Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Множества

5527 байт добавлено, 23:03, 16 июня 2021
Нет описания правки
{{В разработке}}[[Категория:Математический анализ 1 курс]] [[Категория:Дискретная математика и алгоритмы]] [[Категория:Отношения]]
Лекция от 06.09.10.==Определения==
=Начальные определения{{Определение|definition=''Множество '' {{- --}} первичное математическое понятие, которому не может быть дано строгое математическое определение. Часто множество определяют как "Представляет собой набор, совокупность каких-либо объектов, объединенных общим свойством".}} {{Определение|definition=Объекты, из которых состоит множество, называют ''элементами'' этого множества. Если <tex>a</tex> {{---}} элемент множества <tex>A</tex>, то записывают <tex>a \in A</tex> («<tex>a</tex> принадлежит <tex>A</tex>»). Если <tex>a</tex> не является элементом множества <tex>A</tex>, то записывают <tex>a \notin A</tex> («<tex>a</tex> не принадлежит <tex>A</tex>»). В отличие от мультимножества каждый элемент множества уникален, и во множестве не может быть двух идентичных элементов.}} ==Способы задания множеств== Существуют два основных способа задания множеств: перечисление и описание. ==== Перечисление ====Первый способ состоит в том, что задаётся и перечисляется полный список элементов, входящих в множество. <tex> A = \{a_1, a_2 ..., a_n, ...\} </tex>
В математическом анализе используется "наивная" теория множеств==== Описание ====Второй способ применяется, которая является удобным языком описания фактовкогда множество нельзя или затруднительно задать с помощью списка. Создана немецким математиком Г. Кантором(1870)В таком случае множества определяются свойствами их элементов.
<tex>A = \{a \in Amid P\} </tex> , где <tex>P</tex> {{---}} определенное свойство элемента <tex>a</tex> (объект а принадлежит множеству А).
<tex>a \notin A</tex> (объект а не принадлежит множеству А)== Отношения между множествами ==
=Задание множеств=Два множества <tex>A</tex> и <tex>B</tex> могут вступать друг с другом в различные отношения.
1) Перечислением элементов==== Включение ====* <tex>A</tex> включено в <tex>B</tex>, если каждый элемент множества <tex>A</tex> принадлежит также и множеству <tex>B</tex> : *: <tex> \displaystyle A\subseteq B\Leftrightarrow \forall a\in A = \{a_1, a_2 ..., a_n, ...\} colon \ a\in B</tex>
2) Заданием определенного свойства обьектов* <tex>A</tex> включает <tex>B</tex>, если <tex>B</tex> включено в <tex>A</tex>:*: <tex> {\displaystyle A = \{a: Psupseteq B\Leftrightarrow B\subseteq A} </tex> , где P - определенное свойство обьекта а
=Операции=* <tex>A</tex> строго включено в <tex>B</tex>, если <tex>A</tex> включено в <tex>B</tex>, но не равно ему:*: <tex>{\displaystyle A\subset B\Leftrightarrow (A\subseteq B)\land (A\neq B)}</tex>
1) ==== Равенство ====* <tex> A \subset </tex> равно <tex>B </tex> (, если <tex>A является подмножеством </tex> и <tex>B, каждый элемент из А также принадлежит В (</tex> включены друг в друга:*: <tex> {\forall x: x displaystyle A=B\in Leftrightarrow (A \Rightarrow x subseteq B)\in land (B \subseteq A)}</tex>);
2) ==== Общие элементы ====* <tex> A \cap </tex> и <tex>B </tex> (Пересечение множеств А не пересекаются, если у них нет общих элементов:*: <tex>A</tex> и В: <tex> (x B</tex> не пересекаются <tex>{\displaystyle \Leftrightarrow \forall a\in A) \wedge (x \in colon a\notin B) }</tex>);
3) <tex> A \cup B </tex> (Объединение множеств А и В: <tex> (x \in A) \vee (x \in B) </tex>);
4) <tex> B \backslash A </tex> (Разность множеств: <tex> (x \in B) \wedge (x \notin A) </tex>;== Специальные множества ==
5) {{Определение|definition=''Пустое множество'' {{---}} множество, не содержащее ни одного элемента. Обычно пустое множество обозначают как <tex> \varnothing </tex> - пустое множество:.}}
