集合及其运算_离散数学集合论
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离散知识点公式总结1. 集合论集合是离散数学中的基本概念,它是由一些确定的对象所组成的一个整体。
集合之间的运算包括并集、交集、差集、补集等。
其相关公式如下:- 并集:对于集合A和B,它们的并集定义为包含A和B中所有元素的集合,记作A∪B。
公式:A∪B={x|x∈A或x∈B}- 交集:对于集合A和B,它们的交集定义为同时属于A和B的所有元素的集合,记作A∩B。
公式:A∩B={x|x∈A且x∈B}- 差集:对于集合A和B,A与B的差集定义为属于A但不属于B的元素所组成的集合,记作A-B。
公式:A-B={x|x∈A且x∉B}- 补集:对于集合A,相对于全集合U而言,A的补集定义为全集合中不属于A的元素所组成的集合,记作A'。
公式:A'={x|x∈U且x∉A}2. 关系和函数关系是一种描述元素之间的对应关系的数学工具,而函数则是一种特殊的关系。
在离散数学中,关系和函数的定义和性质是非常重要的内容。
其相关公式如下:- 关系R:对于集合A和B,关系R定义为A和B的笛卡尔积中的元素对所组成的集合。
公式:R={(a,b)|a∈A且b∈B}- 函数f:对于集合A和B,如果f是从A到B的一个映射,那么对于任意元素a∈A,都有唯一的元素b∈B与之对应。
公式:f:A→B3. 图论图论是离散数学中的一个重要分支,它研究的是由顶点和边组成的数学结构。
图论的基本概念包括图的类型、路径和回路、连通性、树等。
其相关公式如下:- 有向图:对于图G=(V,E),如果E中的边是有方向的,则称G为有向图。
公式:G=(V,E),E={(u,v)|u,v∈V,u→v}- 无向图:对于图G=(V,E),如果E中的边是无方向的,则称G为无向图。
公式:G=(V,E),E={{u,v}|u,v∈V,u≠v}- 路径:在图G中,顶点v1,v2,...,vn的一个路径是图G中的一个顶点序列,其中相邻的顶点用一条边连接。
公式:v1,v2, (v)- 回路:在图G中,如果一条路径的起点和终点是同一个顶点,则称其为回路。
离散数学集合论离散数学是数学的一个分支,研究离散化的结构和对象,其中最基础的概念就是集合。
集合是一种包含元素的对象,元素可以是任何事物,例如数字、字母、颜色、人、动物等等。
在集合论中,我们将集合看作一个整体,而不考虑其中元素的顺序和重复。
集合的基本运算在集合论中,我们有以下基本的集合运算:1. 并集:将两个集合中的所有元素合并成一个集合,记作A∪B。
例如,A={1,2,3},B={3,4,5},则A∪B={1,2,3,4,5}。
2. 交集:两个集合中共有的元素组成的集合,记作A∩B。
例如,A={1,2,3},B={3,4,5},则A∩B={3}。
3. 差集:从一个集合中去掉另一个集合中的元素所得到的集合,记作A-B。
例如,A={1,2,3},B={3,4,5},则A-B={1,2}。
4. 补集:对于一个集合A,在全集中去掉A所包含的元素所得到的集合,记作A'。
例如,在全集U={1,2,3,4,5}中,A={1,2,3},则A'={4,5}。
集合的基本性质在集合论中,我们有以下基本的性质:1. 交换律:A∪B=B∪A,A∩B=B∩A。
2. 结合律:(A∪B)∪C=A∪(B∪C),(A∩B)∩C=A∩(B∩C)。
3. 分配律:A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C),A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)。
4. 对偶律:(A∪B)'=A'∩B',(A∩B)'=A'∪B'。
集合的应用在实际应用中,集合论有很广泛的应用。
例如,在计算机科学中,集合论被广泛用于数据库的查询和数据分析中。
在概率论和统计学中,集合论被用于描述事件的概率和概率的计算。
