2023年高中数学知识点.doc
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1、第一章 集合与函数概念一、集合1、集合的含义与表达一般地,我们把研究对象统称为元素。把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集)。通常用大写字母A,B,C,D,表达集合,用小写拉丁字母a,b,c,表达元素。2.集合中元素的特性拟定性:给定的集合,它的元素必须是拟定的,也就是说,给定一个集合,那么任何一个元素在不在这个集合中就拟定了。如,“中国的直辖市”构成一个集合,北京、上海、天津、重庆在这个集合中,杭州、南京、广州不在这个集合中。“身材较高的人”不能构成集合;由于组成它的元素是不拟定的。互异性:一个给定集合中的元素是互不相同的(或说是互异的),即,集合中的元素是不反复出现的。相同元素、反复元素,
2、不管多少,只能算作该集合的一个元素。无序性:不考虑元素之间的顺序只要元素完全相同,就认为是同一个集合。3、集合相等只要构成两个集合的元素是同样的,我们就称这两个集合是相等的。4、元素与集合的关系假如a是集合A的元素,就说a属于集合A,记作aA;假如a不是集合A中的元素,就说a不属于集合A,记作aA。5、常见的数集及记法全体非负整数组成的集合称为非负整数集(或自然数集),记作N;所有正整数组成的集合称为正整数集(在自然数集中排除0的集合),记N*或N+;全体整数组成的集合称为整数集,记Z;全体有理数组成的集合称为有理数集,记Q;全体实数组成的集合称为实数集,记R。拓展与提醒:无序性经常作为计算时
3、验证的重要依据。注意N与N*的区别。N*为正整数集,而N为非负整数集,即0N但0 N*。集合的分类 按元素个数按元素的特性可分为:数集,点集,形集等等。特别地,至少有一个元素的集合叫做非空集合;不具有任何元素的集合叫做空集(),只具有一个元素的集合叫做单元素集。例已知解析 解得x=y=1这与集合中元素的互异性相矛盾。解得x= -1或1(舍去)这时y=0x= -1,y=06、集合的表达方法列举法:把集合中的所有元素一一列举出来,并用花括号“”括起来表达集合的方法叫做列举法。合用条件:有限集或有规律的无限集,形式:描述法:用集合所含元素的共同特性表达集合的方法称为描述法,具体方法是:在花括号内先写
4、上表达这个集合元素的一般符号及取值(或变化)范围;再画一条竖线,在竖线后写出这个集合中元素所具有的共同特性。合用条件:一般适合于无限集,有时也可以是有限集。形式:,其中x为元素,p(x)表达特性。拓展与提醒:假如集合中的元素的范围已经很明确,那么xD可以省略,只写其元素x,如可以表达为。(3)韦恩图法:把集合中的元素写在一条封闭曲线(圆、椭圆、矩形等)内。例 用适当的方法表达下列集合,并指出它是有限集还是无限集:由所有非负奇数组成的集合;平面直角坐标系内所有第三象限的点组成的集合;方程x2+x+1=0的实数根组成的集合。解:由所有非负奇数组成的集合可表达为:,无限集。平面直角坐标系内所有第三象
5、限的点组成的集合为:,无限集。方程x2+x+1=0的判别式的0,故无实数,方程x2+x+1=0的实根组成的集合是空集。7、集合的基本关系子集:一般地,对于两个集合A、B,假如集合A中任意一个无素都是集合B中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合A为集合B的子集,记作,读作“A含于B”(或“B包含A”)。可简述为:若,则集合A是集合B的子集。 集合相等:假如集合A是集合B的子集,且集合B是集合A的子集,此时,集合A与集合B中的元素是同样的,因此,集合A与集合B相等,记作A=B。数学表述法可描述为:对于集合A、B,若,且,则集合A、B相等。真子集:假如集合,但存在元素,且,我们称集合A是集合
6、B的真子集,记作或说:若集合,且AB,则集合A是集合B的真子集。空集:不含任何元素的集合叫做空集,记为,并规定:空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集。拓展与提醒:(1) 。(2) B(其中B为非空集合)(3)对于集合A,B,C,若。(4)对于集合A,B,C,若,C则C(5)对于集合A,B,若。(6)含n元素的集合的所有子集个数为2n个,真子集有2n-1个,非空子集有2n-1个,非空真子集有2n-2个。(7)不同,前者为包含关系,后者为属于关系。8、集合间的基本运算拓展与提醒:对于任意集合A、B,有(1)(2);(3);(4)。并集:一般地,由所有属于集合A或集合B的元素组成的集合,称为
