新课程人教A版必修1全部教案
高中数学子集、全集、补集教案 新课标 人教版 必修1A 教案

子集、全集、补集(一)三维目标一、知识与技能1.了解集合间包含关系的意义.2.理解子集、真子集的概念和意义.3.会判断简单集合的相等关系.二、过程与方法1.观察、分析、归纳.2.数学化表示日常问题.3.提高学生的逻辑思维能力,培养学生等价和化归的思想方法.三、情感态度与价值观1.培养数学来源于生活,又为生活服务的思维方式.2.个体与集体之间,小集体构成大社会的依存关系.3.发展学生抽象、归纳事物的能力,培养学生辩证的观点.教学重点子集、真子集的概念.教学难点元素与子集,属于与包含间的区别;空集是任何非空集合的真子集的理解.教具准备中国地图、多媒体、胶片.教学过程一、创设情景,引入新课师:今天我们先来看一看中国地图,先看江苏省区域在什么地方?再看一看中国的区域.请问:江苏省的区域与中国的区域有何关系?生:江苏省的区域在中国区域的内部.师:如果我们把江苏省的区域用集合A来表示,中国的区域用集合B来表示,则会发现集合A在集合B内,即集合A中的每一个元素都在集合B内.再看一看下面两个集合之间的关系(投影胶片,胶片上可以用一组人群表示)A={x|x为江苏人},B={x|x为中国人},生:江苏人是中国人.师:我说的是从集合的角度看是什么关系?生:集合A中的元素都是集合B中的元素.师:说得对,再来看一看下面给出的集合A中的元素与集合B中的元素有什么关系?(1)A={1,2,3},B={1,2,3,4,5};(2)设A为启东中学高一(2)班女生的全体组成的集合,B为这个班学生的全体组成的集合;(3)设C={x|x是两条边相等的三角形},D={x|x是等腰三角形}.生:均有集合A中的元素都是集合B中的元素.由此引出子集的概念.二、讲解新课1.子集对于两个集合A、B,如果集合A中任意一个元素都是集合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A⊆B(或B ⊇A).读作“A含于B”(或“B包含A”).其数学语言的表示形式为:若对任意的x∈A,有x∈B,则A⊆B.——为判别A是B的子集的方法之一.很明显:N⊆Z,N⊆Q,R⊇Z,R⊇Q.若A不是B的子集,则记作A B(或B A).读作“A不包含于B”(或“B不包含A”).例如,A={2,4},B={3,5,7},则A B.2.图示法表示集合(1)Venn图在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图(必要时还可以用小写字母分别定出集合中的某些元素).由此,A⊆B的图形语言如下图.AB(2)数轴在数学中,表示实数取值范围的集合,我们往往借助于数轴直观地表示.例如{x |x >3}可表示为 0 1 2 3 4 5x 又如{x |x ≤2}可表示为 0 -11 2 3 x 还比如{x |-1≤x <3=可表示为 0 -2-11 2 3 x 3.集合相等对于C ={x |x 是两条边相等的三角形},D ={x |x 是等腰三角形},由于“两条边相等的三角形”是等腰三角形,因此,集合C 、D 都是由所有等腰三角形组成的集合,即集合C 中任何一个元素都是集合D 中的元素.同时,集合D 中任何一个元素也都是集合C 中的元素.这样,集合D 的元素与集合C 的元素是一样的.我们可以用子集概念对两个集合的相等作进一步的数学描述.如果集合A 是集合B 的子集(A ⊆B ),且集合B 是集合A 的子集(B ⊆A ),此时,集合A 与集合B 中的元素是一样的,因此,集合A 与集合B 相等,记作A =B .事实上,A ⊆B ,B ⊆A ⇔A =B .上述结论与实数中的结论“若a ≥b ,且b ≥a ,则a =b ”相类比,同学们有什么体会? 4.真子集如果集合A ⊆B ,但存在元素x ∈B ,且x ∉A ,我们称集合A 是集合B 的真子集,记作A B (或B A ).例如,A ={1,2},B ={1,2,3},则有AB.子集与真子集的区别就在于“A B ”允许A =B 或A B ,而“AB ”是不允许“A =B ”的,所以若“A ⊆B ”,则“AB ”不一定成立.5.空集我们把不含有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,即∅⊆A . 例如{x |x 2+1=0,x ∈R },{边长为3,5,9的三角形}等都是空集.可以让同学们列举多个生活中空集的例子.空集是任何非空集合的真子集,即若A ≠∅,则∅A .6.子集的有关性质 (1)A ⊆A ;(2)A ⊆B ,B ⊆C ⇒A ⊆C ;A B ,BC ⇒A C.7.例题讲解【例1】 写出集合{a ,b }的子集. 解:∅,{a },{b },{a ,b }.方法引导:写子集时先写零个元素构成的集合,即∅,然后写出一个元素构成的集合,再写两个元素构成的集合,依此类推.师:请写出{a ,b ,c }的所有子集.生:∅,{a },{b },{c },{a ,b },{a ,c }{b ,c },{a ,b ,c }. 师:写出{a }的子集. 生:∅,{a }. 师:∅的子集是什么? 生:∅.师:我们可以列一个表格(板演),先猜一猜4个元素集合的子集个数是多少?集 合集合元素个数集合子集个数∅0 1 {a } 1 2 {a ,b } 2 4 {a ,b ,c } 3 8 {a ,b ,c ,d }4 …… ……n 个元素生:16个.师:从上面写出的集合子集我们可以看出集合的子集个数与集合的元素个数之间有什么关系?换句话:你能否猜想n个元素集合的子集共有多少个子集?生:2n个.师:猜得很好.因为我们所学知识还不能证明这个结论,要等到高二学过排列、组合知识后就可以证明了,有兴趣的同学可以自己先学.【例2】写出不等式x-3>2的解集并进行化简(即化成直接表明未知数本身的取值范围的解集).解:不等式x-3>2的解集是{x|x-3>2}={x|x>5}.【例3】在以下六个写法中,错误写法的个数是①{0}∈{0,1}②∅{0}③{0,-1,1}⊆{-1,0,1}④0∈∅⑤Z={全体整数}⑥{(0,0)}={0}A.3B.4C.5D.6思路分析:①中是两个集合的关系,不能用“∈”;④表示空集,空集中无任何元素,所以应是0∉∅;⑤集合符号“{}”本身就表示全体元素之意,故此“全体”不应写;⑥等式左边集合的元素是平面上的原点,而右边集合的元素是数零,故不相等.只有②和③正确.故选B.【例4】已知A={x|x=8m+14n,m、n∈Z},B={x|x=2k,k∈Z},问:(1)数2与集合A的关系如何?(2)集合A与集合B的关系如何?师:元素与集合之间、集合与集合之间分别用什么符号连接?生:元素与集合之间用“∈”或“∉”连接,集合与集合之间用“⊆”“”“=”或“”等连接.师:本问题的第(1)问给了我们什么启示?生:要判别2是否属于A,只需考虑2能否表示成8m+14n的形式,若能写成8m+14n的形式,则说明2∈A,否则2∉A.师:很好.现在的问题是2能否写成8m+14n的形式?生:能,并且可以有多种写法,比如:2=8×2+14×(-1),且2∈Z,-1∈Z,2=8×(-5)+14×3,且-5∈Z,3∈Z等.所以2∈A.师:我们从第(2)问中读到了什么?生:判定两个集合A、B的关系,应优先考察它们的包含关系.对于本题,我们的思考是A⊆B成立吗?B⊆A成立吗?如果两个方面都成立,则A=B;如果只有一个方面成立,则应考虑是否是真子集;如果两个方面都不成立,则两集合不具备包含关系.师:回答得很好,问题是如何判别A⊆B?生:用定义法.任取x∈A,只要能够证明x∈B,则A⊆B就成立了.师:好,现在我们一起解决问题(2).生:任取x0∈B,则x0=2k,k∈Z.∵2k=8×(-5k)+14×3k,且-5k∈Z,3k∈Z,∴2k∈A,即B ⊆A.任取y0∈A,则y0=8m+14n,m、n∈Z,∴y0=8m+14n=2(4m+7n),且4m+7n∈Z.∴8m+14n∈B,即A⊆B.由B ⊆A且A⊆B,∴A=B.师:对于本题我们能够得到A=B,现在的问题是在集合有关问题中如何证明两个集合相等?生1:欲证A=B,根据定义,只需证A⊆B,且B ⊆A即可.生2:如果A、B是元素较少的有限集合,也可用穷举法判别它们相等.师:很好,两位同学的方法加以组合,判别两个集合相等的方法就完美了.由此,平时的学习中,只要敢于探究,善于探究,我们一定能挖掘出自身的潜能,使自己的学习永远立于不败之地,这对我们今后的学习和工作将十分有益.三、课堂练习教科书P8练习题2答案:(1)∈(2)∈(3)=(4)(5)(6)=四、课堂小结1.本节学习的数学知识:子集、集合相等、真子集、子集的性质.2.本节学习的数学方法:归纳的思想、定义法、穷举法.五、布置作业1.满足条件{1,2}M⊆{1,2,3,4,5}的集合M的个数是A.3B.6C.7D.82.已知集合A ={x ,xy ,1-xy },B ={0,|x |,y },A =B ,求实数x 、y 的值.3.已知M ⊆{1,2,3,4,5},且a ∈M 时,也有6-a ∈M ,试求集合M 所有可能的结果.4.若a 、x ∈R ,A ={2,4,x 2-5x +9},B ={3,x 2+ax +a },C ={x 2+(a +1)x -3,1},求: (1)使A ={2,3,4}的x 的值; (2)使2∈B ,B A 的a 、x 的值; (3)使B =C 的a 、x 的值. 板书设计1.1.2 集合间的基本关系子集 Venn 图 集合相等 真子集 空集 子集的性质 例1 例2 例3 例4 课堂练习 课堂小结。
新人教A版高中数学(必修1)1.1《集合》(集合间基本关系)word教案

B
写出集合{a,b,c}的所有子集并指出,
后附:1.教师评课,2.板书设计
1.教师评课:
1)优点:i教态自然、语言表达较清楚;
ii讲练结合、课堂、课件思路比较连贯,有条不紊;
iii运用了类比的数学思想。
2)不足:i老师讲的过多,学生自己思考的少,练习不够;
ii进度有些慢,对子集真子集强调的不够;
A = B
A
B
A B
iii口头语较多、课件速度有些快,师生互动,让学生多
写。
举例应更具体;
iv子集、真子集、非空真子集,让学生说更好,例子引
入更好一些;
v有老师一言堂的感觉,多让学生回答问题。
该让学生
答的教案中应该有体现,例题不应该让学生答;
vi学生老师需要磨合,初中学生对课程深度广度理解不
够,课堂容量大。
对学生的了解不够,课堂容量大。
2.高一年级数学人教(A版)1.1.2集合间的基本关系板书设计
B。
高中数学人教A版 必修1《3.2.1函数的单调性与最大(小)值》教案 Word

四、教学过程
教学
环节
教学内容设计意图
情境引入
课堂探究通过观察生活中熟悉的事物,引入本节新课。
提高学生概括、推理的能力。
通过思考,观察函数的图象,从特殊到一般,归纳总结最值的定义,提高学生的解决问题、分析问题的能力。
得出定义
类比定义类比得出最小值定义
函数最值的几何意义
常见题型
通过实际问题让学生明白怎样求二次函数在整个定义域上的最值以及利用函数的单调性求函数的最值,提高学生解决问题的能力,进一步掌握单调性与最值的关系。
课堂
小结
通过总结,
让学生进
一步巩固
本节所学
内容,提高
概括能力,
板书设计
课后练习
、
课后提高学生的数学运算能力和逻辑推理能力。
通过练习。
新教材高中数学第1章空间向量及其线性运算教案新人教A版选择性必修第一册

