2)∈B
C.2∈A,且(3,10)∈B
D.(3,10)∈A,且2∈B
【答案】C
【解析】集合A中元素y是实数,不是点,故选项B,D不对.集合B的元素(x,y)是点而不是实数,2∈B不正确,所以A错.
5.将集合{(x,y)|2x+3y=16,x,y∈N}用列举法表示为________.
【答案】{(2,4),(5,2),(8,0)}
【解析】∵3y=16-2x=2(8-x),且x∈N,y∈N,∴y为偶数且y≤5.∴当x=2时,y=4,当x=5时,y=2,当x=8时,y=0.
6.有下面四个结论:
①0与{0}表示同一个集合;
②集合M={3,4}与N={(3,4)}表示同一个集合;
③方程(x-1)2(x-2)=0的所有解的集合可表示为{1,1,2};
④集合{x|4<x<5}不能用列举法表示.
其中正确的结论是________(填写序号).
【答案】④
【解析】{0}表示元素为0的集合,而0只表示一个元素,故①错误;②集合M是实数3,4的集合,而集合N是实数对(3,4)的集合,不正确;③不符合集合中元素的互异性,错误;④中元素有无穷多个,不能一一列举,故不能用列举法表示.
7.已知集合M={-2,3x2+3x-4,x2+x-4},若2∈M,求x.
【解析】当3x2+3x-4=2时,即x2+x-2=0,则x=-2或x=1.经检验,x=-2,x=1均不符合集合中元素的互异性.当x2+x-4=2时,即x2+x-6=0,则x=-3或x=2.经检验,x=-3或x=2均合题意.∴x=-3或x=2.
8.(1)已知集合M=,求M;
(2)已知集合C=,求C.
【解析】(1)∵x∈N,∈Z,∴1+x应为6的正约数.
∴1+x=1,2,3,6,即x=0,1,2,5.
∴M={0,1,2,5}.
(2)∵∈Z,且x∈N,
∴1+x应为6的正约数.
∴1+x=1,2,3,6,此时分别为6,3,2,1.
∴C={6,3,2,1}.
【能力提升】
9.已知x,y为非零实数,则集合M=为( )
A.{0,3} B.{1,3}
C.{-1,3} D.{1,-3}
【答案】C
【解析】当x>0,y>0时,m=3,当x<0,y<0时,m=-1-1+1=-1.若x,y异号,不妨设x>0,y<0,则m=1+(-1)+(-1)=-1.因此m=3或m=-1,则集合M={-1,3}.
10.已知集合A={1,2,3,4,5},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x-y∈A},则B中所含元素的个数为( )
A.3 B.6
C.8 D.10
【答案】D
【解析】∵B={(x,y)|x∈A,y∈A,x-y∈A},A={1,2,3,4,5},∴x=2,y=1;x=3,y=1,2;x=4,y=1,2,3;x=5,y=1,2,3,4.∴B={(2,1},(3,1),(3,2),(4,1),(4,2),(4,3),(5,1),(5,2),(5,3),(5,4)}.∴B中所含元素的个数为10.
11.如图所示,图中阴影部分(含边界)的点的坐标的集合表示为________.
【答案】{(x,y)|-1≤x≤3,且0≤y≤3}
【解析】图中阴影部分点的横坐标为-1≤x≤3,纵坐标为0≤y≤3,故用描述法可表示为{(x,y)|-1≤x≤3,0≤y≤3}.
12.若P={0,2,5},Q={1,2,6},定义集合P+Q={a+b|a∈P,b∈Q},用列举法表示集合P+Q.
【解析】当a=0时,b依次取1,2,6,得a+b的值分别为1,2,6;
当a=2时,b依次取1,2,6,得a+b的值分别为3,4,8;
当a=5时,b依次取1,2,6,得a+b的值分别为6,7,11.
∴P+Q={1,2,3,4,6,7,8,11}.
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