在图论中,集合论被用于描述图的节点和边的关系。
在逻辑学中,集合论被用于描述命题和谓词的关系。
在数学中,集合论是许多学科的基础,例如数学逻辑、代数学、拓扑学等等。
总结集合论是离散数学的基础,是许多学科的基础。
离散数学中的集合论问题离散数学是一个重要的数学分支,其中集合论问题是离散数学的核心内容之一。
集合论研究的是集合的性质、操作和关系,并提供了一种描述和推理离散对象之间关系的框架。
本文将介绍离散数学中的集合论问题,包括集合的定义、运算、性质以及一些常见的集合论问题。
一、集合的定义和表示方法在离散数学中,集合可以通过定义和表示方法来描述。
集合的定义是指明集合中的元素和满足的条件,通常用大写字母表示。
例如,集合A表示为:A = {1, 2, 3, 4, 5},表示集合A包含了元素1、2、3、4和5。
除了列举元素的方法表示集合外,还可以通过描述或表示集合中元素的性质来定义集合。
例如,集合B = {x | x 是偶数}表示B是所有偶数的集合。
集合可以用不同的表示方法来表达。
常见的表示方法包括:1. 列举法:将集合中的元素一一列举出来,写在花括号{}中;2. 描述法:通过描述集合中元素的性质来定义集合,使用竖线或冒号表示;3. Venn图:用图形方式表示集合之间的关系,通常用圆圈或矩形表示集合。
二、集合的运算在集合论中,集合之间可以进行不同的运算,包括并集、交集、差集和补集。
1. 并集:两个集合A和B的并集(A∪B)是包含A和B中所有元素的集合。
符号∪表示并集。
例如,A = {1, 2, 3},B = {3, 4, 5},则A∪B = {1, 2, 3, 4, 5}。
2. 交集:两个集合A和B的交集(A∩B)是包含A和B中公共元素的集合。
符号∩表示交集。
例如,A = {1, 2, 3},B = {3, 4, 5},则A∩B = {3}。
3. 差集:集合A减去集合B中的元素形成的集合称为差集(A-B)。
符号-表示差集。
例如,A = {1, 2, 3},B = {3, 4, 5},则A-B = {1, 2}。
4. 补集:在给定的全集中,集合A的补集(A')是包含全集中不属于A的元素的集合。
符号'表示补集。
离散数学集合论基础知识离散数学是计算机科学中一门重要的基础学科,集合论是离散数学的基础之一。
在这篇文章中,我们将介绍离散数学集合论的基础知识,包括集合的定义、运算、关系等内容。
一、集合的定义与表示集合是具有确定性的事物或对象的总体,它是数学中的一个基本概念。
我们可以用不同的方式表示一个集合,包括列举法、描述法和图形法。
(一)列举法列举法是通过列举集合中的元素来表示一个集合。
例如,可以用列举法表示自然数集合N={1, 2, 3, 4, …},表示所有正整数的集合。
(二)描述法描述法是通过描述集合中元素的性质来表示一个集合。
例如,可以用描述法表示偶数集合E={x | x是整数,且x能被2整除},表示所有能被2整除的整数的集合。
(三)图形法图形法是用图形的方式表示一个集合。
例如,可以用图形法表示平面上所有整数坐标点构成的集合。
二、集合的运算集合的运算包括并集、交集、差集和补集等。
(一)并集集合A与集合B的并集,记作A∪B,表示由所有属于集合A或集合B的元素组成的集合。
例如,设A={1, 2, 3},B={3, 4, 5},则A∪B={1, 2, 3, 4, 5}。
(二)交集集合A与集合B的交集,记作A∩B,表示由既属于集合A又属于集合B的元素组成的集合。
例如,设A={1, 2, 3},B={3, 4, 5},则A∩B={3}。
(三)差集集合A与集合B的差集,记作A-B,表示由属于集合A但不属于集合B的元素组成的集合。
例如,设A={1, 2, 3},B={3, 4, 5},则A-B={1, 2}。
(四)补集对于给定的全集U,集合A相对于全集U的补集,记作A'或者A^c,表示由全集U中不属于集合A的元素组成的集合。
例如,设全集U为自然数集合N,A={2, 4, 6},则A'={1, 3, 5, 7, ...}(即不是偶数的自然数)。
