人教A版高中数学必修第一册 1.1 集合的概念(课件+学案+分层作业)

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人教A版高中数学必修第一册 1.1 集合的概念(课件+学案+分层作业)

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课时分层作业(二) 集合的表示
一、选择题
1.用描述法表示函数y=3x+1图象上的所有点的是(  )
A.{x|y=3x+1} B.{y|y=3x+1}
C.{(x,y)|y=3x+1} D.{y=3x+1}
2.集合{x|x2-4x-5=0}用列举法表示为(  )
A.{x=-1,x=5}
B.{x|x=-1或x=5}
C.{x2-4x-5=0}
D.{-1,5}
3.已知集合A={x,x∈Z},则一定有(  )
A.-1∈A B.∈A
C.0∈A D.1 A
4.下列集合表示同一集合的是(  )
A.M={(3,2)},N={(2,3)}
B.M={2,3},N={3,2}
C.M={(x,y)|x+y=1},N={y|x+y=1}
D.M={2,3},N={(2,3)}
5.(多选)方程组的解集可表示为(  )
A.
B.
C.(2,1)
D.{(2,1)}
二、填空题
6.用描述法表示大于0且小于9的实数x的集合为________.
7.若集合{x|x2+ax=0}与集合{0,1}相等,则实数a的值为________.
8.用列举法表示集合A={(x,y)|x+y=3,x∈N,y∈N*}为________.
三、解答题
9.用适当的方法表示下列集合:
(1)方程x(x2+2x+1)=0的解集;
(2)在自然数集内,小于1 000的奇数构成的集合;
(3)不等式x-2>6的解构成的集合;
(4)大于0.5且不大于6的自然数的全体构成的集合;
(5)方程组的解集.
10.(2023·上海高考)已知集合P={1,2},Q={2,3},若M={x|x∈P且x Q},则M=(  )
A.{1}   B.{2}   C.{3}   D.{1,2,3}
11.若集合A={x|kx2+4x+4=0,x∈R}只有一个元素,则实数k的值为(  )
A.0   B.1   C.0或1   D.2
12.已知A={a-2,2a2+5a,12},且-3∈A,则由a的值构成的集合是(  )
A.-   B.{-1,-}   C.{-1}   D.{-}
13.若一数集的任一元素的倒数仍在该集合中,则称该数集为可倒数集,则集合A={-1,1,2}________(填“是”或“不是”)可倒数集.试写出一个含三个元素的可倒数集________.
14.设集合B=.
(1)试判断元素1和2与集合B的关系;
(2)用列举法表示集合B.
15.设集合S具有如下性质:①元素都是正整数;②若x∈S,则10-x∈S.
(1)请你写出符合条件,且分别含有一个、二个、三个元素的集合S各一个.
(2)是否存在恰有6个元素的集合S?若存在,写出所有的集合S;若不存在,请说明理由.
3/3(共31张PPT)
第1课时 集合的含义
第一章 集合与常用逻辑用语
1.1 集合的概念
[学习目标] 1.通过实例了解集合与元素的含义,理解元素与集合的“属于”关系.(数学抽象)
2.能利用集合中元素的三个特征解决一些简单的问题.(数学运算)
3.掌握常用数集的表示符号并会应用.(数学抽象)
整体感知
[讨论交流] 预习教材P2-P3,并思考以下问题:
问题1.集合和元素的概念是什么?
问题2.如何用字母表示集合和元素?
问题3.元素和集合之间有哪两种关系?
问题4.常见的数集有哪些?分别用什么符号表示?
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
探究1 元素与集合的基本概念
探究问题1 阅读下面的例子,思考并回答提出的问题:
①1~10之间的所有奇数;
②某校高一(1)班所有性格开朗的女生;
③所有的平行四边形;
④到定点O的距离等于2的所有点.
探究建构
(1)以上例子中,我们研究的对象分别是什么?
(2)哪个例子中的对象划分标准不明确?为什么?
(3)上述实例①③④有什么共同的特点?
提示:(1)①1,3,5,7,9;②某校高一(1)班性格开朗的每一位女生;③平行四边形;④以O为圆心,以2为半径的圆.
(2)②中的对象划分标准不明确,因为“性格开朗”没有明确的界线.
(3)实例①③④中指的都是“所有的”,即某种研究对象的全体.
[新知生成]
1.元素:一般地,我们把________统称为元素.元素通常用小写拉丁字母a,b,c,…表示.
2.集合:把一些元素组成的____叫做集合(简称为集).集合通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示.
【教用·微提醒】 研究对象可以是数、点、代数式,也可以是现实生活中各种各样的事物或人等.
研究对象
总体
探究2 集合中元素的特征
探究问题2 英文单词book的所有字母能否组成一个集合?若能组成一个集合,则该集合中有几个元素?为什么?
提示:能.因为集合中的元素是确定的(确定性);三个元素.因为集合中的元素是互不相同的(互异性).
探究问题3 分别由元素1,2,3和3,2,1组成的两个集合有什么关系?集合中的元素有没有先后顺序?
提示:两个集合相等.集合中的元素没有先后顺序(无序性).
[新知生成]
1.集合中元素的特征:______,______,______.
2.集合相等:只要构成两个集合的元素是______,我们就称这两个集合是相等的.
【教用·微提醒】 集合中的元素必须是确定的,不能是模棱两可的,任何两个元素不能相同,且与顺序无关.
确定性
互异性
无序性
一样的
[典例讲评] 1.(1)(多选)以下元素的全体能构成集合的是(  )
A.中国古代四大发明 B.地球上的小河流
C.方程x2-1=0的实数根 D.自然数
(2)集合M中含有两个元素3和-1,集合N中含有两个元素-1和m2-2m,若集合M与N相等,则m=________.
(1)ACD (2)-1或3 [(1)A中,中国古代四大发明具有确定性,能构成集合;B中,地球上的小河流不确定,因此不能构成集合;C中,方程x2-1=0的实数根为-1和1,能构成集合;D中,自然数具有确定性,能构成集合.
(2)由题意得m2-2m=3,所以m=-1或3.]



-1或3
[母题探究] 若将例1(2)改为“若集合N中含有两个元素-1和m2-2m”,求m的取值范围.
[解] 由元素是互不相同的,得m2-2m≠-1,即m≠1.
反思领悟 (1)判断一组对象能否构成集合,关键是能否满足确定性、互异性.
(2)若两个集合相等,则这两个集合的元素相同,但是要注意其中的元素不一定按顺序对应相等.求解中注意检验集合中元素的互异性.
[学以致用] 1.下列说法中正确的是(  )
A.在一个集合中可以找到两个相同的元素
B.好听的歌能构成一个集合
C.方程(x-1)2(x+2)=0的所有实数根组成的集合有3个元素
D.分别由元素0,1,2和2,0,1组成的两个集合是相等的

D [集合中的元素是互不相同的,故A错误;
好听的歌是不确定的,所以好听的歌不能构成一个集合,故B错误;方程(x-1)2(x+2)=0的实数根为-2或1,所以方程(x-1)2(x+2)=0的所有实数根组成的集合有2个元素,故C错误;
根据集合相等的定义知,两个集合元素相同,则两个集合相等,故D正确.]
探究3 元素与集合的关系
探究问题4 若集合A是由小于10的质数构成的集合,则2和4与集合A是什么关系?
提示:2是集合A中的元素,4不是集合A中的元素.
[新知生成]
1.元素和集合之间的关系
关系 概念 记法 读法
属于 如果a是集合A的元素 ______ a属于集合A
不属于 如果a不是集合A中的元素 ______ a不属于集合A
a∈A
a A
名称 非负整数集 (或自然数集) 正整数集 整数集 有理数集 实数集
记法 N ____或____ Z __ R
【教用·微提醒】 0是自然数,0∈N.