7、集合A与B的并集,记作 (读作“A并B”),即拓展与提醒:对于任意集合A、B,有(1) (2);(3);(4);(5)。交集:一般地,由属于集合A且属于集合B的所有元素组成的集合,称为集合A与B的交集,记作(读作“A交B”),即。全集与补集全集:一般地,假如一个集合具有我们所研究问题中所涉及的所有元素,那么就称这个集合为全集,通常记作U。补集:对于一个集合A,由全集U中不属于集合A的所有元素组成的集合称为集合A相对于全集U的补集,简称为集合A的补集,记作。例 设集合,若AB=,求AB。解析 由AB=得,9A。x2=9或2x-1=9由x2=9得,x=3。当x=3时,与元素的互异性矛盾。当x=-3
8、时,此时,由2x-1=9得x=5.当x=5时,此时,与题设矛盾。综上所述,集合中元素的个数:在研究集合时,经常碰到有关集合元素的个数问题,我们把具有限个元素的集合A叫做有限集,用card来表达有限集合A中元素的个数。例如:.一般地,对任意两个有限集A,B,有card(AB)=card(A)+card(B)-card(AB).当时仅当AB=时,card(AB)=card(A)+card(B).解与集合中元素个数有关的问题时,常用venn图。例 学校先举办了一次田径运动会,某班有8名同学参赛,又举办了一次球类运动会,这个班有12名同学参赛,两次运动会都参赛的有3人,两次运动会中,这个班共有多少名同
9、学参赛?解:设,那么,Card(AB)=card(A)+card(B)-card(AB) =8+12-3=17答:两次运动会中,这个班共有17名同学参赛二、函数及其表达1、函数的概念: 一般地,我们说:设A,B是非空的数集,假如按照某种拟定的相应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一拟定的数f(x)和它相应,那么就称f:AB为集合A到集合B的一个函数,记作其中,x叫做自变量,x的取值范围A叫函数的定义域;与x的值相相应的y值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域,显然,值域是集合B的子集。2、函数的三要素函数的三要素是指定义域、相应关系和值域。由于值域是由定义域和相应关系决定
10、的,所以,假如两个函数的定义域相同,并且相应关系完全一致,我们就称这两个函数相等。提醒:函数符号y=f(x)是由德国数学家莱布尼兹在18世纪引入的。(2)注意区别f(a)和f(x),f(x)是指函数解析式,f(a)是指自变量为a时的函数值。3、区间:设a,b是两个实数,并且ab,我们规定:满足不等式axb的实数x的集合叫做闭区间,表达为a,b;满足不等式axb的实数x的集合叫做开区间,表达为(a,b);满足不等式axb或axb的实数x的集合叫做半开半闭区间,分别表达为这里的实数a与b都叫做相应区间的端点。定义名称符号数轴表达闭区间a,b开区间(a,b)半开半闭区间半开半闭区间实数集常用区间表达
11、为,“”读作“无穷大”。“”读作“负无穷大”,“+”读作“正无穷大”集合符号数轴表达拓展与提醒:(1)在数轴上,用实心点表达涉及在区间内的端点,用空心点表达不涉及在区间内的端点。(2)求函数定义域,重要通过下列途径实现。若f(x)是整式,则定义域为R;若f(x)为分式,则定义域为使分母不为零的全体实数;若f(x)为偶次根式,则定义域为使被开方数为非负数的全体实数;若f(x)的定义域为a,b,则fg(x)的定义域是ag(x)b的解集;若fg(x)的定义域为a,b,则f(x)的定义域是g(x)在下的值域。例1 求下列函数的定义域解:要使故意义,则必须,即x-1且x2,故所求函数的定义域为例2 已知
12、函数f(x)的定义域是-1,3,求f(x+1)和f(x2)的定义域已知函数f(2x+3)的定义域为,求f(x-1)的定义域解: f(x)的定义域为-1,3,f(x+1)的定义域由-1x+13拟定,即-2x2,f(x+1)的定义域为-2,2.f(x2)的定义域由-1x23拟定,即f(x2)的定义域为函数f(2x+3)的定义域为,2x+3中的x满足-1x2,12x+37.令t=2x+3,则f(t)的定义域为.又1x-17,2x8f(x-1)的定义域为4、反函数式子y=f(x)表达y是自变量x的函数,设它的定义域为A,值域为C,我们从式子y=f(x)中解出x得到x=g(y),假如对于y在C中的任何一
