小學(xué)語文的教學(xué)教案
發(fā)表時間:2020-02-19集合的基本運算教學(xué)設(shè)計。
俗話說,凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。教師要準(zhǔn)備好教案,這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來,減輕教師們在教學(xué)時的教學(xué)壓力。優(yōu)秀有創(chuàng)意的教案要怎樣寫呢?下面是小編為大家整理的“集合的基本運算教學(xué)設(shè)計”,希望對您的工作和生活有所幫助。
教學(xué)設(shè)計1.1.3集合的基本運算
整體設(shè)計
教學(xué)分析
課本從學(xué)生熟悉的集合出發(fā),結(jié)合實例,通過類比實數(shù)加法運算引入集合間的運算,同時,結(jié)合相關(guān)內(nèi)容介紹子集和全集等概念.在安排這部分內(nèi)容時,課本繼續(xù)注重體現(xiàn)邏輯思考的方法,如類比等.
值得注意的問題:在全集和補集的教學(xué)中,應(yīng)注意利用圖形的直觀作用,幫助學(xué)生理解補集的概念,并能夠用直觀圖進行求補集的運算.
三維目標(biāo)
1.理解兩個集合的并集與交集、全集的含義,掌握求兩個簡單集合的交集與并集的方法,會求給定子集的補集,感受集合作為一種語言,在表示數(shù)學(xué)內(nèi)容時的簡潔和準(zhǔn)確,進一步提高類比的能力.
2.通過觀察和類比,借助Venn圖理解集合的基本運算.體會直觀圖示對理解抽象概念的作用,培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合的思想.
重點難點
教學(xué)重點:交集與并集、全集與補集的概念.
教學(xué)難點:理解交集與并集的概念,以及符號之間的區(qū)別與聯(lián)系.
課時安排
2課時
教學(xué)過程
第1課時
作者:尚大志
導(dǎo)入新課
思路1.我們知道,實數(shù)有加法運算,兩個實數(shù)可以相加,例如5+3=8.類比實數(shù)的加法運算,集合是否也可以“相加”呢?教師直接點出課題.
思路2.請同學(xué)們考察下列各個集合,你能說出集合C與集合A,B之間的關(guān)系嗎?
(1)A={1,3,5},B={2,4,6},C={1,2,3,4,5,6};
(2)A={x|x是有理數(shù)},B={x|x是無理數(shù)},C={x|x是實數(shù)}.
引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、類比、思考和交流,得出結(jié)論.教師強調(diào)集合也有運算,這就是我們本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容.
思路3.(1)①如圖1甲和乙所示,觀察兩個圖的陰影部分,它們分別同集合A、集合B有什么關(guān)系?
圖1
②觀察集合A,B與集合C={1,2,3,4}之間的關(guān)系.
學(xué)生思考交流并回答,教師直接指出這就是本節(jié)課學(xué)習(xí)的課題:集合的基本運算.
(2)①已知集合A={1,2,3},B={2,3,4},寫出由集合A,B中的所有元素組成的集合C.
②已知集合A={x|x>1},B={x|x<0},在數(shù)軸上表示出集合A與B,并寫出由集合A與B中的所有元素組成的集合C.
推進新課
新知探究
提出問題
(1)通過上述問題中集合A,B與集合C之間的關(guān)系,類比實數(shù)的加法運算,你發(fā)現(xiàn)了什么?
(2)用文字語言來敘述上述問題中,集合A,B與集合C之間的關(guān)系.
(3)用數(shù)學(xué)符號來敘述上述問題中,集合A,B與集合C之間的關(guān)系.
(4)試用Venn圖表示A∪B=C.
(5)請給出集合的并集定義.
(6)求集合的并集是集合間的一種運算,那么,集合間還有其他運算嗎?
請同學(xué)們考察下面的問題,集合A,B與集合C之間有什么關(guān)系?
①A={2,4,6,8,10},B={3,5,8,12},C={8};
②A={x|x是國興中學(xué)2012年9月入學(xué)的高一年級女同學(xué)},B={x|x是國興中學(xué)2012年9月入學(xué)的高一年級男同學(xué)},C={x|x是國興中學(xué)2012年9月入學(xué)的高一年級同學(xué)}.
(7)類比集合的并集,請給出集合的交集定義,并分別用三種不同的語言形式來表達.
活動:先讓學(xué)生思考或討論問題,然后再回答,經(jīng)教師提示、點撥,并對回答正確的學(xué)生及時表揚,對回答不準(zhǔn)確的學(xué)生提示引導(dǎo)考慮問題的思路,主要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)集合的并集和交集運算并能用數(shù)學(xué)符號來刻畫,用Venn圖來表示.
討論結(jié)果:(1)集合之間也可以相加,也可以進行運算,但是為了不和實數(shù)的運算相混淆,規(guī)定這種運算不叫集合的加法,而是叫做求集合的并集.集合C叫集合A與B的并集.記為A∪B=C,讀作A并B.
(2)所有屬于集合A或?qū)儆诩螧的元素組成了集合C.
(3)C={x|x∈A,或x∈B}.
(4)如圖1所示.
(5)一般地,由所有屬于集合A或?qū)儆诩螧的元素所組成的集合,稱為集合A與B的并集.其含義用符號表示為A∪B={x|x∈A,或x∈B},用Venn圖表示,如圖1所示.
(6)集合之間還可以求它們的公共元素組成的集合,這種運算叫求集合的交集,記作A∩B,讀作A交B.①A∩B=C,②A∪B=C.
(7)一般地,由屬于集合A且屬于集合B的所有元素組成的集合,稱為A與B的交集.
其含義用符號表示為:
A∩B={x|x∈A,且x∈B}.
用Venn圖表示,如圖2所示.
圖2
應(yīng)用示例
例1集合A={x|x<5},B={x|x>0},C={x|x≥10},則A∩B,B∪C,A∩B∩C分別是什么?
活動:學(xué)生先思考集合中元素的特征,明確集合中的元素.將集合中元素利用數(shù)形結(jié)合在數(shù)軸上找到,那么運算結(jié)果尋求就易進行.這三個集合都是用描述法表示的數(shù)集,求集合的并集和交集的關(guān)鍵是找出它們的公共元素和所有元素.
解:因為A={x|x<5},B={x|x>0},C={x|x≥10},在數(shù)軸上表示,如圖3所示,所以A∩B={x|0<x<5},B∪C={x|x>0},A∩B∩C=.
圖3
點評:本題主要考查集合的交集和并集.求集合的并集和交集時,①明確集合中的元素;②依據(jù)并集和交集的含義,直接觀察或借助于數(shù)軸或Venn圖寫出結(jié)果.
變式訓(xùn)練
1.設(shè)集合A={x|x=2n,n∈N*},B={x|x=2n,n∈N},求A∩B,A∪B.
解:對任意m∈A,則有m=2n=22n-1,n∈N*,因n∈N*,故n-1∈N,有2n-1∈N,那么m∈B,即對任意m∈A有m∈B,所以AB.
而10∈B但10A,即AB,那么A∩B=A,A∪B=B.
2.求滿足{1,2}∪B={1,2,3}的集合B的個數(shù).
解:滿足{1,2}∪B={1,2,3}的集合B一定含有元素3,B={3};還可含1或2其中一個,有{1,3},{2,3};還可含1和2,即{1,2,3},那么共有4個滿足條件的集合B.
3.設(shè)集合A={-4,2,a-1,a2},B={9,a-5,1-a},已知A∩B={9},求a.
解:∵A∩B={9},則9∈A,a-1=9或a2=9.
∴a=10或a=±3.
當(dāng)a=10時,a-5=5,1-a=-9;
當(dāng)a=3時,a-1=2不合題意;
當(dāng)a=-3時,a-1=-4不合題意.
故a=10.此時A={-4,2,9,100},B={9,5,-9},滿足A∩B={9}.
4.設(shè)集合A={x|2x+1<3},B={x|-3<x<2},則A∩B等于()
A.{x|-3<x<1}B.{x|1<x<2}
C.{x|x>-3}D.{x|x<1}
解析:集合A={x|2x+1<3}={x|x<1},
觀察或由數(shù)軸得A∩B={x|-3<x<1}.
答案:A
例2設(shè)集合A={x|x2+4x=0},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0,a∈R},若A∩B=B,求a的值.
