Объединением множеств a и b называется: Пересечение и объединение множеств — урок. Алгебра, 9 класс.

Объединение множеств

Объединением множеств А и В называют множество, состоящее из всех тех и только тех элементов, которые принадлежат хотя бы одному из множеств А и В. Объединение множеств А и В обозначается символом , т.е. .

Определение объединения множеств можно записать как

1.6

Объединение множеств иногда называют суммой множеств и обозначают А+В. Однако свойства объединения множеств несколько отличаются от свойств суммы при обычном арифметическом понимании. Поэтому термином сумма пользоваться не рекомендуется.

Примеры.

  1. Пусть А={4,5,8,12,16,21}; B={1,2,5,7,12,17,21,30}. Тогда

={1,2,4,5,7,8,12,16,17, 21,30}.

  1. Пусть A={a,b,c,d}; B={a,d,e,f,g}. Тогда ={a,b,c,d,e,f,g}.

Е сли множества А и В представить в виде точек, ограниченных окружностями А и В соответственно, то объединение множеств представляет собой закрашенную область, ограниченную обоими кругами, как это показано на рис. 1.1.

Понятие объединения множеств можно распространить и на большее число множеств. Пусть М={X1, X2,…. Xn} – совокупность n множеств X1, X2, … Xn, называемую системой множеств. Объединение этих множеств представляет собой множество, состоящее из всех тех и только тех элементов, которые принадлежат хотя бы одному из множеств системы М.

1.7

Для объединения множеств справедливы коммутативный и ассоциативный законы:

; 1.

8

. 1.9

Вполне очевидно, что . 1.10

Пересечением множеств А и В называют множество, состоящее только их тех и только тех элементов, которые принадлежат как множеству А, так и множеству В. Пересечение множеств обозначается символом , т.е. . Определение пересечения может быть записано как

1.11

Пересечение множеств иногда называют произведением множеств, что некорректно.

Примеры.

  1. Если А={4,5,8,12,16,21}; B={1,2,5,7,12,17,21,30}, то ={5,12,21}.

  2. Если A={a,b,c,d}; B={a,d,e,f,g}, то ={a,d}.

Если А – множество левого круга, В – множество правого круга, то пересечение множеств представляет собой закрашенную область, являющуюся общей частью обоих кругов, как это показано на рис. 1.2.

Множества А и В называются непересекающимися, если они не имеют общих элементов, т.е. =.

Пример. Пусть А={3,4,5}, B={2,6,7}. Тогда =.

Множества А и В находятся в общем положении, если выполняются три условия:

  • Существует элемент множества А, не принадлежавший множеству В;

  • Существует элемент множества В, не принадлежавший множеству А;

  • Существует элемент, принадлежащий как множеству А, так и множеству В.

Пересечение распространяется и на большее количество множеств. Пусть имеем систему множеств М={X1, X2,…. Xn}. Множество

1.12

представляет собой множество, элементы которого принадлежат каждому из множеств системы М.

Пересечение множеств обладает свойством коммутативности

1. 13

и ассоциативности

1.14

Кроме того имеет место соотношение: . 1.15

МНОЖЕСТВ ТЕОРИЯ • Большая российская энциклопедия

МНО́ЖЕСТВ ТЕО́РИЯ, раз­дел ма­те­ма­ти­ки, в ко­то­ром изу­ча­ют­ся свой­ст­ва мно­жеств, пре­им. бес­ко­неч­ных. По­ня­тие мно­же­ст­ва, или со­во­куп­но­сти, при­над­ле­жит к чис­лу ис­ход­ных ма­те­ма­тич. по­ня­тий; оно фор­маль­но не оп­ре­де­ля­ет­ся, но мо­жет быть по­яс­не­но при по­мо­щи при­ме­ров. Так, мож­но го­во­рить о мно­же­ст­ве всех книг, со­став­ляю­щих дан­ную биб­лио­те­ку, мно­же­ст­ве всех то­чек дан­ной ли­нии, мно­же­ст­ве всех ре­ше­ний дан­но­го урав­не­ния. Кни­ги дан­ной биб­лио­те­ки, точ­ки дан­ной ли­нии, ре­ше­ния дан­но­го урав­не­ния яв­ля­ют­ся эле­мен­та­ми со­от­вет­ст­вую­ще­го мно­же­ст­ва. Что­бы оп­ре­де­лить мно­же­ст­во, до­ста­точ­но ука­зать ха­рак­те­ри­стич. свой­ст­во его эле­мен­тов, т. е. та­кое свой­ст­во, ко­то­рым об­ла­да­ют все эле­мен­ты это­го мно­же­ст­ва и толь­ко они. Мо­жет слу­чить­ся, что дан­ным свой­ст­вом не об­ла­да­ет во­об­ще ни один объ­ект; то­гда го­во­рят, что это свой­ст­во оп­ре­де­ля­ет пус­тое мно­же­ст­во. То, что дан­ный объ­ект $x$ есть эле­мент мно­же­ст­ва $M$, за­пи­сы­ва­ют как $x∈М$.

