关于集合在数学上有个分支叫集合论,是所有数学分支的基础。高中学习了集合的基本概念和表达方式。
集(set)的定义:是经过完好定义的元素(element)或要素(member)无顺序的集中。
这里的元素或要素的定义有两种方法,一种是通过规则或描述性的方式刻意的说明,另一种是通过扩展把所有的要素都列在大括号中。例如:
A是前四个正整数的集合。
B是法国国旗的颜色。
A={4,2,1,3}
B={蓝,白,红}
从A我们看出,数字4,2,1,3是没有顺序的,因此集合的元素是不排序的,因此{4,2,1,3}和{3,1,2,4}是一个集合。
1. 集合的描述
对于描述方式表达的集合,可用大括号列出集合的要求及其满足条件,其中条件用:或︱隔开。
例如:20个最小的非负整数的平方减去4的集合可以写成:
F={n2-4︱0≦n}
如果某个成员a属于集合A中的元素,那么记作a∈A, 例如上例中4∈A,285∈F,但是9∉A,绿∉B(∉是“不包含于”的意思)。
2. 子集
如果A集中的所有元素也是B集的元素,那么称A是B的子集(subset), 记作A⫅B(读作A包含在B中)。
如果A是B的子集,但A≠B,那么则称A是B的真子集,记作A⫋B,我在读高中时表达为A⊂B。这两种方式在国外都有作者使用。例如:
- 所有男人是所有人的真子集
- {4,3}⫋{4,2,1,3}
- {1,2,3,4}⫅{1,2,3,4}
没有任何元素的集合被称为空集,记作∅。
空集是任何集合的子集:∅⫅A
任何集合是自身的子集:A⫅A
若两个集合相等A = B ,仅当A ⫅ B 并且 B ⫅ A。
3. 并集
两个集合相加所形成的集叫做交集,记作A∪B,其所有元素来自于A或B。
例如:
- {1, 2} ∪ {R, W} ={1, 2, R, W}.
- {1, 2, 绿} ∪ {红, 白, 绿} ={1, 2, 红, 白, 绿}.
- {1, 2} ∪ {1, 2} = {1, 2}.
并集有下列属性:
4. 交集
两个集合中共有的元素所形成的集合叫交集,记作A∩B。交集中的元素即是A也是B的元素。如果A∩B=∅,则A和B相交是空集。
例如:
{1, 2} ∩ {R, W} = ∅.
{1, 2, 绿} ∩ {红, 白, 绿} = {green}.
交集有下列属性:
5. 集合的差
两个集合也可以做减法,记作A-B,即集合A中去掉B的元素所形成的集合。
6. 补集
由于每个集合都是全集的子集,所以定义A的子集是A’, 含义是全集中不包含A的元素的集合。
例如全集U={1,2,3,4},A={3,4},那么A’={1,2}
两个集合A,B之间相对的也可以有补集,意义可参见韦恩(Venn)图。
补集有下列特性:
7. 集合中元素的计数
对于A,B中元素的个数分别记作n(A)和n(B),那么有:
n(A∪B)=n(A)+n(B)-n(A∩B),
例:在某项调查中晚上有1000家庭看电视播放的篮球和冰球比赛,其中观看篮球的有736家庭,153个家庭同时看篮球和冰球比赛,有55个家庭两种比赛都不观看,那么观看冰球的家庭有多少?
根据上面的韦恩图,你是否看出了观看冰球的家庭个数?