Что называют пересечением двух множеств объединением двух множеств разность двух 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

Математика часто оперирует абстрактными объектами, для задания связи между которыми существуют различные операции, такие как пересечение и объединение множеств. Понятие множества является интуитивным, не определяемым. Оно обычно ассоциируется с набором чего-либо, группой каких-то предметов или живых объектов, совокупностью некоторых условий, рассматривается как класс, семейство в некоторой классификации, промежуток числовой прямой. Например, в геометрии рассматриваются линии как множества точек.

То, из чего состоит множество, называется его элементами.

Графическим изображением, служащим для наглядности рассматриваемых объектов, является круг Эйлера.

Что такое пересечение множеств

Для любого набора множеств их пересечением называется множество, состоящее из всех элементов, принадлежащих одновременно каждому из заданных. Другими словами, это совокупность всех общих элементов.

С помощью кругов Эйлера-Венна пересечение можно изобразить так:

Часто применяется для определения решений систем уравнений и неравенств.

Ассоциируется с обычным умножением двух числовых объектов.

Что такое объединение множеств

Изображение кругами Эйлера выглядит следующим образом:

Часто используется при решении уравнений и неравенств, подчёркивая наличие серий корней и решений, нескольких используемых промежутков числовой прямой.

В обычной математике близко по смыслу с операцией, называемой «сложение».

Свойства пересечения и объединения множеств

Для решения задач нужно знать о следующих свойствах:

1. Коммутативность (перестановочность):

Эти свойства распространяются на любое количество компонентов. Следуют из определения операций.

2. Ассоциативность (расстановка скобок):

Данные свойства также применимы к большому количеству компонентов. Позволяют опускать скобки и упрощать запись.

3. Дистрибутивность (раскрытие скобок):

(A ∪ B) ∩ C = (A ∩ C) ∪ (B ∩ C);

(A ∩ B) ∪ C = (A ∪ C) ∩ (B ∪ C).

4. Закон идемпотентности (идентичности):

Множество, не содержащее ни одного элемента, называется пустым. Обозначается перечёркнутым нулём: Ø

Выполнение операций с Ø:

Прослеживается аналог со сложением и умножением на ноль.

Операции над множествами

Помимо объединения и пересечения существуют другие операции:

Для двух множеств A и B можно определить их разность как набор элементов, входящих в A и не содержащихся в B:

Рассматривая некоторое множество в качестве содержащего все остальные, можно прийти к понятию «дополнение», как к совокупности всех элементов, не входящих в A:

Благодаря этой операции свойства объединения и пересечения можно расширить/

Примеры решения задач

Задача №1

Выписать все элементы множества

При поиске M операции выполняются последовательно.

B \ A состоит из всех элементов B, которые не принадлежат A, поэтому:

B ∪ A включает в себя все элементы, принадлежащие хотя бы одному из множеств A или B. Таким образом:

M = (B \ A) \ (B ∪ A) состоит из всех элементов B \ A, которые не принадлежат B ∪ A, следовательно, M = Ø.

Задача №2

Доказать методом включений тождество:

Необходимо доказать выполнение включений:

Выбирается произвольный x из (A ∩ B) ∪ C. По определению операции объединения x ∈ B ∩ A или x ∈ C.

Если x ∈ B ∩ A, то по определению пересечения x ∈ B и x ∈ A.

Так как x ∈ A, то x ∈ C ∪ A; так как x ∈ B, то x ∈ C ∪ B, следовательно, x ∈ (A ∪ C) ∩ (B ∪ C).

Если x ∈ C, то x ∈ C ∪ A и x ∈ C ∪ B, а значит: x ∈ (A ∪ C) ∩ (B ∪ C).

Поскольку x ∈ (A ∩ B) ∪ C был выбран произвольно, утверждается, что любой элемент этого множества содержится в (A ∪ C) ∩ (B ∪ C), то есть:

Выбирается произвольный y из (A ∪ C) ∩ (B ∪ C).

По определению операции пересечения y ∈ C ∪ A и y ∈ C ∪ B.

Так как y ∈ C ∪ A, то y ∈ A или y ∈ C; так как y ∈ C ∪ B, то y ∈ C или y ∈ B. Таким образом, y ∈ C или y ∈ A и y ∈ B.

Если y ∈ A и y ∈ B, то y ∈ B ∩ A, а, следовательно, y ∈ (A ∩ B) ∪ C; если y ∈ C, то также y ∈ (A ∩ B) ∪ C.

Поскольку y из (A ∪ C) ∩ (B ∪ C) выбирался произвольно, утверждается, что любой элемент этого множества содержится в (A ∩ B) ∪ C, то есть

Из пунктов 1 и 2 вытекает, что

Источник

Что такое пересечение, объединение и разность множеств?

Пересечением двух множеств, называется третье множество, сформированное из элементов, которые входят в оба первых множества.

Например, если в одно множество входят числа от 1 до 10, а во второе — от 5 до 20, то пересечением этих множеств будут числа от 5 до 10, так как они входят в оба.

