数学算术篇(一)(数学从集合说起——初阶版(一))
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- 2020-04-16
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数学算术篇(一)
前言:
今后相关文章前言,没必要的话都进行删减,只提示重难点部分。算术分为四个模块来写——数集概念、通用运算规则、各数细节、比及比例。算术部分内容最重要的部分就在于分数和通用运算规则,这块是所有学渣的薄弱点,这两块弄清楚再经过一定的训练,其余都是小问题。
这块内容,我不会写太细,甚至会直接建议读者去阅读资料,因为其大部分内容都是各位熟悉的,我要做的就是把那些当年落下的知识点提出来,整理出来完整的小学数学内容,其余的就要靠多练习。
四部分大致内容为:
数集概念:数系分类与扩充、数系扩充原则、区间与无穷通用运算规则:基本运算(六种基本运算和运算定律),其它运算规则、简便运算各数细节:整数、小数、分数、其它细节点比及比例:比、比例
重难点提示:
重点:数集概念、通用运算规则、各数细节、比及比例难点:通用运算规则、各数细节(分数)、比及比例正文:
一、数集概念
(一)数系分类
数系定义:以数为集合的元素,以数的运算为运算(小学算术用具体的数字进行运算,初中及高中用字母替代算式中的部分数进行运算)数系又称作数集,就是由一类具备相同属性的数所构成的一个集合。比如所有正整数N+,既非负数,且不包括0的数构成的一个集合。这就是正整数集。
高中阶段所接触的数集共有六个,分别是——正整数N+、自然数N、整数Z、有理数Q、实数系R、复数C,从左往右依次扩充范围。那些大写字母就是在集合中说过的常用符号表达法。
各数集具体的所包含数的范围为:
正整数:N+非负整数(不包括0)构成的集合
自然数:N 非负整数(包括0)构成的集合
整数:Z 正整数、0、负整数构成的集合
有理数:Q整数基础上增添分数构成的集合
实数系:R 有理数的基础上增添无理数构成的集合复数:C 实数基础上增添虚数,构成复数集合各数集之间的关系为:
(二)数系扩充原则
从上往下依次增大所包含数的范围,根据集合之间的关系可以说下面的数集包含了上面的数集,或者说上面的数集是下面的数集的真子集。这个规律就是数集的扩充原则之一,其它重要的扩充原则还有(1) 扩充前的数系必须是扩充后的真子集(被包含)(2) 扩充前数系之间的运算在扩充后仍然适用(3) 扩充前的某种不是永远可行的某种运算,在扩充后永远可行(实数六种基本运算都可行)(4) 扩充不能越级扩充——比如自然数扩充到整数,不能直接扩充到实数。
扩充原则(2)指的是加减这类基本运算,在正整数集之中适用,那么在更大数集自然数集中也会适用,以此类推,整数系,有理数集,实数集,复数集等都会适用。
扩充原则(3)指的是这样一种情况,自然数集中不包括负数,那么当2-3这个减法运算是不可以在自然数集中进行运算,因为自然数集中没有相应的数作为答案。只有到包括负数的整数集,实数集,才有可能。再比如开方运算√2它的值是一个无理数,那么在有理数集之中是没法得到相应数值的,只有在包括无理数的实数集、复数集中才能得到答案。
(三)数集与区间
上回讨论了集合概念的相关内容,却没有具体讨论数集概念,忽略了区间这块内容现,在回来补上。数学中的集合讨论纯粹是围绕数字和点线面这些玩意的,在具体讨论时,换句话说做题时从来不会有x^2=9,求实数集和自然数集中这个方程有几个解这么简单的题目。高中的方程难题已经进化成了x^2=y。既进化成了函数,那么就不再是求几个解那么简单了,函数要求的是一段数值范围,这段数的范围完全由两边决定。
一个不等式x+3≥5,请问x在什么数范围时该不等式成立?很简单我们可以得出当x≥2时,该不等式成立,此时x的取值范围为大于等于2的所有数。如果再进一步以上不等式变成5≤x+3≤10,那么依旧可以得出2≤x≥7,既x=2、3、4、5、6、7这几个数字时等式成立。
