Что называется разностью множеств

Пересечение, объединение и разность множеств

Пересечение множеств

Пересечением множеств A и B называют множество, содержащее те и только те элементы, которые входят одновременно как в множество A, так и в множество B:

Объединение множеств

Объединением – множеств A и B называют множество, содержащее те и только те элементы, которые входят хотя бы в одно из множеств, A или B:

Универсум и отрицание

Универсум (универсальное множество) – множество, включающее в себя все множества, рассматриваемые в данной задаче.

В литературе универсум обозначают U.

На диаграммах Эйлера универсум изображают как множество точек прямоугольника, в котором лежат остальные множества:

При рассмотрении целочисленных задач, универсум – это множество целых чисел.

При построении двумерных графиков, универсум – это множество всех точек координатной плоскости.

При решении вероятностных задач, универсум – это множество всех возможных исходов цепочек событий.

Свойства операций пересечения и объединения

$(A \cap B) \cap C = A \cap (B \cap C)$

$(A \cup B) \cap C = (A \cap C) \cup (B \cap C)$

Взаимодействие с отрицанием, пустым множеством и универсумом

$A \cap \varnothing = \varnothing$

$A \cup \varnothing = A$

Разность множеств

Разностью двух множеств A и B называют множество, в которое входят все элементы из множества A, не принадлежащие множеству B:

На диаграммах Эйлера разности для пересекающихся множеств выглядят так:

Формулы включений и исключений

Рассмотрим два конечных пересекающихся множества A и B.

Сумма n(A)и n(B) даст нам больше, чем общее количество, потому что мы два раза посчитаем то, что попадает в пересечение. Значит, если отнять одно пересечение, получится как раз то, что ищем:

$$n(A \cup B) = n(A)+ n(B)-n(A \cap B)$$

Выведем аналогичную формулу для трёх пересекающихся конечных множеств.

Примеры

Пример 1. Найдите пересечение данных множеств:

Источник

Операции над множествами и их свойства.

План лекции:

2) Объединение множеств.

3) Разность множеств.

4) Симметрическая разность.

5) Дополнение множеств.

6) Декартово (прямое) произведение двух множеств.

1. Пересечением множеств А и В называется множество, состоящее из элементов, которые принадлежат множествам А и В одновременно.

Пересечение множеств А и В обозначают: А Ç В.

Если представить множества А и Впри помощи кругов Эйлера, то пересечение данных множеств изобразится заштрихованной областью (рис. 1).

В том случае, когда множества А и В не имеют общих элементов, то говорят, что их пересечение пусто и пишут: А Ç В = Æ.

Если ВÌ А, то А Ç В = В.

Операция, при помощи которой находят пересечение множеств, называется также пересечением.

2) Пересечением множества прямоугольников и множества ромбов является множество квадратов.

3) Пересечением множества чётных чисел и множества нечётных чисел пусто.

2. Объединением множеств А и В называется множество, состоящее из элементов, которые принадлежат хотя бы одному из множеств А и В.

Объединение множеств А и В обозначают: А È В.

Если представить множества А и В при помощи кругов Эйлера, то объединение данных множеств изобразится заштрихованной областью (рис. 2).

Если ВÌ А, то А È В = А.

Операция, при помощи которой находят объединение множеств, называется также объединением.

2) Объединение множества положительных чётных чисел и множества положительных нечётных чисел является множество натуральных чисел.

Если в выражении есть Ç и È множеств, но нет скобок, то сначала выполняют Ç.

Операции пересечения и объединения множеств обладают свойствами:

1° Коммутативность пересечения

2° Коммутативность объединения

3º Ассоциативность пересечения

«А, В, С (А Ç В) Ç С = А Ç (В Ç С)

4º Ассоциативность объединения

«А, В, С (А È В) È С = А È (В È С)

5º Пересечение дистрибутивно относительно объединения

«А, В, С А Ç (В È С) = (А Ç В) È (А Ç С)

6º Объединение дистрибутивно относительно пересечения

«А, В, С А È (В Ç С) = (А È В) Ç (А È С)

Справедливость каждого из этих утверждений можно проверить, показав, что множество, стоящее по одну сторону от знака равенства, включено в множество, стоящее по другую сторону от этого знака.

