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集合的简单知识

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集合的简单知识

(一)集合的有关概念

1.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。 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。

思考1:课本P3的思考题,并再列举一些集合例子和不能构成集合的例子,对学生的例子予以讨论、点评,进而讲解下面的问题。 2.关于集合的元素的特征

(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。

例1.下列研究的对象能否构成集合

(1)世界上最高的山峰 (2)高一数学课本中的难题 (3)中国国旗的颜色 (4)充分小的负数的全体 (5)book中的字母 (6)立方等于本身的实数 (7)不等式2x-8<13的正整数解 【解】(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

点评:判断一组对象能否组成集合关键是能否找到一个明确的标准,按照这个确定的标准,它要么是这个集合的元素,要么不是这个集合的元素,即元素确定性.

(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。 例2:集合M中的元素为1,x,x2-x,求x的范围?

分析:根据集合中的元素互异性可知:集合里的元素各不相同,联列不等式组.

点评: 元素的特性(特别是互异性)是解决问题的切入点.

(3)无序性:集合与其中元素的排列次序无关.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。

b例3:三个元素的集合1,a,,也可表示为0,a2,a+b,求a2008+ b2009的值.

a分析:三个元素的集合也可表示另外一种形式,说明这两个集合相同,而该题目从特殊元素0入手,可以省去繁琐的讨论.

1

点评:从特殊元素入手,灵活运用集合的三个特征.

3.元素与集合的关系;

集合元素与集合的关系用“属于”和“不属于”表示; (1)如果a是集合A的元素,就说a属于A,记作a∈A (2)如果a不是集合A的元素,就说a不属于A,记作aA

例4:集合A中的元素由x=a+b2(a∈Z,b∈Z)组成,判断下列元素与集合A的关系? (1)0 (2)11 (3) 2132分析:先把x写成a+b2的形式,再观察a,b是否为整数.

4. 集合的分类:

例5.观察下列三个集合的元素个数

2

1. {4.8, 7.3, 3.1, -9}; 2. {xR∣0有限集:含有有限个元素的集合集合的分类 无限集:含有无限个元素的集合 空集:不含有任何元素的集合

5.常用数集及其记法

非负整数集(或自然数集),记作N

*

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

(二)集合的表示方法

我们可以用自然语言来描述一个集合,但这将给我们带来很多不便,除此之

外还常用列举法和描述法来表示集合。

(1)列举法:把集合中的元素一一列举出来,写在大括号内。

如:{1,2,3,4,5},{x2,3x+2,5y3-x,x2+y2},…;

例6.用列举法表示下列集合:

(1)中国国旗的颜色的集合; (2)单词mathematics中的字母的集合;

(3)自然数中不大于10的质数的集合; (4)同时满足2x40的整数解的集合;

1x2x1 2

(5)由

|a||b|(a,bR)所确定的实数集合.(6){(x,y)|3x+2y=16,x∈N,y∈N } ab

点评:

a.用列举法表示集合的步骤为:①求出集合中的元素 ②把这些元素写在花括号内 b.用列举法表示集合的优点是元素一目了然;缺点是不易看出元素所具有的属性. c.说明:集合中的元素具有无序性,所以用列举法表示集合时不必考虑元素的顺序。

(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。 如:{x|x-3>2},{(x,y)|y=x2+1},{直角三角形},„;

例7.用描述法表示下列集合:

(1)所有被3整除的整数的集合; (2)使y2x有意义的x的集合; x

22

(3)方程x+x+1=0所有实数解的集合; (4)抛物线y=-x+3x-6上所有点的集合;

点评:a. 用描述法表示集合时,注意确定和简化集合的元素所具有的共同特性.

b.描述法表示集合应注意集合的代表元素

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{(x,y)|y= x+3x+2}与 {y|y= x+3x+2}不同,只要不引起误解,集合的代表元素也可省略,例如:{整数},即代表整数集Z。

c这里的{ }已包含“所有”的意思,所以不必写{全体整数}。下列写法{实数集},{R}也是错误的。 说明: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。

小练习:

1、判断下列对象能否构成集合,回答“能”或“不能”

(1)所有正三角形 (2)《数学》教材中所有的习题 (3)所有数学难题 (4)所有无理数 (5)某班所有高个子的学生 (6)著名的艺术家 (7)一切很大的书 (8)倒数等于它自身的实数 2、判断下列说法是否正确,对的打“√”错的打“×”

(1)0与{0}表示同一个集合;

(2)由1,2,3组成的集合可表示为{1,2,3}或{3,2,1};

3

(3)方程(x-1)2(x-2)2=0的所有解的集合可表示为{1,1,2}; (4)集合{x4x5}是有限集 ; (5){0}=; (6)0; (7){a}{a,b}

3、集合xNx32用列举法表示应是 ; 4、在直角坐标系中,坐标轴上的点的集合可表示为 5、若1∈{2,a+2,a2+3a+3},则实数a= .

