离散数学与组合数学-01集合论
文章目录
- 1.离散数学与组合数学-01集合论
- 1.1 集合定义
- 1.1.1 什么是集合
- 1.1.2 集合案例
- 1.1.3 集合的符号表示
- 1.2 集合表示
- 1.2.1属于关系
- 1.2.2 枚举法
- 1.2.3 叙述法
- 1.2.4 文氏图
- 1.3 集合基数
- 1.3.1 什么是集合基数
- 1.3.2 集合基数案例
- 1.4 集合间关系
- 1.4.1 空集
- 1.4.2 全集
- 1.4.3 集合的相等关系
- 1.4.4 包含关系
- 子集和真子集
- 证明集合相等 重点
- n 元集的子集
- 1.4.5 幂集
- 1.5 集合的基本运算
- 1.5.1 并集
- 1.5.2 交集
- 1.5.3 补集
- 1.5.4 差集
- 1.5.5 对称差集
- 1.5.6 并集和交集的扩展
- 1.6 运算定律及其证明
- 1.6.1 运算定理
- 1.6.2 证明
- 证明方法
- 德摩根律证明
- 1.7 可数集合与不可数集合
- 1.7.1 自然数集的定义
- 定义 (皮亚诺公理)
- 定义 (冯 • 诺依曼的自然数定义)
- 1.7.2 如何比较集合的大小?
- 等势
- 1.7.3 可数集合
- 可数集合定义
- 正奇数集合 O + 与素数集合 P
- 有理数集合 Q
- 1.7.4 不可数集合
本文为离散数据与组合数学电子科技大学王丽杰老师的课程笔记,详细视频参考
【电子科技大学】离散数学(上) 王丽杰
【电子科技大学】离散数学(下) 王丽杰
latex的离散数学写法参考: 离散数学与组合数学-01
离散数学公式
!符号 代码 含义
∧\wedge∧ \wedge 且
∨\vee∨ \vee 或
∩\cap∩ \cap 交
∪\cup∪ \cup 并
⊆\subseteq⊆ \subseteq 子集
⊈\nsubseteq⊈ \nsubseteq 不是子集
⊂\subset⊂ \subset 真子集
⊄\not\subset⊂ \not\subset 不是真子集
∈\in∈ \in 属于
∉\not\in∈ \not\in 不属于
↔\leftrightarrow↔ \leftrightarrow 等价
⇔\Leftrightarrow⇔ \Leftrightarrow 等值
¬\neg¬ \neg或\lnot 非
R\mathbb{R}R \mathbb{R} 实数集
Z\mathbb{Z}Z \mathbb{Z} 整数集
∅\varnothing∅ \varnothing 空集
∀\forall∀ \forall 对任意的
∃\exists∃ \exists 存在
≥\geq≥ \geq大于等于
≤\leq≤ \leq 小于等于
1.离散数学与组合数学-01集合论
1.1 集合定义
1.1.1 什么是集合
- A set is a group of objects. (simplest way)
- By a set we mean any collection M into a whole of definite distinct objects m (which
we called elements of M) of our perception or of our thought. (Cantor’s way) - 集合 是由指定范围内的满足给定条件的所有对象聚集在一起构成,每一个对象称
为这个集合的元素。(In chinese) - 外延公理 + 空集存在公理 + 无序对公理 + 并集公理 + 幂集公理 + 无穷公理 +
替换公理 + 正则公理 + 选择公理。(ZFC 公理化集合论):引入ZFC公理化的原因是避免出现悖论的集合,如我给小镇里不自己理发的人理发。
1.1.2 集合案例
1 所有英文字母
2 所有小于 100 的正奇数
3 中国所有的残疾人
4 世界上所有的数学家
5 某植物园的所有植物
6 天安门广场所有的路灯和树
1.1.3 集合的符号表示
N代表自然数集(非负整数集),而N*则表示正整数集,英文是
natural number
Z表示整数集,来自于德语,德语中的整数叫做Zahlen
Q表示的是有理数集,由于两个数之比(商)叫做有理数,商的英文是quotient
