Понятие множества относится к аксиоматическим понятиям математики.

Определение . Множество – такой набор, группа, коллекция элементов, которые обладают каким-либо общим для них всех свойством или признаком.

Обозначение: A , B .

Определение . Два множества A и B равны тогда и только тогда, когда они состоят из одних и тех же элементов. A = B .

Запись a ∈ A (a ∉ A) означает, что a является (не является) элементом множества A.

Определение . Множество, не содержащее элементов, называется пустым и обозначается ∅.

Обычно в конкретных случаях элементы всех рассматриваемых множеств берутся из одного, достаточно широкого множества U, которое называется уни- версальным множеством .

Мощность множества обозначается как |M| .
Замечание : для конечных множеств мощность множества – это число элементов.

Определение . Если |A| = |B| , то множества называются равномощными .

Для иллюстрации операций над множествами часто используются диаграммы Эйлера – Венна . Построение диаграммы заключается в изображении большого прямоугольника, представляющего универсальное множество U , а внутри его – кругов, представляющих множества.

Над множествами определены следующие операции:

Объединение А∪В: = {х/х∈А∨х∈В}

Пересечение А∩В: = {х/х∈А&х∈В}

Разность А\В: = {х/х∈А&х∈В}

Дополнение A U \ A: = {x / x U & x ∉ A}

Задача1.1. Дано: а)A,B⊆Z, A = {1;3;4;5;9}, B = {2;4;5;10}. б)A,B⊆R, A = [-3;3), B = (2;10].

Решение.

a) A∩B = {4;5}, A∪B = {1;2;3;4;5;9;10}, A \ B = {1;3;9}, B \ A = {2;10}, B = Z \ B ;

б) A∩B = (2;3), A∪B = [-3;10] , A\B = [-3,2], B\A = ,B Z\B = (-∞,2]∪(10,+∞).


1) Дано: а) A, B ⊆ Z, A = {1;2;5;7;9;11}, B = {1;4;6;7}.

б) A, B ⊆ R, A = [-3; 7), B = [-4; 4].

Найти: A∩B, A∪B, A\B, B\A, B .


2) Дано: а) A, B ⊆ Z, A = {3;6;7;10}, B = {2;3;10;12}.

б) A, B ⊆ R, A = .

Найти: A∩B, A∪B, A\B, B\A, B .


3) Дано: а) A, B ⊆ Z, A = {1;2;5;7;9;11}, B = {1;4;6;7}.

б) A, B ⊆ R, A = .


4) Дано: а) A, B ⊆ Z, A = {0;4;6;7}, B = {-3;3;7}.

б)A,B ⊆ R, A = [-15;0), B = [-2;1].

Найти: A∩B, A∪B, A\B, B\A, A .


5) Дано: а) A, B ⊆ Z, A = {0;9}, B = {-6;0;3;9}.

б) A, B ⊆ R, A = [-10; 5), B = [-1; 6].

Найти: A ∩ B, A ∪ B, A\B, B\A, B .


6) Дано: а)A, B ⊆ Z, A = {0;6;9}, B = {-6;0;3;7}.

б) A, B ⊆ R, A = [-8;3), B = .

Найти: A ∩ B, A ∪ B, A\B, B\A, B .


7) Дано: а)A, B ⊆ Z, A = {-1;0;2;10}, B = {-1;2;9;10}.

б)A, B ⊆ R, A = [-10;9), B = [-5;15].

Найти: A∩B, A∪B, A\B, B\A, B .


8) Дано: а) A,B ⊆ Z, A = {1;2;9;37}, B = {-1;1;9;11;15}.

б) A, B ⊆ R, A = [-8;1), B = [-5;7].

Найти: A ∩ B, A ∪ B, A\B, B\A, B .


9) Дано: а) A, B ⊆ Z, A = {-1;0;9;17}, B = {-1;1;9;10;25}.

б) A, B ⊆ R, A = [-4;9), B = [-5;7].

Найти: A∩B, A∪B, A\B, B\A, B .


10) Дано: а)A,B⊆Z, A = {1;7;9;17}, B = {-2;1;9;10;25}.

б) A,B⊆R, A = .

Найти: A ∩ B, A ∪ B, A\B, B\A, A .

Задача1.1. Используя диаграммы Эйлера-Венна доказать тождество:

A\ (B\C) = (A\B) ∪ (A ∩ C).

Решение.

Построим диаграммы Венна.

Левая часть равенства представлена на рисунке а), правая – на рисунке б). Из диаграмм очевидно равенство левой и правой частей данного соотношения.


Задачи для самостоятельного решения

Используя диаграммы Эйлера-Венна доказать тождества:

1) A\(B ∪ C) = (A\B) ∩ (A\C);

2) A ∪ (B\C) = (A ∩ B)\C;

3) A ∪ (B \ C) = (A ∩ B) \ (A ∩ C);

4) (A\B) \C = (A\B) \ (B\C);

5) (A\B) \C = (A\B) ∪ (A∩C);

6) A∩ (B ∪ C) = (A ∩ B) ∪ (A ∩ C);

7) (A ∩ B) \ (A ∩ C) = (A ∩ B) \C;

8) A∪ (B ∩ C) = (A ∪ B) ∩ (A ∪ C);

9) (A ∪ B) \C = (A\C) ∪ (B\C)

10) A∪ (A ∩ B) = A ∪ B

Задача 1.3. На уроке литературы учитель решил узнать, кто из 40 учеников класса читал книги A, B, C. Результаты опроса оказались таковы: книгу A читали 25 учеников; книгу B читали 22 ученика; книгу C читали 22 ученика; книги A или B читали 33 ученика; книги A или C читали 32 ученика; книги B или C читали 31 ученик; все книги читали 10 учеников. Определите: 1) Сколько учеников прочли только книгу A?

