第1章 第1节 集合

集合(集)

定义

具有某种特定性质,具体的或抽象的对象(集合的元素)汇集的总体 。
集合通常用大写的S,T,A,B,X,Y,...表示。
元素通常用小写的s,t,a,b,x,y,...表示。
x是集合S的元素:x \in S
y不是集合S的元素:y \notin S

常用集合记号

正整数集合:N^+
整数集合:Z
有理数集合:Q
实数集合:R

集合表示方法

(1)枚举法
光是基色的集合:\lbrace红,绿,兰\rbrace
Aa,b,c,d构成的集合:\lbrace a,b,c,d \rbrace
N^+=\lbrace 1,2,3,...,n,... \rbrace
Z=\lbrace 0,\pm 1,\pm 2,\pm 3,...,\pm n,... \rbrace

(2)描述法
S=\lbrace x | x满足性质P\rbrace
A=\lbrace x | x^2=2 \rbrace
Q=\lbrace x | x=\frac{q}{p},p \in N^+,q \in Z \rbrace

集合的性质

(1)集合表示中没有顺序关系,重复也是没有意义的
\lbrace a,b \rbrace = \lbrace b,a \rbrace = \lbrace a,a,b \rbrace

(2)空集的概念
空集指没有元素的集合;
C=\lbrace x|x\in R\ \& \ x^2+1>0 \rbrace=\varnothing

子集

S,T两个集合:
S的所有元素都属于T,则称ST的子集,记为:S \subset T
S中至少有一个元素不属于T,则S不是T的子集,记为:S \not\subset T
S \subset T,在T中存在一个元素ST的真子集,记为:S \subsetneqq T
ST的所有元素完全相同,则称两集合相同,记为:S=T.
S=T \iff S \subset T\ 且\ T \subset S.

例 1.1.1

T=\lbrace a,b,c \rbrace,求它的子集。
解:
对任意集合S,有
S \subset S,\varnothing \subset S
S \subset T,\ x \in S \implies x \in T
所以T的子集有,\lbrace a\rbrace,\lbrace b\rbrace,\lbrace c\rbrace,\lbrace a,b\rbrace,\lbrace a,c\rbrace,\lbrace b,c\rbrace,\lbrace a,b,c\rbrace,\varnothing.

集合的运算

并,交,差,补

ST的并:指ST的元素的汇集构成的集合,
记为:S \cup T =\lbrace x\ | \ x\in S\ 或\ x\in T \rbrace.

ST的交:指ST的公共元素所构成的集合,
记为:S \cap T =\lbrace x\ | \ x\in S\ 且\ x\in T \rbrace.

ST的差:指属于S,但不属于T的元素的集合,
记为:S-T = \lbrace x\ | \ x\in S\ 且\ x \notin T \rbrace.

设在X集合中讨论问题,S \subset X,
S关于X的补集记为:S_X^C =\lbrace x\ | \ x\in X\ 且\ x \notin S \rbrace.

集合运算性质

(1)交换律:
S \cup T=T \cup S
S \cap T=T \cap S

(2)结合律
A \cup (B \cup D)=(A \cup B) \cup D
A \cap (B \cap D)=(A \cap B) \cap D

(3)分配律
A \cap (B \cup D)=(A \cap B) \cup (A \cap D)
A \cup (B \cap D)=(A \cup B) \cap (A \cup D)

(4)对偶律
(A \cup B)^C = A^C \cap B^C
(A \cap B)^C = A^C \cup B^C

有限集与无限集

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