新教材高中数学教案新人教A 版选择性必修第一册:第1章 空间向量与立体几何1.1 空间向量及其运算 1.1.1 空间向量及其线性运算学 习 目 标核 心 素 养1.理解空间向量的概念.(难点)2.掌握空间向量的线性运算.(重点)3.掌握共线向量定理、共面向量定理及推论的应用.(重点、难点)1.通过空间向量有关概念的学习,培养学生的数学抽象核心素养.2.借助向量的线性运算、共线向量及共面向量的学习,提升学生的直观想象和逻辑推理的核心素养.国庆期间,某游客从上海世博园(O )游览结束后乘车到外滩(A )观赏黄浦江,然后抵达东方明珠(B )游玩,如图1,游客的实际位移是什么?可以用什么数学概念来表示这个过程?图1 图2如果游客还要登上东方明珠顶端(D )俯瞰上海美丽的夜景,如图2,那么他实际发生的位移是什么?又如何表示呢?1.空间向量(1)定义:在空间,具有大小和方向的量叫做空间向量. (2)长度或模:空间向量的大小. (3)表示方法:①几何表示法:空间向量用有向线段表示;②字母表示法:用字母a ,b ,c ,…表示;若向量a 的起点是A ,终点是B ,也可记作:AB →,其模记为|a |或|AB →|.2.几类常见的空间向量名称 方向 模 记法 零向量 任意 0 0 单位向量 任意 1相反向量 相反 相等 a 的相反向量:-aAB →的相反向量:BA →相等向量相同相等a =b3.空间向量的线性运算 (1)向量的加法、减法 空间向量的运算加法 OB →=OA →+OC →=a +b减法CA →=OA →-OC →=a -b加法运算律①交换律:a +b =b +a②结合律:(a +b )+c =a +(b +c )①定义:实数λ与空间向量a 的乘积λa 仍然是一个向量,称为向量的数乘运算. 当λ>0时,λa 与向量a 方向相同; 当λ<0时,λa 与向量a 方向相反;当λ=0时,λa =0;λa 的长度是a 的长度的|λ|倍. ②运算律a .结合律:λ(μa )=μ(λa )=(λμ)a .b .分配律:(λ+μ)a =λa +μa ,λ(a +b )=λa +λb . 思考:向量运算的结果与向量起点的选择有关系吗? [提示] 没有关系. 4.共线向量(1)定义:表示若干空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,则这些向量叫做共线向量或平行向量.(2)方向向量:在直线l 上取非零向量a ,与向量a 平行的非零向量称为直线l 的方向向量.规定:零向量与任意向量平行,即对任意向量a ,都有0∥a .(3)共线向量定理:对于空间任意两个向量a ,b (b ≠0),a ∥b 的充要条件是存在实数λ使a =λb .(4)如图,O 是直线l 上一点,在直线l 上取非零向量a ,则对于直线l 上任意一点P ,由数乘向量定义及向量共线的充要条件可知,存在实数λ,使得OP →=λa .5.共面向量(1)定义:平行于同一个平面的向量叫做共面向量.(2)共面向量定理:若两个向量a ,b 不共线,则向量p 与向量a ,b 共面的充要条件是存在唯一的有序实数对(x ,y ),使p =x a +y b .(3)空间一点P 位于平面ABC 内的充要条件:存在有序实数对(x ,y ), 使AP →=xAB →+yAC →或对空间任意一点O ,有OP →=OA →+xAB →+yAC →.思考:(1)空间中任意两个向量一定是共面向量吗?(2)若空间任意一点O 和不共线的三点A ,B ,C ,满足OP →=13OA →+13OB →+13OC →,则点P 与点A ,B ,C 是否共面?[提示] (1)空间中任意两个向量都可以平移到同一个平面内,成为同一个平面的两个向量,因此一定是共面向量.(2)由OP →=13OA →+13OB →+13OC →得OP →-OA →=13(OB →-OA →)+13(OC →-OA →)即AP →=13AB →+13AC →,因此点P 与点A ,B ,C 共面.1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)空间向量a ,b ,c ,若a ∥b ,b ∥c ,则a ∥c . ( ) (2)相等向量一定是共线向量. ( ) (3)三个空间向量一定是共面向量. ( ) (4)零向量没有方向.( )[提示] (1)× 若b =0时,a 与c 不一定平行. (2)√ 相等向量一定共线,但共线不一定相等.(3)× 空间两个向量一定是共面向量,但三个空间向量可能是共面的,也可以是不共面的.(4)× 零向量有方向,它的方向是任意的.2.如图所示,在四棱柱ABCD A 1B 1C 1D 1所有的棱中,可作为直线A 1B 1的方向向量的有( )A .1个B .2个C .3个D .4个 D [共四条AB ,A 1B 1,CD ,C 1D 1.]3.点C 在线段AB 上,且|AB |=5,|BC |=3,AB →=λBC →,则λ=________.-53 [因为C 在线段AB 上,所以AB →与BC →方向相反,又因|AB |=5,|BC |=3,故λ=-53.] 4.在三棱锥A BCD 中,若△BCD 是正三角形,E 为其中心,则AB →+12BC →-32DE →-AD →化简的结果为________.0 [延长DE 交边BC 于点F ,连接AF ,则有AB →+12BC →=AF →,32DE →+AD →=AD →+DF →=AF →,故AB →+12BC →-32DE →-AD →=0.]空间向量的有关概念【例1】 (1)给出下列命题: ①若|a |=|b |,则a =b 或a =-b ;②若向量a 是向量b 的相反向量,则|a |=|b |; ③在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,AC →=A 1C 1→;④若空间向量m ,n ,p 满足m =n ,n =p ,则m =p . 其中正确命题的序号是________.(2)如图所示,在平行六面体ABCD A ′B ′C ′D ′中,顶点连接的向量中,与向量AA ′→相等的向量有________;与向量A ′B ′→相反的向量有________.(要求写出所有适合条件的向量)(1)②③④ (2)BB ′→,CC ′→,DD ′→ B ′A ′→,BA →,CD →,C ′D ′→[(1)对于①,向量a 与b 的方向不一定相同或相反,故①错;对于②,根据相反向量的定义知|a |=|b |,故②正确; 对于③,根据相等向量的定义知,AC →=A 1C 1→,故③正确; 对于④,根据相等向量的定义知正确.(2)根据相等向量的定义知,与向量AA ′→相等的向量有BB ′→,CC ′→,DD ′→.与向量A ′B ′→相反的向量有B ′A ′→,BA →,CD →,C ′D ′→.]解答空间向量有关概念问题的关键点及注意点(1)关键点:紧紧抓住向量的两个要素,即大小和方向. (2)注意点:注意一些特殊向量的特性.①零向量不是没有方向,而是它的方向是任意的,且与任何向量都共线,这一点说明了共线向量不具备传递性.②单位向量方向虽然不一定相同,但它们的长度都是1.③两个向量模相等,不一定是相等向量;反之,若两个向量相等,则它们不仅模相等,方向也相同.若两个向量模相等,方向相反,则它们为相反向量.[跟进训练]1.下列关于空间向量的命题中,正确命题的个数是( ) ①长度相等、方向相同的两个向量是相等向量; ②平行且模相等的两个向量是相等向量; ③若a ≠b ,则|a |≠|b |;④两个向量相等,则它们的起点与终点相同. A .0 B .1 C .2 D .3B [根据向量的定义,知长度相等、方向相同的两个向量是相等向量,①正确;平行且模相等的两个向量可能是相等向量,也可能是相反向量,②不正确;当a =-b 时,也有|a |=|b |,③不正确;只要模相等、方向相同,两个向量就是相等向量,与向量的起点与终点无关,④不正确.综上可知只有①正确,故选B.]空间向量的线性运算【例2】 (1)如图所示,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,下列各式中运算结果为向量AC 1的有( )①(AB →+BC →)+CC 1→; ②(AA 1→+A 1D 1→)+D 1C 1→; ③(AB →+BB 1→)+B 1C 1→; ④(AA 1→+A 1B 1→)+B 1C 1→.A .1个B .2个C .3个D .4个(2)已知正四棱锥P ABCD ,O 是正方形ABCD 的中心,Q 是CD 的中点,求下列各式中x ,y ,z 的值.①OQ →=PQ →+yPC →+zPA →; ②PA →=xPO →+yPQ →+PD →.[思路探究] (1)合理根据向量的三角形和平行四边形法则,以及在平行六面体中,体对角线向量等于从同一起点出发的三条棱向量的和.如AC 1→=AB →+AD →+AA 1→.(2)根据数乘向量及三角形或平行四边形法则求解. (1)D [对于①,(AB →+BC →)+CC 1→=AC →+CC 1→=AC 1→; 对于②,(AA 1→+A 1D 1→)+D 1C 1→=AD 1→+D 1C 1→=AC 1→; 对于③,(AB →+BB 1→)+B 1C 1→=AB 1→+B 1C 1→=AC 1→; 对于④,(AA 1→+A 1B 1→)+B 1C 1→=AB 1→+B 1C 1→=AC 1→.] (2)[解] ①如图,∵OQ →=PQ →-PO →=PQ →-12(PA →+PC →)=PQ →-12PC →-12PA →,∴y =z =-12.②∵O 为AC 的中点,Q 为CD 的中点, ∴PA →+PC →=2PO →,PC →+PD →=2PQ →, ∴PA →=2PO →-PC →,PC →=2PQ →-PD →, ∴PA →=2PO →-2PQ →+PD →,∴x =2,y =-2.1.空间向量加法、减法运算的两个技巧(1)巧用相反向量:向量减法的三角形法则是解决空间向量加法、减法的关键,灵活运用相反向量可使向量首尾相接.(2)巧用平移:利用三角形法则和平行四边形法则进行向量加、减法运算时,务必注意和向量、差向量的方向,必要时可采用空间向量的自由平移获得运算结果.2.利用数乘运算进行向量表示的技巧(1)数形结合:利用数乘运算解题时,要结合具体图形,利用三角形法则、平行四边形法则,将目标向量转化为已知向量.(2)明确目标:在化简过程中要有目标意识,巧妙运用中点性质.[跟进训练]2.已知空间四边形ABCD ,连接AC ,BD ,设M ,G 分别是BC ,CD 的中点,则MG →-AB →+AD →等于( )A .32DB →B .3MG →C .3GM →D .2MG → B [MG →-AB →+AD →=MG →-(AB →-AD →)=MG →-DB → =MG →+BD →=MG →+2MG →=3MG →.]共线问题【例3】 (1)设e 1,e 2是空间两个不共线的向量,已知AB =e 1+k e 2,BC =5e 1+4e 2,DC =-e 1-2e 2,且A ,B ,D 三点共线,实数k =________.(2)如图所示,已知四边形ABCD ,ABEF 都是平行四边形且不共面,M ,N 分别是AC ,BF 的中点,判断CE →与MN →是否共线.[思路探究] (1)根据向量共线的充要条件求解.(2)根据数乘向量及三角形法则,把MN →表示成λCE →的形式,再根据向量共线的充要条件求解.(1)1 [AD →=AB →+BC →+CD →=(e 1+k e 2)+(5e 1+4e 2)+(e 1+2e 2)=7e 1+(k +6)e 2. 设AD →=λAB →,则7e 1+(k +6)e 2=λ(e 1+k e 2),所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=7λk =k +6,解得k =1.](2)[解] 法一:因为M ,N 分别是AC ,BF 的中点,且四边形ABCD ,四边形ABEF 都是平行四边形,所以MN →=MA →+AF →+FN →=12CA →+AF →+12FB →.又因为MN →=MC →+CE →+EB →+BN →=-12CA →+CE →-AF →-12FB →,以上两式相加得CE →=2MN →,所以CE →∥MN →,即CE →与MN →共线.法二:因为四边形ABEF 为平行四边形,所以连接AE 时,AE 必过点N . ∴CE →=AE →-AC →=2AN →-2AM → =2(AN →-AM →)=2MN →.所以CE →∥MN →,即CE →与MN →共线.证明空间三点共线的三种思路对于空间三点P ,A ,B 可通过证明下列结论来证明三点共线. (1)存在实数λ,使PA →=λPB →成立. (2)对空间任一点O ,有OP →=OA →+tAB →(t ∈R ). (3)对空间任一点O ,有OP →=xOA →+yOB →(x +y =1).[跟进训练]3.如图,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,E 在A 1D 1上,且A 1E →=2ED 1→,F 在对角线A 1C 上,且A 1F→=23FC →.求证:E ,F ,B 三点共线.[证明] 设AB →=a ,AD →=b ,AA 1→=c , 因为A 1E →=2ED 1→,A 1F →=23FC →,所以A 1E →=23A 1D 1→,A 1F →=25A 1C →,所以A 1E →=23AD →=23b ,A 1F →=25(AC →-AA 1→)=25(AB →+AD →-AA 1→)=25a +25b -25c ,所以EF →=A 1F →-A 1E →=25a -415b -25c =25⎝ ⎛⎭⎪⎫a -23b -c . 