第一章 集合论 集合是最基本的数学概念,没有定义 集合是所有数学的基础 两种集合论 朴素集合论:直观描述集合的概念,有悖论 公理集合论:用一组公理刻画集合的性质,有不 完备性
1.1 集合的概念和术语 集合的描述:一些对象的全体作为一个整体 定义1 . 集合的元素(成员) ∈, 常用大写字母表示集合,小写字母表示元素。 N:自然数的集合(自然数集) Z:整数的集合(整数集),Z+=N R:实数的集合(实数集),R+:正实数的集合(正实数集) Q:有理数的集合(有理数的集),Q+:正有理数的集合(正有理数集)
表示集合的方法 列(枚)举法: {1,2,3},{1,2,3,…},{1,2,…,100} 谓词法(概括法): { x︳p(x) },满足性质p的所有元素所构成的集合 { x︳x∈Z+,且x2≤100} 文氏图: 用来示意集合的图形,可直观地表示集合间的关系 矩形表示全集合,圆表示其他集合
空集(记为Ф):不含任何元素的集合,是最基本的集合 有限集:只含有限个元素的集合 无限集:含无限多个元素的集合 全集(常记为U或E): 所考虑的问题域中,所关心的所有 元素组成的集合 在数论中,全集是N
定义2 集合的相等 集合中元素的序无关性、重复无关性 {1,2,3}={2,3,1}={1,1,3,3,3,2}] 定义3 子集和包含关系(、)、真子集和真包含关系 (、 ) 任意集合S都有两个平凡子集:S和 文氏图对集合间的关系有很好的直观表示 ABx(xAxB) A=BAB 且BA
定理1 集合包含关系的性质 集合A、B、C,有 自反性:AA 反对称性:AB 且BA A=B 传递性:AB 且BC AC 证明:(1)对于任何A中的元素它必属于自身,所以自反性显然是成立的。 (2) 假设A≠B,则存在一个元素a,它属于A但不属于B,或者是它属于B但不属于A。若是前者,则这与AB矛盾,若为后者,则与B A矛盾。所以A=B (3) 对于任意的a∈A,因为A B,所以a∈B,而B C,所以a∈C。这就得出了A C。
定义4. 集合的基数S:S中的元素个数 =0, {1,3,5}=3,N =a,R=c 集合族:集合的集合,即集合中的每个元素都是集合 A1={1, 2},A2={{1}, 2} {{1}, {1,2}}, {N, R, Q},{A1, A2},{A1, A2, A3,…} 下标集:集合族中的元素用带下标的字母表示,所有下标组成的 集合 {1, 2, 3}是集合族{A1, A2, A3}的下标集 N是集合族{A1, A2, A3,…}的下标集 {Ax︳x∈R, Ax={x} }=? 下标集?
习题 1. 用集合构造符号,给出集合{-3,-2,-1,0,1,2,3}的描述。 2.对下列集合,判断{2}是否它的一个元素。 a){ x∈R | x是大于1的整数} b){ x∈R | x是某整数的平方} c){2,{2}} d){{2},{{2}}} e){{2},{2,{2}}} f){{{2}}}