math@数集@集合间的关系以及符号表示@中英文对照@集合运算及其性质

abstract

  • 数集及其符号表示和中英文对照
  • 集合论
    • 集合间的关系以及符号表示
    • 集合运算及其性质

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整数,在电脑应用上也称为整型,是序列
{ … , − 4 , − 3 , − 2 , − 1 , 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , … } {\displaystyle \{\ldots ,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,\ldots \}} {…,−4,−3,−2,−1,0,1,2,3,4,…}

  • 中所有的数的统称,包括负整k数、零(0)与正整数。

  • 和自然数一样,整数也是一个可数的无限集合。

  • 这个集合在数学上通常表示粗体 Z {\displaystyle Z} Z或 Z {\displaystyle \mathbb {Z} } Z,源于德语单词Zahlen(意为“数”)的首字母。

  • 在代数数论中,这些属于有理数的一般整数会被称为有理整数,用以和高斯整数等的概念加以区分。

集合与逻辑相关符号的latex代码

符号latex代码
1. ∪ \cup ∪
2. ∩ \cap ∩
3. ⊂ \subset ⊂
4. ⊆ \subseteq ⊆
5. ⊃ \supset ⊃
6. ⊇ \supseteq ⊇
7. ∈ \in ∈
8. ∉ \notin ∈/
9. R , Z , N , Q , C \mathbb{R,Z,N,Q,C} R,Z,N,Q,C
10. ∅ \varnothing ∅
11. ∅ \emptyset ∅
12. ℵ \aleph ℵ
13. ∀ \forall ∀
14. ∃ \exists ∃
15. ¬ \neg ¬
16. ∨ \vee ∨
17. ∧ \wedge ∧
18. ⊢ \vdash ⊢
19. ⊨ \models ⊨
20. ∖ \setminus ∖
1. \cup
2. \cap
3. \subset
4. \subseteq
5. \supset
6. \supseteq
7. \in
8. \notin
9. \mathbb{R,Z,N,Q,C}
10. \varnothing
11. \emptyset
12. \aleph
13. \forall
14. \exists
15. \neg
16. \vee
17. \wedge
18. \vdash
19. \models
20. \setminus

取反(Negate)/补(complement)

  • Negate an operator,as in ⊄ \not\subset ⊂,Get the set complement KaTeX parse error: Undefined control sequence: \m at position 4: A^{\̲m̲}

  • A \mathbb{A} A:\mathbb{A}

  • A c A^{\mathsf{c}} Ac:A^{\mathsf{c}}

  • A ∁ A^{\complement} A∁:A^{\complement}

  • ⊄ \not\subset ⊂:\not\subset

  • A ‾ \overline{A} A:\overline{A}

算数运算中英文对照

在这里插入图片描述

集合相关概念和定义

对象

  • 各种事物或抽象符号都可以看作是对象

  • 一般地,把一些能够确定的,不同的对象看成一个整体,那么这个整体就是由对象的全体构成的集合(或简称集)

空集

  • 集合可以没有元素。这样的集合叫做空集,用 { } \{\} {} 或符号 ∅ \varnothing ∅表示。
  • Note: { ∅ } \{\varnothing\} {∅}是仅含由一个元素的集合,其基数是1,不同于空集 ∅ = { } \varnothing=\{\} ∅={}本身,其包含元素个数为0,基数为0