Пересечение множеств записывается так:

На диаграмме Эйлера-Венна пересечение множеств обозначается общей частью кругов.

Множества могут не пересекаться вообще, одно может полностью включать другое.

Пересечение множеств может использоваться тогда, когда надо найти элементы, которые удовлетворяют нескольким условиям.

Объединением двух множеств, называется третье множество, сформированное из всех элементов обоих первых множеств. При этом если элемент входит в оба множества, то в объединенное он входит один раз. Это и понятно, так как множество по определению включает только разные элементы.

Например, объединением множества натуральных чисел от 1 до 10 и множества натуральных от 5 до 15 будет множество натуральных чисел от 1 до 15.

Объединение множеств описывается так:

На диаграмме Эйлера-Венна объединение множеств обозначается всей областью кругов.

Разностью двух множеств, называют третье множество, в которое входят все элементы одного из двух множеств и не входят элементы принадлежащие обоим множествам.

Если результат пересечения и объединения двух множеств не меняется от перестановки множеств при выполнении операции, то результат разности зависит от того, какое множество из какого «вычитают».

Сравните. Даны множества A = <1,2,3,4,5>и B = <4,5,8,9>. Разность множеств обозначается знаком \.
A \ B = <1,2,3>, т. к. 4 и 5 входят в множество B.
В то время как B \ A = <8,9>.

Понятно, что если у множеств нет общих элементов, то их разность будет равна «уменьшаемому», т. е. первому множеству. Если же множества полностью совпадают, то их разностью будет пустое множество.

Если все элементы «вычитаемого» множества B входят в состав «уменьшаемого» A (A \ B), то B называют дополнением некого множества C до A.

Источник

Операции над множествами: пересечение, объединение, разность, дополнение

1. Для задания множеств применяется еще один способ – с помощью теоретико-множественных операций, позволяющих строить из одних множеств другие. Рассмотрим несколько таких операций и их представления диаграммами Венна.

A. Пересечением двух множеств A и B называется множество М = A ∩ B, состоящее из элементов, принадлежащих обоим множествам: и множеству A, и множеству B. Пересечение – это общая часть двух множеств (область D на рис. 1.2). Аналогично определяется пересечение
трех или более множеств (показано частой штриховкой на рис. 1.3). Символ ∩ означает операцию пересечения множеств.

Термин «пересечение» – по существу геометрического происхождения. Пересечением прямой и плоскости, если прямая не лежит на плоскости и не параллельна ей, является их единственная общая точка. Если прямая и плоскость параллельны, то их пересечение не содержит ни одной точки, т.е. пусто. Если же прямая имеет с плоскостью более одной общей точки, то, как известно, она целиком лежит на плоскости, и их пересечение совпадает с множеством точек этой прямой.
В этом случае множество точек прямой есть подмножество множества точек плоскости.

B. Объединением двух множеств A и B называется множество М = A È B, состоящее из всех элементов, принадлежащих хотя бы одному из множеств A или B (или обоим). При этом каждый элемент входит в объединение один раз. Символ È означает операцию объединения множеств (области С, D, E вместе на рис. 1.2). Объединение трех и более множеств определяется аналогично (показано редкой штриховкой на рис. 1.3).

C. Разностью М = A \ B двух множеств A и B называется множество, состоящее из всех элементов A, не принадлежащих B. Иначе говоря, чтобы получить разность, нужно из множества A удалить его общие элементы с множеством B (на рис. 1.2 разность A\B=C ). Разность B \ A – область E на рис. 1.2.

Симметрическую разность называют также суммой по модулю 2. Очевидно соотношение: АΔВ = (A È В) \ (A ∩ B).

На рис. 1.4 – частные случаи общей картины, изображенной на рис. 1.2.

Если С = A \ B = Æ, т.е. A Í B, то D = A, E = B \ A, (рис. 1.4, а).

Если E = B \ A = Æ, т.е. B Í A, то С = A \ B, D = B (рис. 1.4, в).

При равенстве множеств A и B и имеем C = E = Æ, D = A = B, (рис. 1.4, г).

E. Пусть A – некоторое множество в универсальном множестве U. Дополнением множества A называется множество, состоящее из всех элементов множества U, не принадлежащих A. Иными словами, = U \ A (рис. 1.5).

Примеры. 1. Пересечением множества 5-этажных домов и множества кирпичных домов является множество кирпичных пятиэтажек.

2. Пусть в множестве учеников школы (оно будет служить универсальным множеством U) A – подмножество учащихся, занимающихся спортом; B – подмножество учащихся, интересующихся музыкой; C – подмножество мальчиков. Тогда пересечению A ∩ B принадлежат все учащиеся, увлекающиеся и спортом, и музыкой; в пересечение A ∩ C входят мальчики, увлекающиеся музыкой; объединение A È B – множество учащихся, увлекающихся или спортом, или музыкой, или тем и другим; дополнение – множество школьниц; разность C \ B – множество мальчиков, не интересующихся музыкой; разность B \ C – множество девочек, увлекающихся музыкой.

3. Пусть множество натуральных чисел A = <1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24>– делители числа 24;
B = <1, 2, 3, 5, 6, 9, 10, 15, 18, 30, 45, 90>– делители числа 90. Тогда пересечение
A ∩ B = <1, 2, 3, 6>– множество общих делителей этих чисел (6 – наибольший общий делитель).

С помощью введенных операций можно образовывать более сложные комбинации. Например, формула (A \ B)∩ C представляет множество элементов множества A, не принадлежащих B, но принадлежащих C (рис. 1.6); множество A È (B ∩ C) содержит все элементы, которые принадлежат A, а также общие элементы множеств B и C (рис. 1.7).

Упражнение. Сформулируйте словами, какие подмножества универсального множества U учеников школы (пример 2) представляются формулами , C \ (AÈ B), (A ∩ B) \ .

2. На диаграммах Венна легко проверить соотношения:

Перечислим основные свойства операций над множествами. Пусть U – универсальное множество, A, B, C – его подмножества, Æ – пустое множество. Равенства 1–10, 15–18 относятся к операциям объединения и пересечения; равенства 11–14 и 19–21 – к операции дополнения.

11. = ∩ 12. = È

13. A È = U 14. A ∩ = Æ

19. = Æ 20. = U

21. = A

Приведем также некоторые свойства операции разности множеств: A \ B = A ∩ ; A \ A = Æ;
A \ Æ = A; A \ U = Æ; U \ A = .

3.Разбиение множества A – такая система <B_α> непустых подмножеств множества A, что все попарные пересечения – пусты (B_i ∩ B_j = Æ, если i ≠ j – это свойство называется чистотой разбиения), а их объединение ÈB_α равно A (это называется полнотой разбиения). Сами
B_α называются классами, или блоками разбиения.

При анкетировании или классификации объекты распределяются по группам; не входящие в ту или иную конкретную группу, могут составлять группировку «прочие» – для полноты разбиения.

Система курсов данного факультета есть разбиение множества его студентов; система групп есть другое разбиение того же множества. Другой пример: множество всех автомобилей может быть разными способами разбито на классы в зависимости от назначения: транспортные, специальные и гоночные; в свою очередь, транспортные автомобили подразделяются на легковые, грузовые и автобусы. Возможно разбиение в зависимости от марки, объема двигателя, года выпуска, компании-производителя, стоимости и др.

Множество квартир дома разбивается на подмножества квартир, расположенных на одном этаже; другое разбиение – на подмножества квартир из одного подъезда.

Множество R действительных чисел разбивается на множество рациональных и множество иррациональных чисел; множество Z целых чисел разбивается на множество четных и множество нечетных чисел.

Множество прямых на плоскости разбивается на бесконечную совокупность систем прямых, параллельных тому или иному направлению.

Замечание. В последнем примере элементами являются не точки плоскости, а прямые. Поэтому, например, пересечение любого множества горизонтальных прямых и любого множества вертикальных прямых пусто: ведь ни одна прямая не является одновременно горизонтальной и вертикальной.

Указание: множество M₀, например, можно представить так: M₀ = .

Замечание. Стоит заметить, что возможно и другое представление: M₀ = ∩ ∩ (равенство этих двух формул – обобщение закона де Моргана).

Порождающая процедура

Еще один способ задания множества связан с понятием порождающей процедуры: множество состоит из всех элементов, которые могут быть получены некоторой последовательностью операций из заданной конечной системы.

Простейший пример – задание последовательности элементов множества формулой, содержащей параметр: A = <X_k = 3 + 2(k 2 + 1)>, k = 0, 1, 2.

Задавая различные значения параметра k, мы можем вычислять элементы множества
A: X₀ = 5, X₁ = 7, X₂ = 13 и т.д. Подобное задание может быть явным, как в данном примере, или неявным, требующим разрешения. В частности, могут использоваться возвратные, или рекуррентные соотношения, когда одни элементы множества определяются через другие.

Примеры: 1. Арифметическая прогрессия определяется заданием ее первого члена а₁, разности прогрессии d и соотношением а_n+1 = а_n + d для n ≥ 1. Рекуррентная формула позволяет вычислять значения а₂ = а₁ + d, а₃ = а₂ + d = а₁ +2d, а₄ = а₃ + d = а₁ + 3d и т.д. Можно выразить
n-й член прогрессии в явном виде: а_n = а₁ + d • (n – 1).

Последняя формула позволяет последовательно вычислять значения а₃ = а₂ + а₁ = 1 + 1 = 2,
а₄ = а₃ + а₂ = 2 + 1 = 3, а₅ = а₄ + а₃ = 3 + 2 = 5, а₆ = а₅ + а₄ = 5 + 3 = 8. и т.д. Выражение общего
n-го члена этой последовательности в явном виде существует, но более сложно.

Рассмотрим еще один способ задания числового множества M:

Упражнение. Проследите, какое число в множестве М порождается, начиная с элемента 5, конечной последовательностью операций (2), (3), (3), (2), (2), (3), (2).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник