ТЕОРИЯ МНОЖЕСТВ

Download Report

Transcript ТЕОРИЯ МНОЖЕСТВ

Данная работа подготовлена для учителей математики и информатики.

Имеет цель ознакомления учащихся на уроках и факультативных занятиях.

Автор: учитель информатики и ИКТ Глушков Н. В.

2010 г.

Содержание презентации

• 1.

Понятие множества

• 2.

Операции над множествами

• 3.

Взаимно-однозначное соответствие

• 4.

Наибольший общий делитель

• 5.

Наименьшее общее кратное

• 6.

Понятие функции

• 7.

Системы уравнений

• 8.

Системы и совокупности неравенств

• 9.

Системы неравенств с двумя

• 10.

Вопросы и задания

• 11.

Ответы к заданиям.

1.Одним из фундаментальных понятий математики является понятие множества. Множество можно представить себе как совокупность (собрание) некоторых объектов, объединенных по какому либо признаку.

2. Множество может состоять из чисел (предметов) и т.д. Каждое число (предмет), входящее в множество, называется

элементом

множества. Так, множество однозначных чисел состоит элементов 0,1,2,3.4,5,6,7,8,9.

3. Для записи множества с любыми элементами используются фигурные скобки. Элементы множества можно записать в любом порядке; например, {2;3;1;} и {1;3;2} - это одно и то же множество, состоящее из чисел 1,2,3.

4. Чтобы отличать множества друг от друга, их обозначают прописными буквами латинского алфавита. Например , А={0;1;2;3;4;5;6;7;8;9} -- множество однозначных чисел; число 4 принадлежит множеству А ( 4 ϵ А); число 20 множеству А не принадлежит (20 \ ϵ А)

5. Множество, которое не содержит элементов, называют пустым и обозначают символом Ø 6 .Из рис.1 видно, что каждый элемент множества М принадлежит так же и множеству К Если каждый элемент одного множества М является элементом другого множества К, то говорят, что множество М является

подмножеством

множества К Это выражается записью М К Рис.1

7.

Пустое множество Ø и само множество также считают подмножествами данного множества. Так, множество {1;2;3} имеет 8 подмножеств: Ø,{1},{2},{3},{1;2},{1;3},{2;3},{1;2;3} 9. Различают конечные и бесконечные множества.

Например, множество всех трехзначных чисел – конечное, а множество натуральных чисел – бесконечное.

N 8.

Если каждый элемент множества А является одновременно элементом множества В (A множества B) и каждый элемент множества В – элементом А (В A), то множества А и В называют равными и пишут А=В

1.

Пересечением множеств А и В называется множество, состоящее из элементов, которые принадле жат каждому из данных множеств А и В (рис.2а). Пересечение множеств обозначают символом

и пишут С= А

В={x:x

ϵ

A и x

ϵ B}

Например,

А={1;2;5;7}, B={3;5;7;8

} Тогда пересечением Этих множеств служит множество

C={5;7}

Рис. 2а

A C B

2. Если множества А и В (рис.2б). не имеют общих элементов, то пересечением таких множеств является пустое множество С= А

В=

Ø Например,

А={1;2;5}, B={3;4;7

} Тогда пересечением

Рис. 2б

В Этих множеств служит множество

C=

Ø

3.

Объединением

множеств А и В называется множество, состоящее из всех элементов множеств А и В и только из них (рис.2в).

Объединение

множеств обозна чают символом

U

и пишут C= А U В={x:x

ϵ

A или x

ϵ B}

Например,

А={1;2;5;7}, B={3;5;7

} Тогда объединением Этих множеств служит множество

D={1;2;5;7;3}

Рис. 2в

A

C

B Если множества А и В имеют общие элементы, то каждый из этих общих элементов в объединение входит только один раз.

1. Если каждому элементу множества множества А В можно поставить в соответствие один и только один элемент множества один элемент множества В А и, наоборот, каждому элементу можно поставить в соответствие один и только , то такое соответствие между множествами А и В называется

взаимно однозначным.

Таким образом, эти два множества равносильны 2. Если между множествами А и В можно установить (ВОС), называются (равносильными).

взаимно однозначное соответствие то такие множества эквивалентными 3. Установление (ВОС) дает возможность сравнивать множества с бесконечным числом элементов. Например, между множеством

N натуральных чисел и множеством всех четных натуральных чисел можно установить (ВОС):

1 2 3 4 5 6 7 ………n 2 4 6 8 10 12 14 ……2n

1. Рассмотрим множество А делителей числа , например, 45 и множество В делителей числа 60, т.е.