活動:明確集合A,B中的元素,教師和學(xué)生共同探討滿足A∩B=B的集合A,B的關(guān)系.集合A是方程x2+4x=0的解組成的集合,可以發(fā)現(xiàn),BA,通過分類討論集合B是否為空集來求a的值.利用集合的表示法來認識集合A,B均是方程的解集,通過畫Venn圖發(fā)現(xiàn)集合A,B的關(guān)系,從數(shù)軸上分析求得a的值.
解:由題意得A={-4,0}.
∵A∩B=B,∴BA.
∴B=或B≠.
當(dāng)B=時,即關(guān)于x的方程x2+2(a+1)x+a2-1=0無實數(shù)解,
則Δ=4(a+1)2-4(a2-1)<0,解得a<-1.
當(dāng)B≠時,若集合B僅含有一個元素,則Δ=4(a+1)2-4(a2-1)=0,解得a=-1,
此時,B={x|x2=0}={0}A,即a=-1符合題意.
若集合B含有兩個元素,則這兩個元素是-4,0,
即關(guān)于x的方程x2+2(a+1)x+a2-1=0的解是-4,0.
則有-4+0=-2(a+1),-4×0=a2-1.
解得a=1,則a=1符合題意.
綜上所得,a=1或a≤-1.
變式訓(xùn)練
1.已知非空集合A={x|2a+1≤x≤3a-5},B={x|3≤x≤22},則能使A(A∩B)成立的所有a值的集合是什么?
解:由題意知A(A∩B),即AB,A非空,利用數(shù)軸得解得6≤a≤9,即所有a值的集合是{a|6≤a≤9}.
2.已知集合A={x|-2≤x≤5},集合B={x|m+1≤x≤2m-1},且A∪B=A,試求實數(shù)m的取值范圍.
分析:由A∪B=A得BA,則有B=或B≠,因此對集合B分類討論.
解:∵A∪B=A,∴BA.
又∵A={x|-2≤x≤5}≠,∴B=,或B≠.
當(dāng)B=時,有m+1>2m-1,∴m<2.
當(dāng)B≠時,觀察圖4:
圖4
由數(shù)軸可得解得2≤m≤3.
綜上所述,實數(shù)m的取值范圍是m<2或2≤m≤3,即m≤3.
點評:本題主要考查集合的運算、分類討論的思想,以及集合間關(guān)系的應(yīng)用.已知兩個集合的運算結(jié)果,求集合中參數(shù)的值時,由集合的運算結(jié)果確定它們的關(guān)系,通過深刻理解集合表示法的轉(zhuǎn)換,把相關(guān)問題化歸為其他常見的方程、不等式等數(shù)學(xué)問題.這稱為數(shù)學(xué)的化歸思想,是數(shù)學(xué)中的常用方法,學(xué)會應(yīng)用化歸和分類討論的數(shù)學(xué)思想方法解決有關(guān)問題.
知能訓(xùn)練
課本本節(jié)練習(xí)1,2,3.
【補充練習(xí)】
1.設(shè)集合A={3,5,6,8},B={4,5,7,8},
(1)求A∩B,A∪B.
(2)用適當(dāng)?shù)姆?,)填空:
A∩B________A,B________A∩B,A∪B________A,A∪B________B,A∩B________A∪B.
解:(1)因A,B的公共元素為5,8,故兩集合的公共部分為5,8,
則A∩B={3,5,6,8}∩{4,5,7,8}={5,8}.
又A,B兩集合的所有相異元素為3,4,5,6,7,8,故A∪B={3,4,5,6,7,8}.
(2)由Venn圖可知
A∩BA,BA∩B,A∪BA,A∪BB,A∩BA∪B.
2.設(shè)A={x|x<5},B={x|x≥0},求A∩B.
解:因x<5及x≥0的公共部分為0≤x<5,
故A∩B={x|x<5}∩{x|x≥0}={x|0≤x<5}.
3.設(shè)A={x|x是銳角三角形},B={x|x是直角三角形},求A∩B.
解:因三角形按角分類時,銳角三角形和直角三角形彼此孤立,故A,B兩集合沒有公共部分.
所以A∩B={x|x是銳角三角形}∩{x|x是鈍角三角形}=.
4.設(shè)A={x|x>-2},B={x|x≥3},求A∪B.
解:在數(shù)軸上將A,B分別表示出來,得A∪B={x|x>-2}.
5.設(shè)A={x|x是平行四邊形},B={x|x是矩形},求A∪B.
解:因矩形是平行四邊形,故由A及B的元素組成的集合為A∪B,A∪B={x|x是平行四邊形}.
6.已知M={1},N={1,2},設(shè)A={(x,y)|x∈M,y∈N},B={(x,y)|x∈N,y∈M},求A∩B,A∪B.
分析:M,N中的元素是數(shù),A,B中的元素是平面內(nèi)的點集,關(guān)鍵是找其元素.
解:∵M={1},N={1,2},∴A={(1,1),(1,2)},B={(1,1),(2,1)},故A∩B={(1,1)},A∪B={(1,1),(1,2),(2,1)}.
7.若A,B,C為三個集合,A∪B=B∩C,則一定有()
A.ACB.CAC.A≠CD.A=
解析:思路一:∵(B∩C)B,(B∩C)C,A∪B=B∩C,
∴A∪BB,A∪BC.∴ABC.∴AC.
思路二:取滿足條件的A={1},B={1,2},C={1,2,3},排除B,D,
令A(yù)={1,2},B={1,2},C={1,2},則此時也滿足條件A∪B=B∩C,
而此時A=C,排除C.
答案:A
拓展提升
觀察:(1)集合A={1,2},B={1,2,3,4}時,A∩B,A∪B這兩個運算結(jié)果與集合A,B的關(guān)系;
(2)當(dāng)A=時,A∩B,A∪B這兩個運算結(jié)果與集合A,B的關(guān)系;
(3)當(dāng)A=B={1,2}時,A∩B,A∪B這兩個運算結(jié)果與集合A,B的關(guān)系.
由(1)(2)(3)你發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)論?
圖5
活動:依據(jù)集合的交集和并集的含義寫出運算結(jié)果,并觀察與集合A,B的關(guān)系.用Venn圖來發(fā)現(xiàn)運算結(jié)果與集合A,B的關(guān)系.(1)(2)(3)中的集合A,B均滿足AB,用Venn圖表示,如圖5所示,就可以發(fā)現(xiàn)A∩B,A∪B與集合A,B的關(guān)系.
解:A∩B=AABA∪B=B.
用類似方法,可以得到集合的運算性質(zhì),歸納如下:
A∪B=B∪A,A(A∪B),B(A∪B);A∪A=A,A∪=A,ABA∪B=B;
A∩B=B∩A;(A∩B)A,(A∩B)B;A∩A=A;A∩=;ABA∩B=A.
課堂小結(jié)
本節(jié)主要學(xué)習(xí)了:
1.集合的交集和并集.
2.通常借助于數(shù)軸或Venn圖來求交集和并集.
作業(yè)
1.課外思考:對于集合的基本運算,你能得出哪些運算規(guī)律?
2.請你舉出現(xiàn)實生活中的一個實例,并說明其并集、交集和補集的現(xiàn)實含義.
3.書面作業(yè):課本習(xí)題1.1,A組,6,7,8.
設(shè)計感想
由于本節(jié)課內(nèi)容比較容易接受,也是歷年高考的必考內(nèi)容之一,所以在教學(xué)設(shè)計上注重加強練習(xí)和拓展課本內(nèi)容.設(shè)計中通過借助于數(shù)軸或Venn圖寫出集合運算的結(jié)果,這是突破本節(jié)教學(xué)難點的有效方法.
第2課時
作者:趙冠明
導(dǎo)入新課
問題:①分別在整數(shù)范圍和實數(shù)范圍內(nèi)解方程(x-3)(x-3)=0,其結(jié)果會相同嗎?
②若集合A={x|0<x<2,x∈Z},B={x|0<x<2,x∈R},則集合A,B相等嗎?
學(xué)生回答后,教師指明:在不同的范圍內(nèi)集合中的元素會有所不同,這個“范圍”問題就是本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容,引出課題.
推進新課
新知探究
提出問題
①用列舉法表示下列集合:
A={x∈Z|(x-2)=0};
B={x∈Q|(x-2)=0};
C={x∈R|(x-2)=0}.
②問題①中三個集合相等嗎?為什么?
③由此看,解方程時要注意什么?
④問題①中,集合Z,Q,R分別含有所解方程時所涉及的全部元素,這樣的集合稱為全集,請給出全集的定義.