初中用大小关系,既大小关系符号表示一段数的范围,到了高中学习集合之后,我们用一种更为先进的表示方法,不再采用不等符号来表示,这种更为先进的表达方式就是区间。
区间的解释为一段区域范围的数,这段区域是实数集的子集。用()和[],这两个符号来替代初中的≤≥和<>符号概念,既()=<>;[]=≤≥。
其中小括号()叫做开区间,中括号[]叫做闭区间,其次还有一个概念就是无穷大,无穷就是无限,就类似与上头说过的“≥2的所有数”符号——无穷大符号是∞,它极像将一个8旋转90度放置。无穷分为正无穷大和负无穷大——+∞和-∞。
区间的表达方式分为四种——闭区间、开区间、半开半闭、半闭半开。闭开区间我们了解了,半闭半开和半开半闭就是一边开,一变闭。既【)=≤>;[)=≤>。总之读者只需要知道≥这种结合了不等和相等概念的符号就是闭区间,只有单纯的不等关系>概念的就是开区间,到时候根据具体情况,用合适的区间表示即可。
区间概念用来表示x>2来表示为(2,+∞),表示从2开始的所有数区间概念用来表示x<2来表示为(-∞,2),表示从所有的负数到2区间概念用来表示1≤x≥2来表示为【1,3】。
区间与数轴
以上表达方式,陌生的读者可以自行仿照多加训练,即可掌握这种表达方式,在此我就不在赘述。最后来说数轴跟区间的表达,数轴这玩意就是数字的具体化视觉化表达,利用数轴能迅速做出一些简单的题目。具体详情见下方截图,理解没什么难的,就是闭区间用实心表示,开区间用空心表示。
集合内容回顾:
这段内容本来不想水上去的,但想想还是有些必要。读者需要确定自己没有内容漏下,从这篇之后的数学内容,我都将会采用集合区间的表达方式,既数学语言来表达,不会再用大量的文字来解释。如果没有理解掌握相关概念,将给阅读造成一定障碍。
二、通用运算规则
(四)基本运算
六种基本运算:加、减、乘、除、乘方、开方
1. 加法
被加数+加数=和——3+2=5其中3是被加数,2是加数,他们合并之后得到数值是和。被加数和加数可以统称为加数,因为3+2=2+3=5,被加数和加数可以互换。关于为什么3被叫做加数的解释,在3+2=5之中,3被2加,所以3被称为被加数,2称为加数。其余运算规则皆可以这样理解。
和的变化规律:
一个加数增加一个数,另一个数减少一个相同的数,则和不变一个加数增加一个数,其余加数不变,则和也增加或减少一个数2. 减法被减数-减数=商——3-2=1,3是被减数,2是减数,1是商。其中需要注意的点有,减去一个数等于加上这个数的相反数。既3+(-2)=1,这个性质以后在代数运算中经常用到,读者需要谨记。
差的变化规律:
被减数增加或减少一个数,减数不变,那差也增加或减少一个数减数增加或减少一个数,被减数不变,那么他们的差反而减少或增加一个同一个数被减数和减数同时增减或减少同一个数,差不变加减法公式:读者需要拿小本子单独记笔记抄写下来,不断应用直至熟练。
3. 乘法
被乘数和乘数=积——2x3=6,与上述同理,被乘数和乘数可以互换,不改变积。
积的变化规律:
一个因数扩大或缩小若干倍,另一个数不变,则和业扩大或缩小若干倍一个因数扩大或缩小相同的倍数,则和不变关于乘法的几个重要概念——因数:公因数、最大公因数又称作最大公约数。
因数是指整数a除以整数b(b≠0) 的商正好是整数而没有余数,我们就说b是a的因数。比如9/3=3,其中3是9的因数。
公因数:多个数都可以整除的数。比如12/3=4,9/3=3,3是12和9的公因数。最大公因数:多个数可以整除的最大的那个数,比如12,24,它们的最大公因数就是12。最大公因数的求法很重要,读者请自行百度关键词最大公约数,了解掌握短除法和质因数分解法。
4. 除法
被除数和除数=商——3/2=1.5,3是被除数,2是除数,运算后的值是商。
商的变化规律:
被除数和除数扩大相同倍数,商不变