Ес­ли ка­ж­дый эле­мент мно­же­ст­ва $A$ яв­ля­ет­ся в то же вре­мя эле­мен­том мно­же­ст­ва $B$, то мно­же­ст­во $A$ на­зы­ва­ет­ся под­мно­же­ст­вом мно­же­ст­ва $B$. Это за­пи­сы­ва­ют как $A⊂B$ или $B⊃A$. Под­мно­же­ст­вом дан­но­го мно­же­ст­ва $B$ яв­ля­ет­ся и са­мо мно­же­ст­во $B$. Ес­ли $A⊂B$ и $A⊃B$, то мно­же­ст­ва $А$ и $B$ на­зы­ва­ют рав­ны­ми и пи­шут $A=B$. Пус­тое мно­же­ст­во, по оп­ре­де­ле­нию, счи­та­ют под­мно­же­ст­вом лю­бо­го мно­же­ст­ва. Вся­кое не­пус­тое под­мно­же­ст­во $A$ дан­но­го мно­же­ст­ва $B$, от­лич­ное от все­го мно­же­ст­ва $B$, на­зы­ва­ют пра­виль­ной ча­стью по­след­не­го (вме­сто сим­во­ла вклю­че­ния $⊂$ ино­гда ис­поль­зу­ют сим­вол вклю­че­ния $⊆$; в этом слу­чае за­пись $A⊂B$ оз­на­ча­ет, что $A$ есть пра­виль­ная часть $B$).

Мощность множеств

Пер­вым во­про­сом, воз­ник­шим в при­ме­не­нии к бес­ко­неч­ным мно­же­ст­вам, был во­прос о воз­мож­но­сти их срав­не­ния ме­ж­ду со­бой. От­вет на этот и близ­кие во­про­сы дал в кон. 1870-х гг. Г. Кан­тор, ос­но­вав­ший М. т. как ма­те­ма­тич. нау­ку. Воз­мож­ность срав­ни­тель­ной оцен­ки мно­жеств опи­ра­ет­ся на по­ня­тие вза­им­но од­но­знач­но­го со­от­вет­ст­вия ме­ж­ду дву­мя мно­же­ст­ва­ми. Пусть ка­ж­до­му эле­мен­ту мно­же­ст­ва $A$ по­став­лен в со­от­вет­ст­вие с по­мо­щью к.-л. пра­ви­ла или за­ко­на не­ко­то­рый оп­ре­де­лён­ный эле­мент мно­же­ст­ва $B$; ес­ли при этом ка­ж­дый эле­мент мно­же­ст­ва $B$ ока­зы­ва­ет­ся по­став­лен­ным в со­от­вет­ст­вие од­но­му и толь­ко од­но­му эле­мен­ту мно­же­ст­ва $A$, то го­во­рят, что ме­ж­ду мно­же­ст­ва­ми $A$ и $B$ ус­та­нов­ле­но вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие. Ме­ж­ду дву­мя ко­неч­ны­ми мно­же­ст­ва­ми мож­но ус­та­но­вить вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие то­гда и толь­ко то­гда, ко­гда оба мно­же­ст­ва со­сто­ят из оди­на­ко­во­го чис­ла эле­мен­тов. Обоб­щая этот факт, оп­ре­де­ля­ют эк­ви­ва­лент­ность или рав­но­мощ­ность двух бес­ко­неч­ных мно­жеств как воз­мож­ность ус­та­но­вить ме­ж­ду ни­ми вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие.

Ещё до соз­да­ния М. т. Б. Боль­ца­но вла­дел, с од­ной сто­ро­ны, впол­не точ­но сфор­му­ли­ро­ван­ным по­ня­ти­ем вза­им­но од­но­знач­но­го со­от­вет­ст­вия, с др. сто­ро­ны, счи­тал не­со­мнен­ным су­ще­ст­во­ва­ние бес­ко­неч­но­стей разл. сту­пе­ней; од­на­ко он не толь­ко не сде­лал вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие ос­но­вой ус­та­нов­ле­ния рав­но­силь­но­сти мно­жеств, но ре­ши­тель­но воз­ра­жал про­тив это­го. Боль­ца­но ос­та­нав­ли­ва­ло то, что бес­ко­неч­ное мно­же­ст­во мо­жет на­хо­дить­ся во вза­им­но од­но­знач­ном со­от­вет­ст­вии со сво­ей пра­виль­ной ча­стью. Напр., ес­ли ка­ж­до­му на­ту­раль­но­му чис­лу $n$ по­ста­вить в со­от­вет­ст­вие на­ту­раль­ное чис­ло $2n$, то по­лу­ча­ет­ся вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие ме­ж­ду мно­же­ст­вом всех на­ту­раль­ных и мно­же­ст­вом всех чёт­ных чи­сел. Вме­сто то­го что­бы в при­ме­не­нии к бес­ко­неч­ным мно­же­ст­вам от­ка­зать­ся от по­ло­же­ния, со­стоя­ще­го в том, что часть мень­ше це­ло­го, Боль­ца­но от­ка­зал­ся от вза­им­ной од­но­знач­но­сти как кри­те­рия рав­но­мощ­но­сти. В ка­ж­дом бес­ко­неч­ном мно­же­ст­ве $M$ име­ет­ся пра­виль­ная часть, рав­но­мощ­ная все­му мно­же­ст­ву $M$, то­гда как ни в од­ном ко­неч­ном мно­же­ст­ве та­кой пра­виль­ной час­ти не су­ще­ст­ву­ет. По­это­му на­ли­чие пра­виль­ной час­ти, рав­но­мощ­ной це­ло­му, мож­но при­нять за оп­ре­де­ле­ние бес­ко­неч­но­го мно­же­ст­ва.

