Tập hợp và các phép toán trên tập hợp
Xác định tập hợp bằng hai cách, nhận biết tập con và hai tập bằng nhau, viết các tập con của ℝ, thực hiện giao – hợp – hiệu – phần bù và giải bài toán đếm bằng biểu đồ Ven.
Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 2
⚡ Nhớ nhanh
- 1Tập hợp cho bằng liệt kê các phần tử hoặc nêu tính chất đặc trưng. ∈ nối phần tử với tập, ⊂ nối tập với tập. Tập có n phần tử có 2ⁿ tập con (kể cả ∅ và chính nó).
- 2Các tập con của ℝ: [a; b], (a; b), [a; b), (a; b], [a; +∞), (−∞; b)… Ngoặc vuông lấy đầu mút, ngoặc tròn bỏ; ±∞ luôn đi với ngoặc tròn.
- 3Giao A ∩ B: thuộc cả hai. Hợp A ∪ B: thuộc ít nhất một. Hiệu A \ B: thuộc A mà không thuộc B (A \ B ≠ B \ A). Phần bù trong ℝ: ℝ \ A.
- 4Làm với khoảng thì vẽ trục số, rồi xét riêng từng đầu mút xem thuộc tập nào.
- 5Đếm hai nhóm: n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B). Phần chung bị đếm hai lần nên phải trừ một lần.
👀 Nhìn là hiểu
Bấm + / − đổi đầu mút của A và B, bấm ngoặc để đổi tròn ↔ vuông, rồi chọn A ∩ B, A ∪ B, A \ B hoặc ℝ \ A và đọc dải kết quả. Mẫu A = [−2; 3), B = (1; 5] chỉ là điểm bắt đầu: thử cả [1; 3] ∩ [3; 5] (ra {3}, không phải ∅) và (−∞; 2] ∩ (2; +∞) (ra ∅) trước khi đọc lý thuyết.
● lấy đầu mút (ngoặc vuông) · ○ bỏ đầu mút (ngoặc tròn)
A ∩ B = (1; 3)
A = [−2; 3), B = (1; 5]
Giao: phần hai dải CHỒNG lên nhau: (1; 3), cả hai đầu tròn vì 1 ∉ B, 3 ∉ A. Hợp: [−2; 5]. Hiệu A \ B: phần của A không nằm trong B: [−2; 1], lấy cả 1 vì 1 ∉ B. Bấm lần lượt ba phép để so.
1 🧺 Tập hợp, tập con, hai tập bằng nhau
Cần nhớ
- ✦Hai cách cho tập hợp: liệt kê hoặc nêu tính chất đặc trưng. Ví dụ: A = {x ∈ ℕ | x < 5} = {0; 1; 2; 3; 4}.
- ✦∈ nối phần tử với tập, ⊂ nối tập với tập. Ví dụ: 1 ∈ A và {1} ⊂ A; viết {1} ∈ A hay 1 ⊂ A là sai kí hiệu.
- ✦Tập rỗng ∅ không có phần tử nào và là tập con của mọi tập hợp. Ví dụ: ∅ ⊂ {1; 2}.
- ✦A = B khi A ⊂ B và B ⊂ A: hai tập có cùng các phần tử, không xét thứ tự. Ví dụ: {1; 2} = {2; 1}.
- ✦Tập có n phần tử có 2ⁿ tập con (tính cả ∅ và chính nó). Ví dụ: 3 phần tử ⇒ 2³ = 8 tập con.
Dạng bài
Liệt kê tất cả tập con của một tập
- 1 Chia theo số phần tử của tập con: 0, 1, 2, … đến n phần tử.
- 2 Với mỗi số phần tử, viết lần lượt các tập con, không bỏ sót, không lặp.
- 3 Đếm tổng và so với 2ⁿ.
- 4 Thử lại: tổng đếm được phải đúng bằng 2ⁿ.
⚠️ Bẫy hay gặp: Quên ∅ và quên chính A thì chỉ đếm được 6 tập con. ∅ và A luôn là hai tập con của A, nên với 3 phần tử phải ra 8.
Liệt kê tất cả tập con của A = {1; 2; 3}.
Hướng dẫn giải
Dạng bài
Đếm phần tử của tập cho bằng tính chất đặc trưng
- 1 Xác định tập số nền: ℕ, ℤ hay ℝ (ℝ thì có vô số phần tử).
