先给大家看一组图片,熟悉什么是数学中的"集合”:

生活中的买菜

高一数学集合有哪些(高一数学中的集合是不是很难)(1)

数学中的几何图形

高一数学集合有哪些(高一数学中的集合是不是很难)(2)

动物的分类

高一数学集合有哪些(高一数学中的集合是不是很难)(3)

通过以上图片,可以给“集合”一个书面的定义:把指定的具有某种性质的事物看作一个整体,就是一个集合(简称集),其中每个事物叫做该集合的元素(简称元)。给定的集合,它的元素必须是确定的,即任何一个事物是否属于这个集合是明确的。如“学习成绩好的同学”不能构成一个集合,因为构成它的元素是不确定的;而“语文和数学的平均成绩在90分及以上的同学”就是一个集合。一个给定集合中的元素是互不相同的,即集合中的元素不重复出现。只要两个集合的元素完全相同,就说这两个集合相等。

2.集合思想的重要意义

集合理论是数学的理论基础,从集合论的角度研究数学,便于从整体和部分及二者的关系上研究数学各个领域的知识。如数系的扩展,从小学的自然数到整数,再到中学的有理数、无理数和实数,都可以从集合的角度来描述。有时用集合语言来表述有关概念更为简洁,如全体偶数的集合可表示为{x|x=2k,k∈Z}。集合沟通了代数(数)和几何之间的关系,如y=kx,既是正比例函数,又可以表示一条直线;也就是说在平面直角坐标系上,这条直线是由满足y=kx的有序实数对所有组成的点的集合。用集合图描述概念的分类及概念之间的关系,往往层次分明、直观清晰,如四边形的分类可以用韦恩图表示。

高一数学集合有哪些(高一数学中的集合是不是很难)(4)

3.集合思想的具体应用

集合思想在小学数学的很多内容中进行了渗透。在数的概念方面,如自然数可以从对等集合基数(元素的个数)的角度来理解,再如在一年级通过两组数量相等的实物建立一一对应,让学生理解“同样多”的概念,实际上就是两个对等集合的元素之间建立一一对应;数的运算也可以从集合的角度来理解,如加法可以理解为两个交集为空集的集合的并集,再如求两数相差多少,通过把代表两数的实物图或直观图一对一地比较,来帮助学生理解用减法计算的道理;实际上就是把代表两数的实物分别看作集合A、B,通过把A的所有元素与B的部分元素建立一一对应,然后转化为求B与其子集(与A等基)的差集的基数。此外,在小学数学中还经常用集合图表示概念之间的关系,如把所有三角形作为一个整体,看作一个集合,记为A;把锐角三角形、直角三角形和钝角三角形各自看作一个集合,分别记为B、C、D,这三个集合就是集合A的三个互不相交的子集,B、C、D的并集就是A。再如在学习公因数和公倍数时,都是通过把两个数各自的因数和倍数分别用集合图表示,再求两个集合的交集,直观地表示了公因数和公倍数的概念。

高一数学集合有哪些(高一数学中的集合是不是很难)(5)

4.集合思想的教学

其实集合思想在小学数学中广泛渗透,在教学中应注意以下几个问题。

第一,应正确理解有关概念。我们知道,两个数之间可以比较大小,但是两个集合之间无法直接比较大小,也就是说一般不说两个集合谁大谁小。如有两个集合A、B,当且仅当它们有完全相同的元素时,称A、B相等,记为A=B。如A={2,3,5,7},B={x|x是小于10的素数}。集合之间可以有包含关系,如C={2,3,5,7,11},则A是C的真子集。集合之间可以可以比较基数的大小,也就是比较元素的个数的多少。只要两个集合元素间能够建立一一对应的关系,那么就说两个集合的元素个数相等,就是基数相等,即等势或等基。如果A是C的真子集,就说A的基数小于C的基数。

对于有限集比较容易数出它的元素的个数,而对于无限集,又怎样比较它们元素个数的多少呢?如正整数集合与正偶数集合,它们的基数相等吗?我们知道,两个集合的元素,只要能够建立一一对应就基数相等。正整数集合与正偶数集合的元素之间可以建立如下的一一对应关系。

1 2 3 4 5 …

↓ ↓ ↓ ↓ ↓

2 4 6 8 10 …

因此,这两个集合的元素个数相等,也就是它们的基数相等。

案例1:乒乓球比赛有16人参加A组的小组赛,规定采取淘汰赛决出小组第一名参加决赛。一共要进行多少场比赛?

分析:淘汰赛一般的规则是每两个人分为一组比赛一场,胜者进入下一轮继续进行两人一组比赛;如果出现单数就有一人轮空,直接进入下一轮比赛。这样一直进行下去,直到决出第一名。按照这个思路解答,只需要把每一轮比赛的场数算出来,最后加起来就行。第一轮共有8场比赛,第二轮共有4场比赛,第三轮共有2场比赛,第四轮共有1场比赛;所以总共有15(8 4 2 1=15)场比赛。

以上思路层次清楚、容易理解,小学生一般都可以接受,但是如果参加小组比赛的人比较多,计算起来就比较麻烦。下面用一一对应的思想来分析:因为每次比赛淘汰一个人,有一场比赛就淘汰一个人,没有比赛就不淘汰人,要想淘汰一个人就必须有一场比赛,也就是说比赛的场数与被淘汰的人数是一一对应的。在小组参赛的16人中,最后只有一人得第一名,要淘汰15人,所以比赛的场数为15场。

第二,正确把握集合思想的教学要求。集合思想虽然在小学数学中广泛渗透,但是集合的知识并不是小学数学的必学内容;因而应注意把握好知识的难度和要求,尽量使用通俗易懂的语言渗透集合思想。集合除了可以表示概念系统及概念间的关系外,利用韦恩图进行集合的直观运算,可以解决一些分类计数的问题。

案例2:六(1)班举办文艺活动,演出歌舞节目的有9人,演出小品等节目的有12人,两类节目都参加的有5人。该班共有多少人参加这两类节目的演出?

分析:为了便于理解集合的运算原理,我们借助韦恩图来分析。左边的圈里表示演出歌舞节目的人,右边圈里表示演出小品等节目的人。两个圈相交的共有的部分有5人,表示这5人既参加了歌舞节目,又参加了小品等节目的演出。左边圈中没跟另一个圈相交的单独的部分由4人,表示这4人只参加了歌舞节目的演出。因此,参加歌舞节目演出的9人由两部分组成:一部分是只参加歌舞节目演出的4人,另一部分是既参加歌舞节目又参加小品等节目演出的5人。同样道理,参加小品等节目演出的12人由两部分组成:一部分是只参加小品等节目演出的7人,另一部分是既参加小品等节目又参加歌舞节目演出的5人。综合以上分析,可以得出:该班参加这两类节目演出的人数是4 5 7=16,或9 12-5=16。

第三,集合思想的教学要贯穿小学数学的始终。如上所述,集合思想在一年级学习之初,学生在学习人数和分类等知识中就已经有所接触,一直到高年级学习公因数和公倍数、三角形和四边形的分类、数的分类(正数、0、负数)等等,不同年级和不同知识领域都有所渗透。这里涉及了用集合语言概念及概念间的关系、集合的元素之间的对应关系、集合的运算等等。因此,集合思想的渗透不是一朝一夕的事情,而是坚持不懈的长期的过程。

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