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集合和逻辑运算

时间:2019-08-18 19:26:24      阅读:129      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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集合和逻辑运算

集合

定义

我们把具象和抽象的事物,符号叫做对象,由一定对象构成的一个整体叫做集合,构成集合的每个对象叫做元素

一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集,记作\(\emptyset\)

含有有限个元素的集合叫做有限集,含有无限个元素的集合叫做无限集

性质

  • 1.互异性:对于一个给定的集合,其中的元素一定各不相同。

  • 2.确定性:集合中的元素必须确定。

    ——例如,“中国的直辖市”构成一个集合,“我国较小的河流”不构成一个集合。

    常用数集

非负整数集(自然数集):\(\N\)

正整数集:\(\N^*\)\(\N_+\)

整数集:\(\Z\)

有理数集:\(\Q\)

实数集:\(\R\)

表示

我们一般用大写英语字母\(A,B,C,\cdots\)表示集合,用小写英语字母\(a,b,c,\cdots\)表示集合中的元素。

如果\(a\)是集合\(A\)的元素,就说\(a\)属于集合\(A\),记作\(a\in A\);相应地,如果如果\(a\)b不是集合\(A\)的元素,就说\(a\)不属于集合\(A\),记作\(a\notin A\)

集合的表示方法:

1.列举法:把元素一一列举,用"{ }"括起来

eg.“方程\(x^2+x-2=0\)的所有实数根”组成的集合用列举法表示为\(\{1,-2\}\)

2.描述法:一般地,如果集合\(I\)中,属于集合\(A\)的任意一个元素\(x\)都具有特征\(p(x)\),不属于集合\(A\)的元素都不具有特征\(p(x)\),则称\(p(x)\)是集合\(A\)的特征性质。此时集合\(A\)可描述为\(\{x\in I|p(x)\}\)

eg.设方程\(x^2+x-2=0\)的实数根为\(x\),则“方程\(x^2+x-2=0\)的所有实数根”组成的集合\(B\)用描述法表示为\(\{x\in \R|x^2+x-2=0\}\),其中\(x^2+x-2=0\)是集合\(B\)的特征性质。

集合间的关系

子集和真子集

一般地,对于两个集合\(A,B\),若集合\(A\)中任意一个元素都是\(B\)的元素,则说这两个集合有包含关系,称集合\(A\)是集合\(B\)子集,记作:\(A\subseteq B\)(或\(B\supseteq A\))。所以,任意一个集合\(A\)都是它本身的子集,即\(A\subseteq A\)

我们规定:空集是任意一个集合的子集,即对于任意一个集合\(A\),都有\(\emptyset \subseteq A\)

如果集合\(A\)是集合\(B\)的子集,且\(B\)中至少有一个元素不属于\(A\),那么集合\(A\)叫做集合\(B\)真子集,记作:\(A\subsetneq B\)\(B\supsetneq A\)

Venn图可表示为:

技术图片

由此可以推知:

1.对于集合\(A,B,C\),如果\(A\subseteq B,B\subseteq C\),则\(A\subseteq C\)

2.对于集合\(A,B,C\),如果\(A\subsetneq B,B\subsetneq C\),则\(A\subsetneq C\)

幂集

对于一个给定的集合\(A\),由它所有子集作为元素组成的集合叫做\(A\)的幂集,记作\(P(A)\)

如果\(|A|=n\),则\(|P(A)|=2^{|A|}\)。(其中\(|A|\)表示集合\(A\)中元素的个数,或称集合\(A\)的势)

集合的相等

一般地,如果集合\(A\)中每个元素都是集合\(B\)中的元素,且集合\(B\)中每个元素都是集合\(A\)中的元素,则称集合\(A\)等于集合\(B\)?,记作\(A=B\)

由相等的定义可得:如果\(A\subseteq B,B\subseteq A\),那么\(A=B\)

集合的运算

交集

由两个给定集合\(A,B\)的公共元素构成的集合叫做集合\(A,B\)的交集,记作\(A\cap B\)

用Venn图可表示为:

技术图片

由交集的定义得,对于任意两个集合\(A,B\),都有:

\(A\cap B=B\cap A\)

\(A\cap A=A\)

\(A\cap \emptyset=\emptyset\cap A=\emptyset\)

\(A\subseteq B,\)\(A\cap B=A\)

并集

由两个给定集合\(A,B\)的所有元素构成的集合叫做\(A,B\)的并集,记作\(A\cup B\)

由Venn图可表示为:

技术图片

由并集的定义得,对于任意两个集合\(A,B\),都有:

\(A\cup B=B\cup A\)

\(A\cup A=A\)

\(A\cup \emptyset =\emptyset \cup A=A\)

\(A\subseteq B,\)\(A\cup B=B\)

补集

在研究集合间的关系时,如果要研究的集合都是一个给定集合的子集,则称此集合为全集,通常用\(U\)表示。

全集是相对的。

例如,研究数集时,常把实数集\(\R\)作为全集;只研究自然数时,就把自然数集\(\N\)作为全集。

如果知道集合\(A\)是全集\(U\)的一个子集,由\(U\)中所有不属于\(A\)的元素组成的集合,叫做\(A\)\(U\)中的(绝对)补集,记作:

\(\complement_UA\)(~\(A\))

用Venn图可表示为:

技术图片

若给定集合\(A,B\),则\(A\)\(B\)中的相对补集(差集)由属于\(B\)而不属于\(A\)的元素组成,记作\(B-A\)

\(A\)\(B\)中的差集其实就可以理解为\(A\cap B\)\(B\)中的补集。

对称差

对于给定的集合\(A,B\),只属于其中一个集合,而不属于另一个集合的元素构成的集合叫做这个集合的对称差,记作:

\(A\Delta B\)(\(A\oplus B\))。

用Venn图可表示为:

技术图片

集合运算在位运算中的表示

交集:A&B

并集:A|B

补集:~A

对称差:A^B

逻辑运算

逻辑连结词

在逻辑或数学中,我们常用逻辑词连结两个命题组成一个新命题,而常用的逻辑连结词有“且” “或” “非”。

若有命题\(p,q\),用"且"连结可组成一个新命题,记作\(p\wedge q\)。只有\(p,q\)都是真命题时,\(p\wedge q\)才是真命题。

若有命题\(p,q\),用"或"连结可组成一个新命题,记作\(p\vee q\)。只要\(p,q\)中有至少一个是真命题时,\(p\vee q\)就是真命题。

若有命题\(p\),对它加以否定则构成一个新命题,记作\(\neg p\)\(p\)\(\neg p\)的真假相反。

异或的表示:\(a \oplus b=(\neg a\wedge b)\vee (a\wedge \neg b)\)

优先级:非>与>异或>或

量词

对于含有变量的语句,当对它赋予一个值或条件时就可以成为一个命题。

全称量词

表示陈述事物全体的量词叫做全称量词,用符号\(\forall\)表示;含有全称量词的命题,叫做全称命题

\(p(x)\)是某集合\(M\)所有元素都含有的性质,则一个全称命题可记为:\(\forall x\in M,p(x).\)

存在量词

表示陈述事物个体或部分的量词叫做存在量词,用符号\(\exist\)表示;含有存在量词的命题,叫做存在性命题

类似的,一个存在性命题可记为\(\exists x\in M,p(x).\)

集合和逻辑运算

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原文地址:https://www.cnblogs.com/Th3o/p/11373302.html

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