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集合是数学中的一个基本概念。简单来说,集合就是一些"东西"的"聚集"或"总体"。这些"东西"可以是数字、字母、人、物体,甚至其他的集合。组成集合的每一个"东西"叫做集合的元素。比如,你们班所有同学就是一个集合,每个同学都是这个集合的元素。
集合里的元素有三个基本特性。第一,确定性:一个东西要么是这个集合里的,要么不是,不能模棱两可。比如,"高个子学生"就不能确定,因为多高算高没有明确标准;但"身高超过1米80的学生"就可以确定。第二,互异性:集合里的元素都是不一样的,没有重复的。比如,字母"APPLE"里的字母组成的集合是{A, P, L, E},而不是{A, P, P, L, E}。第三,无序性:集合里的元素排列顺序不重要。{1, 2, 3}和{3, 1, 2}是同一个集合。
我们怎么表示一个集合呢?有两种常用方法。第一种是列举法:把集合里的所有元素或部分元素写出来,用花括号括起来,元素之间用逗号隔开。比如,小于5的正整数集合可以写成{1, 2, 3, 4};英文字母集合可以写成{A, B, C, ..., Z},当元素很多时,可以用省略号。第二种是描述法:用花括号括起来,里面写上元素的共同特征。格式通常是{x | x 具有某种性质},读作"x的集合,使得x具有某种性质"。比如,小于5的正整数集合可以写成{x | x小于5,x是正整数};偶数集合可以写成{x | x是偶数}。
元素和集合的关系可以用属于和不属于来表示。如果一个元素a在集合A里,我们就说a属于集合A,记作 a ∈ A。比如,3 ∈ {1, 2, 3, 4},表示3是这个集合的元素。如果一个元素b不在集合A里,我们就说b不属于集合A,记作 b ∉ A。比如,5 ∉ {1, 2, 3, 4},表示5不是这个集合的元素。还有一个特殊的集合叫做空集,它不包含任何元素,记作 ∅ 或 {}。比如,所有身高超过3米的高中一年级学生组成的集合就是一个空集。
集合是现代数学的基础之一,很多概念都建立在集合论上。让我们总结一下今天学到的内容:集合是一些"东西"的总体,元素是组成集合的"东西";集合元素具有确定性、互异性和无序性;集合可以用列举法或描述法表示;元素与集合的关系用∈和∉表示。集合在数学中有广泛的应用:函数的定义域和值域都是集合;概率论中的样本空间是集合;几何中研究点集、线集、面集;数论中研究各种数集,如自然数、整数、有理数等。刚开始接触集合可能觉得有点抽象,但多看例子、多练习,就会慢慢理解了。