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今天我们来学习一个重要的数学概念——集合。首先让我们观察几个具体的例子,看看它们有什么共同的特点。这里有五个例子:第一个是1到10之间的所有偶数,第二个是某中学今年入学的全体高一学生,第三个是所有正方形,第四个是到直线l的距离等于定长d的所有点,第五个是方程x²-3x+2=0的所有实数根。请大家仔细观察这些例子的表述方式和结构特点。
现在让我们逐一分析这些例子。第一个例子,1到10之间的所有偶数,包括2、4、6、8、10这五个数。第二个例子是某中学今年入学的全体高一学生,这是一个具体的学生群体。第三个例子是所有正方形,不管大小如何,只要是正方形都包括在内。第四个例子是到直线l的距离等于定长d的所有点,这些点形成两条平行线。第五个例子是方程x²-3x+2=0的所有实数根,通过求解我们得到x=1和x=2两个根。
通过仔细观察和对比分析,我们可以发现这五个例子有着明显的共同特点。首先,它们都是由一些对象组成的,比如偶数例子中的数字,学生例子中的人,正方形例子中的几何图形等。其次,这些对象都是确定的,没有模糊不清的地方。最后,这些对象组合在一起形成了一个整体。总结起来,这些例子都是由确定的对象组成的整体,这正是我们要学习的集合概念的核心特征。
基于前面的观察和分析,我们现在可以给出集合的正式定义:由一些确定的对象组成的整体叫做集合。集合有三个基本特性。第一是确定性,集合中的对象必须是明确的,不能有模糊不清的元素。第二是互异性,集合中的对象必须是不同的,相同的对象只能算作一个。第三是无序性,集合中对象的排列顺序是无关紧要的。让我们用前面的例子来验证这些特性:偶数集合中每个数都是确定且不重复的,高一学生集合中每个学生都是明确的个体,正方形集合包含所有满足定义的几何图形。
学会了集合的定义后,我们需要掌握集合的表示方法。集合主要有两种表示方法:列举法和描述法。列举法是把集合中的元素一一列举出来,用大括号括起来,比如偶数集合可以写成A等于大括号2、4、6、8、10,方程的根集合可以写成B等于大括号1、2。描述法是用元素的共同特征来描述集合,比如A可以写成x满足x是1到10的偶数,B可以写成x满足x²-3x+2=0。两种方法各有特点:列举法直观明了,适合表示有限集合;描述法比较简洁,特别适合表示无限集合。