Для двух бес­ко­неч­ных мно­жеств $A$ и $B$ воз­мож­ны сле­дую­щие 3 слу­чая: ли­бо в $A$ есть пра­виль­ная часть, рав­но­мощ­ная $B$, но в $B$ нет пра­виль­ной час­ти, рав­но­мощ­ной $A$; ли­бо, на­обо­рот, в $B$ есть пра­виль­ная часть, рав­но­мощ­ная $A$, а в $A$ нет пра­виль­ной час­ти, рав­но­мощ­ной $B$; ли­бо, на­ко­нец, в $A$ есть пра­виль­ная часть, рав­но­мощ­ная $B$, и в $B$ есть пра­виль­ная часть, рав­но­мощ­ная $A$.  До­ка­зы­ва­ет­ся, что в 3-м слу­чае мно­же­ст­ва $A$ и $B$ рав­но­мощ­ны (тео­ре­ма Кан­то­ра – Берн­штей­на). В 1-м слу­чае го­во­рят, что мощ­ность мно­же­ст­ва $A$ боль­ше мощ­но­сти мно­же­ст­ва $B$, во 2-м – что мощ­ность мно­же­ст­ва $B$ боль­ше мощ­но­сти мно­же­ст­ва $A$. Фор­маль­но воз­мож­ный 4-й слу­чай – в $A$ нет пра­виль­ной час­ти, рав­но­мощ­ной $B$, а в $B$ нет пра­виль­ной час­ти, рав­но­мощ­ной $A$, – в дей­ст­ви­тель­но­сти для бес­ко­неч­ных мно­жеств осу­ще­ст­вить­ся не мо­жет.

Цен­ность по­ня­тия мощ­но­сти мно­же­ст­ва свя­за­на с су­ще­ст­во­ва­ни­ем не­рав­но­мощ­ных бес­ко­неч­ных мно­жеств. Напр., мно­же­ст­во всех под­мно­жеств дан­но­го мно­же­ст­ва $M$ име­ет мощ­ность бо́ль­шую, чем мно­же­ст­во $M$. Мно­же­ст­во, рав­но­мощ­ное мно­же­ст­ву всех на­ту­раль­ных чи­сел, на­зы­ва­ет­ся счёт­ным мно­же­ст­вом. Мощ­ность счёт­ных мно­жеств есть наи­мень­шая мощ­ность, ко­то­рую мо­жет иметь бес­ко­неч­ное мно­же­ст­во; вся­кое бес­ко­неч­ное мно­же­ст­во со­дер­жит счёт­ную пра­виль­ную часть. Кан­тор до­ка­зал, что мно­же­ст­во всех ра­цио­наль­ных и да­же всех ал­геб­раи­че­ских чи­сел счёт­но, то­гда как мно­же­ст­во всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел не­счёт­но. Из это­го сле­ду­ет, в ча­ст­но­сти, до­ка­за­тель­ст­во су­ще­ст­во­ва­ния т. н. транс­цен­дент­ных чи­сел, т. е. дей­ст­ви­тель­ных чи­сел, не яв­ляю­щих­ся кор­ня­ми ни­ка­ко­го ал­геб­ра­ич. урав­не­ния с це­лы­ми ко­эф­фи­ци­ен­та­ми (и да­же не­счёт­ность мно­же­ст­ва та­ких чи­сел). Мощ­ность мно­же­ст­ва всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел на­зы­ва­ет­ся мощ­но­стью кон­ти­нуу­ма. Мно­же­ст­ву всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел рав­но­мощ­ны мно­же­ст­во всех под­мно­жеств счёт­но­го мно­же­ст­ва, мно­же­ст­во всех ком­плекс­ных чи­сел и, сле­до­ва­тель­но, мно­же­ст­во всех то­чек плос­ко­сти, а так­же мно­же­ст­во всех то­чек $n$-мер­но­го про­стран­ст­ва при лю­бом $n$. Кан­тор вы­ска­зал ги­по­те­зу о том, что вся­кое мно­же­ст­во, со­стоя­щее из дей­ст­ви­тель­ных чи­сел, ли­бо ко­неч­но, ли­бо счёт­но, ли­бо рав­но­мощ­но мно­же­ст­ву всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел; по по­во­ду этой ги­по­те­зы и о свя­зан­ных с нею ре­зуль­та­тах см. Кон­ти­ну­ум-ги­по­те­за, Кон­ти­нуу­ма про­бле­ма.

Отображения множеств

В М. т. по­ня­тие функ­ции, гео­мет­рич. по­ня­тие ото­бра­же­ния или пре­об­ра­зо­ва­ния фи­гу­ры при­во­дят к об­ще­му по­ня­тию ото­бра­же­ния од­но­го мно­же­ст­ва в дру­гое. Пусть да­ны два мно­же­ст­ва $X$ и $Y$ и ка­ж­до­му эле­мен­ту $x∈X$ по­став­лен в со­от­вет­ст­вие не­ко­то­рый оп­ре­де­лён­ный эле­мент $y=f(x)$ мно­же­ст­ва $Y$; то­гда го­во­рят, что име­ет­ся ото­бра­же­ние мно­же­ст­ва $X$ в мно­же­ст­во $Y$ или что име­ет­ся функ­ция, ар­гу­мент $x$ ко­то­рой про­бе­га­ет мно­же­ст­во $X$, а зна­че­ния $y$ при­над­ле­жат мно­же­ст­ву $Y$; при этом для ка­ж­до­го дан­но­го $x∈X$ эле­мент $y=f(x)$ мно­же­ст­ва $Y$ на­зы­ва­ет­ся об­ра­зом эле­мен­та $x$ при дан­ном ото­бра­же­нии или зна­че­ни­ем дан­ной функ­ции для дан­но­го зна­че­ния $x$ её ар­гу­мен­та.

При­ме­ры.

1) Пусть в плос­ко­сти с дан­ной на ней пря­мо­уголь­ной сис­те­мой ко­ор­ди­нат за­дан квад­рат с вер­ши­на­ми $(0; 0), (0; 1), (1; 0), (1; 1)$ и этот квад­рат спро­ек­ти­ро­ван, напр. 3$, то тем са­мым бу­дет ус­та­нов­ле­но ото­бра­же­ние мно­же­ст­ва $X$ в се­бя.