⑤已知全集U={1,2,3},A={1},寫出全集中不屬于集合A的所有元素組成的集合B.
⑥請給出補集的定義.
⑦用Venn圖表示UA.
活動:組織學(xué)生充分討論、交流,使學(xué)生明確集合中的元素,提示學(xué)生注意集合中元素的范圍.
討論結(jié)果:①A={2},B=2,-13,C=2,-13,2.
②不相等,因為三個集合中的元素不相同.
③解方程時,要注意方程的根在什么范圍內(nèi),同一個方程,在不同的范圍其解會有所不同.
④一般地,如果一個集合含有我們所研究問題中涉及的所有元素,那么就稱這個集合為全集,通常記為U.
⑤B={2,3}.
⑥對于一個集合A,全集U中不屬于集合A的所有元素組成的集合稱為集合A相對于全集U的補集.
集合A相對于全集U的補集記為UA,即UA={x|x∈U,且xA}.
⑦如圖6所示,陰影表示補集.
圖6
應(yīng)用示例
思路1
例1設(shè)U={x|x是小于9的正整數(shù)},A={1,2,3},B={3,4,5,6},求UA,UB.
活動:讓學(xué)生明確全集U中的元素,回顧補集的定義,用列舉法表示全集U,依據(jù)補集的定義寫出UA,UB.
解:根據(jù)題意,可知U={1,2,3,4,5,6,7,8},
所以UA={4,5,6,7,8},UB={1,2,7,8}.
點評:本題主要考查補集的概念和求法.用列舉法表示的集合,依據(jù)補集的含義,直接觀察寫出集合運算的結(jié)果.
常見結(jié)論:U(A∩B)=(UA)∪(UB);U(A∪B)=(UA)∩(UB).
變式訓(xùn)練
1.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,4,5,7},B={3,4,5},則(UA)∩(UB)等于()
A.{1,6}B.{4,5}
C.{2,3,4,5,7}D.{1,2,3,6,7}
解析:思路一:觀察得(UA)∩(UB)={1,3,6}∩{1,2,6,7}={1,6}.思路二:A∪B={2,3,4,5,7},則(UA)∩(UB)=U(A∪B)={1,6}.
答案:A
2.設(shè)集合U={1,2,3,4,5},A={1,2,4},B={2},則A∩(UB)等于()
A.{1,2,3,4,5}B.{1,4}
C.{1,2,4}D.{3,5}
答案:B
3.設(shè)全集U={1,2,3,4,5,6,7},P={1,2,3,4,5},Q={3,4,5,6,7},則P∩(UQ)等于()
A.{1,2}B.{3,4,5}
C.{1,2,6,7}D.{1,2,3,4,5}
答案:A
例2設(shè)全集U={x|x是三角形},A={x|x是銳角三角形},B={x|x是鈍角三角形}.求A∩B,U(A∪B).
活動:學(xué)生思考三角形的分類和集合的交集、并集和補集的含義.結(jié)合交集、并集和補集的含義寫出結(jié)果.A∩B是由集合A,B中公共元素組成的集合,U(A∪B)是全集中除去集合A∪B中剩下的元素組成的集合.
解:根據(jù)三角形的分類可知A∩B=,
A∪B={x|x是銳角三角形或鈍角三角形},
U(A∪B)={x|x是直角三角形}.
變式訓(xùn)練
1.已知集合A={x|3≤x<8},求RA.
解:RA={x|x<3,或x≥8}.
2.設(shè)S={x|x是至少有一組對邊平行的四邊形},A={x|x是平行四邊形},B={x|x是菱形},C={x|x是矩形},求B∩C,AB,SA.
解:B∩C={x|x是正方形},AB={x|x是鄰邊不相等的平行四邊形},SA={x|x是梯形}.
3.已知全集I=R,集合A={x|x2+ax+12b=0},B={x|x2-ax+b=0},滿足(IA)∩B={2},(IB)∩A={4},求實數(shù)a,b的值.
解:a=87,b=-127.
4.設(shè)全集U=R,A={x|x≤2+3},B={3,4,5,6},則(UA)∩B等于()
A.{4}B.{4,5,6}C.{2,3,4}D.{1,2,3,4}
解析:∵U=R,A={x|x≤2+3},∴UA={x|x>2+3}.而4,5,6都大于2+3,∴(UA)∩B={4,5,6}.
答案:B
思路2
例1已知全集U=R,A={x|-2≤x≤4},B={x|-3≤x≤3},求:
(1)UA,UB;
(2)(UA)∪(UB),U(A∩B),由此你發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)論?
(3)(UA)∩(UB),U(A∪B),由此你發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)論?
活動:學(xué)生回想補集的含義,教師指導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)軸來解決.依據(jù)補集的含義,借助于數(shù)軸求得.
解:在數(shù)軸上表示集合A,B,如圖7所示,
圖7
(1)由圖得UA={x|x<-2,或x>4},UB={x|x<-3,或x>3}.
(2)由圖得(UA)∪(UB)={x|x<-2,或x>4}∪{x|x<-3,或x>3}={x|x<-2,或x>3};∵A∩B={x|-2≤x≤4}∩{x|-3≤x≤3}={x|-2≤x≤3},
∴U(A∩B)=U{x|-2≤x≤3}={x|x<-2,或x>3}.
∴得出結(jié)論U(A∩B)=(UA)∪(UB).
(3)由圖得(UA)∩(UB)={x|x<-2,或x>4}∩{x|x<-3,或x>3}={x|x<-3,或x>4};∵A∪B={x|-2≤x≤4}∪{x|-3≤x≤3}={x|-3≤x≤4},∴U(A∪B)=U{x|-3≤x≤4}={x|x<-3,或x>4}.∴得出結(jié)論U(A∪B)=(UA)∩(UB).
變式訓(xùn)練
1.已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,4,5,7},B={3,4,5},則(UA)∪(UB)等于()
A.{1,6}B.{4,5}
C.{1,2,3,4,5,7}D.{1,2,3,6,7}
答案:D
2.設(shè)集合I={x||x|<3,x∈Z},A={1,2},B={-2,-1,2},則A∪(IB)等于()
A.{1}B.{1,2}C.{2}D.{0,1,2}
答案:D
例2設(shè)全集U={x|x≤20,x∈N,x是質(zhì)數(shù)},A∩(UB)={3,5},(UA)∩B={7,19},(UA)∩(UB)={2,17},求集合A,B.
活動:學(xué)生回顧集合的運算的含義,明確全集中的元素.利用列舉法表示全集U,根據(jù)題中所給的條件,把集合中的元素填入相應(yīng)的Venn圖中即可.求集合A,B的關(guān)鍵是確定它們的元素,由于全集是U,則集合A,B中的元素均屬于全集U,由于本題中的集合均是有限集并且元素的個數(shù)不多,可借助于Venn圖來解決.
解:U={2,3,5,7,11,13,17,19},
由題意借助于Venn圖,如圖8所示,
圖8
∴A={3,5,11,13},B={7,11,13,19}.
點評:本題主要考查集合的運算、Venn圖以及推理能力.借助于Venn圖分析集合的運算問題,使問題簡捷地獲得解決,將本來抽象的集合問題直觀形象地表示出來,這正體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合思想的優(yōu)越性.
變式訓(xùn)練
1.設(shè)I為全集,M,N,P都是它的子集,則圖9中陰影部分表示的集合是()
圖9
A.M∩[(IN)∩P]
B.M∩(N∪P)
C.[(IM)∩(IN)]∩P
D.M∩N∪(N∩P)
解析:思路一:陰影部分在集合M內(nèi)部,排除C;陰影部分不在集合N內(nèi),排除B,D.
思路二:陰影部分在集合M內(nèi)部,即是M的子集,又陰影部分在P內(nèi)不在集合N內(nèi),即在(IN)∩P內(nèi),所以陰影部分表示的集合是M∩[(IN)∩P].
答案:A
2.設(shè)U={1,2,3,4,5,6,7,8,9},(UA)∩B={3,7},(UB)∩A={2,8},(UA)∩(UB)={1,5,6},則集合A=________,B=________.
解析:借助Venn圖,如圖10,把相關(guān)運算的結(jié)果表示出來,自然地就得出集合A,B了.
圖10
答案:{2,4,8,9}{3,4,7,9}
知能訓(xùn)練
課本本節(jié)練習(xí)4.
【補充練習(xí)】
1.設(shè)全集U=R,A={x|2x+1>0},試用文字語言表述UA的意義.
