定义1.2.4 以集合为元素的集合称为集族#
设A1,A2,A3为集合,则{A1,A2,A3}为一个集族。若令I={1,2,3},则∀i∈I,i确定了一个唯一的集合Ai
集族{A1,A2,A3}又常写成{Ai}i∈I,即I中元素i确定的那些集形成的集族
定义1.2.5#
集合S的所有子集(包括空集∅及S本身)形成的集族称为S的幂集,并记为2S,或P(S)
(P是字母P)
于是,2S={A∣A⊆S}
例: 设S={1,2,3},则2S={∅,{1}{2}{3}{1,2}{1,3}{2,3}{1,2,3}}
S有八个子集
区分∅和{∅}#
2∅={∅}
∅为空集,而{∅}是一个集族,这个集族仅有一个元素,就是空集。
因此,∅={∅},但∅∈{∅}且∅⊆{∅} (因为空集是任何集合的子集)。集{∅,{∅}}含有两个元素。
多个集合的并集#
A1∪A2∪⋯∪An缩写为i=1⋃nAi
若A1,A2,⋯,An,⋯是一个集合的无穷序列,则它们的并集缩写为n=1⋃∞An其定义为n=1⋃∞An={x∣∃n∈N 使得 x∈An},N是自然数之集
若{Al}l∈I是任一集族,则集族中那些集之并集记为l=I⋃Al 并且l=I⋃Al={x∣∃l∈I 使得 x∈Al}
多个集合的交集#
A1∩A2∩⋯∩An=i=1⋂nAn={x∣∀i∈{1,2,⋯,n},x∈Ai}
A1∩A2∩⋯∩An∩⋯=n=1⋂∞An={x∣∀n∈N,x∈An}
集族{Al}l∈I各集的交记为l=I⋂Al={x∣∀ξ∈I 使得 x∈Aξ}
定理1.3.3#
设A为任一集合,{Bl}l∈I为任一集族,则
A∩l=I⋃BlA∪l=I⋂Bl=l=I⋃(A∩Bl)=l=I⋂(A∪Bl)其中I=∅
交并运算满足分配律#
A∩(B∪C)A∪(B∩C)=(A∩B)∪(A∩C)=(A∪B)∩(A∪C)
定理 1.3.5 吸收律#
A∩(A∪B)A∪(A∩B)=A=A
差集 定义 1.3.4#
设A与B为两个任意的集合,由属于A但不属于B的一切元素构成的集合称为A与B的差集,并记为A\B
A\B={x∣x∈A 且 x∈/B}
A有B没有的元素
差集分配律 定理 1.3.6#
设A,B,C为任意三个集合,则A∩(B\C)=(A∩B)\(A∩C)
差集不满足交换律#
A\B=B\A
定理 1.3.7#
(A\B)∪B=A⇔B⊆A
对称差#
定义1.3.5 A\B与B\A的并集称为A与B的对称差,记为AΔB
AΔB=(A\B)∪(B\A)={x∣x∈A∪B 且 x∈/A∩B}={x∣x∈A 或 x∈B 但 x∈/A∩B}
说白了就是A和B不同时含有的元素
对称差性质 定理 1.3.8#
AΔB=BΔA 满足交换律(AΔB)ΔC=AΔ(BΔC) 满足结合律AΔA=∅AΔ∅=A交运算关于对称差满足分配律
A∩(BΔC)=(A∩B)Δ(A∩C)
余集 定义 1.4.1#
设S是一个集合,A⊆S,差集S\A称为集A对集S的余集,记为Ac,即Ac=S\A
余集也称为补集,有的使用CSA表示A对S的余集(本人高中就学的这种写法)
S对S的余集Sc为空集,即
CSS=Sc=∅
∅c=S(CS∅=S)
A∩Ac=∅,即CSA∩A=∅
A∪Ac=S,即A∪CSA=S
定理 1.4.1#
并集的余集等于各余集的交集 (ξ∈I⋃Aξ)c=ξ∈I⋂Aξc
定理 1.4.2#
交集的余集等于各余集的并集 (ξ∈I⋂Aξ)c=ξ∈I⋃Aξc
定理1.4.1和1.4.2称为De Morgan公式。在有限的形式下,我们有公式
(A∪B)c=Ac∩Bc
(A∩B)c=Ac∪Bc
余集,差集,对称差之间的联系 定理 1.4.3#
设A和B都是S的子集,则
A\B=A∩Bc
AΔB=(A∩Bc)∪(B∩Ac)
Ac=SΔA
对偶原理#
若有关集的并、交及余集运算的某一关系式成立,如果将式中的记号∪,∩,⊆,⊇分别换成∩,∪,⊇,⊆,等号保持不变,并将式中每个集换成它们的余集,由此得到的关系式一定成立