- 2 Giải điều kiện về x, chú ý dấu < hay ≤.
- 3 Liệt kê các số nguyên thoả mãn rồi đếm.
- 4 Thử lại: kiểm đúng hai số sát đầu mút.
⚠️ Bẫy hay gặp: Lấy cả −2 vì thấy "−2 nằm sát đầu mút": −2 < x là nhỏ hơn hẳn, −2 không thuộc. Thêm −2 sẽ ra 6 phần tử và 64 tập con, sai.
Tập B = {x ∈ ℤ | −2 < x ≤ 3} có bao nhiêu phần tử, bao nhiêu tập con?
Hướng dẫn giải
2 📏 Các tập con của ℝ
Đọc kí hiệu khoảng, đoạn, nửa khoảng
| Kí hiệu | Tập hợp | Đầu mút |
|---|---|---|
| [a; b] | a ≤ x ≤ b | lấy cả hai |
| (a; b) | a < x < b | bỏ cả hai |
| [a; b) | a ≤ x < b | lấy a, bỏ b |
| (a; b] | a < x ≤ b | bỏ a, lấy b |
| [a; +∞) | x ≥ a | lấy a |
| (−∞; b) | x < b | bỏ b |
| (−∞; +∞) | ℝ | không có đầu mút |
Cần nhớ
- ✦Ngoặc vuông = lấy đầu mút, ngoặc tròn = bỏ. Trên trục số: chấm đặc là lấy, chấm rỗng là bỏ.
- ✦+∞ và −∞ không phải số nên luôn ngoặc tròn. Ví dụ: [3; +∞) đúng, [3; +∞] sai.
- ✦ℝ = (−∞; +∞).
- ✦Đếm số nguyên trong một khoảng thì liệt kê, chú ý đầu mút. Ví dụ: (−3; 2] có −2, −1, 0, 1, 2 nên 5 số.
Dạng bài
Viết tập số thực bằng kí hiệu khoảng
- 1 Đọc bất đẳng thức: có hai đầu hay một đầu (một đầu thì có ±∞).
- 2 Đầu nào có dấu = (≤, ≥) thì lấy, đầu nào dấu < hoặc > thì bỏ.
- 3 Viết ngoặc vuông cho đầu lấy, ngoặc tròn cho đầu bỏ, nhỏ đứng trước.
- 4 Thử lại: thay đúng số đầu mút vào bất đẳng thức.
⚠️ Bẫy hay gặp: Viết (−2; 3] là đảo ngoặc. Dấu "≤" ở đầu trái nghĩa là −2 thuộc tập, nên đầu trái phải là ngoặc vuông.
Viết {x ∈ ℝ | −2 ≤ x < 3} bằng kí hiệu khoảng và đếm các số nguyên thuộc tập đó.
Hướng dẫn giải
3 🔀 Giao, hợp, hiệu, phần bù
Cần nhớ
- ✦Giao A ∩ B: thuộc cả hai (nói "và"). Hợp A ∪ B: thuộc ít nhất một (nói "hoặc"). Ví dụ: {1; 2; 3} ∩ {3; 4} = {3}, hợp là {1; 2; 3; 4}.
- ✦Hiệu A \ B: thuộc A mà không thuộc B. Ví dụ: {1; 2; 3} \ {3; 4} = {1; 2}.
- ✦Phần bù của A trong ℝ (sách kí hiệu C_ℝ A) là ℝ \ A. Ví dụ: ℝ \ [−2; 3) = (−∞; −2) ∪ [3; +∞).
- ✦Giao hai khoảng: đầu trái lấy số lớn hơn, đầu phải lấy số nhỏ hơn. Hai đầu trùng số thì chỉ lấy khi cả hai tập đều lấy. Ví dụ: [1; 5] ∩ (3; 7) = (3; 5].
Dạng bài
Giao – hợp – hiệu hai khoảng bằng trục số
- 1 Vẽ A và B thành hai dải trên cùng một trục số, chấm đặc cho đầu lấy, chấm rỗng cho đầu bỏ.
- 2 Đọc kết quả: giao là chỗ cả hai dải phủ, hợp là chỗ ít nhất một dải phủ, A \ B là phần dải A nằm ngoài dải B.
- 3 Xét riêng từng đầu mút: số đó thuộc A không, thuộc B không, rồi mới chọn ngoặc.
- 4 Thử lại: chọn một số sát đầu mút và kiểm bằng định nghĩa.
⚠️ Bẫy hay gặp: Hiệu không giao hoán: B \ A = [3; 5] (lấy 3 vì 3 ∈ B và 3 ∉ A), khác hẳn A \ B = [−2; 1]. Đọc kĩ "trừ tập nào".
Cho A = [−2; 3) và B = (1; 5]. Tìm A ∩ B, A ∪ B, A \ B.
Hướng dẫn giải
Dạng bài
Hai khoảng chạm nhau ở đầu mút
- 1 Tìm số chung ở đầu mút của hai tập.
- 2 Kiểm số đó có thuộc cả hai tập không.
- 3 Kiểm các số khác: có số nào thuộc cả hai không.
- 4 Kết luận giao là {c}, ∅ hay một khoảng, rồi thử lại.
⚠️ Bẫy hay gặp: Giao (−∞; 2] ∩ (2; +∞) lại là ∅, vì 2 chỉ thuộc tập đầu. Và (1; 3) ∪ (3; 5) khác (1; 5): thiếu số 3. Đầu mút trùng thì phải kiểm từng tập.
Tìm [1; 3] ∩ [3; 5].
Hướng dẫn giải
Dạng bài
Tìm phần bù trong ℝ
- 1 Vẽ A lên trục số.
- 2 Lấy phần còn lại của trục số (thường gồm hai nhánh).
- 3 Đổi ngoặc ở mỗi đầu mút: đầu mút A lấy thì phần bù bỏ, A bỏ thì phần bù lấy.
- 4 Thử lại bằng một số trong A và một số ngoài A.
⚠️ Bẫy hay gặp: Giữ nguyên ngoặc của A rồi viết (−∞; −2] ∪ (3; +∞) là sai: thừa số −2 và mất số 3. Phần bù luôn đổi ngoặc ở đầu mút.
Tìm ℝ \ [−2; 3).
Hướng dẫn giải
4 ⭕ Đếm số phần tử bằng biểu đồ Ven
Cần nhớ
- ✦n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B): phần chung bị đếm hai lần nên trừ đi một lần. Ví dụ: 18 + 15 − 6 = 27.
- ✦Hai tập không có phần chung (A ∩ B = ∅) thì n(A ∪ B) = n(A) + n(B). Ví dụ: {1; 2} và {3; 4; 5} không có phần tử chung nên n(A ∪ B) = 2 + 3 = 5.
- ✦Vẽ hai vòng giao nhau và điền ô giao trước. "Chỉ A" = n(A) − n(A ∩ B), "chỉ B" = n(B) − n(A ∩ B).
- ✦Số phần tử nằm ngoài cả hai vòng = tổng − n(A ∪ B). Ví dụ: 30 − 27 = 3.
Dạng bài
Bài toán đếm hai nhóm
- 1 Đặt tên hai tập và ghi các dữ kiện n(A), n(B), n(A ∩ B) hoặc n(A ∪ B).
- 2 Điền ô giao trước, rồi các ô "chỉ A", "chỉ B" trên biểu đồ Ven.
- 3 Dùng công thức n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B) để tìm đại lượng đề hỏi.
- 4 Thử lại: cộng bốn vùng (chỉ A, chỉ B, cả hai, ngoài hai vòng) phải bằng tổng.
⚠️ Bẫy hay gặp: Cộng thẳng 18 + 15 = 33 là vô lí vì lớp chỉ có 30 em: 6 em giỏi cả hai đã bị đếm hai lần.
Lớp có 30 học sinh, 18 em giỏi Toán, 15 em giỏi Văn, 6 em giỏi cả hai. Bao nhiêu em không giỏi môn nào?
Hướng dẫn giải
Dạng bài
Tìm số phần tử chung khi biết số ngoài hai vòng
- 1 Tính n(A ∪ B) = tổng − số em ngoài hai vòng.
- 2 Viết công thức n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B).
- 3 Giải ra n(A ∩ B) = n(A) + n(B) − n(A ∪ B).
- 4 Thử lại: cộng bốn vùng bằng tổng.