解:A={x|2x+1>0},即不等式2x+1>0的解集,UA中元素均不能使2x+1>0成立,即UA中元素應(yīng)當(dāng)滿足2x+1≤0.∴UA即不等式2x+1≤0的解集.
2.如圖11所示,U是全集,M,P,S是U的三個子集,則陰影部分表示的集合是________.
圖11
解析:觀察圖可以看出,陰影部分滿足兩個條件:一是不在集合S內(nèi);二是在集合M,P的公共部分內(nèi),因此陰影部分表示的集合是集合S的補集與集合M,P的交集的交集,即(US)∩(M∩P).
答案:(US)∩(M∩P)
3.設(shè)集合A,B都是U={1,2,3,4}的子集,已知(UA)∩(UB)={2},(UA)∩B={1},則A等于()
A.{1,2}B.{2,3}C.{3,4}D.{1,4}
解析:如圖12所示.
圖12
由于(UA)∩(UB)={2},(UA)∩B={1},則有UA={1,2}.∴A={3,4}.
答案:C
4.設(shè)全集U={1,2,3,4,5,6,7,8},集合S={1,3,5},T={3,6},則U(S∪T)等于()
A.B.{2,4,7,8}C.{1,3,5,6}D.{2,4,6,8}
解析:直接觀察(或畫出Venn圖),得S∪T={1,3,5,6},則U(S∪T)={2,4,7,8}.
答案:B
5.已知集合I={1,2,3,4},A={1},B={2,4},則A∪(IB)等于()
A.{1}B.{1,3}C.{3}D.{1,2,3}
解析:∵IB={1,3},∴A∪(IB)={1}∪{1,3}={1,3}.
答案:B
拓展提升
問題:某班有學(xué)生50人,解甲、乙兩道數(shù)學(xué)題,已知解對甲題者有34人,解對乙題者有28人,兩題均解對者有20人,問:
(1)至少解對其中一題者有多少人?
(2)兩題均未解對者有多少人?
分析:先利用集合表示解對甲、乙兩道數(shù)學(xué)題的各種類型,然后根據(jù)題意寫出它們的運算,問題便得到解決.
解:設(shè)全集為U,A={只解對甲題的學(xué)生},B={只解對乙題的學(xué)生},C={甲、乙兩題都解對的學(xué)生},則A∪C={解對甲題的學(xué)生},B∪C={解對乙題的學(xué)生},
A∪B∪C={至少解對一題的學(xué)生},U(A∪B∪C)={兩題均未解對的學(xué)生}.
由已知,A∪C有34個人,C有20個人,
從而知A有14個人;B∪C有28個人,C有20個人,所以B有8個人.因此A∪B∪C有N1=14+8+20=42(人),U(A∪B∪C)有N2=50-42=8(人).
∴至少解對其中一題者有42個人,兩題均未解對者有8個人.
課堂小結(jié)
本節(jié)課學(xué)習(xí)了:
①全集和補集的概念和求法.
②常借助于數(shù)軸或Venn圖進行集合的補集運算.
作業(yè)
課本習(xí)題1.1A組9,10,B組4
設(shè)計感想
本節(jié)教學(xué)設(shè)計注重滲透數(shù)形結(jié)合的思想方法,因此在教學(xué)過程中要重點指導(dǎo)學(xué)生借助于數(shù)軸或Venn圖進行集合的補集運算.由于高考中集合常與以后學(xué)習(xí)的不等式等知識緊密結(jié)合,本節(jié)對此也予以體現(xiàn),可以利用課余時間學(xué)習(xí)有關(guān)解不等式的知識.
備課資料
【備選例題】
【例1】已知A={y|y=x2-4x+6,x∈R,y∈N},B={y|y=-x2-2x+7,x∈R,y∈N},求A∩B,并分別用描述法、列舉法表示它.
解:y=x2-4x+6=(x-2)2+2≥2,A={y|y≥2,y∈N},
又∵y=-x2-2x+7=-(x+1)2+8≤8,∴B={y|y≤8,y∈N}.
故A∩B={y|2≤y≤8}={2,3,4,5,6,7,8}.
【例2】設(shè)S={(x,y)|xy>0},T={(x,y)|x>0,且y>0},則()
A.S∪T=SB.S∪T=TC.S∩T=SD.S∩T=
解析:S={(x,y)|xy>0}={(x,y)|x>0且y>0,或x<0且y<0},則TS,所以S∪T=S.
答案:A
【例3】某城鎮(zhèn)有1000戶居民,其中有819戶有彩電,有682戶有空調(diào),有535戶彩電和空調(diào)都有,則彩電和空調(diào)至少有一種的有________戶.
解析:設(shè)這1000戶居民組成集合U,其中有彩電的組成集合A,有空調(diào)的組成集合B,如圖13所示.有彩電無空調(diào)的有819-535=284(戶);有空調(diào)無彩電的有682-535=147(戶),因此二者至少有一種的有284+147+535=966(戶).填966.
圖13
答案:966
【知識拓展】
差集與補集
有兩個集合A,B,如果集合C是由所有屬于A但不屬于B的元素組成的集合,那么C就叫做A與B的差集,記作A-B(或AB).
例如,A={a,b,c,d},B={c,d,e,f},C=A-B={a,b}.
也可以用Venn圖表示,如圖14所示(陰影部分表示差集).
圖14
圖15
特殊情況,如果集合B是集合I的子集,我們把I看作全集,那么I與B的差集I-B,叫做B在I中的補集,記作B.
例如,I={1,2,3,4,5},B={1,2,3},B=I-B={4,5}.
也可以用Venn圖表示,如圖15所示(陰影部分表示補集).
從集合的觀點來看,非負整數(shù)的減法運算,就是已知兩個不相交集合的并集的基數(shù),以及其中一個集合的基數(shù),求另一個集合的基數(shù),也可以看作是求集合I與它的子集B的差集的基數(shù).
相關(guān)知識
集合的基本運算教案
1.1.3集合的基本運算(第一課時)
一,教學(xué)目標(biāo)
1,知識與技能:
(1)理解并集和交集的含義,會求兩個簡單集合的交集與并集
(2)能夠使用Venn圖表達兩個集合的運算,體會直觀圖像對抽象概念理解的作用
2,過程與方法
(1)進一步體會類比的作用
(2)進一步樹立數(shù)形結(jié)合的思想
3,情感態(tài)度與價值觀
集合作為一種數(shù)學(xué)語言,讓學(xué)生體會數(shù)學(xué)符號化表示問題的簡潔美.
二,教學(xué)重點與難點
教學(xué)重點:并集與交集的含義
教學(xué)難點:理解并集與交集的概念,符號之間的區(qū)別與聯(lián)系
三,教學(xué)過程
1,創(chuàng)設(shè)情境
(1)通過師生互動的形式來創(chuàng)設(shè)問題情境,把學(xué)生全體作為一個集合,按學(xué)科興趣劃分子集,讓他們親身感受,激起他們的學(xué)習(xí)興趣。
(2)用Venn圖表示(陰影部分)
2,探究新知
(1)通過Venn圖,類比實數(shù)的加法運算,引出并集的含義:一般地,由所有屬于集合A或集合B的元素組成的集合,稱為集合A和集合B的并集。
記作:A∪B,讀作:A并B,其含義用符號表示為:
.
(2)解剖分析:
1“所有”:不能認為A∪B是由A的所有元素和B的所有元素組成的集合,即簡單平湊,要滿足集合的互異性,相同的元素即A和B的公共元素只能算作并集中的一個元素
2“或”:“”這一條件,包括下列三種情況:;;
3用Venn圖表示A∪B:
(3)完成教材P8的例4和例5(例4是較為簡單的不用動筆,同學(xué)直接口答即可;例5必須動筆計算的,并且還要通過數(shù)軸輔助解決,充分體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想。)
(4)思考:求集合的并集是集合間的一種運算,那么,集合間還有其他運算嗎?(具體畫出A與B相交的Venn圖)
(5)交集的含義:一般地,由屬于集合A和集合B的所有元素組成的集合,稱為A與B的交集,記作:A∩B,讀作:A交B,其含義用符號表示為
(6)解剖分析:
1“且”
2用Venn圖表示A∩B:
(7)完成教材P9的例6(口述)
(8)(運用數(shù)軸,答案為)
3,鞏固練習(xí)
(1)教材P9的例7
(2)教材P11#1#2
4,小結(jié)作業(yè):
(1)小結(jié):1并集和交集的含義及其符號表示
2并集與交集的區(qū)別(符號等)
(2)作業(yè):
1必做題:教材P12#6#7
2選做題:已知,(答案:))
集合的基本運算(全集、補集)導(dǎo)學(xué)案
一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗,會提前做好準(zhǔn)備,作為教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。我們要如何寫好一份值得稱贊的教案呢?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《集合的基本運算(全集、補集)導(dǎo)學(xué)案》,希望能為您提供更多的參考。
1.1.3集合的基本運算(全集、補集)導(dǎo)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo):了解全集、補集的概念及其性質(zhì),并會計算一些簡單集合的補集。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容:
⒈如果所要研究的集合________________________________,那么稱這個給定的集合為全集,記作_____.