集合间的关系

定义和符号

子集@包含于@包含
  • 集合 A A A、 B B B,若 ∀ a ∈ A {\displaystyle \forall a\in A} ∀a∈A,有 a ∈ B ∴ A ⊆ B {\displaystyle a\in B\therefore A\subseteq B} a∈B∴A⊆B。则称 A A A是 B B B的子集,亦称 A A A包含于 B B B,或 B B B包含 A A A,记作 A ⊆ B {\displaystyle A\subseteq B} A⊆B或 B ⊇ A {\displaystyle B\supseteq A} B⊇A
不包含于@不包含
  • 否则称 A A A不是 B B B的子集, A A A不包含于 B B B, B B B不包含 A A A,记作 A ⊈ B {\displaystyle A\nsubseteq B} A⊈B或 B ⊉ A {\displaystyle B\nsupseteq A} B⊉A。
真子集@真包含于@真包含
  • 若 A ⊆ B {\displaystyle A\subseteq B} A⊆B,且 A ≠ B {\displaystyle A\neq B} A=B,则称 A A A是 B B B的真子集,亦称 A A A真包含于 B B B,或 B B B真包含 A A A,记作 A ⫋ B {\displaystyle A\subsetneqq B} A⫋B或 B ⫌ A {\displaystyle B\supsetneqq A} B⫌A(有时也记作 A ⊂ B A\subset B A⊂B或 B ⊃ A {\displaystyle B\supset A} B⊃A)。
符号小结
  • 包含 ⊆ \subseteq ⊆
  • 不包含 ⊈ \nsubseteq ⊈
  • 真包含 ⫋ \subsetneqq ⫋
  • 补充: ⊂ \subset ⊂,其含义结合具体语境分析
    • ⊂ \subset ⊂有时作为简写也表示包含 ⊆ \subseteq ⊆的含义,在概率论中,事件的包含就用 ⊂ \subset ⊂表示包含
    • 也可能是作为真包含 ⫋ \subsetneqq ⫋的简写

Venn图

  • 我们常用平面内的一个封闭曲线的内部表示一个集合,这个区域称为维恩(Venn)图

集合相等

  • 定义:一般地,若 A A A的每个元素都是 B B B的元素,同时 B B B的每个元素也是 A A A的元素,则 A , B A,B A,B两集合相等,记为 A = B A=B A=B
  • 证明两集合相等的常用手段之一是证明 A ⊆ B , B ⊆ A A\subseteq{B},B\subseteq{A} A⊆B,B⊆A,这是定义中的条件的符号化表示
  • 事实上, A = B A=B A=B ⇔ \Leftrightarrow ⇔ A ⊆ B , B ⊆ A A\subseteq{B},B\subseteq{A} A⊆B,B⊆A

基本性质

  • 包含关系“ ⊆ \subseteq ⊆”是集合间的一个非严格偏序关系,因为它有如下性质:
    • 自反性: ∀ \forall ∀集合 S S S, S ⊆ S {\displaystyle S\subseteq S} S⊆S;(任何集合都是其本身的子集)
    • 反对称性: A ⊆ B {\displaystyle A\subseteq B} A⊆B且 B ⊆ A ⇔ A = B {\displaystyle B\subseteq A\Leftrightarrow A=B} B⊆A⇔A=B;(这是证明两集合相等的常用手段之一)
    • 传递性: A ⊆ B {\displaystyle A\subseteq B} A⊆B且 B ⊆ C ⇒ A ⊆ C {\displaystyle B\subseteq C\Rightarrow A\subseteq C} B⊆C⇒A⊆C;
  • 真包含关系“ ⫋ {\displaystyle \subsetneqq } ⫋”是集合间的一个严格偏序关系,因为它有如下性质:
    • 反自反性: ∀ \forall ∀集合 S S S, S ⫋ S {\displaystyle S\subsetneqq S} S⫋S都不成立;
    • 非对称性: A ⫋ B ⇒ B ⫋ A {\displaystyle A\subsetneqq B\Rightarrow B\subsetneqq A} A⫋B⇒B⫋A不成立;反之亦然;
    • 传递性: A ⫋ B {\displaystyle A\subsetneqq B} A⫋B且 B ⫋ C ⇒ A ⫋ C {\displaystyle B\subsetneqq C\Rightarrow A\subsetneqq C} B⫋C⇒A⫋C;
  • 显然,包含关系,真包含关系定义了集合间的偏序关系。
  • 而 ∅ \varnothing ∅是这个偏序关系的最小元素,即: ∀ \forall ∀集合 S S S, ∅ ⊆ S {\displaystyle \varnothing \subseteq S} ∅⊆S;且若 S ≠ ∅ {\displaystyle S\neq \varnothing } S=∅,则 ∅ ⫋ S {\displaystyle \varnothing \subsetneqq S} ∅⫋S,(空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集)

举例

  • 所有男人的集合是所有人的集合的真子集。

  • 所有自然数的集合是所有整数的集合的真子集。

  • { 1 , 3 } ⫋ { 1 , 2 , 3 , 4 } {\displaystyle \left\{1,3\right\}\subsetneqq \left\{1,2,3,4\right\}} {1,3}⫋{1,2,3,4}

