Приведите примеры подмножеств и равных множеств из жизни из учебника математики для начальной школы
Обновлено: 07.07.2024
На математическом кружке вместе с учащимися рассматривался ряд задач, благодаря наглядности которых, процесс решения становится понятным и интересным. На первый взгляд им хочется составить систему уравнений, но в процессе решения остается много неизвестных, что ставит их в тупик. Для того, чтобы уметь решать эти задачи, необходимо предварительно рассмотреть некоторые теоретические разделы теории множеств.
Введем определение множества, а так же некоторые обозначения.
Под множеством мы будем понимать такой набор, группу, коллекцию элементов, обладающих каким-либо общим для них всех свойством или признаком.
Множества обозначим А, В, С…, а элементы множеств а, b, с…, используя латинский алфавит.
Можно сделать такую запись определения множества:
“” – принадлежит;
“=>“ – следовательно;
“ø” – пустое множество, т.е. не содержащее ни одного элемента.
Два множества будем называть равными, если они состоят из одних и тех же элементов
Если любой элемент из множества А принадлежит и множеству В, то говорят, что множество А включено в множество В, или множество А является подмножеством множества В, или А является частью В, т.е. если , то , где “С” знак подмножества или включения.
Графически это выглядит так (рис.1):
Можно дать другое определение равных множеств. Два множества называются равными, если они являются взаимными подмножествами.
Рассмотрим операции над множествами и их графическую иллюстрацию (рис.2).
Объединением множеств А и В называется множество С, образованное всеми элементами, которые принадлежат хотя бы одному из множеств А или В. Слова “или ” ключевое в понимании элементов входящих в объединение множеств.
Это определение можно записать с помощью обозначений:
где “ υ ” – знак объединения,
“ / ” – заменяет слова ”таких что“
Пресечение двух множеств А и В называется множество С, образованное всеми элементами, которые принадлежат и множеству А, и множеству В. Здесь уже ключевое слово “и”. Запишем коротко:
“∩“ – знак пересечения. (рис.3)
Обозначим буквой Е основное или универсальное множество, где A С Е (“”- любо число), т.е. А Е = Е; АЕ =А
Множество всех элементов универсального множества Е, не принадлежащих множеству А называется дополнением множества А до Е и обозначается Ā Е или Ā (рис.4)
Е
Примерами для понимания этих понятий являются свойства:
Свойства дополнения имеют свойства двойственности:
Введем еще одно понятие – это мощность множества.
Для конечного множества А через m (A) обозначим число элементов в множестве А.
Из определение следуют свойства:
Для любых конечных множеств справедливы так же утверждения:
m (AB) =m (A) + m (В) – m (А∩В)
m (A∩B) = m (A) + m (В) – m (АВ)
m (ABC) = m (A) + m (В) + m (С)– m (А∩В) - m (А∩С) – m (В∩С) – m (А∩В∩С).
А теперь рассмотрим ряд задач, которые удобно решать, используя графическую иллюстрацию.
Задача №1
В олимпиаде по математике для абитуриентов приняло участие 40 учащихся, им было предложено решить одну задачу по алгебре, одну по геометрии и одну по тригонометрии. По алгебре решили задачу 20 человек, по геометрии – 18 человек, по тригонометрии – 18 человек.
- Сколько учащихся решили все задачи?
- Сколько учащихся решили только две задачи?
- Сколько учащихся решили только одну задачу?
Задача № 2
Первую или вторую контрольные работы по математике успешно написали 33 студента, первую или третью – 31 студент, вторую или третью – 32 студента. Не менее двух контрольных работ выполнили 20 студентов.
Сколько студентов успешно решили только одну контрольную работу?
Задача № 3
В классе 35 учеников. Каждый из них пользуется хотя бы одним из видов городского транспорта: метро, автобусом и троллейбусом. Всеми тремя видами транспорта пользуются 6 учеников, метро и автобусом – 15 учеников, метро и троллейбусом – 13 учеников, троллейбусом и автобусом – 9 учеников.
Сколько учеников пользуются только одним видом транспорта?
Решение задачи № 1
- m (Е) = 40
- m (А) = 20
- m (В) = 18
- m (С) = 18
- m (А∩В) = 7
- m (А∩С) = 8
- m (В∩С) = 9
m (АВС) = 3 => m (АВС) = 40 – 3 = 37
Обозначим разбиение универсального множества Е множествами А, В, С (рис.5).
К 1 – множество учеников, решивших только одну задачу по алгебре;
К 2 – множество учеников, решивших только две задачи по алгебре и геометрии;
К 3 – множество учеников, решивших только задачу по геометрии;
К 4 – множество учеников, решивших только две задачи по алгебре и тригонометрии;
К 5 – множество всех учеников, решивших все три задачи;
К 6 – множество всех учеников, решивших только две задачи, по геометрии и тригонометрии;
К 7 – множество всех учеников, решивших только задачу по тригонометрии;
К 8 – множество всех учеников, не решивших ни одной задачи.
Ответ:
5 учеников решили три задачи;
9 учеников решили только по две задачи;
23 ученика решили только по одной задаче.
С помощью этого метода можно записать решения второй и третьей задачи так:
- m (АВ) = 33
- m (АС) = 31
- m (ВС) = 32
- m (К 2 ) + m (К 4 ) + m (К 6 ) + m (К 5 ) = 20
Ответ:
Только одну контрольную работу решили 18 учеников.
