集合

  • 集合关系
    • 子集 ABA \subseteq Bx(xAxB)\forall x(x \in A \to x \in B)
    • 相等 A=BA = BABBAA \subseteq B \land B \subseteq A
    • 真子集 ABA \subset BABABA \subseteq B \land A \neq B
  • 特殊集合
    • 空集 \varnothing
      • 空集是任意集合的子集。
      • 空集唯一。
    • 幂集 P(A)P(A)
      • P(A)={xxA}P(A) = \{x | x \subseteq A\},即 AA 的所有子集。
  • 集合运算
    • 基本运算
      • AB={xxAxB}A \cup B = \{x | x \in A \lor x \in B \}
      • AB={xxAxB}A \cap B = \{x | x \in A \land x \in B \}
      • 差 / 相对补集 AB={xxAxB}A - B = \{x | x \in A \land x \notin B\}
      • 对称差 AB=(AB)(BA)A \oplus B = (A - B) \cup (B - A)
      • 绝对补集 A=EA\sim A = E - AEE 为全集
      • 广义并 A=xAx\cup A = \bigcup\limits_{x \in A} x
      • 广义交 A=xAx\cap A = \bigcap\limits_{x\in A} x\cap \varnothing 无意义
      • 笛卡尔积 A×B={x,yxAxB}A \times B = \{ \langle x,y \rangle | x \in A \land x \in B \}
    • 恒等式
      • ABA,ABBA \cap B \subseteq A, A \cap B \subseteq B
      • AAB,BABA \subseteq A \cup B, B \subseteq A \cup B
      • AB=ABAA - B = A \cap \sim B \subseteq A
      • AB    AB=B    AB=A    AB=A \subseteq B \iff A \cup B = B \iff A \cap B = A \iff A - B = \varnothing
      • AB=    AB=AA \cap B = \varnothing \iff A - B = A
      • AB=(AB)(BA)=(AB)(AB)A \oplus B = (A \cap \sim B) \cup (B \cap \sim A) = (A \cup B) - (A \cap B)
      • A=AA \oplus \varnothing = A
      • AA=A \oplus A = \varnothing
      • =\cup \varnothing = \varnothing
      • 运算律:类比命题逻辑
  • 容斥原理
    • 设集合 SS 定义了 nn 条性质,具有第 ii 条性质的集合为 AiA_i
    • 不具有性质的集合个数为 A1A2An=Si=1n(1)npk<pk+1j=1iApj\left|\overline{A_1} \cap \overline{A_2} \cap \cdots \cap \overline{A_n}\right| = |S| - \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^n (-1)^n \sum_{p_{k} < p_{k+1}} \left|\bigcap_{j=1}^i A_{p_j}\right|
    • 定义
      • 集合的势用来度量集合的大小。
      • 已知集合 A,BA,B
        • 如果存在从 AABB 的双射,则 A,BA,B 等势,记作 ABA \approx B
        • 如果存在从 AABB 的单射,则 BB 优势于 AA,记作 ABA \preceq\cdot B
        • 如果 BAA≉BB \preceq\cdot A \land A \not\approx B,则 BB 真优势于 AA,记作 ABA \prec\cdot B
    • 性质
      • 等势是等价关系,优势是偏序关系
      • QZNN×N\mathrm Q \approx \mathrm Z \approx \mathrm N \approx \mathrm N \times \mathrm N
      • R[0,1](0,1){0,1}NP(N)\mathrm R \approx [0,1] \approx (0,1) \approx \{0,1\}^{\mathrm N} \approx P(N) \approx 任意实数区间。
      • {0,1}AP(A)\{0,1\}^A \approx P(A)
      • 康托定理:N≉R\mathrm N\not\approx \mathrm RA≉P(A)A \not\approx P(A)
      • NR,AP(A)N \prec\cdot R,A\prec P(A)
    • 基数
      • 自然数的集合定义:
        • 00 定义为 \varnothing
        • 已知任意自然数 nn,则 n+1n+1 定义为 n{n}n \cup \{n\}
      • 集合为有穷集     \iff 集合与某自然数等势。如果集合不是有穷集,则是无穷集。
      • 有穷集的基数为与其等势的自然数,也是其大小。
      • 定义 N=0|\mathrm N| = \aleph_0R=|\mathrm R| = \aleph0,\aleph_0,\aleph 是无穷基数,0\aleph_0 是最小的无穷基数。
      • A=B    AB|A|=|B| \iff A \approx BAB    AB|A| \leq |B| \iff A \preceq\cdot B
      • 如果 A0|A| \leq \aleph_0,则 AA 是可数集,可以用某种方法数遍集合中的所有元素。