1、集合的概念
集合是數(shù)學中最重要的概念,是整個數(shù)學的基礎。我印象中,集合的定義是:集合是具有相同性質(zhì)的元素的集體。這個定義屬于循環(huán)定義,因為集體就是集合。我的理解是:把一些互不相同的東西放在一起,就組成一個集合。唯一的要求是“互不相同”。集合中的元素可以是毫不相干的。元素可以是個體,也可以是一個集合, 比如1,2,{1,2}就構成一個集合,集合中有三個元素,兩個是個體,一個是集合。元素可以是數(shù)對,(x,y)是一個數(shù)對,代表二維坐標系中的一個點。如果集合中的元素沒有共同的特征,要完整地描述一個集合,我們被迫列出集合中的每一個元素,如{一陣風,一匹馬,一頭牛};如果存在相同的特征,描述就簡單多了,如{所有正整數(shù)}、{所有英國男人}、{所有四川的下過馬駒的紅色的母馬},不用一一列舉。區(qū)間是特殊的集合,專門用來表示某些連續(xù)的實數(shù)的集合。集合在邏輯中的應用也十分廣泛,學好了集合,數(shù)學和邏輯都能提高,起到“兩個男人并排坐在石頭上”的作用。
集合中元素的個數(shù)是集合的重要特征。如果兩個集合的元素能有一一對應的關系,那么這兩個集合元素的個數(shù)就是相等的。在我們平時數(shù)物品的數(shù)量時,說1,2,3,4,5,一共有5個,這時我們就是在把物品的集合與集合(1,2,3,4,5)建立一一對應的關系,正是因為物品數(shù)量與集合(1,2,3,4,5)的元素個數(shù)相等,所以我們才說物品共有5個。集合分為有限集合和無限集合,元素的個數(shù)一般是針對有限集合說的。對無限集合來說,有很多不同之處。比如{所有的正整數(shù)}與{所有的正偶數(shù)},后者只是前者的一個子集,但兩者存在一一對應的關系,因此元素個數(shù)“相等”。而{所有整數(shù)}與{所有實數(shù)}則不可能建立一一對應的關系,因為它們的無限的級別是不同的。對兩個無限集合,我們只強調(diào)是否能一一對應,不說元素個數(shù)是否相等。
兩個集合有交集和并集的關系。交集是同時在兩個集合中的所有元素的集合,例如{中國人}交{男人}={中國男人},{韓國俊男}交{韓國美女}={河利秀}.并集是在其中任一個集合中的所有元素的集合。因為集合中的元素不能重復,所以取并集時要去掉重復了的元素,A并B的元素個數(shù)=A的元素個數(shù)+B的元素個數(shù)-A交B的元素個數(shù)。
2、函數(shù)的概念
如果集合A中的每一個元素,按照某種對應關系,在集合B中都有唯一的對應元素,那么這種對應關系被稱為A到B的函數(shù)。例如Y=2X,Y=X^2都建立了{全體實數(shù)}到{全體實數(shù)}的函數(shù)關系,如果用f代表對應關系,則函數(shù)表述為:f(x)=2x, f(x)=x^2. 如果A中的某些元素,不能對應B中唯一的元素,則不存在函數(shù)關系。比如{所有小偷}與{所有失主},因為某些小偷偷過很多不同失主的東西。
函數(shù)的定義域和值域。MBA數(shù)學只考慮實數(shù)。所有能使函數(shù)有意義的實數(shù)的集合,構成函數(shù)的定義域,即上面的集合A.F(X)=X^(1/2)定義域為{X/ X>=0},F(xiàn)(X)=1/X定義域為{X/ X<>=0},F(xiàn)(X)=LN(X)定義域為{X/ X>0}.如果函數(shù)中同時包括幾類簡單函數(shù),則定義域是各類函數(shù)定義域的交集。定義域按照對應關系,能對應的所有實數(shù)的集合,構成函數(shù)的值域。定義域、對應關系、值域,三者構成一個函數(shù)。
定義域中的每一個元素,與其在值域中對應的元素,組成一個數(shù)對,由二維坐標系中的一個點來表示。所有這樣的點形成了函數(shù)的圖象。圖象能直觀地表現(xiàn)函數(shù)的對應關系,大家應該熟悉冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的基本圖象。要求高的同學可以進一步掌握圖象的平移、反射、旋轉(zhuǎn)。
奇函數(shù)和偶函數(shù)的定義不說了,要注意的是奇函數(shù)和偶函數(shù)的定義域必須關于原點對稱。F(X)=X,X為任意實數(shù) 是奇函數(shù),如果限定X屬于[-3,5],那函數(shù)就不是奇函數(shù)了。
反函數(shù)。如果集合A中的每一個元素,按照某種對應關系,在集合B中都有唯一的對應元素;而B中的每一個元素,在A中都有唯一的元素與之對應。則A到B的對應關系是可逆的,A到B的對應關系是原函數(shù),B到A的對應關系是反函數(shù)。對于連續(xù)的函數(shù)來說,只有絕對增函數(shù)或絕對減函數(shù),才存在反函數(shù),否則A中必有兩個元素,在B中對應同一元素。對于不連續(xù)的函數(shù)則沒有上述限制。
復合函數(shù)。集合A中的元素,按一種函數(shù)對應到集合B,B中的相應元素,再按另一種函數(shù)對應到集合C,最后形成集合A到集合C的對應關系,稱為復合函數(shù)。
3、數(shù)列的概念
數(shù)列是一種特殊的函數(shù),其定義域為全體或部分自然數(shù)。數(shù)列的通項公式A(N)就是一個函數(shù),求出通項公式,等于求出了數(shù)列的任一項。數(shù)列的前N項和S(N)(N=1,2,……)構成了一個新的數(shù)列,知道S(N)的公式,通過A(1)=S(1),A(N)=S(N)-S(N-1)就能求出原數(shù)列的通項公式。
MBA數(shù)學主要考察等差數(shù)列和等比數(shù)列。有些數(shù)列不是等差數(shù)列或等比數(shù)列,但經(jīng)過改造后可構造出等差數(shù)列或等比數(shù)列,如A(1)=1,A(N+1)=2A(N)+1.這個數(shù)列的每一項都加上1,就成為等比數(shù)列了,通項公式為2^N,因此原數(shù)列通項公式為:A(N)=2^N-1其他常見的數(shù)列包括A(N)=N^3, A(N)=N!/(N-K)!,A(N)=1/[N(N-1)]等,都有相應的辦法能處理。
4、排列、組合、概率的概念
排列、組合、概率都與集合密切相關。排列和組合都是求集合元素的個數(shù),概率是求子集元素個數(shù)與全集元素個數(shù)的比值。
以最常見的全排列為例,用S(A)表示集合A的元素個數(shù)。用1、2、3、4、5、6、7、8、9組成數(shù)字不重復的九位數(shù),則每一個九位數(shù)都是集合A的一個元素,集合A中共有9!個元素,即S(A)=9!
如果集合A可以分為若干個不相交的子集,則A的元素等于各子集元素之和。把A分成各子集,可以把復雜的問題化為若干簡單的問題分別解決,但我們要詳細分析各子集之間是否確無公共元素,否則會重復計算。
集合的對應關系兩個集合之間存在對應關系(以前學的函數(shù)的概念就是集合的對應關系)。如果集合A與集合B存在一一對應的關系,則S(A)=S(B)。如果集合B中每個元素對應集合A中N個元素,則集合A的元素個數(shù)是B的N倍(嚴格的定義是把集合A分為若干個子集,各子集沒有共同元素,且每個子集元素個數(shù)為N,這時子集成為集合A的元素,而B的元素與A的子集有一一對應的關系,則S(A)=S(B)*N例如:從1、2、3、4、5、6、7、8、9中任取六個數(shù),問能組成多少個數(shù)字不重復的六位數(shù)。
集合A為數(shù)字不重復的九位數(shù)的集合,S(A)=9!
集合B為數(shù)字不重復的六位數(shù)的集合。
把集合A分為子集的集合,規(guī)則為前6位數(shù)相同的元素構成一個子集。顯然各子集沒有共同元素。每個子集元素的個數(shù),等于剩余的3個數(shù)的全排列,即3!
這時集合B的元素與A的子集存在一一對應關系,則S(A)=S(B)*3!
S(B)=9!/3!
組合與排列的區(qū)別在于,每一個組合中的各元素是沒有順序的。無論這些元素怎樣排列,都只當作一種組合方式。所以在計算組合數(shù)的時候,只要分步,就意味有次序。取N次,N件物品的N!種排列方式都會被當作不同選法,該選法就重復計了N!次。比如10個球中任取三個球,取法應該是C(10,3),但如果先從10個中取一個,得C(10,1),再從9個中取一個得C(9,1),再從8個中取一個得C(8,1),再相乘結果成了P(10,3),結果增大了3!倍。
概率的概念。在有限集合的情況下,概率是子集元素個數(shù)與全集元素個數(shù)的比值。在無限集合的情況下,概率是代表子集的點的面積與代表全集的點的面積的比值。
概率分布函數(shù)可以描述概率分布的全貌。離散型的概率分布是一組數(shù)列,計算事件發(fā)生的概率、數(shù)學期望和方差都使用數(shù)列的計算方法。連續(xù)型的概率分布是一個函數(shù), 它等于概率密度函數(shù)的積分,計算事件發(fā)生的概率、數(shù)學期望和方差都使用積分的計算方法。
概率的概念不難理解,解題能力決定于對數(shù)列和積分中的方法掌握的熟練程度。
理解了基本概念,對基本數(shù)學方法就更容易掌握。
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