数学必修11.3 交集、并集教学设计
展开第六课时 交集、并集(二)
教学目标:
使学生掌握集合交集及并集有关性质,运用性质解决一些简单问题,掌握集合的有关术语和符号;提高分析、解决问题的能力和运用数形结合求解问题的能力;使学生树立创新意识.
教学重点:
利用交集、并集定义进行运算.
教学难点:
集合中元素的准确寻求
教学过程:
Ⅰ.复习回顾
集合的交集、并集相关问题的求解主要在于集合元素寻求.
Ⅱ.讲授新课
[例1]求符合条件{1}P{1,3,5}的集合P.
解析:(1)题中给出两个已知集合{1},{1,3,5}与一个未知集合P,欲求集合P,即求集合P中的元素;(2)集合P中的元素受条件{1}P{1,3,5}制约,两个关系逐一处理,由{1}与P关系{1}P,知1∈P且P中至少有一个元素不在{1}中,即P中除了1外还有其他元素;由P与{1,3,5}关系P{1,3,5},知P中的其他元素必在{1,3,5}中,至此可得集合P是{1,3}或{1,5}或{1,3,5}.
[例2]已知U={x|x2<50,x∈N},(CUM)∩L={1,6},M∩(CUL)={2,3},CU(M∪L)={0,5},求M和L.
解析:题目中出现U、M、L、CUM、CUL多种集合,就应想到用上面的图形解决问题.
第一步:求全集5={x|x2<50,x∈N}={0,1,2,3,4,5,6,7}
第二步:将(CUM)∩L={1,6},M∩(CUL)={2,3},CU(M∪L)={0,5}中的元素在图中依次定位.
第三步:将元素4,7定位.
第四步:根据图中的元素位置得M={2,3,4,7},N={1,6,4,7}.
[例3]50名学生报名参加A、B两项课外学科小组,报名参加A组的人数是全体学生数的五分之三,报名参加B组的人数比报名参加A组的人数多3人,两组都没有报名的人数是同时报名参加两组的人数的三分之一多1人,求同时报名参加A、B两组的人数和两组都没有报名的人数.
解析:此题是一道应用题,若用建模则寻求集合与集合交集借助符合题意的文氏图
设A∩B的元素为x个,则有
(30-x)+x+(33-x)+(x+1)=50,可得
x=21,x+1=8那么符合条件的报名人数为8个.
[例4]设全集I={x|1≤x<9,x∈N},求满足{1,3,5,7,8}与B的补集的集合为{1,3,5,7}的所有集合B的个数.
解析:(1)求I={x|1≤x<9,x∈N}={1,2,3,4,5,6,7,8},因{1,3,5,7,8}∩(CUB)={1,3,5,7},则CUB中必有1,3,5,7而无8.
(2)要求得所有集合B个数,就是要求CUB的个数. CUB的个数由CUB中的元素确定,分以下四种情况讨论:
①CUB中有4个元素,即CUB={1,3,5,7}
②CUB中有5个元素,CUB中有元素2, 4,或6,CUB有3个.
③CUB中有6个元素,即从2和4,2和6,4和6三组数中任选一组放入CUB中,CUB有3个
④CUB中有7个元素,即CUB={1,3,5,7,2,4,6}
综上所有集合CUB即B共有8个.
[例5]设U={1,2,3,4,5,6,7,8},A={3,4,5},B={4,7,8},求A∩B、A∪B、CUA、CUB、(CUA)∩(CUB)、(CUA)∪(CUB).
解析:关键在于找CUA及CUB的元素,这个过程可以利用文氏图完成.
解:符合题意的文氏图如右所示,由图可知
A∩B={4},A∪B={3,4,5,7,8},
CUA={1,2,6,7,8},CUB={1,2,3,5,6}
(CUA)∩(CUB)={1,2,6},即有(CUA)∩(CUB)=CU(A∪B)
(CUA)∪(CUB)={1,2,3,5,6,7,8},即有(CUA)∪(CUB)=CU (A∩B)
[例6]图中U是全集,A、B是U的两个子集,用阴影表示(CUA)∩(CUB).