又EB →=EA 1→+A 1A →+AB →=-23b -c +a =a -23b -c ,所以EF →=25EB →,所以E ,F ,B 三点共线.向量共面问题1.什么样的向量算是共面向量?[提示] 能够平移到同一个平面内的向量称为共面向量. 2.能说明P ,A ,B ,C 四点共面的结论有哪些? [提示] (1)存在有序实数对(x ,y ),使得AP →=xAB →+yAC →.(2)空间一点P 在平面ABC 内的充要条件是存在有序实数组(x ,y ,z )使得OP →=xOA →+yOB →+zOC →(其中x +y +z =1).(3)四点中任意两点的方向向量与另外两点的方向向量共线,如PA →∥BC →.3.已知向量a ,b ,c 不共面,且p =3a +2b +c ,m =a -b +c ,n =a +b -c ,试判断p ,m ,n 是否共面.[提示] 设p =x m +y n ,即3a +2b +c =x (a -b +c )+y (a +b -c )=(x +y )a +(-x +y )b +(x -y )c . 因为a ,b ,c 不共面,所以⎩⎪⎨⎪⎧x +y =3,-x +y =2,x -y =1,而此方程组无解,所以p 不能用m ,n 表示, 即p ,m ,n 不共面.【例4】 已知A ,B ,C 三点不共线,O 为平面ABC 外一点,若点M 满足OM →=13OA →+13OB →+13OC →. (1)判断MA →,MB →,MC →三个向量是否共面; (2)判断M 是否在平面ABC 内.[思路探究] (1)根据向量共面的充要条件,即判断是否MA →=xMB →+yMC →;(2)根据(1)的结论,也可以利用OM →=xOA →+yOB →+zOC →中x +y +z 是否等于1.[解] (1)∵OA →+OB →+OC →=3OM →, ∴OA →-OM →=(OM →-OB →)+(OM →-OC →), ∴MA →=BM →+CM →=-MB →-MC →, ∴向量MA →,MB →,MC →共面.(2)由(1)知向量MA →,MB →,MC →共面,而它们有共同的起点M ,且A ,B ,C 三点不共线,∴M ,A ,B ,C 共面,即M 在平面ABC 内.1.[变条件]若把本例中条件“OM →=13OA →+13OB →+13OC →”改为“OA →+2OB →=6OP →-3OC →”,点P是否与点A 、B 、C 共面.[解] ∵3OP →-3OC →=OA →+2OB →-3OP →=(OA →-OP →)+(2OB →-2OP →), ∴3CP →=PA →+2PB →,即PA →=-2PB →-3PC →.根据共面向量定理的推论知:点P 与点A ,B ,C 共面.2.[变条件]若把本例条件变成“OP →+OC →=4OA →-OB →”,点P 是否与点A 、B 、C 共面. [解] 设OP →=OA →+xAB →+yAC →(x ,y ∈R ),则OA →+xAB →+yAC →+OC →=4OA →-OB →,∴OA →+x (OB →-OA →)+y (OC →-OA →)+OC →=4OA →-OB →,∴(1-x -y -4)OA →+(1+x )OB →+(1+y )OC →=0,由题意知OA →,OB →,OC →均为非零向量,所以x ,y 满足:⎩⎪⎨⎪⎧ 1-x -y -4=0,1+x =0,1+y =0,显然此方程组无解,故点P 与点A ,B ,C 不共面.3.[变解法]上面两个母题探究,还可以用什么方法判断?[解] (1)由题意知,OP →=16OA →+13OB →+12OC . ∵16+13+12=1,∴点P 与点A 、B 、C 共面. (2)∵OP →=4OA →-OB →-OC →,而4-1-1=2≠1.∴点P 与点A 、B 、C 不共面.解决向量共面的策略1若已知点P 在平面ABC 内,则有AP →=xAB →+yAC →或OP →=xOA →+yOB →+zOC →x +y +z =1,然后利用指定向量表示出已知向量,用待定系数法求出参数.2证明三个向量共面或四点共面,需利用共面向量定理,证明过程中要灵活进行向量的分解与合成,将其中一个向量用另外两个向量来表示.1.一些特殊向量的特性(1)零向量不是没有方向,而是它的方向是任意的.(2)单位向量方向虽然不一定相同,但它们的长度都是1.(3)两个向量模相等,不一定是相等向量,反之,若两个向量相等,则它们不仅模相等,方向也相同.若两个向量模相等,方向相反,则它们为相反向量.2.OP →=OA →+xAB →+yAC →称为空间平面ABC 的向量表达式.由此可知空间中任意平面由空间一点及两个不共线向量唯一确定.3.证明(或判断)A ,B ,C 三点共线时,只需证明存在实数λ,使AB →=λBC →(或AB →=λAC →)即可,也可用“对空间任意一点O ,有OC →=tOA →+(1-t )OB →”来证明A ,B ,C 三点共线.4.空间一点P 位于平面MAB 内的充要条件是存在有序实数对(x ,y ),使MP →=xMA →+yMB →,满足这个关系式的点都在平面MAB 内;反之,平面MAB 内的任一点都满足这个关系式.这个充要条件常用于证明四点共面.5.直线的方向向量是指与直线平行或共线的非零向量,一条直线的方向向量有无穷多个,它们的方向相同或相反.6.向量p 与向量a ,b 共面的充要条件是在a 与b 不共线的前提下才成立的,若a 与b 共线,则不成立.1.下列条件中使M 与A ,B ,C 一定共面的是( )A .OM →=2OA →-OB →-OC →B .OM →=15OA →+13OB →+12OC → C .MA →+MB →+MC →=0D .OM →+OA →+OB →+OC →=0C [由MA →+MB →+MC →=0得MA →=-MB →-MC →,故M ,A ,B ,C 共面.]2.已知正方体ABCD A 1B 1C 1D 1,若点F 是侧面CD 1的中心,且AF →=AD →+mAB →-nAA 1→,则m ,n的值分别为( )A .12,-12B .-12,-12C .-12,12D .12,12A [由于AF →=AD →+DF →=AD →+12(DC →+DD 1→)=AD →+12AB →+12AA 1→,所以m =12,n =-12,故答案为A.]3.化简:12(a +2b -3c )+5⎝ ⎛⎭⎪⎫23a -12b +23c -3(a -2b +c )=________. 56a +92b -76c [原式=12a +b -32c +103a -52b +103c -3a +6b -3c =⎝ ⎛⎭⎪⎫12+103-3a +⎝ ⎛⎭⎪⎫1-52+6b +⎝ ⎛⎭⎪⎫-32+103-3c =56a +92b -76c .]4.给出下列四个命题:①方向相反的两个向量是相反向量;②若a,b满足|a|>|b|且a,b同向,则a>b;③不相等的两个空间向量的模必不相等;④对于任何向量a,b,必有|a+b|≤|a|+|b|.其中正确命题的序号为________.④[对于①,长度相等且方向相反的两个向量是相反向量,故①错;对于②,向量是不能比较大小的,故不正确;对于③,不相等的两个空间向量的模也可以相等,故③错;只有④正确.]5.设两非零向量e1,e2不共线,且k e1+e2与e1+k e2共线,求k的值.[解]∵两非零向量e1,e2不共线,且k e1+e2与e1+k e2共线,∴k e1+e2=t(e1+k e2),则(k-t)e1+(1-tk)e2=0.∵非零向量e1,e2不共线,∴k-t=0,1-kt=0,解得k=±1.。
新教材高中数学第1章空间向量的数量积运算教案新人教A版选择性必修第一册

新教材高中数学教案新人教A 版选择性必修第一册:1.1.2 空间向量的数量积运算学习 目 标核 心 素 养1.掌握空间向量夹角的概念及表示方法.2.掌握空间向量的数量积的定义、性质、运算律及计算方法.(重点)3.掌握投影向量的概念.(重点)4.能用向量的数量积解决立体几何问题.(难点)1.通过学习空间向量的数量积运算,培养学生数学运算的核心素养.2.借助投影向量概念的学习,培养学生直观想象和逻辑推理的核心素养.3.借助利用空间向量数量积证明垂直关系、求夹角和距离运算,提升学生的逻辑推理和数学运算核心素养.已知两个非零向量a 与b ,在空间任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB =θ叫做向量a 与b 的夹角.如果a 与b 的夹角为90°,则称a 与b 垂直,记作a ⊥b .已知两个非零向量a 与b ,它们的夹角为θ,把a ·b =|a ||b |cos θ叫做a 与b 的数量积(或内积)类比探究一下:两个空间向量的夹角以及它们的数量积能否像平面向量那样来定义呢?1.空间向量的夹角 (1)夹角的定义已知两个非零向量a ,b ,在空间任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB 叫做向量a ,b 的夹角,记作〈a ,b 〉.(2)夹角的范围空间任意两个向量的夹角θ的取值范围是[0,π].特别地,当θ=0时,两向量同向共线;当θ=π时,两向量反向共线,所以若a ∥b ,则〈a ,b 〉=0或π;当〈a ,b 〉=π2时,两向量垂直,记作a ⊥b .2.空间向量的数量积(1)定义:已知两个非零向量a ,b ,则|a ||b |cos 〈a ,b 〉叫做a ,b 的数量积,记作a ·b .即a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉.规定:零向量与任何向量的数量积为0. (2)常用结论(a ,b 为非零向量) ①a ⊥b ⇔a ·b =0.②a ·a =|a ||a |cos 〈a ,a 〉=|a |2.③cos〈a ,b 〉=a ·b|a ||b |.(3)数量积的运算律数乘向量与数量积的结合律(λa )·b =λ(a ·b )=a ·(λb )交换律 a ·b =b ·a 分配律a ·(b +c )=a ·b +a ·ca b a b (2)若a ·b >0,则〈a ,b 〉一定是锐角吗?[提示] (1)若a ·b =0,则不一定有a ⊥b ,也可能a =0或b =0.(2)当〈a ,b 〉=0时,也有a ·b >0,故当a ·b >0时,〈a ·b 〉不一定是锐角. 3.投影向量 (1)投影向量在空间,向量a 向向量b 投影,可以先将它们平移到同一个平面内,进而利用平面上向量的投影,得到与向量b 共线的向量c ,c =|a |cos 〈a ,b 〉b|b |,则向量c 称为向量a 在向量b 上的投影向量,同理向量b 在向量a 上的投影向量是|b |cos 〈a ,b 〉a |a |. (2)向量a 在平面β上的投影向量向量a 向平面β投影,就是分别由向量a 的起点A 和终点B 作平面β的垂线,垂足分别为A ′,B ′,得到向量A ′B ′→,则向量A ′B ′→称为向量a 在平面β上的投影向量.这时,向量a ,A ′B ′→的夹角就是向量a 所在直线与平面β所成的角.[提醒] (1)两个向量的数量积是数量,而不是向量,它可以是正数、负数或零; (2)向量数量积的运算不满足消去律、作商和乘法的结合律 ,即a ·b =a ·c ⇒b =c ,a ·b =k ⇒b =ka,(a ·b )·c =a ·(b·c )都不成立.1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)对于非零向量a ,b ,〈a ,b 〉与〈a ,-b 〉相等.( )(2)对于任意向量a ,b ,c ,都有(a ·b )c =a (b ·c ). ( ) (3)若a ·b =b ·c ,且b ≠0,则a =c . ( ) (4)(3a +2b )·(3a -2b )=9|a |2-4|b |2. ( )[提示] (1)× (2)× (3)× (4)√2.(教材P 8练习T 1改编)在正三棱柱ABC A 1B 1C 1中,若AB =BB 1,则AB 1与BC 1所成角的余弦值为( )A .38B .14C .34D .18B [令底面边长为1,则高也为1,AB 1→=AB →+BB 1→,BC 1→=B C →+CC 1→,∴AB 1→·BC 1→=(AB →+BB 1→)·(BC →+CC 1→)=AB →·BC →+BB 1→·CC 1→=1×1×cos 120°+12=12,又|AB 1→|=|BC 1→|= 2.∴cos〈AB 1,BC 1〉=122×2=14.