3) Пусть $X$ – мно­же­ст­во всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел; ес­ли для ка­ж­до­го $x∈X$ по­ло­жить $y=f(x)=\text {arctg}$ $x$, то этим бу­дет ус­та­нов­ле­но ото­бра­же­ние мно­же­ст­ва $X$ в ин­тер­вал $(-π/2, π/2)$.

Вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие ме­ж­ду дву­мя мно­же­ст­ва­ми $X$ и $Y$ есть та­кое ото­бра­же­ние мно­же­ст­ва $X$ в мно­же­ст­во $Y$, при ко­то­ром ка­ж­дый эле­мент мно­же­ст­ва $Y$ яв­ля­ет­ся об­ра­зом од­но­го и толь­ко од­но­го эле­мен­та мно­же­ст­ва $X$. Ото­бра­же­ния при­ме­ров 2) и 3) вза­им­но од­но­знач­ны, при­ме­ра 1) – нет.

Операции над множествами

Сум­мой, или объ­е­ди­не­ни­ем, ко­неч­но­го или бес­ко­неч­но­го мно­же­ст­ва мно­жеств на­зы­ва­ет­ся мно­же­ст­во всех тех эле­мен­тов, ка­ж­дый из ко­то­рых есть эле­мент хо­тя бы од­но­го из дан­ных мно­жеств-сла­гае­мых. Объ­е­ди­не­ние мно­жеств $A$ и $B$ обо­зна­ча­ет­ся $A∪B$. Пе­ре­се­че­ни­ем лю­бо­го ко­неч­но­го или бес­ко­неч­но­го мно­же­ст­ва мно­жеств на­зы­ва­ет­ся мно­же­ст­во всех эле­мен­тов, при­над­ле­жа­щих всем дан­ным мно­же­ст­вам. Пе­ре­се­че­ние мно­жеств $A$ и $B$ обо­зна­ча­ет­ся $A∩B$. Пе­ре­се­че­ние не­пус­тых мно­жеств мо­жет быть пус­тым. Раз­но­стью ме­ж­ду мно­же­ст­вом $B$ и мно­же­ст­вом $A$ на­зы­ва­ет­ся мно­же­ст­во всех эле­мен­тов из $B$, не яв­ляю­щих­ся эле­мен­та­ми из $A$; эта раз­ность обо­зна­ча­ет­ся $BA$; раз­ность ме­ж­ду мно­же­ст­вом $B$ и его ча­стью $A$ на­зы­ва­ет­ся до­пол­не­ни­ем мно­же­ст­ва $A$ в мно­же­ст­ве $B$ и обо­зна­ча­ет­ся .

Опе­ра­ции сло­же­ния и пе­ре­се­че­ния мно­жеств об­ла­да­ют ас­со­циа­тив­но­стью и ком­му­та­тив­но­стью. Опе­ра­ция пе­ре­се­че­ния, кро­ме то­го, об­ла­да­ет ди­ст­ри­бу­тив­но­стью по от­но­ше­нию к сло­же­нию и вы­чи­та­нию. Ес­ли эти опе­ра­ции про­из­во­дить над мно­же­ст­ва­ми, яв­ляю­щи­ми­ся под­мно­же­ст­ва­ми од­но­го и то­го же мно­же­ст­ва $M$, то и ре­зуль­тат бу­дет под­мно­же­ст­вом мно­же­ст­ва $M$. Ука­зан­ным свой­ст­вом не об­ла­да­ет т. н. внеш­нее ум­но­же­ние мно­жеств, внеш­ним про­из­ве­де­ни­ем мно­жеств $X$ и $Y$ или пря­мым про­из­ве­де­ни­ем мно­жеств $X$ и $Y$ на­зы­ва­ет­ся мно­же­ст­во $X×Y$ все­воз­мож­ных пар $(x, y)$, где $x∈X, y∈Y$. X$, что в слу­чае ко­неч­ных мно­жеств со­гла­су­ет­ся с ум­но­же­ни­ем и воз­ве­де­ни­ем в сте­пень на­ту­раль­ных чи­сел. Ана­ло­гич­но оп­ре­де­ля­ет­ся сум­ма мощ­но­стей как мощ­ность сум­мы по­пар­но не­пе­ре­се­каю­щих­ся мно­жеств с за­дан­ны­ми мощ­но­стя­ми.

Упорядоченные множества

В дан­ном мно­же­ст­ве $X$ мож­но ус­та­но­вить по­ря­док, т. е. оп­ре­де­лить для не­ко­то­рых пар $x′, x″$ эле­мен­тов это­го мно­же­ст­ва к.-л. пра­ви­ло пред­ше­ст­во­ва­ния (сле­до­ва­ния), вы­ра­жае­мое сло­ва­ми эле­мент $x′$ пред­ше­ст­ву­ет эле­мен­ту $x″$ (или, что то же, эле­мент $x″$ сле­ду­ет за эле­мен­том $x’$ ), что за­пи­сы­ва­ет­ся $x′≺x″$; при этом пред­по­ла­га­ет­ся, что для дан­но­го от­но­ше­ния по­ряд­ка вы­пол­не­но ус­ло­вие тран­зи­тив­но­сти, т. е. ес­ли $x≺x′$ и $x′≺x″$, то $x≺x″$. Мно­же­ст­во, рас­смат­ри­вае­мое вме­сте с к.-л. ус­та­нов­лен­ным в нём по­ряд­ком, на­зы­ва­ет­ся час­тич­но упо­ря­до­чен­ным мно­же­ст­вом; ино­гда – упо­ря­до­чен­ным мно­же­ст­вом. Од­на­ко ча­ще упо­ря­до­чен­ным мно­же­ст­вом на­зы­ва­ет­ся час­тич­но упо­ря­до­чен­ное мно­же­ст­во, в ко­то­ром по­ря­док удов­ле­тво­ря­ет сле­дую­щим до­пол­нит. тре­бо­ва­ни­ям (ли­ней­но­го по­ряд­ка): 1) ни­ка­кой эле­мент не пред­ше­ст­ву­ет са­мо­му се­бе; 2) из вся­ких двух разл. эле­мен­тов $x, x′$ один пред­ше­ст­ву­ет дру­го­му, т. е. ес­ли $x≠x′$, то или $x≺x′$, или $x″≺x$.

