〔离散数学〕集合的基本概念及运算.ppt

第3章 集合的概念 集合是数学中最重要的概念，集合理论是数学中最重要的理论。 十九世纪七十年代，威尔斯特拉斯、戴德金、康托尔等人深入研究实数理论，建立起极限论的基本定理，不仅为微积分建立起严格的理论基础，也导致了集合论的诞生。 集合论分朴素集合论和公理化集合论。 集合论被广泛应用在计算机科学中，如数据结构、操作系统、数据库、知识库、编译原理、形式语言、程序设计、人工智能、信息检索、CAD 等。 一、什么是集合？ 只能给予直观的描述。所谓集合（Set），就是把人们直观的或想象中的某些确定的能够区分的对象汇合在一起组成的一个整体。 组成集合的各个对象，称为这个集合的元素（Element）或成员（Member）。 ①通常，用大写字母A，B，C，…表示集合，用小写字母a，b，c，…表示元素。 ②集合与元素之间的关系－“属于”关系 a?A a?B 二、集合的表示 ⑴列举法 将集合中的元素一一列举出来，或者列出足够多的元素以反映集合中成员的特征，并用花括号将元素括起来，其表示形如： A={a1，a2，…，an} A={a1，a2，a3, …} 列举法必须把元素的全体尽列出来，不能遗漏任何一个，并且集合中的元素没有顺序之分且不重复。 ⑵谓词表示法 用一个谓词来描述集合中元素具有的共同性质。 表示形式如A={x|P(x)} 意义是： 集合A 由且仅由满足性质P 的那些对象所组成，也就是说a∈A 当且仅当a 满足性质P。 集合与元素 元素与集合的关系：隶属关系 属于?，不属于 ? 实例 A={ x | x?R?x2-1=0 }, A={-1,1} 1?A, 2?A 注意：对于任何集合A和元素x(可以是集合)， x?A和 x?A 两者成立其一，且仅成立其一. 隶属关系的层次结构 例 3.1 A={ a, {b,c}, d, {{d}} } {b,c}?A b?A {{d}}?A {d}?A d?A 一、集合之间的关系 空集与全集 空集 ? 不含任何元素的集合 实例 {x | x2+1=0?x?R} 就是空集 定理 空集是任何集合的子集 ??A ? ?x (x???x?A) ?T 推论 空集是惟一的. 证 假设存在?1和?2，则?1??2 且?1??2，因此 ?1=?2 全集 在一个具体问题中，如果所涉及的集合都是某个 集合的子集，则称这个集合为全集，记作E 全集具有相对性 在给定问题中，全集包含任何集合，即?A (A?E ) 三、幂集（PowerSet） 定义1.2.2 给定集合A，以A的所有子集为元素的集合称为A的幂集，记作P(A)。 例3 A=?，B={?，a，{a}} P（A）＝? P（B）＝｛?，｛?｝，｛a｝，{{a}}，{?，a}，｛?，｛a｝｝，｛a，｛a｝｝，｛?，a，｛a｝｝｝ 集合的基数 设A 为任一集合，用|A|(或#A)表示A中不同元素的个数，称为集合A的基数，有： 若|A|=0，则称A 为空集合（Empty Set），记为?； 若|A|为某自然数，则称A 为有限集合（Finite Set）； 若|A|为无穷，则称A 为无限集合（Infinite Set） 练习2 列出集合A={1,{2}}的全部子集。 解 因为?是任何集合的子集，所以?是A的子集。由A中任意一个元素所组成的集合是A的子集，所以{1}和{{2}}是A的子集。由A中任意两个元素所组成的集合是A的子集，所以{1,{2}}是A的子集。因为A中只有两个元素，故A再没有其他的子集。 由上可知，A有四个子集：?，{1}，{{2}}，{1,{2}}。 练习3 设有集合A,B,C和D, 下述论断是否正确？说明理由。 （1）若A?B,B?C,则A?C 解 正确。因为B?C，所以集合B的每一个元素也是集合C的元素，由A?B知A是B的一个元素，因此A也是C的一个元素，故A?C。 （2）若A?B,B?C,则A?C 解 错误。举反例如下：设A={a}，B={{a},b}，C={{a},b,{c}}，显然A?B，B?C，但A不是C的子集。因为a?A，但a?C。 关于运算的说明 运算顺序： ?和幂集优先，其他由括号确定 并和交运算可以推广到有穷个集合上，即 A1?A2?…An= {x | x?A1?x?A2?…?x?An} A1?A2?…An= {x | x?A1?x?A2?…?x?An} 某些重要结果 ??A?B?A A?B ? A?B=?（后面