解析:先将符号语言(CUA)∩(CUB)转换成与此等价的
另一种符号语言CU(A∪B),再将符号语言CU(A∪B)转换成图
形语言(如下图中阴影部分)
[例7]已知A={x|-1<x<3},A∩B=,A∪B=R,求B.
分析:问题解决主要靠有关概念的正确运用,有关式子的正确利用.
解:由A∩B=及A∪B=R知全集为R,CRA=B故B=CRA={x|x≤-1或x≥3},B集合可由数形结合找准其元素.
[例8]已知全集I={-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4},A={-3,a2,a+1},B={a-3,2a-1,a2+1},其中a∈R,若A∩B={-3},求CI(A∪B).
分析:问题解决关键在于求A∪B中元素,元素的特征运用很重要.
解:由题I={-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4},A={-3,a2,a+1},B={a-3,2a-1,a2+1},其中a∈R,由于A∩B={-3},因a2+1≥1,那么a-3=-3或2a-1=-3,即a=0或a=-1
则A={-3,0,1},B={-4,-3,2},A∪B={-4,-3,0,1,2}
CI(A∪B)={-2,-1,3,4}
[例9]已知平面内的△ABC及点P,求{P|P A=P B}∩{ P|P A=P C}
解析:将符号语言{ P|PA=PB}∩{ P|PA=PC}转化成文字语言就是到△ABC三顶点距离相等的点所组成的集合.故{ P|PA=PB}∩{ P|PA=PC}={△ABC的外心}.
[例10]某班级共有48人,其中爱好体育的25名,爱好文艺的24名,体育和文艺都爱好的9名,试求体育和文艺都不爱好的有几名?
解析:先将文字语言转换成符号语言,设爱好体育的同学组成的集合为A,爱好文艺的同学组成的集合为B.整个班级的同学组成的集合是U.则体育和文艺都爱好的同学组成的集合是A∩B,体育和文艺都不爱好的同学组成的集合是(CUA)∩(CUB)再将符号语言转换成图形语言:
通过图形得到集合(CUA)∩(CUB)的元素是8
最后把符号语言转化成文字语言,即(CUA)∩(CUB)
转化为:体育和文艺都不爱好的同学有8名.
Ⅲ.课堂练习
1.设A={(x,y)|3x+2y=1},B={(x,y)|x-y=2},C={(x,y)|2x-2y=3},D={(x,y)|6x+4y=2},求A∩B、B∩C、A∩D.
分析:A、B、C、D的集合都是由直线上点构成其元素A∩B、B∩C、A∩D即为对应直线交点,也即方程组的求解.
解:因A={(x,y)|3x+2y=1},B={(x,y)|x-y=2}
则
∴A∩B={(1,-1)}
又C={(x,y)|2x-2y=3},则方程无解
∴B∩C=
又 D={(x,y)|6x+4y=2},则
化成3x+2y=1
∴A∩D={(x,y)|3x+2y=1}
评述:A、B对应直线有一个交点,B、C对应直线平行,无交点.A、D对应直线是一条,有无数个交点.
2.设A={x|x=2k,k∈Z},B={x|x=2k+1,k∈Z},C={x|x=2(k+1),k∈Z},D={x|x=2k-1,k∈Z},在A、B、C、D中,哪些集合相等,哪些集合的交集是空集?
分析:确定集合的元素,是解决该问题的前提.
解:由整数Z集合的意义,
A={x|x=2k,k∈Z},C={x|x=2(k+1),k∈Z}都表示偶数集合.
B={x|x=2k+1,k∈Z},D={x|x=2k-1,k∈Z}表示由奇数组成的集合
故A=C,B=D
那么,A∩B=A∩D={偶数}∩{奇数}=,
C∩B=C∩D={偶数}∩{奇数}=
3.设U={x|x是小于9的正整数},A={1,2,3},B={3,4,5,6},求A∩B,CU(A∩B).