Например, докажем свойство 6º.

а) Докажем, что А È (В Ç С) Ì (А È В) Ç (А È С).

Пусть х Î А È (В Ç С). Тогда х Î А или х Î (В Ç С).

Если х Î А, то х Î А È В и х Î А È С, а, следовательно, х Î (А È В) Ç (А È С).

Если х Î (В Ç С), то х Î В и х Î С. Следовательно, х Î А È В и х Î А È С, т.е. и в этом случае х Î (А È В) Ç (А È С).

б) Докажем, что (А È В) Ç (А È С) Ì А È (В Ç С).

Пусть х Î (А È В) Ç (А È С). Тогда х Î А È В и х Î А È С.

То есть, (х Î А или х Î В) и (х Î А или х Î С).

Значит, х Î А или (х Î В и х Î С), т.е. х Î А È (В Ç С).

3. Разностью множеств А и В называется множество, элементы которого принадлежат множеству А и не принадлежат множеству В.

Обозначают А \ В; А – В.

Если представить множества А и В при помощи кругов Эйлера, то разность данных множеств изобразится заштрихованной областью (рис. 3).

Операция, при помощи которой находят разность множеств, называется вычитанием.

2) Разностью множества чётных чисел и множества целых чисел является пустое множество.

4. Симметрической разностью множеств А и В называется множество, состоящее из элементов, принадлежащих только множеству А или только множеству В.

Симметрическую разность множеств А и В обозначают: А х В; А – В.

Если представить множества А и В при помощи кругов Эйлера, то симметрическая разность данных множеств изобразится заштрихованной областью (рис. 4).

А х В = (А È В) \ (А Ç В)

5. Универсальным множеством U (основным множеством) называется множество, для которого все множества, рассматриваемые в данный момент, являются подмножествами.

Универсальное множество часто изображают прямоугольником.

Например, для N универсальным считается множество Z.

Дополнением множества А называется разность между универсальным множеством и множеством А.

Дополнение множества А обозначают .

= U \ A =

При помощи кругов Эйлера дополнение изображается рис. 5.

È А = U = Æ

Ç А = Æ = U

1) А = <2k>; U = Z ® = Z \A = <2k+1>.

Операции разности и дополнения множеств обладают свойствами:

9º Разность антидистрибутивна относительно пересечения. «А, В, С

А \ (В Ç С) = (А \ B) È (A \ C)

10º Разность антидистрибутивна относительно объединения. «А, В, С

А \ (В È С) = (А \ B) Ç (A \ C)

11º (частный сл. 9º) Дополнение пересечения А и В равно объединению дополнений А и В.

12º (частный сл. 10º) Дополнение объединения А и В равно пересечению дополнений А и В.

Докажем св. 9º и проиллюстрируем его на диаграммах Эйлера–Венна.

а) Докажем, что А \ (В Ç С) Ì (А \ B) È (A \ C).

Пусть х Î А \ (В Ç С).

Тогда х Î А и х Ï (В Ç С), т.е. или х Ï В, или х Ï С.

Значит, или (х Î А и х Ï В), или (х Î А и х Ï С), т.е. х Î А \ B или хÎА\ С.

б) Докажем, что (А \ B) È (A \ C) Ì А \ (В Ç С).

Пусть х Î (А \ B) È (A \ C).

Тогда х Î (А \ B) или х Î (A \ C), т.е. (х Î А и х Ï В) или (х Î А и х Ï С)

Значит, х Î А и (х Ï В и х Ï С), т.е. х Î А \ (В Ç С).