2.常用数集及其记法
N*
N+
Q
[典例讲评] 2.(1)用符号“∈”或“ ”填空:
____N;|-2|____ N*;0.5____Z;-____Q;3._____Q;
π_____R.
(2)已知集合A中的元素x满足2x+a>0,a∈R,若2∈A,则实数a的取值范围为________.
(1)∈ ∈   ∈ ∈ ∈ (2)a>-4 [(1)=0是自然数;|-2|=2是正整数;0.5不是整数,不属于整数集;-是有理数;3.是无限循环小数,是有理数;π是无理数,属于实数集.
(2)因为2∈A,所以2×2+a>0,即a>-4.]






a>-4
反思领悟 判断元素与集合关系的2种方法
直接法 判断该元素在已知集合中是否出现即可
推理法 判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可
[学以致用] 2.(1)(多选)下列结论中,正确的是(  )
A.若a∈N,则 N B.若a∈Z,则a2∈Z
C.若a∈Q,则|a|∈Q D.若a∈R,则∈R
(2)若集合A是不等式x-a>0的解集,且2 A,则实数a的取值范围是______.
(1)BC (2)a≥2 [(1)A不正确,如a=1∈N,=1∈N;D不正确,如a=-1∈R,无意义;B,C都正确.
(2)∵集合A是不等式x-a>0的解集,且2 A,∴2-a≤0,即a≥2.]


a≥2
【教用·备选题】 定义满足“如果a∈A,b∈A,那么a±b∈A,且ab∈A,且∈A(b≠0)”的集合A为“闭集”.试问数集N,Z,Q,R是否分别为“闭集”?若是,请说明理由;若不是,请举反例说明.
[解] (1)数集N,Z不是“闭集”,例如,3∈N,2∈N,而=1.5 N;
3∈Z,-2∈Z,而=-1.5 Z,故N,Z不是闭集.
(2)数集Q,R是“闭集”.
由于两个有理数a与b的和,差,积,商,
即a±b,ab,(b≠0)仍是有理数,故Q是闭集.同理R也是闭集.
1.设由“我和我的祖国”中的所有汉字组成集合A,则A中的元素个数为(  )
A.4   B.5   C.6   D.7
2
4
3
题号
1
应用迁移

B [由题意可知,集合A中的元素分别为:我、和、的、祖、国,共5个.故选B.]
2.(多选)下列关系中,正确的有(  )
A.∈R   B. Q   C.|-3|∈N   D.∈Q
2
3
题号
1
4

AC [是实数,=2是有理数,|-3|=3是非负整数,是无理数.因此AC正确,BD错误.故选AC.]

3.已知集合M有两个元素3和a+1,且4∈M,则实数a=_____.
2
3
题号
4
1
3 [因为4∈M,且集合M有两个元素3和a+1,
所以4=a+1,所以a=3.]
3 
4.给出下列说法:
①某校高一年级的数学教师组成一个集合;
②由-1,0,1,,3,-3组成的集合中有8个元素;
③由a,b,c组成的集合与由c,b,a组成的集合是不相同的.
其中不正确的是________(填序号).
2
4
3
题号
1
②③
②③ [①根据集合元素的性质可判断某校高一年级的数学教师具有确定性,能组成一个集合,故①正确;
②=3,由集合中元素的互异性知,这个集合中有6个元素,故②不正确;
③两个集合中的元素相同,只是排列顺序不同,由集合中元素的无序性知,它们表示同一个集合,故③不正确.]
2
4
3
题号
1
1.知识链:(1)元素与集合的概念.
(2)集合中元素的特征.
(3)元素与集合的关系.
(4)常用数集的记法.
2.方法链:直接法、推理法.
3.警示牌:(1)自然数集中容易遗忘0这个元素.
(2)集合中忽略互异性的判断.
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.集合中的元素有哪些特性,判断一组对象能否构成集合的关键是什么?
[提示] 集合中的元素有确定性、互异性和无序性,其中确定性是判断一组对象能否构成集合的关键.
2.元素与集合间存在哪些关系?
[提示] 元素与集合间只有“属于”和“不属于”两种关系.
3.学习了哪些常用数集?
[提示] 自然数集(或非负整数集)(N)、正整数集(N*或N+)、整数集(Z)、有理数集(Q)和实数集(R).
课时分层作业(一)
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集合的含义
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夯实基础知识 · 熟悉命题方式
自我检测提能 · 及时矫正不足
本节课掌握了哪些考点?
本节课还有什么疑问点?
课后训练
学习反思
课时小结
THANKS课时分层作业(一) 集合的含义
一、选择题
1.(多选)下列各组对象能构成集合的有(  )
A.参加2023年杭州亚运会的全体电竞选手
B.未来世界的高科技产品
C.小于0的实数
D.直角坐标系中横、纵坐标相等的点
2.已知集合M由小于5的数构成,则有(  )
A.3∈M B.-3 M
C.0 M D.7∈M
3.第24届冬奥会吉祥物“冰墩墩”“雪容融”两个吉祥物的中文名字中的汉字组成集合M,则M中元素的个数为(  )
A.3    B.4    C.5    D.6
4.如果集合中的元素是三角形的边长,那么这个三角形一定不可能是(  )
A.直角三角形 B.锐角三角形
C.钝角三角形 D.等腰三角形
5.由三个数a,,1组成的集合与由a2,a+b,0组成的集合相等,则a2 024+b2 024的值为(  )
A.0    B.1    C.2    D.4
二、填空题
6.已知集合A是由偶数组成的,集合B是由奇数组成的,若a∈A,b∈B,则a+b______A,ab________A.(填“∈”或“ ”)
7.方程x2-1=0与方程x+1=0所有根组成的集合中共有________个元素.
8.若集合A中含有两个元素x,x2-2x,则元素x应满足的条件为________.
三、解答题
9.已知集合A含有两个元素a-3,2a-1,a∈R.
(1)若-3∈A,试求实数a的值;
(2)若a∈A,试求实数a的值.
10.由a2,2-a,4组成一个集合A,且集合A中含有3个元素,则实数a的取值可以是(  )
A.1    B.-2    C.-1    D.2
11.由实数x,-x,所组成的集合,最多含元素(  )
A.2个 B.3个
C.4个 D.5个
12.已知集合P中的元素x满足:x∈N,且213.已知x∈N,且∈Z,若x的所有取值构成集合M,则集合M中的元素为________.
14.若a,b∈R,且a≠0,b≠0,求的可能取值所组成的集合中所有元素的和.
15.设集合A中的元素均为实数,且满足条件:若a∈A,则∈A(a≠1,且a≠0).
求证:(1)若2∈A,则A中必还有另外两个元素;
(2)集合A中不可能只有一个元素.
3/31.1 集合的概念
第1课时 集合的含义
[学习目标] 1.通过实例了解集合与元素的含义,理解元素与集合的“属于”关系.(数学抽象)
2.能利用集合中元素的三个特征解决一些简单的问题.(数学运算)
3.掌握常用数集的表示符号并会应用.(数学抽象)
[讨论交流] 预习教材P2-P3,并思考以下问题:
问题1.集合和元素的概念是什么?
问题2.如何用字母表示集合和元素?
问题3.元素和集合之间有哪两种关系?
问题4.常见的数集有哪些?分别用什么符号表示?
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
探究1 元素与集合的基本概念
探究问题1 阅读下面的例子,思考并回答提出的问题:
①1~10之间的所有奇数;
②某校高一(1)班所有性格开朗的女生;
③所有的平行四边形;
④到定点O的距离等于2的所有点.
(1)以上例子中,我们研究的对象分别是什么?
(2)哪个例子中的对象划分标准不明确?为什么?
(3)上述实例①③④有什么共同的特点?
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[新知生成]
1.元素:一般地,我们把________统称为元素.元素通常用小写拉丁字母a,b,c,…表示.
2.集合:把一些元素组成的________叫做集合(简称为集).集合通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示.
