高中數(shù)學 （1.2集合間的基本關系）示范教案 新人教A版必修1.doc

1.1.2 集合間的基本關系整體設計教學分析課本從學生熟悉的集合(自然數(shù)的集合、有理數(shù)的集合等)出發(fā),通過類比實數(shù)間的大小關系引入集合間的關系,同時,結(jié)合相關內(nèi)容介紹子集等概念.在安排這部分內(nèi)容時,課本注重體現(xiàn)邏輯思考的方法,如類比等.值得注意的問題:在集合間的關系教學中,建議重視使用venn圖,這有助于學生通過體會直觀圖示來理解抽象概念;隨著學習的深入,集合符號越來越多,建議教學時引導學生區(qū)分一些容易混淆的關系和符號,例如與的區(qū)別.三維目標1.理解集合之間包含與相等的含義,能識別給定集合的子集,能判斷給定集合間的關系,提高利用類比發(fā)現(xiàn)新結(jié)論的能力.2.在具體情境中,了解空集的含義,掌握并能使用venn圖表達集合的關系,加強學生從具體到抽象的思維能力,樹立數(shù)形結(jié)合的思想.重點難點教學重點:理解集合間包含與相等的含義.教學難點:理解空集的含義.課時安排1課時教學過程導入新課思路1.實數(shù)有相等、大小關系,如5=5,53等等,類比實數(shù)之間的關系,你會想到集合之間有什么關系呢？(讓學生自由發(fā)言,教師不要急于作出判斷,而是繼續(xù)引導學生)欲知誰正確,讓我們一起來觀察、研探.思路2.復習元素與集合的關系屬于與不屬于的關系,填空:(1)0n;(2)2q;(3)-1.5r.類比實數(shù)的大小關系,如57,22,試想集合間是否有類似的“大小”關系呢？(答案：(1);(2);(3)推進新課新知探究提出問題(1)觀察下面幾個例子:a=1,2,3,b=1,2,3,4,5;設a為國興中學高一(3)班男生的全體組成的集合,b為這個班學生的全體組成的集合;設c=x|x是兩條邊相等的三角形,d=x|x是等腰三角形;e=2,4,6,f=6,4,2.你能發(fā)現(xiàn)兩個集合間有什么關系嗎？(2)例子中集合a是集合b的子集,例子中集合e是集合f的子集,同樣是子集,有什么區(qū)別？(3)結(jié)合例子,類比實數(shù)中的結(jié)論:“若ab,且ba,則a=b”,在集合中,你發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)論?(4)按升國旗時,每個班的同學都聚集在一起站在旗桿附近指定的區(qū)域內(nèi),從樓頂向下看,每位同學是哪個班的,一目了然.試想一下,根據(jù)從樓頂向下看的,要想直觀表示集合,聯(lián)想集合還能用什么表示？(5)試用venn圖表示例子中集合a和集合b.(6)已知ab,試用venn圖表示集合a和b的關系.(7)任何方程的解都能組成集合,那么x2+1=0的實數(shù)根也能組成集合,你能用venn圖表示這個集合嗎？(8)一座房子內(nèi)沒有任何東西,我們稱為這座房子是空房子,那么一個集合沒有任何元素,應該如何命名呢？(9)與實數(shù)中的結(jié)論“若ab,且bc,則ac”相類比,在集合中,你能得出什么結(jié)論?活動：教師從以下方面引導學生:(1)觀察兩個集合間元素的特點.(2)從它們含有的元素間的關系來考慮.規(guī)定:如果ab,但存在xb,且xa,我們稱集合a是集合b的真子集,記作ab(或ba).(3)實數(shù)中的“”類比集合中的.(4)把指定位置看成是由封閉曲線圍成的,學生看成集合中的元素,從樓頂看到的就是把集合中的元素放在封閉曲線內(nèi).教師指出:為了直觀地表示集合間的關系,我們常用平面上封閉曲線的內(nèi)部代表集合,這種圖稱為venn圖.(5)封閉曲線可以是矩形也可以是橢圓等等,沒有限制.(6)分類討論:當ab時,ab或a=b.(7)方程x2+1=0沒有實數(shù)解.(8)空集記為,并規(guī)定:空集是任何集合的子集,即a;空集是任何非空集合的真子集,即a(a).(9)類比子集.討論結(jié)果：(1)集合a中的元素都在集合b中;集合a中的元素都在集合b中;集合c中的元素都在集合d中;集合e中的元素都在集合f中.可以發(fā)現(xiàn):對于任意兩個集合a,b有下列關系:集合a中的元素都在集合b中;或集合b中的元素都在集合a中.(2)例子中ab,但有一個元素4b,且4a;而例子中集合e和集合f中的元素完全相同.(3)若ab,且ba,則a=b.(4)可以把集合中元素寫在一個封閉曲線的內(nèi)部來表示集合.(5)如圖1121所示表示集合a,如圖1122所示表示集合b.圖1-1-2-1圖1-1-2-2(6)如圖1-1-2-3和圖1-1-2-4所示.圖1-1-2-3圖1-1-2-4(7)不能.因為方程x2+1=0沒有實數(shù)解.