高一數(shù)學(xué)《集合之間的關(guān)系與運(yùn)算》教學(xué)計劃
教學(xué)分析
課本從學(xué)生熟悉的集合出發(fā)，結(jié)合實例，通過類比實數(shù)加法運(yùn)算引入集合間的運(yùn)算，同時，結(jié)合相關(guān)內(nèi)容介紹子集和全集等概念.在安排這部分內(nèi)容時，課本繼續(xù)注重體現(xiàn)邏輯思考的方法，如類比等.
值得注意的問題：在全集和補(bǔ)集的教學(xué)中，應(yīng)注意利用圖形的直觀作用，幫助學(xué)生理解補(bǔ)集的概念，并能夠用直觀圖進(jìn)行求補(bǔ)集的運(yùn)算.
三維目標(biāo)
1.理解兩個集合的并集與交集、全集的含義，掌握求兩個簡單集合的交集與并集的方法，會求給定子集的補(bǔ)集，感受集合作為一種語言，在表示數(shù)學(xué)內(nèi)容時的簡潔和準(zhǔn)確，進(jìn)一步提高類比的能力.
2.通過觀察和類比，借助Venn圖理解集合的基本運(yùn)算.體會直觀圖示對理解抽象概念的作用，培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合的思想.
重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：交集與并集、全集與補(bǔ)集的'概念.
教學(xué)難點(diǎn)：理解交集與并集的概念，以及符號之間的區(qū)別與聯(lián)系.
課時安排
2課時
教學(xué)過程
第1課時
作者：尚大志
導(dǎo)入新課
思路1.我們知道，實數(shù)有加法運(yùn)算，兩個實數(shù)可以相加，例如5+3=8.類比實數(shù)的加法運(yùn)算，集合是否也可以“相加”呢?教師直接點(diǎn)出課題.
思路2.請同學(xué)們考察下列各個集合，你能說出集合C與集合A，B之間的關(guān)系嗎?
(1)A={1,3,5}，B={2,4,6}，C={1,2,3,4,5,6};
(2)A={x|x是有理數(shù)}，B={x|x是無理數(shù)}，C={x|x是實數(shù)}.
引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、類比、思考和交流，得出結(jié)論.教師強(qiáng)調(diào)集合也有運(yùn)算，這就是我們本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容.
思路3.(1)①如圖1甲和乙所示，觀察兩個圖的陰影部分，它們分別同集合A、集合B有什么關(guān)系?
圖1
②觀察集合A，B與集合C={1,2,3,4}之間的關(guān)系.
學(xué)生思考交流并回答，教師直接指出這就是本節(jié)課學(xué)習(xí)的課題：集合的基本運(yùn)算.
(2)①已知集合A={1,2,3}，B={2,3,4}，寫出由集合A，B中的所有元素組成的集合C.
�、谝阎螦={x|x>1}，B={x|x<0}，在數(shù)軸上表示出集合A與B，并寫出由集合A與B中的所有元素組成的集合C.
推進(jìn)新課
新知探究
提出問題
(1)通過上述問題中集合A，B與集合C之間的關(guān)系，類比實數(shù)的加法運(yùn)算，你發(fā)現(xiàn)了什么?
(2)用文字語言來敘述上述問題中，集合A，B與集合C之間的關(guān)系.
(3)用數(shù)學(xué)符號來敘述上述問題中，集合A，B與集合C之間的關(guān)系.
(4)試用Venn圖表示A∪B=C.
(5)請給出集合的并集定義.
(6)求集合的并集是集合間的一種運(yùn)算，那么，集合間還有其他運(yùn)算嗎?
請同學(xué)們考察下面的問題，集合A，B與集合C之間有什么關(guān)系?
�、貯={2,4,6,8,10}，B={3,5,8,12}，C={8};
�、贏={x|x是國興中學(xué)2012年9月入學(xué)的高一年級女同學(xué)}，B={x|x是國興中學(xué)2012年9月入學(xué)的高一年級男同學(xué)}，C={x|x是國興中學(xué)2012年9月入學(xué)的高一年級同學(xué)}.
(7)類比集合的并集，請給出集合的交集定義，并分別用三種不同的語言形式來表達(dá).
活動：先讓學(xué)生思考或討論問題，然后再回答，經(jīng)教師提示、點(diǎn)撥，并對回答正確的學(xué)生及時表揚(yáng)，對回答不準(zhǔn)確的學(xué)生提示引導(dǎo)考慮問題的思路，主要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)集合的并集和交集運(yùn)算并能用數(shù)學(xué)符號來刻畫，用Venn圖來表示.
討論結(jié)果：(1)集合之間也可以相加，也可以進(jìn)行運(yùn)算，但是為了不和實數(shù)的運(yùn)算相混淆，規(guī)定這種運(yùn)算不叫集合的加法，而是叫做求集合的并集.集合C叫集合A與B的并集.記為A∪B=C，讀作A并B.
(2)所有屬于集合A或?qū)儆诩螧的元素組成了集合C.
(3)C={x|x∈A，或x∈B}.
(4)如圖1所示.
(5)一般地，由所有屬于集合A或?qū)儆诩螧的元素所組成的集合，稱為集合A與B的并集.其含義用符號表示為A∪B={x|x∈A，或x∈B}，用Venn圖表示，如圖1所示.
(6)集合之間還可以求它們的公共元素組成的集合，這種運(yùn)算叫求集合的交集，記作A∩B，讀作A交B.①A∩B=C，②A∪B=C.
(7)一般地，由屬于集合A且屬于集合B的所有元素組成的集合，稱為A與B的交集.
其含義用符號表示為：
A∩B={x|x∈A，且x∈B}.
應(yīng)用示例
例1 集合A={x|x<5 b="{x|x">0}，C={x|x≥10}，則A∩B，B∪C，A∩B∩C分別是什么?
變式訓(xùn)練
1.設(shè)集合A={x|x=2n，n∈N*}，B={x|x=2n，n∈N}，求A∩B，A∪B.
解：對任意m∈A，則有m=2n=2?2n-1，n∈N*，因n∈N*，故n-1∈N，有2n-1∈N，那么m∈B，即對任意m∈A有m∈B，所以A?B.
而10∈B但10 A，即A B，那么A∩B=A，A∪B=B.
2.求滿足{1,2}∪B={1,2,3}的集合B的個數(shù).
解：滿足{1,2}∪B={1,2,3}的集合B一定含有元素3，B={3};還可含1或2其中一個，有{1,3}，{2,3};還可含1和2，即{1,2,3}，那么共有4個滿足條件的集合B.
3.設(shè)集合A={-4,2，a-1，a2}，B={9，a-5,1-a}，已知A∩B={9}，求a.
解：∵A∩B={9}，則9∈A，a-1=9或a2=9.
∴a=10或a=±3.
當(dāng)a=10時，a-5=5 ,1-a=-9;
當(dāng)a=3時，a-1=2不合題意;
當(dāng)a=-3時，a-1=-4不合題意.
故a=10.此時A={-4,2,9,100}，B={9,5，-9}，滿足A∩B={9}.
4.設(shè)集合A={x|2x+1<3}，B={x|-3
A.{x|-3
C.{x|x>-3} D.{x|x<1}
解析：集合A={x|2x+1<3}={x|x<1}，
觀察或由數(shù)軸得A∩B={x|-3
答案：A
例2 設(shè)集合A={x|x2+4x=0}，B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0，a∈R}，若A∩B=B，求a的值.
活動：明確集合A，B中的元素，教師和學(xué)生共同探討滿足A∩B=B的集合A，B的關(guān)系.集 合A是方程x2+4x=0的解組成的集合，可以發(fā)現(xiàn)，B?A，通過分類討論集合B是否為空集來求a的值.利用集合的表示 法來認(rèn)識集合A，B均是方程的解集，通過畫Venn圖發(fā)現(xiàn)集合A，B的關(guān)系，從數(shù)軸上分析求得a的值.
解：由題意得A={-4,0}.
∵A∩B=B，∴B?A.
∴B= 或B≠ .
當(dāng)B= 時，即關(guān)于x的方程x2+2(a+1)x+a2-1=0無實數(shù)解，
則Δ=4(a+1)2-4(a2-1)<0，解得a<-1.
當(dāng)B≠ 時，若集合B僅含有一個元素，則Δ=4(a+1)2-4(a2-1)=0，解得a=-1，
此時，B={x|x2=0}={0}?A，即a=-1符合題意.
若集合B含有兩個元素，則這兩個元素是-4,0，
即關(guān)于x的方程x2+2(a+1)x+a2-1=0的解是-4,0.
則有-4+0=-2(a+1)，-4×0=a2-1.
解得a=1，則a=1符合題意.
綜上所得，a=1或a≤-1.
變式訓(xùn)練
1.已知非空集合A={x|2a+1≤x≤3a-5}，B={x|3≤x≤22}，則能使A?(A∩B)成立的所有a值的集合是什么?
解：由題意知A?(A∩B)，即A?B，A非空，利用數(shù)軸得 解得6≤a≤9，即所有a值的集合是{a|6≤a≤9}.
2.已知集合A={x|-2≤x≤5}，集合B={x|m+1≤x≤2m -1}，且A∪B=A，試求實數(shù)m的取值范圍.
分析：由A∪B=A得B?A，則有B= 或B≠ ，因此對集合B分類討論.
解：∵A∪B=A，∴B?A.
又∵A={x|-2≤x≤5}≠ ，∴B= ，或B≠ .
當(dāng)B= 時，有m+1>2m-1，∴m<2.
當(dāng)B≠ 時，觀察圖4：
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