探究2 集合中元素的特征
探究问题2 英文单词book的所有字母能否组成一个集合?若能组成一个集合,则该集合中有几个元素?为什么?
探究问题3 分别由元素1,2,3和3,2,1组成的两个集合有什么关系?集合中的元素有没有先后顺序?
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[新知生成]
1.集合中元素的特征:________,________,________.
2.集合相等:只要构成两个集合的元素是________,我们就称这两个集合是相等的.
[典例讲评] 1.(1)(多选)以下元素的全体能构成集合的是(  )
A.中国古代四大发明
B.地球上的小河流
C.方程x2-1=0的实数根
D.自然数
(2)集合M中含有两个元素3和-1,集合N中含有两个元素-1和m2-2m,若集合M与N相等,则m=________.
[尝试解答]___________________________________________________________
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[母题探究] 若将例1(2)改为“若集合N中含有两个元素-1和m2-2m”,求m的取值范围.
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 (1)判断一组对象能否构成集合,关键是能否满足确定性、互异性.
(2)若两个集合相等,则这两个集合的元素相同,但是要注意其中的元素不一定按顺序对应相等.求解中注意检验集合中元素的互异性.
[学以致用] 1.下列说法中正确的是(  )
A.在一个集合中可以找到两个相同的元素
B.好听的歌能构成一个集合
C.方程(x-1)2(x+2)=0的所有实数根组成的集合有3个元素
D.分别由元素0,1,2和2,0,1组成的两个集合是相等的
探究3 元素与集合的关系
探究问题4 若集合A是由小于10的质数构成的集合,则2和4与集合A是什么关系?
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[新知生成]
1.元素和集合之间的关系
关系 概念 记法 读法
属于 如果a是集合A的元素 ______ a属于集合A
不属于 如果a不是集合A中的元素 ______ a不属于集合A
2.常用数集及其记法
名称 非负整数 集(或自然数集) 正整数集 整数集 有理 数集 实数集
记法 N __或__ Z __ R
[典例讲评] 2.(1)用符号“∈”或“ ”填空:
________N;|-2|________ N*;0.5________Z;-________Q;
3.________Q;π________R.
(2)已知集合A中的元素x满足2x+a>0,a∈R,若2∈A,则实数a的取值范围为________.
[尝试解答]___________________________________________________________
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 判断元素与集合关系的2种方法
直接法 判断该元素在已知集合中是否出现即可
推理法 判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可
[学以致用] 2.(1)(多选)下列结论中,正确的是(  )
A.若a∈N,则 N
B.若a∈Z,则a2∈Z
C.若a∈Q,则|a|∈Q
D.若a∈R,则∈R
(2)若集合A是不等式x-a>0的解集,且2 A,则实数a的取值范围是__________.
1.设由“我和我的祖国”中的所有汉字组成集合A,则A中的元素个数为(  )
A.4 B.5 C.6 D.7
2.(多选)下列关系中,正确的有(  )
A.∈R B. Q
C.|-3|∈N D.∈Q
3.已知集合M有两个元素3和a+1,且4∈M,则实数a=________.
4.给出下列说法:
①某校高一年级的数学教师组成一个集合;
②由-1,0,1,,3,-3组成的集合中有8个元素;
③由a,b,c组成的集合与由c,b,a组成的集合是不相同的.
其中不正确的是________(填序号).
1.知识链:(1)元素与集合的概念.
(2)集合中元素的特征.
(3)元素与集合的关系.
(4)常用数集的记法.
2.方法链:直接法、推理法.
3.警示牌:(1)自然数集中容易遗忘0这个元素.
(2)集合中忽略互异性的判断.
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第2课时 集合的表示
第一章 集合与常用逻辑用语
1.1 集合的概念
[学习目标] 1.掌握集合的两种表示方法:列举法和描述法.(数学抽象)
2.会用集合的两种表示方法表示一些简单的集合.(数学运算)
[讨论交流] 预习教材P3-P5,并思考以下问题:
问题1.集合有哪两种表示方法?它们如何定义?
问题2.列举法的使用条件是什么?如何用符号表示?
问题3.描述法的使用条件是什么?如何用符号表示?
整体感知
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
探究问题1 观察下面两个集合,思考并回答下列问题:
①A是由中国的“五岳”组成的集合;
②B是由“方程x2-3x+2=0 的所有实数根”组成的集合.
(1)集合A,B中的元素能一一列举出来吗?
(2)集合A与B除了用自然语言描述外,还可以用什么方式表示呢?如何表示?
探究建构
提示:(1)能.集合A中的元素为:泰山、华山、衡山、恒山、嵩山;集合B中的元素为1,2.
(2)列举法.A={泰山,华山,衡山,恒山,嵩山},B={1,2}.
[新知生成]
把集合的所有元素________出来,并用__________________括起来表示集合的方法叫做列举法.
【教用·微提醒】 (1)列举法表示集合,元素与元素之间用“,”隔开.
(2)这里集合的“{ }”已包含所有的意思,比如{整数},即代表整数集Z,而不能用{全体整数},即不能出现“全体”“所有”等字眼.
一一列举
花括号“{ }”
【链接·教材例题】
例1 用列举法表示下列集合:
(1)小于10的所有自然数组成的集合;
(2)方程x2=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}.
(2)设方程x2=x的所有实数根组成的集合为B,那么B={0,1}.
[典例讲评] 1.用列举法表示下列给定的集合:
(1)不大于10的非负偶数组成的集合A;
(2)小于8的质数组成的集合B;
(3)方程2x2-x-3=0的实数根组成的集合C;
(4)一次函数y=x+3与y=-2x+6的图象的交点组成的集合D.
[解] (1)不大于10的非负偶数有0,2,4,6,8,10,所以A={0,2,4,6,8,10}.
(2)小于8的质数有2,3,5,7,所以B={2,3,5,7}.
(3)方程2x2-x-3=0的实数根为-1,,
所以C=.
(4)由 得
所以一次函数y=x+3与y=-2x+6的图象的交点为(1,4),
所以D={(1,4)}.
反思领悟 用列举法表示集合的3个步骤
(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)将所有元素用花括号括起来.
[学以致用] 1.用列举法表示下列集合:
(1)满足-2≤x≤2且x∈Z的元素组成的集合A;
(2)方程(x-2)2(x-3)=0的根组成的集合M;
(3)方程组的根组成的集合B;
(4)15的正约数组成的集合N.
[解] (1)因为-2≤x≤2,x∈Z,所以x=-2,-1,0,1,2,
所以A={-2,-1,0,1,2}.
(2)因为2和3是方程的根,所以M={2,3}.
(3)解方程组所以B={(3,2)}.
(4)因为15的正约数有1,3,5,15,所以N={1,3,5,15}.
探究2 描述法
探究问题2 能否用列举法表示由“不等式x-1>3的解”组成的集合,为什么?
提示:不能.不等式x-1>3的解是x>4,因为满足x>4的实数有无数个,且无规律可循,所以x-1>3的解集无法用列举法表示.
探究问题3 偶数有什么特征,偶数集如何表示?
提示:偶数的特征:x=2k,k∈Z,偶数集可表示为{x∈Z|x=2k,k∈Z}.
[新知生成] 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x所组成的集合表示为___________,这种表示集合的方法称为描述法.
{x∈A|P(x)}
【教用·微提醒】 (1)写清该集合中元素的代表符号,如{x|x>1}不能写成{x>1}.
(2)语言简明、准确,不能出现未被说明的字母,如{x∈Z|x=2m}中m未被说明,故此集合中的元素是不确定的.
(3)所有描述的内容都要写在花括号内,如“{x∈Z|x=2m},m∈N*”不符合要求,应将“m∈N*”写进“{ }”中,即{x∈Z|x=2m,m∈N*}.
(4)元素的取值(或变化)范围,从上下文的关系来看,若x∈R是明确的,则x∈R可省略不写,如集合D={x∈R|x<20}也可表示为D={x|x<20}.
