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  • [离散数学]集合3.1、3.2、3.3

    第三章:集合与关系

    3.1集合的概念与表示法

    一、集合的定义、表示法

    1.定义:集合是由某些可以互相区分的事物汇聚在一起组成的整体,用A,B,C表示。(注:元素具有确定性和互异性。)

    2.有限集合A的元素个数记作 |A|

    3.集合的表示法(列举法,描述法)。

    二、元素与集合关系、集合间关系

    4.元素和集合的关系(属于和不属于)

    5.集合间的关系(包含、真包含、相等)(全集、空集)

    例:

    GDMHIS.png

    三、幂集的定义

    6.幂集:给定集合A,由A的所有的子集作成的集合,称为A的幂集,记作P(A)。

    GDQol9.png

    定理1: 设A是有限集合,且 |A| = n,则 |P(A)| = 2的n次方

    GDl3kT.png

    3.2 集合的运算

    1 交、并、补、绝对补

    2 对称差

    3 运算律

    4 集合相等的证明方法

    GDlc1H.png

    相对补:如果A和B是集合,则在B中的A的相对补集也称为B和A的集合差,其元素属于 B,但不属于 AAB 中的相对补集通常写作B - A,读作“AB中的相对补集”。

    GD3ud0.png

    绝对补:U是集合A是U子集,由U不属于A的元素组成的集合,叫做子集A在U的绝对补集。

    GD17a6.png

    对称差:A⊕B表示对称差运算,两个集合的对称差是只属于其中一个集合,而不属于另一个集合的元素组成的集合。(由图示容易理解

    GD3AzQ.png

    集合的一些等式:

    1. A - B = A ∩ ~B
    2. A - B = A - (A∩B)

    GD3XkV.png

    证明集合等式例题:

    思路:利用上面的两个等式将差集运算转化为交集运算,对补运算用德摩根律展开,再根据目标的形式运用 交集/并集 对 并集/交集 的分配律。

    3.3 包含排斥原理(容斥原理 )

    GDJ8SS.png

    两个集合的容斥原理:

    |A∪B| = |A| + |B| - |A∩B|

    GDJgm9.png

    对于三个集合,也有类似的定理:

    |A∪B∪C| = |A| + |B| + |C| - |A∩B| - |B∩C| - |A∩C| + |A∩B∩C|

    GDYepT.png

    推广到三个以上更多集合时有:
    |A1∪A2∪......∪An|

    = |A1| + |A2| + ......+ |An| ﹣(|A1∩A2| + |A1∩A3| + ......+ |A[n-1]∩An|) +

    (|A1∩A2∩A3| + |A1∩A2∩A4| + ......+ |A[n-2]∩A[n-1]∩An|) + ......+

    [(-1)^(n-1)]*|A1∩A2∩......∩An| (注:[n-1],[n-2]为下标;(-1)^(n-1)表示-1的n-1次方)

    GDYt1O.png
    下面为两道例题:

    GDY2jg.png

    (注意:要关注题目所求的量的具体含义,(比如:学法语的人数为65,而只学法语的人数为28)

    结合文氏图进行求解,使用容斥原理能求出的量往往是为了更好地画出文氏图)

    GDYINq.png

    (注意:本题中在算B∩C的元素个数时,分母上[6,8]表示的是6和8的最小公倍数,为24,而不是6×8,[5,6,8]也同理)

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