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集合在高中数学中的应用|高中数学集合中的参数

时间:2019-01-13 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  集合是近代数学中的一个重要概念,集合思想已成为现代数学的理论基础,与高中数学的许多内容有着广泛的联系,中学数学所研究的各种对象都可以看作集合或集合中的元素,用集合语言可以明了地表述数学概念,准确、简捷地进行数学推理。?
  一、主要表现为一个概念是另一个概念的一般化,或此概念是彼概念的特殊情形。?
  用集合的包含关系建立概念系统,可以培养学生善于将概念推广的研究精神,并能帮助学生对数学定理、法则、公式等的认识进一步系统化,从而提高学习质量。?
  如:{正方体}?{长方体}?{直平行六面体}?{平行六面体}?{四棱柱}?{棱柱};数列与函数两概念;互斥事件与对立事件两概念等。?
  例1:给出四个命题:(1)各侧面是正方形的棱柱都是正棱柱,(2)对角面是全等矩形的六面体一定是长方体,(3)有两个侧面垂直于底面的棱柱一定是直棱柱,(4)长方体一定是正四棱柱。其中正确命题的个数是:?
  A.0 B.1 C.2 D.3?
  分析:借助集合间的关系,明确各概念的联系和区别。此题选A。?
  例1:数列{a?n}是等差数列,a?1=50,d=-0.6,求此数列的前n项和的最大值。?
  分析:数列的定义域是正整数集(或它的有限子集{1、2、3、4、……n}),因此可把数列作为特殊函数理解。?
  思路1:表示等差数列的孤立的点在直线上,因此可应用单调性。?
  由a?1=50,d=-0.6,得an=-0.6n+50.6,令an≤0,有n≥84.3。又n∈N?+,则n≥85,即从第85项起以后各项均小于0。所以(Sn)??max?=S??84?=2108.4?
  思路2:等差数列的前n项和Sn是关于n的二次函数,可用二次函数的方法处理。?
  Sn=50n+n(n-1)2×(-0.6)=-0.3n?2+50.3n,当n取接近于5036的自然数,即n=4时,Sn达到最大值S??84?=2108.4?
  例2:若以连续掷两次骰子分别得到的点数m,n作为点P的坐标,求点P在圆x?2+y?2=16内的概率。(人教B版必修3,118页第3题)?
  分析:记点P在圆x?2+y?2=16内为事件A,则A是基本事件空间Ω的子集。基本事件总数是6×6=36,A包含的基本事件有(1,1)(2,2)(1,3)(1,2)(2,3)(3,1)(3,2)(2,1)共8个,P(A)=836=29.?
  二、有许多数学问题,它的解是由几个条件决定的,每一个条件都可以确定某种元素的一个集合,它们的交集的元素就是问题的解,对这样一类数学问题,我们常可以运用求交集的思想来试错与筛选。?
  例3:求函数y=4-x(x+1)(x-1)的定义域。(人教B版必修1,86页第4题)?
  分析:函数的定义域是指使式子有意义的集合,由多个式子经过代数运算而成的函数,求其定义域需取多个式子有意义的交集。?
  由4-x≥0?(x+1)(x-1)≠0得x≤4?x≠±1?
  所以函数的定义域是(-∞,-1)∪(-1,1)∪(1,4)。?
  例4:已知函数y=log12(3x?2-ax+5)在[-1,+∞]上是减函数,求a的取值范围。?
  分析:本题含着两层意思:3x?2-ax+5>0在[-1,+∞]上恒成立,t=3x?2-ax+5在[-1,+∞]上是增函数,实数a的范围是两者的交集。?
  由题意得:a6≤-1,且满足x=-1时3x?2-ax+5>0,综上得-8  而有些需要分类讨论的问题,解题过程往往过于繁杂,此时运用补集的思想(即“正难则反”思想)去解答,常常可以简化讨论。?
  例5:掷3枚硬币,至少出现一个正面向上的概率是(人教B版必修3,131页第2(3)题)?
  分析:“至少出现一个正面向上”的事件含有1个向上,2个向上,3个向上3类可能,正面做答比较繁琐,可以从它的对立面出发,考虑“一次也不出现正面向上”即“全是反面”的概率。?
  P=1-18=78。?
  例6:如果一元二次方程ax?2+2x+1=0至少有一个负的实数根,确定这个结论成立的充要条件。(人教B版选修2―1,31页第6题)?
  分析:“方程至少有一个负的实数根”有一个负根,两个负根两类可能,正面做答比较繁琐,可以从它的对立面出发,考虑“方程没有负的实数根”。?
  由Δ=4-4a≥0有,a≤1。?
  又-2a>0?1a>0a无解。?
  因此,a≤1。?
  布鲁纳说过,掌握数学思想可使数学问题更容易理解和记忆,领会数学思想是通向迁移大道的“光明之路”。本部分内容含有丰富的数学思想,例如数形结合的思想、分类讨论的思想、等价转化的思想、正难则反的思想等等,显得十分活跃。在教学过程中,注意这些数学思想的挖掘、提炼和渗透,不仅可以帮助学生掌握知识的本质,驾驭问题的求解,而且对于开发学生的智力,培养学生的能力,优化学生的思维品质,提高课堂教学的效果,都具有十分重要的意义。

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