三、集合的关系集合的关系包括包含关系、相等关系和互斥关系等。
根据离散数学知识点总结离散数学是数学的一个分支,主要研究离散的结构和对象。
它在计算机科学、信息科学和电子工程等领域中扮演着重要的角色。
本文将根据离散数学的知识点进行总结。
一、集合论集合论是离散数学的基础,主要研究集合之间的关系和运算。
其中常用的概念有:- 并集:将两个或多个集合中的元素合并在一起,形成一个包含所有元素的新集合。
- 交集:取两个或多个集合中共有的元素,形成一个新集合。
- 补集:对于给定集合S,补集是指包含所有不属于S的元素的集合。
- 子集:如果一个集合的所有元素都属于另一个集合,那么这个集合是另一个集合的子集。
- 幂集:对于给定集合S,幂集是指包含S的所有子集的集合。
二、逻辑逻辑是研究推理和证明方法的学科。
在离散数学中,逻辑起到了重要的作用。
常见的逻辑概念包括:- 命题逻辑:研究命题之间的关系和运算,例如“与”、“或”、“非”等。
- 谓词逻辑:研究命题中的变量和量词,能够表达更复杂的命题关系。
- 推理规则:用于从已知命题推导出新命题的规则,例如包括假言推理、析取规则等。
三、图论图论是研究图及其性质的学科。
在离散数学中,图论常常用于描述和分析各种关系和网络。
图论的基本概念包括:- 图:由节点和边构成的结构,用于描述事物之间的联系和关系。
- 顶点和边:图中的基本元素,顶点表示节点,边表示节点之间的关系。
- 路径和环:路径是指经过一系列节点和边连接起来的序列,环是指起点和终点相同的路径。
- 连通性:描述图中节点之间连接的特性,如连通图、强连通图等。
四、组合数学组合数学是研究离散结构的组合和排列的学科。
它在离散数学中有广泛的应用。
常见的组合数学概念包括:- 排列:将一组对象按照一定的顺序排列。
- 组合:从一组对象中选择若干对象,不考虑顺序。
- 布尔代数:用于描述逻辑运算和布尔函数的代数系统。
- 生成函数:用多项式表示数列,方便研究其性质和计算。
以上是根据离散数学的知识点进行的简要总结。
离散数学在计算机科学和信息科学中有重要的应用,对于学习和理解这些知识点能够提升对离散结构的认识和应用能力。
离散数学第三章集合的基本概念和运算知识点总结集合论部分第三章、集合的基本概念和运算3.1 集合的基本概念集合的定义与表⽰集合与元素集合没有精确的数学定义理解:⼀些离散个体组成的全体组成集合的个体称为它的元素或成员集合的表⽰列元素法A={ a, b, c, d }谓词表⽰法B={ x | P(x) }B 由使得P(x) 为真的x构成常⽤数集N, Z, Q, R, C 分别表⽰⾃然数、整数、有理数、实数和复数集合,注意0 是⾃然数.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.集合之间的关系包含(⼦集)A?B??x (x∈A→x∈B)不包含A?B??x (x∈A∧x?B)相等A = B?A?B∧B?A不相等A≠B真包含A?B?A?B∧A≠B不真包含A?B思考:≠和?的定义注意∈和?是不同层次的问题空集?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Ax (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E 相对性在给定问题中,全集包含任何集合,即?A (A?E )幂集定义P(A) = { x | x?A }实例P(?) = {?},P({?}) = {?,{?}}P({1,{2,3}})={?,{1},{{2,3}},{1,{2,3}}}计数如果|A| = n,则|P(A)| = 2n3.2 集合的基本运算集合基本运算的定义??-~⊕并A?B = { x | x∈A∨x∈B }交A?B = { x | x∈A∧x∈B }相对补A-B = { x | x∈A∧x?B }对称差A⊕B = (A-B)?(B-A)= (A?B)-(A?B)绝对补~A = E-A⽂⽒图(John Venn)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?…A n= {x | x∈A1∨x∈A2∨…∨x∈A n}A1?A2?…A n= {x | x∈A1∧x∈A2∧…∧x∈A n}某些重要结果A-B?AA?B ?A-B=?(后⾯证明)A?B=??A-B=A命题演算法证X?Y:任取x ,x∈X?… ?x∈Y 例3 证明A?B?P(A)?P(B)任取xx∈P(A) ?x?A?x?B ? x∈P(B)任取xx∈A ? {x}?A ? {x}∈P(A) ? {x}∈P(B){x}B x∈B包含传递法证X?Y:找到集合T 满⾜X?T 且T?Y,从⽽有X?Y例4 A-B ? A?B证A-B ? AA ? A?B所以A-B ? A?B利⽤包含的等价条件证X?Y:例5 A?C∧B?C ?A?B?C证A?C?A?C=CB?C?B?C=C(A?B)?C=A?(B?C)=A?C=C(A?B)?C=C ?A?B?C命题得证反证法证X?Y:欲证X?Y, 假设命题不成⽴,必存在x 使得x∈X 且x?Y. 然后推出⽭盾.例6 证明A?C ∧ B?C ? A?B?C证假设A?B ? C 不成⽴,则?x (x∈A?B∧x?C)因此x∈A 或x∈B,且x?C若x∈A, 则与A?C ⽭盾;若x∈B, 则与B?C ⽭盾.利⽤已知包含式并交运算:由已知包含式通过运算产⽣新的包含式X?Y ?X?Z?Y?Z, X?Z?Y?Z 例7 证明A?C?B?C ∧ A-C?B-C ? A?B证A?C?B?C,A-C ? B-C上式两边求并,得(A?C)?(A-C) ? (B?C)?(B-C)(AC)(A~C) (BC)(B~C)A(C~C) B(C~C)AE BEA B命题演算法证明X=Y:任取x ,x∈X ?… ?x∈Yx∈Y ?… ?x∈X或者x∈X ?… ? x∈Y例8 证明A?(A?B)=A (吸收律)证任取x,x∈A?(A?B) ? x∈A∨ x∈A?Bx∈A ∨ (x∈A ∧ x∈B) ? x∈A等式替换证明X=Y:不断进⾏代⼊化简,最终得到两边相等例9 证明A?(A?B)=A (吸收律)证(假设交换律、分配律、同⼀律、零律成⽴)A?(A?B)=(A?E)?(A?B) 同⼀律=A?(E?B) 分配律=A?(B?E) 交换律=A?E 零律=A 同⼀律反证法证明X=Y:假设X=Y 不成⽴,则存在x 使得x∈X且x?Y,或者存在x 使得x∈Y且x?X,然后推出⽭盾.例10 证明以下等价条件A?B ? A?B=B ? A?B=A ? A-B=?(1) (2) (3) (4)证明顺序:(1) ?(2), (2) ?(3), (3) ?(4), (4) ?(1)(1) ?(2)显然B?A?B,下⾯证明A?B?B.任取x,x∈A?B ? x∈A∨x∈B ? x∈B∨x∈B ? x∈B因此有A?B?B. 综合上述(2)得证.(2) ?(3)A=A?(A?B) ? A=A?B(将A?B⽤B代⼊)(3) ?(4)假设A-B≠?, 即?x∈A-B,那么x∈A且x?B. ⽽x?B ? x?A?B.从⽽与A?B=A⽭盾.(4) ?(1)假设A?B不成⽴,那么x (x∈A ∧ x?B) ? x∈A-B ? A-B≠?与条件(4)⽭盾.集合运算法证明X=Y:由已知等式通过运算产⽣新的等式X=Y ? X?Z=Y?Z, X?Z=Y?Z,X-Z=Y-Z 例11 证明A?C=B?C ∧ A?C=B?C ? A=B证由A?C=B?C 和A?C=B?C 得到(A?C)-(A?C)=(B?C)-(B?C)从⽽有A⊕C=B⊕C因此A⊕C=B⊕C ? (A⊕C)⊕C =(B⊕C)⊕CA⊕(C⊕C) =B⊕(C⊕C) ?A⊕?=B⊕?? A=B3.3 集合中元素的计数集合的基数与有穷集合集合A 的基数:集合A中的元素数,记作card A有穷集A:card A=|A|=n,n为⾃然数.有穷集的实例:A={ a,b,c}, card A=|A|=3;B={ x | x2+1=0, x∈R}, card B=|B|=0⽆穷集的实例:N, Z, Q, R, C 等包含排斥原理:定理设S 为有穷集,P1, P2, …, P m是m 种性质,A i 是S中具有性质P i的元素构成的⼦集,i=1, 2,…, m.则S中不具有性质P1, P2, …, P m 的元素数为证明要点:任何元素x,如果不具有任何性质,则对等式右边计数贡献为1,否则为0证设x不具有性质P1, P2, … , P m ,x?A i, i= 1, 2, … , mx?A i?A j, 1≤i < j ≤m…x?A1?A2?…?A m,x 对右边计数贡献为1 - 0 + 0 -0 + … + (-1)m· 0 = 1例1 求1到1000之间(包含1和1000在内)既不能被5 和6 整除,也不能被8 整除的数有多少个?解:S ={ x | x∈Z, 1≤x ≤1000 },如下定义S的3 个⼦集A, B, C:A={ x | x∈S, 5 | x },B={ x | x∈S, 6 | x },C={ x | x∈S, 8 | x }对上述⼦集计数:|S|=1000,|A|= ?1000/5? =200, |B|=?1000/6?=133,|C|= ?1000/8? =125,|A?B|= ?1000/30? =33, |B?C| = ?1000/40? =25,|B?C|= ?1000/24? =41,|A?B?C| = ?1000/120? =8,代⼊公式N = 1000-(200+133+125)+(33+25+41)-8=600例224名科技⼈员,每⼈⾄少会1门外语.英语:13;⽇语:5;德语:10;法语:9英⽇:2; 英德:4;英法:4;法德:4 会⽇语的不会法语、德语求:只会1 种语⾔⼈数,会3 种语⾔⼈数x+2(4-x)+y1+2=13x+2(4-x)+y2=10x+2(4-x)+y3=9x+3(4-x)+y1+y2+y3=19x=1, y1=4, y2=3, y3=2。
离散数学知识点整理离散数学是现代数学的一个重要分支,它在计算机科学、信息科学、电子工程等领域都有着广泛的应用。
下面我们来对离散数学的一些重要知识点进行整理。
一、集合论集合是离散数学的基础概念之一。
集合是由一些确定的、不同的对象组成的整体。
集合的表示方法有列举法和描述法。
集合的运算包括并集、交集、差集和补集。
并集是指将两个集合中的所有元素合并在一起组成的新集合。
交集则是指两个集合中共同拥有的元素组成的集合。
差集是从一个集合中去掉另一个集合中的元素得到的集合。
补集是在给定的全集范围内,某个集合之外的元素组成的集合。
集合之间的关系也非常重要,比如包含关系、相等关系等。
子集是指一个集合中的所有元素都属于另一个集合。
如果两个集合相互包含,那么它们就是相等的。
二、关系关系是集合中元素之间的某种联系。
关系可以用矩阵和图形来表示。
关系的性质包括自反性、反自反性、对称性、反对称性和传递性。
自反性是指集合中的每个元素都与自身有关系;反自反性则是集合中的每个元素都与自身没有关系。
对称性是指如果一个元素与另一个元素有关系,那么反过来另一个元素也与这个元素有关系;反对称性则是如果一个元素与另一个元素有关系,且另一个元素也与这个元素有关系,那么这两个元素必须相等。
传递性是指如果一个元素与另一个元素有关系,另一个元素与第三个元素有关系,那么第一个元素与第三个元素也有关系。
关系的合成是将两个关系结合起来得到一个新的关系。
三、函数函数是一种特殊的关系,它对于定义域中的每个元素,都有唯一的对应值在值域中。
函数的类型有单射、满射和双射。
单射是指定义域中的不同元素对应值域中的不同元素;满射是指值域中的每个元素都有定义域中的元素与之对应;双射则是既是单射又是满射。
四、代数系统代数系统由集合、运算和运算所满足的公理组成。
常见的代数系统有群、环、域等。
群是一种具有封闭性、结合律、单位元和逆元的代数系统。
环是在群的基础上增加了两个运算,并且满足一定的运算规则。