2) Сколько учеников прочли только книгу B?

3) Сколько учеников прочли только книгу C?

4) Сколько учеников прочли только по одной книге?

5) Сколько учеников прочли хотя бы одну книгу?

6) Сколько учеников не прочитали ни одной книги?

Решение.

Пусть U - множество учеников в классе. Тогда

|U| = 40, |A| = 25, |B| = 22, |C| = 22, |A ∪ B| = 33, |A ∪ C| = 32, |B ∪ C| = 31, |A ∩ B ∩ C| = 10

Попробуем проиллюстрировать задачу.

Разобьём множество учеников, прочитавших хотя бы одну книгу, на семь подмножеств k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 , k 6 , k 7 , где

k 1 - множество учеников, прочитавших только книгу A;

k 3 - множество учеников, прочитавших только книгу B;

k 7 - множество учеников, прочитавших только книгу C;

k 2 - множество учеников, прочитавших книги A и B и не читавших книгу C;

k 4 - множество учеников, прочитавших книги A и C и не читавших книгу B;

k 6 - множество учеников, прочитавших книги B и C и не читавших книгу A;

k 5 - множество учеников, прочитавших книги A, B и C.

Вычислим мощность каждого из этих подмножеств.

|k 2 | = |A ∩ B|-|A ∩ B ∩ C|; |k 4 | = |A ∩ C|-|A ∩ B ∩ C|;

|k 6 | = |B ∩ C| - |A ∩ B ∩ C|; |k 5 | = |A ∩ B ∩ C|.

Тогда |k 1 | = |A| - |k 2 | - |k 4 | - |k 5 |, |k 3 | = |B| - |k 2 | - |k 6 | - |k 5 |, |k 7 | = |C| - |k 6 | - |k | - |k 5 |.

Найдём |A ∩ B|, |A ∩ C|, |B ∩ C|.

|A ∩ B| = | A| +| B| - |A ∩ B| = 25 + 22 - 33 = 14 ,

|A ∩ C| = |A| + |C| - |A ∩ C| = 25 + 22 - 32 = 15 ,

|B ∩ C| = |B| + |C| - |B ∩ C| = 22 + 22 - 31 = 13 .

Тогда k 1 = 25-4-5-10 = 6; k 3 = 22-4-3-10 = 5; k 7 = 22-5-3-10 = 4;

|A ∪ B ∪ C| = |A ∪ B| + |C| - |(A ∪ B) ∪ C| .

Из рисунка ясно, что |C| - |(A ∪ B) ∪ C| = |k 7 | = 4, тогда |A ∪ B ∪ C| = 33+4 = 37 – число учеников, прочитавших хотя бы одну книгу.

Так как в классе 40 учеников, то 3 ученика не прочитали ни одной книги.

Ответ:
  1. 6 учеников прочли только книгу A.
  2. 5 учеников прочли только книгу B.
  3. 4 ученика прочли только книгу C.
  4. 15 учеников прочли только по одной книге.
  5. 37 учеников прочли хотя бы одну книгу из A, B, C.
  6. 3 ученика не прочитали ни одной книги.

Задачи для самостоятельного решения

1) В течение недели в кинотеатре шли фильмы A, B, C . Каждый из 40 школьни- ков видел либо все 3 фильма, либо один из трёх. Фильм A видели 13 школьников. Фильм B видели 16 школьников. Фильм C видели 19 школьников. Сколько школьников видели только по одному фильму?

2) В международной конференции участвовало 120 человек. Из них 60 владеют русским языком, 48 – английским, 32 – немецким, 21 – русским и английским, 19 – английским и немецким, 15 – русским и немецким, а 10 человек владеют всеми тремя языками. Сколько участников конференции не владеют ни одним из этих языков?

3) В спортивных соревнованиях участвует школьная команда из 20 человек, каждый из которых имеет спортивный разряд по одному или нескольким из трёх видов спорта: лёгкой атлетике, плаванию и гимнастике. Известно, что 12 из них имеют разряды по лёгкой атлетике, 10 – по гимнастике и 5 – по плаванию. Определите количество школьников из этой команды, имеющих разряды по всем видам спорта, если по лёгкой атлетике и плаванию разряды имеют 2 человека, по лёгкой атлетике и гимнастике – 4 человека, по плаванию и гимнастике – 2 человека.

