1.1 集合的概念

把一些对象「打包」成一个整体,并且能说清楚:谁在里面,谁不在。

本节知识点集合的含义与属于关系元素互异性与列举顺序有限集、无限集与空集的分类列举法与描述法

第 1 步

从例子进入

班里学号 到 的十位同学,老师说:「学号是双数的同学,去搬新书。」先点下面的按钮(或直接点学号圆章)试试:

班里 1 ~ 10 号同学搬新书集合 A(双数)1号3号5号7号9号2号4号6号8号10号A = {2, 4, 6, 8, 10}
班里 1 ~ 10 号同学搬新书集合 A(双数)1号3号5号7号9号2号4号6号8号10号A = {2, 4, 6, 8, 10}

双数出列:2、4、6、8、10 号进入右边的集合 A,一共 5 位同学。

想一想

一共有几位同学去搬书?

看答案与解析

答案:B

B。学号 ,一共 位。

老师这句话把「谁去」说得清清楚楚:报任何一个学号,都能马上答出他去不去—— 号不去, 号去。

这样一群说得清的对象,看成一个整体,就是这一节要讲的集合。同一群人还有两种说法:一个个点名「 号」,或者讲规则「 到 号里的双数」。这正是集合的两种写法。

第 2 步

讲清楚

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1. 概念定义|先认识几个词:集合与元素(从「收纳盒」到数学定义)

从初中进入高中,第一件事就是学习数学的「通用打包语言」。零散的研究对象叫元素,打包成的整体叫集合:

高中最常用的四个数集,从里到外一层装着一层。点按钮或点圈切换,看包含关系。

N0, 1, 2含 0Z−1, −3Q1/20.75R√2π
N0, 1, 2含 0Z−1, −3Q1/2, 0.75R√2, π

自然数集 N:0, 1, 2, 3, …,切记 0 属于 N;不含 0 的正整数集写作 N* 或 N+。

2. 能当集合的三大铁律

并不是任何一群对象都能叫集合!课标与教材规定,集合里的元素必须满足三大特征:

想一想

自己试试:下面哪一组对象能组成集合?

看答案与解析

答案:B

B,就是 。A 和 C 都说不清:多高算高?多近算近? 算接近, 算不算?给一个对象判断不了在不在,就不「确定」。常见的错是觉得 C 也行——「接近」听起来像数学词,其实没给标准。

3. 集合的两种表示方法:列举法与描述法

描述法破译秘籍:先看竖线前面的「代表元素」!

想一想

自己试试:集合 有几个元素?

看答案与解析

答案:B

B,是 。选 A 的同学漏了 : 含 。选 C 是把 也算进去了,可条件是 ,不含 。

想一想

自己试试:集合 有几个元素?

看答案与解析

答案:A

A。元素是两个点 和 。选 B 的同学把每个点里的两个数拆开来数了:一个点不管写几个数,只是一个元素。

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4. 用之前必查:三大高频翻车现场

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再深一点(可以先跳过)

有限集和无限集: 元素能数完,叫有限集;、 元素数不完,叫无限集。无限集一般用描述法;元素有规律时也可以列举加省略号,如 。

描述法里的字母可以换: 和 是同一个集合,字母只是个代号。从实数里取时,「」常常省略不写。

元素可以是任何东西:数、点、字母、人,甚至集合本身。比如 有两个元素:一个是集合 ,一个是数 。

第 3 步

动手

① 描述法 → 列举法

选一个集合,拖动滑块改参数 。数轴上实心绿点是集合里的元素。点一个数(或用 Tab 选中后按回车),看它为什么在或不在。

5
−6−5−4−3−2−10123456
−6−5−4−3−2−10123456

描述法:A={x∈Z|x2≤5}

列举法:A={−2, −1, 0, 1, 2}共 5 个元素

点数轴上的一个整数,看它为什么属于或不属于 A。

② 进阶:数集还是点集

拖动点 (或选中后用方向键移动,每次 0.5)。靠近抛物线会自动吸上去。看同一个 配三种「左边」时,判断结果有什么不同。

−4−3−2−112341234y = x2P
−4−3−2−112341234y = x2P
  • 抛物线:点集 {(x, y)|y=x2}
  • 整条 x 轴:{x|y=x2}=R
  • y 轴上 y≥0 的部分:{y|y=x2}

P(1.5, 1)

  • (1.5, 1)∉{(x, y)|y=x2}1.52=2.25≠1,P 不在抛物线上
  • 1.5∈{x|y=x2}全体实数,任何 x 都在
  • 1∈{y|y=x2}取 x=±1,就有 x2=1

第 4 步

练一练

从易到难排好了。前两道直接用,中间三道是最常见的错,最后一道是挑战。

直接用

想一想

  1. 用列举法写 ,是哪一个?
看答案与解析

答案:B

B。左边: 是整数;右边:。 能取(带等号), 不能取(不带等号)。选 A 的同学漏了 :负整数也是整数。选 C 的同学多写了 。

想一想

  1. 下面哪个写法是对的?
看答案与解析

答案:C

C。 是整数。A: 是正整数, 不是正数;B: 是无理数,不在 里;D: 不是整数。

易错

想一想

  1. 把英文单词 letter 里出现的字母放进一个集合。这个集合里有几个元素?
看答案与解析

答案:C

C,是 。

选 6 的同学是在数「字母出现了几次」。可集合只关心「谁在里面」: 和 各出现两次,也只算一个元素——互不相同。顺序也不重要,写成 还是同一个集合。

想一想

  1. 和 是同一个集合吗?
看答案与解析

答案:B

B。 的元素是一个点 ,只有 1 个元素; 的元素是两个数。比较集合前,先弄清元素是数还是点。

想一想

  1. 是一个实数。集合 里一定有元素吗?
看答案与解析

答案:B

时,没有实数的平方等于 ,集合里一个元素都没有。A 默认了 存在;C 把「没有元素」当成了 ,可 ,0 根本不在里面。有参数时,先想清楚集合会不会是空的。

挑战

想一想

  1. 已知集合 含有 3 个元素,且 ,那么 等于多少?
看答案与解析

答案:B

B。 含有 3 个元素,说明这三个式子的值必须互不相同。

,要么 ,要么 (解得 或 )。

• 若 ,则 且 ,集合退化为 只有 2 个元素,与题设「含有 3 个元素」矛盾,舍去;

• 若 ,集合为 ,三个元素互不相同,符合题意。因此只有 。

【核心经验】:解出含参集合的参数后,必须代回原集合核验互异性!

第 5 步

高考真题

先独立作答,做完再对照分步解析。选择题点选项自动判对错;填空题写法不同时,看答案自己判。要用到后面章节的题收在最后,学到那里再做。

2018 全国Ⅱ卷(理科) 第 2 题 · 单选

已知集合 ,则 A 中元素的个数为( )。

看答案与解析

答案:A

先确定每个坐标能取的整数,再检查这些有序对是否全部满足约束。

确定坐标范围

若 ,则 ,不符合。因此x只能取−1、0、1;同理y也只能取这三个整数。

逐组列举并计数

x=−1、0、1各对应y=−1、0、1三个有序对,共 个。它们均满足 ,因此没有额外排除,选 A。

集合的元素可以是有序对;计数前先明确“一个元素”是什么。

2020 上海春考 第 10 题 · 填空

已知 ,,则 的情况有______种。

答案与解析

答案:

思路

固定b的绝对值,直接列出集合A中允许的a。

  1. 按b的绝对值逐项列出

    b=0时无解。b=1或−1时,a只能为0,共2种。b=2或−2时,a可为−1、0、1,共6种。

  2. 完成最大绝对值情况

    b=3或−3时,a可为−2、−1、0、1、2,共10种。合计2+6+10=18种。

易错点

  • 把(a,b)与(b,a)当作同一情况。
  • 漏掉0,或者把严格小于改成小于等于。

小结

有限集合条件题可直接按元素列举;先确定角色和严格边界。