⒉如果A是全集U的一個子集,由_______________________________構(gòu)成的集合,叫做A在U中的補集,記作________,讀作_________.
⒊A∪CUA=_______,A∩CUA=________,CU(CUA)=_______
三.提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有那些疑惑,請?zhí)钤谙旅娴谋砀裰?br>
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo):
1、了解全集的意義,理解補集的概念.
2、能用韋恩圖表達集合的關(guān)系及運算,體會直觀圖示對理解抽象概念的作用
3、進一步體會數(shù)學(xué)語言的簡潔性與明確性,發(fā)展運用數(shù)學(xué)語言交流問題的能力。
學(xué)習(xí)重難點:會求兩個集合的交集與并集。
二、自主學(xué)習(xí)
⒈設(shè)全集U={0,1,2,3,4},集合A={0,1,2,3},集合B={2,3,4},則(CUA)∪(CUB)=()
A.{0}B.{0,1}C.{0,1,4}D.{0,1,2,3,4}
⒉已知集合I={0,-1,-2,-3,-4},集合M={0,-1,-2},N={0,-3,-4},則M∩(CIN)=()
A.{0}B.{-3,-4}C.{-1,-2}D.
⒊已知全集為U,M、N是U的非空子集,若MN,則CUM與CUN的關(guān)系是_____________________.
三、合作探究:思考全集與補集的性質(zhì)有哪些?
四、精講精練
例⒈設(shè)U={2,4,3-2},P={2,2+2-},CUP={-1},求.
解:
變式訓(xùn)練一:已知A={0,2,4,6},CSA={-1,-3,1,3},CSB={-1,0,2},用列舉法寫出集合B.
解:
例⒉設(shè)全集U=R,A={x|3m-1<x<2m},B={x|-1<x<3},BCUA,求m的取值范圍.
解:
變式訓(xùn)練二:設(shè)全集U={1,2,3,4},且A={x|x2-mx+n=0,x∈U},若CUA={2,3},求m,n的值.
三、課后練習(xí)與提高
1、選擇題
(1)已知CZA={x∈Z|x>5},CZB={x∈Z|x>2},則有()
A.ABB.BAC.A=BD.以上都不對
(2)設(shè),,,則=()
A.B.
C.D.
(3)設(shè)全集U={2,3,2+2-3},A={|+1|,2},CUA={5},則的值為()
A.2或-4B.2C.-3或1D.4
2、填空題
(4)設(shè)U=R,A={},CUA={x|x>4或x<3},則=________,=_________.
(5)設(shè)U=R,A={x|x2-x-2=0},B={x||x|=y+1,y∈A},則CUB=______________.
3、解答題
(6)已知全集S={不大于20的質(zhì)數(shù)},A、B是S的兩個子集,且滿足A∩(CSB)={3,5},(CSA)∩B={7,19},(CSA)∩(CSB)={2,17},求集合A和集合B.
集合的基本運算(并集、交集)導(dǎo)學(xué)案
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,作為教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?以下是小編收集整理的“集合的基本運算(并集、交集)導(dǎo)學(xué)案”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
1.1.3集合的基本運算(并集、交集)導(dǎo)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo):了解交集、并集的概念及其性質(zhì),并會計算一些簡單集合的交集并集。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容:1、交集:一般地,由所有屬于A又屬于B的元素所組成的集合,叫做A,B的.記作,即
2、并集:一般地,對于給定的兩個集合A,B把它們所有的元素并在一起所組成的集合,叫做A,B的.記作,即
3、用韋恩圖表示兩個集合的交集與并集。
提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有那些疑惑,請?zhí)钤谙旅娴谋砀裰?br>
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
(一)學(xué)習(xí)目標(biāo):
1、熟練掌握交集、并集的概念及其性質(zhì)。
2、注意用數(shù)軸、韋恩圖來解決交集、并集問題。
3、體會數(shù)學(xué)語言的簡潔性與明確性,發(fā)展運用數(shù)學(xué)語言交流問題的能力。
學(xué)習(xí)重難點:會求兩個集合的交集與并集。
(二)自主學(xué)習(xí)
1.設(shè)A={x|x是等腰三角形},B={x|x是直角三角形},求A∩B.
2.設(shè)A={x|x是銳角三角形},B={x|x是鈍角三角形},求A∪B.
(三)合作探究:思考交集與并集的性質(zhì)有哪些?
(四)精講精練
例1、已知集合M={(x,y)|x+y=2},N={(x,y)|x-y=4},那么集合M∩N為()?
A.x=3,y=-1B.(3,-1)?
C.{3,-1}D.{(3,-1)}
變式訓(xùn)練1:已知集合M={x|x+y=2},N={y|y=x2},那么M∩N為
例2.設(shè)A={x|-1x2},B={x|1x3},求A∪B.
變式訓(xùn)練2:已知A={x|x2-px+15=0},B={x|x2-ax-b=0},且A∪B={2,3,5},A∩B={3},求p,a,b的值。
三、課后練習(xí)與提高
1、選擇題
(1)設(shè)M={0,1,2,4,5,7},N={1,4,6,8,9},P={4,7,9},則(M∩N)∪(M∩P)=()
A.{1,4}B.{1,7}C.{4,7}D.{1,4,7}
(2)已知A={y|y=x2-4x+3,x∈R},B={y|y=x-1,x∈R},則A∩B=()
A.{y|y=-1或0}B.{x|x=0或1}
C.{(0,-1),(1,0)}D.{y|y≥-1}
(3)已知集合M={x|x-=0},N={x|x-1=0},若M∩N=M,則實數(shù)=()
A.1B.-1C.1或-1D.1或-1或0
2、填空題
(4).若集合A、B滿足A∪B=A∩B,則集合A,B的關(guān)系是_________________________________.
(5)設(shè),,則=________。
3、解答題
(6).已知關(guān)于x的方程3x2+px-7=0的解集為A,方程3x2-7x+q=0的解集為B,若A∩B={-},求A∪B.
參考答案
⒈D[解析]由條件知,M∩N={1,4},M∩P={4,7},故選D
⒉D[解析]集合A中y=x2-4x+3=(x-2)2-1≥-1,集合B中y=x-1∈R,
∴AB,∴A∩B=A.故選D.
集合間的基本關(guān)系教學(xué)設(shè)計
一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗,會提前做好準(zhǔn)備,作為教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時充分理解所教內(nèi)容,幫助教師營造一個良好的教學(xué)氛圍。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?下面是小編精心為您整理的“集合間的基本關(guān)系教學(xué)設(shè)計”,僅供參考,歡迎大家閱讀。
教學(xué)設(shè)計
1.1.2集合間的基本關(guān)系
整體設(shè)計
教學(xué)分析
課本從學(xué)生熟悉的集合(自然數(shù)的集合、有理數(shù)的集合等)出發(fā),通過類比實數(shù)間的大小關(guān)系引入集合間的關(guān)系,同時,結(jié)合相關(guān)內(nèi)容介紹子集等概念.在安排這部分內(nèi)容時,課本注重體現(xiàn)邏輯思考的方法,如類比等.
值得注意的問題:在集合間的關(guān)系教學(xué)中,建議重視使用Venn圖,這有助于學(xué)生通過體會直觀圖示來理解抽象概念;隨著學(xué)習(xí)的深入,集合符號越來越多,建議教學(xué)時引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分一些容易混淆的關(guān)系和符號,例如∈與的區(qū)別.
三維目標(biāo)
1.理解集合之間包含與相等的含義,能識別給定集合的子集,能判斷給定集合間的關(guān)系,提高利用類比發(fā)現(xiàn)新結(jié)論的能力.
