高中数学北师大版 (2019)必修 第一册1.1 集合的概念与表示教学设计
展开教学目标
1.掌握集合的含义及其表示(列举法、描述法、区间表示法);掌握常用数集及其专用符号,以及空集的含义,体会元素与集合的从属关系;掌握集合中元素的三要素-----确定性、互异性、无序性.
2.灵活运用集合语言表示有关数学对象;读懂抽象的集合符号(数学语言)的含义(包含的具体元素是什么),提升学生的数学抽象能力和概括能力.
教学重难点
重点:集合的概念、元素与集合的关系;集合的常用表示方法(列举法、描述法)、常用数集的专用字母和数集的区间表示空集的概念;集合语言和符合表示的规范性和准确性.
难点:选择恰当的方法表示一些简单的集合.
课前准备
PPT课件
教学过程
一、新课导入
问题1:.军训前学校通知:9月1日8点,高一年级学生到操场集合进行军训.试问这个通知的对象是全体的高一学生还是个别学生?
在这里,集合是我们常用的一个词语,我们感兴趣的是问题中某些特定(是高一而不是高二、高三)对象的总体,而不是个别的对象,为此,我们将学习一个新的概念——集合.
问题2:在初中,我们已经接触过一些集合,你能举出一些集合的例子吗?
师生活动:教师引导学生回忆、举例和互相交流自己列举的例子.与此同时,教师对学生的活动给予评价.
设计意图:通过回顾旧知,引入本节内容,让学生明晰下一阶段的学习目标,初步搭建学习内容的框架.
二、探索新知
问题3:
①请我们班的全体女生起立! “咱班的所有女生能不能构成一个集合?”
②请班上身高在1.75米以上的男生起立!他们能不能构成一个集合?
③世界上最高的山峰能不能构成一个集合?
预设的答案:①能;②能;③能,是珠穆朗玛峰.
设计意图:从学生熟悉的情境导入,唤醒学生已有的知识经验—基于初中所学的数集,制造一种熟悉又陌生的感觉,激起学生的疑惑,激发学生的兴趣.
问题4:如果用A表示高一(3)班全体学生组成的集合,用a表示高一(3)班的一位同学,b是高一(4)班的一位同学,那么a,b与集合A分别有什么关系?由此看出元素与集合之间有什么关系?
预设的答案:a是集合A的元素,b不是集合A的元素.学生得出元素与集合的关系有两种:属于和不属于.
师生活动:学生能用自己的语言说清楚即可,之后教师进行点评和补充,我们把研究的对象统称为“元素”,那么把一些元素组成的总体叫“集合”.
追问1:世界上的高山能不能构成一个集合?
预设的答案:不能.
追问2:集合中的元素具有什么性质?
★资源名称:【知识点解析】集合中元素的特征
★使用说明:本微课资源主要讲解集合中元素的特征,加深学生对于知识的理解和掌握.
注:此图片为“微课”缩略图,如需使用资源,请于资源库调用.
预设的答案:确定性.给定的集合,它的元素必须是明确的,即任何一个元素要么在这个集合中,要么不在这个集合中,这就是集合元素的确定性.
问题5:由实数1,2,3,1组成的集合有几个元素?
预设的答案:3个.
追问3:问题4说明集合中的元素具有什么性质?
预设的答案:互异性 一个给定集合的元素是互不相同的,即集合中的元素是不重复出现的,这就是集合元素的互异性.
问题6:由实数1,2,3组成的集合记为M,由实数3,1,2组成的集合记为N,这两个集合中的元素相同吗?这说明集合中的元素具有什么性质?由此类比实数相等,你发现集合有什么结论?
预设的答案:集合M和N相同.这说明集合中的元素具有无序性,即集合中的元素是没有顺序的.可以发现:如果两个集合中的元素完全相同,那么这两个集合是相等的.
问题7:阅读课本第2页,掌握数学中一些常用的数集及其记法,回答:实数集是如何分类的?用字母怎样表示?并完成下面的题目.
用或填空:
(1)0 ________ Z;
(2)π ________ Q;
(3)如果nN,那么n+1 ________ N.
师生活动:学生通过阅读课本和初中所学的知识,回答问题.然后互相核对纠错.
预设的答案:
(1) ; (2) ;(3)
设计意图:复习实数集的构成,掌握用符号表示几种常见的数集.本环节既是对学生自主阅读锻炼,也是对学生归纳、表达能力的培养.
