集合

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

一、結(jié)構(gòu)

    本小節(jié)首先從代數(shù)與幾何涉及的集合實例人手,引出集合與集合的元素的概念,并且結(jié)合實例對集合的概念作了說明.然后,介紹了集合的常用表示,包括列舉法、描述法,還給出了畫圖表示集合的例子.

  二、重點難點分析

    這一節(jié)的重點是集合的基本概念和表示方法,難點是運用集合的三種常用表示方法正確表示一些簡單的集合.這一節(jié)的特點是概念多、符號多,正確理解概念和準確使用符號是學(xué)好本節(jié)的關(guān)鍵.為此,在教學(xué)時可以配備一些需要辨析概念、判斷符號表示正誤的題目,以幫助提高判斷,加深理解集合的概念和表示方法.

  1.關(guān)于牽頭圖和引言分析

    章頭圖是一組跳傘隊員編成的圖案,引言給出了一個實際問題,其目的都是為了引出本章的內(nèi)容無論是分析還是解決這個實際間題,必須用到集合和邏輯的知識,也就是把它化.一方面提高用數(shù)學(xué)的意識,一方面說明集合和簡易邏輯知識是數(shù)學(xué)重要的基礎(chǔ).

  2.關(guān)于集合的概念分析

    點、線、面等概念都是幾何中原始的、不加定義的概念,集合則是集合論中原始的、不加定義的概念.

    初中代數(shù)中曾經(jīng)了解“正數(shù)的集合”、“不等式解的集合”;初中幾何中也知道中垂線是“到兩定點距離相等的點的集合”等等.在開始接觸集合的概念時,主要還是通過實例,對概念有一個初步認識.教科書給出的“一般地,某些指定的對象集在一起就成為一個集合,也簡稱集.”這句話,只是對集合概念的描述性說明.

    我們可以舉出很多生活中的實際例子來進一步說明這個概念,從而闡明集合概念如同其他數(shù)學(xué)概念一樣,不是人們憑空出來的,而是來自現(xiàn)實世界.

  3.關(guān)于自然數(shù)集的分析

    教科書中給出的常用數(shù)集的記法,是新的國家標(biāo)準,與原教科書不盡相同,應(yīng)該注意.

    新的國家標(biāo)準定義自然數(shù)集N含元素0,這樣做一方面是為了推行國際標(biāo)準化組織(ISO)制定的國際標(biāo)準,以便早日與之接軌,另一方面,0還是十進位數(shù){0,1,2,…,9}中最小的數(shù),有了0,減法運算 仍屬于自然數(shù),其中 .因此要注意幾下幾點:

   (1)自然數(shù)集合與非負整數(shù)集合是相同的集合,也就是說自然數(shù)集包含0;

   (2)自然數(shù)集內(nèi)排除0的集,表示成 或 ,其他數(shù)集{如整數(shù)集Z、有理數(shù)集Q、實數(shù)集R}內(nèi)排除0的集,也可類似表示 , , ;

   (3)原教科書或根據(jù)原教科書編寫的教輔用書中出現(xiàn)的符號如 , , …不再適用.

   4.關(guān)于集合中的元素的三個特性分析

    集合中的每個對象叫做這個集合的元素.例如“中國的直轄市”這一集合的元素是:北京、上海、天津、重慶。

    集合中的元素常用小寫的拉丁字母 ,…表示.如果a是集合A的元素,就說a屬于集合A,記作 ;否則,就說a不屬于A,記作

   要正確認識集合中元素的特性:

   (l)確定性: 和 ,二者必居其一.

   集合中的元素必須是確定的.這就是說,給定一個集合,任何一個對象是不是這個集合的元素也就確定了.例如,給出集合{地球上的四大洋},它的元素是:太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋.其他對象都不用于這個集合.如果說“由接近 的數(shù)組成的集合”,這里“接近 的數(shù)”是沒有嚴格標(biāo)準、比較模糊的概念,它不能構(gòu)成集合.

