集合 01 集合与常用逻辑用语

集合

集合的概念:一般地,我们把研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合。集合通常用大写字母\(A\),\(B\),\(C\),…表示,元素用小写字母\(a\),\(b\),\(c\),…表示。例如,一个班级的所有学生可以组成一个集合,而每个学生就是这个集合中的元素。

集合中元素的特性:

确定性:给定一个集合,任何一个对象是不是这个集合的元素是确定的。例如,“所有的好人”不能构成一个集合,因为“好人”的标准不明确,不满足确定性;而“大于\(2\)且小于\(5\)的整数”可以构成集合\(\{3,4\}\),因为对于任何一个整数,都能明确它是否属于这个集合。

互异性:集合中的元素互不相同。例如,集合\(\{1,2,2,3\}\)不符合集合元素的互异性,应写成\(\{1,2,3\}\)。

无序性:集合中的元素没有顺序之分。例如,集合\(\{1,2,3\}\)和\(\{3,2,1\}\)是同一个集合。

集合的表示方法:

列举法:把集合中的元素一一列举出来,并用花括号“\(\{\}\)”括起来表示集合。例如,\(\{1,2,3,4,5\}\)表示由\(1\),\(2\),\(3\),\(4\),\(5\)这五个元素组成的集合。

描述法:用集合所含元素的共同特征表示集合的方法。一般形式为\(\{x\mid P(x)\}\),其中\(x\)表示集合中的元素,\(P(x)\)表示元素\(x\)所满足的条件。例如,\(\{x\mid x是小于10的正偶数\}\)表示集合\(\{2,4,6,8\}\)。

集合间的基本关系:

子集:如果集合\(A\)的任意一个元素都是集合\(B\)的元素,那么集合\(A\)称为集合\(B\)的子集,记作\(A\subseteq B\)(或\(B\supseteq A\))。例如,集合\(\{1,2\}\)是集合\(\{1,2,3\}\)的子集。

真子集:如果\(A\subseteq B\),且存在元素\(x\in B\),但\(x\notin A\),那么集合\(A\)称为集合\(B\)的真子集,记作\(A\subsetneqq B\)。例如,集合\(\{1,2\}\)是集合\(\{1,2,3,4\}\)的真子集。

相等:如果\(A\subseteq B\)且\(B\subseteq A\),那么\(A = B\)。

集合的基本运算:

交集:由所有属于集合\(A\)且属于集合\(B\)的元素所组成的集合,叫做集合\(A\)与\(B\)的交集,记作\(A\cap B\),即\(A\cap B=\{x\mid x\in A且x\in B\}\)。例如,\(A=\{1,2,3,4\}\),\(B=\{3,4,5,6\}\),则\(A\cap B = \{3,4\}\)。

并集:由所有属于集合\(A\)或属于集合\(B\)的元素所组成的集合,叫做集合\(A\)与\(B\)的并集,记作\(A\cup B\),即\(A\cup B=\{x\mid x\in A或x\in B\}\)。例如,对于上述集合\(A\)和\(B\),\(A\cup B = \{1,2,3,4,5,6\}\)。

补集:设\(U\)是一个集合,\(A\)是\(U\)的一个子集,由\(U\)中所有不属于\(A\)的元素组成的集合,叫做子集\(A\)在\(U\)中的补集,记作\(\complement_{U}A\),即\(\complement_{U}A=\{x\mid x\in U且x\notin A\}\)。例如,\(U=\{1,2,3,4,5,6\}\),\(A=\{1,2,3\}\),则\(\complement_{U}A = \{4,5,6\}\)。

常用逻辑用语

命题:可以判断真假的陈述句叫做命题。例如,“\(2 + 3 = 5\)”是真命题,“\(1\)是质数”是假命题。

量词:

全称量词:短语“所有的”“任意一个”在逻辑中通常叫做全称量词,用符号“\(\forall\)”表示。含有全称量词的命题,叫做全称命题。例如,“\(\forall x\in R\),\(x^{2}\geq0\)”是一个全称命题,表示对于任意实数\(x\),\(x^{2}\)都大于等于\(0\)。

存在量词:短语“存在一个”“至少有一个”在逻辑中通常叫做存在量词,用符号“\(\exists\)”表示。含有存在量词的命题,叫做特称命题。例如,“\(\exists x\in R\),\(x^{2}-2x + 1 = 0\)”是一个特称命题,表示存在一个实数\(x\),使得\(x^{2}-2x + 1 = 0\)。

充分条件与必要条件:

如果命题“若\(p\),则\(q\)”为真命题,则\(p\)是\(q\)的充分条件,\(q\)是\(p\)的必要条件。例如,“若\(x = 1\),则\(x^{2}= 1\)”,这里\(x = 1\)是\(x^{2}= 1\)的充分条件,\(x^{2}= 1\)是\(x = 1\)的必要条件。

如果既有\(p\Rightarrow q\),又有\(q\Rightarrow p\),就记作\(p\Leftrightarrow q\),此时\(p\)是\(q\)的充分必要条件,简称充要条件。例如,“\(x = 1\)当且仅当\(x^{3}= 1\)”,\(x = 1\)是\(x^{3}= 1\)的充要条件。

集合与常用逻辑用语是高中数学的基础内容,对于后续学习函数、数列、不等式等知识都有着重要的作用,它为我们提供了一种严谨的数学语言和思维方式,帮助我们更准确地表达和解决数学问题。

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