【链接·教材例题】
例2 试分别用描述法和列举法表示下列集合:
(1)方程x2-2=0的所有实数根组成的集合A;
(2)由大于10且小于20的所有整数组成的集合B.
解:(1)设x∈A,则x是一个实数,且x2-2=0.
因此,用描述法表示为A={x∈R|x2-2=0}.
方程x2-2=0有两个实数根,因此,用列举法表示为A={}.
(2)设x∈B,则x是一个整数,即x∈Z,且10B={x∈Z|10大于10且小于20的整数有11,12,13,14,15,16,17,18,19,因此,用列举法表示为B={11,12,13,14,15,16,17,18,19}.
[典例讲评] 2.用描述法表示下列集合:
(1)方程-2x2+x=0的解组成的集合;
(2)大于2小于7的整数;
(3)平面直角坐标系中第二象限内的点组成的集合D.
[解] (1)方程-2x2+x=0的解组成的集合可表示为{x|-2x2+x=0}.
(2)用描述法表示为{x∈Z|2(3)平面直角坐标系中第二象限内的点的横坐标为负,纵坐标为正,即x<0,y>0,故第二象限内的点的集合为D={(x,y)|x<0,y>0}.
反思领悟 用描述法表示集合的2个步骤
提醒:用描述法表示集合时,不能出现未被说明的字母.
[学以致用] 2.下列三个集合:
A={x|y=x2+1},B={y|y=x2+1},C={(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] (1)不是.
(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,可以认为集合A表示函数y=x2+1中自变量x的取值组成的集合;
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B={y|y≥1},
可以认为集合B表示函数y=x2+1中因变量y的取值组成的集合;
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是由坐标平面内满足y=x2+1的点(x,y)构成的集合.
【教用·备选题】 中国古代数学专著《孙子算经》中有一问题“今有三女,长女五日一归,中女四日一归,少女三日一归,问:三女几何日相会?”
请将此三女前三次相会经过的天数组成的集合分别用列举法表示,并将此三女相会经过的天数组成的集合用描述法表示.
[解] 因为三女相会经过的天数是5,4,3的公倍数,且它们的最小公倍数为60,
所以三女前三次相会经过的天数组成的集合用列举法可表示为{60,120,180}.
此三女相会经过的天数组成的集合用描述法可表示为.
探究3 集合表示方法的综合应用
[典例讲评] 3.已知集合A={x|ax2+2x+1=0,a∈R},若A中只有一个元素,求a的值.
[解] 当a=0时,原方程变为2x+1=0,此时x=-,符合题意;
当a≠0时,原方程ax2+2x+1=0为一元二次方程,
故当Δ=4-4a=0,即a=1时,原方程的根为x=-1,符合题意.
故当a=0或a=1时,原方程只有一个根,此时A中只有一个元素.
[母题探究] 在本例条件下,若A中至多有一个元素,求a的取值范围.
[解] A中至多有一个元素,即A中有一个元素或没有元素.
当A中只有一个元素时,由例题可知,a=0或a=1.
当A中没有元素时,Δ=4-4a<0,且a≠0,即a>1.
故当A中至多有一个元素时,a的取值范围为{a|a=0或a≥1}.
反思领悟 若已知集合是用描述法给出的,读懂集合的代表元素及其属性是解题的关键,如本例集合A中的元素就是所给方程的根,由此便把集合的元素个数问题转化为方程的根的个数问题.
[学以致用] 3.已知集合A={x∈R|mx2-2x+3=0,m∈R},若A中元素至少有一个,求m的取值范围.
[解] ①当m=0时,原方程为-2x+3=0,解得x=,符合题意.
②当m≠0时,方程mx2-2x+3=0为一元二次方程,由Δ=4-12m≥0,得m≤,
即当m≤且m≠0时,方程mx2-2x+3=0至少有一个实数根,符合题意.
由①②知m≤.
1.集合{x∈N*|x-3<2}用列举法可表示为(  )
A.{0,1,2,3,4}    B.{1,2,3,4}
C.{0,1,2,3,4,5}    D.{1,2,3,4,5}
2
4
3
题号
1
应用迁移

B [由题意可得x<5,x∈N*,
∴x=1,2,3,4,即用列举法可表示为{1,2,3,4}.故选B.]
2.若P={(1,1),(1,2)},则集合P中元素的个数是(  )
A.1   B.2   C.3   D.4
2
3
题号
1
4

B [集合P中元素为(1,1),(1,2),共2个.
故选B.]
3.集合{1,,…}用描述法可表示为(  )
A.{x|x≥1}    B.{x|x≤}   
C.{x|x=}    D.{x|x=,n∈N*}
2
3
题号
4
1

D ,…}中的元素满足,所以{1,,…}={x|x=,n∈N*},故选D.]
4.设集合A={x|x2-3x+a=0},若4∈A,用列举法表示集合A为___________.
2
4
3
题号
1
{-1,4} [∵4∈A,∴16-12+a=0,∴a=-4,
∴A={x|x2-3x-4=0}={-1,4}.]
{-1,4}
1.知识链:(1)列举法.
(2)描述法.
(3)集合与方程、不等式的关系.
2.方法链:分类讨论.
3.警示牌:(1)列举法与描述法的乱用.
(2)涉及x2的系数不确定时,忽略讨论方程是一次方程还是二次方程.
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.本节课学习的集合的表示方法有哪些?
[提示] 列举法和描述法.
2.集合{x|y=x+1,x∈R},{y|y=x+1,x∈R},{(x,y)|y=x+1}的含义有什么不同?
[提示] (1)前两个集合为数集,后一个集合为点集;
(2){x|y=x+1,x∈R}表示自变量x的取值组成的集合;
{y|y=x+1,x∈R}表示因变量y的取值组成的集合;
{(x,y)|y=x+1}表示函数y=x+1图象上的点(x,y)组成的集合.
课时分层作业(二)
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集合的表示
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本节课掌握了哪些考点?
本节课还有什么疑问点?
课后训练
学习反思
课时小结
THANKS第2课时 集合的表示
[学习目标] 1.掌握集合的两种表示方法:列举法和描述法.(数学抽象)
2.会用集合的两种表示方法表示一些简单的集合.(数学运算)
[讨论交流] 预习教材P3-P5,并思考以下问题:
问题1.集合有哪两种表示方法?它们如何定义?
问题2.列举法的使用条件是什么?如何用符号表示?
问题3.描述法的使用条件是什么?如何用符号表示?
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
探究1 列举法
探究问题1 观察下面两个集合,思考并回答下列问题:
①A是由中国的“五岳”组成的集合;
②B是由“方程x2-3x+2=0 的所有实数根”组成的集合.
(1)集合A,B中的元素能一一列举出来吗?
(2)集合A与B除了用自然语言描述外,还可以用什么方式表示呢?如何表示?
提示:(1)能.集合A中的元素为:泰山、华山、衡山、恒山、嵩山;集合B中的元素为1,2.
(2)列举法.A={泰山,华山,衡山,恒山,嵩山},B={1,2}.
[新知生成]
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.
【教用·微提醒】 (1)列举法表示集合,元素与元素之间用“,”隔开.
(2)这里集合的“{ }”已包含所有的意思,比如{整数},即代表整数集Z,而不能用{全体整数},即不能出现“全体”“所有“等字眼.
【链接·教材例题】
例1 用列举法表示下列集合:
(1)小于10的所有自然数组成的集合;
(2)方程x2=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}.
(2)设方程x2=x的所有实数根组成的集合为B,那么B={0,1}.
[典例讲评] 1.用列举法表示下列给定的集合:
(1)不大于10的非负偶数组成的集合A;
(2)小于8的质数组成的集合B;
(3)方程2x2-x-3=0的实数根组成的集合C;
(4)一次函数y=x+3与y=-2x+6的图象的交点组成的集合D.
[解] (1)不大于10的非负偶数有0,2,4,6,8,10,所以A={0,2,4,6,8,10}.
(2)小于8的质数有2,3,5,7,
所以B={2,3,5,7}.
(3)方程2x2-x-3=0的实数根为-1,,
所以C=.
(4)由

所以一次函数y=x+3与y=-2x+6的图象的交点为(1,4),
所以D={(1,4)}.
 用列举法表示集合的3个步骤
(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)将所有元素用花括号括起来.
[学以致用] 1.用列举法表示下列集合:
(1)满足-2≤x≤2且x∈Z的元素组成的集合A;
(2)方程(x-2)2(x-3)=0的根组成的集合M;
(3)方程组的根组成的集合B;
(4)15的正约数组成的集合N.
[解] (1)因为-2≤x≤2,x∈Z,
所以x=-2,-1,0,1,2,
所以A={-2,-1,0,1,2}.
(2)因为2和3是方程的根,
所以M={2,3}.
(3)解方程组
所以B={(3,2)}.
(4)因为15的正约数有1,3,5,15,
所以N={1,3,5,15}.
探究2 描述法
探究问题2 能否用列举法表示由”不等式x-1>3的解“组成的集合,为什么?
提示:不能.不等式x-1>3的解是x>4,因为满足x>4的实数有无数个,且无规律可循,所以x-1>3的解集无法用列举法表示.
探究问题3 偶数有什么特征,偶数集如何表示?
提示:偶数的特征:x=2k,k∈Z,偶数集可表示为{x∈Z|x=2k,k∈Z}.
[新知生成] 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x所组成的集合表示为{x∈A|P(x)},这种表示集合的方法称为描述法.
【教用·微提醒】 (1)写清该集合中元素的代表符号,如{x|x>1}不能写成{x>1}.
(2)语言简明、准确,不能出现未被说明的字母,如{x∈Z|x=2m}中m未被说明,故此集合中的元素是不确定的.
(3)所有描述的内容都要写在花括号内,如”{x∈Z|x=2m},m∈N*“不符合要求,应将”m∈N*“写进”{ }“中,即{x∈Z|x=2m,m∈N*}.
(4)元素的取值(或变化)范围,从上下文的关系来看,若x∈R是明确的,则x∈R可省略不写,如集合D={x∈R|x<20}也可表示为D={x|x<20}.
【链接·教材例题】
例2 试分别用描述法和列举法表示下列集合:
(1)方程x2-2=0的所有实数根组成的集合A;
(2)由大于10且小于20的所有整数组成的集合B.
解:(1)设x∈A,则x是一个实数,且x2-2=0.
因此,用描述法表示为
A={x∈R|x2-2=0}.
方程x2-2=0有两个实数根,因此,用列举法表示为A={}.
(2)设x∈B,则x是一个整数,即x∈Z,且10B={x∈Z|10大于10且小于20的整数有11,12,13,14,15,16,17,18,19,因此,用列举法表示为
B={11,12,13,14,15,16,17,18,19}.
[典例讲评] 2.用描述法表示下列集合:
(1)方程-2x2+x=0的解组成的集合;
(2)大于2小于7的整数;
(3)平面直角坐标系中第二象限内的点组成的集合D.
[解] (1)方程-2x2+x=0的解组成的集合可表示为{x|-2x2+x=0}.
(2)用描述法表示为{x∈Z|2(3)平面直角坐标系中第二象限内的点的横坐标为负,纵坐标为正,即x<0,y>0,故第二象限内的点的集合为D={(x,y)|x<0,y>0}.
 用描述法表示集合的2个步骤
提醒:用描述法表示集合时,不能出现未被说明的字母.
[学以致用] 2.下列三个集合:
A={x|y=x2+1},B={y|y=x2+1},C={(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] (1)不是.
(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,可以认为集合A表示函数y=x2+1中自变量x的取值组成的集合;
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B={y|y≥1},
可以认为集合B表示函数y=x2+1中因变量y的取值组成的集合;
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是由坐标平面内满足y=x2+1的点(x,y)构成的集合.
【教用·备选题】 中国古代数学专著《孙子算经》中有一问题“今有三女,长女五日一归,中女四日一归,少女三日一归,问:三女几何日相会?”
请将此三女前三次相会经过的天数组成的集合分别用列举法表示,并将此三女相会经过的天数组成的集合用描述法表示.
[解] 因为三女相会经过的天数是5,4,3的公倍数,且它们的最小公倍数为60,
所以三女前三次相会经过的天数组成的集合用列举法可表示为{60,120,180}.
此三女相会经过的天数组成的集合用描述法可表示为.
探究3 集合表示方法的综合应用
[典例讲评] 3.已知集合A={x|ax2+2x+1=0,a∈R},若A中只有一个元素,求a的值.
[解] 当a=0时,原方程变为2x+1=0,此时x=-,符合题意;
当a≠0时,原方程ax2+2x+1=0为一元二次方程,
故当Δ=4-4a=0,即a=1时,原方程的根为x=-1,符合题意.
故当a=0或a=1时,原方程只有一个根,此时A中只有一个元素.
[母题探究] 在本例条件下,若A中至多有一个元素,求a的取值范围.
[解] A中至多有一个元素,即A中有一个元素或没有元素.
当A中只有一个元素时,由例题可知,a=0或a=1.
当A中没有元素时,Δ=4-4a<0,且a≠0,即a>1.
故当A中至多有一个元素时,a的取值范围为{a|a=0或a≥1}.
 若已知集合是用描述法给出的,读懂集合的代表元素及其属性是解题的关键,如本例集合A中的元素就是所给方程的根,由此便把集合的元素个数问题转化为方程的根的个数问题.
[学以致用] 3.已知集合A={x∈R|mx2-2x+3=0,m∈R},若A中元素至少有一个,求m的取值范围.
[解] ①当m=0时,原方程为-2x+3=0,解得x=,符合题意.
②当m≠0时,方程mx2-2x+3=0为一元二次方程,由Δ=4-12m≥0,得m≤,
即当m≤且m≠0时,方程mx2-2x+3=0至少有一个实数根,符合题意.
由①②知m≤.
1.集合{x∈N*|x-3<2}用列举法可表示为(  )
A.{0,1,2,3,4}    B.{1,2,3,4}
C.{0,1,2,3,4,5}    D.{1,2,3,4,5}
B [由题意可得x<5,x∈N*,
∴x=1,2,3,4,即用列举法可表示为{1,2,3,4}.故选B.]
2.若P={(1,1),(1,2)},则集合P中元素的个数是(  )
A.1   B.2   C.3   D.4
B [集合P中元素为(1,1),(1,2),共2个.
故选B.]
3.集合{1,,…}用描述法可表示为(  )
A.{x|x≥1}   B.{x|x≤}   C.{x|x=}   D.{x|x=,n∈N*}
D ,…}中的元素满足,所以{1,,…}={x|x=,n∈N*},故选D.]
4.设集合A={x|x2-3x+a=0},若4∈A,用列举法表示集合A为________.
{-1,4} [∵4∈A,∴16-12+a=0,∴a=-4,
∴A={x|x2-3x-4=0}={-1,4}.]
1.知识链:(1)列举法.
(2)描述法.
(3)集合与方程、不等式的关系.
2.方法链:分类讨论.
3.警示牌:(1)列举法与描述法的乱用.
(2)涉及x2的系数不确定时,忽略讨论方程是一次方程还是二次方程.
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.本节课学习的集合的表示方法有哪些?
[提示] 列举法和描述法.
2.集合{x|y=x+1,x∈R},{y|y=x+1,x∈R},{(x,y)|y=x+1}的含义有什么不同?
[提示] (1)前两个集合为数集,后一个集合为点集;
(2){x|y=x+1,x∈R}表示自变量x的取值组成的集合;
{y|y=x+1,x∈R}表示因变量y的取值组成的集合;
{(x,y)|y=x+1}表示函数y=x+1图象上的点(x,y)组成的集合.
课时分层作业(二) 集合的表示
一、选择题
1.用描述法表示函数y=3x+1图象上的所有点的是(  )
A.{x|y=3x+1}
B.{y|y=3x+1}
C.{(x,y)|y=3x+1}
D.{y=3x+1}
C [因为集合是点集,所以代表元素是(x,y),所以用描述法表示为{(x,y)|y=3x+1}.故选C.]
2.集合{x|x2-4x-5=0}用列举法表示为(  )
A.{x=-1,x=5}
B.{x|x=-1或x=5}
C.{x2-4x-5=0}
D.{-1,5}
D [根据题意,解x2-4x-5=0可得x=-1或5,用列举法表示为{-1,5}.]
3.已知集合A={x,x∈Z},则一定有(  )
A.-1∈A   B.∈A   C.0∈A   D.1 A
C [因为-1<0<,且0∈Z,所以0∈A.]
4.下列集合表示同一集合的是(  )
A.M={(3,2)},N={(2,3)}
B.M={2,3},N={3,2}
C.M={(x,y)|x+y=1},N={y|x+y=1}
D.M={2,3},N={(2,3)}
B [选项A中的集合M是由点(3,2)组成的点集,集合N是由点(2,3)组成的点集,故集合M与N不是同一个集合;选项C中的集合M是由一次函数y=1-x图象上的所有点组成的集合,集合N是由一次函数y=1-x图象上的所有点的纵坐标组成的集合,即N={y|x+y=1}=R,故集合M与N不是同一个集合;选项D中的集合M是数集,而集合N是点集,故集合M与N不是同一个集合;对于选项B,由集合中元素的无序性,可知M,N表示同一个集合.]
5.(多选)方程组的解集可表示为(  )
A.
B.
C.(2,1)
D.{(2,1)}
ABD [由故结合选项可知ABD均正确.]
二、填空题
6.用描述法表示大于0且小于9的实数x的集合为________.
{x∈R|0<x<9} [大于0且小于9的实数x的集合为{x∈R |07.若集合{x|x2+ax=0}与集合{0,1}相等,则实数a的值为________.
-1 [由题意,x2+ax=0的根为0,1,利用根与系数的关系得0+1=-a,所以a=-1.]
8.用列举法表示集合A={(x,y)|x+y=3,x∈N,y∈N*}为________.
{(0,3),(1,2),(2,1)} [集合A是由方程x+y=3的部分整数解组成的集合,由条件可知,当x=0时,y=3;当x=1时,y=2;当x=2时,y=1.故A={(0,3),(1,2),(2,1)}.]
三、解答题
9.用适当的方法表示下列集合:
(1)方程x(x2+2x+1)=0的解集;
(2)在自然数集内,小于1 000的奇数构成的集合;
(3)不等式x-2>6的解构成的集合;
(4)大于0.5且不大于6的自然数的全体构成的集合;
(5)方程组的解集.
[解] (1){0,-1}.
(2){x|x=2n+1,且x<1 000,n∈N}.
(3){x|x>8}.
(4){1,2,3,4,5,6}.
(5)解集用描述法表示为 ,
解集用列举法表示为{(2,-1)}.
10.(2023·上海高考)已知集合P={1,2},Q={2,3},若M={x|x∈P且x Q},则M=(  )
A.{1}   B.{2}   C.{3}   D.{1,2,3}
A [∵P={1,2},Q={2,3},M={x|x∈P且x Q},
∴M={1}.故选A.]
11.若集合A={x|kx2+4x+4=0,x∈R}只有一个元素,则实数k的值为(  )
A.0   B.1   C.0或1   D.2
C [集合A中只有一个元素,即方程kx2+4x+4=0只有一个根.当k=0时,方程为一元一次方程,只有一个根;当k≠0时,方程为一元二次方程,若只有一根,则Δ=16-16k=0,即k=1.所以实数k的值为0或1.]
12.已知A={a-2,2a2+5a,12},且-3∈A,则由a的值构成的集合是(  )
A.-   B.{-1,-}   C.{-1}   D.{-}
D [∵-3∈A,A={a-2,2a2+5a,12},

解得a=-.
故由a的值构成的集合是{-}.]
13.若一数集的任一元素的倒数仍在该集合中,则称该数集为可倒数集,则集合A={-1,1,2}________(填”是“或”不是“)可倒数集.试写出一个含三个元素的可倒数集________.
不是 {1,2,}(答案不唯一) [由于2的倒数不在集合A中,故集合A不是可倒数集.若一个元素a∈A,则∈A.若集合中有三个元素,故必有a=,即a=±1,故可取的集合有{1,2,},{-1,3,}等.]
14.设集合B=.
(1)试判断元素1和2与集合B的关系;
(2)用列举法表示集合B.
[解] (1)当x=1时,=2∈N;
当x=2时, N,
所以1∈B,2 B.
(2)因为∈N,x∈N,
所以2+x只能取2,3,6,
所以x只能取0,1,4,所以B={0,1,4}.
15.设集合S具有如下性质:①元素都是正整数;②若x∈S,则10-x∈S.
(1)请你写出符合条件,且分别含有一个、二个、三个元素的集合S各一个.
(2)是否存在恰有6个元素的集合S?若存在,写出所有的集合S;若不存在,请说明理由.
[解] (1)若集合S中只有一个元素,则只需满足x=10-x,故x=5,则S={5},
若集合S中有两个元素,则S={1,9}符合条件,(答案不唯一)
若集合S中有三个元素,则S={1,5,9}符合条件;(答案不唯一)
(2)由于S中的元素是成对的,6个元素只要确定3个,另外的3个自然就确定了,
因为5+5=10,5=5,所以三个不同的元素应在1,2,3,4中选出(也可以在6,7,8,9中选出),
选法有1,2,3;1,2,4;2,3,4;1,3,4,四种,
所以一共有四个:S={1,2,3,7,8,9}或S={1,2,4,6,8,9}或S={1,3,4,6,7,9}或S={2,3,4,6,7,8}.
11/11第2课时 集合的表示
[学习目标] 1.掌握集合的两种表示方法:列举法和描述法.(数学抽象)
2.会用集合的两种表示方法表示一些简单的集合.(数学运算)
[讨论交流] 预习教材P3-P5,并思考以下问题:
问题1.集合有哪两种表示方法?它们如何定义?
问题2.列举法的使用条件是什么?如何用符号表示?
问题3.描述法的使用条件是什么?如何用符号表示?
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
探究1 列举法
探究问题1 观察下面两个集合,思考并回答下列问题:
①A是由中国的“五岳”组成的集合;
②B是由“方程x2-3x+2=0 的所有实数根”组成的集合.
(1)集合A,B中的元素能一一列举出来吗?
(2)集合A与B除了用自然语言描述外,还可以用什么方式表示呢?如何表示?
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[新知生成]
把集合的所有元素________出来,并用____________括起来表示集合的方法叫做列举法.
[典例讲评] 1.用列举法表示下列给定的集合:
(1)不大于10的非负偶数组成的集合A;
(2)小于8的质数组成的集合B;
(3)方程2x2-x-3=0的实数根组成的集合C;
(4)一次函数y=x+3与y=-2x+6的图象的交点组成的集合D.
[尝试解答]___________________________________________________________
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 用列举法表示集合的3个步骤
(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)将所有元素用花括号括起来.
[学以致用] 1.用列举法表示下列集合:
(1)满足-2≤x≤2且x∈Z的元素组成的集合A;
(2)方程(x-2)2(x-3)=0的根组成的集合M;
(3)方程组的根组成的集合B;
(4)15的正约数组成的集合N.
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探究2 描述法
探究问题2 能否用列举法表示由“不等式x-1>3的解”组成的集合,为什么?
探究问题3 偶数有什么特征,偶数集如何表示?
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[新知生成] 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x所组成的集合表示为________,这种表示集合的方法称为描述法.