При­ме­ры.

1) Лю­бое мно­же­ст­во, эле­мен­та­ми ко­то­ро­го яв­ля­ют­ся не­ко­то­рые мно­же­ст­ва $x$, яв­ля­ет­ся час­тич­но упо­ря­до­чен­ным по вклю­че­нию, ес­ли счи­тать, что $x≺x′$, ес­ли $x⊂x′$.

2) Лю­бое мно­же­ст­во функ­ций $f$, оп­ре­де­лён­ных на чи­сло­вой пря­мой, ста­но­вит­ся час­тич­но упо­ря­до­чен­ным, ес­ли счи­тать, что $f_1≺f_2$, то­гда и толь­ко то­гда, ко­гда для ка­ж­до­го дей­ст­ви­тель­но­го чис­ла $x$ спра­вед­ли­во не­ра­вен­ст­во $f_1(x)⩽f_2(x)$.

3) Лю­бое мно­же­ст­во дей­ст­ви­тель­ных чи­сел ли­ней­но упо­ря­до­че­но, ес­ли счи­тать, что мень­шее из двух чи­сел пред­ше­ст­ву­ет боль­ше­му.

Два упо­ря­до­чен­ных мно­же­ст­ва на­зы­ва­ют­ся по­доб­ны­ми, или имею­щи­ми один и тот же по­ряд­ко­вый тип, ес­ли ме­ж­ду ни­ми мож­но ус­та­но­вить вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие, со­хра­няю­щее по­ря­док. Эле­мент упо­ря­до­чен­но­го мно­же­ст­ва на­зы­ва­ет­ся пер­вым, ес­ли он пред­ше­ст­ву­ет всем ос­таль­ным эле­мен­там; ана­ло­гич­но оп­ре­де­ля­ет­ся и по­след­ний эле­мент. Напр., в упо­ря­до­чен­ном мно­же­ст­ве всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел нет ни пер­во­го, ни по­след­не­го эле­мен­та; в упо­ря­до­чен­ном мно­же­ст­ве всех не­от­ри­ца­тель­ных чи­сел нуль есть пер­вый эле­мент, а по­след­не­го эле­мен­та нет; в упо­ря­до­чен­ном мно­же­ст­ве всех дей­ст­ви­тель­ных чи­сел $x$, удов­ле­тво­ряю­щих не­ра­вен­ст­вам $a⩽x⩽b$, чис­ло $a$ есть пер­вый эле­мент, $b$ – по­след­ний.

Упо­ря­до­чен­ное мно­же­ст­во на­зы­ва­ет­ся впол­не упо­ря­до­чен­ным, ес­ли оно са­мо и вся­кое его пра­виль­ное под­мно­же­ст­во име­ют пер­вый эле­мент. По­ряд­ко­вые ти­пы впол­не упо­ря­до­чен­ных мно­жеств на­зы­ва­ют­ся по­ряд­ко­вы­ми, или ор­ди­наль­ны­ми, чис­ла­ми. Ес­ли впол­не упо­ря­до­чен­ное мно­же­ст­во ко­неч­но, то его по­ряд­ко­вое чис­ло есть на­ту­раль­ное чис­ло. По­ряд­ко­вый тип бес­ко­неч­но­го впол­не упо­ря­до­чен­но­го мно­же­ст­ва на­зы­ва­ет­ся транс­фи­нит­ным чис­лом.

