04. Множества и операции над ними. Числовые множества. Некоторые обозначения

Множество – первичное неопределяемое понятие. Обозначают множества прописными латинскими буквами A, B, C, X, …. Под множеством понимают совокупность (группу, набор и т. д.) элементов, которые характеризуются одинаковыми свойствами.

Множества изображают Диаграммами (кругами) Эйлера-Венна (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Если элемент А принадлежит множеству А, то пишут A Î A; если элемент А не принадлежит множеству А, то пишут A Ï A.

Множество может задаваться с указанием его характеристического свойства. Например, если A состоит из элементов X, для которых выполняется свойство P(X), то пишут

Если каждый элемент множества A есть элемент множества B, то множество A называется Подмножеством множества B (или говорят, что A Включено в B), пишут A Ì B (или B É A) (рис. 1.3). Два множества A, B называются Равными (A = B), если они состоят из одних и тех же элементов: A = B тогда и только тогда, когда A Ì B и B Ì A. Множество, которое не имеет элементов, называется Пустым И обозначается символом Æ.

К основным операциям над множествами относят пересечение, объединение, разность, дополнение.

Пересечением множеств A, B называется множество A Ç B, состоящее из всех тех элементов, которые принадлежат и множеству A, и множеству B (рис. 1.4).

Объединением множеств A, B называется множество A È B, состоящее из всех тех элементов, которые принадлежат или множеству A, или множеству B (хотя бы одному из множеств A, B) (рис. 1.5).

Разностью множеств A\B называется множество, состоящее из всех тех элементов, которые принадлежат множеству A и не принадлежат множеству B (рис. 1.6).

Дополнением множества A до конкретного (универсального) множества U называется множество , которое определяется равенством (рис. 1.7).

A Ì B A Ç B A È B

Рис. 1.3 Рис. 1.4 Рис. 1.5

А\В

Рис. 1.6 Рис. 1.7

Для произвольных множеств A, B, C справедливы свойства:

1) Коммутативность объединения;

2) коммутативность пересечения;

3) Ассоциативность объединения;

4) Ассоциативность пересечения;

5) , дистрибутивность;

6) ;

7) ;

8) ;

9) .

Пусть – количество элементов множеств А и В соответственно, тогда справедлива формула

(1.8)

Рассматривают следующие числовые множества:

1) Множество натуральных чисел;

2) Множество целых чисел;

3) Q – Множество рациональных чисел: это множество всех обыкновенных дробей, т. е. чисел вида где

Множество Q определяется также, как множество всех бесконечных десятичных периодических дробей;

4) I – Множество иррациональных чисел: это множество всех бесконечных десятичных непериодических дробей;

5) R – Множество действительных чисел: .

Верны соотношения:

, , .

Произведение первых N натуральных чисел называется Факториалом, для него введен специальный символ:

По определению принимают 0! = 1.

Для всякого определены следующие понятия:

Целая часть (антье) числа X, определяется как целое число такое, что

;

Дробная часть (мантисса), определяется равенством

;

– Знак числа (сигнум), определяется следующим образом:

Если некоторые действительные числа, то Сумму Этих величин обозначают с использованием Знака суммы:

Где K – Индекс суммирования.

Свойства суммы:

1) – сумма не зависит от того, какой буквой обозначен индекс суммирования;

4) – свойство сдвига индекса суммирования.

Пример 1. Доказать равенство

(1.9)

Доказательство. Пусть Согласно определению разности, получаем и Поскольку выполняются оба эти условия, то это возможно только в случае Получаем, что и т. е. Этим мы доказали, что

(1.10)

Допустим, что Тогда и но это означает, что

Два условия и которые имеют место, означают, что т. е.

(1.11)

Равенство (1.9) доказано, поскольку установлена справедливость включений (1.10) и (1.11).

Пример 2. На первом курсе учатся 200 студентов. Из них своевременно сдали зачет по математике 175 человек, а по физике – 185 человек. Не сдали зачет ни по математике, ни по физике 10 человек. Сколько студентов сдали оба зачета?

Решение. Пусть A – множество всех студентов курса; B – множество студентов, которые сдали зачет по математике, C – по физике (рис. 1.8).

Согласно условию задачи, , , , и надо найти .