除数扩大或缩小若干倍,被除数不变,商反而缩小或扩大相同倍数被除数扩大或缩小若干倍,除数不变,商也扩大或缩小相同倍数倍数:公倍数,最小公倍数两个或多个整数公有的倍数叫做它们的公倍数,其中除0以外最小的一个公倍数就叫做这几个整数的最小公倍数。比如3和4的倍数有12,两者的公倍数也是12,最小公倍数也是12,就是公约数的逆向应用。读者需自行百度关键词最小公倍数,了解掌握求最小公倍数的方法——分解质因数法和公式法。
乘除法公式:与加减法公式同理,不断应用直至熟练。
乘方:2^3=2x2x2=8,其中2被叫做底数,2上头的3被叫做指数,运算后所得的数值叫做幂;开方:√9=9^1/2=±3,这块内容了解即可,具体的内容将在代数具体讨论。
(五)运算定律:抄下笔记
交换:
加法交换律:两个数相加,交换加数的位置,和不变。 a+b=b+a乘法交换律:两个数相乘,交换因数的位置,积不变。ab=ba结合:
加法结合律:三个数相加,先把前两个数相加,或者先把后两个数相加,和不变。 (a+b)+c=a+(b+c)乘法结合律:三个数相乘,可以先乘前两个数,或者先乘后两个数,积不变。 (ab)c=a(bc)分配:
乘法分配律:分配律是乘法运算的一种简便运算,可用于分数、小数中。主要公式为(a+b)c=ac+bc。两个数的和与一个数相乘,可以先把它们分别与这个数相乘,再相加,积不变,这叫做乘法分配律。分配律的反用:35×37+65×37 =37×(35+65) =37×100 =3700运算定律这部分读者需自行推演,这部分非常重要,关系到后头的简便运算,集合的运算定律,以及代数中的裂分,凑分。这部分需要经过一定的训练才能熟练掌握,付费读者这块我提供相关指导及训练资料。
(六)运算规则
运算等级:按照运算难度进行划分
一级加减,二级乘除、三级:乘方、开方、求对数运算顺序:
同级从左到右,比如只有运算等级加减法时从左到右。
不同级从高到低。当存在括号时,依次计算小、中、大括号。再根据运算等级三二一级别依次计算。违背运算顺序,得出的结果必然出错。这一块需要读者多多练习。
其次三级运算中的开方运算不能化成有理数时就别化,直接带到算式中去算,看有没有机会与其它根号合并化简,如果最终也没有化掉那就带到答案中去。比如√2=1.414...,化成这无理数,没法跟有理数共同计算,只有当两个或多个根式合并时才有可能合成一个有理数才可计算。
总而言之就是以前那句口令,先乘除后加减,有括号先算括号。关于去括号这块读者需要注意一下。
括号前面是负号,去掉括号里面的数都要变号(正变负,负变正)。是正号时不用变号。
(七):简便运算
数学群内查看相关文档,重点练习掌握
改变运算顺序
把已知化为整十整百的数
应用数的分解方法,让分解后的数能应用某些定律公式应用已经确定的公式如:加减、乘除公式、平方公式、运算定律公式这块举例也没用,一两个例子说明也未必能理解。简便运算无处不在,算是算术的综合应用,最为核心的一块内容。所以我将上传相关文档到数学群,供读者自行查阅学习。
三、各数细节
整数、小数、分数 。
三个数之中,整数没什么可说的,只剩下小数和分数值得好好学一下。
(八)小数
定义为实数的一种特殊表现形式,这定义不用管。
分类:
整数部分为零的小数叫做纯小数,比如0.5,整数部分不为4零的小数叫做带小数,比如1.5=1+0.5。
循环小数:从小数部分的某一位起,一个数字或几个数字,依次不断地重复出现的小数叫做循环小数。如 1/7=0.142857142857142857……,11/6=1.833333……等。循环小数亦属于有理数,可以化成分数形式。
无限不循环小数:小数部分有无限多个数字,且没有依次不断地重复出现的一个数字或几个数字的小数叫做无限不循环小数,如圆周率π=3.14159265358979323……,自然对数的底数e=2.71828182845904……。无限不循环小数也就是无理数,不能化成分数形式。
小数的运算:
加减法小数点对齐加减就行,乘法不清楚的读者自己去找书,这里讲不清。除法先化成整数再除,既扩大相同倍数化成整数,比如0.1/0.2=1/2=0.5。
小数的转化:
小数化百分数:小数点向右移动两位,不够的用0代替,比如0.2化成百分数变成20%小数化分数:看末尾数位是多少直接10乘作为分母,再进行化简。比如0.03,小数点后两位,既10^2=3\100,能化简就一定要化简。