   (2)互異性:若 , ,則

    集合中的元素是互異的.這就是說,集合中的元素是不能重復(fù)的,集合中相同的元素只能算是一個.例如方程 有兩個重根 ,其解集只能記為{1},而不能記為{1,1}.

   (3)無序性:{a,b}和{b,a}表示同一個集合.

   集合中的元素是不分順序的.集合和點的坐標(biāo)是不同的概念,在平面直角坐標(biāo)系中,點(l,0)和點(0,l)表示不同的兩個點,而集合{1,0}和{0,1}表示同一個集合.

   5.要辯證理解集合和元素這兩個概念

   (1)集合和元素是兩個不同的概念,符號和是表示元素和集合之間關(guān)系的,不能用來表示集合之間的關(guān)系.例如 的寫法就是錯誤的,而 的寫法就是正確的.

   (2)一些對象一旦組成了集合,那么這個集合的元素就是這些對象的全體,而非個別現(xiàn)象.例如對于集合 ,就是指所有不小于0的實數(shù),而不是指“ 可以在不小于0的實數(shù)范圍內(nèi)取值”,不是指“ 是不小于0的一個實數(shù)或某些實數(shù),”也不是指“ 是不小于0的任一實數(shù)值”……

   (3)集合具有兩方面的意義,即:凡是符合條件的對象都是它的元素;只要是它的元素就必須符合條件.

   6.表示集合的方法所依據(jù)的國家標(biāo)準

    本小節(jié)列舉法與描述法所使用的集合的記法,依據(jù)的是新國家標(biāo)準如下的規(guī)定.

  符號

  應(yīng)用

  意義或讀法

  備注及示例

  

  

  諸元素 構(gòu)成的集

  也可用 ,這里的I表示指標(biāo)集

  

  

  使命題 為真的A中諸元素之集

  例: ,如果從前后關(guān)系來看,集A已很明確,則可使用 來表示,例如

  此外, 有時也可寫成 或

  7.集合的表示方法分析

    集合有三種表示方法:列舉法、描述法、圖示法.它們各有優(yōu)點.用什么方法來表示集合,要具體問題具體分析.

   。╨)有的集合可以分別用三種方法表示.例如“小于 的自然數(shù)組成的集合”就可以表為:

     ①列舉法: ;

     ②描述法: ;

     ③圖示法:如圖1。

     (2)有的集合不宜用列舉法表示.例如“由小于 的正實數(shù)組成的集合”就不宜用列舉法表示,因為不能將這個集合中的元素—一列舉出來,但這個集合可以這樣表示:

     ①描述法: ;

     ②圖示法:如圖2.

     (3)用描述法表示集合,要特別注意這個集合中的元素是什么,它應(yīng)該符合什么條件,從而準確理解集合的意義.例如:

     ①集合 中的元素是 ,它表示函數(shù) 中自變量 的取值范圍,即 ;

     ②集合 中的元素是 ,它表示函數(shù)值。的取值范圍,即 ;

     ③集合 中的元素是點 ,它表示方程 的解組成的集合,或者理解為表示曲線 上的點組成的集合;

     ④集合 中的元素只有一個,就是方程 ,它是用列舉法表示的單元素集合.

    實際上,這是四個完全不同的集合.

    列舉法與描述法各有優(yōu)點,應(yīng)該根據(jù)具體問題確定采用哪種表示法.要注意,一般無限集,不宜采用列舉法,因為不能將無限集中的元素—一列舉出來,而沒有列舉出來的元素往往難以確定.

   8.集合的分類

    含有有限個元素的集合叫做有限集,如圖1所示.

    含有無限個元素的集合叫做無限集,如圖2所示.

  9.關(guān)于空集分析

     不含任何元素的集合叫做空集,記作 .空集是個特殊的集合,除了它本身的實際意義外,在研究集合、集合的運算時,必須予以單獨考慮.
  教學(xué)設(shè)計方案

集合

  知識目標(biāo):

   。1)使學(xué)生初步理解集合的概念,知道常用數(shù)集的概念及其記法

   。2)使學(xué)生初步了解“屬于”關(guān)系的意義

   。3)使學(xué)生初步了解有限集、無限集、空集的意義

  能力目標(biāo):

   。1)重視基礎(chǔ)知識的教學(xué)、基本技能的訓(xùn)練和能力的培養(yǎng);

   。2)啟發(fā)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題和提出問題,善于獨立思考,學(xué)會分析問題和創(chuàng)造地解決問題;

   。3)通過指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)知識結(jié)論,培養(yǎng)學(xué)生抽象概括能力和邏輯能力;

  德育目標(biāo):

    激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)的和積極性,陶冶學(xué)生的情操,培養(yǎng)學(xué)生堅忍不拔的意志,實事求是的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的精神。

  教學(xué)重點:集合的基本概念及表示方法

  教學(xué)難點:運用集合的兩種常用表示方法——列舉法與描述法,正確表示一些簡單的集合

  授課類型:新授課

  課時安排:2課時

  教 具:多媒體、實物投影儀

  教學(xué)過程:

  一、引入:

    1.簡介數(shù)集的發(fā)展,復(fù)習(xí)最大公約數(shù)和最小公倍數(shù),質(zhì)數(shù)與和數(shù);

    2.教材中的章頭引言;

    3.集合論的創(chuàng)始人——康托爾(德國數(shù)學(xué)家);

    4.“物以類聚”,“人以群分”;

    5.教材中例子(P4)。

  二、講解新課:

    閱讀教材第一部分,問題如下:

    (1)有那些概念?是如何定義的?

   。2)有那些符號?是如何表示的?

   。3)集合中元素的特性是什么?

 。ㄒ唬┘系挠嘘P(guān)概念(例子見書):

    1、集合的概念

   。1)集合:某些指定的對象集在一起就形成一個集合。

   。2)元素:集合中每個對象叫做這個集合的元素。

    2、常用數(shù)集及記法

   。1)非負整數(shù)集(自然數(shù)集):全體非負整數(shù)的集合。記作N

   。2)正整數(shù)集:非負整數(shù)集內(nèi)排除0的集。記作N*或N+

   。3)整數(shù)集:全體整數(shù)的集合。記作Z

   。4)有理數(shù)集:全體有理數(shù)的集合。記作Q

   。5)實數(shù)集:全體實數(shù)的集合。記作R

  注:

   。1)自然數(shù)集與非負整數(shù)集是相同的,也就是說,自然數(shù)集包括數(shù)0。

   。2)非負整數(shù)集內(nèi)排除0的集。記作N*或N+ 、Q、Z、R等其它數(shù)集內(nèi)排除0的集,也是這樣表示,例如,整數(shù)集內(nèi)排除0的集,表示成Z*

    3、元素對于集合的隸屬關(guān)系

   。1)屬于:如果a是集合A的元素,就說a屬于A,記作a∈A;

   。2)不屬于:如果a不是集合A的元素,就說a不屬于A,記作 .

    4、集合中元素的特性

   。1)確定性:

    按照明確的判斷標(biāo)準給定一個元素或者在這個集合里,或者不在,不能模棱兩可。

   。2)互異性:

    集合中的元素沒有重復(fù)。

    (3)無序性:

    集合中的元素沒有一定的順序(通常用正常的順序?qū)懗觯?/p>

  注:

    1、集合通常用大寫的拉丁字母表示,如A、B、C、P、Q…&hellip,高中化學(xué);

     元素通常用小寫的拉丁字母表示,如a、b、c、p、q……

    2、“∈”的開口方向,不能把a∈A顛倒過來寫。

  練習(xí)題

    1、教材P5練習(xí)

    2、下列各組對象能確定一個集合嗎?