故选B.] 3.已知a =3p -2q ,b =p +q ,p 和q 是相互垂直的单位向量,则a·b =( ) A .1 B .2 C .3 D .4A [由题意知,p·q =0,p 2=q 2=1.所以a ·b =(3p -2q )·(p +q )=3p 2+p ·q -2q 2=3-2=1.]4.设a ⊥b ,〈a ,c 〉=π3,〈b ,c 〉=π6,且|a |=1,|b |=2,|c |=3,则向量a +b +c的模是________.17+63 [因为|a +b +c |2=(a +b +c )2=|a |2+|b |2+|c |2+2(a ·b +a ·c +b ·c )=1+4+9+2⎝ ⎛⎭⎪⎫0+1×3×12+2×3×32=17+63,所以|a +b +c |=17+6 3.]空间向量数量积的运算则AB →·CD →等于( )A .-2B .2C .-2 3D .2 3(2)在四面体OABC 中,棱OA ,OB ,OC 两两垂直,且OA =1,OB =2,OC =3,G 为△ABC 的重心,求OG →·(OA →+OB →+OC →)的值.(1)A [∵CD →=AD →-AC →,∴AB →·CD →=AB →·(AD →-AC →)=AB →·AD →-AB →·AC →=0-2×2×cos 60°=-2.](2)[解] OG →=OA →+AG →=OA →+13(AB →+AC →)=OA →+13[(OB →-OA →)+(OC →-OA →)]=13OB →+13OC →+13OA →. ∴OG →·(OA →+OB →+OC →)=⎝ ⎛⎭⎪⎫13OB →+13OC →+13OA →·(OA →+OB →+OC →)=13OB →2+13OC →2+13OA →2=13×22+13×32+13×12=143.在几何体中求空间向量的数量积的步骤1首先将各向量分解成已知模和夹角的向量的组合形式.2利用向量的运算律将数量积展开,转化成已知模和夹角的向量的数量积. 3根据向量的方向,正确求出向量的夹角及向量的模. 4代入公式a·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉求解.[跟进训练]1.在长方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,AB =AA 1=2,AD =4,E 为侧面AA 1B 1B 的中心,F 为A 1D 1的中点,求下列向量的数量积:(1)BC →·ED 1→;(2)BF →·AB 1→.[解] 如图,设AB →=a ,AD →=b ,AA 1→=c ,则|a |=|c |=2,|b |=4,a·b =b·c =c·a =0.(1)BC →·ED 1→=BC →·(EA 1→+A 1D 1→)=b ·12(c -a )+b =|b |2=42=16.(2)BF →·AB 1→=(BA 1→+A 1F →)·(AB →+AA 1→)=c -a +12b ·(a +c )=|c |2-|a |2=22-22=0.利用数量积证明空间垂直关系【例2】 已知空间四边形OABC 中,∠AOB =∠BOC =∠AOC ,且OA =OB =OC ,M ,N 分别是OA ,BC 的中点,G 是MN 的中点,求证:OG ⊥BC .[思路探究] 首先把向量OG →和BC →均用OA →、OB →、OC →表示出来,通过证明OG →·BC →=0来证得OG ⊥BC .[证明] 连接ON ,设∠AOB =∠BOC =∠AOC =θ, 又设OA →=a ,OB →=b ,OC →=c , 则|a |=|b |=|c |. 又OG →=12(OM →+ON →)=12⎣⎢⎡⎦⎥⎤12OA →+12OB →+OC→=14(a +b +c ),BC →=c -b . ∴OG →·BC →=14(a +b +c )·(c -b )=14(a ·c -a ·b +b ·c -b 2+c 2-b ·c ) =14(|a |2·cos θ-|a |2·cos θ-|a |2+|a |2)=0.∴OG →⊥BC →,即OG ⊥BC .用向量法证明垂直关系的步骤 (1)把几何问题转化为向量问题; (2)用已知向量表示所证向量;(3)结合数量积公式和运算律证明数量积为0; (4)将向量问题回归到几何问题.[跟进训练]2.如图,四棱锥P ABCD 中,底面ABCD 为平行四边形,∠DAB =60°,AB =2AD ,PD ⊥底面ABCD .证明:PA ⊥BD .[证明] 由底面ABCD 为平行四边形,∠DAB =60°,AB =2AD 知,DA ⊥BD ,则BD →·DA →=0.由PD ⊥底面ABCD 知,PD ⊥BD ,则BD →·PD →=0.又PA →=PD →+DA →,∴PA →·BD →=(PD →+DA →)·BD →=PD →·BD →+DA →·BD →=0,即PA ⊥BD .夹角问题b 〉为( )A .30°B .45°C .60°D .以上都不对(2)如图,在空间四边形OABC 中,OA =8,AB =6,AC =4,BC =5,∠OAC =45°,∠OAB =60°,求异面直线OA 与BC 的夹角的余弦值.[思路探究] (1)根据题意,构造△ABC ,使AB →=c ,AC →=b ,BC →=a ,根据△ABC 三边之长,利用余弦定理求出向量a 与b 之间的夹角即可.(2)求异面直线OA 与BC 所成的角,首先来求OA →与BC →的夹角,但要注意异面直线所成角的范围是⎝⎛⎦⎥⎤0,π2,而向量夹角的取值范围为[0,π],注意角度的转化.(1)D [∵a +b +c =0,|a |=2,|b |=3,|c |=4, ∴以这三个向量首尾相连组成△ABC ;令AB →=c ,AC →=b ,BC →=a ,则△ABC 三边之长分别为BC =2,CA =3,AB =4;由余弦定理,得:cos∠BCA =BC 2+CA 2-AB 22BC ·CA =22+32-422×2×3=-14,又向量BC →和CA →是首尾相连,∴这两个向量的夹角是180°-∠BCA , ∴cos〈a ,b 〉=14,即向量a 与b 之间的夹角〈a ,b 〉不是特殊角.](2)[解] ∵BC →=AC →-AB →,∴OA →·BC →=OA →·AC →-OA →·AB →=|OA →|·|AC →|·cos〈OA →,AC →〉-|OA →|·|AB →|·cos 〈OA →,AB →〉=8×4×cos 135°-8×6×cos 120° =24-16 2.∴cos〈OA →,BC →〉=OA →·BC →|OA →|·|BC →|=24-1628×5=3-225,∴异面直线OA 与BC 的夹角的余弦值为3-225.利用向量数量积求夹角问题的思路(1)求两个向量的夹角有两种方法:①结合图形,平移向量,利用空间向量夹角的定义来求,但要注意向量夹角的范围;②先求a ·b ,再利用公式cos 〈a ,b 〉=a ·b|a ||b |求出cos 〈a ,b 〉的值,最后确定〈a ,b 〉的值.(2)求两条异面直线所成的角,步骤如下:①根据题设条件在所求的异面直线上取两个向量(即直线的方向向量); ②将异面直线所成角的问题转化为向量夹角问题; ③利用数量积求向量夹角的余弦值或角的大小;④异面直线所成的角为锐角或直角,利用向量数量积求向量夹角的余弦值时应将余弦值加上绝对值,从而求出异面直线所成的角的大小.[跟进训练]3.如图,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,求BC 1→与AC →夹角的大小.[解] 不妨设正方体的棱长为1,则BC 1→·AC →=(BC →+CC 1→)·(AB →+BC →) =(AD →+AA 1→)·(AB →+AD →)=AD →·AB →+AD →2+AA 1→·AB →+AA 1→·AD → =0+AD 2→+0+0=AD 2→=1, 又∵|BC 1→|=2,|AC →|=2,∴cos〈BC 1→,AC →〉=BC 1→·AC →|BC 1→||AC →|=12×2=12.∵〈BC 1→,AC →〉∈[0,π],∴〈BC 1→,AC →〉=π3.即BC 1→与AC →夹角的大小为π3.距离问题1.用数量积解决的距离问题一般有哪几种? [提示] 线段长度即点点距、点线距、点面距. 2.求模的大小常用哪些公式?[提示] 由公式|a |=a ·a 可以推广为|a ±b |=a ±b2=a 2±2a ·b +b 2.3.如图,已知线段AB ⊥平面α,BC ⊂α,CD ⊥BC ,DF ⊥平面α,且∠DCF =30°,D 与A 在平面α的同侧,若AB =BC =CD =2,试求A ,D 两点间的距离.[提示] ∵AD →=AB →+BC →+CD →,∴|AD →|2=(AB →+BC →+CD →)2=|AB →|2+|BC →|2+|CD →|2+2AB →·BC →+2AB →·CD +2BC →·CD →=12+2(2·2·cos 90°+2·2·cos 120°+2·2·cos 90°)=8,∴|AD →|=22,即A ,D 两点间的距离为2 2.【例4】 如图所示,在平行四边形ABCD 中,AB =AC =1,∠ACD =90°,沿着它的对角线AC 将△ACD 折起,使AB 与CD 成60°角,求此时B ,D 间的距离.[思路探究] BD →=BA →+AC →+CD →―→|BD →|2注意对〈BA →,CD →〉的讨论,再求出B ,D 间距离.[解] ∵∠ACD =90°,∴AC →·CD =0,同理可得AC →·BA →=0.∵AB 与CD 成60°角,∴〈BA →,CD →〉=60°或〈BA →,CD →〉=120°.又BD →=BA →+AC →+CD →,∴|BD →|2=|BA →|2+|AC →|2+|CD →|2+2BA →·AC→+2BA →·CD →+2AC →·CD →=3+2×1×1×cos〈BA →,CD →〉.∴当〈BA →,CD →〉=60°时,|BD →|2=4,此时B ,D 间的距离为2;当〈BA →,CD →〉=120°时,|BD →|2=2,此时B ,D 间的距离为 2.求两点间的距离或线段长的方法(1)将相应线段用向量表示,通过向量运算来求对应向量的模.(2)因为a ·a =|a |2,所以|a |=a·a ,这是利用向量解决距离问题的基本公式.另外,该公式还可以推广为|a ±b |=a ±b2=a 2±2a ·b +b 2.(3)可用|a ·e |=|a ||cos θ|(e 为单位向量,θ为a ,e 的夹角)来求一个向量在另一个向量所在直线上的投影.[跟进训练]4.如图所示,在平面角为120°的二面角αAB β中,AC ⊂α,BD ⊂β,且AC ⊥AB ,BD ⊥AB ,垂足分别为A ,B .已知AC =AB =BD =6,求线段CD 的长.[解] ∵AC ⊥AB ,BD ⊥AB ,∴CA →·AB →=0,BD →·AB →=0.∵二面角αAB β的平面角为120°,∴〈CA →,BD →〉=180°-120°=60°. ∴CD →2=(CA →+AB →+BD →)2=CA →2+AB →2+BD →2+2CA →·AB →+2CA →·BD →+2BD →·AB →=3×62+2×62×cos 60°=144,∴CD =12.1.空间两向量的数量积与平面向量的数量积类似,由于数量积不满足结合律,因此在进行数量积运算时,一次、二次式与实数运算相同,运算公式也相同,三次及以上必须按式中的运算顺序依次进行运算.2.空间向量数量积运算的两种方法(1)利用定义:利用a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉并结合运算律进行计算.(2)利用图形:计算两个向量的数量积,可先将各向量移到同一顶点,利用图形寻找夹角,再代入数量积公式进行运算.3.在几何体中求空间向量数量积的步骤(1)首先将各向量分解成已知模和夹角的向量的组合形式.(2)利用向量的运算律将数量积展开,转化为已知模和夹角的向量的数量积. (3)代入a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉求解.4.空间向量中求两向量夹角与平面向量中的求法完全相同,都是应用公式cos 〈a ,b 〉=a·b |a |·|b |,解题的关键就是求a ·b 和|a |、|b |.求模时注意|a |2=a ·a 的应用.1.