,所以用Q来表示
R表示集合理论中的实数集,而复数中的实数部分也以此符号为代表,英文是real numbe
1.2 集合表示
1.2.1属于关系
\alpha \in A
α∈A\alpha \in Aα∈A
1.2.2 枚举法
A={a,b,c,d}A = \left\{a,b,c,d \right\}A={a,b,c,d}
1.2.3 叙述法
A = \left\{x|x \in Z,x < 10 \right\}
A={x∣x∈Z,x<10}A = \left\{x|x \in Z,x < 10 \right\}A={x∣x∈Z,x<10}
1.2.4 文氏图
文氏图是利用平面上的点来做成对集合的图解方法。一般使用平面上的方形或圆形表示一个集合,而使用平面上的一个小圆点来表示集合的元素。
1.3 集合基数
1.3.1 什么是集合基数
集合 A 中的元素个数称为集合的基数(base number),记为 |A|
若一个集合的基数是有限的,称该集合为有限集(finite set)
若一个集合的基数是无限的,称该集合为无限集(infinite set)
1.3.2 集合基数案例
A = {a, b, c}, |A| = 3
B ={a, {b, c}},|B| = 2
1.4 集合间关系
1.4.1 空集
\varnothing
不含任何元素的集合叫做空集(empty set),记作 ∅\varnothing∅.
空集可以符号化为 ∅={x∣x≠x}\varnothing =\left\{x|x \neq x \right\}∅={x∣x=x}.
1.4.2 全集
针对一个具体范围,我们考虑的所有对象的集合叫做全集(universal set),记作 U 或 E
.在文氏图一般使用方形
表示全集。
1.4.3 集合的相等关系
1.4.4 包含关系
子集和真子集
证明集合相等 重点
设 A, B 为任意两个集合,则 A = B ⇔ A ⊆ B 并且 B ⊆ A
n 元集的子集
1.4.5 幂集
1.5 集合的基本运算
1.5.1 并集
1.5.2 交集
1.5.3 补集
1.5.4 差集
1.5.5 对称差集
1.5.6 并集和交集的扩展
1.6 运算定律及其证明
1.6.1 运算定理
幂等率说明
:A∪A=AA \cup A = AA∪A=A 类似 1的n次幂等于1
结合律(associative laws)说明
:在数学中,结合律(associative laws)是二元运算可以有的一个性质,意指在一个包含有二个以上的可结合运算子的表示式,只要算子的位置没有改变,其运算的顺序就不会对运算出来的值有影响
同一率说明
: A∪∅=A,A∩U=AA \cup \varnothing= A ,A \cap U= AA∪∅=A,A∩U=A 。同一率又称为幺律,这是因为 如果存在一个元b,对任意元x,均有bx=xb=x,则称b为幺元
零率说明
: A∩∅=∅,A∪U=UA \cap \varnothing= \varnothing ,A \cup U= UA∩∅=∅,A∪U=U 。零率又称为幺律,这是因为 在抽象代数中,如果存在一个元a,对任意元x,均有ax=xa=a,则称a为零元
德摩根率:非(P 且 Q) = (非 P) 或 (非 Q) ,非(P 或 Q) = (非 P) 且 (非 Q)
分配率的文氏图说明:
1.6.2 证明
证明方法
德摩根律证明
1.7 可数集合与不可数集合
1.7.1 自然数集的定义
定义 (皮亚诺公理)
定义 (冯 • 诺依曼的自然数定义)
1.7.2 如何比较集合的大小?
等势
1.7.3 可数集合
可数集合定义
正奇数集合 O + 与素数集合 P
有理数集合 Q
从有限到无限,不仅仅是简单数量上的变化 (量变),而引起了本质的改变 (质变)。
两个无限集合的“大小”已经不能单纯使用集合中的元素个数来衡量。ℵ0
表示一切可数集合的基数,是一种抽象的表达。
表面上个数完全不相等的两个集合之间仍可能存在等势关系,如集合与其真子集之间,这体现了有限集合和无限集合的根本差别。
1.7.4 不可数集合
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