67592

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МНОЖЕСТВ

Лекция

Математика и математический анализ

Множества и функции. Эти объекты называются элементами множества S. Множество задают специфицируют двумя способами: перечислением: ={123}; характеристикой свойств общих для элементов множества: А = {X PX} А это множество тех и только тех элементов X для которых P от X есть истинное предложение.

Русский

2014-09-12

142.5 KB

1 чел.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МНОЖЕСТВ

Литература:

1. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. М.: МАИ, 1992. 262 с.

2. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. Кук Д., Бейз Г. Компьютерная математика. М. Наука, 1990. 384 с.479 с.

4. Бронштейн Е.М. Множества и функции. Методические указания. Уфа: УГАТУ. 1988.

Определение. Под множеством S будем понимать любое собрание определенных и различимых между собой объектов, мыслимое как единое целое. Эти объекты называются элементами множества S.

Существенной деталью является то, что для любого объекта можно установить, принадлежит он данному множеству S или нет.

Множество задают (специфицируют) двумя способами:

-перечислением: A={1,2,3};

- характеристикой свойств, общих для элементов множества:

А = {X | P(X)} (А - это множество тех и только тех элементов X для которых P от X есть истинное предложение).

Примеры :||

А={1,2,3,4,5,6,7,8};

А- есть множество всех Х, таких, что Х-целое и Х>0 и Х<9;

А={X | X - целое, 0<X<9}.

Если элемент Х принадлежит множеству А, то записывают XA, если не принадлежит, то XA. Например, 7А, 6А.

Определение. Множества А и В считаются равными, если они состоят из одинаковых элементов. Обозначение: А=В.

Например,

{1,2,3} = {2,1,3} = {2,1,1,3}

2 {1,2},   {{1,2}} {1,2} (Оболочка!)

То есть элемент не считается равным множеству, если даже множество состоит только из этого элемента.

Парадокс Рассела

Описанные выше понятия теории множеств с успехом могут быть использованы в началах анализа, алгебры, математической логики и т. д. Однако при более строгих рассмотрениях такое интуитивное восприятие может оказаться неудовлетворительным.

Приведем в качестве примера парадокс Рассела.

Можно указать такие множества, которые принадлежат самим себе как элементы, например, множество всех множеств.

Можно также указать множества, которые не являются элементами самих себя, например, множество {1,2}, элементами которого являются числа 1 и 2 (других элементов нет).

Рассмотрим теперь множество А всех таких множеств Х, что Х не есть элемент Х.

Тогда, если это полученное множество А не есть элемент А (самого себя), то по определению, А также есть элемент А.

С другой стороны, если А есть элемент А, то А – одно из тех множеств Х, которые не есть элементы самих себя, т.е. А не есть элемент А (не принадлежит A).

В любом случае А есть элемент А и А не есть элемент А.

Парадокс. Тем самым, интуитивная теория множеств – противоречива. Существует боле строгая формализация теории множеств.

Мы лишь укажем, что к парадоксам приводит в ряде случаев попытка объять необъятное: множество всех множеств (существующих в природе и в нашем сознании).

Отношения между множествами

Определение. Говорят, что А содержится в B или что A есть подмножество множества В, если каждый элемент множества А есть элемент множества В.

Отношение включения между множествами (A содержится в B) обозначается знаком , т.е. AB.

Определение. Если AB и AB, то А есть собственное подмножество В и пишут АВ ||.

Например, {1,2}{1,2,3,4}, множество четных чисел есть собственное подмножество множества целых чисел и т.д.

Свойства отношения включения:

- ХХ; (свойство рефлексивности);

- если XY, YZ, то XZ, (свойство транзитивности);

- если XY, YX, то X=Y (свойство антисимметрии).

Примечание. Не надо путать отношения и . Хотя 1{1}, {1}{{1}}, но 1{{1}}, так как единственным элементом {{1}} является {1}.

Определение. Множество, не содержащее элементов, называется пустым и обозначается . Пустое множество есть подмножество любого множества.

Определение. Множество всех подмножеств A называют множеством - степенью или Булеаном и обозначается B(A).

Пример.

Если А={1,2,3}, то B(А)={,{1},{2},{3},{1,2},{1,3},{2,3},А}.

Утверждение: если A состоит из n элементов, то B(A) состоит из 2n элементов.

Доказательство:

Перенумеруем все элементы множества А. Введем описание подмножества множества А в виде строки из n бит (ячеек, содержащих цифры 0 или 1). 0 на i-том месте означает, что i-тый элемент не принадлежит данному подмножеству, 1- что принадлежит.

0

1

0

0

1

0

1

Например, пустое множество обозначается строкой нулей, само А – строкой единиц.

Тогда число различных комбинаций нулей и единиц равно количеству различных двоичных чисел, которые можно записать в n битах, т.е. 2n.

Действия над множествами

1) Объединением множеств А и В называется множество всех элементов, которые являются элементами хотя бы одного множества А или В:

AB={x | xA или xB}

Некоторые свойства: AAB, BAB.

Диаграммы Эйлера-Венна. Вводится понятие универсального множества U (множества, содержащего все возможные элементы). Этот универсум обозначается квадратом. Другие множества обозначаются кругами внутри этого квадрата.:

       

2) Пересечением множеств А и В называется множество всех элементов, которые являются элементами обоих множеств А и В:

AB={x | xA и xB}

Некоторые свойства: ABAAB,  ABBAB.

3) Абсолютное дополнение (множество всех элементов, не принадлежащих множеству А):   = {x | x  A}

4) Вычитание множеств или относительное дополнение множества А до множества B:   B\A={x | xB, xA}.

Эта операция может быть осуществлена с помощью пересечения и дополнения: B\A=B.

5) Симметрическая разность: A+B=(A\B)(B\A)

Свойства действий над множествами. Алгебра теории множеств

1

AВ=BA (коммутативность объединения );

1

AB=BA (коммутативность пересечения);

2

A(BC)=(AB)C (ассоциативность );

2

A(BC)=(AB)C (ассоциативность );

3

A(BC)=(AB)(AC) (дистрибутивность

относительно );

3

A(BC)=(AB)(AC) (дистрибутивность

относительно );

4

A=A;

4

AU=A;

5

A=U;

5

A=;

6

AA=A;

6

AA=A;

7

AU=U;

7

A=;

8

=

(закон де Моргана);

8

=

(закон де Моргана);

9

A(AB)=A

(закон поглощения);

9

A(AB)=A

(закон поглощения).

Доказательство свойства 3 (с помощью свойства антисимметрии )

Во-первых, A(BC)(AB)(AC).

Действительно, если xA(BC), то xA или xBC.

Если xA, то xAB и xAC. Тогда x(AB)(AC).

Если xBC, то xB и xC. Тогда xBA и xCA, а значит, x(AB)(AC).

Во-вторых, (AB)(AC)A(BC).

На самом деле, если x(AB)(AC), то xAB и xAC. Тогда xA или (xB и (одновременно) xC), т.е. (xВC). Тем самым, xA(BC).

Из первого и второго следует справедливость утверждения.

Доказательство свойства 8 (=).

Пусть x. Тогда xU и xAB      xA и xB      x и x      x    .

Пусть x. Тогда x и x      xU и xA и xB      xAB, т.е. x      .

В силу справедливости того и другого справедливо и доказываемое утверждение.

Задание 

1. Доказать эквивалентность соотношений

  1.  AB;
  2.  AB=A;
  3.  AB=B.

2. Доказать

а) (AC)(BD)(AB)(CD);

б) (B\C)\(B\A)A\C;

в) A\C(A\B)(B\C);

3.  A\(B\C)=(A\B)(AC);

   (A\B)C=(AС)\(BC)=(AС)\B.

4. Следует ли из A\B=C равенство A=BC ?

   из A=BC равенство A\B=C ?

5. Верны ли равенства

   A\(BC)=(A\B)\C ;

   A(B\C)=(AB)\C ;

Существуют ли множества?

AB, AC=, (AB)\C=

Решение: AB=B(A)=BA.

Доказать тождества:

а)

б)

в)

г)

д)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33907. Сущность средней величины и условия ее применения 11.19 KB
  Статистической совокупности. Средняя величина только тогда будет отражать типичный уровень признака когда она рассчитана по качественно-однородной совокупности.
33908. Средняя арифметическая и ее свойства 15.55 KB
  Средняя арифметическая и ее свойства. В статистической практике из всех видов средних чаще всего используется средняя арифметическая. Средняя арифметическая обладает некоторыми свойствами которые определяют ее широкое применение в экономических расчетах и в практике статистического исследования. Средняя арифметическая постоянной величины равна этой постоянной.
33909. Средняя хронологическая 12.86 KB
  Средняя величина- обобщающая характеристика варьирующего признака ед.статистической совокупности. Сущность средней заключается в том, что в ней взаимопогашаются отклонения значений признака отдельных ед.совокупности, обусловленных действиями случайных факторов, и учитываются изменения, возможные действия основных факторов.
33910. Средняя гармоническая 13.87 KB
  Средняя гармоническая. гармонической взвешенной имеет вид: Средняя гармоническая простая имеет вид :.
33911. Исходное соотношение средней 12.95 KB
  Наиболее распространенной формой статистических показателей используемой в социально экономических явлениях является средняя величина представляющая собой обобщенную количественную характеристику признака в статистической совокупности в конкретных условиях места и времени. средняя арифметическая ; 2. средняя гармоническая; 3. средняя геометрическая; 4.
33912. Средняя геометрическая 12.21 KB
  Средняя геометрическая. Для несгруппированных данных или для сгруппированных данных с равными частотами применяется средняя геометрическая простая:.
33913. Средняя квадратическая и другие степенные средние 11.35 KB
  Для несгруппированных данных: Для сгруппированных данных: Правило мажорантности старшинства состоит в том что при расчете по одним и тем же данным между числовыми значениями средних исчисляется по разным формулам всегда сохраняется неравенство: Хсред. Гармоническая =Хсред. Геометрическая =Хсред. =Хсред квадратическая.
33914. Область применения различных видов степенной средней 10.74 KB
  Средняя арифметическая величина среднее слагаемое поэтому если есть данные по варьированному осредненному признаку известен объем статистической совокупности то применяем арифметическую среднюю. Для вариационного ряда распределения применяется средняя арифметическая взвешенная. Если имеются данные по величине признака на начало каждого периода то применяется средняя хронологическая. Квадратическая средняя используется при расчете средних темпов роста.
33915. Общее понятие о вариации, показатели величины вариации и способы их расчета 13.27 KB
  Общее понятие о вариации показатели величины вариации и способы их расчета. Показатели вариации показатели стабильности позволяют сделать вывод об однородности совокупности о надежности типичности средней. Для измерения величины вариации используется абсолютный и относительный показатель вариации. Размах вариации R=XmxXmin.