集合的运算 · 中四
集合的运算:例题(中等)
两到三步、组合运算的题目:把“两者皆非”的线索转成并集、为阴影区域写出集合记号,以及求 A′ ∩ B 这类混合表达式的值。
例题 1
一个班有 30 名学生。18 人学华文,15 人学淡米尔文,5 人两种语言都不学。
有多少名学生两种语言都学?
- 至少学一种语言的人数 = 总数 − 都不学 = 30 − 5 = 25,所以 n(M ∪ T) = 25。
- 用 n(M ∪ T) = n(M) + n(T) − n(M ∩ T)。
- 代入:25 = 18 + 15 − n(M ∩ T) = 33 − n(M ∩ T)。
- 于是 n(M ∩ T) = 33 − 25 = 8。
例题 2
在集合 A 与 B 的文氏图中,阴影覆盖 A 内和 B 内的一切,但 A 与 B 重叠的部分不涂阴影。用集合记号写出该阴影区域。
- “在 A 内或在 B 内”就是并集 A ∪ B。
- 必须去掉的重叠部分是交集 A ∩ B。
- 去掉一个集合,就是与它的补集求交,即 (A ∩ B)′。
- 所以阴影区域为 (A ∪ B) ∩ (A ∩ B)′。
例题 3
全集为 ξ = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}。集合 A = {ξ 中 2 的倍数},集合 B = {ξ 中 3 的倍数}。
列出 A′ ∩ B 的元素。
- 列出 A = {2, 4, 6, 8, 10, 12},B = {3, 6, 9, 12}。
- A′ 是 ξ 中不属于 A 的元素:A′ = {1, 3, 5, 7, 9, 11}。
- A′ ∩ B 只保留同时属于 A′ 和 B 的元素。
- 在 B = {3, 6, 9, 12} 中,只有 3 和 9 属于 A′,所以 A′ ∩ B = {3, 9}。
例题 4
在一个 40 名学生的班级里,25 人打羽毛球,20 人下象棋,8 人两样都玩。求 (a) 只打羽毛球的人数,(b) 两样都不玩的人数。
- 只打羽毛球 = 25 − 8 = 17。
- 至少玩一样的人数 = 25 + 20 − 8 = 37。
- 两样都不玩 = 总数 − 至少一样 = 40 − 37 = 3。
例题 5
图中在全集内画有三个集合 A、B 和 C。阴影区域位于 A 与 B 之内但在 C 之外。
用集合符号写出该阴影区域。
- “在 A 与 B 之内”表示交集 A ∩ B。
- “在 C 之外”表示补集 C′。
- 用交集把两个条件结合:(A ∩ B) ∩ C′。
- 通常写作 A ∩ B ∩ C′。
例题 6
已知 ξ = {1, 2, 3, …, 15},A = {质数},B = {3 的倍数},列出 (A ∪ B)′ 的元素。
- 列出 A:15 以内的质数是 2、3、5、7、11、13。
- 列出 B:15 以内 3 的倍数是 3、6、9、12、15。
- A ∪ B = {2, 3, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 15}。
- (A ∪ B)′ = ξ 中不在并集里的元素 = {1, 4, 8, 10, 14}。
例题 7
某班45名学生中,28人喜欢榴梿,22人喜欢山竹,6人两种水果都不喜欢。(a) 有多少学生两种水果都喜欢?
(b) 有多少学生只喜欢山竹?
- 至少喜欢一种水果的学生 = 45 − 6 = 39
- n(D ∪ M) = n(D) + n(M) − n(D ∩ M)
- 39 = 28 + 22 − n(D ∩ M)
- n(D ∩ M) = 50 − 39 = 11
- 只喜欢山竹的人数 = n(M) − n(D ∩ M) = 22 − 11 = 11
例题 8
已知 ξ = {1, 2, 3, …, 20},A = {20的因数},B = {ξ 中4的倍数},列出 A ∩ B′ 的元素。
- A = {1, 2, 4, 5, 10, 20}
- B = {4, 8, 12, 16, 20}
- B′ = ξ \ B = {1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 19}
- A ∩ B′ 是属于A但不属于B的元素
- A ∩ B′ = {1, 2, 5, 10}
资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)
常见问题
遇到三集合的文氏图题目,怎样才能不搞混?
先填最中间的区域(三个集合都重叠的部分),再往外填两两重叠的部分,最后才填只属于单个集合的部分。从中心往外推算能避免重复计算,这是三集合题目中最常见的错误。
题目描述的是多个集合运算组合而成的区域,怎样最好地把它涂阴影表示出来?
把表达式拆成几个步骤来做,如果需要,可以先分别在几张小文氏图上涂出每个单独的集合运算,再按括号给出的运算顺序把它们组合起来。一次性直接涂完,在涉及三个或更多集合时很容易出错。
为什么计算“某区域元素个数”的答案总是不对?
这通常是因为把属于重叠区域的元素重复计算了。正确做法是先用题目给出的总数算出重叠区域的元素个数,再从单个集合的总数中减去,得到只属于该集合的元素个数,最后检查所有区域加起来是否等于题目给出的总数。