{{Определение|definition=''Универсальное множество'' {{---}} множество, содержащее все объекты и все множества. В тех аксиоматиках, в которых универсальное множество существует, оно единственно. Обычно универсальное множество обозначают как <tex> A \cup \varnothing = A displaystyle \mathbb {U}</tex>.}}
<tex> A \cap \varnothing = \varnothing </tex>= Операции над множествами ==
<tex> \forall A: \varnothing \subseteq A </tex>==== Бинарные операции над множествами ====
* Пересечение <tex> A</tex> и <tex>B</tex>. *: <tex>{\bigcupdisplaystyle A\cap B =\limits_{x\alphamid x\in WA\land x\in B\}} A_\alpha</tex> - обьединение нескольких множеств. В общем случае может состоять из бесконечного количества множеств:
* Объединение <tex> A</tex> и <tex>B</tex>. *: <tex>{\bigcupdisplaystyle A\cup B =\limits_{j x\mid x\in N} A_j = A_1 A\lor x\cup A_2 in B\cup }}</tex> ...
* Разность <tex> A</tex> и <tex>B</tex>. *: <tex>{\displaystyle A\setminus B =A\cap {\bigcupoverline {B}}=\limits_{0 < x < 1\mid x\in A\land x\notin B\}} A_x </tex>
* Симметрическая разность <tex> A</tex> и <tex>B</tex>. *: <tex> {\displaystyle A \bigcupbigtriangleup B \limits_{equiv A - B = (A \alpha cup B) \in W} A_{setminus (A \alphacap B) } </tex>, и так далее..
<tex> A \cup B \cup C ... \subseteq U </tex> - "множество всего".==== Унарные операции над множествами ====
* Дополнение определяется следующим образом:*: <tex>{\displaystyle {{\overline{A}}\equiv A^{\complement }=\{x\mid x\notin A\}} = U </tex> \ <tex> setminus A }</tex> - дополнение множества А, дополнительное множество к А до U;. == Теорема де Моргана ==
{{Теорема
|about=
Де де Моргана
|statement=
<tex>\displaystyle {\overline{\bigcup\limits_\alpha A_\alpha} = \bigcap\limits_\alpha \overline{A_\alpha} \\\overline{\bigcap\limits_\alpha A_\alpha} = \bigcup\limits_\alpha \overline{A_\alpha}} </tex>
|proof=
????????Докажем первое утверждение, второе доказывается аналогично.Для того, чтобы доказать равенство множеств, докажем, что первое множество включает второе и наоборот (частый приём при доказательстве равенства двух множеств). Сначала докажем, что <tex> \ \displaystyle \overline{\bigcup\limits_\alpha A_\alpha} \displaystyle \subseteq \bigcap\limits_\alpha \overline{A_\alpha}</tex>. Пусть <tex>x \in \left ( \overline{\bigcup\limits_\alpha A_\alpha} \right )</tex>. Значит, <tex>\nexists \ \alpha_i</tex> такого, что <tex>x \in A_{\alpha_i}</tex>. Следовательно, <tex>\forall \alpha : \ x \in \overline{A_\alpha} \Rightarrow x \in \left (\bigcap\limits_\alpha \overline{A_\alpha} \right )</tex>.В силу выбора <tex>x</tex> (любой элемент множества <tex>\overline{\bigcup\limits_\alpha A_\alpha}</tex>) следует искомое включение.  Теперь докажем, что <tex> \ \displaystyle \bigcap\limits_\alpha \overline{A_\alpha} \subseteq \overline{\bigcup\limits_\alpha A_\alpha}</tex> Пусть <tex>x \in \left ( \bigcap\limits_\alpha \overline{A_\alpha} \right )</tex>. Тогда <tex>\forall \alpha : \ x \in \overline{A_\alpha} \Rightarrow x \notin A_\alpha</tex>. Поскольку <tex>x</tex> не входит ни в одно объединяемое множество, то <tex>x \notin \bigcup\limits_\alpha A_\alpha \Rightarrow x \in \overline{\bigcup\limits_{\alpha} A_\alpha}</tex>Аналогично, в силу выбора <tex>x</tex> выполняется искомое включение.
}}
 
Теорема де Моргана устанавливает двойственность понятий объединения и пересечения множеств. То есть, имея некоторое верное равенство, содержащее объединения и пересечения, можно переписать его, заменив пересечения на объединения и наоборот. Например, из равенства
:<tex>(A \cup B) \cap C = (A \cap C) \cup (B \cap C) \Rightarrow (A \cap B) \cup C = (A \cup C) \cap (B \cup C)</tex>
Доказывается это следующим образом: равны множества, значит, равны дополнения. После раскрытия дополнений приходим к написанному равенству.
Анонимный участник

Навигация