离散数学-集合论基础

3.1集合的基本概念
1)集合及元素

2)集合的表示

3)集合的关系

4)特殊集合

3.2集合的运算

并、交、差、对称差

3.3集合的划分与覆盖

3.4排斥包含管理

3.1集合的基本概念

1)集合及元素

将某种具有同种属性的个体组成的整体,称为集合。

集合通常用大写英文字母表示,用小写英文字母表示集合的元素。

若个体a属于集合A,则称a属于A,记作a\inA;否则,a不属于A,记作a\notinA。

若A集合的元素的个数是有限的,则称其为有限集合。

元素的个数称为集合A的基,记作|A|;否则,称为无限集合。

含有n个元素的集合称为n元集。

(1)集合可以由热议类型的元素组成,可以是具体的也可以是抽象的,一个集合的元素可以是另一个集合的元素,但是不允许以集合自身为元素。

(2)元素与集合是一种隶属关系。任何一个个体对一个集合来说,要么属于该集合,要么不属于

(3)集合的元素必须:确定的、可区分的、不重复、无序。

常用的集合有自然数集N,整数集Z、有理数集Q、实数集R、素数集P等。

2)集合的表示

表示集合的方式常用的有三种:列举法、描述法、画图法

列举法:以任意顺序、不重复写出集合所有的元素,中间用逗号隔开,两边用花括号{}括起来。

例如:A={1,2,3,4,5}

有时,如果集合的元素有一定规律,可以用部分列举法表示

例如:A为全体小写字母:A = {a,b,c...x,y,z}

           A为1到无穷大的整数:A= {1,2,3,... }

描述法:描述法也称谓词表示法,即用谓词描述集合元素的共同熟悉(就是谓词逻辑的应用)。

例如:设谓词P(x)表示集合元素x具有属性P,具有属性P的所有个体组成的集合A,记作A={x|P(x)}

画图法:利用平面图形表示集合,以英国数学家(John Ven)的名字命名,直观形象便于理解。

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3)集合的关系

(1)设A、B是集合,如果集合A的每个元素都是B的元素,则称A是B的子集,或者A包含于B,或者B包含A,记作A\subseteqB。

如果A有任何一个元素不属于B,那么A不是B的子集。

4)特殊集合

以任意顺序、不重复写出集合所有的元素,中间用逗号隔开,两边用花括号{}括起来。

(1)空集:不含任何元素的集合叫做空集,记作\OØ

(2)空集是任何集合的子集。

(注意:Ø和{Ø}是两个不同的集合)

 (3)任何一个集合都有至少两个子集,一个是其本身,一个是空集Ø。

(4)空集Ø只有一个子集,就是其本身。

(5)全集:在问题讨论的范围内,如果所有的集合都是某个集合E的子集,则称该集合E为全集

(6)幂集:以集合A的所有子集为元素的集合称为A的幂集。(也就是说,幂集的元素的集合)

3.2集合的运算

1)交运算

设A、B为集合,由A和B上的所共有的元素组成的集合,称为A与B的交集,记作A∩B

即A∩B = {x|x\inA∧x\inB}

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2)并运算

设A、B为集合,由A和B的所有元素组成的集合,称为A和B的并集,记作A∪B

即A∪B = {x|x\inA∨x\inB}

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3)差运算

设A、B为集合,由属于A但不属于B的所有元素组成的集合,称为B对于A的补集或相对补,或者A减B的差集,记作A-B

即A-B = {x|x\inA ∧ x\notinB}

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4)对称差运算

设A、B为集合,由属于A或者属于B的,但是不同时属于A与B的元素组成的集合,称为A与B的对称差,记作A⊕B

即A⊕B ={ x| {x|x\inA ∧ x\notinB}  ∨  {x|x\notinA ∧ x\inB}  }

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总结起来就是:
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5)集合运算的性质

设A、B、C为集合。比较有用的:

1)幂等律    A⋂A =A         A⋃A = A

2)零律   A⋂Ø =Ø         A⋃E = E     A⊕Ø=Ø

4)交换律  A⋂B =A⋂B  A⋃B = B⋃A 

5)结合律  A⋂(B⋂C) =(A⋂B)⋂C    A⋃(B⋃C) = (A⋃B)⋃C 

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3.3集合的划分与覆盖

划分:即将集合划分为几个块,这一块可以是一个元素的集合,也可以是多个元素的集合。

覆盖:在A集合中,B中全都有,则称B为A的覆盖。(简单理解就是盖住了,大于等于的关系)

注意:

1)划分必是覆盖,覆盖不一定是划分

2)集合的覆盖与划分是不唯一的

3)集合A的每个元素至少属于A的覆盖中的子集,属于且仅属于A的划分中的一个划分块。

下面是课本的例题,一看就懂:

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3.4包含排斥原理

A_{1}A_{2}为有限集合,,则  A_{1}A_{2} | = |A_{1} | +|A_{2}| -|A_{1}A_{2}|

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