А={1;3;5;9;15;45}; B={1;2;3;4;5;6;10;12;15;20;30;60 60 называются числа, являющиеся элементами как множеств: А ∩ В={1;3;5;15} } Общими делителями чисел 45 и множества А, так и множества В, т.е. элементы пересечения этих 2.

Наибольший из этих элементов ( число 15) называется наибольшим общим делителем и обозначается так : НОД (45,60)= 15

(НОД)

3. Если наибольший общий делитель чисел равен 1, то такие числа называются взаимно простыми. Например, числа 16 и 25 – взаимно простые, так как НОД (16,25)=1.

4. Пример. Найти Д(126,540). Решение. Имеем: A={2;2;3;3;3;5} 540|2 126|2 270|2 63|3 B={2;3;3;7} 135|3 21|3 A ∩ B={2;3;3} 45|3 7|7 15|3 1 НОД=2*3*3=18 5|5 1

1. Рассмотрим множество А чисел, кратных 4, и множество В чисел кратных 6, т.е.

А={4;8;12;16;20;24,28,36…….}; B={6;12;18;24;30;36 …… } Числа 12, 24,36 являются кратными 4 и 6. Множество С общих кратных есть пересечение множеств А и В, т.е. С = А ∩В.

2.

Наименьший элемент множества С называется наименьшим общим кратным данных чисел и обозначается так НОК(4,6)=12

(НОК)

3. Пример. Найти НОК(270,300). Решение. Имеем: 270|2 300|2 135|3 150|2 45|3 75|3 15|3 25|5 5|5 5|5 1 1 A={2;3;3;3;5} B={2;2;3;5;5} AUB={2;2;3;5;5;3;3} НОК=2*2*3*5*5*3*3=2700

1. Функцией называется отношение f между множествами X и Y, при котором каждому элементу х элемент y функции ϵY. При этом используют запись y=f(x).

областью определения , а множество ϵ Х соответствует единственный Множество Х ( D(f))называется { y ϵY|y=f(x), х ϵ Х} - множеством значений функции E(f). 2.

Функцию называют так же отображением множества D(f) на множество E(f). Например, для функции f, заданной на рис.3а элементы a,b,c множества А отобража ются на элементы 1,2,3 множества В. При этом D(f )=А, а E(f)=В Для функции f, заданной на рис. 3б D(f)={b;c}, а E(f)={1;3}

A b a c B ` 1 2 3 а b c Рис 3 а Элементы множества D(f) также называют значениями аргумента, а соответствующие им элементы множества Е(f) – значениями функции .

1 2 3

Теория множеств является управляющим инструментом для решения уравнений, систем , неравенств и их систем.

1.Уравнение с двумя переменными x и y имеет вид F(x,y)=g(x,y), где f и g выражения с переменными x и y.

2. Решением уравнения с двумя ( тремя и т.д.) переменными называют множество упорядоченных пар (троек и т.д.) значений переменных, обращающих это уравнение в верное равенство.

3. Если требуется найти все пары, тройки и т. д. чисел, являющихся решением всех данных уравнений, то множество этих уравнений называют системой уравнений. Например,  2  

x xy

y

 

x

2 6  5 ,        

x

2

x x

  

y z

x

2  2 1 

z y

 2 ,

x

2 ,     

1.Если ставится задача найти множество общих решений двух или нескольких неравенств, то говорят, что надо решить

систему неравенств

2. Значение переменной, при котором каждое из неравенств системы обращается в верное числовое неравенство, называется

решением системы неравенств .

2.Множество решений системы неравенств есть множеств решений входящих в нее неравенств.

пересечение 3.Неравенства, входящие в систему, объединяются фигурной скобкой. Иногда вместо фигурной скобки используется запись системы в виде двойного неравенства. Например систему: 3  3

x x

  1 1   2 8 , Можно записать таким образом: 2<3x-1<8

x x

4.

Решение системы линейных неравенств с одной переменной сводится к следующим случаям:

 

a b

, (1)

x x

 

a b

, (2)

x

a

,

x

b

(3)

x x

 

a

,

b

(4) a В случае (1) решением системы служит промежуток (b,+ ∞ ) ( рис.4а); в случае (2) -- промежуток (a,b) ( рис.4б); в случае (3) решением системы служит промежуток ( ∞ ,a) ( рис.4в); В случае (4) система не имеет решений – Ø (рис.4

г

).