Дом. задание. Доказать и проиллюстрировать на диаграммах Эйлера–Венна свойства 1 – 5, 7 – 12.

Задание. Найти пересечение, объединение, разность и симметрическую разность множеств А и В, если А = <хÎR ½–1£ х

Источник

Множества: понятие, определение, примеры

Множеством называется собрание, совокупность, коллекция вещей, объединенных по какому-либо признаку или по какому-либо правилу. Понятие множества возникает путем абстракции. Рассматривая какую-либо совокупность предметов как множество, отвлекаются от всех связей и соотношений между различными предметами, составляющими множества, но сохраняют за предметами их индивидуальные черты. Таким образом, множество, состоящее из пяти монет, и множество, состоящее из пяти яблок, — это разные множества. С другой стороны, множество из пяти монет, расположенных по кругу, и множество из тех же монет, положенных одна на другую, — это одно и то же множество.

Приведем несколько примеров множеств. Можно говорить о множестве песчинок, составляющих кучу песка, о множестве всех планет нашей солнечной системы, о множестве всех людей, находящихся в данный момент в каком-либо доме, о множестве всех страниц этой книги. В математике тоже постоянно встречаются различные множества, например множество всех корней заданного уравнения, множество всех натуральных чисел, множество всех точек на прямой и т. д.

Математическая дисциплина, изучающая общие свойства множеств, т. е. свойства множеств, не зависящие от природы составляющих их предметов, называется теорией множеств. Эта дисциплина начала бурно развиваться в конце XIX и начале XX в. Основатель научной теории множеств — немецкий математик Г. Кантор.

Работы Кантора по теории множеств выросли из рассмотрения вопросов сходимости тригонометрических рядов. Это весьма обычное явление: очень часто рассмотрение конкретных математических задач ведет к построению весьма абстрактных и общих теорий. Значение таких абстрактных построений определяется тем, что они оказываются связанными не только с той конкретной задачей, из которой они выросли, но имеют приложения и в ряде других вопросов. В частности, именно так обстоит дело и с теорией множеств. Идеи и понятия теории множеств проникли буквально во все разделы математики и существенно изменили ее лицо. Поэтому нельзя получить правильного представления о современной математике, не познакомившись с элементами теории множеств. Особенно большое значение имеет теория множеств для теории функций действительного переменного.

Множество считается заданным, если относительно любого предмета можно сказать, принадлежит он множеству или не принадлежит. Иными словами, множество вполне определяется заданием всех принадлежащих ему предметов. Если множество \(M\) состоит из предметов \(a,\,b,\,c,\,\ldots\) и только из этих предметов, то пишут

Объединение или сумма множеств

При этом, даже если элемент \(x\) принадлежит нескольким слагаемым, то он входит в сумму \(M\) лишь один раз. Ясно, что

Пересечение множеств

Читателю рекомендуется доказать, что сумма и пересечение множеств связаны обычным распределительным законом

Разность множеств

Нетрудно показать, что всегда

Таким образом, правила действий над множествами значительно отличаются от обычных правил арифметики.

Конечные и бесконечные множества

Множества, состоящие из конечного числа элементов, называются конечными множествами. Если же число элементов множества неограниченно, то такое множество называется бесконечным. Например, множество всех натуральных чисел бесконечно.

Рассмотрим два каких-либо множества \(M\) и \(N\) и поставим вопрос о том, одинаково или нет количество элементов в этих множествах.

Однако, если оба множества \(M\) и \(N\) бесконечны, то путь простого счета элементов ничего не дает. Поэтому сразу возникают такие вопросы: все ли бесконечные множества имеют одинаковое количество элементов, или же существуют бесконечные множества с большим и меньшим количеством элементов? Если верно второе, то каким способом можно сравнивать между собой количество элементов в бесконечных множествах? Этими вопросами мы теперь и займемся.