如图,空间四边形ABCD 的每条边和对角线的长都等于1,E ,F ,G 分别是AB ,AD ,DC的中点,则FG →·AB →=( )A .34 B .14 C .12 D .32B [由题意可得FG →=12AC →,∴FG →·AB →=12×1×1×cos 60°=14.] 2.已知两异面直线的方向向量分别为a ,b ,且|a |=|b |=1,a·b =-12,则两直线的夹角为( )A .30°B .60°C .120°D .150°B [设向量a ,b 的夹角为θ,则cos θ=a·b |a ||b |=-12,所以θ=120°,则两个方向向量对应的直线的夹角为180°-120°=60°.]3.在空间四边形ABCD 中,AB →·CD →+BC →·AD →+CA →·BD →=________.0 [原式=AB →·CD →+BC →·AD →+CA →·(AD →-AB →)=AB →·(CD →-CA →)+AD →·(BC →+CA →)=AB →·AD →+AD →·BA →=0.]4.如图所示,在一个直二面角αAB β的棱上有两点A ,B ,AC ,BD 分别是这个二面角的两个面内垂直于AB 的线段,且AB =4,AC =6,BD =8,则CD 的长为________.229 [∵CD →=CA →+AB →+BD →=AB →-AC →+BD →,∴CD →2=(AB →-AC →+BD →)2=AB →2+AC →2+BD →2-2AB →·AC →+2AB →·BD →-2AC →·BD →=16+36+64=116,∴|CD →|=229.]5.如图,已知空间四边形ABCD 的每条边和对角线的长都等于a ,点M ,N 分别是边AB ,CD 的中点.(1)求证:MN 为AB 和CD 的公垂线;(2)求MN 的长;(3)求异面直线AN 与MC 所成角的余弦值.[解] 设AB →=p ,AC →=q ,AD →=r .由题意,可知|p |=|q|=|r|=a ,且p ,q ,r 三向量两两夹角均为60°.(1)证明:MN →=AN →-AM →=12(AC →+AD →)-12AB →=12(q +r -p ),∴MN →·AB →=12(q +r -p )·p=12(q ·p +r ·p -p 2)=12(a 2·cos 60°+a 2·cos 60°-a 2)=0∴MN ⊥AB ,同理可证MN ⊥CD .∴MN 为AB 与CD 的公垂线.(2)由(1)可知MN →=12(q +r -p ),∴|MN →|2=(MN →)2=14(q +r -p )2=14[q 2+r 2+p 2+2(q ·r -q·p -r ·p )]=14(a 2+a 2+a 2+2⎝ ⎛⎭⎪⎫a22-a22-a22]=14×2a 2=a22.∴|MN →|=22a ,∴MN 的长度为22a .(3)设向量AN →与MC →的夹角为θ,∵AN →=12(AC →+AD →)=12(q +r ),MC →=AC →-AM →=q -12p ,∴AN →·MC →=12(q +r )·⎝ ⎛⎭⎪⎫q -12p =12⎝ ⎛⎭⎪⎫q 2-12q ·p +r·q -12r ·p =12⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2-12a 2·cos 60°+a 2cos 60°-12a 2·cos 60° =12⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2-a24+a22-a24=a22.又∵|AN →|=|MC →|=32a , ∴AN →·MC →=|AN →|·|MC →|·cos θ=32a ·32a ·cos θ=a22.∴cos θ=23.∴向量AN →与MC →的夹角的余弦值为23.从而异面直线AN 与MC 所成角的余弦值为23.。
新课标人教A版必修1教案(全)

人教版高中数学必修1精品教案(整套)课题:集合的含义与表示(1)课型:新授课教学目标:(1)了解集合、元素的概念,体会集合中元素的三个特征;(2)理解元素与集合的“属于”和“不属于”关系;(3)掌握常用数集及其记法;教学重点:掌握集合的基本概念;教学难点:元素与集合的关系;教学过程:一、引入课题军训前学校通知:8月15日8点,高一年级在体育馆集合进行军训动员;试问这个通知的对象是全体的高一学生还是个别学生?在这里,集合是我们常用的一个词语,我们感兴趣的是问题中某些特定(是高一而不是高二、高三)对象的总体,而不是个别的对象,为此,我们将学习一个新的概念——集合(宣布课题),即是一些研究对象的总体。
阅读课本P2-P3内容二、新课教学(一)集合的有关概念1.集合理论创始人康托尔称集合为一些确定的、不同的东西的全体,人们能意识到这些东西,并且能判断一个给定的东西是否属于这个总体。
2.一般地,我们把研究对象统称为元素(element),一些元素组成的总体叫集合(set),也简称集。
3.思考1:判断以下元素的全体是否组成集合,并说明理由:(1)大于3小于11的偶数;(2)我国的小河流;(3)非负奇数;(4)方程210x+=的解;(5)某校2007级新生;(6)血压很高的人;(7)著名的数学家;(8)平面直角坐标系内所有第三象限的点(9)全班成绩好的学生。
对学生的解答予以讨论、点评,进而讲解下面的问题。
4.关于集合的元素的特征(1)确定性:设A是一个给定的集合,x是某一个具体对象,则或者是A的元素,或者不是A的元素,两种情况必有一种且只有一种成立。
(2)互异性:一个给定集合中的元素,指属于这个集合的互不相同的个体(对象),因此,同一集合中不应重复出现同一元素。
(3)无序性:给定一个集合与集合里面元素的顺序无关。
(4)集合相等:构成两个集合的元素完全一样。
5.元素与集合的关系;(1)如果a是集合A的元素,就说a属于(belong to)A,记作:a∈A(2)如果a不是集合A的元素,就说a不属于(not belong to)A,记作:a∉A例如,我们A表示“1~20以内的所有质数”组成的集合,则有3∈A4∉A,等等。
高中必修1数学a版教案设计
高中必修1数学a版教案设计
教学内容:平面向量
教学目标:学生能够理解和掌握平面向量的概念、运算规则和性质。
教学重点:平面向量的定义、加法、减法、数量积和平行四边形法则。
教学难点:向量的线性运算和向量的性质证明。
教学方法:讲授、示范、实践。
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师通过讲解实际生活中的例子引入平面向量的概念,让学生了解向量的作用和重要性。
二、讲解平面向量的定义和基本性质(15分钟)
教师讲解平面向量的定义、零向量和单位向量的概念,介绍向量的加法和减法规则,并讲解向量的数量积和平行四边形法则。
三、练习与巩固(20分钟)
让学生进行练习,进行向量的加法、减法和数量积计算,巩固所学内容。
四、拓展与应用(15分钟)
引入实际生活中的问题,让学生通过向量的概念和运算规则解决问题,培养学生的应用能力和创新思维。
五、总结与反思(5分钟)
让学生总结本节课所学内容,并检查自己的学习情况,有针对性地进行巩固和提高。
教学过程中,教师要注重激发学生的学习兴趣和主动性,引导学生通过思考和实践提高自己的数学能力。
同时,要根据学生的不同水平和特点,采用灵活多样的教学方式,确保每个学生都能够达到预设的教学目标。
高中英语新课标人教版教案必修一
高中英语新课标人教版教案必修一一、教学内容本节课选自高中英语新课标人教版必修一,具体章节为Unit 1 "My First Day at Senior High"。
教学内容主要包括:了解并描述学生在高中第一天的生活和感受;学会使用一般过去时描述过去的事件;掌握本节课的核心词汇和短语。
二、教学目标1. 能够听懂并准确说出与高中生活相关的词汇和短语。
2. 能够运用一般过去时描述过去的事件,提高语言运用能力。
3. 能够通过小组合作,交流并分享自己在高中第一天的经历和感受。
三、教学难点与重点1. 教学难点:一般过去时的运用,特别是动词过去式的变化规则。
2. 教学重点:核心词汇和短语的掌握,以及运用一般过去时进行简单的叙述。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体教学设备、黑板、粉笔、单词卡片。
2. 学具:英语课本、笔记本、字典。
五、教学过程1. 导入:通过播放一段关于高中生活的视频,引导学生关注本节课的主题。
2. 新课内容展示:展示本节课的核心词汇和短语,让学生跟读并模仿。
3. 例题讲解:以"Yesterday was my first day at senior high. I"为例,讲解一般过去时的用法。
4. 随堂练习:让学生运用一般过去时,描述自己在高中第一天的经历。
5. 小组活动:学生分成小组,互相交流并分享自己的经历,提高语言表达能力。
六、板书设计1. 核心词汇和短语:写在黑板的左边,方便学生查看。
2. 一般过去时的结构:写在黑板的右边,突出教学重点。
七、作业设计1. 作业题目:请用一般过去时描述你昨天的一天。
2. 答案示例:Yesterday was my busy day. I got up at 6:00, had breakfast and went to school. In the morning, I had four classes. After lunch, I played basketball with my friends. In the evening, I did my homework and watched TV.八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思:本节课学生对于一般过去时的掌握程度较好,但仍有个别学生动词过去式变化不准确,需加强练习。
新课标人教版高中化学必修一全部教学案
新课标人教版高中化学必修1全部教学案第一章从实验学化学教材分析教科书把化学实验作为专题内容安排在第一章,突出了化学实验的基础性,既起到与初中化学实验以及化学知识的衔接,又为高中化学新知识的学习穿针引线,通过实验把学生引入化学世界,由此决定了本章教学内容的基础性和重要性。
本章以化学实验方法和技能为主要内容和线索,结合基本概念等化学基础知识,将实验方法、实验技能与化学基础知识紧密结合。
全章包括两节内容,第一节“化学实验基本方法”在强调化学实验安全性的基础上,通过“粗盐的提纯”实验,复习过滤和蒸发等操作。
对于蒸馏,则是在初中简易操作的基础上,引入使用冷凝管这一较正规的操作。
在复习拓宽的基础上又介绍一种新的分离和提纯方法──萃取。
本节还结合实际操作引入物质检验的知识。
这样由已知到未知,由简单到复杂,逐步深入。
第二节“化学计量在实验中的应用”则是在化学基本概念的基础上,通过实验介绍一定物质的量浓度溶液的配制方法。
溶液的配制方法作为化学实验基本方法和技能,也作为对知识的应用。
而物质的量的有关知识,作为化学实验中的计量来呈现,从而突出实验主题。
因此,这一章的教学内容是以实验基本方法和基本操作(包括一定物质的量浓度溶液的配制)为主要内容,也包括相关的化学基础知识,对整个高中化学的学习起着重要的指导作用。
这一章是高中化学的第一章,课程标准所提到的有关实验的要求,不可能在本章一步达到,这些要求将在整个必修化学的教学中逐步完成。
第一节化学实验基本方法第1课时教学目标1.知识与能力复习初中相关实验、预习本节内容,让学生获取实验安全方面的知识,加强实验操作能力。
2.过程与方法通过小组讨论、亲自实践让学生体验注意实验安全的必要性。
3.情感态度与价值观增强学生的实验安全意识,让学生体会到化学实验对学好化学的重要性和注意实验安全对做好化学实验的重要性。
重点难点增强学生的实验安全意识教学过程〖引入新课〗阐述化学实验对学好化学的重要性和注意实验安全对做好化学实验的重要性。
【精品】(578)新课标人教A版高中数学必修1全套教案