Точечные множества

Тео­рия то­чеч­ных мно­жеств, т. е. мно­жеств, эле­мен­та­ми ко­то­рых яв­ля­ют­ся дей­ст­ви­тель­ные чис­ла (точ­ки чи­сло­вой пря­мой), а так­же точ­ки мно­го­мер­ных про­странств, ос­но­ва­на Г. Кан­то­ром, ко­то­рый ввёл по­ня­тие пре­дель­ной точ­ки мно­же­ст­ва и свя­зан­ные с ним по­ня­тия замк­ну­то­го мно­же­ст­ва и пр. Раз­ви­тие тео­рии то­чеч­ных мно­жеств при­ве­ло к по­ня­ти­ям мет­ри­че­ско­го про­стран­ст­ва и то­по­ло­ги­че­ско­го про­стран­ст­ва, изу­че­ни­ем ко­то­рых за­ни­ма­ет­ся об­щая то­по­ло­гия. Са­мо­стоя­тель­но су­ще­ст­ву­ет де­ск­рип­тив­ная тео­рия мно­жеств, ос­но­ван­ная франц. ма­те­ма­ти­ком Р. Бэ­ром и А. Ле­бе­гом в свя­зи с клас­си­фи­ка­ци­ей раз­рыв­ных функ­ций (1905). Де­ск­рип­тив­ная тео­рия мно­жеств на­ча­лась с изу­че­ния и клас­си­фи­ка­ции т.  н. бо­ре­лев­ских мно­жеств ($B$-мно­жеств). Бо­ре­лев­ские мно­же­ст­ва оп­ре­де­ля­ют­ся как мно­же­ст­ва, ко­то­рые мо­гут быть по­строе­ны, от­прав­ля­ясь от замк­ну­тых мно­жеств, при­ме­не­ни­ем опе­ра­ций объ­е­ди­не­ния и пе­ре­се­че­ния в лю­бых ком­би­на­ци­ях, но ка­ж­дый раз к ко­неч­но­му или к счёт­но­му мно­же­ст­ву мно­жеств. Даль­ней­шее раз­ви­тие де­ск­рип­тив­ной тео­рии мно­жеств осу­ще­ст­в­ля­лось пре­им. рус. и польск. ма­те­ма­ти­ка­ми, осо­бен­но мо­с­ков­ской ма­те­ма­тич. шко­лой, соз­дан­ной Н. Н. Лу­зи­ным (П. С. Алек­сан­д­ров, А. Н. Кол­мо­го­ров, М. А. Лав­рен­ть­ев, П. С. Но­ви­ков, М. Я. Сус­лин). Алек­сан­д­ров до­ка­зал (1916), что вся­кое бес­ко­неч­ное не­счёт­ное бо­ре­лев­ское мно­же­ст­во име­ет мощ­ность кон­ти­нуу­ма. Ап­па­рат это­го до­ка­за­тель­ст­ва был при­менён Сус­ли­ным для по­строе­ния тео­рии т. н. $A$-мно­жеств, ох­ва­ты­ваю­щих как ча­ст­ный слу­чай бо­ре­лев­ские или $B$-мно­же­ст­ва, счи­тав­ши­е­ся до то­го един­ст­вен­ны­ми мно­же­ст­ва­ми, ко­то­рые мо­гут встре­тить­ся в ма­те­ма­тич. ана­ли­зе. Сус­лин по­ка­зал, что мно­же­ст­во, до­пол­ни­тель­ное к $A$-мно­же­ст­ву $M$, яв­ля­ет­ся са­мо $A$-мно­же­ст­вом толь­ко в том слу­чае, ко­гда мно­же­ст­во $M$ – бо­ре­лев­ское (до­пол­не­ние к бо­ре­лев­ско­му мно­же­ст­ву все­гда есть бо­ре­лев­ское мно­же­ст­во). При этом ока­за­лось, что $A$-мно­же­ст­ва сов­па­да­ют с не­пре­рыв­ны­ми об­раз­ами мно­же­ст­ва всех ир­ра­цио­наль­ных чи­сел. Тео­рия $A$-мно­жеств в те­че­ние не­скoль­ких лет ос­та­ва­лась в цен­тре вни­ма­ния де­ск­рип­тив­ной тео­рии мно­жеств до то­го, как Лу­зин при­шёл к об­ще­му оп­ре­де­ле­нию про­ек­тив­ных мно­жеств, ко­то­рые мо­гут быть по­лу­че­ны, от­прав­ля­ясь от мно­же­ст­ва всех ир­ра­цио­наль­ных чи­сел при по­мо­щи по­втор­но­го при­ме­не­ния опе­ра­ций вы­чи­та­ния и не­пре­рыв­но­го ото­бра­же­ния. К тео­рии $A$-мно­жеств и про­ек­тив­ных мно­жеств от­но­сят­ся так­же ра­бо­ты Но­ви­ко­ва и др. Де­ск­рип­тив­ная тео­рия мно­жеств тес­но свя­за­на с ис­сле­до­ва­ния­ми по ос­но­ва­ни­ям ма­те­ма­ти­ки (с во­про­са­ми эф­фек­тив­ной оп­ре­де­ли­мо­сти ма­те­ма­тич. объ­ек­тов и раз­ре­ши­мо­сти ма­те­ма­тич. про­блем).

Роль теории множеств в развитии математики

Влия­ние М. т. на раз­ви­тие совр. ма­те­ма­ти­ки очень ве­ли­ко. Пре­ж­де все­го М. т. яви­лась фун­да­мен­том ря­да ма­те­ма­тич. дис­ци­п­лин, напр. тео­рии функ­ций дей­ст­ви­тель­но­го пе­ре­мен­но­го, об­щей то­по­ло­гии, об­щей ал­геб­ры, функ­цио­наль­но­го ана­ли­за. Тео­ре­ти­ко-мно­же­ст­вен­ные ме­то­ды при­ме­ня­ются и в клас­сич. раз­де­лах ма­те­ма­ти­ки. Напр., они ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­вен­ной тео­рии диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний, ва­риа­ци­он­ном ис­чис­ле­нии, тео­рии ве­ро­ят­но­стей. М. т. ока­за­ла глу­бо­кое влия­ние на по­ни­ма­ние са­мо­го пред­ме­та ма­те­ма­ти­ки, в ча­ст­но­сти, та­ких её раз­де­лов, как гео­мет­рия. Толь­ко М. т. по­зво­ли­ла от­чёт­ли­во сфор­му­ли­ро­вать по­ня­тие изо­мор­физ­ма сис­тем объ­ек­тов, за­дан­ных вме­сте со свя­зы­ва­ю­щи­ми их от­но­ше­ния­ми, и при­ве­ла к по­ни­ма­нию то­го, что ка­ж­дая ма­те­ма­тич. тео­рия в её чис­той аб­ст­ракт­ной фор­ме изу­ча­ет ту или иную сис­те­му объ­ек­тов лишь с точ­но­стью до изо­мор­физ­ма, т. е. мо­жет быть без вся­ких из­ме­не­ний пе­рене­се­на на лю­бую сис­те­му объ­ек­тов, изо­морф­ную той, для изу­че­ния ко­то­рой тео­рия бы­ла пер­во­на­чаль­но соз­да­на. В во­про­сах обос­но­ва­ния ма­те­ма­ти­ки, т. е. соз­да­ния стро­го­го, ло­ги­че­ски безу­преч­но­го по­строе­ния ма­те­ма­тич. тео­рий, сле­ду­ет иметь в ви­ду, что са­ма М. т. ну­ж­да­ет­ся в обос­но­ва­нии при­ме­няе­мых в ней ме­то­дов рас­су­ж­де­ния. Бо­лее то­го, все ло­гич. труд­но­сти, свя­зан­ные с по­ня­ти­ем бес­ко­неч­но­сти, при пе­ре­хо­де на точ­ку зре­ния об­щей М. т. при­об­ре­та­ют бо́ль­шую от­чёт­ли­вость.