4) Опрос 100 студентов дал следующие результаты о количестве студентов, изучающих различные иностранные языки: испанский – 28; немецкий – 30; французский – 42; испанский и немецкий – 8; испанскии и французский – 10; немецкий и французский – 5; все три языка – 3. Сколько студентов изучает немецкий язык в том и только том случае, если они изучают французский язык? 5) Опрос 100 студентов выявил следующие данные о числе студентов, изучающих различные иностранные языки: только немецкий – 18; немецкий, но не испанский – 23; немецкий и французский – 8; немецкий – 26; французский – 48; французский и испанский – 8; никакого языка – 24. Сколько студентов изучают немецкий и испанский язык?

6) В отчёте об опросе 100 студентов сообщалось, что количество студентов, изучающих различные языки, таково: все три языка – 5; немецкий и испанский – 10; французский и испанский – 8; немецкий и французский – 20; испанский – 30; немецкий – 23; французский – 50. Инспектор, представивший этот отчёт, был уволен. Почему?

7) В международной конференции участвовало 100 человек. Из них 42 владеют французским языком, 28 – английским, 30 – немецким, 10 – французским и английским, 8 – английским и немецким, 5 – французским и немецким, а 3 чело- века владеют всеми тремя языками. Сколько участников конференции не владеют ни одним из этих языков?

8) Студенты 1 курса, изучающие информатику в университете, могут посещать и дополнительные дисциплины. В этом году 25 из них предпочли изучать бухгалтерию, 27 выбрали бизнес, а 12 решили заниматься туризмом. Кроме того, было 20 студентов, слушающих курс бухгалтерии и бизнеса, 5 изучали бухгалтерию и туризм, а 3 – туризм и бизнес. Известно, что никто из студентов не отважился посещать сразу 3 дополнительных курса. Сколько студентов посещали, по крайней мере, 1 дополнительный курс?
9) В олимпиаде по математике для абитуриентов приняло участие 40 учащихся. Им было предложено решить одну задачу по алгебре, одну по геометрии и одну по тригонометрии. Задачу по алгебре решили 20 человек, по геометрии – 18, по тригонометрии – 18 человек. Задачи по алгебре и геометрии решили 7 человек, по алгебре и тригонометрии – 8 человек, по геометрии и тригонометрии – 9 человек. Ни одной задачи не решили 3 человека. Сколько учащихся решили толь- ко две задачи?

10) В классе 40 учеников. Из них по русскому языку имеют тройки 19 человек, по математике – 17 человек и по физике – 22 человека. 4 ученика имеют тройки только по одному русскому языку, 4 – только по математике и 11 – только по физике. По русскому, математике и физике имеют тройки 5 учащихся. 7 человек имеют тройки по математике и физике. Сколько учеников имеют тройки по двум из трёх предметов?

Множество a и содержащим его множеством A обозначается так (a есть элемент множества A ; или a принадлежит A , или A содержит a ). Если a A , то пишут (a не входит в A , A не содержит a a , b , c

Операции над множествами .

Универсальное множество

Универса́льное мно́жество

Диаграммы Венна. Тождества алгебры множеств и их доказательство.

Диаграмма Венна - схематичное изображение всех возможных пересечений нескольких множеств, показывают математические, теоретико-множественные или логические отношения между множествами.

Тождества и их доказательства.

Для произвольных множеств А, В, и С справедливы следующие соотношения:

1. Коммутативность:

2. Ассоциативность

3. Дистрибутивность объединения относительно пересечения

3’. Дистрибутивность пересечения относительно объединения

4. Законы действия с пустым и универсальным множествами

5. Закон идемпотентности

6. Закон де Моргана

7. Закон поглощения

,

8. Закон склеивания

,

9. Закон Порецкого

,

10. Закон двойного дополнения

Доказать следующее тождество .

Докажем это тождество аналитическим способом (используя равносильности алгебры множеств)

Понятие формального языка

Формальный язык - язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).

Формальный язык – основа создания программного обеспечения.

ФЯ образуется с помощью исходного набора букв а1, а2, …., а100, с помощью букв образуются слава. Слово в формальном языке – упорядоченный набор букв (Ящерица – 30 букв)

Для операции * слов справедлив ассоциативный закон.

Теория полугрупп и полуколец – основа теории ФЯ

Тавтологии

Тавтология – тождественно-истинное высказывание, которое всегда истинно.

Простейшая тавтология - выражение (A или не A ), представляющее закон исключённого третьего, где вместо A может быть подставлено любое выражение,могущее быть ложным или истинным, например свет включен или не включен , дважды два равно или не равно пяти . Тавтологией являются и законы математической логики выраженные через оператор эквивалентности: и т. п.

Понятие высказывательной формы или предиката от одной переменной. Примеры предикатов.

Предикат – высказывание зависящее от какой-то меняющейся переменной величины.

Одноместный предикат – отображение, по которому каждому значению переменой указывается единственное значение 0 или 1 .примеры:

Конъюнкцией двух предикатов А(х) и В(х) называется новый предикат , который принимает значение «истина» при тех и только тех значениях х Т, при которых каждый из предикатов принимает значение «истина», и принимает значение «ложь» во всех остальных случаях. Множеством истинности Т предиката А(х) В(х), х Х является пересечение множеств истинности предикатов А(х) – Т1 и В(х) – Т2, т.е. Т= Т1 ∩Т2. Например: А(х): «х – четное число», В(х): « х кратно 3». А(х) В(х) – «х – четное число и х кратно 3». Т.е. предикат «х делится на 6».