分析:首先找到U的元素,是解决该题关键.
解:由题U={x|x是小于9的正整数}={1,2,3,4,5,6,7,8}
那么由A={1,2,3},B={3,4,5,6}得A∩B={3}
则CU(A∩B)={1,2,4,5,6,7,8}
Ⅳ.课时小结
1.能清楚交集、并集有关性质,导出依据.
2.性质利用的同时,考虑集合所表示的含义,或者说元素的几何意义能否找到.
Ⅴ.课后作业
课本P14 习题1.3 7,8
参考练习题:
1.(1)已知集合P={x∈R|y2=-2(x-3),y∈R},Q={x∈R|y2=x+1,y∈R},则P∩Q为 ( )
A.{(x,y)|x=,y=±} B.{x|-1<x<3}
C.{x|-1≤x≤3} D.{x|x≤3}
(2)设S、T是两个非空集合,且ST,TS,记X=S∩T,那么S∪X等于 ( )
A.S B.T C. D.X
(3)已知,M={3,a},N={x|x2-3x<0,x∈Z},M∩N={1},P=M∪N,则集合P的
子集的个数为 ( )
A.3 B.7 C.8 D.16
解析:(1)因P={x∈R|y2=-2(x-3),y∈R},x=-y2+3≤3,即P={x|x≤3}
又由Q={x∈R|y2=x+1,y∈R},x=y2-1≥-1即1={x|x≥-1}
∴P∩Q={x|-1≤x≤3}即选C
另解:因P∩Q的元素是x,而不是点集.故可排除A.令x=-1,有-1∈P,-1∈Q,即-1∈P∩Q,排除B取-2,由-2Q,否定D,故选C.
评述:另解用的是排除法,充分利用有且只有一个正确这一信息,通过举反例,取特殊值而排除不正确选项,找到正确选择支,在解集合问题时,对元素的识别是个关键.
本题若开始就解方程组,这样就易选A
(2)因X=S∩T,故XS,由此S∪X=S,选A
另解:若X≠,则有文氏图
∴有S∪X=S
若X=,则由文氏图
S∪X=S∪=S,综上选A.
评述:本题未给出集合中元素,
只给出两个抽象集合及其间关系,这时候想到利用文氏图.
(3)因N={x|x2-3x<0,x∈Z} 即N={x|0<x<3,x∈Z}={1,2}
又 M∩N={1},故M={3,1},此时P=M∪N={1,2,3},子集数23=8,选C.
2.填空题
(1)已知集合M、N满足,cardM=6,cardN=13,若card(M∩N)=6,则card(M∪N)=_______.若M∩N=,则card(M∪N)=_______.
(2)已知满足“如果x∈S,且8-x∈S”的自然数x构成集合S
①若S是一个单元素集,则S=_______;②若S有且只有2个元素,则S=_______.
(3)设U是一个全集,A、B为U的两个子集,试用阴影线在图甲和图乙中分别标出下列集合. ①CU(A∪B)∪(A∩B) ②(CUA)∩B
解析:(1)因cardM=6,cardN=13,由文氏图,当card(M∩N)=6时,card(M∪N)=6+7=13
又当M∩N=,则card(M∪N)=19
(2)①若S中只有一个元素,则x=8-x即x=4 ∴S={4}
②若S中有且只有2个元素.
则可由x分为以下几种情况,使之两数和为8,即{0,8},{1,7},{2,6},{3,5}
评述:由集合S中元素x而解决该题.
(3)符合题意的集合用阴影部分表示如下:
①CU(A∪B)∪(A∩B) ②(CUA)∩B
3.设全集I={不超过5的正整数},A={x|x2-5x+q=0},B={x|x2+px+12=0}且
(CUA)∪B={1,3,4,5},求实数p与q的值.