2.在具體情境中,了解空集的含義,掌握并能使用Venn圖表達集合的關(guān)系,加強學(xué)生從具體到抽象的思維能力,樹立數(shù)形結(jié)合的思想.
重點難點
教學(xué)重點:理解集合間包含與相等的含義.
教學(xué)難點:理解空集的含義.
課時安排
1課時
教學(xué)過程
導(dǎo)入新課
思路1.實數(shù)有相等、大小關(guān)系,如5=5,5<7,5>3等等,類比實數(shù)之間的關(guān)系,你會想到集合之間有什么關(guān)系呢?(讓學(xué)生自由發(fā)言,教師不要急于作出判斷,而是繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生)欲知誰正確,讓我們一起來觀察、研探.
思路2.復(fù)習(xí)元素與集合的關(guān)系——屬于與不屬于的關(guān)系,填空:(1)0____N;(2)2____Q;(3)-1.5____R.
類比實數(shù)的大小關(guān)系,如5<7,2≤2,試想集合間是否有類似的“大小”關(guān)系呢?
(答案:(1)∈;(2);(3)∈)
推進新課
新知探究
提出問題
(1)觀察下面幾個例子:
①A={1,2,3},B={1,2,3,4,5};
②設(shè)A為國興中學(xué)高一(3)班男生的全體組成的集合,B為這個班學(xué)生的全體組成的集合;
③設(shè)C={x|x是兩條邊相等的三角形},D={x|x是等腰三角形};
④E={2,4,6},F(xiàn)={6,4,2}.
你能發(fā)現(xiàn)兩個集合間有什么關(guān)系嗎?
(2)例子①中集合A是集合B的子集,例子④中集合E是集合F的子集,同樣是子集,有什么區(qū)別?
(3)結(jié)合例子④,類比實數(shù)中的結(jié)論:“若a≤b,且b≤a,則a=b”,在集合中,你發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)論?
(4)升國旗時,每個班的同學(xué)都聚集在一起站在旗桿附近指定的區(qū)域內(nèi),從樓頂向下看,每位同學(xué)是哪個班的,一目了然.試想一下,根據(jù)從樓頂向下看到的,要想直觀表示集合,聯(lián)想集合還能用什么表示?
(5)試用Venn圖表示例子①中集合A和集合B.
(6)已知AB,試用Venn圖表示集合A和B的關(guān)系.
(7)任何方程的解都能組成集合,那么x2+1=0的實數(shù)根也能組成集合,你能用Venn圖表示這個集合嗎?
(8)一座房子內(nèi)沒有任何東西,我們稱為這座房子是空房子,那么一個集合沒有任何元素,應(yīng)該如何命名呢?
(9)與實數(shù)中的結(jié)論“若a≥b,且b≥c,則a≥c”相類比,在集合中,你能得出什么結(jié)論?
活動:教師從以下方面引導(dǎo)學(xué)生:
(1)觀察兩個集合間元素的特點.
(2)從它們含有的元素間的關(guān)系來考慮.規(guī)定:如果AB,但存在x∈B,且xA,我們稱集合A是集合B的真子集,記作AB(或BA).
(3)實數(shù)中的“≤”類比集合中的.
(4)把指定位置看成是由封閉曲線圍成的,學(xué)生看成集合中的元素,從樓頂看到的就是把集合中的元素放在封閉曲線內(nèi).教師指出:為了直觀地表示集合間的關(guān)系,我們常用平面上封閉曲線的內(nèi)部代表集合,這種圖稱為Venn圖.
(5)封閉曲線可以是矩形也可以是橢圓等等,沒有限制.
(6)分類討論:當(dāng)AB時,AB或A=B.
(7)方程x2+1=0沒有實數(shù)解.
(8)空集記為,并規(guī)定:空集是任何集合的子集,即A;空集是任何非空集合的真子集,即A(A≠).
(9)類比子集.
討論結(jié)果:(1)①集合A中的元素都在集合B中;②集合A中的元素都在集合B中;③集合C中的元素都在集合D中;④集合E中的元素都在集合F中.
(2)例子①中AB,但有一個元素4∈B,且4A;而例子④中集合E和集合F中的元素完全相同.
(3)若AB,且BA,則A=B.
(4)可以把集合中元素寫在一個封閉曲線的內(nèi)部來表示集合.
(5)如圖1所示表示集合A,如圖2所示表示集合B.
圖1
圖2
(6)如圖3和圖4所示.
圖3
圖4
(7)不能.因為方程x2+1=0沒有實數(shù)解.
(8)空集.
(9)若AB,BC,則AC;若AB,BC,則AC.
應(yīng)用示例
思路1
例1某工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品在重量和長度上都合格時,該產(chǎn)品才合格.若用A表示合格產(chǎn)品的集合,B表示重量合格的產(chǎn)品的集合,C表示長度合格的產(chǎn)品的集合.已知集合A,B,C均不是空集.
(1)則下列包含關(guān)系哪些成立?
AB,BA,AC,CA.
(2)試用Venn圖表示集合A,B,C間的關(guān)系.
活動:學(xué)生思考集合間的關(guān)系以及Venn圖的表示形式.當(dāng)集合A中的元素都屬于集合B時,則AB成立,否則AB不成立.用相同的方法判斷其他包含關(guān)系是否成立.教師提示學(xué)生注意以下兩點:
(1)重量合格的產(chǎn)品不一定是合格產(chǎn)品,但合格的產(chǎn)品一定重量合格;
長度合格的產(chǎn)品不一定是合格產(chǎn)品,但合格的產(chǎn)品一定長度合格.
(2)根據(jù)集合A,B,C間的關(guān)系來畫出Venn圖.
解:(1)包含關(guān)系成立的有:AB,AC.
(2)集合A,B,C間的關(guān)系用Venn圖表示,如圖5所示.
圖5
變式訓(xùn)練
課本本節(jié)練習(xí)3.
點評:本題主要考查集合間的包含關(guān)系.其關(guān)鍵是首先明確兩集合中的元素具體是什么.
判斷兩個集合A,B之間是否有包含關(guān)系的步驟是:先明確集合A,B中的元素,再分析集合A,B中的元素之間的關(guān)系,得:集合A中的元素都屬于集合B時,有AB;當(dāng)集合A中的元素都屬于集合B,集合B中至少有一個元素不屬于集合A時,有AB;當(dāng)集合A中的元素都屬于集合B,并且集合B中的元素也都屬于集合A時,有A=B;當(dāng)集合A中至少有一個元素不屬于集合B,并且集合B中至少有一個元素也不屬于集合A時,有AB,且BA,即集合A,B互不包含.
例2寫出集合{a,b}的所有子集,并指出哪些是它的真子集.
活動:學(xué)生思考子集和真子集的定義,教師提示學(xué)生空集是任何集合的子集,一個集合不是其本身的真子集.按集合{a,b}的子集所含元素的個數(shù)分類討論.
解:集合{a,b}的所有子集為,{a},,{a,b}.真子集為,{a},.
變式訓(xùn)練
已知集合P={1,2},那么滿足QP的集合Q的個數(shù)是()
A.4B.3C.2.1
解析:集合P={1,2}含有2個元素,其子集有22=4個,
又集合QP,所以集合Q有4個.
答案:A
點評:本題主要考查子集和真子集的概念,以及分類討論的思想.通常按子集中所含元素的個數(shù)來寫出一個集合的所有子集,這樣可以避免重復(fù)和遺漏.
思考:集合A中含有n個元素,那么集合A有多少個子集?多少個真子集?
解:當(dāng)n=0時,即空集的子集為,即子集的個數(shù)是1=20;當(dāng)n=1時,即含有一個元素的集合如{a}的子集為,{a},即子集的個數(shù)是2=21;當(dāng)n=2時,即含有兩個元素的集合如{a,b}的子集為,{a},,{a,b},即子集的個數(shù)是4=22.…
集合A中含有n個元素,那么集合A有2n個子集,由于一個集合不是其本身的真子集,所以集合A有(2n-1)個真子集.
思路2
例1已知集合A={-1,3,2m-1},集合B={3,m2}.若BA,則實數(shù)m=________.
活動:先讓學(xué)生思考BA的含義,根據(jù)BA,知集合B中的元素都屬于集合A,由集合元素的互異性,列出方程求實數(shù)m的值.因為BA,所以3∈A,m2∈A.對m2的值分類討論.
解析:∵BA,∴3∈A,m2∈A.∴m2=-1(舍去)或m2=2m-1.解得m=1.∴m=1.