Отрицанием предиката А(х) называется новый предикат, который принимает значение «истина» при всех значениях х Т, при которых предикат А(х) принимает значение «ложь», и принимает значение «ложь», если А(х) принимает значение «истина». Множеством истинности предиката, х Х является дополнение Т" к множеству Т в множестве Х.

Возьмём высказывания: `` Сократ - человек "", `` Платон - человек "". Оба эти высказывания выражают свойство ``быть человеком"". Таким образом, мы можем рассматривать предикат `` быть человеком "" и говорить, что он выполняется для Сократа и Платона.

25 область определения и область истинности предиката

Множество М, на котором определен предикат P(х) , называется областью определения предиката.

Множество всех элементов х Î М, при которых преди­кат принимает значение «истина», называется множеством истинности предиката Р(х), то есть множество истиннос­ти предиката Р(х) - это множество 1р = {х| х Î М, Р(х) = 1}.

Р(х): «х 2 + 1> 0, xÎ R»; область определения предиката М = R и область истинности – тоже R, т.к. неравенство верно для всех действительных чисел. Таким образом, для данного предиката М = I p . Такие предикаты называются тождественно истинными.

В(х): «х 2 + 1< 0, xÎ R»; область истинности I p =Æ, т.к. не существует действительных чисел, для которых выполняется неравенство. Такие предикаты называются тождественно ложными.

Кванторы. Двухместные предикаты. Определения уравнения, тождества и неравенства.

Ква́нтор - общее название для логических операций, ограничивающих область истинности какого-либо предиката и создающих выcказывание. Чаще всего упоминают:

· Квантор всеобщности (обозначение: , читается: «для всех…», «для каждого…» или «каждый…», «любой…», «для любого…»).

· Квантор существования (обозначение: , читается: «существует…» или «найдётся…»).

Обозначим предикат «x делится на 5». Используя квантор общности, можно формально записать следующие высказывания (конечно, ложные):

1. любое натуральное число кратно 5;

2. каждое натуральное число кратно 5;

3. все натуральные числа кратны 5;

следующим образом:

.

Следующие (уже истинные) высказывания используют квантор существования:

1. существуют натуральные числа, кратные 5;

2. найдётся натуральное число, кратное 5;

3. хотя бы одно натуральное число кратно 5.

Их формальная запись:

.

· Высказывание означает, что область значений переменной включена в область истинности предиката .

(«При всех значениях (x) утверждение верно»).

· Высказывание означает, что область истинности предиката непуста.

(«Существует (x) при котором утверждение верно»).

Операции над кванторами

Правило отрицания кванторов - применяется для построения отрицаний высказываний, содержащих кванторы, и имеет вид:

Двухместный предикат – отображение, по которому каждой паре переменных указывается единственное значение 0 или 1.

Предикат является двухместным предикатом, предметной областью которого могут служить любые множества действительных чисел. Высказывание истинно, а высказывание ложно. Если вместо одной из переменных подставить число, то получится одноместный предикат.

Пересечение графов

Пусть G1(V1,E1) и G’2(V2’,E2’) – произвольные графы. Пересечением G1∩G’2 графов G1 и G’2 называется граф с множеством вершин V1∩V’2 с множеством ребер E = E1∩E’2

Свойства

· Пересечение множеств является бинарной операцией на произвольном булеане 2 X ;

коммутативна :

· Операция пересечения множеств транзитивна (ассоциативность) :

· Универсальное множество X является нейтральным элементом операции пересечения множеств:

· Таким образом булеан вместе с операцией пересечения множеств является абелевой группой;

· Операция пересечения множеств идемпотентна:

· Если - пустое множество, то

Остов и коостов графов.

Остов графа - такой его подграф, который является деревом.

Коостов – дополнение остова до графа.

Понятие множества. Операции над множествами. Универсальное множество.

Множество (N- натуральные,Z-целые,Q-рационал, R-действительные) – неопределяемое понятие, это совокупность объектов, рассматриваемая как одно целое. Понятие множества принимается за основное, т. е. не сводимое к другим понятиям. Объекты, составляющие данное множество, называются его элементами. Простое множество не имеет ни одного элемента. Основное отношение между элементом a и содержащим его множеством A обозначается так (a есть элемент множества A ; или a принадлежит A , или A содержит a ). Если a не является элементом множества A , то пишут (a не входит в A , A не содержит a ). Множество можно задать указанием всех его элементов, причем в этом случае употребляются фигурные скобки. Так {a , b , c } обозначает множество трех элементов. Аналогичная запись употребляется и в случае бесконечных множеств, причем невыписанные элементы заменяются многоточием. Так, множество натуральных чисел обозначается {1, 2, 3, ...}, а множество четных чисел {2, 4, 6, ...}, причем под многоточием в первом случае подразумеваются все натуральные числа, а во втором - только четные.

«пустое множество» - множество, не содержащее ни одного элемента, его обозначают

Способы задания: табличный, перечислением элементов, графический, рекуррентный, формулой.

Операции над множествами .

Пересечение множеств – множество, состоящее из элементов, которые принадлежат обоим множествам.

Для пересечения множеств справедливы:

· X∩Y=Y∩X - коммутативный закон

· (X∩Y)∩Z = X∩(Y∩Z) = X∩Y∩Z - ассоциативный закон

Объединение множеств – множество, состоящее из элементов, принадлежащих хотя бы одному из множеств.

Для объединенных множеств справедливы:

· XUY = YUX - коммутативный закон

· (XUY) UZ = XU (YUZ) = XUYUZ - ассоциативный закон,

Универсальное множество

Универса́льное мно́жество - множество, содержащее все мыслимые объекты. Универсальное множество единственно.

Универсальное множество – множество, которое содержит все элементы, из которых может состоять другое множество, т.е. полностью содержать все элементы универсального множества. .

Если при некотором рассмотрении участвуют только подмножества некоторого фиксированного множества, то это самое большое множество будем считать универсальным.

Универсальное множество обладает интересным свойством, которое не имеет аналогии в обычной алгебре, а именно, для любого множества X справедливо соотношение XU(объединение)I = I.

Универсальное множество обычно обозначают графически в виде множества точек прямоугольника, а отдельные множества в виде отдельных областей внутри этого прямоугольника. Изображение множеств в виде областей в прямоугольнике, представляющем универсальное множество, называется диаграммой Эйлера-Венна.

Множество — это набор каких-либо объектов, которые называются элементами этого множества.

Например: множество школьников, множество машин, множество чисел .

В математике множество рассматривается намного шире. Мы не будем сильно углубляться в эту тему, поскольку она относится к высшей математике и на первых порах может создавать трудности для обучения. Мы рассмотрим только ту часть темы, с которой уже имели дело.

Содержание урока

Обозначения

Множество чаще всего обозначают заглавными буквами латинского алфавита, а его элементы - строчными. При этом элементы заключаются в фигурные скобки.

Например, если наших друзей зовут Том, Джон и Лео , то мы можем задать множество друзей, элементами которого будут Том, Джон и Лео.

Обозначим множество наших друзей через заглавную латинскую букву F (friends ), затем поставим знак равенства и в фигурных скобках перечислим наших друзей:

F = { Том, Джон, Лео }

Пример 2 . Запишем множество делителей числа 6.

Обозначим через любую заглавную латинскую букву данное множество, например, через букву D

затем поставим знак равенства и в фигурных скобках перечислим элементы данного множества, то есть перечислим делители числа 6

D = { 1, 2, 3, 6 }

Если какой-то элемент принадлежит заданному множеству, то эта принадлежность указывается с помощью знака принадлежности ∈ . К примеру, делитель 2 принадлежит множеству делителей числа 6 (множеству D ). Записывается это так:

Читается как: «2 принадлежит множеству делителей числа 6»

Если какой-то элемент не принадлежит заданному множеству, то эта не принадлежность указывается с помощью зачёркнутого знака принадлежности ∉. К примеру, делитель 5 не принадлежит множеству D . Записывается это так:

Читается как: «5 не принадлежит множеству делителей числа 6″

Кроме того, множество можно записывать прямым перечислением элементов, без заглавных букв. Это может быть удобным, если множество состоит из небольшого количества элементов. Например, зададим множество из одного элемента. Пусть этим элементом будет наш друг Том :

{ Том }

Зададим множество, которое состоит из одного числа 2

{ 2 }

Зададим множество, которое состоит из двух чисел: 2 и 5

{ 2, 5 }

Множество натуральных чисел

Это первое множество с которым мы начали работать. Натуральными числами называют числа 1, 2, 3 и т.д.

Натуральные числа появились из-за потребности людей сосчитать те иные объекты. Например, посчитать количество кур, коров, лошадей. Натуральные числа возникают естественным образом при счёте.

В прошлых уроках, когда мы употребляли слово «число» , чаще всего подразумевалось именно натуральное число.

В математике множество натуральных чисел обозначается заглавной латинской буквой N .

Например, укажем, что число 1 принадлежит множеству натуральных чисел. Для этого записываем число 1, затем с помощью знака принадлежности ∈ указываем, что единица принадлежит множеству N

1 ∈ N

Читается как: «единица принадлежит множеству натуральных чисел»

Множество целых чисел

Множество целых чисел включает в себя все положительные и , а также число 0.

Множество целых чисел обозначается заглавной латинской буквой Z .

Укажем, к примеру, что число −5 принадлежит множеству целых чисел:

−5 ∈ Z

Укажем, что 10 принадлежит множеству целых чисел:

10 ∈ Z

Укажем, что 0 принадлежит множеству целых чисел:

В будущем все положительные и отрицательные числа мы будем называть одним словосочетанием — целые числа .

Множество рациональных чисел

Рациональные числа, это те самые обыкновенные дроби, которые мы изучаем по сей день.

Рациональное число — это число, которое может быть представлено в виде дроби , где a — числитель дроби, b — знаменатель.

В роли числителя и знаменателя могут быть любые числа, в том числе и целые (за исключением нуля, поскольку на нуль делить нельзя).

Например, представим, что вместо a стоит число 10, а вместо b — число 2

10 разделить на 2 равно 5. Видим, что число 5 может быть представлено в виде дроби , а значит число 5 входит во множество рациональных чисел.

