教材 · 数学 Course 1 · 数与式 · 集合与命题
集合与元素个数 集合と要素の個数
2 集合と命題 / 集合
一句话结论 两个集合把全体切成四块,交集、并集、补集都是其中几块的组合;数并集时重叠部分被数了两遍,要减掉一次:n ( A ∪ B ) = n ( A ) + n ( B ) − n ( A ∩ B ) n(A\cup B)=n(A)+n(B)-n(A\cap B) n ( A ∪ B ) = n ( A ) + n ( B ) − n ( A ∩ B ) 。 补集的横线拆开时 ∩ \cap ∩ 与 ∪ \cup ∪ 互换(德摩根定律)。
EJU 的集合题有两副面孔:一种用不等式或倍数描述一批数,问交集、并集、补集;另一种给出问卷的人数,问「两样都选的有几人」。两种题背后是同一张图:两个圈把全体切成四块。把题目的话翻译成「哪几块」,再数出每块有几个,这一节就学完了。
为什么是这样 集合(集合)是范围明确的一批对象:任给一个东西,都能判断它在不在里面。「大的数」构不成集合,「小于 10 10 10 的正奇数」可以。里面的对象叫元素(要素),a a a 属于 A A A 写 a ∈ A a\in A a ∈ A ,不属于写 a ∉ A a\notin A a ∈ / A 。可以逐个列举,如 { 1 , 3 , 5 , 7 , 9 } \{1,3,5,7,9\} { 1 , 3 , 5 , 7 , 9 } ;也可以写条件,如 { 2 n − 1 ∣ n = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 } \{2n-1\mid n=1,2,3,4,5\} { 2 n − 1 ∣ n = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 } 。元素太多时用省略号:{ 2 , 4 , 6 , ⋯ } \{2,4,6,\cdots\} { 2 , 4 , 6 , ⋯ } 。
A A A 的元素全都属于 B B B ,A A A 就是 B B B 的子集(部分集合),记 A ⊂ B A\subset B A ⊂ B ;同时 B ⊂ A B\subset A B ⊂ A 时 A = B A=B A = B 。∈ \in ∈ 连接元素与集合,⊂ \subset ⊂ 连接集合与集合:1 ∈ { 1 , 2 } 1\in\{1,2\} 1 ∈ { 1 , 2 } ,{ 1 } ⊂ { 1 , 2 } \{1\}\subset\{1,2\} { 1 } ⊂ { 1 , 2 } 。没有元素的空集(空集合)∅ \varnothing ∅ 是任何集合的子集。
先定好全体集合(全体集合)U U U ,两个圈 A A A 、B B B 把它切成四块:只在 A A A 、两个都在、只在 B B B 、两个都不在。交集(共通部分)A ∩ B A\cap B A ∩ B 是中间那块,并集(和集合)A ∪ B A\cup B A ∪ B 是前三块,补集(補集合)A ‾ \overline A A 是 U U U 中 A A A 以外的部分。A ∪ B A\cup B A ∪ B 外面只剩「两个都不在」:A ∪ B ‾ = A ‾ ∩ B ‾ \overline{A\cup B}=\overline A\cap\overline B A ∪ B = A ∩ B ;不在中间那块,就是至少不在一个圈里:A ∩ B ‾ = A ‾ ∪ B ‾ \overline{A\cap B}=\overline A\cup\overline B A ∩ B = A ∪ B 。这就是德摩根定律(ド・モルガンの法則)。
两个集合把全体集合切成四块;补集的横线拆开时交集与并集互换 两个圈切出四块 U A B ① ② ③ ④ A∪B 的补集(涂色) U A B A∩B 的补集(涂色) U A B 四块的编号见下方 = A ∩B :两个都不在 = A ∪B :至少不在一个 ① A∩B :只在 A ② A∩B:两个都在(交集) ③ A ∩B:只在 B ④ A ∩B :两个都不在 A∪B = ①②③(并集) 记号和叫法与国内教材不同:日本的
A ⊂ B A\subset B A ⊂ B 包括
A = B A=B A = B ,相当于国内的
⊆ \subseteq ⊆ ;补集写成
A ‾ \overline A A ,不写
∁ U A \complement_U A ∁ U A 。EJU 题干里的「共通部分」「和集合」「補集合」「要素の個数」就是交集、并集、补集、元素个数。
定量表达 有限集合 A A A 的元素个数记作 n ( A ) n(A) n ( A ) 。先数 A A A 再数 B B B ,重叠的 A ∩ B A\cap B A ∩ B 被数了两遍,减掉一次就是公式块。同样,n ( A ‾ ) = n ( U ) − n ( A ) n(\overline A)=n(U)-n(A) n ( A ) = n ( U ) − n ( A ) ,n ( A ∩ B ‾ ) = n ( A ) − n ( A ∩ B ) n(A\cap\overline B)=n(A)-n(A\cap B) n ( A ∩ B ) = n ( A ) − n ( A ∩ B ) 。三个集合的公式见公式一览:多算的减掉,减多的加回。
已知 n ( U ) n(U) n ( U ) 、n ( A ) n(A) n ( A ) 、n ( B ) n(B) n ( B ) 求 n ( A ∩ B ) n(A\cap B) n ( A ∩ B ) 的范围时,把两个圈推来推去看:小圈整个放进大圈时重叠最多,等于较小的那个个数;两圈尽量分开,但 U U U 装不下时被迫重叠,最少是 n ( A ) + n ( B ) − n ( U ) n(A)+n(B)-n(U) n ( A ) + n ( B ) − n ( U ) (这个数为负时最少是 0 0 0 )。
实数的集合画在数轴上:{ x ∣ − 1 < x ≤ 3 } \{x\mid -1<x\le3\} { x ∣ − 1 < x ≤ 3 } 是一段线,取到的端点画实心点,取不到的画空心点。重叠部分是交集,合起来是并集,补集是这段以外的两条射线。
实数的集合画在数轴上:实心点表示端点取得到,空心点表示取不到 −2 −1 0 1 2 3 4 5 6 A −1 < x ≤ 3 B 1 ≤ x < 5 A∩B 1 ≤ x ≤ 3 A∪B −1 < x < 5 怎么用 EJU 常考倍数计数。设 A A A 、B B B 是某范围内 a a a 的倍数、b b b 的倍数,A ∩ B A\cap B A ∩ B 就是 a a a 、b b b 的最小公倍数的倍数(6 6 6 与 8 8 8 是 24 24 24 ,不是 48 48 48 )。1 1 1 到 N N N 里 k k k 的倍数的个数是 N N N 除以 k k k 的商;从 M M M 到 N N N 要减去 1 1 1 到 M − 1 M-1 M − 1 里的个数。「两者都不是」用 n ( U ) − n ( A ∪ B ) n(U)-n(A\cup B) n ( U ) − n ( A ∪ B ) ,「是 a a a 的倍数但不是 b b b 的倍数」用 n ( A ) − n ( A ∩ B ) n(A)-n(A\cap B) n ( A ) − n ( A ∩ B ) 。
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本节还有 7 部分,以及配套的真题和小测验。