答案:1
點評:本題主要考查集合和子集的概念,以及集合元素的互異性.本題容易出現(xiàn)m2=3,其原因是忽視了集合元素的互異性.避免此類錯誤的方法是解得m的值后,再代入驗證.
討論兩集合之間的關(guān)系時,通常依據(jù)相關(guān)的定義,觀察這兩個集合元素的關(guān)系,轉(zhuǎn)化為解方程或解不等式.
變式訓(xùn)練
已知集合M={x|2-x<0},集合N={x|ax=1},若NM,求實數(shù)a的取值范圍.
分析:集合N是關(guān)于x的方程ax=1的解集,集合M={x|x>2}≠,由于NM,則N=或N≠,要對集合N是否為空集分類討論.
解:由題意得M={x|x>2}≠,則N=或N≠.當(dāng)N=時,關(guān)于x的方程ax=1無解,則有a=0;當(dāng)N≠時,關(guān)于x的方程ax=1有解,則a≠0,此時x=1a,又∵NM,∴1a∈M.∴1a>2.∴0<a<12.綜上所得,實數(shù)a的取值范圍是a=0或0<a<12,即實數(shù)a的取值范圍是a0≤a12.
例2(1)分別寫出下列集合的子集及其個數(shù):,{a},{a,b},{a,b,c}.
(2)由(1)你發(fā)現(xiàn)集合M中含有n個元素,則集合M有多少個子集?
活動:學(xué)生思考子集的含義,并試著寫出子集.(1)按子集中所含元素的個數(shù)分類寫出子集;(2)由(1)總結(jié)當(dāng)n=0,n=1,n=2,n=3時子集的個數(shù)規(guī)律,歸納猜想出結(jié)論.
解:(1)的子集有:,即有1個子集;
{a}的子集有:,{a},即{a}有2個子集;
{a,b}的子集有:,{a},,{a,b},即{a,b}有4個子集;
{a,b,c}的子集有:,{a},,{c},{a,b},{a,c},{b,c},{a,b,c},即{a,b,c}有8個子集.
(2)由(1)可得:當(dāng)n=0時,集合M有1=20個子集;
當(dāng)n=1時,集合M有2=21個子集;
當(dāng)n=2時,集合M有4=22個子集;
當(dāng)n=3時,集合M有8=23個子集;
因此含有n個元素的集合M有2n個子集.
變式訓(xùn)練
已知集合A{2,3,7},且A中至多有一個奇數(shù),則這樣的集合A有()
A.3個B.4個C.5個D.6個
解析:對集合A所含元素的個數(shù)分類討論.
A=或{2}或{3}或{7}或{2,3}或{2,7}共有6個.
答案:D
點評:本題主要考查子集的概念以及分類討論和歸納推理的能力.集合M中含有n個元素,則集合M有2n個子集,有2n-1個真子集,記住這個結(jié)論,可以提高解題速度.寫一個集合的子集時,按子集中元素的個數(shù)來寫不易發(fā)生重復(fù)和遺漏現(xiàn)象.
知能訓(xùn)練
課本本節(jié)練習(xí)1,2.
【補充練習(xí)】
1.判斷正誤:
(1)空集沒有子集.()
(2)空集是任何一個集合的真子集.()
(3)任一集合必有兩個或兩個以上的子集.()
(4)若BA,那么凡不屬于集合A的元素,則必不屬于B.()
分析:關(guān)于判斷題應(yīng)確實把握好概念的實質(zhì).
解:該題的4個命題,只有(4)是正確的,其余全錯.
對于(1),(2)來講,由規(guī)定:空集是任何一個集合的子集,且是任一非空集合的真子集.
對于(3)來講,可舉反例,空集這一個集合就只有自身一個子集.
對于(4)來講,當(dāng)x∈B時必有x∈A,則xA時也必有xB.
2.集合A={x|-1<x<3,x∈Z},寫出A的真子集.
分析:區(qū)分子集與真子集的概念,空集是任一非空集合的真子集,一個含有n個元素的集合的子集有2n個,真子集有2n-1個,則該題先找該集合的元素,后找真子集.
解:因-1<x<3,x∈Z,故x=0,1,2,
即A={x|-1<x<3,x∈Z}={0,1,2}.
真子集:,{1},{2},{0},{0,1},{0,2},{1,2},共7個.
3.(1)下列命題正確的是()
A.無限集的真子集是有限集
B.任何一個集合必定有兩個子集
C.自然數(shù)集是整數(shù)集的真子集
D.{1}是質(zhì)數(shù)集的真子集
(2)以下五個式子中,錯誤的個數(shù)為()
①{1}∈{0,1,2}②{1,-3}={-3,1}③{0,1,2}{1,0,2}④∈{0,1,2}⑤∈{0}
A.5B.2C.3D.4
(3)M={x|3<x<4},a=π,則下列關(guān)系正確的是()
A.a(chǎn)MB.a(chǎn)M
C.{a}∈MD.{a}M
解析:(1)該題要在四個選擇項中找到符合條件的選擇項,必須對概念把握準(zhǔn)確,無限集的真子集有可能是無限集,如N是R的真子集,排除A;由于只有一個子集,即它本身,排除B;由于1不是質(zhì)數(shù),排除D.
(2)該題涉及到的是元素與集合、集合與集合的關(guān)系.
①應(yīng)是{1}{0,1,2},④應(yīng)是{0,1,2},⑤應(yīng)是{0}.
故錯誤的有①④⑤.
(3)M={x|3<x<4},a=π.
因3<a<4,故a是M的一個元素,
因此{a}是{x|3<x<4}的真子集,那么{a}M.
答案:(1)C(2)C(3)D
4.判斷如下集合A與B之間有怎樣的包含或相等關(guān)系:
(1)A={x|x=2k-1,k∈Z},B={x|x=2m+1,m∈Z};
(2)A={x|x=2m,m∈Z},B={x|x=4n,n∈Z}.
解:(1)因A={x|x=2k-1,k∈Z},B={x|x=2m+1,m∈Z},
故A,B都是由奇數(shù)構(gòu)成的,即A=B.
(2)因A={x|x=2m,m∈Z},B={x|x=4n,n∈Z},又x=4n=22n,
在x=2m中,m可以取奇數(shù),也可以取偶數(shù);而在x=4n中,2n只能是偶數(shù).
故集合A,B的元素都是偶數(shù),但B中元素是由A中部分元素構(gòu)成,則有BA.
點評:此題是集合中較抽象的題目.要注意其元素的合理尋求.
5.已知集合P={x|x2+x-6=0},Q={x|ax+1=0}滿足QP,求a所取的一切值.
解:因P={x|x2+x-6=0}={2,-3},當(dāng)a=0時,Q={x|ax+1=0}=,QP成立.又當(dāng)a≠0時,Q={x|ax+1=0}=-1a,要QP成立,則有-1a=2或-1a=-3,a=-12或a=13.綜上所述,a=0或a=-12或a=13.
點評:這類題目給的條件中含有字母,一般需分類討論.本題易漏掉a=0,ax+1=0無解,即Q為空集的情況,而當(dāng)Q=時,滿足QP.
6.已知集合A={x∈R|x2-3x+4=0},B={x∈R|(x+1)(x2+3x-4)=0},要使APB,求滿足條件的集合P.
解:A={x∈R|x2-3x+4=0}=,
B={x∈R|(x+1)(x2+3x-4)=0}={-1,1,-4},
由APB知集合P非空,且其元素全屬于B,即有滿足條件的集合P為
{1}或{-1}或{-4}或{-1,1}或{-1,-4}或{1,-4}或{-1,1,-4}.
點評:要解決該題,必須確定滿足條件的集合P的元素,而做到這點,必須明確A,B,充分把握子集、真子集的概念,準(zhǔn)確化簡集合是解決問題的首要條件.
7.設(shè)A={0,1},B={x|xA},則A與B應(yīng)具有何種關(guān)系?
解:因A={0,1},B={x|xA},
故x為,{0},{1},{0,1},即{0,1}是B中一元素.故A∈B.
點評:注意該題的特殊性,一集合是另一集合的元素.
8.集合A={x|-2≤x≤5},B={x|m+1≤x≤2m-1},
(1)若BA,求實數(shù)m的取值范圍;
(2)當(dāng)x∈Z時,求A的非空真子集的個數(shù);
(3)當(dāng)x∈R時,沒有元素x使x∈A與x∈B同時成立,求實數(shù)m的取值范圍.