(九)
定义及其表示和分类:
定义:把单位1平均分成若干份,表示其中一份或几份的数。
表示:n/m,n是分子,m是分母。n个单位,平均分成m份。把1平均分成n份,表示m个1/n的数分类:
真分数:分数小于1,分子不能≥分母
假分数:分数大于1,分子≥分母,假分数的另一种表达方式——带分数,整数与真分数相加的和式,省去加号,并列的形式。比如5/3=3/3+2/3=1+2/3(加号省略)繁分式:繁分式就是连分式,分数的恒等变形,类似于这种繁分式的化简后面再写,可以参考下图,或自行百度。
分数的基本性质:
就一句话同乘同除一个相同的数大小不发生改变(零除外),由此推导出两种操作,通分和约分。通分是在异分母之间的加减运算需要使用到;约分是分数化简乘最简分式需要使用到。
通分:分数的扩大
所谓通分就是一个分数乘以分子分母的最小公倍数,与另一个分数的分母相同从而进行加减计算,比如1/2+1/4,1/2的最小公倍数就是2,通分后变成2/4+1/4=3/4。
当另一个分数的分母就是最小公分母时只需要一个分数进行通分即可1/2+1/4有时候需要两个分数,比如3/2+2/3,它们的最简公分母为6,这时候就需要共同扩大,3/2扩大3倍,2/3扩大2倍变成9/6+4/6=13/6。
约分:分数的缩小
一个分数的分子分母同时除以他们最大公约数,比如10/100他们的最大公约数就是10,由此可以化成1/10。
应用:
分数之间的大小比较:
异分母比较:分子分母交叉相乘之后,前者跟后者的大小关系跟原分数的大小一样。比如3/2和2/3=3x3>2x2,当然也可以通分成同分母比较。同分母分子比较:分母大反而小,分子大反而大分数运算:分数最终结果需要化简成最简分数,假分数则化简成带分数或整数。
加减
分为同分母、异分母、带分数三种情况,同分母直接加减,异分母需要通分才能加减,带分数需要化成假分数进行计算。
带分数化假分数:分母不变,分子为整数部分乘分母的积再加上原分子的和。
假分数化带分数:分母除以分子,整数单独拿出来,余下的整数作为分子。
乘除
分为分数和分数、分数和带分数,同上头一样,该怎么乘就怎么乘,带分数化成假分数再计算。除法就是除一个数等于乘以这个数的倒数。比如2/3/3/2等于2/3x2/3。
一条重要的性质:这条性质经常会用到,拿本子记下来。倒数:乘积是1的两个分数互为倒数,如2/3x3/2=1。0没有倒数,非零任意数的倒数是1/a。
转化:
分数化小数:分子除分母就行。
四、比及比例
关于比例这块的应用,就我所接触到的内容化学中的配平要用到,初中的正比跟反比函数,高中的等比数列。对于理科生来说算是重要的内容,这部分基础概念不难,但出现的频率极高,因为你不知道那个分式说不准就构成比例了。由于篇幅问题,这块我提示重点,展现一下需要学什么,具体的内容还得读者自行学习,参考《数学辞海1》,以后有机会再进行完善补充。
五、其它细节点
无理数:
无理数,也称为无限不循环小数,不能写作两整数之比(分数形式)。若将它写成小数形式,小数点之后的数字有无限多个,并且不会循环。常见的无理数有非完全平方数的平方根、π和e(其中后两者均为超越数)等绝对值和相反数:读者自行参考百度百科,这部分极为重要,没掌握好高中的绝对值不等式跟绝对值函数会教你怎么做人,目前简单了解即可,这部分我以后还会再提到。
绝对值:
绝对值是指一个数在数轴上所对应点到原点的距离,用“| |”来表示。|b-a|或|a-b|表示数轴上表示a的点和表示b的点的距离。
在数学中,绝对值或模数| x | 的非负值,而不考虑其符号,即|x | = x表示正x,| x | = -x表示负x(在这种情况下-x为正),| 0 | = 0。例如,3的绝对值为3,-3的绝对值也为3。数字的绝对值可以被认为是与零的距离。
相反数:就是+-相反关系,+3和-3就是互为对方的相反数,0的相反数是0。
倒数:1/2的倒数是2/1,整数的倒数为3=3/1的倒数1/3.