(8)空集.(9)若ab,bc,則ac;若ab,bc,則ac.應用示例思路11.某工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品在重量和長度上都合格時,該產(chǎn)品才合格.若用a表示合格產(chǎn)品的集合,b表示重量合格的產(chǎn)品的集合,c表示長度合格的產(chǎn)品的集合.已知集合a、b、c均不是空集.(1)則下列包含關系哪些成立？ab,ba,ac,ca.(2)試用venn圖表示集合a、b、c間的關系.活動：學生思考集合間的關系以及venn圖的表示形式.當集合a中的元素都屬于集合b時,則ab成立,否則ab不成立.用相同的方法判斷其他包含關系是否成立.教師提示學生以下兩點:(1)重量合格的產(chǎn)品不一定是合格產(chǎn)品,但合格的產(chǎn)品一定重量合格;長度合格的產(chǎn)品不一定是合格產(chǎn)品,但合格的產(chǎn)品一定長度合格.(2)根據(jù)集合a、b、c間的關系來畫出venn圖.解：(1)包含關系成立的有:ba,ca.(2)集合a、b、c間的關系用venn圖表示,如圖1-1-2-5所示.圖1-1-2-5變式訓練課本p7練習3.點評：本題主要考查集合間的包含關系.其關鍵是首先明確兩集合中的元素具體是什么.判斷兩個集合a、b之間是否有包含關系的步驟是:先明確集合a、b中的元素,再分析集合a、b中的元素之間的關系,得:當集合a中的元素都屬于集合b時,有ab;當集合a中的元素都屬于集合b,當集合b中至少有一個元素不屬于集合a時,有ab;當集合a中的元素都屬于集合b,并且集合b中的元素也都屬于集合a時,有a=b;當集合a中至少有一個元素不屬于集合b,并且集合b中至少有一個元素也不屬于集合a時,有ab,且ba,即集合a、b互不包含.2.寫出集合a,b的所有子集,并指出哪些是它的真子集.活動：學生思考子集和真子集的定義,教師提示學生空集是任何集合的子集,一個集合不是其本身的真子集.按集合a,b的子集所含元素的個數(shù)分類討論.解：集合a,b的所有子集為,a,b,a,b.真子集為,a,b.變式訓練2007山東濟寧一模,1 已知集合p=1,2,那么滿足qp的集合q的個數(shù)是( )a.4 b.3 c.2 d.1分析:集合p=1,2含有2個元素,其子集有22=4個,又集合qp,所以集合q有4個.答案：a點評：本題主要考查子集和真子集的概念,以及分類討論的思想.通常按子集中所含元素的個數(shù)來寫出一個集合的所有子集,這樣可以避免重復和遺漏.思考:集合a中含有n個元素,那么集合a有多少個子集？多少個真子集？解：當n=0時,即空集的子集為,即子集的個數(shù)是1=20;當n=1時,即含有一個元素的集合如a的子集為,a,即子集的個數(shù)是2=21;當n=2時,即含有一個元素的集合如a,b的子集為,a,b,a,b,即子集的個數(shù)是4=22.集合a中含有n個元素,那么集合a有2n個子集,由于一個集合不是其本身的真子集,所以集合a有(2n-1)個真子集.思路21.2006上海高考,理1已知集合a=-1,3,2m-1,集合b=3,m2.若ba,則實數(shù)m=_.活動：先讓學生思考ba的含義,根據(jù)ba,知集合b中的元素都屬于集合a,集合元素的互異性,列出方程求實數(shù)m的值.因為ba,所以3a,m2a.對m2的值分類討論.解：ba,3a,m2a.m2=-1(舍去)或m2=2m-1.解得m=1.m=1.答案：1點評：本題主要考查集合和子集的概念,以及集合元素的互異性.本題容易出現(xiàn)m2=3,其原因是忽視了集合元素的互異性.避免此類錯誤的方法是解得m的值后,再代入驗證.討論兩集合之間關系時,通常依據(jù)相關的定義,觀察這兩個集合元素的關系,轉(zhuǎn)化為解方程或解不等式.變式訓練已知集合m=x|2-x2,由于nm,則n=或n,要對集合n是否為空集分類討論.解：由題意得m=x|x2,則n=或n.當n=時,關于x的方程ax=1中無解,則有a=0;當n時,關于x的方程ax=1中有解,則a0,此時x=,又nm,m.2.0a.綜上所得,實數(shù)a的取值范圍是a=0或0a,即實數(shù)a的取值范圍是a|0a2.(1)分別寫出下列集合的子集及其個數(shù):,a,a,b,a,b,c.(2)由(1)你發(fā)現(xiàn)集合m中含有n個元素,則集合m有多少個子集？活動：學生思考子集的含義,并試著寫出子集.(1)按子集中所含元素的個數(shù)分類寫出子集;(2)由(1)總結(jié)當n=0,n=1,n=2,n=3時子集的個數(shù)規(guī)律,歸納猜想出結(jié)論.