第3章 集合的基本概念
A∩B={x|xAxB}
③ A和B的差,或B关于A的相对补是集合,记为
A-B, A-B={x|xAxB}
④若 A 和 B 是集合,且 A∩B= ,则称 A
和B是不相交的。
2.绝对补集、对称差
①集合A的绝对补集是集合 (即相对于全集的补 集),记为 ~ A
~ A =E-A={x|xExA}
| W∪S|=(|W|+|S|)-|W∩S|=5+7-3 =9
(3) 三个集合的包含排斥原理 对于任意三个集合A1,A2和A3,我们可以推广 上述定理的结果为: |A1∪A2∪A3|=|A1|+|A2|+|A3|-|A1∩A2|-
|A1∩A3|-|A2∩A3|-|A1∩A2∩A3|
|A1∩A2∩A3|=|S|-(|A1|+|A2|+|A3|)+
二、集合的表示方法
1. 列举法:常用于表示有限集合,把集合中的所有元 素一一列举出来﹐写在花括号内﹐这种表示集合的 方法叫做列举法。{1,2,3,……}
2. 描述法:常用于表示无限集合,把集合中元素的公
共属性用文字﹐符号或式子等描述出来﹐写在花括
号内﹐
如::A={x|0<x<π}
B=
x x Z 3 x 6
={x|xA} 例如:全集U={1,2,3,4,5} ,若A={1,2,5} 那么全集有而A中没有的3,4就是A的补集。 ~A={3,4}。
②任给集合A和B,A和B的对称差是集合, 记为 AB, AB =(A-B)∪(B-A) ={x|(xAxB)(xBxA)}
例如:A={a,b,c}, B={b,d}, 则A B={a,c,d} 对称差运算的另一种定义是: AB=(A∪B)-(A∩B)
F为所有十九世纪的书所组成的书名集 H为所有描写农民生活题材的书所组成的书名集 R为所有长篇小说所组成的书名集 S为所有1979年出版的书所组成的书名集
C为所有中国的书所组成的书名集
K为所有描写文化大革命的书所组成的书名集 读者所要了解之书名用集合描述如下:
(R∩G∩F∩H)∪(S∩C∩~K)
3.3 集合中元素的计数
3. 集合中任意两个元素都是不同的对象。如写成{1,1,2}, 等同于{1,2}。互异性使集合中的元素没有重复,两个相 同的对象在同一个集合中时,只能算作这个集合的一个 元素。 4. 集合中的元素没有次序关系。{a,b,c}{c,b,a}是同一个集合 5. 集合通常用大写英文字母来标记,集合中的元素用小写 字母表示
定义:没有任何元素的集合,称为空集,记为 ,
它可形式地表为:
={x|P(x)P(x)}
其中P(x)为任何谓词公式。
由定义可知,对任何集合A,有A。这是因为
任意元素x,公式xxA总是为真
注:空集包含于任何集合,但不能说“空集属于任
何集合”,空集也被认为是有限集合
注意,与{}是不同的,空集是唯一的 {}是以为元素的集合,而没有任何元素 能用构成集合的无限序列: (1),{},{{}},· · · 该序列除第一项外,每项均以前一项为元素的 集合。 (2),{},{,{}},· · · 该序列除第一项外,每项均以前面各项为元素 的集合
⑷第二道作业不能访问的内存 区域;
~ (B U C) S U A
例2:某图书馆有藏书100万册,有一读者前 往查阅。他希望了解所有19世纪的以描写农 民生活为题材的长篇小说以及1979年出版的 我国的不是描写文化大革命的长篇小说之书 名。请将此读者所要了解之书名用集合描述。令Βιβλιοθήκη 全集E为所有该图书馆藏书的书名集,
三、集合间的关系
1. 子集、全集与空集 子集描述了一个集合与另一个集合之间的 关系,其定义如下。 定义: 设A和B是任意两个集合,如果集合 A的每个元素,都是集合 B 中的一个元素,则 称A是B的子集,或称A被包含于B中,或者说 B包含A,并记为AB。
本定义也可表成:
AB(x)(xAxB) 这表明,要证明AB,只需对任意元素x,有 下式: xAxB 成立即可。 此外,若集合B不包含集合A,记为A / B。
1. 集合是人们直观上或思想上能够明确区分的一些确定的、 彼此不同的事物或属性所构成的整体。每一个对象都能 确定是不是某一集合的元素,没有确定性就不能成为集 合,例如“个子高的同学”“很小的数”都不能构成集 合。
2. 组成集合的事物被称为集合的元素,同一集合中的元素 之间可以有某种关联,也可以彼此毫无关系。
2.集合的幂集
一个集合的幂集是指该集合所有子集的集合,
即是由这些子集所组成的集合族。
定义: 设A为一集合,A的幂集是一集合族,记
为P(A),P(A)={B|BA}
由定义可知,P(A),AP(A)。
注意:n元集合有2n个子集。若A是n元集,则 P(A)有2n个元素
3.集合的基数
表示集合中元素多少或度量集合大小的数,
定义: 设A和B是两个集合,若AB且AB,
则称A是B的真子集,记为AB,也称B真 包含A。该定义也可表为:
AB(ABAB)
定义:设A和B是两个集合,若AB且BA,
则称A和B相等,记为A=B
该定义也可表为:
A=B(ABBA)
由以上定义可知,两个集合相等的充分必要
条件是它们具有相同的元素
3.2 集合运算及其性质
集合运算是指用已知的集合去生成新的 集合。假设所有集合都是全集E的子集,即 这些集合是利用子集公理得到的。常见的 集合运算有:并、交和差运算、绝对补集 、对称差
1.并、交和差运算 定义:设A和B是任意两个集合, ① A和B的并是集合,记为A∪B, A∪B={x|xAxB} ② A和B的交是集合,记为A∩B,
|A1⊕A2|=|A1|+|A2|-2|A1∩A2|
(2)两个集合的包含排斥原理:
|A1∪A2| =(|A1|+|A2|)-|A1∩A2|
|A1∩A2| =|S|-(|A1|+|A2|)+|A1∩A2|
∵~A1∩~A2=~(A1∪A2)=S-(A1∪A2)
例题1 假设在10名青年中有5名是工人,7名是学 生,其中兼具有工人与学生双重身份的青年有 3 名,问既不是工人又不是学生的青年有几名? 解: 设工人的集合为W,学生的集合为S,则根 据题设有:|W|=5,|S|=7,|W∩S|=3。则 |~W∩~S|=10-(|W|+|S|-|W∩S|)=10(5+7-3) =1 所以既不是工人又不是学生的青年有一名。或 者是工人或者是学生的青年有九名。
小 结
1.集合表达式
2.集合间的关系
3.集合的计数
题例分析: P71~73 例3.13~例3.15 作业:P74 3.11(1) P74 3.14 (1)、(2) P75 3.18
(11)排中律 A∪~A =E, (12)矛盾律 A∩~A=。 推论: ① ~ A ~ B=AB ② AB=BA ③ AA=
问题:如何用集合的概念来描述一些现实问题?
例1:设某计算机允许多道工作(设在此处道数 为2),其内存分配如下:系统区,第一道作业 区和公共区,第二道作业区和公共区。试用集合 表示出:⑴第一道作业的内存区域;⑵第二道作 业的内存区域;⑶第一道作业不能访问的内存区
第3章 集合的基本概念和运算
教学要求
1. 2. 3. 4.
掌握子集、空集、全集、包含等基本概念; 掌握集合的表示法; 掌握集合的运算; 掌握集合的计数;
3.1 集合的基本概念
一、集合的概念 集合的概念是数学中的基本概念,故无法 对集合下一个确切的定义,正象在几何中无 法定义点、直线一样。因此,我们只能对它 进行描述。
定义: 如果一个集合包含了所要讨论的每一个 集合,则称该集合为全集,记为U或E。它可形 式地表为:E={x|P(x)P(x)}其中P(x)为任何谓词
公式。
显然,全集E即是第二章中的全总论域。于是,
每个元素x都属于全集E,由定义易知,对任意集
合A,都有AE。全集是个相对性概念,在实际
应用中,常常根据具体问题作出选择。
域;⑷第二道作业不能访问的内存区域;
整个内存组成全集E,系统区为集合S,第一道 作业的专用区为集合A;第二道作业的专用区 为集合B;第一、第二道作业的公共区为集合C; ⑴第一道作业的内存区域; ⑵第二道作业的内存区域;
A∪C
BUC
⑶第一道作业不能访问的内存 ~ ( A U C) S U B 区域;
(|A1∩A2|+|A1∩A3|+|A2∩A3|)-|A1∩A2∩A3|
例题2 在某工厂装配三十辆汽车,可供选择 的设备是收音机,空气调节器和对讲机。已 知其中15辆汽车有收音机,8辆有空气调节器,
6辆有对讲机,而且其中3辆汽车这三样设备
都有。我们希望知道至少有多少辆汽车没有
提供任何设备。
解 设A1,A2,A3分别表示配有收音机、空气调 节器和对讲机的汽车集合。因此 |A1|=15,|A2|=8,|A3|=6 并且 |A1∩A2∩A3|=3 故 |A1∪A2∪A3|=15+8+6-|A1∩A2|-|A1∩A3||A2∩A3|+3 =32-|A1∩A2|-|A1∩A3|-|A2∩A3| 因为 |A1∩A2|≥|A1∩A2∩A3| |A1∩A3|≥|A1∩A2∩A3| |A2∩A3|≥|A1∩A2∩A3| 我们得到 |A1∪A2∪A3|≤32-3-3-3=23 即至多有23辆汽车有一个或几个供选择的设备, 因此,至少有7辆汽车不提供任何可选择的设备。
1.基数:表示集合中所含元素多少的量
记作:或 card A=n
2.有穷集和无穷集
A n
定义:设A为集合,若存在自然数n(0也是 自然数)。使得card A=n ,则称A为有穷集, 否则称A为有无穷集
3.包含排斥原理