第一節 關係的概念
數學實驗

在下表中,根據國家的名稱填寫其首都,或由其首都填寫國家的名稱,完成下表的空白處:

國 家 首 都
中國 北京
美國 華盛頓
英國 倫敦
法國
  • 巴黎
  • 阿姆斯特丹
  • 布魯塞爾
  • 東京
  • 柏林
  • 馬德里
  • 開羅
  • 堪培拉
  • 首爾
  • 吉隆坡
  • 雅典
  • 莫斯科
德國
  • 巴黎
  • 阿姆斯特丹
  • 布魯塞爾
  • 東京
  • 柏林
  • 馬德里
  • 開羅
  • 堪培拉
  • 首爾
  • 吉隆坡
  • 雅典
  • 莫斯科
  • 俄國
  • 意大利
  • 西班牙
  • 葡萄牙
  • 日本
  • 韓國
  • 泰國
  • 加拿大
  • 澳大利亞
  • 新加坡
  • 荷蘭
  • 瑞典
  • 丹麥
渥太華
  • 俄國
  • 意大利
  • 西班牙
  • 葡萄牙
  • 日本
  • 韓國
  • 泰國
  • 加拿大
  • 澳大利亞
  • 新加坡
  • 荷蘭
  • 瑞典
  • 丹麥
里斯本
希臘
  • 巴黎
  • 阿姆斯特丹
  • 布魯塞爾
  • 東京
  • 柏林
  • 馬德里
  • 開羅
  • 堪培拉
  • 首爾
  • 吉隆坡
  • 雅典
  • 莫斯科
埃及
  • 巴黎
  • 阿姆斯特丹
  • 布魯塞爾
  • 東京
  • 柏林
  • 馬德里
  • 開羅
  • 堪培拉
  • 首爾
  • 吉隆坡
  • 雅典
  • 莫斯科
  • 俄國
  • 意大利
  • 西班牙
  • 葡萄牙
  • 日本
  • 韓國
  • 泰國
  • 加拿大
  • 澳大利亞
  • 新加坡
  • 荷蘭
  • 瑞典
  • 丹麥
曼谷

調查一下周圍朋友的生日,找出他們的星座。

實驗提問:

  1. 每一個朋友都有對應的星座。

  2. 每一個朋友只對應一個星座。

  3. 每一個星座最多只有一個朋友對應。

之前所學習的全等三角形的判定條件中,不包括 \(\rm{SSA}\),即已知兩個三角形有兩對對應邊相等,而且有一對非夾角的對應角相等,不能判定這兩個三角形全等。爲甚麽呢?以下通過實驗來證實。

已知三角形 \(\displaystyle{ ABC }\),邊 \(\displaystyle{ AB =10 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\),\(\displaystyle{\angle ABD={{30}^{\circ }} }\)。畫出以下幾種情況下的三角形:

  1. 邊 \(\displaystyle{ AC=6 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\);
  2. 邊 \(\displaystyle{ AC=7 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\);
  3. 邊 \(\displaystyle{ AC=8 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\);
  4. 邊 \(\displaystyle{ AC=9 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\)。

先畫邊 \(\displaystyle{ AB }\),再以點 \(\displaystyle{ B }\) 為端點畫一條射線 \(\displaystyle{ BD }\),使 \(\displaystyle{\angle ABD={{30}^{\circ }} }\),最後在射線 \(\displaystyle{ BD }\) 上尋找 \(\displaystyle{ C }\) 點,使 \(\displaystyle{ AC }\) 等於相應的長度。在此,可以運用圓規,以 \(\displaystyle{ A }\) 為圓心,\(\displaystyle{ AC }\) 的長度為半徑畫圓,圓與射線 \(\displaystyle{ BD }\) 的交點即為 \(\displaystyle{ C }\) 點。

提問:(1) ~ (4) 的情況,分別可得幾個不同的三角形 \(\displaystyle{ ABC }\)。

  1. 邊 \(\displaystyle{ AC=6 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\)    
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
     
  2. 邊 \(\displaystyle{ AC=7 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\)    
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
     
  3. 邊 \(\displaystyle{ AC=8 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\)    
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
     
  4. 邊 \(\displaystyle{ AC=9 }\) \(\displaystyle{ \text{cm} }\)    
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
     

嘗試給自己的家族畫一張簡易的成員關係圖,類似於右圖的方式。如果親戚比較少,查找一些名門旺族的家譜,繪製一張含有家庭成員較多的家譜。

提問:

  1. 你有幾個伯父?
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
    • \(> 3\)
  2. 你的大伯父有幾個姪和姪女?
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
    • \(> 3\)
  3. 你有幾個姑媽?
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
    • \(> 3\)
  4. 你的小姑媽有幾個姪和姪女?
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
    • \(> 3\)
  5. 你有幾個堂兄弟?
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
    • \(> 3\)
  6. 你最小的堂弟有幾個堂兄弟?
    • \(0\)
    • \(1\)
    • \(2\)
    • \(3\)
    • \(> 3\)

結論:在一個大家族中,一個人會有多個姑媽、伯父、堂兄弟姐妹,也會有多個姪 (女)。同樣,一個伯父或姑媽也會有多個兄弟姐妹、姪 (女)、甥 (女),這是多對多的關係。例如,姪和伯父之間就是一種多對多的關係。這種多對多的關係普遍存在於家族成員關係中。

關係的定義

關係 (relation):一組有序對組成的集合。有序對可以用 \(\displaystyle{\left( x,y \right) }\) 表示。

關係主要包括一對一、多對一、一對多、多對多這四類。

實驗 \(1\) 描述了 (國家,首都) 這種一對一的有關係;實驗 \(2\) 說明了 (生日,星座) 是一種多對一的關係;實驗 \(3\) 表示了在該種情況下,(三角形,邊長) 之間的多對一的關係;實驗 \(4\) 顯示了家族各成員之間的多對多的關係。

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