答案：(1)的子集有:,即有1個子集;a的子集有:、a,即a有2個子集;a,b的子集有:、a、b、a,b,即a,b有4個子集;a,b,c的子集有:、a、b、c、a,b、a,c、b,c、a,b,c,即a,b,c有8個子集.(2)由(1)可得:當n=0時,有1=20個子集;當n=1時,集合m有2=21個子集;當n=2時,集合m有4=22個子集;當n=3時,集合m有8=23個子集;因此含有n個元素的集合m有2n個子集.變式訓練已知集合a2,3,7,且a中至多有一個奇數(shù),則這樣的集合a有( )a.3個 b.4個 c.5個 d.6個分析:對集合a所含元素的個數(shù)分類討論.a=或2或3或7或2,3或2,7共有6個.答案：d點評：本題主要考查子集的概念以及分類討論和歸納推理的能力.集合m中含有n個元素,則集合m有2n個子集,有2n-1個真子集,記住這個結(jié)論,可以提高解題速度.寫一個集合的子集時,按子集中元素的個數(shù)來寫不易發(fā)生重復和遺漏現(xiàn)象.知能訓練課本p7練習1、2.【補充練習】1.判斷正誤:(1)空集沒有子集. ( )(2)空集是任何一個集合的真子集. ( )(3)任一集合必有兩個或兩個以上子集. ( )(4)若ba,那么凡不屬于集合a的元素,則必不屬于b. ( )分析:關于判斷題應確實把握好概念的實質(zhì).解：該題的5個命題,只有(4)是正確的,其余全錯.對于(1)、(2)來講,由規(guī)定:空集是任何一個集合的子集,且是任一非空集合的真子集.對于(3)來講,可舉反例,空集這一個集合就只有自身一個子集.對于(4)來講,當xb時必有xa,則xa時也必有xb.2.集合a=x|-1x3,xz,寫出a的真子集.分析:區(qū)分子集與真子集的概念,空集是任一非空集合的真子集,一個含有n個元素的子集有2n個,真子集有2n-1個,則該題先找該集合元素,后找真子集.解：因-1x3,xz,故x=0,1,2,即a=x|-1x3,xz=0,1,2.真子集:、1、2、0、0,1、0,2、1,2,共7個.3.(1)下列命題正確的是 ( )a.無限集的真子集是有限集b.任何一個集合必定有兩個子集c.自然數(shù)集是整數(shù)集的真子集d.1是質(zhì)數(shù)集的真子集(2)以下五個式子中,錯誤的個數(shù)為 ( )10,1,2 1,-3=-3,1 0,1,21,0,2 0,1,2 0a.5 b.2 c.3 d.4(3)m=x|3x4,a=,則下列關系正確的是 ( )a.am b.am c.am d.am分析:(1)該題要在四個選擇肢中找到符合條件的選擇肢,必須對概念把握準確,無限集的真子集有可能是無限集,如n是r的真子集,排除a;由于只有一個子集,即它本身,排除b;由于1不是質(zhì)數(shù),排除d.(2)該題涉及到的是元素與集合,集合與集合的關系.應是10,1,2,應是0,1,2,應是0.故錯誤的有.(3)m=x|3x4,a=.因3a4,故a是m的一個元素.a是x|3x2m-1即m2m-1,得m4.綜上有m4.點評：此問題解決要注意：不應忽略;找a中的元素;分類討論思想的運用.拓展提升問題:已知ab,且ac,b=0,1,2,3,4,c=0,2,4,8,則滿足上述條件的集合a共有多少個？活動：學生思考ab,且ac所表達的含義.ab說明集合a是集合b的子集,即集合a中元素屬于集合b,同理有集合a中元素屬于集合c.因此集合a中的元素是集合b和集合c的公共元素.思路1:寫出由集合b和集合c的公共元素所組成的集合,得滿足條件的集合a;思路2:分析題意,僅求滿足條件的集合a的個數(shù),轉(zhuǎn)化為求集合b和集合c的公共元素所組成的集合的子集個數(shù).解法一：因ab,ac,b=0,1,2,3,4,c=0,2,4,8,由此,滿足ab,有:,0,1,2,3,4,0,1,0,2,2,3,2,4,0,3,0,4,1,2,1,3,1,4,3,4,0,2,4,0,1,2,0,1,3,0,1,4,1,2,3,1,2,4,2,3,4,0,3,4,0,1,2,3,1,2,3,4,0,1,3,4,0,2,3,1,3,4,0,1,2,4,0,2,3,4,0,1,2,3,4,共25=32(個).又滿足ac的集合a有:,0,2,4,8,0,2,0,4,0,8,2,4,2,8,4,8,0,2,4,0,2,8,0,4,8,2,4,8,0,2,4,8,共24=16(個).其中同時滿足ab,ac的有8個:,0,2,4,0,2,0,4,2,4,0,2,4,實際上到此就可看出,上述解法太繁.解法二：題目只求集合a的個數(shù),而未讓說明a的具體元素,故可將問題等價轉(zhuǎn)化為b、c的公共元素組成集合的子集數(shù)是多少.顯然公共元素有0、2、4,組成集合的子集有23=8(個).點評：有關集合間關系的問題,常用分類討論的思想來解決;關于集合的子集個數(shù)的結(jié)論