⚠️ Bẫy hay gặp: Dừng ở 32 rồi trả lời "32 em thích cả hai": 32 là số em thích ít nhất một môn (hợp), chưa phải giao.
Lớp có 40 em, 25 em thích bóng đá, 20 em thích bóng rổ, 8 em không thích môn nào. Bao nhiêu em thích cả hai?
Hướng dẫn giải
5 💡 Mẹo làm nhanh và lỗi hay sai
⚡ Mẹo làm nhanh trắc nghiệm
- ✦Giao hai đoạn: đầu trái lấy số lớn hơn, đầu phải lấy số nhỏ hơn. Ví dụ: [1; 5] ∩ (3; 7): trái là 3, phải là 5 ⇒ (3; 5].
- ✦Thuộc lòng số tập con: 2³ = 8, 2⁴ = 16, 2⁵ = 32, 2⁶ = 64, 2⁷ = 128. Ngược lại: 64 tập con ⇒ 6 phần tử.
- ✦Bài đếm hai nhóm: điền ô giao trước, rồi "chỉ A", "chỉ B", cuối cùng là ô ngoài hai vòng.
- ✦Nghi ngờ đầu mút: thử đúng số đầu mút vào từng tập, thuộc cả hai thì có trong giao, thuộc ít nhất một thì có trong hợp.
⚠️ Lỗi hay sai nhất
- ✦Dùng ∈ giữa hai tập hoặc ⊂ giữa phần tử và tập. Phản ví dụ: A = {1; 2}: 1 ∈ A đúng, 1 ⊂ A sai; {1} ⊂ A đúng, {1} ∈ A sai.
- ✦Coi ∅ và {∅} là một. Phản ví dụ: ∅ có 0 phần tử, {∅} có 1 phần tử.
- ✦Cho rằng A \ B = B \ A. Phản ví dụ: {1; 2} \ {2; 3} = {1}, còn {2; 3} \ {1; 2} = {3}.
- ✦Cộng thẳng n(A) + n(B) khi hai tập có phần chung. Phản ví dụ: 18 + 15 = 33 em trong lớp chỉ có 30 em.
- ✦Ghép (1; 3) ∪ (3; 5) thành (1; 5). Phản ví dụ: 3 thuộc (1; 5) nhưng không thuộc hợp.
- ✦Viết [3; +∞] với ngoặc vuông ở +∞. +∞ không phải số nên luôn là [3; +∞).
🧮 Máy tính cầm tay (dùng để thử lại)
- ✦Máy tính cầm tay không có chế độ tập hợp. Chế độ Bảng (TABLE) giúp liệt kê các số nguyên của một khoảng để đếm.
- ✦Nghi ngờ đầu mút: thay đúng số đầu mút vào bất đẳng thức và bấm máy, đúng thì lấy, sai thì bỏ.
- ✦Bài đếm hai nhóm: dùng máy để cộng bốn vùng kiểm lại bằng tổng.
✏️ Luyện tập
Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần kiến thức.
Tập hợp, tập con, số tập con
- 1Thông hiểu
Cho A = {1; 2; 3}. Khẳng định nào sau đây đúng?
- 2Nhận biết
Tập rỗng ∅ có bao nhiêu phần tử?
- 3Thông hiểu
Tập A = {x ∈ ℕ | x < 5} viết bằng cách liệt kê là
- 4Thông hiểu
Tập {x ∈ ℤ | −2 < x ≤ 4} có bao nhiêu phần tử?
- 5Thông hiểu Tập hợp có 4 phần tử thì có tập con.
- 6Vận dụng Một tập hợp có 64 tập con. Tập đó có phần tử.
Các tập con của ℝ
- 1Nhận biết
Tập {x ∈ ℝ | −1 ≤ x < 4} viết bằng kí hiệu khoảng là
- 2Thông hiểu
Tập {x ∈ ℝ | x ≥ 3} viết là
- 3Vận dụng Tổng các số nguyên thuộc nửa khoảng [−4; 2) bằng .
