第三章 集合的基本概念和运算 |
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第三章 集合的基本概念和运算
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第三章 集合的基本概念和运算3.1 集合的基本概念3.1.1 集合的定义与表示3.1.2 集合与元素3.1.3 集合之间的关系3.1.4 空集3.1.5 全集3.1.6 幂集
3.2 集合的基本运算3.2.1 集合基本运算的定义3.2.2 文氏图(维恩图)表示3.2.3 关于运算的说明3.2.4 集合运算的算律3.2.5 集合包含或相等的证明方法
3.1 集合的基本概念
3.1.1 集合的定义与表示
集合:不能精确定义的基本的数学概念。一般认为集合指的是一些可确定的、可分辨的事物构成的整体。 集合通常用大写的英文字母来标记 常用数集: N 自然数集合(0是自然数) Z 整数集合 Q 有理数集合 R 实数集合 C 复数集合 集合的表示: 列元素法:将集合的所有元素一一列举出来,元素之间用逗号分开,并用花括号将它们括起来。 例如:A={ 1,b,c,5 } 1是集合A的元素,记作1∈A,并且b∈A、c∈A、5∈A 2不是集合A的元素,记作2∉A 谓词表示法: B={ x| P(x) } B由使得P(x)为真的x构成 例如:B={ x|x∈Z∧3{a,b}} } D { a,b } ∈{ a,b,{{a,b}} } 2.设P={ x|(x+1)2≤4且x∈R },Q={x| 5≤x2+16且x∈R },则下面陈述正确的是?( ) A Q ⊂ P B Q ⊆ P C P ⊂ Q D P = Q 答案:1. ABC 2. C 3.1.4 空集 空集Ø 不含任何元素的集合 ∅={ x| x≠x } 空集是客观存在的 实例 {x|x2+1=0∧x∈R }就是空集 |∅|=0,|{∅}|=1 ∅-∅=∅ 定理 空集是任何集合的子集 ∅⊆A⇔∀x(x∈∅→x∈A)⇔T 推论 空集是惟一的 证明 假设存在∅1和∅2,则∅1⊆∅2且∅2⊆∅1,因此∅1=∅2 3.1.5 全集 全集E 在一个具体问题中,如果所涉及的集合都是某个集合的子集,则称这个集合为全集。 相对性的概念。研究的问题不同,所取得全集也不同。 在给定问题中,全集包含任何集合,即∀A( A⊆E ) 3.1.6 幂集 定义 集合A的全体子集构成的集合称作A的幂集,记作P(A)。 P(A)={ x|x⊆A } P(A)={x|x⊆A } 实例 P(∅)={ ∅ } P({∅})={ ∅, {∅} } P({1,{2,3}})={ ∅, {1},{{2,3}},{1,{2,3}} 计数 如果|A|=n,则|P(A)|=2n 例题: 1.下面哪些陈述正确?( ) A ∅ ∈ ∅ B ∅ ⊆ ∅ C ∅ ∈ {∅} D ∅ ⊆ {∅} 2.下面关于集合的表示中正确的是?( ) A {a} ∈ { a,b,c } B {a}⊆ { a,b,c } C ∅ ∈ { a,b,c } D {a,b} ∈ { a,b,c } 3.设A={ 2,{a},3,4},B={ {a},3,4,1 },E为全集,下列命题正确的是?( ) A {2} ∈A B {a}⊆ A C ∅ ⊆ {{a}}⊆B⊆E D {{a},1,3,4} ⊂ B 4.设S={ ∅,{2},{1,∅}},则P(S)有多少个元素?( ) A 3 B 16 C 8 5.设A={ a,{a}},下列命题错误的是?( ) A {a} ∈P(A) B {a}⊆ P(A) C {{a}}∈P(A) D {{a}} ⊆ P(A) 答案:1. BCD 2. B 3. C 4. C 5. B 3.2 集合的基本运算 3.2.1 集合基本运算的定义 并 A∪B={ x|x∈A∨x∈B } 交 A∩B={ x|x∈A∧x∈B } 相对补(把A有B没有的元素取出来) A-B={ x|x∈A∧x∉B } 对称差(去掉AB中都有的元素) A⊕B=(A-B)∪(B-A) =(A∪B)-(A∩B) 绝对补 ~A=E-A 例如: E={0,1,2,3},A={0,1,2},B={2,3} A∪B={0,1,2,3}=E A∩B={2} A-B= {0,1} A⊕B={0,1}∪{3}={0,1,3} ~A={3} ~B={0,1} 3.2.2 文氏图(维恩图)表示 3.2.3 关于运算的说明运算顺序:~和幂集优先,其他由括号确定 并和交运算可以推广到有穷个集合上,即 A1∪A2∪…An={ x|x∈A1∨x∈A2∨…∨x∈An } A1∩A21∩…An={ x|x∈A1∧x∈A2∧…∧x∈An } 某些重要结果 ∅⊆A-B⊆A A⊆B⇔A-B=∅ A∩B=∅⇔A-B=A 例题: 1.分别对条件(1)到(3),确定X集合与下述那些集合相等。 S1={ 1,2,…,8,9 },S2={ 2,4,6,8 },S3={ 1,3,5,7,9 },S4={ 3,4,5 },S5={ 3,5 } (1)若X∩S3=∅,则X (2)若X⊆S4,X∩S2=∅,则X (3)若X-S3=∅,则X 2.令A={ 1,2,3 },B={2,3},则A⊕B的幂集是P(A⊕B)=( ) A {∅,{1}} B {∅,{1,2},{1}} C {∅,{1,2}} D {∅,{2},{3}} 3.若A-B=∅,以下结论中正确的是?( ) A A=∅ B B=∅ C A⊂B D B⊂A 4.以下结论中正确的是?( ) A 若A-B=B-A,则A=B B 空集是任何集合的 真子集 C 空集只是非空集合的子集 D 若A的一个元素属于B,则A=B 5.设A、B为集合,当( )时A-B=B。 A A=B B A⊆B C B⊆A D A=B=∅ 答案:1. (1)=S2 (2)=S5 (3)=S3,S5 2. A 3. D 4. A 5. D 3.2.4 集合运算的算律 ∪∩⊕交换A∪B=B∪AA∩B=B∩AA⊕B=B⊕A结合(A∪B)∪C=A∪(B∪C)(A∩B)∩C=A∩(B∩C)(A⊕B)⊕C=A⊕(B⊕C)幂等A∪A=AA∩A=A ∩与∪∩与⊕分配A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C) A∪(B∩C)=(A∩B)∪(A∩C)A∩(B⊕C)=(A∩B)⊕(A∩C)吸收A∪(A∩B)=AA∩(A∪B)=AD.M 律A-(B∪C)=(A-B)∩(A-C) A-(B∩C)=(A-B)∪(A-C)~ (B∪C)= ~B ∩ ~C ~ (B∩C)= ~B ∪ ~C双重否定~~A=A吸收律的前提:∪、∩可交换 ∅E补元律(矛盾律)A∩~A=∅(排中律)A∪~A=E零律A∩∅=∅A∪E=E同一律A∪∅=AA∩E=A否定(余补律)~∅=E~E=∅例题: 以下陈述正确的是? A if A∪B=A∪C,then B=C B if A∩B=A∩C,then B=C C if A-B=∅,then A=B D if ~A∪B=E,then A⊆B 答案:D 3.2.5 集合包含或相等的证明方法 证明X⊆Y证明X=Y命题演算法命题演算法包含传递法等式代入法等价条件法反证法反证法运算法并交运算法以上的X,Y代表集合公式 |
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