  • { 1 , 2 , 3 , 4 } ⊆ { 1 , 2 , 3 , 4 } {\displaystyle \left\{1,2,3,4\right\}\subseteq \left\{1,2,3,4\right\}} {1,2,3,4}⊆{1,2,3,4}

集合的运算

并

  • 两个集合可以相"加"。 A A A和 B B B的并集是将 A A A和 B B B的元素放到一起构成的新集合。
定义
  • 给定集合 A A A, B B B,定义运算 ∪ \cup ∪如下: A ∪ B = { e ∣ e ∈ A {\displaystyle A\cup B=\{e|e\in A} A∪B={e∣e∈A或 e ∈ B } {\displaystyle e\in B\}} e∈B}。 A ∪ B {\displaystyle A\cup B} A∪B称为 A A A和 B B B的并集。
示例
  • { 1 , 2 } ∪ { {\displaystyle \{1,2\}\cup \{} {1,2}∪{红色 , , ,白色 } = { 1 , 2 , {\displaystyle \}=\{1,2,} }={1,2,红色 , , ,白色 } \} }
    { 1 , 2 , {\displaystyle \{1,2,} {1,2,绿色 } ∪ { {\displaystyle \}\cup \{} }∪{红色 , , ,白色 , , ,绿色 } = { 1 , 2 , {\displaystyle \}=\{1,2,} }={1,2,红色 , , ,白色 , , ,绿色 } \} }
    { 1 , 2 } ∪ { 1 , 2 } = { 1 , 2 } {\displaystyle \left\{1,2\right\}\cup \left\{1,2\right\}=\left\{1,2\right\}} {1,2}∪{1,2}={1,2}
基本性质

作为集合间的二元运算, ∪ \cup ∪运算具有以下性质。

  • 交换律: A ∪ B = B ∪ A {\displaystyle A\cup B=B\cup A} A∪B=B∪A;

  • 结合律: ( A ∪ B ) ∪ C = A ∪ ( B ∪ C ) {\displaystyle \left(A\cup B\right)\cup C=A\cup \left(B\cup C\right)} (A∪B)∪C=A∪(B∪C);

  • 幂等律: A ∪ A = A {\displaystyle A\cup A=A} A∪A=A;

  • 幺元: ∀ \forall ∀集合 A A A, A ∪ ∅ = A {\displaystyle A\cup \varnothing =A} A∪∅=A;( ∅ \varnothing ∅是 ∪ \cup ∪运算的幺元)。

  • 设 U U U为全集,则 U ∪ A = U U\cup{A}=U U∪A=U

  • 若 A ⊆ B A\subseteq{B} A⊆B,则 A ∪ B = B A\cup{B}=B A∪B=B,事实上, A ∪ B = B A\cup{B}=B A∪B=B ⇔ \Leftrightarrow ⇔ A ⊆ B A\subseteq{B} A⊆B

交

  • 一个新的集合也可以通过两个集合均有的元素来构造。 A A A和 B B B的交集,写作 A ∩ B A\cap B A∩B,是既属于 A A A的、又属于 B B B的所有元素组成的集合。
    若 A ∩ B = ∅ A\cap B=\varnothing A∩B=∅,则 A A A和 B B B称作不相交。
定义
  • 给定集合 A A A、 B B B,定义运算 ∩ \cap ∩如下: A ∩ B = { e ∣ e ∈ A {\displaystyle A\cap B=\{e|e\in A} A∩B={e∣e∈A且 e ∈ B } {\displaystyle e\in B\}} e∈B}。 A ∩ B A\cap B A∩B称为 A A A和 B B B的交集。
基本性质

作为集合间的二元运算, ∩ \cap ∩运算具有以下性质。

  • 交换律: A ∩ B = B ∩ A {\displaystyle A\cap B=B\cap A} A∩B=B∩A;
  • 结合律: ( A ∩ B ) ∩ C = A ∩ ( B ∩ C ) {\displaystyle (A\cap B)\cap C=A\cap (B\cap C)} (A∩B)∩C=A∩(B∩C);
  • 幂等律: A ∩ A = A {\displaystyle A\cap A=A} A∩A=A;
  • 空集合: ∀ \forall ∀集合 A A A, A ∩ ∅ = ∅ {\displaystyle A\cap \varnothing =\varnothing } A∩∅=∅;( ∅ \varnothing ∅是 ∩ \cap ∩运算的空集合)。
  • A ⊆ B ⇒ A ∩ B = A {A\subseteq B\Rightarrow A\cap B=A} A⊆B⇒A∩B=A,事实上, A ∩ B = A ⇔ A ⊆ B {A\cap B=A \Leftrightarrow A\subseteq B} A∩B=A⇔A⊆B
  • 设 U U U为全集,则 U ∩ A = A U\cap{A}=A U∩A=A,
示例
  • { 1 , 2 } ∩ { {\displaystyle \{1,2\}\cap \{} {1,2}∩{红色 , , ,白色 } = ∅ {\displaystyle \}=\varnothing } }=∅
    { 1 , 2 , {\displaystyle \{1,2,} {1,2,绿色 } ∩ { {\displaystyle \}\cap \{} }∩{红色 , , ,白色 , , ,绿色 } = { {\displaystyle \}=\{} }={绿色 } \} }
    { 1 , 2 } ∩ { 1 , 2 } = { 1 , 2 } {\displaystyle \{1,2\}\cap \{1,2\}=\{1,2\}} {1,2}∩{1,2}={1,2}

补集(差)👺

  • 两个集合也可以相"减"。
  • 再研究集合之间的关系时,若要研究的集合都是某个给定集合 U U U的子集,那么 U U U称为全集
  • A A A在 B B B中的相对补集,国际上通常写作 B ∖ A {B\setminus A} B∖A,中文教材中有时也会写作 B − A {\displaystyle B-A} B−A,表示属于 B B B的、但不属于 A A A的所有元素组成的集合。
  • 在特定情况下,所讨论的所有集合是一个给定的全集 U U U的子集。
    • 这样, U − A {\displaystyle U-A} U−A称作 A A A的绝对补集,或简称补集(余集),写作 A ′ A' A′或 ∁ U A {\complement _{U}A} ∁U​A或 A ‾ \overline{A} A。
    • ∁ U A {\complement _{U}A} ∁U​A读作" A A A在 U U U中的补集"
  • 补集可以看作两个集合相减,有时也称作差集。
定义
  • 给定集合 A A A, B B B,定义运算-如下: A − B = { e ∣ e ∈ A {\displaystyle A-B=\{e|e\in A} A−B={e∣e∈A且 e ∉ B } {\displaystyle e\not \in B\}} e∈B}。
  • A − B {A-B} A−B称为 B B B对于 A A A的差集,相对补集或相对余集。
  • 在上下文确定了全集 U U U时,对于 U U U的某个子集 A A A,一般称 U − A {\displaystyle U-A} U−A为 A A A(对于 U U U)的补集或余集,通常记为 A ′ A' A′或 A ˉ \bar{A} Aˉ,也有记为 A c {\displaystyle A^{\text{c}}} Ac, A ′ A' A′, ∁ U A {\displaystyle \complement _{U}A} ∁U​A,以及 ∁ A {\displaystyle \complement A} ∁A的。
基本性质👺
  • 作为集合间的二元运算,补集运算有如下基本性质:

    • A − A = ∅ {\displaystyle A-A=\varnothing } A−A=∅;

    • 右幺元: ∀ \forall ∀集合 A A A, A − ∅ = A {\displaystyle A-\varnothing =A} A−∅=A;( ∅ \varnothing ∅是 − - −运算的右幺元)。

    • 左零元: ∀ \forall ∀集合 A A A, ∅ − A = ∅ {\displaystyle \varnothing -A=\varnothing } ∅−A=∅;( ∅ \varnothing ∅是 − - −运算的左零元)。

    • A B − A C AB-AC AB−AC= B A − C A BA-CA BA−CA= A ( B − C ) A(B-C) A(B−C),从集合的定义可以知道该性质成立: A , B A,B A,B公共元素中的非 C C C的元素,等价于,不在 C C C中的 A , B A,B A,B的公共元素