解:(1)當(dāng)m+1>2m-1即m<2時,B=滿足BA.
當(dāng)m+1≤2m-1即m≥2時,要使BA成立,需m+1≥-2,2m-1≤5,可得2≤m≤3.
綜上所得實數(shù)m的取值范圍為m≤3.
(2)當(dāng)x∈Z時,A={-2,-1,0,1,2,3,4,5},
∴A的非空真子集的個數(shù)為28-2=254.
(3)∵x∈R,且A={x|-2≤x≤5},B={x|m+1≤x≤2m-1},又沒有元素x使x∈A與x∈B同時成立.
則①若B=即m+1>2m-1,得m<2時滿足條件;
②若B≠,則要滿足條件:m+1≤2m-1,m+15或m+1≤2m-1,2m-1-2,解之,得m>4.
綜上有m<2或m>4.
點評:此問題解決要注意:不應(yīng)忽略;找A中的元素;分類討論思想的運用.
拓展提升
問題:已知AB,且AC,B={0,1,2,3,4},C={0,2,4,8},則滿足上述條件的集合A共有多少個?
活動:學(xué)生思考AB,且AC所表達的含義.AB說明集合A是集合B的子集,即集合A中元素屬于集合B,同理有集合A中元素屬于集合C.因此集合A中的元素是集合B和集合C的公共元素.
思路1:寫出由集合B和集合C的公共元素組成的集合,得滿足條件的集合A;
思路2:分析題意,僅求滿足條件的集合A的個數(shù),轉(zhuǎn)化為求集合B和集合C的公共元素所組成的集合的子集個數(shù).
解法1:因AB,AC,B={0,1,2,3,4},C={0,2,4,8},由此,滿足AB,有:,{0},{1},{2},{3},{4},{0,1},{0,2},{2,3},{2,4},{0,3},{0,4},{1,2},{1,3},{1,4},{3,4},{0,2,4},{0,1,2},{0,1,3},{0,1,4},{1,2,3},{1,2,4},{2,3,4},{0,3,4},{0,1,2,3},{1,2,3,4},{0,1,3,4},{0,2,3},{1,3,4},{0,1,2,4},{0,2,3,4},{0,1,2,3,4},共25=32(個).
又滿足AC的集合A有:,{0},{2},{4},{8},{0,2},{0,4},{0,8},{2,4},{2,8},{4,8},{0,2,4},{0,2,8},{0,4,8},{2,4,8},{0,2,4,8},共24=16(個).
其中同時滿足AB,AC的有8個:,{0},{2},{4},{0,2},{0,4},{2,4},{0,2,4},實際上到此就可看出,上述解法太繁.
解法2:題目只求集合A的個數(shù),而未讓說明A的具體元素,故可將問題等價轉(zhuǎn)化為求B,C的公共元素組成集合的子集數(shù)是多少.顯然公共元素有0,2,4,組成集合的子集有23=8(個).
點評:有關(guān)集合間關(guān)系的問題,常用分類討論的思想來解決;關(guān)于集合的子集個數(shù)的結(jié)論要熟練掌握,其應(yīng)用非常廣泛.
課堂小結(jié)
本節(jié)課學(xué)習(xí)了:
①子集、真子集、空集、Venn圖等概念;
②能判斷存在子集關(guān)系的兩個集合誰是誰的子集,進一步確定其是否是真子集;
③清楚兩個集合包含關(guān)系的確定,主要靠其元素與集合關(guān)系來說明.
作業(yè)
課本習(xí)題1.1A組5.
設(shè)計感想
本節(jié)教學(xué)設(shè)計注重引導(dǎo)學(xué)生通過類比來獲得新知,在實際教學(xué)中,要留給學(xué)生適當(dāng)?shù)乃伎紩r間,使學(xué)生自己通過類比得到正確結(jié)論.豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、改進學(xué)生的學(xué)習(xí)方法是高中數(shù)學(xué)課程追求的基本理念,學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動不能僅限于對概念、結(jié)論和技能的記憶、模仿和接受,獨立思考、自主探索、合作交流、閱讀自學(xué)等都應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要方式.
備課資料
【備選例題】
【例1】下面的Venn圖中反映的是四邊形、梯形、平行四邊形、菱形、正方形這五種幾何圖形之間的關(guān)系,問集合A,B,C,D,E分別是哪種圖形的集合?
圖6
思路分析:結(jié)合Venn圖,利用平面幾何中梯形、平行四邊形、菱形、正方形的定義來確定.
解:梯形、平行四邊形、菱形、正方形都是四邊形,故A={四邊形};梯形不是平行四邊形、菱形、正方形,而菱形、正方形是平行四邊形,故B={梯形},C={平行四邊形};正方形是菱形,故D={菱形},E={正方形},即A={四邊形},B={梯形},C={平行四邊形},D={菱形},E={正方形}.
【例2】設(shè)集合A={x||x|2-3|x|+2=0},B={x|(a-2)x=2},則滿足BA的a的值共有()
A.2個B.3個C.4個D.5個
解析:由已知得A={x||x|=1,或|x|=2}={-2,-1,1,2},集合B是關(guān)于x的方程(a-2)x=2的解集,∵BA,∴B=或B≠.當(dāng)B=時,關(guān)于x的方程(a-2)x=2無解,∴a-2=0.∴a=2.當(dāng)B≠時,關(guān)于x的方程(a-2)x=2的解x=2a-2∈A,∴2a-2=-2或2a-2=-1或2a-2=1或2a-2=2.解得a=1或0或4或3,綜上所得,a的值共有5個.
答案:D
【例3】集合A={x|0≤x<3,且x∈N}的真子集的個數(shù)是()
A.16B.8C.7D.4
解析:A={x|0≤x<3,且x∈N}={0,1,2},則A的真子集有23-1=7(個).
答案:C
【例4】已知集合A={x|1≤x≤3},B={x|(x-1)(x-a)=0},試判斷集合B是不是集合A的子集?是否存在實數(shù)a使A=B成立?
思路分析:先在數(shù)軸上表示集合A,然后化簡集合B,由集合元素的互異性,可知此時應(yīng)考慮a的取值是否為1,要使集合B成為集合A的子集,集合B的元素在數(shù)軸上的對應(yīng)點必須在集合A對應(yīng)的線段上,從而確定字母a的分類標(biāo)準(zhǔn).
解:當(dāng)a=1時,B={1},所以B是A的子集;當(dāng)1<a≤3時,B也是A的子集;當(dāng)a<1或a>3時,B不是A的子集.綜上可知,當(dāng)1≤a≤3時,B是A的子集.
由于集合B最多只有兩個元素,而集合A有無數(shù)個元素,故不存在實數(shù)a,使B=A.
點評:分類討論思想,就是科學(xué)合理地劃分類別,通過“各個擊破”,再求整體解決(即先化整為零,再聚零為整)的策略思想.類別的劃分必須滿足互斥、無漏、最簡的要求,探索劃分的數(shù)量界限是分類討論的關(guān)鍵.
【思考】
(1)空集中沒有元素,怎么還是集合?(2)符號“∈”和“”有什么區(qū)別?
剖析:(1)疑點是總是對空集這個概念迷惑不解,并產(chǎn)生懷疑的想法.產(chǎn)生這種想法的原因是沒有了解建立空集這個概念的背景,其突破方法是通過實例來體會.例如,根據(jù)集合元素的性質(zhì),方程的解能夠組成集合,這個集合叫做方程的解集.對于1x=0,x2+4=0等方程來說,它們的解集中沒有元素.也就是說確實存在沒有任何元素的集合,那么如何用數(shù)學(xué)符號來刻畫沒有元素的集合呢?為此引進了空集的概念,把不含任何元素的集合叫做空集.這就是建立空集這個概念的背景.由此看出,空集的概念是一個規(guī)定.又例如,不等式|x|<0的解集也是不含任何元素,就稱不等式|x|<0的解集是空集.
(2)難點是經(jīng)常把這兩個符號混淆,其突破方法是準(zhǔn)確把握這兩個符號的含義及其應(yīng)用范圍,并加以對比.符號∈只能適用于元素與集合之間,其左邊只能寫元素,其右邊只能寫集合,說明左邊的元素屬于右邊的集合,表示元素與集合之間的關(guān)系,如-1∈Z,12Z;符號只能適用于集合與集合之間,其左右兩邊都必須寫集合,說明左邊的集合是右邊集合的子集,表示集合與集合之間的關(guān)系,如{1}{1,0},{x|x<0}.