问题8:
阅读课本2-3页中的相关内容,并思考:除字母表示法和自然语言之外,还能用什么方法表示集合?
师生活动:①学生回顾所学的集合,并作出总结.教师提示:可以用字母或自然语言来表示.②教师可以举例帮助引导:例如,24的所有正约数构成的集合,把24的所有正约数写在大括号“{}”内,即写成{1,2,3,4,6,8,12,24}的形式,这种表示集合的方法是列举法.注意:大括号不能缺失.有些集合所含元素个数较多,且元素呈现出一定的规律,在不至于发生误解的情况下,亦可用列举法表示,如:从1到100的所有整数组成的集合:{1,2,3,…,100},自然数集N:{0,1,2,3,4,…,n,…};区分与:表示一个集合,该集合只有一个元素,表示这个集合的一个元素;用列举法表示集合时不必考虑元素的前后次序,相同的元素不能出现两次.
又例如,不等式的解集,这个集合中的元素有无数个,不适合用列举法表示.可以表示为{x∈R|x-3>2}或{x|x-3>2},这种表示集合的方法是描述法.另外,这个集合表示大于5的所有实数,使用区间表示更简便.
③让学生思考总结集合表示法使用的条件.
讨论结果:
方法一(字母表示法):用大写的英文字母表示集合,例如常见的数集N,Q,所有的正方形组成的集合记为A等;
方法二(自然语言表示法):用文字语言表示集合,例如“所有的正方形”组成的集合等.
方法三列举法:把集合中的全部元素一一列举出来,并用大括号“{}”括起来表示集合,这种表示集合的方法叫作列举法.
方法四(描述法):在大括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及其取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征.这种用集合所含元素的共同特征表示集合的方法叫作描述法.
方法五(区间表示法)
这里的实数称为区间的端点,称为闭区间,称为开区间,和称为半开半闭区间,在数轴上用实心点表示属于区间的端点,用空心点表示不属于区间的端点.
这里的符号“”读作“无穷大”,“”读作“负无穷大”,“”读作“正无穷大”.
实数集也可以记作.注意:区间“”的一边只能写成开区间!
教师概括总结:表示一个集合共有五种方法:字母表示法、自然语言表示法、列举法、描述法、区间表示法.
三、初步应用
例1.用列举法表示下列集合:
(1)由大于3小于10的整数组成的集合;
(2)方程的解的集合.
师生活动:学生先思考或讨论列举法的形式,展示解答过程.当学生出现错误时,教师及时加以纠正.利用相关的知识先明确集合中的元素,再把元素写入大括号“”内,并用逗号隔开.所给的集合均是用自然语言给出的.
预设的答案:(1)由大于3小于10的整数组成的集合用列举法可表示为{4,5,6,7,8,9};(2)方程的解的集合用列举法可表示为.
设计意图:本题主要考查集合表示法中的列举法.通过本题可以体会利用集合表示数学内容的简洁性和严谨性,以后我们尽量用集合来表示数学内容.
如果一个集合是有限集,并且元素的个数较少时,通常选择用列举法表示,其特点是非常显明地表示出了集合中的元素,是常用的表示法.
列举法表示集合的步骤:(1)用字母表示集合;(2)明确集合中的元素;(3)把集合中所有元素写在大括号“”内,并写成“”的形式.
例2.用描述法表示下列集合:
(1)小于10的所有有理数组成的集合 .
(2)所有奇数组成的集合,
(3)平面内,到定点O的距离等于定长的所有点组成的集合.
师生活动:师生总结归纳有些集合元素较多,不便于一一列举出来,可以用描述法表示集合.一般表示为{的范围|满足的条件}.如:所有偶数组成的集合可表示为,其中“”可以简写.
即此集合也可以写成.
要灵活运用两种集合的表示法,如集合
预设的答案:
解:(1)(2)(3)
设计意图:本题主要考查集合表示法中的描述法,掌握描述法的书写格式.
追问4:
(1)集合表示什么图形?
(2)集合表示什么意思?
(3)集合、集合、集合分别表示什么意思?
师生活动:学生能用自己的语言说清楚即可,之后教师进行点评和补充.
设计意图:强化学生对集合描述法的认识.
预设的答案:(1)直线;(2)等腰三角形;(3)A:函数图象上点的横坐标的取值范围;B:函数图象上点的纵坐标的取值范围;C:函数图象上点的集合.
追问5:以上三个集合的元素个数有什么规律?
