数学是刻画自然规律和社会规律的科学语言和有效工具,符号化、形式化是数学的显著特点集合是进入高中阶段数学的第一章,它面临着感性数学向理性数学的过渡,是学好高中数学乃至高等数学的基础,是数学符号化的具体体现集合语言是近现代数学的基本语言,利用它可以简洁、准确的表述数学内容,解释、解决数学问题初步涉及集合,必须对集合的含义有一个切实的了解,掌握集合的元素的特性,真正理解集合的含义,合理运用集合的元素的特性,走出集合的含义的误区下面就集合中元素的三个特性作一诠释,以指点迷津
一、集合中元素的三个特性:
( 1)确定性:对于一个给定的集合,任何一个对象或者是这个集合中的元素,或者不是它的元素,这是集合的基本特征.比如:等;
( 2)互异性:集合中的任何两个元素都是互不相同的,相同的对象归入任何一个集合时,只能算作这个集合的一个元素.比如:;
( 3)无序性:在一个集合中,通常不考虑它的元素之间的顺序,也就是说与表示相同的集合相等的集合,集合中的元素完全相同
二、典型例题
1、利用确定性解题
例 1、写出集合 B=的所有元素
解:由题意,集合 B是方程 x+ y= 6,的解组成的集合,元素为方程的正整数解故所有元素为( 1, 5),( 2, 4),( 3, 3),( 4, 2),( 5, 1).
评注:当集合给定时,集合中的元素是确定的本题中集合中的元素为方程的正整数解;
( 1, 5)与( 5, 1)表示不同的元素.
例 2、由实数构成的集合 A满足条件:若,则,证明:
( 1)若,则集合 A中必含有另外两个元素;
( 2)集合 A不可能是单元素集合.
证明:( 1)依题意,若,则,故由,有,又- 1≠ 1,∴,如此循环可得出另外两个数:.
( 2)假设集合 A是单元素集合,则,即 a 2- a+ 1= 0,而此方程无实根,故,∴集合 A不可能是单元素集合.
评注:搞清集合中的元素是解题的依据,同时应注意集合中的元素的特性确定性与互异性
例 3、已知集合 A=,若集合 A中至多只有一个元素,求实数 m的范围.
解:由题意,集合 A是方程 mx 2- 2 x+ 3= 0的解组成的集合,元素为方程的解.故有
( 1) m= 0时,满足题意;
( 2) m≠ 0时,,解得.
综上知,实数 m的范围是 m= 0或.
评注:集合 A中至多只有一个元素等价于方程至多只有一个解.所给方程的解的求解,要注意不能遗漏 m= 0的情况,即一元一次方程的情况.
2、正确运用集合中的元素的互异性
例 4、已知, 则集合中的 x应满足什么条件.
解:由元素的互异性知,,解得.
例 5、设 a、 b都是非零实数,代数式可能取到的值所组成的集合为( )
A、 B、 C、 D、
解:由题意:当 a、 b同为正数时,值为 3;当 a、 b同为负数时,值为- 1;当 a、 b异号时,值为- 1,根据集合中的元素的互异性知,选 D.
评注:集合中的元素的互异性是指元素互不相同,同时有相同对象归入一个集合时,只能当作集合中的一个元素
3、合理运用集合中的元素的三性
例 6、含有三个元素的集合既可表示为,也可表示为,求 a 2006+ b 2007的值
解:由题意, 0及 a≠ 0,可得,即 b= 0,从而,进而有 a 2= 1,即 a=- 1或 1(舍去)(集合元素的互异性),故 a 2006+ b 2007= 1.
例 7、已知,且 M= N,求 a, b的值.
解:由题意,或,结合集合中的元素的三性得 a= 0, b= 1或.
评注:集合中的元素的特性在解题时,往往是需要同时考虑的,必须时刻牢记
总之,正确理解集合元素的三性,是我们正确理解集合的含义的前提,是我们符号化研究数学的基础,也为我们进一步学习数学奠定了基础