a) b a б) b В) a b a

г)

b

 1 ,  

x

 2 4

x

5. Пример. Решить систему неравенств: Имеем

x

 2  9 

x

8 ,  11 4

x

, 14   24 0 ,  0       ( 1

x

 , (

x

2 4

x х x x

 2   9

x

8 ,  4 6 , 14 ,    11

x

2 3   )( 0 , )( 8

x

  7

x

) )   0 , 0 Для первого неравенства множеством решений служит промежуток (- ∞,6), для второго , используя метод парабол– промежуток (2,7), а для третьего объединение промежутков ( ∞,3] и [8,+ ∞). С помощью числовой прямой (рис.5) находим, что решением системы неравенств является пересечение указанных множеств т.е. числовой промежуток (2,3] 2 3 6 77 8 Рис.5

6. Если ставится задача найти множество всех таких значений переменной, каждое из которых является реше нием хотя бы одного из дан ных неравенств, то говорят, что надо решить совокупность неравенств .

7. Значение переменной, при котором хотя бы одно из неравенств совокупности обращается в верное числовое неравенство, неравенств. называется решением совокупности Множество решений совокупности неравенств есть объединение множеств решений входящих в нее неравенств.

1/4 8. Пример. Решить совокупность неравенств   0 5 ,

x

2 (  2 7

x

  3

x

)   6

x

 2 , Решение. Преобразовав каждое из неравенств, получим равно сильную совокупность: x>7/3, x>1/4. Для первого неравенства множеством решений служит промежуток (7/3, + ∞), а для второго – промежуток (1/4,+ ∞). помощью числовой прямой (рис.6) находим, что объединением этих множеств является промежуток С (1/4,+ ∞ ).

7/3 Рис. 6

Если задана система неравенств с двумя переменными

f f

1 2 ( (

x x

, ,

y y

) )  

g g

1 ( 2 (

x x

, ,

y y

), ) то решением системы называется упорядоченная пара чисел, удовлетворяющая каждому из неравенств этой системы. Поэтому множество решений системы есть пересечение множеств решений входящих в нее неравенств. Это множество можно изобразить графически на координатной плоскости.

Пусть, например, задана система   

x

2

x

 

y

3 2

y

  2 0 , Для первого неравенства множество решений есть круг с радиусом 2 и с центром в начале координат, а для второго - полуплоскость, расположенная над прямой 2x+3y=0. Множеством решений данной системы служит пересечение указанных множеств , т.е. полукруг рис 7

Рис.7

0 Y Множество решений данной системы неравенств -- полукруг

X 2 +y 2 =2 x 2x+3y=0

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1 какие числа относятся ко множеству N 2. Всегда ли выполнимо вычитание на множестве N 3. Что значит умножить число а на число b 4. Приведите примеры множеств 5. Вместо звездочки поставьте знак : ϵ , / ϵ , так , чтобы полученная запись была верной : а) {3;7}*{7;8;3} ; б) 7*{3;7;8}; в) Ø * {0;1;2}; г){3;4}*{3;4} д)5*{1;10;15) 6. Запишите множество натуральных чисел , расположенных между числами 10, и 16. Какое из чисел 0, 1, 10, 13, 20 принадлежит ( не принадлежит) этому множеству . Используйте соответствующие знаки.

7.

Начертите

два треугольника так, чтобы их пересечением был отрезок, а объединением --четырехугольник.

8. Начертите две концентрические окружности , найти их пересечение и объединение.

1) 3) 5) 7)

9) Решить системы уравнений

  2

x x

  3

y y

  5  2 2)  3

x x

2 2   2

xy

3

xy

  2 160

y

2  8

x

2 

xy

 36

xy

y

2  45 4) 6)   

x x

2  3 

y

2

y

 10  100     2

x

2

x

2  

y

2

y

2  

x

 2

x y

 

y

2  4   

x x

2  

y

y

2  2  100   

x x

3  

y

y

3 5  35 8)

x

3 

y

3  8

x

2 

y

2  4

1)

x

2 13

x

 10 . Решить неравенства , системы и совокупность неравенств  3

x x

2   18 42  0 2)

x

2 3   3

x

4

x

 5  0 3)  

x x

2 2 

x

x

64  4  1 4)

x

 1  3 Совокупность неравенств 5) 2

x

3

x

 3  2  1 6) 3

x

 1 

x

/ 2  2 ; 2

x

 3 

x

/ 4  1 ; 3 

x

 2  4

x

Ответ к заданию № 7 Объединение пересечение Ответ к заданию № 8 Объединение пересечение

ОТВЕТЫ К ЗАДАНИЯМ 9 И 10

9.2 (-2;-4) , (10;0) 9.3 (8;2), (-8;-2),(-5;8,5),(5;-8,5) 10.1 -3=