有理数的大小比较:当两个数或算式进行比较时,常用的证明方法有。
做减法,所得的差大于0,既被减数大于减数,小于0既被减数小于减数,等于0即为两数相等。
做除法,分数形式,分数大于1既分子大于分母,分数小于1既分子小于分母,分数等于1既分子等于分母。
后续:
这篇文章花了我半天时间,才算写完,但还是不够满意,一些重要的细节,没精力再去找例子,找图片进行详细演示,只提示了需要怎么找,怎么学。想来自学者也不是靠这两篇文章改命的,我的文章更重要的是去把那些课本上没有写出来的内容给展现出来,以及一些比较难理解的难点进行解释,最后进行总结汇总。
自学这场考验,多数人注定是炮灰,甚至包括我。有时候常促使我去改变一些想法,非得去学那些物理、化学、生物吗?这些东西一辈子也用不上的,拼不过学历就不活了吗。其实可以沉下心来学学怎么写作,学学概率统计,分析数据就足够了,学之初就想好了,学这些绝不仅仅是为了考试,而是为了技能的发展需要,但我不能这么做。
最后写完这里,数学再更一下集合进阶篇映射,就开始进入代数内容了,代数内容我想用汉字来表达都表达不来,所以必须得提前展示一些数学符号,初学者这些符号迟早是要接触的,不如早点接触。
集合符号:
区间符号:∞()【】
算术符号:
运算符号:+、—、x、/、^、√
顺序符号:()、[]、{}
关系符号:
相等号与不等号和约等于号:=,≠,≈
大小关系符号:>,<,≥,≤。
逻辑符号:
数学从集合说起——初阶版(一)
前言:
数学这门科目自然的学习顺序比本来是从算术学到代数,最后再学解析几何。这种学习顺序的特点是循序渐进,对大多数自学者很友善,不会感觉到什么难度。但是坏处也很明显,知识被拆的过于零散,必然会打断知识点之间的连贯性——教科书上的安排就是学一下代数,又学一下几何。这样就不能迅速学完完整的一个模块的内容,导致过于分散自学者的精力,这种学习顺序还有加以改进的地方。
在做思维导图整理数学知识点的时候,把数学内容整理成了三大模块,既算术、初等代数、几何。遵循这种逻辑顺序的写法是从系统到局部——从集合到算术,再到代数和几何。跟上一种看似没什么区别,只是把高一数学第一课的集合提前了,实际上这跨越了很多知识点。数学学习,第一时间接触数学,就应该明白集合的概念,这样才方便读者以一定的高度的视角去学习数学各个知识点。
正式写之前还得简明介绍一下我们即将要学习的内容。
初等数学共分为三大板块,分别是“算术、初等代数、几何”。
其中算术是小学内容,是最为简单也是最为重要的部分,我见过很多人会分析题目,但就是卡在计算,化简,变形等这些基础操作——这些东西掌握不够熟练,到后面的代数要吃大亏的,所以这部分的练习极为重要。
代数是核心,也是算术的推广,但本质上还是算术那一套。只是从算术具体简单的数字计算到用字母+数字组成的算式代替数进行计算,其复杂性增加不少。其次代数还是解析几何的基础,总之数学中超过2/3的内容跟代数有关。
最后是几何,几何包括平面几何,立体几何,向量,解析几何,就这么些内容,几何题难度一般都很高,因为其抽象性,还考察空间想象能力等一系列玄学能力,不像代数那样根据规则直接套公式就可以。
最后要说一下数学最简单的教程是什么?我还得推荐教科书,教材十分简洁,一个章节的知识点可能连3000字数都不到就能解释清楚,还配有大量的图文例子。但可惜的是教科书的编者总是喜欢考验学生,把一些重要的知识点给隐藏了,要让学生自己去推理,这些知识点必须由有经验的人单独拿出来讲,这就是特别坑的地方。
以学习速度来说,肯定是老师直接把全部的知识点都给你解释清楚了这种方式最快,要论学习质量,教材的编者和我自然是鼓励学生发展自我探究能力,能根据已知信息和正确的推理方式,自行进行思考推理,最后得出知识点。在具体执行过程中,我没有那么的大精力去安排这类情节,所以只能对每个知识点进行尽可能地解释。
正文:
一、 集合
集合概述:
(一) 为什么需要学习集合?——明确讨论对象。