预设的答案:无限个
教师讲解:
一般地,我们把含有限个元素的集合叫有限集,如集合A={-2,3};含无限个元素的集合叫无限集,如整数的集合Z.设方程x2+2=0的实数根为x,它满足x2+2=0,因此,用描述法表示为C={x∈R|x2+2=0},方程x2+2=0在实数集R内无解,因此集合{x∈R|x2+2=0}中没有任何元素,我们把不含有任何元素的集合叫作空集,记作.
设计意图:描述法表示集合的步骤:(1)用字母分别表示集合和元素;(2)用数学符号表达集合元素的共同特征;(3)在大括号内先写上集合中元素的代表符号及取值(或变化)范围,再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特征,并写成A={…|…}的形式.描述法适合表示含有无数个元素的集合.
注意:当集合中的元素个数较少时,通常用列举法表示,否则用描述法表示.
如:集合和集合都是空集.
追问6:
集合与集合{}是什么意思?
预设的答案:没有任何元素,{}是单元素集合.
【课堂练习一】
1.教材P5,练习1、2、3、4.
师生活动:学生做练习,教师根据学生练习情况给予点评指导.
设计意图:进一步强化学生对本节课知识的理解.
【课堂练习二】
2.已知集合,若.
(1)求实数的值;
(2)如果集合A是集合B的列举表示法,求实数的值.
师生活动:学生分析解题思路,给出答案.
设计意图:巩固理解集合中元素的互异性和集合的表示方法.
预设的答案:解:(1)∵,∴或者
得或.
验证当 时,集合,集合内两个元素相同,故舍去
∴
(2)由上得,故集合B中,方程的两根为1、-3.
由韦达定理,得.
归纳小结,布置作业
问题9:本节课收获了哪些知识,请你从以下几方面总结:
(1)元素与集合之间的关系有哪些?
(2)集合中的元素有哪些特性?
(3)什么是空集?集合按元素个数可分为哪几类?
(4)我们学过的特殊数集有哪些?
(5)集合的表示方法有哪些?
本节课体现了哪些数学思想方法?
师生活动:学生尝试总结,老师适当补充.
预设的答案:(1)属于,不属于;(2)确定性、互异性、无序性;(3)不含任何元素的集合叫空集;按元素个数,集合分为有限集和无限集;(4)正整数集、自然数集、有理数集、实数集;(5)字母表示法、自然语言表示法、列举法、描述法、区间表示法.
思想方法:数形结合.
设计意图:通过梳理本节课的内容,能让学生更加明确集合的有关知识.
布置作业:教材P11,习题1-1, 1、2、3、4.
五、目标检测设计
1.下列各组对象能构成集合的是( )
A.拥有手机的人B.2020年高考数学难题
C.所有有理数D.小于的正整数
设计意图:考查学生对集合概念的理解.
2.在数集{2x,x2-x}中,实数x的取值范围是________
设计意图:本题主要考查集合的含义和元素的性质.
3.关于x的方程kx2-3x+2=0的解构成集合A,其中k∈R,若A中仅有一个元素,求k的值.
设计意图::考查集合的含义和元素的性质.
4.分别用列举法、描述法表示方程组eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3x+y=2,,2x-3y=27))的解集.
设计意图:考查集合的表示方法.
5.定义集合运算:,设,,则集合的所有元素之和为( )
A.16B.18C.14D.8
设计意图:集合新定义题目,考察对集合的综合理解.
参考答案:
1.根据集合的概念,可知集合中元素的确定性,可得选项A、C、D中的元素都是确定的,故选项A、C、D能构成集合,但B选项中“难题”的标准不明确,不符合确定性,不能构成集合.
故选:ACD.
2.实数x的取值满足集合元素的互异性,则,解得,∴实数的取值范围是.
3.由于A中元素是关于x的方程kx2-3x+2=0(k∈R)的解.
若k=0,则x=eq \f(2,3),知A中仅有一个元素,符合题设;
若k≠0,则方程为一元二次方程.
当Δ=9-8k=0,即k=eq \f(9,8)时,kx2-3x+2=0有两个相等的实数根,此时A中仅有一个元素.综上所述k=0或k=eq \f(9,8).
4.因eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3x+y=2,,2x-3y=27))的解为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=3,,y=-7,))
用描述法表示该集合为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x,y\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3x+y=2,2x-3y=27))))));
用列举法表示该集合为{(3,-7)}.
5.由题设知:.
∴所有元素之和.
故选:A.
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