Взаимно однозначное соответствие множеств

Пусть в зале находится некоторое число людей и некоторое число стульев. Чтобы узнать, чего больше, достаточно попросить людей занять места. Если кто-нибудь остался без места, значит, людей больше, а если, скажем, все сидят и заняты все места, то людей столько же, сколько стульев. Описанный способ сравнения количества элементов во множествах имеет то преимущество перед непосредственным счетом элементов, что он без особых изменений применяется не только к конечным, но и к бесконечным множествам.

Рассмотрим множество всех натуральных чисел

Какое множество содержит больше элементов? На первый взгляд кажется, что первое. Однако мы можем образовать из элементов этих множеств пары, как указано ниже.

Ни один элемент \(M\) и ни один элемент \(N\) не остается без пары. Правда, мы могли бы также образовать пары и так:

Тогда многие элементы из \(M\) остаются без пар. С другой стороны, мы могли бы составить пары и так:

Таким образом, мы получили ответ на один из поставленных выше вопросов: как сравнивать между собой количество элементов в бесконечных множествах. Однако это нисколько не приблизило нас к ответу на другой вопрос: существуют ли вообще бесконечные множества. имеющие различные мощности? Чтобы получить ответ на этот вопрос, исследуем некоторые простейшие типы бесконечных множеств.

Счетные множества. Если можно установить взаимно однозначное соответствие между элементами множества \(A\) и элементами множества всех натуральных чисел

Таблица 1 показывает, что множество всех четных чисел счетно (верхнее число рассматривается теперь как номер соответствующего нижнего числа).

Счетные множества это, так сказать, самые маленькие из бесконечных множеств: во всяком бесконечном множестве содержится счетное подмножество.

Если два непустых конечных множества не пересекаются, то их сумма содержит больше элементов, чем каждое из слагаемых. Для бесконечных множеств это правило может и не выполняться. В самом деле, пусть \(G\) есть множество всех четных чисел, \(H\) — множество всех нечетных чисел и \(Z\) — множество всех натуральных чисел. Как показывает таблица 4, множества \(G\) и \(H\) счетны. Однако множество \(Z=G+H\) вновь счетно.

Нарушение правила «целое больше части» для бесконечных множеств показывает, что свойства бесконечных множеств качественно отличны от свойств конечных множеств. Переход от конечного к бесконечному сопровождается в полном согласии с известным положением диалектики — качественным изменением свойств.

Здесь в первой строке помещены все натуральные числа в порядке их возрастания, во второй строке 0 и целые отрицательные числа в порядке их убывания, в третьей строке — положительные несократимые дроби со знаменателем 2 в порядке их возрастания, в четвертой строке — отрицательные несократимые дроби со знаменателем 2 в порядке их убывания и т. д. Ясно, что каждое рациональное число один и только один раз находится в этой таблице. Перенумеруем теперь
все числа этой таблицы в том порядке, как это указано стрелками. Тогда все рациональные числа разместятся в порядке одной последовательности:

Этим установлено взаимно однозначное соответствие между всеми рациональными числами и всеми натуральными числами. Поэтому множество всех рациональных чисел счетно.

Множества мощности континуума

Из рис. 1 видно, что множество точек любого отрезка \(AB\) имеет мощность континуума. Здесь взаимно однозначное соответствие устанавливается геометрически, посредством проектирования.

Нетрудно показать, что множества точек любого интервала \(x\in[a,b]\) и всей числовой прямой \(x\in[-\infty,+\infty]\) — имеют мощность континуума.

Значительно более интересен такой факт: множество точек квадрата \(0\leqslant x\leqslant1,\) \(0\leqslant y\leqslant1\) имеет мощность континуума. Таким образом, грубо говоря, в квадрате «столько же» точек, сколько и в отрезке.

Источник

Операции над множествами

Содержание:

Множества можно определять и при помощи операций над другими множествами.