[典例讲评] 2.用描述法表示下列集合:
(1)方程-2x2+x=0的解组成的集合;
(2)大于2小于7的整数;
(3)平面直角坐标系中第二象限内的点组成的集合D.
[尝试解答]___________________________________________________________
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 用描述法表示集合的2个步骤
提醒:用描述法表示集合时,不能出现未被说明的字母.
[学以致用] 2.下列三个集合:
A={x|y=x2+1},B={y|y=x2+1},C={(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?
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探究3 集合表示方法的综合应用
[典例讲评] 3.已知集合A={x|ax2+2x+1=0,a∈R},若A中只有一个元素,求a的值.
[尝试解答]___________________________________________________________
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[母题探究] 在本例条件下,若A中至多有一个元素,求a的取值范围.
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 若已知集合是用描述法给出的,读懂集合的代表元素及其属性是解题的关键,如本例集合A中的元素就是所给方程的根,由此便把集合的元素个数问题转化为方程的根的个数问题.
[学以致用] 3.已知集合A={x∈R|mx2-2x+3=0,m∈R},若A中元素至少有一个,求m的取值范围.
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1.集合{x∈N*|x-3<2}用列举法可表示为(  )
A.{0,1,2,3,4} B.{1,2,3,4}
C.{0,1,2,3,4,5} D.{1,2,3,4,5}
2.若P={(1,1),(1,2)},则集合P中元素的个数是(  )
A.1   B.2   C.3   D.4
3.集合{1,,…}用描述法可表示为(  )
A.{x|x≥1} B.{x|x≤}
C.{x|x=} D.{x|x=,n∈N*}
4.设集合A={x|x2-3x+a=0},若4∈A,用列举法表示集合A为________.
1.知识链:(1)列举法.
(2)描述法.
(3)集合与方程、不等式的关系.
2.方法链:分类讨论.
3.警示牌:(1)列举法与描述法的乱用.
(2)涉及x2的系数不确定时,忽略讨论方程是一次方程还是二次方程.
5/51.1 集合的概念
第1课时 集合的含义
[学习目标] 1.通过实例了解集合与元素的含义,理解元素与集合的“属于”关系.(数学抽象)
2.能利用集合中元素的三个特征解决一些简单的问题.(数学运算)
3.掌握常用数集的表示符号并会应用.(数学抽象)
[讨论交流] 预习教材P2-P3,并思考以下问题:
问题1.集合和元素的概念是什么?
问题2.如何用字母表示集合和元素?
问题3.元素和集合之间有哪两种关系?
问题4.常见的数集有哪些?分别用什么符号表示?
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.
探究1 元素与集合的基本概念
探究问题1 阅读下面的例子,思考并回答提出的问题:
①1~10之间的所有奇数;
②某校高一(1)班所有性格开朗的女生;
③所有的平行四边形;
④到定点O的距离等于2的所有点.
(1)以上例子中,我们研究的对象分别是什么?
(2)哪个例子中的对象划分标准不明确?为什么?
(3)上述实例①③④有什么共同的特点?
提示:(1)①1,3,5,7,9;②某校高一(1)班性格开朗的每一位女生;③平行四边形;④以O为圆心,以2为半径的圆.
(2)②中的对象划分标准不明确,因为“性格开朗”没有明确的界线.
(3)实例①③④中指的都是“所有的”,即某种研究对象的全体.
[新知生成]
1.元素:一般地,我们把研究对象统称为元素.元素通常用小写拉丁字母a,b,c,…表示.
2.集合:把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集).集合通常用大写拉丁字母A,B,C,…表示.
【教用·微提醒】 研究对象可以是数、点、代数式,也可以是现实生活中各种各样的事物或人等.
探究2 集合中元素的特征
探究问题2 英文单词book的所有字母能否组成一个集合?若能组成一个集合,则该集合中有几个元素?为什么?
提示:能.因为集合中的元素是确定的(确定性);三个元素.因为集合中的元素是互不相同的(互异性).
探究问题3 分别由元素1,2,3和3,2,1组成的两个集合有什么关系?集合中的元素有没有先后顺序?
提示:两个集合相等.集合中的元素没有先后顺序(无序性).
[新知生成]
1.集合中元素的特征:确定性,互异性,无序性.
2.集合相等:只要构成两个集合的元素是一样的,我们就称这两个集合是相等的.
【教用·微提醒】 集合中的元素必须是确定的,不能是模棱两可的,任何两个元素不能相同,且与顺序无关.
[典例讲评] 1.(1)(多选)以下元素的全体能构成集合的是(  )
A.中国古代四大发明
B.地球上的小河流
C.方程x2-1=0的实数根
D.自然数
(2)集合M中含有两个元素3和-1,集合N中含有两个元素-1和m2-2m,若集合M与N相等,则m=________.
(1)ACD (2)-1或3 [(1)A中,中国古代四大发明具有确定性,能构成集合;B中,地球上的小河流不确定,因此不能构成集合;C中,方程x2-1=0的实数根为-1和1,能构成集合;D中,自然数具有确定性,能构成集合.
(2)由题意得m2-2m=3,所以m=-1或3.]
[母题探究] 若将例1(2)改为“若集合N中含有两个元素-1和m2-2m”,求m的取值范围.
[解] 由元素是互不相同的,得m2-2m≠-1,即m≠1.
 (1)判断一组对象能否构成集合,关键是能否满足确定性、互异性.
(2)若两个集合相等,则这两个集合的元素相同,但是要注意其中的元素不一定按顺序对应相等.求解中注意检验集合中元素的互异性.
[学以致用] 1.下列说法中正确的是(  )
A.在一个集合中可以找到两个相同的元素
B.好听的歌能构成一个集合
C.方程(x-1)2(x+2)=0的所有实数根组成的集合有3个元素
D.分别由元素0,1,2和2,0,1组成的两个集合是相等的
D [集合中的元素是互不相同的,故A错误;
好听的歌是不确定的,所以好听的歌不能构成一个集合,故B错误;方程(x-1)2(x+2)=0的实数根为-2或1,所以方程(x-1)2(x+2)=0的所有实数根组成的集合有2个元素,故C错误;
根据集合相等的定义知,两个集合元素相同,则两个集合相等,故D正确.]
探究3 元素与集合的关系
探究问题4 若集合A是由小于10的质数构成的集合,则2和4与集合A是什么关系?
提示:2是集合A中的元素,4不是集合A中的元素.
[新知生成]
1.元素和集合之间的关系
关系 概念 记法 读法
属于 如果a是集合A的元素 a∈A a属于集合A
不属于 如果a不是集合A中的元素 a A a不属于集合A
2.常用数集及其记法
名称 非负整数集 (或自然数集) 正整数集 整数集 有理数集 实数集
记法 N N*或N+ Z Q R
【教用·微提醒】 0是自然数,0∈N.
[典例讲评] 2.(1)用符号“∈”或“ ”填空:
________N;|-2|________ N*;0.5________Z;-________Q;
3.________Q;π________R.
(2)已知集合A中的元素x满足2x+a>0,a∈R,若2∈A,则实数a的取值范围为________.
(1)∈ ∈   ∈ ∈ ∈ (2)a>-4 [(1)=0是自然数;|-2|=2是正整数;0.5不是整数,不属于整数集;-是有理数;3.是无限循环小数,是有理数;π是无理数,属于实数集.
(2)因为2∈A,所以2×2+a>0,即a>-4.]
 判断元素与集合关系的2种方法
直接法 判断该元素在已知集合中是否出现即可
推理法 判断该元素是否满足集合中元素所具有的特征即可
[学以致用] 2.(1)(多选)下列结论中,正确的是(  )
A.若a∈N,则 N B.若a∈Z,则a2∈Z
C.若a∈Q,则|a|∈Q D.若a∈R,则∈R
(2)若集合A是不等式x-a>0的解集,且2 A,则实数a的取值范围是__________.
(1)BC (2)a≥2 [(1)A不正确,如a=1∈N,=1∈N;D不正确,如a=-1∈R,无意义;B,C都正确.
(2)∵集合A是不等式x-a>0的解集,且2 A,∴2-a≤0,即a≥2.]
【教用·备选题】 定义满足“如果a∈A,b∈A,那么a±b∈A,且ab∈A,且∈A(b≠0)”的集合A为“闭集”.试问数集N,Z,Q,R是否分别为“闭集”?若是,请说明理由;若不是,请举反例说明.
[解] (1)数集N,Z不是“闭集”,例如,3∈N,2∈N,而=1.5 N;
3∈Z,-2∈Z,而=-1.5 Z,故N,Z不是闭集.
(2)数集Q,R是“闭集”.
由于两个有理数a与b的和,差,积,商,
即a±b,ab,(b≠0)仍是有理数,故Q是闭集.
同理R也是闭集.
1.设由“我和我的祖国”中的所有汉字组成集合A,则A中的元素个数为(  )
A.4   B.5   C.6   D.7
B [由题意可知,集合A中的元素分别为:我、和、的、祖、国,共5个.故选B.]
2.(多选)下列关系中,正确的有(  )
A.∈R   B. Q   C.|-3|∈N   D.∈Q
AC [是实数,=2是有理数,|-3|=3是非负整数,是无理数.因此AC正确,BD错误.故选AC.]
3.已知集合M有两个元素3和a+1,且4∈M,则实数a=________.
3 [因为4∈M,且集合M有两个元素3和a+1,
所以4=a+1,所以a=3.]
4.给出下列说法:
①某校高一年级的数学教师组成一个集合;
②由-1,0,1,,3,-3组成的集合中有8个元素;
③由a,b,c组成的集合与由c,b,a组成的集合是不相同的.
其中不正确的是________(填序号).
②③ [①根据集合元素的性质可判断某校高一年级的数学教师具有确定性,能组成一个集合,故①正确;
②=3,由集合中元素的互异性知,这个集合中有6个元素,故②不正确;
③两个集合中的元素相同,只是排列顺序不同,由集合中元素的无序性知,它们表示同一个集合,故③不正确.]
1.知识链:(1)元素与集合的概念.
(2)集合中元素的特征.
(3)元素与集合的关系.
(4)常用数集的记法.
2.方法链:直接法、推理法.
3.警示牌:(1)自然数集中容易遗忘0这个元素.
(2)集合中忽略互异性的判断.
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.集合中的元素有哪些特性,判断一组对象能否构成集合的关键是什么?
[提示] 集合中的元素有确定性、互异性和无序性,其中确定性是判断一组对象能否构成集合的关键.
2.元素与集合间存在哪些关系?
[提示] 元素与集合间只有“属于”和“不属于”两种关系.
3.学习了哪些常用数集?
[提示] 自然数集(或非负整数集)(N)、正整数集(N*或N+)、整数集(Z)、有理数集(Q)和实数集(R).
课时分层作业(一) 集合的含义
一、选择题
1.(多选)下列各组对象能构成集合的有(  )
A.参加2023年杭州亚运会的全体电竞选手
B.未来世界的高科技产品
C.小于0的实数
D.直角坐标系中横、纵坐标相等的点
ACD [对于A,“2023年杭州亚运会的全体电竞选手”的标准确定,能构成集合;
对于B,未来世界的高科技产品不具有确定性,不能构成一个集合;
对于C,小于0是一个明确的标准,能构成集合;
对于D,直角坐标系中横、纵坐标相等的点具有确定性,可以构成集合.]
2.已知集合M由小于5的数构成,则有(  )
A.3∈M   B.-3 M   C.0 M   D.7∈M
A [∵3<5,∴3是集合M中的元素,故3∈M.故选A.]
3.第24届冬奥会吉祥物“冰墩墩”“雪容融“两个吉祥物的中文名字中的汉字组成集合M,则M中元素的个数为(  )
A.3    B.4   C.5   D.6
C [由集合中元素的互异性知,两个”墩“相同,去掉一个,”容““融”不同都保留,所以有5个元素.故选C.]
4.如果集合中的元素是三角形的边长,那么这个三角形一定不可能是(  )
A.直角三角形    B.锐角三角形   
C.钝角三角形    D.等腰三角形
D [根据集合元素的互异性可知,该三角形一定不可能是等腰三角形.故选D.]
5.由三个数a,,1组成的集合与由a2,a+b,0组成的集合相等,则a2 024+b2 024的值为(  )
A.0   B.1   C.2   D.4
B [由a,,1组成一个集合,可知a≠0,a≠1,由题意可得
解得(不满足集合元素的互异性,舍去).
所以a2 024+b2 024=(-1)2 024+0=1.]
二、填空题
6.已知集合A是由偶数组成的,集合B是由奇数组成的,若a∈A,b∈B,则a+b______A,ab________A.(填“∈”或“ ”)
 ∈ [∵a是偶数,b是奇数,
∴a+b是奇数,ab是偶数,故a+b A,ab∈A.]
7.方程x2-1=0与方程x+1=0所有根组成的集合中共有________个元素.
2 [由x2-1=0,得x=±1,由x+1=0,得x=-1,
所以两个方程的根组成的集合共有2个元素.]
8.若集合A中含有两个元素x,x2-2x,则元素x应满足的条件为________.
x≠0且x≠3 [由集合中元素的互异性可得x2-2x≠x,解得x≠0且x≠3.]
三、解答题
9.已知集合A含有两个元素a-3,2a-1,a∈R.
(1)若-3∈A,试求实数a的值;
(2)若a∈A,试求实数a的值.
[解] (1)因为-3∈A,所以-3=a-3或-3=2a-1.
若-3=a-3,则a=0,此时集合A含有两个元素-3,-1,符合题意;
若-3=2a-1,则a=-1,此时集合A含有两个元素-4,-3,符合题意.
综上所述,实数a的值为0或-1.
(2)因为a∈A,所以a=a-3或a=2a-1.
当a=a-3时,有0=-3,不成立;
当a=2a-1时,有a=1,此时A中有两个元素-2,1,符合题意.
综上,实数a的值为1.
10.由a2,2-a,4组成一个集合A,且集合A中含有3个元素,则实数a的取值可以是(  )
A.1   B.-2   C.-1   D.2
C [由题意知,a2≠4且2-a≠4且a2≠2-a,
解得a≠±2且a≠1,结合选项知C正确.故选C.]
11.由实数x,-x,所组成的集合,最多含元素(  )
A.2个   B.3个   C.4个   D.5个
A [在x,-x,中,=-x.
又|x|要么等于x,要么等于-x,故集合中最多含2个元素.]
12.已知集合P中的元素x满足:x∈N,且26 3,4,5 [因为x∈N,213.已知x∈N,且∈Z,若x的所有取值构成集合M,则集合M中的元素为________.
0,1,2,5 [因为x∈N,且∈Z,
则x+1=1,2,3,6,即x=0,1,2,5,
所以集合M中的元素是0,1,2,5.]
14.若a,b∈R,且a≠0,b≠0,求的可能取值所组成的集合中所有元素的和.
[解] 当a,b同正时,=1+1=2.
当a,b同负时,=-1-1=-2.
当a,b异号时,=0.
∴的可能取值所组成的集合中元素共有3个,且3个元素的和为2+(-2)+0=0.
15.设集合A中的元素均为实数,且满足条件:若a∈A,则∈A(a≠1,且a≠0).
求证:(1)若2∈A,则A中必还有另外两个元素;
(2)集合A中不可能只有一个元素.
[证明] (1)由题意知,若a∈A,则∈A.
又因为2∈A,所以=-1∈A.
因为-1∈A,所以∈A.
因为∈A,所以=2∈A.
所以A中另外两个元素为-1,.
(2)若A中只有一个元素,则a=,
即a2-a+1=0,方程无实数根.
所以a≠,
即集合A中不可能只有一个元素.
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