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数学 3年级 中等

集合思想:把东西分分类,找找小秘密

通过生活中“水果篮”“文具盒”等熟悉场景,带三年级小朋友认识集合——把同类事物看成一个整体。学习什么是元素、属于关系,用韦恩图直观表示两个集合的交集和并集,并学会用集合思想解决简单的分类和统计问题。

集合 元素 属于 韦恩图 交集 并集 子集 分类思想

1. 概念导入:从整理书包开始

同学们,你们有没有整理过自己的书包?如果让你把“所有的铅笔”放在一个笔袋里,把“所有的橡皮”放在另一个笔袋里,这些铅笔就组成了一个铅笔集合,橡皮组成了橡皮集合

再比如,你有一个水果篮,里面装了苹果、香蕉、橘子;你的同桌也有一个水果篮,里面装了香蕉、橘子和葡萄。这时候,两个水果篮里都有的水果就是香蕉和橘子,我们可以说“两篮水果共同的部分”就是它们的交集。而把两个篮子里的水果全部放在一起(重复的只算一次),就得到了它们的并集

今天我们就来学一学这种神奇的“集合思想”!

2. 核心讲解:集合是什么?

2.1 集合与元素

集合就是把一些确定的、互不相同的东西看作一个整体。集合里的每一个东西叫做这个集合的元素

  • 例:{ 1, 2, 3 } 是一个集合,里面的1、2、3就叫元素。我们写成 1 ∈ {1,2,3} 读作“1属于这个集合”。
  • 例:{ 苹果, 香蕉, 橘子 } 也是一个集合。

2.2 集合的表示方法

我们通常用花括号{ }把元素括起来,元素之间用逗号隔开。也可以用韦恩图(Venn图)来表示集合。韦恩图就是用圆圈把一些东西圈起来,表示它们是一个集合。

图1:用韦恩图表示两个集合 A 和 B,并显示出交集(中间重叠部分)和并集(整个彩色区域)
AB1234567,8图注:集合A有元素1,2,3,7,8;集合B有元素4,5,6,7,8。交集是7和8(紫色区域)。并集是所有数字1-8。

2.3 集合之间的关系

  • 子集:如果集合A的所有元素都在集合B里面,我们就说A是B的子集。比如全班同学组成的集合,男生集合就是它的子集。
  • 交集:两个集合共同拥有的元素组成的集合叫交集,用符号 ∩ 表示。如上图,A∩B = {7,8}。
  • 并集:把两个集合所有元素合在一起(重复的只算一次)得到的集合叫并集,用符号 ∪ 表示。如上图,A∪B = {1,2,3,4,5,6,7,8}。

3. 典型例题

例1(基础):开心农场里,小鸡集合 = { 小鸡1号, 小鸡2号, 小鸡3号 },小鸭集合 = { 小鸭1号, 小鸭2号 }。请问:小鸡集合和小鸭集合有没有共同元素?它们的并集是什么?

思路:小鸡和小鸭是不同的动物,没有相同的成员,所以交集是空集(没有元素)。把它们放在一起就是全部小动物。

解答:交集是 ∅(空集),并集 = { 小鸡1号, 小鸡2号, 小鸡3号, 小鸭1号, 小鸭2号 }。

例2(提高):三(1)班参加数学兴趣小组的同学有:小明、小红、小刚、小丽;参加美术兴趣小组的同学有:小红、小刚、小华、小芳。请用韦恩图表示两个小组的人员,并回答:(1)两个小组都参加的人是谁?(2)至少参加一个小组的人有哪些?

思路:画两个圆,左边圆表示数学组,右边圆表示美术组。重复的人(小红、小刚)写在中间相交部分。

图2:数学组和美术组的人员韦恩图
数学组美术组小明小丽小华小芳小红小刚图注:中间重叠部分表示同时参加两个小组的人。

(1)两个小组都参加的人是:小红、小刚。(交集)
(2)至少参加一个小组的人有:小明、小红、小刚、小丽、小华、小芳。(并集)

例3(拓展):一个笼子里有8只动物:兔子、猫、狗、兔子、猫、仓鼠、乌龟、金鱼。但集合要求元素不能重复,请写出这个动物集合,并判断“猫”是否属于这个集合?

思路:去掉重复的兔子、猫,剩下的每一种动物只写一次。

解答:动物集合 = { 兔子, 猫, 狗, 仓鼠, 乌龟, 金鱼 }。猫 ∈ 这个集合,因为猫是其中的一个元素。

易错提醒:集合里不能有重复的东西,重复的只算一个。

4. 常见误区

  • 误区1:认为集合里的东西必须按顺序排列。
    纠正:集合里的元素没有先后顺序, {1,2,3} 和 {3,2,1} 是同一个集合。
  • 误区2:把交集理解成“两个集合加起来所有东西”。
    纠正:交集是“共同的部分”,并集才是“所有东西合起来”。
  • 误区3:认为集合中的元素可以重复出现。
    纠正:集合的元素必须互不相同,重复的只保留一个。

5. 学习建议

  • 动手做一做:拿不同颜色的卡片,写上数字或名字,用两个呼啦圈在地上摆成韦恩图的样子,把卡片放进去,直观感受交集和并集。
  • 生活中找集合:家里有什么电器集合?你的玩具集合?你和好朋友各自喜欢的颜色集合,看看有没有交集。
  • 用集合思想分类:整理衣柜时,可以把衣服按“夏装”和“冬装”分成两个集合,再看看有没有“春秋通用的”交集。

6. 知识链接

集合思想是数学的基础语言,往后学习分类计数、概率统计、数的整除(因数、倍数)都会用到集合。比如找两个数的公因数,其实就是求它们的集合的交集。在语文课上,也可以用集合思想来给词语分类哦!

7. 习题自测

  1. 已知集合 A = { 2, 4, 6, 8 },集合 B = { 4, 5, 6, 7 },请写出 A∩B 和 A∪B。
  2. 三(2)班同学参加跳绳比赛的有8人,参加踢毽子比赛的有6人,其中既跳绳又踢毽子的有3人。请画韦恩图表示,并求出参加比赛的总人数(注意不要重复计算)。
  3. 判断正误:如果集合 C 是集合 D 的子集,那么 C 的每一个元素都在 D 中。 ( )

参考答案

  1. A∩B = {4,6},A∪B = {2,4,5,6,7,8}。
  2. 图3:跳绳和踢毽子比赛人员韦恩图
    跳绳8人踢毽子6人5人3人3人图注:中间重叠部分3人,左侧只跳绳5人,右侧只踢毽子3人。
    参赛总人数 = 5+3+3 = 11人(或者 8+6-3=11)。
  3. 正确。子集的意思就是所有元素都在大集合里。