📐 第 4 課 · 交集(共同元素)

A ∩ B —— 兩個集合的共同元素

文氏圖的重疊區域裡,藏著交集(共同元素)最核心的思想

🎮 互動教學 ⏱ 約 15 分鐘 📐 人教版必修第一冊 · 第一章

🎯 這節課你能學到

學完這節課,你將能夠:

① 遊戲→ ② 概念→ ③ 實驗→ ④ 挑戰
1
🎮 文氏圖與交集(共同元素)
👆 點選區域體驗 →

🎮 👆 點選區域新增元素,觀察交集(共同元素)

選擇「A獨有」「A∩B」或「B獨有」模式,2️⃣👆 點選畫布新增元素。觀察:重疊區域 A∩B 的元素有什麼特點?

💡 小提示:先往 A∩B 區域新增元素,再看集合 A 和 B 的變化。試試讓兩個圓沒有重疊!
👆 點選區域新增 A∩B: 0
集合 A
{ }
集合 B
{ }
A ∩ B
{ }

📊 分類記錄表

操作A獨有A∩BB獨有

📈 集合元素統計

💡 觀察要點:A∩B 裡的元素有什麼共同點?如果把一個元素從 A∩B 移到 A 獨有,交集(共同元素)怎麼變?試試讓 A 和 B 沒有共同元素!
2
從遊戲到數學:交集(共同元素)的定義與性質
核心概念 · 重點學會

🔍 從遊戲中「抽象」

剛才的遊戲中,我們往文氏圖的不同區域放元素。仔細想想:

遊戲中的事實
重疊區域的元素,同時在 A 和 B 中
↓ 抽象
A ∩ B = {x | x∈A 且 x∈B}
關鍵特徵
交集(共同元素)中的元素要「兩邊都屬於」
↓ 抽象
「且」關係:x∈A 且 x∈B
數學表達
沒有共同元素 → 重疊區為空
↓ 抽象
A ∩ B = ∅(不相交)
特殊情況
A 的所有元素都在 B 中
↓ 抽象
A ∩ B = A(A ⊆ B)

📖 交集(共同元素)的定義

📘 定義(人教版 P11)

由所有屬於集合 A 且屬於集合 B 的元素組成的集合,叫做 A 與 B 的交集(共同元素),記作 A ∩ B。

A ∩ B = { x | x∈A 且 x∈B }
💡 一句話理解:交集(共同元素)就是兩個集合的「共同部分」。就像 A 隊和 B 隊的聯合行動——只有兩隊都有的道具才能用!

🧩 交集(共同元素)的四條性質

① 交換律 🔄
A∩B = B∩A
↓
順序無關
② 自反性 🪞
A∩A = A
↓
與自身交是自己
③ 空集 ∅
A∩∅ = ∅
↓
與空集交為空
④ 與子集的關係 📐
A∩B ⊆ A 且 A∩B ⊆ B
↓
交集(共同元素)是兩者的子集
💡 小提示:交集(共同元素)滿足交換律(A∩B = B∩A),與空集交為空,與自身交是自己!

📐 交集(共同元素)與子集的關係(重要!)

交集(共同元素)和子集之間有非常重要的聯絡:

A ⊆ B ⟺ A∩B = A (包含於 等價於 交等於 A)
A ⊆ B ⟺ A∪B = B (包含於 等價於 並等於 B)
💡 小提示:如果 A∩B = A,說明 A 的所有元素都在 B 中,也就是 A ⊆ B。這個結論把「包含關係」和「交併運算」聯絡起來了!
3
🔬 求交集(共同元素)
輸入答案 · 按 Enter 提交 →

給出集合 A 和 B,計算它們的交集(共同元素)。A∩B 只包含同時在 A 和 B 中的元素。

💡 小提示:輸入答案後按 Enter 鍵快速提交!無共同元素寫「空」。
💡 求交集(共同元素)的方法:逐個檢查 A 中的每個元素,如果它也在 B 中,就放入結果。沒有共同元素時,交集(共同元素)為空集 ∅。
🎮 遊戲對照:在文氏圖裡,交集(共同元素)就是重疊區域的元素。如果兩個圓完全不重疊,交集(共同元素)就是空集。回到遊戲演示區試試!
4
🎯 挑戰關卡 — 檢驗你的探索成果
共 4 題 · 👆 點選選項作答
1 已知 A = {1,2,3,4}, B = {3,4,5,6},那麼 A∩B = (  )
找出同時在 A 和 B 中的元素
2 設 A = {x | x是偶數}, B = {x | x是質數},那麼 A∩B = (  )
既是偶數又是質數的數有哪些?
3 下列關於交集(共同元素)的性質,錯誤的是(  )
回憶交集(共同元素)的四條基本性質
4 如果 A∩B = A,那麼下列正確的是(  )
交集(共同元素)等於 A,說明 A 的所有元素...
💻
Python 核心程式碼:交集(共同元素)運算
👆 點選展開程式碼 →
🐍 交集(共同元素)運算 ▼ 👆 點選展開程式碼 →
set4_intersection.py📋 複製
# 交集(共同元素)運算
A = {1, 2, 3, 4}
B = {3, 4, 5, 6}
# 三種方式求交集(共同元素)
print(A & B) # {3, 4}
print(A.intersection(B)) # {3, 4}
print({x for x in A if x in B}) # {3, 4}
# 多個集合的交集(共同元素)
C = {3, 4, 7}
print(A & B & C) # {3, 4}
▶ 執行輸出
{3, 4}
{3, 4}
{3, 4}
{3, 4}
📊 交集(共同元素)與子集的關係驗證 ▼ 驗證 A⊆B ⟺ A∩B=A →
set4_relation.py📋 複製
# 驗證:A ⊆ B ⟺ A∩B = A
def check_relation(A, B):
 is_subset = A <= B # A ⊆ B
 inter_eq_A = (A & B) == A # A∩B = A
 print(f'A={A}, B={B}')
 print(f' A⊆B: {is_subset}, A∩B=A: {inter_eq_A}')
 print(f' 結論: 兩者相等 = {is_subset == inter_eq_A}')
check_relation({1,2}, {1,2,3}) # True
check_relation({1,4}, {1,2,3}) # False
check_relation({1,2}, {1,2}) # True
▶ 執行輸出
A={1, 2}, B={1, 2, 3}
 A⊆B: True, A∩B=A: True
 結論: 兩者相等 = True
A={1, 4}, B={1, 2, 3}
 A⊆B: False, A∩B=A: False
 結論: 兩者相等 = True
A={1, 2}, B={1, 2}
 A⊆B: True, A∩B=A: True
 結論: 兩者相等 = True
5
📝 本課小結 — 回顧你的收穫

📝 今天你學到了什麼?

✅ 交集(共同元素)定義
A∩B = {x | x∈A 且 x∈B}
✅ 四條性質
交換律、自反性、空集、與子集的關係
✅ 與子集的關係
A ⊆ B ⟺ A∩B = A
✅ 三種求法
A&B 運運算元、intersection()、集合推導式
🎉 🎉 太厲害了!你已經理解了交集(共同元素)的核心概念。下一課我們探索「並集(所有元素)」!
下節預告:第 5 課 —— 並集(所有元素)(A ∪ B)
兩個集合的所有元素——文氏圖的全部區域
🔒 解鎖中