6、若A{2,2,3,4},B{x|xt2,tA},用列举法表示B 7、已知集合S={a,b,c}中的三个元素是△ABC的三边长那么△ABC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

8、若集合A={(0,2),(0,4)},则集合A中元素的个数是 ( )

A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 9、下列集合中,表示同一个集合的是 ( )

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={l,2},N={(1,2)}

10、已知A={x|x≤32,x∈R},a=5,b=23,则( )

A、a∈A且bA B、aA且b∈A C、a∈A且b∈A D、aA且bA 11、点的集合M={(x,y)|xy≥0}是指 ( )

A、第一象限内的点集 B、第三象限内的点集

C、第一、第三象限内的点集 D、不在第二、第四象限内的点集

xy112、方程组 xy1 的解集是 ( )

A 、{x=0,y=1} B、{0,1} C、{(0,1)} D、{(x,y)|x=0或y=1}

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13、如果集合A={x|ax2+2x+1=0}中只有一个元素,则a的值是 ( )

A、0 B、0 或1 C、1 D、不能确定 知识巩固思维训练:

1、已知集合A1,x1,x3,求实数x应满足的条件.

22x4,2、不等式组的解集是{x|x>2},求实数a的取值范围

3xa0

3、设一元二次方程ax2+bx+c=0(a<0)的根的判别式b24ac0,则不等式 ax2+bx+c0的解集为 ( )

A、R B、 C、{xxbb} D、{}

2a2a4、已知集合Axax2x10,aR (1)若A中至多有一个元素,求a的取值范围;

(2)若A中至少有一个元素,求a的取值范围.

5

2

(一)子集的概念

1. 实例: A={1,2,3} B={1,2,3,4,5} 引导观察.

结论: 对于两个集合A和B,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,则说:这两个集合有包含关系,称集合A为集合B的子集,记作AB (或BA),读作“A含于B”(或“B包含A”).

2. 反之: 集合A不包含于集合B,或集合B不包含集合A,记作AB 已(或BA)

用Venn图表示两个集合间的“包含”关系

B A

AB(或BA) (二)空集的概念

不含任何元素的集合叫做空集,记作φ,并规定: 空集是任何集合的子集. (三)“相等”关系

1、实例:设 A={x|x2-1=0} B={-1,1} “元素相同”

结论:对于两个集合A与B,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时,

集合B的任何一个元素都是集合A的元素,我们就说集合A等于集合B,记作A=B(即如果AB 同时 BA 那么A=B). 即

AB ABBA2、 ① 任何一个集合是它本身的子集. AA

② 真子集:如果AB ,且AB那就说集合A是集合B的真子集,记作A   B ③ 空集是任何非空集合的真子集. ④ 如果 AB, BC ,那么 AC. 证明:设x是A的任一元素,则 xA

 AB,xB 又 BC xC 从而 AC 同样;如果 AB, BC ,那么 AC

(三)例题与练习

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例1、 设集合A={1,3,a},B={1,a2-a+1},AB,求a的值

练习1:写出集合A={a,b,c}的所有子集,并指出哪些是真子集?有多少个?

2例2 、 求满足{x|x2+2=0}  M{x| x-1=0}的集合M.

例3、 若集合A={x|x2+x-6=0},B={x|ax+1=0},且B   A,求a的值.

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练习2: 集合M={x|x=1+a2,aN*}, P={x|x=a2-4a+5,aN*} 下列关系中正确的是( )

 M A M   P B P 

C M=P D M   P 且 P  M

3:已知集合A{x|ax5},B{x|x≥2},且满足AB,求实数a的取值范围。

例4.你能说出 0 , { 0 }, , {  } 的区别和关系吗?

0是一个数,{0}是一个集合,它含有1个元素0,例5.指出下列每组集合有什么包含关系:(1)A{x|x2k1,kZ},B{x|x4k1,kZ};(2)A{x|yx21},B{y|yx21}.

例6.①写出集合{a,b}的所有子集及其真子集;②写出集合{a,b,c}的所有子集及其真子集;

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点评: ①写子集要按一定顺序来写.

②一个集合里有n个元素,那么它有2n个子集; ③一个集合里有n个元素,那么它有2n-1个真子集; ④一个集合里有n个元素,那么它有2n-2个非空真子集.

作 业

一、选择题

1.下列与集合A={1,2}相等的是( )

(A){1,2,3} (B){x1x3} (C){xx23x20} (D)N

2.下列各式中,正确的个数是 ( ) ①={0};②{0}; ③∈{0};④0={0};⑤0∈{0};⑥{1}∈{1,2,3}; ⑦{1,2}{1,2,3};⑧{a,b}{a,b}. A. 1 B.2 C.3 D.4

7.已知集合M{xx20},N{xx1},则( )

(A) M=N (B)MN (C)MN (D)M与N无包含关系 二、填空题

8.设集合M={(x,y)|x+y<0,xy>0}和P={(x,y)|x<0,y<0},那么M与P的关系为______ . 9.集合A={x|x=a2-4a+5,a∈R},B={y|y=4b2+4b+3,b∈R} 则集合A与集合B的关系是 . 10.设x,y∈R,B={(x,y)|y-3=x-2},A={(x,y)|11.若集合{(x,y)|xy20且x2y40}y3=1},则集合A与B的关系是___. x2{(x,y)|y3xb},则b_____

三、解答题

9

12设集合A={1,2,3,4},B{xNx2a0},若满足BA,求实数a的值集合.

13.已知集合A={x|x>3},B={x|x10

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