   。1)所有很大的實數(shù)。 (不確定)

   。2)好心的人。 (不確定)

    (3)1,2,2,3,4,5.(有重復(fù))

  閱讀教材第二部分,問題如下:

    1.集合的表示方法有幾種?分別是如何定義的?

    2.有限集、無限集、空集的概念是什么?試各舉一例。

 。ǘ┘系谋硎痉椒

    1、列舉法:把集合中的元素一一列舉出來,寫在大括號內(nèi)表示集合的方法。

    例如,由方程 的所有解組成的集合,可以表示為{-1,1}.

    注:(1)有些集合亦可如下表示:

      從51到100的所有整數(shù)組成的集合:{51,52,53,…,100}

      所有正奇數(shù)組成的集合:{1,3,5,7,…}

   。2)a與{a}不同:a表示一個元素,{a}表示一個集合,該集合只有一個元素。

    描述法:用確定的條件表示某些對象是否屬于這個集合,并把這個條件寫在大括號內(nèi)表示集合的方法。

    格式:{x∈A P(x)}

    含義:在集合A中滿足條件P(x)的x的集合。

    例如,不等式 的解集可以表示為: 或

   所有直角三角形的集合可以表示為:

  注:(1)在不致混淆的情況下,可以省去豎線及左邊部分。

   如:{直角三角形};{大于104的實數(shù)}

   。2)錯誤表示法:{實數(shù)集};{全體實數(shù)}

    3、文氏圖:用一條封閉的曲線的內(nèi)部來表示一個集合的方法。

  注:何時用列舉法?何時用描述法?

   。1) 有些集合的公共屬性不明顯,難以概括,不便用描述法表示,只能用列舉法。

    如:集合

   。2) 有些集合的元素不能無遺漏地一一列舉出來,或者不便于、不需要一一列舉出來,常用描述法。

    如:集合 ;集合{1000以內(nèi)的質(zhì)數(shù)}

  注:集合 與集合 是同一個集合嗎?

  答:不是。

    集合 是點集,集合 = 是數(shù)集。

 。ㄈ 有限集與無限集

    1、 有限集:含有有限個元素的集合。

    2、 無限集:含有無限個元素的集合。

    3、 空集:不含任何元素的集合。記作Φ,如:

  練習(xí)題:

    1、P6練習(xí)

    2、用描述法表示下列集合

   、賩1,4,7,10,13}

    ②{-2,-4,-6,-8,-10}

    3、用列舉法表示下列集合

   、賩x∈Nx是15的約數(shù)} {1,3,5,15}

   、趝(x,y)x∈{1,2},y∈{1,2}} {(1,1),(1,2),(2,1)(2,2)}

  注:防止把{(1,2)}寫成{1,2}或{x=1,y=2}

    ③

   、 {-1,1}

   、 {(0,8)(2,5),(4,2)}

   、

  {(1,1),(1,2),(1,4)(2,1),(2,2),(2,4),(4,1),(4,2),(4,4)}

  三、小 結(jié):

    本節(jié)課學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容:

    1.集合的有關(guān)概念:(集合、元素、屬于、不屬于、有限集、無限集、空集)

    2.集合的表示方法:(列舉法、描述法、文氏圖共3種)

    3.常用數(shù)集的定義及記法

  四、課后作業(yè):教材P7習(xí)題1.1

  五、板書設(shè)計:

  

課題

  一、知識點

 。ㄒ唬

 。ǘ

  例題:

  1.

  2.

  六、課后反思:

     本節(jié)課在教學(xué)時主要教會學(xué)生學(xué)習(xí)集合的表示方法,在認識集合時,應(yīng)從兩方面入手:

    (1)元素是什么?

    (2)確定集合的表示方法是什么?表示集合時,與采用字母名稱無關(guān)。
  
  探究活動



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