- m (Е) = 35
- m (А∩В∩С)= m (К 5 ) = 6
- m (А∩В)= 15
- m (А∩С)= 13
- m (В∩С)= 9
- m (К 2 ) = m (А∩В) - m (К 5 ) = 15-6=9
- m (К 4 ) = m (А∩С) - m (К 5 ) = 13-6=7
- m (К 6 ) = m (В∩С) - m (К 5 ) = 9-6=3
- m (К 1 ) + m (К 3 ) + m (К 7 ) = m (Е) - m (К 4 ) - m (К 2 ) - m (К 6 ) - m (К 5 ) = 35-7-9-3-6=10
Ответ:
Только одним видом транспорта пользуется 10 учеников.
Приведём примеры множеств:
Множество людей в салоне самолёта
Множество деревьев в парке
Множество планет Солнечной системы
Множество электронов в атоме
Множество натуральных чисел
Конечное, бесконечное и пустое множества
Людей в салоне самолёта легко посчитать, это множество конечно.
С деревьями в парке, планетами и электронами – сложней. Скорее всего, мы не сможем назвать точное количество элементов этих множеств в данный момент времени. Однако, и эти множества конечны.
Натуральное число – это идеальный объект, абстракция. Множество натуральных чисел бесконечно. Как оказалось, человек может оперировать и абстракциями, и бесконечностями.
Конечные множества
Бесконечные множества
Пустые множества
Помидоры на грядке
Числа (натуральные, рациональные, действительные и т.д.)
Количество рациональных чисел на отрезке [0;1]
Полосатые летающие слоны
Все точки пересечения двух параллельных прямых на плоскости
Способы задания множеств
1) Перечисление – в списке задаются все элементы множества.
Множество всех континентов Земли:
Множество натуральных чисел меньших 5:
2) Характеристическое свойство – указывается особенность элементов множества.
A = $\$ - множество всех действительных положительных x
B = $\$ - множество всех натуральных n, кратных 5
C = $\$ – множество всех действительных точек координатной плоскости (x,y), расстояние от которых до начала координат не больше 1 (круг с центром в начале координат, радиусом 1).
D = – множество всех материков планеты Земля
3) Графическое изображение – визуальное моделирование с помощью различных диаграмм (круги Эйлера, интервалы, графики и т.п.)
Подмножества
Множество A называют подмножеством множества B (A $\subseteq$ B), если всякий элемент множества A также является элементом множества B:
$$ A \subseteq B \iff (a \in \Bbb A \Rightarrow a \in \Bbb B) $$
Говорят, что B содержит A, или B покрывает A.
Пустое множество является подмножеством любого множества.
Примеры подмножеств:
Множество людей является подмножеством приматов, живущих на Земле.
Множество натуральных чисел меньших 5 является подмножеством натуральных чисел меньших $10: A = \, B = \, A \subseteq B$
Множество квадратов является подмножеством прямоугольников.
Множество полосатых летающих слонов – как пустое множество - является подмножеством чего угодно: приматов, чисел, прямоугольников. Что удобно для размышлений о смысле всего.
Множество всех подмножеств данного множества A называют булеаном или степенью множества A.
Булеан конечного множества из n элементов содержит $2^n$ элементов:
Примеры
Пример 1. Запишите данное множество с помощью перечисления элементов:
Задано множество целых чисел, квадрат которых меньше 5. Перечисляем:
Задано множество целых чисел, модуль которых не больше 3. Перечисляем:
Задано множество рациональных чисел, являющихся корнями уравнения
(x-1)(2x+5) = 0. Перечисляем:
Задано множество натуральных чисел, входящих в полуинтервал $9 \lt n \le 12$.
Пример 2. Запишите данное множество с помощью характеристического свойства:
а) Множество всех натуральных чисел меньше 10
б) Множество всех действительных чисел, кроме 0
в) Множество всех точек с целыми координатами, принадлежащих прямой y = 2x+1
г) Множество всех целых решений уравнения $x^3+x^2+4 = 0$
Пример 3. Изобразите на графике в координатной плоскости данное множество:
Задано конечное множество точек, которое можно представить перечислением:
Задано бесконечное множество точек, принадлежащих данной гиперболе $y = \frac$ в данном интервале $-4 \le x \le -1$. На графике:
Пример 4. Укажите и запишите с помощью перечисления одно из непустых конечных подмножеств для данного множества:
1. Департамент образования города Москвы Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы
4. 2. Назовите теоретико-множественные понятия, которые школьники изучают в явном виде. Приведите примеры заданий, которые они выполняют для у
2. Назовите теоретико-множественные понятия, которые школьники
изучают в явном виде. Приведите примеры заданий, которые они
выполняют для усвоения этих понятий.
В явном виде школьники изучают такие
понятия:
Элемент множества
Объединение множеств
Пересечение множеств
Разность множеств
Подмножество
Теория множеств – важный раздел математики, потому что очень многие математические понятия определены именно через множества. Например, как я писал в статье Математика для чайников. Глава 4. Алгебра , алгебра – это множество, в котором содержатся абстракции данной алгебры и операции над ними.
А теперь более строго определение множества. Множество – это математический объект, который является совокупностью (набором) других математических объектов, называемых элементами множества . В качестве элемента множества может быть что угодно, в том числе и множество. Но часто задается конкретно, а что может быть элементом множества. Например, если это множество чисел, то его элементами могут быть только числа.
Читайте также: