集合之间的关系是数学(尤其是集合论)的基础。集合之间的关系主要可以分为以下几种基本类型,我将为您详细解释并举例说明。
核心关系类型
1. 相等
定义:两个集合 A 和 B 的元素完全相同。
符号表示:A = B
子集表述:A ⊆ B 且 B ⊆ A
示例:
A = {1, 2, 3}, B = {3, 2, 1},则 A = B。(集合元素的无序性)
A = {x | x 是小于4的正整数},B = {1, 2, 3},则 A = B。
2. 子集
定义:集合 A 中的所有元素都是集合 B 中的元素。
符号表示:A ⊆ B(读作“A 包含于 B” 或 “B 包含 A”)
示例:
A = {1, 2}, B = {1, 2, 3, 4},则 A ⊆ B。
特殊情况:任何集合都是它自己的子集,即 A ⊆ A。空集是任何集合的子集,即 ∅ ⊆ A。
3. 真子集
定义:集合 A 是集合 B 的子集,但 A 不等于 B。即 B 中至少有一个元素不属于 A。
符号表示:A ⊂ B(有时也写作 A ⫋ B)
与子集的关系:所有真子集都是子集,但并非所有子集都是真子集(集合本身那个子集就不是真子集)。
示例:
A = {a, b}, B = {a, b, c},则 A ⊂ B。
A = {a, b}, B = {a, b},则 A 是 B 的子集,但不是真子集。
4. 交集
定义:由所有同时属于集合 A 和集合 B 的元素组成的集合。
符号表示:A ∩ B = {x | x ∈ A 且 x ∈ B}
情况分类:
相交:A ∩ B ≠ ∅。两个集合有共同的元素。
不相交(互斥):A ∩ B = ∅。两个集合没有共同的元素。
示例:
A = {1, 2, 3}, B = {3, 4, 5},则 A ∩ B = {3}。(相交)
A = {1, 2}, B = {3, 4},则 A ∩ B = ∅。(不相交)
5. 并集
定义:由所有属于集合 A 或属于集合 B 的元素组成的集合。
符号表示:A ∪ B = {x | x ∈ A 或 x ∈ B}
示例:
A = {1, 2}, B = {3, 4},则 A ∪ B = {1, 2, 3, 4}。
A = {1, 2, 3}, B = {3, 4},则 A ∪ B = {1, 2, 3, 4}。(注意元素的互异性,3 只出现一次)
6. 差集 / 相对补集
定义:由所有属于集合 A 但不属于集合 B 的元素组成的集合。
符号表示:A - B 或 A \ B = {x | x ∈ A 且 x ∉ B}
注意:A - B 与 B - A 通常是不同的集合。
示例:
A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5},则:
A - B = {1, 2}
B - A = {5}
7. 绝对补集 / 补集
定义:在给定的全集 U(包含所有我们所讨论元素的集合)下,由所有不属于集合 A 的元素组成的集合。
符号表示:Aᶜ 或 ∁ᴜA 或 Ā = {x | x ∈ U 且 x ∉ A}
与差集的关系:Aᶜ = U - A
示例:
设全集 U 为所有英文字母,A = {a, b, c},则 Aᶜ 为所有除 a, b, c 以外的英文字母。
8. 幂集
定义:一个集合的所有子集(包括空集和它自身)所组成的集合。
符号表示:P(A) 或 2ᴬ
性质:如果集合 A 有 n 个元素,则其幂集 P(A) 有 2ⁿ 个元素。
示例:
A = {1, 2}
P(A) = { ∅, {1}, {2}, {1, 2} }。共有 4 (2²) 个元素。
9. 笛卡尔积
定义:由所有可能的有序对 (a, b) 组成的集合,其中 a 来自集合 A,b 来自集合 B。
符号表示:A × B = {(a, b) | a ∈ A 且 b ∈ B}
示例:
A = {1, 2}, B = {x, y}
A × B = {(1, x), (1, y), (2, x), (2, y)}
B × A = {(x, 1), (x, 2), (y, 1), (y, 2)}。注意 A × B ≠ B × A。
总结与图示(文氏图)
为了更直观地理解,下表总结了主要关系:
关系类型 符号表示 定义描述 文氏图示意
子集 A ⊆ B A 的所有元素都在 B 中 https://i.imgur.com/3M7V6z2.png
真子集 A ⊂ B A ⊆ B 且 A ≠ B https://i.imgur.com/3M7V6z2.png
相等 A = B A ⊆ B 且 B ⊆ A https://i.imgur.com/3M7V6z2.png
相交 A ∩ B ≠ ∅ A 和 B 有公共元素 https://i.imgur.com/5H4Zv2S.png
不相交 A ∩ B = ∅ A 和 B 没有公共元素 https://i.imgur.com/9q2fWQp.png
并集 A ∪ B 属于 A 或属于 B 的所有元素 https://i.imgur.com/9K5V3vB.png
差集 A - B 在 A 中但不在 B 中的元素 https://i.imgur.com/3s4F7hJ.png
补集 Aᶜ 在全集中不在 A 中的所有元素 https://i.imgur.com/9QwGdNf.png
希望这份详细的解释能帮助您完全理解集合关系的类型! |