Легко заметить, что число 5 также относится и ко множеству целых чисел. Стало быть множество целых чисел входит во множество рациональных чисел. А значит, во множество рациональных чисел входят не только обыкновенные дроби, но и целые числа вида −2, −1, 0, 1, 2.

Теперь представим, что вместо a стоит число 12, а вместо b — число 5.

12 разделить на 5 равно 2,4. Видим, что десятичная дробь 2,4 может быть представлена в виде дроби , а значит она входит во множество рациональных чисел. Отсюда делаем вывод, что во множество рациональных чисел входят не только обыкновенные дроби и целые числа, но и десятичные дроби.

Мы вычислили дробь и получили ответ 2,4. Но мы могли бы выделить в этой дроби целую часть:

При выделении целой части в дроби , получается смешанное число . Видим, что смешанное число тоже может быть представлено в виде дроби . Значит во множество рациональных чисел входят и смешанные числа.

В итоге мы приходим к выводу, что множество рациональных чисел содержат в себе:

  • целые числа
  • обыкновенные дроби
  • десятичные дроби
  • смешанные числа

Множество рациональных чисел обозначается заглавной латинской буквой Q .

Например укажем, что дробь принадлежит множеству рациональных чисел. Для этого записываем саму дробь , затем с помощью знака принадлежности ∈ указываем, что дробь принадлежит множеству рациональных чисел:

∈ Q

Укажем, что десятичная дробь 4,5 принадлежит множеству рациональных чисел:

4,5 ∈ Q

Укажем, что смешанное число принадлежит множеству рациональных чисел:

∈ Q

Вводный урок по множествам завершён. В будущем мы рассмотрим множества намного лучше, а пока рассмотренного в данном уроке будет достаточно.

Понравился урок?
Вступай в нашу новую группу Вконтакте и начни получать уведомления о новых уроках

В математике понятие множества является одним из основных, фундаментальным, однако единого определения множества не существует. Одним из наиболее устоявшихся определений множества является следующее: под множеством понимают любое собрание определённых и отличных друг от друга объектов, мыслимых как единое целое. Создатель теории множеств немецкий математик Георг Кантор (1845-1918) говорил так: "Множество есть многое, мыслимое нами как целое".

Множества как тип данных оказались очень удобными для программирования сложных жизненных ситуаций, так как с их помощью можно точно моделировать объекты реального мира и компактно отображать сложные логические взаимоотношения. Множества применяются в языке программирования Паскаль и один из примеров решения мы ниже разберём. Кроме того, на основе теории множества создана концепция реляционных баз данных, а на основе операций над множествами - реляционная алгебра и её операции - используемые в языках запросов к базам данных, в частности, SQL.

Пример 0 (Паскаль). Существует набор продуктов, продаваемых в нескольких магазинах города. Определить: какие продукты есть во всех магазинах города; полный набор продуктов в городе.

Решение. Определяем базовый тип данных Food (продукты), он может принимать значения, соответствующие названиями продуктов (например, hleb). Объявляем тип множества, он определяет все подмножества, составленные из комбинаций значений базового типа, то есть Food (продукты). И формируем подмножества: магазины "Солнышко", "Ветерок", "Огонёк", а также производные подмножества: MinFood (продукты, которые есть во всех магазинах), MaxFood (полный набор продуктов в городе). Далее прописываем операции для получения производных подмножеств. Подмножество MinFood получается в результате пересечения подмножеств Solnyshko, Veterok и Ogonyok и включает те и только те элементы этих подмножеств, которые включены в каждое их этих подмножеств (в Паскале операция пересечения множеств обозначается звёздочкой: A * B * C, математическое обозначение пересечения множеств дано далее). Подмножество MaxFood получается в результате объединения тех же подмножеств и включает элементы, которые включены во все подмножества (в Паскале операция объединения множеств обозначается знаком "плюс": A + B + C, математическое обозначение объединения множеств дано далее).

Код PASCAL

Program Shops; type Food=(hleb, moloko, myaso, syr, sol, sahar, maslo, ryba); Shop = set of Food; var Solnyshko, Veterok, Ogonyok, MinFood, MaxFood: Shop; Begin Solnyshko:=; Veterok:=; Ogonyok:=; ... MinFood:=Solnyshko * Veterok * Ogonyok; MaxFood:=Solnyshko + Veterok + Ogonyok; End.

Какие бывают множества

Объекты, составляющие множества - объекты нашей интуиции или интеллекта - могут быть самой различной природы. В примере в первом параграфе мы разобрали множества, включающие набор продуктов. Множества могут состоять, например, и из всех букв русского алфавита. В математике изучаются множества чисел, например, состоящие из всех:

Натуральных чисел 0, 1, 2, 3, 4, ...

Простых чисел

Чётных целых чисел

и т.п. (основные числовые множества рассмотрены в этого материала).

Объекты, составляющие множество, называются его элементами. Можно сказать, что множество - это "мешок с элементами". Очень важно: в множестве не бывает одинаковых элементов.