解析:因(CUA)∪B={1,3,4,5}则B{1,3,4,5}且x2+px+12=0
即B={3,4} ∴{1,5}CUA 即{2,3,4}A
又 x2-5x+q=0,即A={2,3}
故p=-(3+4)=-7,q=2×3=6
评述:此题难点在于寻找B及A中元素是什么,找到元素后运用韦达定理即可得到结果.
4.设A={-3,4},B={x|x2-2ax+b=0},B≠且BA,求a、b.
解析:因A={-3,4},B={x|x2-2ax+b=0}
B≠,BA,那么x2-2ax+b=0的两根为-3,4,或有重根-3,4.
即B={-3}或B={4}或B={-3,4}
当x=-3时,a=-3,b=9
x=4时,a=4,b=16
当x=-3,x2=4时,a=(-3+4)=,b=-12
评述:此题先求B,后求a、b.
5.A={x|a≤x≤a+3},B={x|x<-1或x>5},分别就下面条件求A的取值范围.
①A∩B=,②A∩B=A.
解:①因A={x|a≤x≤a+3},B={x|x-1或x>5}
又 A∩B=,故在数轴上表示A、B
则应有a≥-1,a+3≤5即-1≤a≤2
②因A∩B=A,即AB
那么结合数轴应有a+3<-1或a>5即a<-4或a>5
评述:集合的交、并运算利用数形结合,即可迅速找到解题思路,该题利用数轴,由A∩B=及A∩B=A,分别求a.
6.已知全集I={x|x2-3x+2≥0},A={x|x<1或x>3},B={x|x≤1或x>2},求CUA,CUB,A∩B,A∪B,(CUA)∩(CUB),CU(A∪B).
解析:I={x|x2-3x+2≥0}={x|x≤1或x≥2}
又A={x|x<1或x>3},B={x|x≤1或x>2}
则CUA={x|x=1或2≤x≤3}
CUB={x|x=2}={2}
A∩B=A={x|x<1或x>3}
A∪B={x|x≤1或x>2}=B
(CUA)∩(CUB)=CU(A∪B)={2}
评述:清楚全集、补集概念,熟练求解,并运算.
交集、并集(二)
1.(1)已知集合P={x∈R|y2=-2(x-3),y∈R},Q={x∈R|y2=x+1,y∈R},则P∩Q为 ( )
A.{(x,y)|x=,y=±} B.{x|-1<x<3}
C.{x|-1≤x≤3} D.{x|x≤3}
(2)设S、T是两个非空集合,且ST,TS,记X=S∩T,那么S∪X等于 ( )
A.S B.T C. D.X
(3)已知,M={3,a},N={x|x2-3x<0,x∈Z},M∩N={1},P=M∪N,则集合P的
子集的个数为 ( )
A.3 B.7 C.8 D.16
2.填空题
(1)已知集合M、N满足,cardM=6,cardN=13,若card(M∩N)=6,则card(M∪N)=_______.若M∩N=,则card(M∪N)=_______.
(2)已知满足“如果x∈S,且8-x∈S”的自然数x构成集合S
①若S是一个单元素集,则S=_______;②若S有且只有2个元素,则S=_______.
(3)设U是一个全集,A、B为U的两个子集,试用阴影线在图甲和图乙中分别标出下列集合.
①CU(A∪B)∪(A∩B) ②(CUA)∩B
3.设全集I={不超过5的正整数},A={x|x2-5x+q=0},B={x|x2+px+12=0}且
(CUA)∪B={1,3,4,5},求实数p与q的值.
4.设A={-3,4},B={x|x2-2ax+b=0},B≠且BA,求a、b.
5.A={x|a≤x≤a+3},B={x|x<-1或x>5},分别就下面条件求A的取值范围.
①A∩B=,②A∩B=A.
6.已知全集I={x|x2-3x+2≥0},A={x|x<1或x>3},B={x|x≤1或x>2},求CUA,CUB,A∩B,A∪B,(CUA)∩(CUB),CU(A∪B).
苏教版必修11.3 交集、并集教学设计及反思: 这是一份苏教版必修11.3 交集、并集教学设计及反思,共3页。
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