    • B − A = B − A B = B A ‾ B-A=B-AB=B\overline{A} B−A=B−AB=BA,

      • B − A = B − A B = B U − A B = B ( U − A ) = B A ‾ B-A=B-AB=BU-AB=B(U-A)=B\overline{A} B−A=B−AB=BU−AB=B(U−A)=BA
示例
  • { 1 , 2 } − { {\displaystyle \{1,2\}-\{} {1,2}−{红色 , , ,白色 } = { 1 , 2 } {\displaystyle \}=\{1,2\}} }={1,2}
  • { 1 , 2 , {\displaystyle \{1,2,} {1,2,绿色 } − { {\displaystyle \}-\{} }−{红色 , , ,白色 , , ,绿色 } = { 1 , 2 } {\displaystyle \}=\{1,2\}} }={1,2}
  • { 1 , 2 } − { 1 , 2 } = ∅ {\displaystyle \{1,2\}-\{1,2\}=\varnothing } {1,2}−{1,2}=∅
  • 若 U U U是整数集,则奇数的补集是偶数

对称差

定义
  • 给定集合 A A A, B B B,定义对称差运算 △ {\displaystyle \vartriangle } △如下: A △ B = ( A − B ) ∪ ( B − A ) {\displaystyle A\vartriangle B=(A-B)\cup (B-A)} A△B=(A−B)∪(B−A)。
  • 此外 A △ B = A ∪ B − A B A\triangle{B}=A\cup{B}-AB A△B=A∪B−AB
基本性质
  • 作为集合间的二元运算, △ {\displaystyle \vartriangle } △运算具有如下基本性质:

  • 交换律: A △ B = B △ A {\displaystyle A\vartriangle B=B\vartriangle A} A△B=B△A;

  • 结合律: ( A △ B ) △ C = A △ ( B △ C ) {\displaystyle (A\vartriangle B)\vartriangle C=A\vartriangle (B\vartriangle C)} (A△B)△C=A△(B△C);

  • 幺元: ∀ \forall ∀集合 A A A, A △ ∅ = A {\displaystyle A\vartriangle \varnothing =A} A△∅=A;( ∅ \varnothing ∅是 △ {\displaystyle \vartriangle } △运算的幺元)。

  • 逆元: A △ A = ∅ {\displaystyle A\vartriangle A=\varnothing } A△A=∅;

集合间的混合运算性质

  • 集合的运算除了以上情况之外,集合间还具有以下运算性质:
  • 分配律:
    • A ∪ ( B ∩ C ) = ( A ∪ B ) ∩ ( A ∪ C ) {\displaystyle A\cup (B\cap C)=(A\cup B)\cap (A\cup C)} A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C)
    • A ∩ ( B ∪ C ) = ( A ∩ B ) ∪ ( A ∩ C ) {\displaystyle A\cap (B\cup C)=(A\cap B)\cup (A\cap C)} A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)
  • 对偶律:
    • A ∪ B ‾ = A ‾ ∩ B ‾ {\displaystyle {\overline {A\cup B}}={\overline {A}}\cap {\overline {B}}} A∪B=A∩B
    • A ∩ B ‾ = A ‾ ∪ B ‾ {\displaystyle {\overline {A\cap B}}={\overline {A}}\cup {\overline {B}}} A∩B=A∪B

集合的元素个数(基数)

  • 如果集合只含有限个元素,那么这个集合可以称为有限集合。
  • 一个集合中元素的数目称为该集合的基数。
  • 数学写法有很多种,不同作者及不同书本用不同的写法: Card ⁡ ( A ) ,   # A ,   ∣ A ∣ ,   A ˉ ,   A ˉ ˉ {\displaystyle \operatorname {Card} (A),\ \#A,\ |A|,\ {\bar {A}},\ {\bar {\bar {A}}}} Card(A), #A, ∣A∣, Aˉ, Aˉˉ。其中 ∣ A ∣ |A| ∣A∣最为方便
  • 集合也可以有无穷多个元素,这样的集合称为无限集合。比如:自然数集便是无限集合。
  • 关于无穷大和集合的大小,参考集合的势。
posted @ 2022-06-26 16:15  xuchaoxin1375  阅读(354)  评论(0)    收藏  举报  来源