Объединение множеств

Этот урок объяснит, как найти объединение множеств. Начнем с определения объединения двух множеств.

Определение: Для двух множеств A и B объединение множеств A и B — это множество, содержащее элементы или объекты, принадлежащие либо A, либо B, либо обоим.

Мы пишем A ∪ B, а A ∪ B читается как A union B.

По сути, мы находим A ∪ B, складывая вместе все элементы A и B. Далее проиллюстрируем примерами.

Пример #1

Пусть A = {1 апельсин, 1 ананас, 1 банан, 1 яблоко} и B = {1 ложка, 1 нож, 1 вилка}

A ∪ B = {1 апельсин, 1 ананас, 1 банан, 1 яблоко, 1 ложка, 1 нож, 1 вилка}

Пример #2

Найти объединение A и B

A = {1, 2, 4, 6} и B = {4, a, b, c, d, f}

A ∪ B = {1, 2, 4, 6, 4, a, b, c, d, f} = {1, 2, 4, 6 , a, b, c, d, f}

Обратите внимание, что вполне нормально написать 4 один или два раза.

Пример #3

A = {x / x число больше 4 и меньше 8}

B = {x / x положительное число меньше 7}

A = {5, 6, 7} и B = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

Или A ∪ B = { x / x — число больше 0 и меньше 8}

Опять же, обратите внимание, что 5 и 6 были написаны только один раз, хотя было бы совершенно нормально написать их дважды.

Пример #4

A = {x / x — страна в Азии}

B = {x / x — страна в Африке}

A ∪ B = {x / x — страна в Азии и Африке} = {все стран Азии и Африки}

Технически, используя определение, мы должны были бы сказать A ∪ B = {x / x — страна либо в Азии, либо в Африке, либо в обеих странах}

Однако в реальной жизни это не так. как мы говорим. Говоря обо всех странах Азии и Африки, в повседневных разговорах обычно понимают, что мы говорим обо всех странах Азии и всех странах Африки.

Пример #5

A = {#, %, &, * , $ }

B = { }

A ∪ B = {#, %, &,* , $} B — это пустое множество, также называемое нулевым множеством. Объединение любого множества с пустым множеством есть само множество.

Вы наверняка замечали, что объединение множеств находится просто путем складывания элементов множеств, желательно без повторения.

Определение объединения трех множеств

Для трех множеств A, B и C объединение представляет собой множество, содержащее элементы или объекты, принадлежащие либо A, B, либо C, либо всем трем.

Мы пишем A ∪ B ∪ C

По сути, мы находим A ∪ B ∪ C, складывая вместе все элементы A, B и C.

A = {1, 2, 4, 6}, B = {a, b, c,} и C = A = {#, %, &, * , $}

A ∪ B ∪ C = { 1, 2, 4, 6, a, b, c,#, %, &, * , $}

На первом графике в начале этого урока показана заштрихованная область объединения двух множеств.

На приведенном ниже графике показана заштрихованная область объединения трех наборов.

Свойства объединения множеств

Коммутативный закон

A ∪ B = B ∪ A

Пример

A = {a, b, c, d} 

B = {e, f, g0}  

A ∪ B = {a, b, c, d, e, f, g}

B ∪ A = {a, b, c, d, e, f, g}

Ассоциативный закон

(A ∪ B) ∪ C = A ∪ (B ∪ C)

Пример

A = {a, b, c, d} 

B = {e, f, g} 

C = {h, ​​i}

А ∪ В = {а, б, в, г, д, е, г}

(A ∪ B) ∪ C = {a, b, c, d, e, f, g} ∪ {h, i}

(A ∪ B) ∪ C = {a, b, c, d, e, f, g, h, i}

B ∪ C = {e, f, g} ∪ {h, i} = {e, f, g, h, i}

A ∪ (B ∪ C) = {a, b, c, d} ∪ {e, f, g, h, i}

A ∪ (B ∪ C) = {a, b, c, d, e, f, g , h, i}

Закон идемпотента

A ∪ A = A

Пример

A = {x, y, z}

A ∪ A = {x, y, z} ∪ {x, y, z} , z}

A ∪ A = {x, y, z}

Опять же, нет необходимости повторять элементы, которые есть в обоих наборах. По этой причине мы также говорим, что объединение множеств — это наименьшее множество , содержащее все элементы всех множеств.

Закон тождества

Пусть ∅ или { } будет пустым набором } ∪ { }

A ∪ ∅ = {Maserati, BMW, Mercedes} 

Закон о доминировании

Пусть U — универсальное множество или множество, содержащее элементы.

A ∪ U = U

A = {0, 1, 2} 

U = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} 

A ∪ U = { 0, 1, 2} ∪ {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} 

A ∪ U = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 , 8, 9} 

На этом урок об объединении множеств заканчивается. Если у вас есть какие-либо вопросы об объединении наборов, я буду более чем счастлив ответить на них.