Giao, hợp, hiệu, phần bù
- 1Nhận biết
Cho A = {1; 2; 3; 4} và B = {3; 4; 5}. Khi đó A ∩ B bằng
- 2Thông hiểu
Cho A = {1; 2; 3; 4} và B = {3; 4; 5}. Khi đó A \ B bằng
- 3Thông hiểu
Cho A = [1; 5] và B = (3; 7). Khi đó A ∩ B bằng
- 4Thông hiểu
Cho A = (−3; 1] và B = [0; 4). Khi đó A ∪ B bằng
- 5Vận dụng
Cho A = (−3; 1] và B = [0; 4). Khi đó A \ B bằng
- 6Thông hiểu
Giao [1; 3] ∩ [3; 5] bằng
- 7Vận dụng
Phần bù của [−2; 3) trong ℝ là
- 8Vận dụng Cho A = [−1; 4] và B = (2; 6]. Số nguyên thuộc A \ B là số.
Đếm bằng biểu đồ Ven
- 1Nhận biết
Công thức đúng của n(A ∪ B) là
- 2Thông hiểu Lớp có 35 em, 20 em giỏi Toán, 18 em giỏi Anh, 8 em giỏi cả hai. Số em giỏi ít nhất một môn là .
- 3Thông hiểu
Với lớp ở câu trên (35 em, 20 giỏi Toán, 18 giỏi Anh, 8 giỏi cả hai), số em không giỏi môn nào là
- 4Vận dụng Lớp có 40 em, 25 em thích bóng đá, 20 em thích bóng rổ, 8 em không thích môn nào. Số em thích cả hai là .
🏆 Luyện theo dạng đề tốt nghiệp
Đề Toán có 3 phần: 12 câu 4 lựa chọn, 4 câu đúng/sai (mỗi câu 4 ý) và 6 câu trả lời ngắn (đáp số tối đa 4 ký tự, kể cả dấu − và dấu phẩy). Dưới đây là đủ 3 dạng, chỉ dùng kiến thức của chủ đề này.
Phần I · Trắc nghiệm 4 lựa chọn
- 1Thông hiểu
Cho A = [−3; 2] và B = (0; 5). Tập A \ B bằng
- 2Vận dụng
Lớp có 45 em, 30 em thích Toán, 25 em thích Lý, 5 em không thích môn nào. Số em thích cả hai môn là
- 3Vận dụng
Cho A = (−∞; m) và B = [2; +∞). Điều kiện của m để A ∩ B = ∅ là
Phần II · Đúng / sai
- 1Thông hiểu
Cho A = {x ∈ ℤ | −2 ≤ x < 3} và B = {0; 2; 4}.
a)Tập A có 5 phần tử.
b)3 ∈ A.
c)A ∩ B = {0; 2}.
d)A ∪ B có 8 phần tử.
- 2Vận dụng
Cho A = [−1; 4) và B = (2; 6].
a)4 ∈ A.
b)A ∩ B = (2; 4).
c)A ∪ B = [−1; 6].
d)A \ B = [−1; 2).
Phần III · Trả lời ngắn
- 1Thông hiểu Tập hợp có 7 phần tử có bao nhiêu tập con? Đáp số:
- 2Vận dụng Lớp 40 em, mỗi em chơi ít nhất một trong hai môn cờ và đá cầu. Có 24 em chơi cờ, 21 em chơi đá cầu. Số em chơi cả hai môn là .
- 3Vận dụng Cho A = [−3; 5) và B = (−1; 8]. Có bao nhiêu số nguyên thuộc tập (A ∪ B) \ (A ∩ B)? Đáp số:
🎯 Chủ đề này vào đề tốt nghiệp ở đâu?
- •Là nền cho lớp 11–12: tập xác định, tập nghiệm của bất phương trình, khoảng đồng biến – nghịch biến đều viết bằng khoảng hoặc nửa khoảng và hay dùng giao, hợp. Ở xác suất, biến cố hợp, biến cố giao, biến cố đối chính là A ∪ B, A ∩ B và phần bù.
- •Trong bài kiểm tra trên lớp thường có câu tìm giao – hợp – hiệu của hai khoảng, câu đếm số tập con (2ⁿ) và bài toán đếm bằng biểu đồ Ven.
- •Bẫy hay có: đầu mút (ngoặc tròn hay vuông) và nhầm ∈ với ⊂. Bài tham số m để giao rỗng hoặc khác rỗng có thể gặp ở mức vận dụng; bước hay mất điểm là quên xét dấu = ở đầu mút.
Giá trị lượng giác của một góc từ 0° đến 180°