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algebra难度:基础algebraintervalnotation
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区间qūjiān

interval notation
3 分钟阅读
更新于 2025年1月24日
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核心概念

区间是两个端点之间的实数集合。区间记号提供了一种简洁的方式来表示实数的连续子集。

四种有界区间

类型记号集合表示描述
闭区间[a,b][a, b]{x∣a≤x≤b}\{x \mid a \leq x \leq b\}包含两个端点
开区间(a,b)(a, b){x∣a<x<b}\{x \mid a < x < b\}不包含两个端点
左开右闭(a,b](a, b]{x∣a<x≤b}\{x \mid a < x \leq b\}不含左端点,含右端点
左闭右开[a,b)[a, b){x∣a≤x<b}\{x \mid a \leq x < b\}含左端点,不含右端点

无界区间

记号集合表示描述
[a,+∞)[a, +\infty){x∣x≥a}\{x \mid x \geq a\}所有 ≥ a 的数
(a,+∞)(a, +\infty){x∣x>a}\{x \mid x > a\}所有 > a 的数
(−∞,b](-\infty, b]{x∣x≤b}\{x \mid x \leq b\}所有 ≤ b 的数
(−∞,b)(-\infty, b){x∣x<b}\{x \mid x < b\}所有 < b 的数
(−∞,+∞)(-\infty, +\infty)R\mathbb{R}全体实数

重要:无穷符号始终使用圆括号(不用方括号),因为 ±∞ 不是实数。

括号规则

  • 方括号 [ ]:端点包含在内(≤ 或 ≥)
  • 圆括号 ( ):端点不包含(< 或 >)
  • 无穷:始终使用圆括号

区间运算

区间的交集

[1,5]∩[3,8]=[3,5][1, 5] \cap [3, 8] = [3, 5]

取重叠区域:

  • 左端点:max(1, 3) = 3
  • 右端点:min(5, 8) = 5

区间的并集

[1,4]∪[3,7]=[1,7][1, 4] \cup [3, 7] = [1, 7]

若区间重叠,则合并。

[1,2]∪[4,5][1, 2] \cup [4, 5] 不能简化(不相交区间)

区间的补集

若 A=[2,5]A = [2, 5] 且 U=RU = \mathbb{R}: ∁RA=(−∞,2)∪(5,+∞)\complement_{\mathbb{R}} A = (-\infty, 2) \cup (5, +\infty)

注意:闭端点 → 开,开端点 → 闭。

例题详解

例1:不等式转区间

已知:−3<x≤7-3 < x \leq 7

答案:(−3,7](-3, 7]

例2:区间转不等式

已知:[−2,4)[-2, 4)

答案:−2≤x<4-2 \leq x < 4

例3:区间交集

已知:A=[−1,4]A = [-1, 4],B=(2,6)B = (2, 6)

求:A∩BA \cap B

解:

  • 左端点:max(-1, 2) = 2,括号:( (开,来自 B)
  • 右端点:min(4, 6) = 4,括号:] (闭,来自 A)

答案:(2,4](2, 4]

例4:区间并集

已知:A=(−∞,3)A = (-\infty, 3),B=[1,+∞)B = [1, +\infty)

求:A∪BA \cup B

解:由于 1 < 3,区间重叠,覆盖所有实数。

答案:(−∞,+∞)=R(-\infty, +\infty) = \mathbb{R}

CSCA练习题

💡 注:以下练习题基于CSCA考试大纲设计。

例题1:基础题(难度 ★☆☆☆☆)

将不等式 2≤x<62 \leq x < 6 用区间记号表示。

选项:

  • A. (2,6](2, 6]
  • B. [2,6)[2, 6)
  • C. (2,6)(2, 6)
  • D. [2,6][2, 6]

解法:

  • x≥2x \geq 2:用 [
  • x<6x < 6:用 )

答案:B


例题2:中级(难度 ★★★☆☆)

求 [−3,2]∩(0,5][-3, 2] \cap (0, 5]。

解法:

  • 左端点:max(-3, 0) = 0,括号:( (来自 B,开)
  • 右端点:min(2, 5) = 2,括号:] (来自 A,闭)

答案:(0,2](0, 2]


例题3:高级(难度 ★★★★☆)

若 A={x∣x2−5x+4≤0}A = \{x \mid x^2 - 5x + 4 \leq 0\},用区间记号表示 A。

解法:

因式分解: x2−5x+4=(x−1)(x−4)≤0x^2 - 5x + 4 = (x-1)(x-4) \leq 0

抛物线开口向上,不等式在两根之间成立: 1≤x≤41 \leq x \leq 4

答案:[1,4][1, 4]

区间的长度

对于有界区间 [a,b][a, b]: 长度=b−a\text{长度} = b - a

例:[−2,5][-2, 5] 的长度是 5−(−2)=75 - (-2) = 7

常见错误

❌ 错误1:无穷使用方括号

错误:[2,+∞][2, +\infty] ✗

正确:[2,+∞)[2, +\infty) ✓

❌ 错误2:交集端点错误

错误:[1,5]∩[3,8]=[1,8][1, 5] \cap [3, 8] = [1, 8] ✗

正确:[1,5]∩[3,8]=[3,5][1, 5] \cap [3, 8] = [3, 5] ✓

❌ 错误3:补集括号类型未变

错误:[a,b][a, b] 的补集是 (−∞,a]∪[b,+∞)(-\infty, a] \cup [b, +\infty) ✗

正确:[a,b][a, b] 的补集是 (−∞,a)∪(b,+∞)(-\infty, a) \cup (b, +\infty) ✓

❌ 错误4:误判空交集

只有当两个区间完全不重叠时,交集才为空。

[1,3]∩[3,5]={3}[1, 3] \cap [3, 5] = \{3\}(单点集,非空!)

学习要点

  1. ✅ 记住括号含义:[ ] 包含,( ) 不包含
  2. ✅ ∞ 永远用 ( ):无穷不用方括号
  3. ✅ 交集 = 重叠:取公共区域
  4. ✅ 补集翻转括号:[ ↔ ) 且 ] ↔ (

💡 考试要点:解二次不等式时,务必画出抛物线图来正确确定解的区间!

相关练习

巩固所学知识,通过练习加深理解