Множества бывают конечными и бесконечными. Конечное множество - это множество, для которого существует натуральное число, являющееся числом его элементов. Например, множество первых пяти неотрицательных целых нечётных чисел является конечным множеством. Множество, не являющееся конечным, называется бесконечным. Например, множество всех натуральных чисел является бесконечным множеством.

Если M - множество, а a - его элемент, то пишут: a ∈M , что означает "a принадлежит множеству M ".

Из первого (нулевого) примера на Паскале с продуктами, которые есть в тех или иных магазинах:

hleb ∈VETEROK ,

что означает: элемент "hleb" принадлежит множеству продуктов, которые есть в магазине "VETEROK".

Существуют два основных способа задания множеств: перечисление и описание.

Множество можно задать, перечислив все его элементы, например:

VETEROK = {hleb , syr , maslo } ,

A = {7 , 14 , 28 } .

Перечислением можно задать только конечное множество. Хотя можно сделать это и описанием. Но бесконечные множества можно задать только описанием.

Для описания множеств используется следующий способ. Пусть p (x ) - некоторое высказывание, которое описывает свойства переменной x , областью значений которых является множество M . Тогда через M = {x | p (x )} обозначаентся множество, состоящее из всех тех и только тех элементов, для которых высказывание p (x ) истинно. Это выражение читается так: "Множество M , состоящее из всех таких x , что p (x ) ".

Например, запись

M = {x | x ² - 3x + 2 = 0}

Пример 6. Согласно опросу 100 покупателей рынка, купивших цитрусовые, апельсины купили 29 покупателей, лимоны - 30 покупателей, мандарины - 9, только мандарины - 1, апельсины и лимоны - 10, лимоны и мандарины - 4, все три вида фруктов - 3 покупателя. Сколько покупателей не купили ни одного вида перечисленных здесь цитрусовых? Сколько покупателей купили только лимоны?

Операция декартова произведения множеств

Для определения ещё одной важной операции над множествами - декартова произведения множеств введём понятие упорядоченного набора длины n .

Длиной набора называется число n его компонент. Набор, составленный из элементов , взятых именно в этом порядке, обозначается . При этом i я () компонента набора есть .

Сейчас последует строгое определение, которое, возможно, не сразу понятно, но после этого определения будет картинка, по которой станет понятно, как получить декартово произведение множеств.

Декартовым (прямым) произведением множеств называется множество, обозначаемое и состоящее из всех тех и только тех наборов длины n , i -я компонента которых принадлежит .

Например, если , , ,

Математический анализ

Множество-это совокупность объектов любой природы. Множества обозначаются прописными буквами, а элементы множество строчными буквами. Элементы множеств заключаются в фигурные скобки.

Если элемент x принадлежит множеству X , то записываютx ∈Х (∈ - принадлежит).
Если множество А является частью множества В, то записывают А ⊂ В (⊂ - содержится).

Множество может быть задано одним из двух способов: перечислением и с помощью определяющего свойства.

Например, перечислением заданы следующие множества:

§ А={1,2,3,5,7} - множество чисел

§ Х={x 1 ,x 2 ,...,x n } - множество некоторых элементов x 1 ,x 2 ,...,x n

§ N={1,2,...,n} - множество натуральных чисел

§ Z={0,±1,±2,...,±n} - множество целых чисел

Множество (-∞;+∞) называется числовой прямой , а любое число - точкой этой прямой. Пусть a - произвольная точка числовой прямой иδ - положительное число. Интервал (a-δ; a+δ) называется δ-окрестностью точки а .

Множество Х ограничено сверху (снизу), если существует такое число c, что для любого x ∈ X выполняется неравенство x≤с (x≥c). Число с в этом случае называется верхней(нижней) гранью множества Х. Множество, ограниченное и сверху и снизу, называется ограниченным . Наименьшая (наибольшая) из верхних (нижних) граней множества называется точной верхней (нижней) гранью этого множества.

Два множества А и В равны (А=В), если они состоят из одних и тех же элементов.
Например, если А={1,2,3,4}, B={3,1,4,2} то А=В.

Объединением (суммой) множеств А и В называется множество А ∪ В, элементы которого принадлежат хотя бы одному из этих множеств.
Например, если А={1,2,4}, B={3,4,5,6}, то А ∪ B = {1,2,3,4,5,6}

Пересечением (произведением) множеств А и В называется множество А ∩ В, элементы которого принадлежат как множеству А, так и множеству В.
Например, если А={1,2,4}, B={3,4,5,2}, то А ∩ В = {2,4}

Разностью множеств А и В называется множество АВ, элементы которого принадлежат множесву А, но не принадлежат множеству В.
Например, если А={1,2,3,4}, B={3,4,5}, то АВ = {1,2}

Симметричной разностью множеств А и В называется множество А Δ В, являющееся объединением разностей множеств АВ и ВА, то есть А Δ В = (АВ) ∪ (ВА).
Например, если А={1,2,3,4}, B={3,4,5,6}, то А Δ В = {1,2} ∪ {5,6} = {1,2,5,6}

2. Метод математической индукции (пример). Неравенство Бернулли.


3. Аксиоматика множества действительных чисел: операция сложения, операция умножения, отношение порядка.
4. Аксиоматика множества действительных чисел: аксиома Архимеда, аксиома Дедекинда.

