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高中数学(版聊式)/第1节 集合

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第一节 集合的基本概念

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集合的概念
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  在小学和初中的学习中,我们已经接触过一些集合,比如,自然数的集合、有理数的集合、实数的集合、不等式x-1<0的解集,等等。

  一般地,我们把研究对象统称为元素(element)。

  定义1 一些确定并且各不相同的元素的整体就是集合(set)。

  例如,以所有的自然数0、1、2、……作为元素,它们构成的整体就是自然数的集合(简称自然数集);以所有实数作为元素,它们构成的整体就是实数的集合(简称实数集)。

  从定义还可以看出,能构成集合的元素必须同时满足以下两个条件:

  (1)所有元素必须都是确定的。如以很大的自然数为元素,则不能构成集合,因为这些元素不是确定的;如以大于10的自然数为元素,则可以构成集合。

  (2)所有元素各不相同。

集合与元素的表示方法
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  数学中通常用大写字母A、B、C、……表示集合,小写字母a、b、c、……表示元素。

  定义2 如果a是集合A中的元素,则a属于A,记作a∈A;如果b不是集合A中的元素,则b不属于A,记作b∉A。

  例如,用N表示自然数集,则有0∈N,1∈N,……,总之,对于一切整数n≥0,都有n∈N。另一方面,对于整数m<0,都有m∉N。

  定义3 如果集合A和集合B中所有的元素都相同,则集合A与集合B相等,记作A=B。

  对于集合的表示方法,除了像“所有自然数构成自然数集”这样的自然语言以外,数学上常用以下两种方法表示集合:

  (1)列举法。将集合中的所有元素一一列举出来表示集合的方法叫做列举法。当元素数量可数并较少时可以采用这个方法。用列举法表示集合,先将元素一一列出,以逗号“,”分隔开,再用花括号“{}”括起来。

  例如方程(x-1)(x-2)=0的实数根组成的集合可以表示为{1,2}。用大写字母A表示这个集合,则有A={1,2}。

  (2)描述法。用集合中的所有元素的共同特征表示集合的方法叫做描述法。当元素数量不可数或较大时采用。用描述法表示集合时,在花括号内先写出表示这个集合的元素的符号以及一般取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这些元素的共同特征。

  例如不等式x-1<0的在实数范围内的解集为{x为实数|x<1},所有奇数组成的集合为{n为整数|n=2k+1,k为整数}。

  以下列举一些数学中常用的集合及其符号:

  N为所有自然数组成的集合,N={n为整数|n≥0};

  N+为所有正整数组成的集合,N+={n为整数|n≥1};

  Z为所有整数组成的集合

  Q为所有有理数组成的集合,Q={p/q|p,q都为整数,且p、q互质};

  R为所有实数组成的集合

  有了这些符号,诸如“n为整数”、“x为实数”都可以记作“n∈N”,“x∈R”了,例如{x为实数|x<1}={x∈R|x<1},{n为整数|n=2k+1,k为整数}={n∈Z|n=2k+1,k∈Z}。

  还需要指出,如果从上下文的关系看,x∈R、n∈Z是明确的,那么x∈R、n∈Z可以省略写为x、n,例如{x∈R|x<1}={x|x<1},{n∈Z|n=2k+1,k∈Z}={n|n=2k+1,k∈Z}。


习题3-1-1
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1、以下哪些语句描述的是正确的集合?

 (1)接近0的数组成的集合;

 (2)大于M的实数组成的集合;

 (3){1,1,2,2,3,3}。

2、以下哪组集合是相等的?

 (1){1,2,3,……,n}与N;

 (2){x|x∈N+且x<31}与六月份所有日期对应的号码组成的集合;

 (3){y|y=2x+1}与{y|y=2x+1,x∈Z}

3、设集合A表示不等式x^2-1<0在整数范围内的解集

 (1)求集合A并说明集合A能否分别用列举法和描述法表示;

 (2)写出两个属于集合A的数,再写出两个不属于集合A的数。