Пройди тест ниже, чтобы узнать, насколько хорошо ты умеешь находить объединение множеств

  1. Квадратичная формула: простые шаги

    26, 23 января 11:44

    Узнайте о квадратной формуле, дискриминанте, важных определениях, связанных с формулой, и приложениях.

    Подробнее

  2. Формула площади — список важных формул

    25, 23 января 05:54

    Что такое формула площади для двумерной фигуры? Вот список тех, которые вы должны знать!

    Подробнее

Терминология, связанная с множествами — Mathstopia

Есть много технических терминов, которые нам необходимо понять, чтобы улучшить наше изучение теории множеств. Некоторые из них описаны ниже:

  1. Наборы
  2. Универсальный набор
  3. Диаграммы Венна
  4. Пересечение наборов
  5. Союз наборов
  6. Непересекающиеся наборы
  7. Разница наборов
  8. Дополнительные наборы
  9. Дополнение к набору
  10. Количество подмножеств из набора

Наборы — это совокупность различных объектов, имеющих хотя бы одно или несколько общих свойств.

Наборы могут состоять из ни одного элемента, нескольких элементов или бесконечного числа элементов. Примеры набора: Набор планет Солнечной системы, Набор континентов, Набор созвездий и т. д.

Концепция наборов может быть очень полезна для понимания, анализа и интерпретации различных отношений между несколькими группами данных/информации.

Примеры наборов:

а. Набор гор Непала высотой 8000 м и выше.

 { Эверест, Канченджанга, Лхоцзе, Макалу, Чо-Ойю, Дхаулагири, Манаслу, Аннапурна} 

b. Набор натуральных чисел меньше 8

 { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} 

c. Набор президентов США 21 века:

 { Билл Клинтон, Джордж Буш-младший, Барак Обама } 

d. Набор канцлеров Германии с 1980 года:

 {Гельмут Шмидт, Гельмут Коль, Герхард Шредер, Ангела Меркель} 

эл. Набор стран СААРК:

 {Непал, Шри-Ланка, Индия, Бутан, Афганистан, Пакистан, Мальдивы, Бангладеш} 

f. Набор цветов радуги:

 { Красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго, фиолетовый} 

Универсальный набор — это набор, состоящий из всех элементов, рассматриваемых в конкретном случае. Вот некоторые из соответствующих универсальных наборов для приведенного выше обсуждения:

Набор Универсальный набор
Горы Непала Горы
Номера до 100 Целые числа
Президенты США с 1900 г. президентов США до даты
Канцлеры Германии с 1900 г. канцлеров Германии до даты
Страны Азии Страны мира
Цвета, присутствующие в теле Павлина Первичные и вторичные цвета

Диаграммы Венна — это способ визуального представления наборов и их взаимосвязей.

В диаграммах Венна универсальное множество представлено прямоугольником, а остальные множества представлены кружками или овалами, элементы расположены внутри этих кругов таким образом, чтобы точно описать их принадлежность.

Диаграммы Венна для некоторых наборов, рассмотренных выше:

Множество, образованное путем взятия только тех элементов, которые присутствуют в каждом из рассматриваемых множеств, известно как пересечение множеств.

Рассмотрим универсальный набор
U = {Натуральные числа меньше 20} со следующими наборами:
A = {Натуральные числа меньше 10}
B = {Четные числа меньше 20} 

Тогда диаграмма Венна для пересечения A и B (т. е. A $bigcap$ B) будет выглядеть так:

хотя бы одно из рассматриваемых множеств. Символ Союза представлен буквой U. Другими словами,

Набор, состоящий из каждого элемента, одного, некоторых или всех рассматриваемых наборов, известен как Союз наборов.

Объединение некоторых определенных наборов содержит все члены/элементы, которые есть в любом из его наборов элементов.

Тогда диаграмма Венна для объединения множеств A и B (т. е. A $bigcup$ B) будет выглядеть так:

Два множества называются непересекающимися, если они не имеют общих элементов.

Рассмотрим универсальный набор
U = {Натуральные числа меньше 20} со следующими наборами:
A = {Натуральные числа меньше 10}
B = {Натуральные числа больше 13 и меньше 20} 

Тогда диаграмма Венна для них будет:

Группа элементов набора, исключающая другие элементы другого набора, называется разностью двух наборов.

Если у нас есть два набора A и B, группа элементов A, которые не являются элементами B, называется A-B (читается как «A минус B» или «Разность B»)

Например:

Рассмотрим универсальный набор
U = {Натуральные числа меньше 20} со следующими наборами:
A = {Натуральные числа меньше 10}
E = {Четные числа меньше 20} 

Тогда диаграмма Венна для разности A и B (т. е. A – B) будет:

Аналогично, диаграмма Венна для (B – A) станет: некоторые или все элементы из другого набора известны как подмножество.

Если A= {кратные 4, которые меньше 20} и B = {кратные 2, которые меньше 20}
Затем,
А = {4, 8, 12, 16}
B = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18} 

$Rightarrow$ A $subset$ B

Правильное подмножество

Если подмножество не содержит всех элементов другого множества, то говорят, что первое множество является правильным подмножеством второго множества.

например:

Рассмотрим универсальный набор
U = {Натуральные числа меньше 20} со следующими наборами:
B = {Натуральные числа меньше 10} и,
A = { Натуральные числа меньше 5} 

Здесь, поскольку все элементы A также присутствуют в B, A является подмножеством B. Но поскольку не все элементы B присутствуют в A, A далее называется правильным подмножеством д.

A $subset$ B

Неверное подмножество

Если подмножество содержит все элементы другого множества, то говорят, что первое множество является неправильным подмножеством второго множества.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *