正文 十六、集合,映射,函數(1 / 3)

【集合】集合是現代數學的一個重要的基本概念。當我們把一組確定的事物作為整體來考察時,這一整體就叫做集合。

例如,(1)從1到10這10個自然數的全體;(2)小於100的所有質數的全體;(3)全體自然數;(4)一個班所有學生這一整體;(5)世界上所有國家組成的一個整體;等等,它們都是集合的例子。

上述例子可以看出,它們都是分別由不同的對象組成的一個整體,它們的特點是有確定的對象和具有一定的範圍。所以集合這個概念可以用以下的語言來描述:

集合是具有一定範圍的、確定的對象的全體。集合也簡稱為集。在數學中,集合是一個不加定義的“原始概念”。這就是說,不能用比它更原始的概念去定義它。因此,集合在數學中被作為原始的最基本的概念來定義其它數學概念。集合是數學概念的出發點。集合概念具有以下一些屬性:

(1)集合指的是一類事物的整體,而不是指其中的個別事物。

(2)集合中的任一對象具有確定性,即對於任何事物,可以通過某種法則確定其是否屬於某集合,或不屬於某集合,二者必居其一。(應指出,不具有這條屬性的,界限不清的集合是模糊集合。我們這裏所說的集合不是模糊集合,而是普通集合。)

(3)在一般情況下,約定一個集合中的各個對象是互不相同的。凡一個集合中所有相同的對象均應合並起來成為一個對象。例如,由1,1,2,2四個數組成的集合,應變成由1,2兩個數組成的集合。

(4)在一般情況下,集合隻與組成它的成員有關,而與它的成員的順序無關。如由1,2,3,4組成的集合與由2,1,4,3組成的集合是同一個集合。

(5)一個集合不必由同一類事物作為它的對象。例如,由2,3,6可以組成一個集合。

【集合的元素】組成集合的每一個對象,叫做集合的元素,簡稱元。例如,由1,2,3,4,5組成的集合,那麼這個集合的元素就是1,2,3,4,5。班級集合的元素就是這個班級的所有學生。

【屬於、不屬於】當一個對象是某一集合力的元素時,就稱該元素屬於集合。當一個對象不是某一集合的元素時,就稱該元素不屬於集合。

【集合的表示法】集合的表示法通常有以下三種。

(1)列舉法:按任意順序列出集合的所有元素,並用花括號把所有元素括起來。

例1:由1,2,3,4,5五個元素組成的集合。

(2)描述法:說出一個集合的元素的共同特征。

例2:為全體偶數組成的集合,是整數。

(3)韋恩圖法:把一個集合的所有元素都圈在一個圈子裏。

以上集合的三種表示法中,在小學數學課本中滲透集合思想時,常用第三種方法,即韋恩圖法。第一種集合表示法也是較通俗易懂的方法,也經常地被采用。

【有限集】由有限個元素組成的集合,叫做有限集。

例如,由小於一萬的所有自然數組成的集合。

又如,集合5是由一杯水裏所有水的分子所組成的集合,集合5也是有限集。

這是因為18克的水中約含有確定的數的水分子,所以一杯水的水分子的總數可以求出來,就是說,一杯水的水分子組成的集合是有限集。

【無限集】由無限多個元素所組成的集合,叫做無限集。例如,自然數集、偶數集、奇數集、質數集,等都是無限集。這是因為這些集合中的元素的個數是無限的。

【空集】一個元素也沒有的集合,叫做空集。

例如,全班期末考試全部及格,那麼由期末考試不及格的學生組成的集合,就是一個空集。

又如,某棵樹上的鳥都飛走了,那麼這棵樹上的鳥組成的集合就是一個空集。

【非空集合】至少含有一個元素的集合,叫做非空集合。由數0組成的集合就是一個非空集合。這個集合的元素個數為1個,即0。注意由數0組成的集合與空集是不同的,數0組成的集合含一個元素0,而空集不含任何元素。

【單元素集】由一個元素組成的集合,叫做單元素集。

【全集】由所研究的所有事物構成的集合,叫做全集。

全集是相對的,一個集合在一定條件下是全集,在另一條件下就可能不是全集。

例如,以一個班為研究對象,那麼全班學生組成的集合就是一個全集;如果以學校為研究對象,那麼全校學生組成的集合是一個全集,而一個班集體就不是全集。

例如,在研究有關自然數的問題時,自然數集合就是一個全集。而偶數集合、奇數集合等都不是全集。如果我們研究的對象僅僅限定在偶數範圍內,那麼偶數集合就成為全集。

【子集】如果集合4的所有元素都是集合5的元素,就稱集合4是集合5的子集合,簡稱子集。

由於集合力的所有元素都是集合5的元素,所以集合4是集合5的子集。