1.5
集合语言的应用
把方程、不等式和定义域条件翻译成解集,用集合运算统一处理多个限制条件。
本文章目录
01 · 连接
每个条件都可以对应一个“真值区域”
在同一个给定讨论范围 内,分别把所有使条件、 成立的 放在一起,就得到两个条件对应的对象集合:
例如在实数范围内,条件 对应集合。当 是方程或不等式时,这个集合称为它的解集。这样,方程、不等式和定义域限制都能被翻译成集合,再用统一的集合语言处理。
条件
确定范围
求出真值区域
选择表示列举、区间或图形
02 · 翻译
“且、或、非”对应交、并、补
| 条件语言 | 集合语言 | 元素要求 |
|---|---|---|
| 且 | 两个条件同时成立 | |
| 或 | 至少一个条件成立 | |
| 非 | 在全集内排除 |
03 · 例题
多个限制条件的解集
求满足 且 的实数 组成的集合。
解
- 1
由 得 ,对应集合 。
- 2
由 得集合 。
- 3
两个条件同时成立,取交集:
- 4
回看端点:0 满足两个条件,3 不满足严格不等式,所以结果左闭右开。
求满足 或 的实数解集。
解
- 1
的解集为 。
- 2
的解集为 。
- 3
至少一个条件成立,取并集:
- 4
由于两个区间在 重叠,合并后没有空隙。
04 · 应用
函数定义域是所有合法输入的集合
求函数 的定义域。
解
- 1
平方根有意义要求 ,得到 。
- 2
分母不为 0 要求 ,在实数全集内对应 。
- 3
两个限制必须同时满足,所以定义域为 。
- 4
结果显示:先从 -1 向右取值,再挖去不合法的点 2。
05 · 反向阅读
从集合表示读回原条件
集合语言不仅用于记录答案,也能反向还原条件。看到,可以按区间逐段翻译:
左端 -1 不在集合中,因此是不带等号的严格不等式;右端 2 在集合中,因此要带等号。两个区间之间存在空隙,所以使用“或”连接,而不是把它们写成一个连续范围。
06 · 全章
集合语言的三条主线
- 元素关系
- :判断一个对象是否满足集合 的定义条件。
- 集合关系
- :判断一个集合是否完整落在另一个集合内。
- 集合运算
- :组合或排除已有条件。
- 后续连接
- 方程的根、不等式的解、函数的定义域和事件的范围,都可以用集合统一表达。
下一章将把条件之间的推出关系写成逻辑语言。仍在同一全集 内,设、。若,那么对任意,都有。
回看
本节小结
- 一个条件可以对应所有满足该条件的对象组成的集合
- “且、或、非”分别对应交、并、补的语言结构
- 多个限制条件应先分别求出范围,再进行集合运算
- 最终结果需要注明讨论范围并写成清楚的集合形式