Равенство множеств. Множества А и В считаются разными (совпадающими), если они состоят из одних и тех же элементов. Равенство множеств обозначают так: Если множества не равны, то пишут:

Доказательство равенства множеств состоит из двух частей:

1) для любого элемента множества А (формальная запись — ) доказывается, что он принадлежит и множеству В. Формально это записывается так:

2) для любого элемента В доказывается, что он принадлежит и множеству К. формально это можно записать так:

Отсюда следует, что запись равенства двух множеств «А = В» эквивалентна записи

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по высшей математике:

Примеры с решением

Пример 1.

Доказать, что множество равно множеству В корней уравнения то есть Для доказательства этого утверждения решим уравнение. Получим: Следовательно,

Затем непосредственной подстановкой убеждаемся, что любое из чисел 0, 2, 3 удовлетворяет уравнению, следовательно:

Только теперь можно записать, что

Объединение (сумма) множеств. Объединением множеств А и В называется такое множество С, каждый элемент которого содержится хотя бь/в одном из множеств А или В. Обозначается:

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Пример 2.

Если , то

Можно рассматривать объединение п множеств:

при этом в А входят все элементы, которые входят хотя бы в одно из множеств

Например, множество всех действительных чисел R состоит из множества положительных чисел R\ множества отрицательных чисел R’ и множества , содержащего один элемент — ноль, то есть

Для наглядного представления соотношений между несколькими подмножествами какого-либо универсума часто используются круги Эйлера или диаграммы Венна.

Универсум представляется множеством всех точек некоторого прямоугольника, а его подмножества — соответствующими кругами. Операция объединения и другие операции иллюстрируются кругами Эйлера представленными на рис. 1.1—1.5.

Пересечение (умножение) множеств. Пересечением множеств А и В называется множество D, составленное из общих для множеств А и В элементов. Обозначение: Для множеств из примера 5 имеем:

Можно рассматривать пересечение множеств:

при этом в А входят только, те элементы, которые входят во все множества

Пересечение двух множеств иллюстрируется на рис 1.2.

Пусть есть некоторое множество А. Говорят, что задано разбиение множества А на классы если

Классы — это такие подмножества разбиваемого множества, которые не имеют общих элементов, а их объединение образует исходное множество А. Следовательно, каждый элемент множества А входит в один и только в один класс. Например, разбиение всех студентов одного факультета университета на учебные группы, разбиение книги на страницы, а страницы на абзацы, разбиение уголовного кодекса на статьи и т. п.

Разность двух множеств

Разностью двух множеств называется множество G, содержащее лишь те элементы из А, которые не входят в В. Обозначение: . Отметим, что в А могут находиться не все элементы из вычитаемого множества В (см. рис.1.3). Например,

Если В — подмножество то разность . называется дополнением к В до А. Например, если и то множество — дополнение к В до А. Операция дополнения иллюстрируется на рис. 1.4.

Дополнение к А до универсума U имеет особое обозначение: (см. рис. 1.5).

Пример 3.

Пусть Такое множество называется множеством неотрицательных чисел. Тогда это множество отрицательных чисел.

Перечисляемые ниже свойства операций над множествами справедливы для любых множеств, поэтому их часто называют законами, часть которых имеет специальные наименования.

1. Коммутативный, или переместительный, закон имеет место, как для операции объединения, так и для операции пересечения:

2. Ассоциативный, или сочетательный, закон также имеет место и для операции объединения и для операции пересечения:

Так как порядок выполнения операций несущественен, то скобки в записи опускают. 3. Дистрибутивный, или распределительный, закон:

4. Закон идемпотентности:

5. Закон поглощения:

6. Закон двойственности де Моргана: 7. 8. 9.

10. Если и одновременно 11. 12.

Анализируя свойства 1—13, можно сформулировать принцип двойственности: всякое равенство, тождественно выполняемое в теории множеств, переходит также в тождественно выполняющееся равенство при замене знака объединения на знак пересечения множество универсум на пустое множество и наоборот.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник