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高中數學(版聊式)/第1節 集合

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第一節 集合的基本概念

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集合的概念
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  在小學和初中的學習中,我們已經接觸過一些集合,比如,自然數的集合、有理數的集合、實數的集合、不等式x-1<0的解集,等等。

  一般地,我們把研究對象統稱為元素(element)。

  定義1 一些確定並且各不相同的元素的整體就是集合(set)。

  例如,以所有的自然數0、1、2、……作為元素,它們構成的整體就是自然數的集合(簡稱自然數集);以所有實數作為元素,它們構成的整體就是實數的集合(簡稱實數集)。

  從定義還可以看出,能構成集合的元素必須同時滿足以下兩個條件:

  (1)所有元素必須都是確定的。如以很大的自然數為元素,則不能構成集合,因為這些元素不是確定的;如以大於10的自然數為元素,則可以構成集合。

  (2)所有元素各不相同。

集合與元素的表示方法
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  數學中通常用大寫字母A、B、C、……表示集合,小寫字母a、b、c、……表示元素。

  定義2 如果a是集合A中的元素,則a屬於A,記作a∈A;如果b不是集合A中的元素,則b不屬於A,記作b∉A。

  例如,用N表示自然數集,則有0∈N,1∈N,……,總之,對於一切整數n≥0,都有n∈N。另一方面,對於整數m<0,都有m∉N。

  定義3 如果集合A和集合B中所有的元素都相同,則集合A與集合B相等,記作A=B。

  對於集合的表示方法,除了像「所有自然數構成自然數集」這樣的自然語言以外,數學上常用以下兩種方法表示集合:

  (1)列舉法。將集合中的所有元素一一列舉出來表示集合的方法叫做列舉法。當元質數量可數並較少時可以採用這個方法。用列舉法表示集合,先將元素一一列出,以逗號「,」分隔開,再用花括號「{}」括起來。

  例如方程(x-1)(x-2)=0的實數根組成的集合可以表示為{1,2}。用大寫字母A表示這個集合,則有A={1,2}。

  (2)描述法。用集合中的所有元素的共同特徵表示集合的方法叫做描述法。當元質數量不可數或較大時採用。用描述法表示集合時,在花括號內先寫出表示這個集合的元素的符號以及一般取值(或變化)範圍,再畫一條豎線,在豎線後寫出這些元素的共同特徵。

  例如不等式x-1<0的在實數範圍內的解集為{x為實數|x<1},所有奇數組成的集合為{n為整數|n=2k+1,k為整數}。

  以下列舉一些數學中常用的集合及其符號:

  N為所有自然數組成的集合,N={n為整數|n≥0};

  N+為所有正整數組成的集合,N+={n為整數|n≥1};

  Z為所有整數組成的集合

  Q為所有有理數組成的集合,Q={p/q|p,q都為整數,且p、q互質};

  R為所有實數組成的集合

  有了這些符號,諸如「n為整數」、「x為實數」都可以記作「n∈N」,「x∈R」了,例如{x為實數|x<1}={x∈R|x<1},{n為整數|n=2k+1,k為整數}={n∈Z|n=2k+1,k∈Z}。

  還需要指出,如果從上下文的關係看,x∈R、n∈Z是明確的,那麼x∈R、n∈Z可以省略寫為x、n,例如{x∈R|x<1}={x|x<1},{n∈Z|n=2k+1,k∈Z}={n|n=2k+1,k∈Z}。


習題3-1-1
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1、以下哪些語句描述的是正確的集合?

 (1)接近0的數組成的集合;

 (2)大於M的實數組成的集合;

 (3){1,1,2,2,3,3}。

2、以下哪組集合是相等的?

 (1){1,2,3,……,n}與N;

 (2){x|x∈N+且x<31}與六月份所有日期對應的號碼組成的集合;

 (3){y|y=2x+1}與{y|y=2x+1,x∈Z}

3、設集合A表示不等式x^2-1<0在整數範圍內的解集

 (1)求集合A並說明集合A能否分別用列舉法和描述法表示;

 (2)寫出兩個屬於集合A的數,再寫出兩個不屬於集合A的數。