当年初学集合时,一阵迷糊,愣是没发现学这玩意有什么用,但好在内容简单,学的轻松,只不过一到做题时,一道道如此简单的数学题只要掺入了各种代数学的知识时,比如函数,就下不了笔了。当时还真就奇了怪了,集合这么简单的东西,怎么连个课后习题也做不了,后来仔细分析才发现我不是没学好“集合”,而是没学好初中的代数知识。到了后来学的多了点,才知道高中所有数学都是建立在集合之上。
集合这玩意本身很简单,但是用这套语言“组合而成的题目”就要比原来初中的函数和方程要难上许多。
至从学习了集合,高中的数学题目相比于初中数学发生了根本性的变化。
初中题目是给一个方程,让你算,或是函数让你给出解析式。
而到了高中就成了,求定义域范围,求值域范围,求单调性等等。
最根本的改变就在于由原来只需计算出来某一个确定的值,求解这个值的时候考验的是计算能力;到了现在需要确定一个范围,求解这个范围时,所需要的能力由计算能力转变成了分析能力。
也正是因为从重计算转变成了重分析,才有了集合学习的需要——“数学分析过程”是极为严谨的,分析的过程我们必须明确讨论范围,不同范围内所求得的值不同,不能出现讨论对象模糊的情况。
考虑到萌新没有函数基础,这里举一个超级简单的方程作为例子,比如x^2=9,请问x是何值时等式成立?大部分人都会答出x=±3时,该等式成立。如果这道题如果增添一个前提条件在自然数范围内求解(自然数不包含负数),那这时的x就只能取正数。
在学习集合之前,初中碰到这道数学题,我们会理所当然的得出±3(默认实数范围求解)。而在高中学过集合之后再碰到这题,我们就必须开始考虑到讨论范围,是在什么数系范围求解——不同数系中所得到答案数量不同——自然数系只有3,而在实数系中有两个答案±3。
数学正是从集合开始,开始有了一点“分析“的影子,从计算某个具体的数值,到从给出数据以及前提条件分析得出某个范围,趋势。正因如此,明确讨论对象的需要促使集合的“诞生”。
(二)集合定义和表达
1) 集合定义:
任何一个新概念的学习都应该从定义开始!
关于集合的概念在逻辑学中也有过讨论,暂且先不说官方定义,我这里的民间定义是“人为设定条件,限制的一个范围”,满足条件的事物称为属于该范围的元素,不满足条件的称之为不属于该范围圈的元素——数学上把讨论对象都称作为元素,把这个有前提条件限制的范围称作集合。比如哲醒大课的关注者,这就形成了一个集合。只要满足前提条件关注了哲醒大课的都属于这个集合的元素,没有关注的就不属于。
扯远一点就让我想起了一句话——世界是由金木水火土这五种元素组成的,元素的叫法也许就是这么来的吧,当然世界是由元素周期表那几百个已知和未知元素组成的,而非金木水火土。
集合官方定义:“集合是指具有某种特定性质的具体的或抽象的对象汇总而成的集体。其中,构成集合的这些对象则称为该集合的元素”
集合表示
数学有一个叫法叫做数理逻辑,数理逻辑最大的特点之一是以符号为语言,集合属于数理逻辑的内容,在数学语言表达上自然也遵循以上规则,以符号替代概念为主要表达方式。
例如在集合定义中,我们习惯用A、B、C等大写字母来表达一个集合概念,用小写的a、b、c或x、y来表示元素概念,用∈这个符号来表示属于的概念。
如果要说a元素属于A集合,用集合语言来表就是a∈A。
集合表达方式主要分为四种
列举:当集合元素有限个时,也就是数的清时,我们采用列举法。
描述:当集合内的元素无限个时,这是我们采用描述元素所具备的共同特征来描述比如大于10的所有数——有点常识都知道这样条件限制下的集合内元素是无限个不可能数的完,此时我们采用(x∈R,x>10),其中的的x是未知数,可以说它是大于10 的任何数,用来替代集合内的元素。(大括号不好打,读者请自行多多参考教科书上的格式正确运用集合表达式)图像:韦恩图,这就是逻辑学也提到过的圈圈,用圆形来表达集合之间的关系,这种表达方式的好处是更加直观,当集合之间的关系特别复杂时,可以尝试利用韦恩图来解决集合问题。比如表达元素a属于这个集合和元素b不属于这个集合。韦恩图不仅仅是用来表达元素与集合之间的关系,更多的时候是用来表达集合与集合之间的关系,所以后面部分内容我会大量应用韦恩图来表示。
