Działania na zbiorach i ich oznaczenia
Oznaczenia zbiorów to mały alfabet: nawiasy klamrowe wypisują zbiór, ∈ mówi, że element do niego należy, ∪ łączy dwa zbiory, ∩ zostawia ich część wspólną, a prim oznacza całą resztę. Każdy symbol to jeden obszar diagramu Venna.
Ostatnia aktualizacja
Zbiór to kolekcja różnych obiektów, nazywanych jego elementami. Oznaczenia zbiorów to garść symboli do wypisywania zbioru, mówienia, co do niego należy, i łączenia dwóch zbiorów w trzeci. Jest ich mniej niż tuzin, a każdy nazywa jeden obszar diagramu Venna.
Tutaj A to dzielniki liczby 12, a B to liczby parzyste, wewnątrz przestrzeni U = {1, 2, ..., 12}. Wybierz działanie i zobacz, który obszar zostanie zacieniony.
- U = {1, 2, ..., 12}
- liczby naturalne od 1 do 12
- A = {1, 2, 3, 4, 6, 12}
- dzielniki 12
- B = {2, 4, 6, 8, 10, 12}
- liczby parzyste
A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12}
Czytaj A suma B
Wszystko, co należy do A, do B albo do obu.
liczba elementów: 8
Symbole
| symbol | nazwa | jak czytać | przykład dla zbiorów powyżej |
|---|---|---|---|
| { } | nawiasy klamrowe | "zbiór" | A = {1, 2, 3, 4, 6, 12} |
| ∈ | należy do | "należy do" | 6 ∈ A |
| ∉ | nie należy do | "nie należy do" | 5 ∉ A |
| ⊆ | podzbiór | "jest podzbiorem" | {2, 4} ⊆ B |
| ∪ | suma | "suma A i B" | A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12} |
| ∩ | iloczyn (część wspólna) | "iloczyn A i B" | A ∩ B = {2, 4, 6, 12} |
| \ | różnica | "A minus B" | A \ B = {1, 3} |
| A′ | dopełnienie | "dopełnienie A" lub "nie A" | A′ = {5, 7, 8, 9, 10, 11} |
| △ | różnica symetryczna | "różnica symetryczna A i B" | A △ B = {1, 3, 8, 10} |
| ∅ | zbiór pusty | "zbiór pusty" | A ∩ {5, 7} = ∅ |
| U | przestrzeń | "przestrzeń" | wszystko, o czym mowa |
Każdą odpowiedź z ostatniej kolumny da się sprawdzić na diagramie powyżej i warto raz zrobić to ręcznie: wypisz A i B, a potem odczytaj każde działanie z tych dwóch list.
Jak zapisać zbiór
Zapis przez wyliczenie wypisuje elementy w nawiasach klamrowych: A = {1, 2, 3, 4, 6, 12}. Obowiązują przy nim dwie zasady. Kolejność nie ma znaczenia, powtórzenia też nie, więc {1, 2, 3}, {3, 2, 1} i {1, 1, 2, 3} to ten sam zbiór.
Zapis za pomocą warunku opisuje elementy regułą:
A = {x ∈ ℕ | 12/x ∈ ℕ}
Czytaj to jako "zbiór liczb naturalnych x takich, że 12 podzielone przez x też jest liczbą naturalną". Pionowa kreska oznacza "takich, że"; niektóre książki używają zamiast niej dwukropka. Zapis za pomocą warunku to jedyny sposób zapisania zbioru o nieskończenie wielu elementach, takiego jak {x ∈ ℝ | x > 3}, który zapis przedziałowy skraca do (3, ∞).
Zbiory liczbowe mają własne litery: ℕ to liczby naturalne, ℤ liczby całkowite, ℚ liczby wymierne, a ℝ liczby rzeczywiste.
Łączenie dwóch zbiorów
Cztery działania wystarczają do prawie każdego zadania:
- Suma, A ∪ B: wszystko, co jest w A lub w B, lub w obu. To słowo "lub". Nic nie jest wypisywane dwa razy, więc 2, 4, 6 i 12 pojawiają się raz, choć należą do obu zbiorów.
- Iloczyn, A ∩ B: tylko to, co jest jednocześnie w obu zbiorach. To słowo "i".
- Różnica, A \ B: to, co jest w A, ale nie w B. Kolejność ma znaczenie, bo B \ A = {8, 10}, a A \ B = {1, 3}. Niektóre książki zapisują ją znakiem minus.
- Dopełnienie, A′: wszystko z przestrzeni, co nie należy do A. Bez przestrzeni dopełnienie nie jest określone i dlatego każdy diagram Venna ma dookoła prostokąt.
Różnica symetryczna, A △ B, to suma bez iloczynu: elementy, które należą do dokładnie jednego z dwóch zbiorów.
Należy do czy jest podzbiorem
Te dwa symbole myli się w tym temacie najczęściej, bo oba odpowiadają na pytanie "czy to tam jest?".