13、个值通过式子x=g(y),x在A中都有唯一拟定的值和它相应,那么式子x=g(y)表达y是自变量x的函数,这样的函数x=g(y)叫做y=f(x)的反函数,记作,一般写成.拓展与提醒:(1)函数y=f(x)的定义域和值域分别是它的反函数的值域和定义域;(2)函数y=f(x)的图象和它的反函数的图象关于直线y=x对称。5、函数的三种表达法解析法,就是用数学表达式表达两个变量之间的相应关系。图象法,就是用图象表达两个变量之间的相应关系。列表法,就是列出表格来表达两个变量之间的相应关系。(1)函数用列表法表达时,其定义域是表中自变量所取值的全体,其值域是表中相应函数值的全体。(2)函数用图象法表达时,其
14、定义域是图象投射到x轴上的区域范围,其值域是图象投射到y轴上的区域范围。6、分段函数若函数在定义域的不同子集上相应关系不同,可用几个式子来表达函数,这种形式的函数叫分段函数,它是一类重要函数,形式是:分段函数是一个函数,而不是几个函数,对于分段函数必须分段解决,其定义域为D1D2Dn.拓展与提醒:分段函数中,分段函数的定义域的交集为空集。例 中国移动通信已于2023年3月21日开始在所属18个省、市移动公司陆续推出“全球通”移动电话资费“套餐”,这个套餐的最大特点是针对不同用户采用了不同的收费方法,具体方案如下:方案代号基本月租(元)免费时间(分钟)超过免费时间话费(元/分钟)130480.6
15、02981700.6031683300.5042686000.45538810000.40请问:“套餐”中第3种收费方式的月话费y与月通话量t(月通话量是指一个月内每次通话用时之和)的函数关系式。解:“套餐”中第3种收费函数为7、复合函数若y是u的函数,u又是x的函数,即y=f(u),u=g(x),x(a,b),u(m,n),那么y关于x的函数y=fg(x),x(a,b)叫做f和g的复合函数,u叫做中间变量,u的取值范围是g(x)的值域。8、映射设A,B是两个非空的集合,假如按某一个拟定的相应关系f,使对于集合A中的任何一个元素x,在集合B中都有唯一拟定的元素y与之相应,那么就称相应f:AB为
16、从集合A到集合B的一个映射。拓展与提醒:(1)映射涉及集合A、B以及从A到B的相应法则f,三者缺一不可,且A、B必须非空。(2)A中的元素在B中都能找到唯一的元素和它相应,而B中的元素却不一定在A中找到相应元素,即使有,也不一定只有一个。9、函数解析式的求法待定系数法。若已知函数类型,可设出所求函数的解析式,然后运用已知条件列方程或方程组,再求系数。换元法。若已知函数的解析式,可令,并由此求出x=g(t),然后代入解析式求得y=f(t)的解析式,要注意t的取值范围为所求函数的定义域。赋值法:可令解析式中的自变量等于某些特殊值求解。列方程(组)法求解。若所给式子中具有f(x),或f(x),f(-
17、x)等形式,可考虑构造另一个方程,通过解方程组获解。 配凑法例 解答下列各题:已知f(x)=x2-4x+3,求f(x+1);已知f(x+1)=x2-2x,求f(x);已知二次函数g(x)满足g(1)=1,g(-1)=5,图象过原点,求g(x)。解:f(x+1)=(x+1)2-4(x+1)+3=x2-2x方法一:(配凑法)f(x+1)=(x+1)2-2x-1-2x=(x+1)2-4x-1=(x+1)2-4(x+1)+3, f(x)=x2-4x+3方法二:(换元法)令x+1=t,则x=t-1,f(t)=(t-1)2-2(t-1)=t2-4t+3,f(x)=x2-4x+3.由题意设g(x)=ax2+
18、bx+c,a0.g(1)=1,g(-1)=4,且图象过原点, 解得 g(x)=3x2-2x.三、函数的基本性质1、函数的单调性一般地,设函数f(x)的定义域为I:假如对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1x2时,都有f(x1)f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数,如图所示。假如对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2,当x1f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是减函数,如图所示。假如函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间上具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间。拓展与提醒:定义
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