符号:又叫做特殊字母表示法。
有一些特殊的集合,由于经常使用,所以我们给了特殊的符号专属。
以上表达方式,描述法,图像法,特殊符号法都经常会应用到,但其中最为主要的表达方式还得是描述法,以上几个特殊的数系符号可以说是在讨论任何一个数集时都会出现。
(三)集合的属性:性质和关系
2) 集合的性质(特点,特性)
集合的性质主要有三点:
确定性:集合界限必须明确,不允许界限条件模糊,比如最帅的人构成的一个集合,帅的定义标准模糊,不能构成集合。
互异性:不允许出现重复元素。
无序性:集合内元素排序没有要求——可以任意排序。
这三点其实没啥好说的,明白就好。
3) 集合的关系
集合的关系主要分为两类关系。
一类是集合与元素之间的关系;另一类是集合与集合之间的关系。集合与元素之间的关系只有属于跟不属于两种关系,没什么好说的。
集合与集合之间关系值得一说,集合间的关系有两种,既相等和包含。相等就是两个集合内元素一摸一样,包含关系逻辑学上也说过,。需要注意的是关于包含关系需要注意的两个地方有:包含跟包含于,子集跟真子集。
包含跟包含于类似于我们语言中的主动跟被动的关系,本质上并没有区别,只是不同的说法,就是做题的时候一定要认真审题——A包含了B,可以说成B包含于A,于的意思是“在”, B包含于A也就是在说B包含在A(内);两个集合中,被包含的那个小集合,我们称之为那个大集合的子集。子集分为(相等)子集跟真子集——当AB两个集合相等时(集合内元素种类和个数一摸一样)我们称之为AB互为对方的子集。对,集合相等时你可以说它们相等,也可以说它们互为对方子集。
但是当他们属于另一种情况,B中元素A中全有,而A中元素B中没有时,我们就叫做B是A的真子集,韦恩图表示如下——大圈A包含小圈B所有元素。
最后要提到的一个概念就是集合中的“零”——空集,空集表示什么也没有的集合。这一部分没什么更多的解释就按照规定来吧。关于它的定理有:空集是任何集合的子集,这玩意在基础集合题目中经常出现,后面会说的。
(四)运算:基本运算,运算律(采用类比推理)提到运算,我们第一想到的应该是算术中的加减乘除乘方开方六种基本运算,根据类比推理我们合理的推测对于集合之间是否也存在运算——由一个或一个以上的集合通过某种规则构造出一个新集合的规则。
这种规则(运算)确实存在集合中,但只存在三种基本运算——交、并、补。
交集定义为:取两个或多个集合中元素相交的那一部分(相同元素)构成的新集合(不重合的那一部分全部舍去)韦恩图如下并集定义为:取两个或多个集合中的所有元素从而构建出的一个新集合(合并两个集合,出现相同元素时只保留一个)韦恩图如下补集定义为:对于一个单独的集合而言,补集就是一个集合中舍去一部分元素之后剩下的元素所组成的集合,数学表达为CUA(U集合排除掉A集合后剩下的元素),韦恩图如下。
集合间的运算律:
关于集合运算律这块内容,本质上是算术中运算律的推广,它们遵循同样的规则,运算律的主要用途是用来在复杂的计算中实现简便计算。教材上只是稍微提了一下,这块内容一般出现在高考第一二次复习。它是集合中重难点,当多个集合之间出现运算时,我们第一时间就要想到运算律,而非去用交并补蛮算。
由于我没有先前写算术,这部分内容可能对读者会造成一定的压力,所以这部分内容可以选择性跳过,在看完算术篇的内容且经过一定时间的专项训练之后再来学习该部分内容。
集合常用运算律为:
以上运算律相信只要认真学习过训练过的人,理解起来都不是什么难事,但理解并不意味着会应用,真正的集合题目中不会这么简单,所以我们需要对这部分进行专项训练。这部分内容将在下部分内容给出。
最后对相关概念的数学符号进行总结展示:
集合初阶内容大致就到这了,本来要写映射的,但想了下还是拆开来写了,数学第三篇就是集合应用的内容。
一般读者可以利用前些时候提到过的文档资料搜索方法,自行搜索相关训练材料。写完后感觉,用文字来写数学内容还是太勉强了,特别是符号这一块,有一些符号不好找,后面的内容可能会考虑用视频的方式来表达。