АРХИМЕДА АКСИОМА

Аксиома, первоначально сформулированная для отрезков, заключающаяся в том, что, отложив достаточное число раз меньший из двух заданных отрезков, всегда можно получить отрезок, превосходящий больший из них. Аналогично А. а. формулируется для площадей, объемов, положительных чисел и т. д. Вообще, для данной величины имеет место А. а., если для любых двух значений этой величины таких, что , всегда можно найти целое число т, что ; на этом основан процесс последовательного деления в арифметике и геометрии (см. Евклида алгоритм ). Значение А. а. выяснилось с полной отчетливостью после того, как в 19 в. было обнаружено существование величин, по отношению к к-рым эта аксиома несправедлива,- т. н. неархимедовых величин

Дедекинда аксиома

одна из аксиом непрерывности (см. Непрерывности аксиомы). Д. а. гласит: если все точки прямой разбиты на два непустых класса, причём все точки первого класса расположены левее всех точек второго, то существует либо самая правая точка первого класса, либо самая левая точка второго


5. Модуль действительного числа и его свойства.

Абсолютной величиной (или модулем ) действительного числа х называется неотрицательное число , определяемое соотношением
Свойства модуля . 1. . 2. . 3. Неравенства и равносильны. 4. Модуль суммы двух действительных чисел меньше или равен сумме модулей этих чисел:

Это свойство справедливо для любого конечного числа слагаемых.

5. Модуль разности двух действительных чисел больше или равен разности модулей этих чисел:
. 6. Модуль произведения чисел равен произведению модулей этих чисел:
. Это свойство справедливо для любого конечного числа сомножителей. 7. Модуль частного двух чисел (если делитель отличен от нуля) равен частному модулей этих чисел:


6. Границы числовых множеств. Точные верхние и нижние границы числовых множеств.
7. Действительная функция действительного аргумента: элементарные функции их область определения и график, сложные и неэлементарные функции.
8. Способы задания функций, арифметические действия над функциями.
9. Простая классификация функций действительного аргумента.
10. Предел числовой последовательности и его геометрический смысл.
11. Свойства сходящихся последовательностей: теорема 1. Единственность предела (с доказательством). Теорема 2.
12. Бесконечно малые и бесконечно большие числовые последовательности: определения. Связь между ними.
13. Леммы о бесконечно малых числовых последовательностях. Следствия. Примеры.
14. Теоремы о пределах числовых последовательностей. Следствия.
15. Вычисление пределов числовых последовательностей: правила раскрытия неопределенностей вида, . Вывод. Пример.
16. Предельный переход в неравенствах: Теорема 1. (о сохранении знака предела). Теорема 2 (предельный переход в неравенствах). Теорема 3 (о сжатой последовательности). Теорема Вейерштрасса.
17. Число e (с доказательством). Натуральные логарифмы.
18. Предельные точки множества.
19. Определение предел функции в точке по Коши и его геометрический смысл.
20. Определение предела функции в точке по Гейне. Основные теоремы о пределе функции. Вычисление предела функции в точке: правило раскрытия неопределенности вида Пример.
21. Предел функции по множеству. Односторонние приделы. Замечания.
22. Первый замечательный предел (с доказательством). Следствия.
23. Второй замечательный предел. Замечания. Замечательные пределы, связанные с показательной и логарифмической функциями. Замена переменной под знаком предела. Пример.
24. Непрерывность и точки разрыва функции. Свойства непрерывных функций.
25. Производные простых функций: определение производной функции, геометрический смысл производной функции. Уравнения касательной и нормали к кривой.
26. Основные правила дифференцирования функций. Производные элементарных функций. Пример.
27. Производная сложной функции. Логарифмическое дифференцирование. Производная показательно-степенной функции.
28. .Дифференциал функции и его геометрический и механический смысл. Вывод.
29. Основные правила нахождения дифференциала функции. Дифференциал сложной функции. Инвариантность формы дифференциала первого порядка. .
30. Производные и дифференциалы высших порядков функции. Механический и геометрический смысл второй производной. Формула Лейбница.
31. Основные теоремы дифференцирования: теорема Ферма, теорема Роля и их геометрический смысл.
32. Основные теоремы дифференцирования: теорема Лагранжа, теорема Коши и их геометрический смысл.
33. Приложения производной: правило Лопиталя для раскрытия неопределенностей вида и, раскрытие неопределенностей вида. Пример.
34. Первообразная функции и неопределенный интеграл. Свойства неопределенного интеграла. Таблица основных интегралов.
35. Методы интегрирования функций: непосредственное интегрирование; метод замены переменной; метод интегрирования по частям.
36. Определение и свойства определенного интеграла.
37. Вычисление определенного интеграла. Формула Ньютона-Лейбница. Методы интегрирования в определенном интеграле: замена переменной, метод интегрирования по частям.
38. Числовые ряды. Сходимость и расходимость числовых рядов. Необходимый признак сходимости рядов.
39. Достаточные признаки сходимости числовых рядов: признак сравнения, предельный признак сравнения.
40. Достаточные признаки сходимости числовых рядов: радикальный признак Коши, признак Даламбера.