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数学 3年级 简单

集合思想——认识“小家庭”和它们的交集

从学校社团报名表开始,用圆圈图(韦恩图)帮助三年级学生理解集合、交集和并集的概念,学会用分类的眼光看世界。

集合 韦恩图 交集 并集 全集

一、生活导入:热闹的社团抢报

小明听说学校要成立两个新社团:美术社团音乐社团。班上的同学可以报一个,也可以两个都报,还可以一个都不报。老师发了一张报名表,小明发现:

  • 报了美术社团的同学有 10
  • 报了音乐社团的同学有 8
  • 两个社团都报了的同学有 3

小明挠挠头:那全班到底有多少人参加了社团呢?是 10+8=18 人吗?好像不对,因为那3个人被数了两次!今天我们就来用“集合思想”解决这个问题。

二、核心讲解:什么是集合?

集合就是一些东西放在一起组成的一个“小组”。比如:“美术社团的全体同学”就是一个集合,里面的每个同学叫做这个集合的元素

我们用圆圈(也叫韦恩图)来画集合:

图1:美术社团集合和音乐社团集合的韦恩图(蓝色圆代表美术社团,橙色圆代表音乐社团,重叠部分表示两个社团都参加的同学)
全班同学(全集) 美术社团 (集合 A) 音乐社团 (集合 B) 7 只美术 5 只音乐 3 两样都爱 5 什么也不报

看!左边的圆代表美术社团(集合A),右边的圆代表音乐社团(集合B)。中间重叠的部分就是既参加了美术又参加了音乐的同学,这个重叠部分叫做交集。两个圆合起来(包括重叠部分)的所有同学就是并集——至少参加一个社团的同学。

三、怎么算“至少参加一个社团”的人数?

从图1中我们看出:

  • 只参加美术:10 - 3 = 7
  • 只参加音乐:8 - 3 = 5
  • 两个都参加:3

所以至少参加一个社团的人数是:7 + 5 + 3 = 15 人。

也可以这样算:美术人数 + 音乐人数 - 重叠人数,即 $10 + 8 - 3 = 15$。因为重叠的同学被加了两次,所以要减掉一次。

全班一共有 20 个同学,所以有 20 - 15 = 5 个同学一个社团也没报(他们站在圆的外面)。

四、典型例题

例1(简单分类):下面这些水果,哪些是“有核的”,哪些是“无核的”?请把属于“有核的”水果圈成一个集合。

水果:苹果🍎、香蕉🍌、草莓🍓、西瓜🍉、橘子🍊、葡萄🍇

思路:有核的水果(苹果、橘子、西瓜有籽也算有核)放一起,无核的(香蕉、草莓、葡萄常见无籽品种)放另一堆。这就是两个集合。

图2:水果分类韦恩图(左边有核,右边无核,注意两种都符合的水果不需要重叠——因为一个水果不可能既“有核”又“无核”)
有核 🍎苹果 🍊橘子 🍉西瓜 无核 🍌香蕉 🍓草莓 🍇葡萄

例2(重叠问题):三(1)班有 12 人喜欢跳绳,9 人喜欢踢毽子,其中有 4 人两项都喜欢。那么喜欢跳绳或踢毽子的一共有多少人?

思路:用集合思想,喜欢跳绳的是集合A,喜欢踢毽子的是集合B。

只喜欢跳绳:12 - 4 = 8 人;只喜欢踢毽子:9 - 4 = 5 人;两项都喜欢:4 人。

总人数 = 8 + 5 + 4 = 17 人。

或者直接套公式:12 + 9 - 4 = 17。注意 不要忘记减掉重叠部分!

例3(加入全集):三(1)班一共有 30 个同学。其中喜欢跳绳或踢毽子的有 17 人(就是例2的结果)。那么既不跳绳也不踢毽子的有多少人?

思路:全部同学分成两类:要么喜欢跳绳或踢毽子,要么都不喜欢。全班人数就是“喜欢的人”加上“不喜欢的人”。

所以不喜欢的人 = 30 - 17 = 13 人。

你可以画一个大方框表示全班同学,里面再画跳绳和踢毽子的两个圆,圆外面的就是另外13人。

五、常见误区

  • ❌ 重复计数:像例2那样,直接把12+9=21,忘记减掉重叠的4人,这是最易犯的错误。
  • ❌ 混淆“只喜欢”和“喜欢”:“喜欢跳绳的12人”包含了两项都喜欢的人,不能单独当作“只喜欢跳绳”。
  • ❌ 忘记全集外的部分:有些同学可能什么社团都不参加,不能漏掉他们。

六、学习建议

  • 动手画一画:遇到有重叠的问题时,先用圆圈画韦恩图,把数字填进去再计算。
  • 用实物分一分:比如用乐高积木,把红色和蓝色的积木分开,再把既是红色又是蓝色的积木(如果有的话)拿出来放中间。
  • 编个小故事:把自己班级的社团活动、兴趣小组变成题目,印象更深刻。

七、知识链接

集合思想在以后会帮助我们:

  • 四年级学《容斥原理》(就是今天讲的不重不漏地计算总数)。
  • 五年级学《因数与倍数》时,可以用集合表示公因数、公倍数。
  • 初中学《不等式解集》时,要在数轴上画集合。

所以今天打好基础,以后数学会越学越轻松!

八、习题自测

  1. 三(2)班有 15 人报名书法社,10 人报名舞蹈社,其中 6 人两个社都报了。问至少报了一个社的有多少人?
  2. 小朋友们去游乐园,有 8 人玩了过山车,12 人玩了旋转木马,其中有 3 人两个都玩了。那么只玩过山车的有多少人?只玩旋转木马的有多少人?
  3. 三(1)班有 24 人,喜欢画画的有 10 人,喜欢唱歌的有 8 人,两者都喜欢的有 2 人。那么喜欢画画或唱歌的一共有多少人?两者都不喜欢的有多少人?

答案

  1. 15 + 10 - 6 = 19
  2. 只玩过山车:8 - 3 = 5 人;只玩旋转木马:12 - 3 = 9
  3. 喜欢画画或唱歌:10 + 8 - 2 = 16 人;两者都不喜欢:24 - 16 = 8

再次提醒:做第3题时,别忘记用全班总人数减去至少喜欢一种的人数哦!