- ∈ łączy element ze zbiorem: 2 ∈ A.
- ⊆ łączy zbiór ze zbiorem: {2} ⊆ A.
Zapis "2 ⊆ A" jest błędny, bo 2 to liczba, a nie zbiór, a zapis "{2} ∈ A" jest błędny z odwrotnego powodu: A zawiera liczbę 2, a nie zbiór {2}.
Zbiór jest podzbiorem innego, gdy każdy jego element należy do tego drugiego. Wystarczy, że brakuje jednego elementu, i to już nieprawda: A nie jest podzbiorem B, bo 1 należy do A, ale nie do B. Zbiór pusty jest podzbiorem każdego zbioru, bo nie ma żadnego elementu, którego mogłoby brakować.
Liczenie z diagramem Venna
Liczbę elementów zbioru zapisuje się między pionowymi kreskami: |A| = 6. Żeby policzyć elementy sumy, dodaj liczebności obu zbiorów i odejmij część wspólną, policzoną dwa razy:
|A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|
Dla zbiorów powyżej to 6 + 6 minus 4, czyli 8, tyle samo, ile daje policzenie sumy bezpośrednio. To zasada włączeń i wyłączeń i właśnie tak odpowiada się na pytania ankietowe w rodzaju "ilu uczniów uczy się francuskiego lub hiszpańskiego".
Odpowiedź to 18 + 12 minus 5, czyli 25. Jeśli wychodzi ci 30, to 5 uczniów, którzy grają w oba sporty, zostało policzonych dwa razy.
Zbiory i logika to to samo
Suma to "lub", iloczyn to "i", a dopełnienie to "nie". To nie jest luźna analogia: element należy do A ∩ B dokładnie wtedy, gdy zdanie "należy do A i należy do B" jest prawdziwe. Strona o matematyce dyskretnej buduje tabele prawdy dla tych słów, a ten sam diagram Venna zacienia jedno i drugie.
Częste pytania
- Co oznacza ∈?
- ∈ oznacza "należy do". 3 ∈ A mówi, że 3 jest jednym z elementów zbioru A. Przekreślony symbol ∉ oznacza "nie należy do", więc 5 ∉ A mówi, że 5 nie jest w A. Symbol to stylizowana grecka litera epsilon, od słowa element.
- Jaka jest różnica między ∈ a ⊆?
- ∈ łączy element ze zbiorem, a ⊆ zbiór ze zbiorem. Jeśli A = {1, 2, 3}, to zarówno 2 ∈ A, jak i {2} ⊆ A są prawdziwe, ale 2 ⊆ A jest błędne, bo 2 to liczba, a nie zbiór. Czytaj ⊆ jako "jest podzbiorem": każdy element zbioru po lewej należy też do zbioru po prawej.
- Co to jest zapis zbioru za pomocą warunku?
- Sposób opisania zbioru regułą zamiast listą. {x | x > 3} czyta się "zbiór wszystkich x takich, że x jest większe od 3". Pionowa kreska, a w niektórych książkach dwukropek, oznacza "takich, że". To jedyny praktyczny sposób zapisania zbioru, który ma nieskończenie wiele elementów.
- Jaka jest różnica między sumą a iloczynem zbiorów?
- Suma A ∪ B zawiera wszystko, co jest w A lub w B, lub w obu. Iloczyn A ∩ B, czyli część wspólna, zawiera tylko to, co jest jednocześnie w A i w B. Na diagramie Venna suma to oba koła razem, a iloczyn to soczewka, w której koła na siebie zachodzą, więc iloczyn zawsze leży wewnątrz sumy.
- Jak zapisać dopełnienie zbioru?
- Większość książek pisze A′ (A prim), Aᶜ albo A z kreską nad literą. Wszystkie trzy zapisy znaczą to samo: każdy element przestrzeni U, który nie należy do A. Dopełnienie zależy od U, więc zanim je wypiszesz, zawsze sprawdź, jaka jest przestrzeń.
- Co oznacza ∅?
- ∅ to zbiór pusty, czyli zbiór bez żadnych elementów. Można go też zapisać jako {}. Jest podzbiorem każdego zbioru, bo nie ma żadnego elementu, którego mogłoby brakować w innym zbiorze. Uwaga: {∅} nie jest pusty. To zbiór z jednym elementem, a tym elementem jest zbiór pusty.
- Jaka jest różnica między ⊂ a ⊆?
- ⊆ oznacza "jest podzbiorem" i dopuszcza równość obu zbiorów. ⊂ zwykle oznacza podzbiór właściwy, czyli mniejszy od drugiego zbioru. Książki nie są tu zgodne: niektóre używają ⊂ dla każdego podzbioru, a ⊊ piszą wtedy, gdy chodzi o podzbiór właściwy. Gdy ma to znaczenie, sprawdź, jaką konwencję przyjmuje twój kurs.