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)。

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(1)

A是B的子集

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:

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。

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(2)

A于B并集

例如:

并集有下列属性:

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(3)

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。

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(4)

A与B交集

例如:

{1, 2} ∩ {R, W} = ∅.

{1, 2, 绿} ∩ {红, 白, 绿} = {green}.

交集有下列属性:

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(5)

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。

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(6)

A-B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。

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(7)

A的补集

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。

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(8)

B相对A的补集

补集有下列特性:

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(9)

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?

集合概念与运算基础知识(集合的基本概念)(10)

根据上面的韦恩图,你是否看出了观看冰球的家庭个数?

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