(578)新课标人教A 版高中数学必修1全套教案高中数学教案必修全套(人教A版)【必修1教案|全套】目录第一章函数与集合的概念 (1)1.1 集合 (3)1.1.1 集合的含义与表示 (3)1.1.2 集合间的基本关系 (27)1.1.3 集合的基本运算 (45)1.2 函数及其表示 (77)1.2.1 函数的概念 (77)1.2.2 函数的表示法 (101)1.3 函数的基本性质 (151)1.3.1 单调性与最大(小)值 (151)1.3.2 奇偶性 (195)本章复习 (213)第二章基本初等函数(Ⅰ) (235)2.1 指数函数 (237)2.1.1 指数与指数幂的运算 (237)第1课时指数与指数幂的运算(1) (238)第2课时指数与指数幂的运算(2) (251)第3课时指数与指数幂的运算(3) (266)2.1.2 指数函数及其性质 (282)第1课时指数函数及其性质(1) (283)第2课时指数函数及其性质(2) (300)第3课时指数函数及其性质(3) (310)2.2 对数函数 (329)2.2.1 对数与对数运算 (329)第1课时对数与对数运算(1) (330)第2课时指数与指数幂的运算(2) (343)第3课时指数与指数幂的运算(3) (357)2.3 幂函数 (386)第三章函数的应用 (401)3.1 函数与方程 (402)3.1.1 方程的根与函数的零点 (402)第2课时方程的根与函数的零点 (417)3.1.2 用二分法求方程的近似解 (427)3.2 函数模型及其应用 (449)3.2.1 几类不同增长的函数模型 (449)第2课时几类不同增长的函数模型 (466)3.2.2 函数模型的应用举例 (480)第1课时函数模型的应用实例 (480)第2课时函数模型的应用举例 (490)第一章函数与集合的概念本章教材分析通过本章的学习,使学生会使用最基本的集合语言表示有关的数学对象,并能在自然语言、图形语言、集合语言之间进行转换,体会用集合语言表达数学内容的简洁性、准确性,帮助学生学会用集合语言描述数学对象,发展学生运用数学语言进行交流的能力.通过本章的学习,使学生不仅把函数看成变量之间的依赖关系,同时还会用集合与对应的语言刻画函数,为后续学习奠定基础.函数是高中数学的核心概念,本章把函数作为描述客观世界变化规律的重要数学模型来学习,强调结合实际问题,使学生感受运用函数概念建立模型的过程与方法,从而发展学生对变量数学的认识,培养学生的抽象概括能力,增强学生应用数学的意识.课本力求紧密结合学生的生活经验和已有数学知识,通过列举丰富的实例,强调从实例出发,让学生对集合和函数概念有充分的感性认知基础,再用集合与对应语言抽象出函数概念.课本突出了集合和函数概念的背景教学,这样比较符合学生的认识规律.教学中要高度重视数学概念的背景教学.课本尽量创设使学生运用集合语言和数学符号进行表达和交流的情境和机会,并注意运用Venn图表达集合的关系及运算,用图象表示函数,帮助学生借助直观图示认识抽象概念.课本在例题、习题的教学中注重运用集合和函数的观点研究、处理数学问题,这一观点,一直贯穿到以后的数学学习中.在例题和习题的编排中,渗透了分类讨论思想,让学生体会到分类讨论思想在生活中和数学中的广泛运用,这是学生在初中阶段所缺少的.函数的表示是本章的主要内容之一,课本重视采用不同的表示法(列表法、图象法、分析法),目的是丰富学生对函数的认识,帮助理解抽象的函数概念.在教学中,既要充分发挥图象的直观作用,又要适当地引导学生从代数的角度研究图象,使学生深刻体会数形结合这一重要数学方法.课本将函数推广到了映射,体现了由特殊到一般的思维规律,有利于学生对函数概念学习的连续性.在教学中,要坚持循序渐进,逐步渗透数形结合、分类讨论这方面的训练.对函数的三要素着重从函数的实质上要求理解,而对定义域、值域的繁难计算,特别是人为的过于技巧化的训练不作提倡,要准确把握这方面的要求,防止拔高教学.重视函数与信息技术整合的要求,通过电脑绘制简单函数动态图象,使学生初步感受到信息技术在函数学习中的重要作用.为了体现课本的选择性,在练习题安排上加大了弹性,教师应根据学生实际情况,合理地取舍.本章教学时间约需13课时,具体分配如下(仅供参考):1.1 集合1.1.1 集合的含义与表示整体设计教学分析集合论是现代数学的一个重要的基础.在高中数学中,集合的初步知识与其他内容有着密切的联系,是学习、掌握和使用数学语言的基础.课本从学生熟悉的集合(自然数的集合、有理数的集合等)出发,结合实例给出元素、集合的含义,课本注重体现逻辑思考的方法,如抽象、概括等.值得注意的问题:由于本小节的新概念、新符号较多,建议教学时先引导学生阅读课本,然后进行交流,让学生在阅读与交流中理解概念并熟悉新符号的使用.在信息技术条件较好的学校,可以利用网络平台让学生交流学习概念后的认识;也可以由教师给出问题,让学生读后回答问题,再由教师给出评价.这样做的目的是培养学生主动学习的习惯,提高阅读与理解、合作与交流的能力.在处理集合问题时,根据需要,及时提示学生运用集合语言进行表述.三维目标1.通过实例了解集合的含义,体会元素与集合的“属于”关系,能选择集合不同的语言形式描述具体的问题,提高语言转换和抽象概括能力,树立用集合语言表示数学内容的意识.2.了解集合元素的确定性、互异性、无序性,掌握常用数集及其专用符号,并能够用其解决有关问题,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的应用意识.重点难点教学重点:集合的基本概念与表示方法.教学难点:选择恰当的方法表示一些简单的集合.课时安排1课时设计方案(一)教学过程导入新课思路1.军训前学校通知:8月15日8点,高一年级学生到操场集合进行军训.试问这个通知的对象是全体的高一学生还是个别学生?在这里,集合是我们常用的一个词语,我们感兴趣的是问题中某些特定(是高一而不是高二、高三)对象的总体,而不是个别的对象,为此,我们将学习一个新的概念——集合.思路2.首先教师提出问题:在初中,我们已经接触过一些集合,你能举出一些集合的例子吗?引导学生回忆、举例和互相交流自己举的例子.与此同时,教师对学生的活动给予评价.接着教师指出:那么,集合的含义是什么呢?这就是我们这一堂课所要学习的内容.推进新课新知探究提出问题①请我们班的全体女生起立!接下来问:“咱班的所有女生能不能构成一个集合啊?”②下面请班上身高在 1.75以上的男生起立!他们能不能构成一个集合啊?③其实,生活中有很多东西能构成集合,比如新华字典里所有的汉字可以构成一个集合等等.那么,大家能不能再举出一些生活中的实际例子呢?请你给出集合的含义.④如果用A表示高一(3)班全体学生组成的集合,用a表示高一(3)班的一位同学,b是高一(4)班的一位同学,那么a、b与集合A分别有什么关系?由此看见元素与集合之间有什么关系?⑤世界上最高的山能不能构成一个集合?⑥世界上的高山能不能构成一个集合?⑦问题⑥说明集合中的元素具有什么性质?⑧由实数1、2、3、1组成的集合有几个元素?⑨问题⑧说明集合中的元素具有什么性质?⑩由实数1、2、3组成的集合记为M,由实数3、1、2组成的集合记为N,这两个集合中的元素相同吗?这说明集合中的元素具有什么性质?由此类比实数相等,你发现集合有什么结论?讨论结果:①能.②能.③我们把研究的对象统称为“元素”,那么把一些元素组成的总体叫“集合”.④a是集合A的元素,b不是集合A的元素.学生得出元素与集合的关系有两种:属于和不属于.⑤能,是珠穆朗玛峰.⑥不能.⑦确定性.给定的集合,它的元素必须是明确的,即任何一个元素要么在这个集合中,要么不在这个集合中,这就是集合的确定性.⑧3个.⑨互异性.一个给定集合的元素是互不相同的,即集合中的元素是不重复出现的,这就是集合的互异性.⑩集合M和N相同.这说明集合中的元素具有无序性,即集合中的元素是没有顺序的.可以发现:如果两个集合中的元素完全相同,那么这两个集合是相等的.提出问题阅读课本P3中:数学中一些常用的数集及其记法.快速写出常见数集的记号.活动:先让学生阅读课本,教师指定学生展示结果.学生写出常用数集的记号后,教师强调:通常情况下,大写的英文字母N、Z、Q、R不能再表示其他的集合,这是专用集合表示符号,类似于110、119等专用电话号码一样.以后,我们会经常用到这些常见的数集,要求熟练掌握.讨论结果:常见数集的专用符号.N:非负整数集(或自然数集)(全体非负整数的集合);N*或N+:正整数集(非负整数集N内排除0的集合);Z:整数集(全体整数的集合);Q:有理数集(全体有理数的集合);R:实数集(全体实数的集合).提出问题①前面所说的集合是如何表示的?②阅读课本中的相关内容,并思考:除字母表示法和自然语言之外,还能用什么方法表示集合?③集合共有几种表示法?活动:①学生回顾所学的集合并作出总结.教师提示可以用字母或自然语言来表示.②教师可以举例帮助引导:例如,24的所有正约数构成的集合,把24的所有正约数写在大括号“{}”内,即写出为{1,2,3,4,6,8,12,24}的形式,这种表示集合的方法是列举法.注意:大括号不能缺失;有些集合所含元素个数较多,元素又呈现出一定的规律,在不至于发生误解的情况下,亦可用列举法表示,如:从1到100的所有整数组成的集合:{1,2,3,…,100},自然数集N:{0,1,2,3,4,…,n,…};区分a与{a}:{a}表示一个集合,该集合只有一个元素,a表示这个集合的一个元素;用列举法表示集合时不必考虑元素的前后次序;相同的元素不能出现两次.又例如,不等式x-3>2的解集,这个集合中的元素有无数个,不适合用列举法表示.可以表示为{x∈R|x-3>2}或{x|x-3>2},这种表示集合的方法是描述法.③让学生思考总结已经学习了的集合表示法.讨论结果:①方法一(字母表示法):大写的英文字母表示集合,例如常见的数集N、Q,所有的正方形组成的集合记为A等等;方法二(自然语言):用文字语言来描述出的集合,例如“所有的正方形”组成的集合等等.②列举法:把集合中的全部元素一一列举出来,并用大括号“{}”括起来表示集合,这种表示集合的方法叫做列举法;描述法:在大括号内先写上表示这个集合元素的一般符号及其取值(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征.这种用集合所含元素的共同特征表示集合的方法叫做描述法.注:在不致混淆的情况下,也可以简写成列举法的形式,只是去掉竖线和元素代表符号,例如:所有直角三角形的集合可以表示为{x|x是直角三角形},也可以写成{直角三角形}.③表示一个集合共有四种方法:字母表示法、自然语言、列举法、描述法.应用示例思路11.下列各组对象不能组成集合的是( )A.大于6的所有整数B.高中数学的所有难题1图象上所有的点C.被3除余2的所有整数 D.函数y=x活动:学生先思考、讨论集合元素的性质,教师指导学生此类选择题要逐项判断.判断一组对象能否构成集合,关键是看是否满足集合元素的确定性.在选项A、C、D中的元素符合集合的确定性;而选项B中,难题没有标准,不符合集合元素的确定性,不能构成集合.答案:B变式训练1.下列条件能形成集合的是( )A.充分小的负数全体B.爱好足球的人C.中国的富翁D.某公司的全体员工答案:D2.2007浙江宁波高三第一次“十校联考”,理1在数集{2x,x2-x}中,实数x的取值范围是.分析:实数x的取值满足集合元素的互异性,则2x≠x2-x,解得x≠0且x≠3,∴实数x的取值范围是{x|x<0或0<x<3或x>3}.答案:{x|x<0或0<x<3或x>3}点评:本题主要考查集合的含义和元素的性质.当所指的对象非常明确时就能构成集合,若元素不明确,没有判断的标准就不能构成集合.2.用列举法表示下列集合:(1)小于10的所有自然数组成的集合;(2)方程x2=x的所有实数根组成的集合;(3)由1~20以内的所有质数组成的集合.活动:学生先思考或讨论列举法的形式,展示解答过程.当学生出现错误时,教师及时加以纠正.利用相关的知识先明确集合中的元素,再把元素写入大括号“{}”内,并用逗号隔开.所给的集合均是用自然语言给出的.提示学生注意以下方面:(1)自然数中包含零;(2)解一元二次方程有公式法和分解因式法,方程x2=x的根是x=0,x=1;(3)除去1和本身外没有其他约数的正整数是质数,1~20以内的所有质数是2、3、5、7、11、13、17、19.解:(1)设小于10的所有自然数组成的集合为A,那么A={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}.(2)设方程x2=x的所有实数根组成的集合为B,那么A={0,1}.(3)设由1~20以内的所有质数组成的集合为C,那么C={2,3,5,7,11,13,17,19}.点评:本题主要考查集合表示法中的列举法.通过本题可以体会利用集合表示数学内容的简洁性和严谨性,以后我们尽量用集合来表示数学内容.如果一个集合是有限集,并且元素的个数较少时,通常选择列举法表示,其特点是非常显明地表示出了集合中的元素,是常用的表示法;列举法表示集合的步骤:(1)用字母表示集合;(2)明确集合中的元素;(3)把集合中所有元素写在大括号“{}”内,并写成A={……}的形式.变式训练用列举法表示下列集合:(1)所有绝对值等于8的数的集合A;(2)所有绝对值小于8的整数的集合B.答案:(1)A={-8,8};(2)B={-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7}.3.试分别用列举法和描述法表示下列集合:(1)方程x2-2=0的所有实数根组成的集合;(2)由大于10小于20的所有整数组成的集合.活动:先让学生回顾列举法表示集合的步骤,思考描述法的形式,再找学生到黑板上书写.当学生出现错误时,教师指导学生书写过程.用描述法表示集合时,要用数学符号表示集合元素的特征.大于10小于20的所有整数用数学符号可以表示为10<x<20,x∈Z.(重点引导用描述法表示集合)用描述法表示集合时,用一个小写英文字母表示集合中的元素,作为集合中元素的代表符号,找到集合中元素的共同特征,并把共同特征用数学符号来表达,然后写在大括号“{}”内,在大括号内先写上集合中元素的代表符号及取值(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征.在(1)中利用条件中现有元素代表符号x,集合中元素的共同特征就是满足方程x2-2=0.在(2)的条件中没有元素代表符号,故要先设出,用一个小写英文字母表示即可;集合中元素的共同特征有两个:一是大于10小于20(用不等式表示),二是整数(用元素与集合的关系符号“∈”来表示).解:(1)设方程x2-2=0的实根为x,它满足条件x2-2=0,因此,用描述法表示为A={x∈R|x2-2=0}.方程x2-2=0的两个实数根为2,2-,因此,用列举法表示为A={2,2-}.(2)设大于10小于20的整数为x,它满足条件x∈Z,且10<x<20,因此,用描述法表示为B={x∈Z|10<x<20}.大于10小于20的整数有11,12,13,14,15,16,17,18,19,因此,用列举法表示为B={11,12,13,14,15,16,17,18,19}.描述法表示集合的步骤:(1)用字母分别表示集合和元素;(2)用数学符号表达集合元素的共同特征;(3)在大括号内先写上集合中元素的代表符号及取值(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征.并写成A={…|…}的形式.描述法适合表示有无数个元素的集合.注意:当集合中的元素个数较少时,通常用列举法表示,否则用描述法表示.思路21.(1)A={1,3},判断元素3,5和集合A的关系,并用符号表示.(2)所有素质好的人能否表示为集合?(3)A={2,2,4}表示是否准确?(4)A={太平洋,大西洋},B={大西洋,太平洋}是否表示同一集合? 活动:如果学生没有解题思路,让学生思考以下知识:(1)元素与集合的关系及其符号表示;(2)集合元素的性质;(3)两个集合相同的定义.解:(1)根据元素与集合的关系有两种:属于(∈)和不属于(∉),知3属于集合A,即3∈A,5不属于集合A,即5∉A.(2)由于素质好的人标准不可量化,不符合集合元素的确定性,故A 不能表示为集合.(3)表示不准确,不符合集合元素的互异性,应表示为A={2,4}.(4)因其元素相同,A 与B 表示同一集合.变式训练1.数集{3,x,x 2-2x}中,实数x 满足什么条件?解:集合元素的特征说明{3,x,x 2-2x}中元素应满足⎪⎩⎪⎨⎧-≠-≠≠,23,2,322x x x x x x 即⎪⎩⎪⎨⎧≠--≠≠,032,3,322x x x x x 也就是⎪⎩⎪⎨⎧-≠≠≠,1,0,3x x x 即满足x≠-1,0,3. 2.方程ax 2+5x+c=0的解集是{21,31},则a=________,c=_______. 分析:方程ax 2+5x+c=0的解集是{21,31},那么21、31是方程的两根, 即有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=•-=+,3121,53121a c a 得⎩⎨⎧==-1,c -6,a 那么a=-6,c=-1.答案:6 -13.集合A中的元素由关于x的方程kx2-3x+2=0的解构成,其中k∈R,若A中仅有一个元素,求k的值.解:由于A中元素是关于x的方程kx2-3x+2=0(k∈R)的解,2,知A中有一个元素,符合题设;若k=0,则x=3若k≠0,则方程为一元二次方程,9时,kx2-3x+2=0有两相等的实数根,此时A中有一当Δ=9-8k=0即k=8个元素.9.综上所述k=0或k=84.2006山东高考,理1定义集合运算:A⊙B={z|z=xy(x+y),x∈A,y∈B},设集合A={0,1},B={2,3},则集合A⊙B的所有元素之和为…( ) A.0 B.6 C.12 D.18分析:∵x∈A,∴x=0或x=1.当x=0,y∈B时,总有z=0;当x=1时,若x=1,y=2时,有z=6;当x=1,y=3时,有z=12.综上所得,集合A⊙B的所有元素之和为0+6+12=18.答案:D注意:①判断元素与此集合的关系时,用列举法表示的集合,只需观察这个元素是否在集合中即可.用符号∈,表示,注意这两个符号的左边写元素,右边写集合,不能互换它们的位置,否则没有意义.②如果有明确的标准来判断元素在集合中,那么这些元素就能构成集合,否则不能构成集合.③用列举法表示的集合,直接观察它们的元素是否完全相同,如果完全相同,那么这两个集合就相等,否则不相等.2.用列举法表示下列集合:(1)小于5的正奇数组成的集合;(2)能被3整除且大于4小于15的自然数组成的集合;(3)方程x2-9=0的解组成的集合;(4){15以内的质数};6∈Z,x∈Z}.(5){x|x3活动:教师指导学生思考列举法的书写格式,并讨论各个集合中的元素.明确各个集合中的元素,写在大括号内即可.提示学生注意:(2)中满足条件的数按从小到大排列时,从第二个数起,每个数比前一个数大3;(4)中除去1和本身外没有其他的约数的正整数是质数;(5)中3-x是6的约数,6的约数有±1,±2,±3,±6.解:(1)满足题设条件小于5的正奇数有1、3,故用列举法表示为{1,3};(2)能被3整除且大于4小于15的自然数有6、9、12,故用列举法表示为{6,9,12};(3)方程x2-9=0的解为-3、3,故用列举法表示为{-3,3};(4)15以内的质数有2、3、5、7、11、13,故该集合用列举法表示为{2,3,5,7,11,13};6∈Z的x有3-x=±1、±2、±3、±6,解之,得x=2、4、(5)满足3x1、5、0、6、-3、9,故用列举法表示为{2,4,1,5,0,6,-3,9}.变式训练用列举法表示下列集合:(1)x2-4的一次因式组成的集合;(2){y|y=-x2-2x+3,x∈R,y∈N};(3)方程x2+6x+9=0的解集;(4){20以内的质数};(5){(x,y)|x2+y2=1,x∈Z,y∈Z};(6){大于0小于3的整数};(7){x∈R|x2+5x-14=0};(8){(x,y)|x∈N且1≤x<4,y-2x=0};(9){(x,y)|x+y=6,x∈N,y∈N}.思路分析:用列举法表示集合的关键是找出集合中的所有元素,要注意不重不漏,不计次序地用“,”隔开放在大括号内.解:(1)因x2-4=(x-2)(x+2),故符合题意的集合为{x-2,x+2};(2)y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,即y≤4.又y∈N,∴y=0、1、2、3、4,故{y|y=-x2-2x+3,x∈R,y∈N}={0,1,2,3,4};(3)由x2+6x+9=0得x1=x2=-3,∴方程x2+6x+9=0的解集为{-3};(4){20以内的质数}={2,3,5,7,11,13,17,19};(5)因x∈Z,y∈Z,则x=-1、0、1时,y=0、1、-1,那么{(x,y)|x2+y2=1,x∈Z,y∈Z}={(-1,0),(0,1),(0,-1),(1,0)};(6){大于0小于3的整数}={1,2};(7)因x2+5x-14=0的解为x1=-7,x2=2,则{x∈R|x2+5x-14=0}={-7,2};(8)当x∈N且1≤x<4时,x=1、2、3,此时y=2x,即y=2、4、6,那么{(x,y)|x∈N且1≤x<4,y-2x=0}={(1,2),(2,4),(3,6)};(9){(x,y)|x+y=6,x∈N,y∈N}={(0,6)(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1),(6,0)}.点评:本题主要考查集合的列举法表示.列举法适用于元素个数有限个并且较少的集合.用列举法表示集合:先明确集合中的元素,再把元素写在大括号内并用逗号隔开,相同的元素写成一个.3.用描述法分别表示下列集合:(1)二次函数y=x2图象上的点组成的集合;(2)数轴上离原点的距离大于6的点组成的集合;(3)不等式x-7<3的解集.活动:让学生思考用描述法的形式如何表示平面直角坐标系中的点?如何表示数轴上的点?如何表示不等式的解?学生板书,教师在其他学生中间巡视,及时帮助思维遇到障碍的同学.必要时,教师可提示学生:(1)集合中的元素是点,它是坐标平面内的点,集合元素代表符号用有序实数对(x,y)来表示,其特征是满足y=x2;(2)集合中元素是点,而数轴上的点可以用其坐标表示,其坐标是一个实数,集合元素代表符号用x来表示,其特征是对应的实数绝对值大于6;(3)集合中的元素是实数,集合元素代表符号用x来表示,把不等式化为x<a的形式,则这些实数的特征是满足x<a.解:(1)二次函数y=x2上的点(x,y)的坐标满足y=x2,则二次函数y=x2图象上的点组成的集合表示为{(x,y)|y=x2};(2)数轴上离原点的距离大于6的点组成的集合等于绝对值大于6的实数组成的集合,则数轴上离原点的距离大于6的点组成的集合表示为{x∈R||x|>6}; (3)不等式x-7<3的解是x<10,则不等式x-7<3的解集表示为{x|x<10}.点评:本题主要考查集合的描述法表示.描述法适用于元素个数是有限个并且较多或无限个的集合.用描述法表示集合时,集合元素的代表符号不能随便设,点集的元素代表符号是(x,y),数集的元素代表符号常用x.集合中元素的公共特征属性可以用文字直接表述,最好用数学符号表示,必须抓住其实质.变式训练用描述法表示下列集合:(1)方程2x+y=5的解集;(2)小于10的所有非负整数的集合;(3)方程ax+by=0(ab≠0)的解;(4)数轴上离开原点的距离大于3的点的集合;(5)平面直角坐标系中第Ⅱ、Ⅳ象限点的集合;(6)方程组⎩⎨⎧==+1y -x 1,y x 的解的集合;(7){1,3,5,7,…};(8)x 轴上所有点的集合;(9)非负偶数;(10)能被3整除的整数.解:(1){(x,y)|2x+y=5};(2){x|0≤x<10,x∈Z };(3){(x,y)|ax+by=0(ab≠0)};(4){x||x|>3};(5){(x,y)|xy<0};(6){(x,y)|⎩⎨⎧==+1y -x 1y x };(7){x|x=2k-1,k ∈N *};(8){(x,y)|x ∈R ,y=0};(9){x|x=2k,k ∈N };(10){x|x=3k,k ∈Z }.知能训练课本P 5练习1、2.【补充练习】1.下列对象能否组成集合:(1)数组1、3、5、7;(2)到两定点距离的和等于两定点间距离的点;(3)满足3x-2>x+3的全体实数;(4)所有直角三角形;(5)美国NBA的著名篮球明星;(6)所有绝对值等于6的数;(7)所有绝对值小于3的整数;(8)中国男子足球队中技术很差的队员;(9)参加2008年奥运会的中国代表团成员.答案:(1)(2)(3)(4)(6)(7)(9)能组成集合,(5)(8)不能组成集合.2.(口答)说出下面集合中的元素:(1){大于3小于11的偶数};(2){平方等于1的数};(3){15的正约数}.答案:(1)其元素为4,6,8,10;(2)其元素为-1,1;(3)其元素为1,3,5,15.3.用符号∈或∉填空:(1)1______N,0______N,-3______N,0.5______N,2______N;(2)1______Z,0______Z,-3______Z,0.5______Z,2______Z;(3)1______Q,0______Q,-3______Q,0.5______Q,2______Q;(4)1______R,0______R,-3______R,0.5______R,2______R.答案:(1)∈∈∉∉∉(2)∈ ∈ ∈ ∉ ∉(3)∈ ∈ ∈ ∈ ∉(4)∈ ∈ ∈ ∈ ∈4.判断正误:(1)所有属于N 的元素都属于N *. ( )(2)所有属于N 的元素都属于Z . ( )(3)所有不属于N *的数都不属于Z . ( )(4)所有不属于Q 的实数都属于R . ( )(5)不属于N 的数不能使方程4x=8成立. ( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√5.分别用列举法、描述法表示方程组⎩⎨⎧==+273y -2x 2,y 3x 的解集.解:因⎩⎨⎧==+273y -2x 2,y 3x 的解为⎩⎨⎧==-7.y 3,x用描述法表示该集合为{(x,y)|⎩⎨⎧==+273y -2x 2y 3x };用列举法表示该集合为{(3,-7)}.拓展提升问题:集合A={x|x=a+2b,a ∈Z ,b ∈Z },判断下列元素x=0、121-、231-与集合A 之间的关系.活动:学生先思考元素与集合之间有什么关系,书写过程,将元素x 化为a+2b 的形式,再判断a 、b 是否为整数.描述法表示集合的优点是突出显示了集合元素的特征,那么判断一个元素是否属于集合时,转化为判断这个元素是否满足集合元素的特征即可.解:由于x=a+b 2,a ∈Z ,b ∈Z ,∴当a=b=0时,x=0.∴0∈A. 又121-=2+1=1+2,当a=b=1时,a+b2=1+2,∴121-∈A. 又231-=3+2,当a=3,b=1时,a+b2=3+2,而3∉Z, ∴231-∉A.∴0∈A,121-∈A,231-∉A.点评:本题考查集合的描述法表示以及元素与集合间的关系. 课堂小结本节学习了:(1)集合的概念;(2)集合的表示法;(3)利用列举法和描述法表示集合的步骤.作业课本P 11习题1.1A 组2、3、4.设计感想集合语言是现代数学的基本语言,在高中数学课程中,它也是学习、掌握和使用数学语言的基础.由于集合的概念较难理解,因此设计时采用渐进式学习,而集合的列举法和描述法的形式比较容易接受,在设计时注重让学生自己学习,重点引导学生学习这两种方法的应用.同时通过。
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第一章集合与函数概念§1.1集合1.1.1集合的含义与表示(第一课时)教学目标:1.理解集合的含义。
2.了解元素与集合的表示方法及相互关系。
3.熟记有关数集的专用符号。
4.培养学生认识事物的能力。
教学重点:集合含义教学难点:集合含义的理解教学方法:尝试指导法教学过程:引入问题(I)提出问题问题1:班级有20名男生,16名女生,问班级一共多少人?问题2:某次运动会上,班级有20人参加田赛,16人参加径赛,问一共多少人参加比赛?讨论问题:按小组讨论。
归纳总结:问题2已无法用学过的知识加以解释,这是与集合有关的问题,因此需用集合的语言加以描述(板书标题)。
复习问题x-<问题3:在小学和初中我们学过哪些集合?(数集,点集)(如自然数的集合,有理数的集合,不等式73的解的集合,到一个定点的距离等于定长的点的集合,到一条线段的两个端点距离相等的点的集合等等)。
(II)讲授新课1.集合含义通过以上实例,指出:(1)含义: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)。
说明:在初中几何中,点,线,面都是原始的,不定义的概念,同样集合也是原始的,不定义的概念,只可描述,不可定义。
(2)表示方法:集合通常用大括号{ }或大写的拉丁字母A,B,C…表示,而元素用小写的拉丁字母a,b,c…表示。
问题4:由此上述例中集合的元素分别是什么?2. 集合元素的三个特征由以上四个问题可知,集合元素具有三个特征:(1)确定性:设A是一个给定的集合,a是某一具体的对象,则a或者是A的元素,或者不是A的元素,两种情况必有一种而且只有一种成立。
如:“地球上的四大洋”(太平洋,大西洋,印度洋,北冰洋)“中国古代四大发明”(造纸,印刷,火药,指南针)可以构成集合,其元素具有确定性;而“比较大的数”,“平面点P周围的点”一般不构成集合元素与集合的关系:(元素与集合的关系有“属于∈”及“不属于∉两种)若a是集合A中的元素,则称a属于集合A,记作a∈A;若a不是集合A的元素,则称a不属于集合A,记作a∉A。
如A={2,4,8,16},则4∈A,8∈A,32∉A.(请学生填充)。
(2)互异性:即同一集合中不应重复出现同一元素。
说明:一个给定集合中的元素是指属于这个集合的互不相同的对象.因此,以后提到集合中的两个元素时,一定是指两个不同的元素. 如:方程(x-2)(x-1)2=0的解集表示为{1,-2},而不是{1,1,-2}(3)无序性: 即集合中的元素无顺序,可以任意排列,调换. 。
3.常见数集的专用符号(III)课堂练习(IV)课时小结1.集合的含义;2.集合元素的三个特征中,确定性可用于判定某些对象是否是给定集合的元素,互异性可用于简化集合的表示,无序性可用于判定集合的关系。
3.常见数集的专用符号.(V)课后作业一、书面作业1.1.1 集合的含义与表示(第二课时)教学目标:1.掌握集合的两种常用表示方法(列举法和描述法)2.通过实例能使学生选择自然语言、图形语言、集合语言(列举法或描述法)描述不同的具体问题,感受集合语言的意义和作用教学重点:集合的两种常用表示方法(列举法和描述法) 教学难点:集合的两种常用表示方法(列举法和描述法)的理解 教学方法:尝试指导法和讨论法 教学过程: (I )复习回顾问题1:集合元素的特征有哪些?怎样理解,试举例说明. 问题2:集合与元素关系是什么?如何表示? 问题3:常用的数集有哪些?如何表示? (II )引入问题问题4:在初中学正数和负数时,是如何表示正数集合和负数集合的? 如表示下列数中的正数 4.8,-3,2,-0.5,31,+73,3.1 方法1:方法2: {4.8,2,31,+73,3.1} 问题5:在初中学习不等式时,如何表示不等式x+3<6的解集?(可表示为:x<3) (III) 讲授新课一、集合的表示方法问题4中,方法1为图示法,方法2为列举法.1. 列举法:把集合中的元素一一列举出来,写在大括号里的方法. 说明:(1)书写时,元素与元素之间用逗号分开;(2)一般不必考虑元素之间的顺序;(3)在表示数列之类的特殊集合时,通常仍按惯用的次序;(4)在列出集合中所有元素不方便或不可能时,可以列出该集合的一部分元素,以提供某种规律,其余元素以省略号代替;例1.用列举法表示下列集合:问题6:能否用列举法表示不等式x-7<3的解集? 由此引出描述法。
2. 描述法:用集合所含元素的共同特征表示集合的方法(即把集合中元素的公共属性描述出来, 写在大括号里的方法)。
表示形式:A={x ∣p},其中竖线前x 叫做此集合的代表元素;p 叫做元素x 所具有的公共属性;A={x ∣p}表示集合A 是由所有具有性质P 的那些元素x 组成的,即若x 具有性质p ,则x ∈A ;若x ∈A,则x 具有性质p 。
说明: (1)有些集合的代表元素需用两个或两个以上字母表示;(2)应防止集合表示中的一些错误。
如,把{(1,2)}表示成{1,2}或{x=1,y=2},{x ∣1,2},用{实数集}或{全体实数}表示R 。
例2.用描述法表示下列集合: 例3.试分别用列举法和描述法表示下列集合:二、集合的分类例4.观察下列三个集合的元素个数由此可以得到集合的分类:::()empty set⎧⎪⎨⎪∅-⎩有限集含有有限个元素的集合无限集含有无限个元素的集合空集不含有任何元素的集合三、文氏图集合的表示除了上述两种方法以外,还有文氏图法,叙述如下: 画一条封闭的曲线,用它的内部来表示一个集合,如图所示:表示任意一个集合A 表示{3,9,27}说明:边界用直线还是曲线,用实线还是虚线都无关紧要,只要封闭并把有关元素统统包含在里边就行,但不能理解成圈内每个点都是集合的元素.(IV)课堂练习1.课本P 4思考题和P 6思考题及练习题。
(V)课时小结1.通过学习清楚表示集合的方法,并能灵活运用。
2.注意集合ø在解决问题时所起作用。
(VI)课后作业1.书面作业:课本P11习题1.1 A组题第2、3、4题。
1.1.2集合间的基本关系(1课时)教学目标:1.理解子集、真子集概念;2.会判断和证明两个集合包含关系;3.理解“”、“”的含义;4.会判断简单集合的相等关系;5.渗透问题相对的观点。
教学重点:子集的概念、真子集的概念教学难点:元素与子集、属于与包含间区别、描述法给定集合的运算教学方法:讲、议结合法教学过程:(I)复习回顾:问题1:元素与集合之间的关系是什么?问题2:集合有哪些表示方法? 集合的分类如何? (Ⅱ)讲授新课通过观察就会发现,这五组集合中,集合A都是集合B的一部分,从而有:1.子集说明:A B与B A是同义的,而A B与B A是互逆的。
规定:空集∅是任何集合的子集,即对于任意一个集合A都有∅⊆A。
问题3:观察(7)和(8),集合A与集合B的元素,有何关系?⇒集合A与集合B的元素完全相同,从而有:2.集合相等问题4:(1)集合A是否是其本身的子集?(由定义可知,是)(2)除去∅与A本身外,集合A的其它子集与集合A的关系如何?(包含于A,但不等于A)3.真子集:由“包含”与“相等”的关系,可有如下结论:(1)A⊆A (任何集合都是其自身的子集);(2)若A⊆B,而且A≠B(即B中至少有一个元素不在A中),则称集合A是集合B的真子集,记作A⊂≠ B。
(空集是任何非空集合的真子集)(3)对于集合A,B,C,若A B,B C,即可得出A C;对A⊂≠ B,B⊂≠ C,同样有A⊂≠ C, 即:包含关系具有“传递性”。
4.证明集合相等的方法:(1)证明集合A,B中的元素完全相同;(具体数据)(2)分别证明A⊆B和B⊆A即可。
(抽象情况)对于集合A,B,若A⊆B而且B⊆A,则A=B。
(III)例题分析:(IV)课堂练习(V)课时小结1.能判断存在子集关系的两个集合,谁是谁的子集,进一步确定其是否为真子集;注意:子集并不是由原来集合中的部分元素组成的集合。
(因为:“空集是任何集合的子集”,但空集中不含任何元素;“A是A的子集”,但A中含有A的全部元素,而不是部分元素)。
2. 空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集;3.注意区别“包含于”,“包含”,“真包含”,“不包含”;4. 注意区别“∈”与“⊆”的不同涵义。
(∅与{∅}的关系)(VI)课后作业1.书面作业(1)课本P12,习题1.1A组题第5、6题。
(2)用图示法表示(1)A⊆B (2)A B1.1.3集合间的基本运算(1课时)教学目标:1.理解两个集合的并集与交集的含义,会求两个简单集合的并集与交集;2.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集;3.能使用Venn图表达集合的关系及运算,体会直观图示对理解抽象概念的作用;4.认识由具体到抽象的思维过程,并树立相对的观点。
教学重点:交集与并集概念、补集的概念、数形结合的运用教学难点:理解交集与并集概念、符号之间的区别与联系,补集的有关运算教学方法:发现式教学法教学过程:(I)复习回顾⊆与A=B的意义;问题1: (1)分别说明A B(2)说出集合{1,2,3}的子集、真子集个数及表示;(II)讲授新课问题2:观察下面五个图(投影1),它们与集合A,集合B有什么关系?图1—5(1)给出了两个集合A、B;图(2)阴影部分是A与B公共部分;图(3)阴影部分是由A、B组成;图(4)集合A是集合B的真子集;图(5)集合B是集合A的真子集;指出:图(2)阴影部分叫集合A与B的交集;图(3)阴影部分叫集合A与B的并集.由此可有:4.例题解析 (师生共同活动)问题3: 请看下例分析:(借助于文氏图)集合B 就是集合S 中除去集合A 之后余下来的集合,则有 图1—3阴影部分即表示A 在U 中补集C U A 。
7.举例说明例7、例8见教材P 11例8、例9。
(III )课堂练习:(1)课本P 11练习1—4; (2)补充练习:1.已知M={1},N={1,2},设A={(x ,y )|x ∈M ,y ∈N},B={(x ,y )|x ∈N ,y ∈M},求A ∩B ,A ∪B 。
[A ∩B={(1,1)},A ∪B={(1,1),(1,2),(2,1)}]2.已知集合M ⊆{4,7,8},且M 中至多有一个偶数,则这样的集合共有( );A 3个B 4个C 6个 D5个3.设集合A={-1,1}, B={x|x 2-2ax+b=0}, 若B ∅≠, 且B A ⊆, 求a, b 的值。
(IV) 课时小结1.在并、交问题求解过程中,充分利用数轴、韦恩图。
2.能熟练求解一个给定集合的补集;3.注重一些特殊结论在以后解题中应用。