Элементы высшей алгебры.
Основные понятия теории множеств.
Определение. Множеством М называется объединение в единое целое определенных различимых объектов а, которые называются элементами множества.
а Î М
Множество можно описать, указав какое – нибудь свойство, присущее всем элементам этого множества.
Множество, не содержащее элементов, называется пустым и обзначается Æ.
Определение. Если все элементы множества А являются также элементами множества В, то говорят, что множество А включается (содержится) в множестве В.
А
В
А Ì В
Определение. Если А Í В, то множество А называется подмножеством множества В, а если при этом А ¹ В, то множество А называется собственным подмножеством множества В и обозначается А Ì В.
Для трех множеств А, В, С справедливы следующие соотношения.
Связь между включением и равенством множеств устанавливается следующим соотношением:
Здесь знак Ù обозначает конъюнкцию (логическое “и”).
Операции над множествами.
Определение. Объединением множеств А и В называется множество С, элементы которого принадлежат хотя бы одному из множеств А и В.
Обозначается С = А È В.
А
В
Геометрическое изображение множеств в виде области на плоскости называется диаграммой Эйлера – Венна.
Определение. Пересечением множеств А и В называется множество С, элементы которого принадлежат каждому из множеств А и В.
Обозначение С = А Ç В.
А С В
Для множеств А, В и С справедливы следующие свойства:
А Ç А = А È А = А; A È B = B È A; A Ç B = B Ç A;
(A Ç B) Ç C = A Ç (B Ç C); (A È B) È C = A È (B È C);
A È (B Ç C) = (A È B) Ç (A È C); A Ç (B È C) = (A Ç B) È (A Ç C);
A È (A Ç B) = A; A Ç (A È B) = A;
Æ = А; A Ç Æ = Æ;
Определение. Разностью множеств А и В называется множество, состоящее из элементов множества А, не принадлежащих множеству В.
Обозначается С = А \ В.
А В
Определение. Симметрической разностью множеств А и В называется множество С, элементы которого принадлежат в точности одному из множеств А или В.
Обозначается А D В.
А D В = (A \ B) È (B \ A)
A B
Определение. СЕ называется дополнением множества А относительно множества Е, если А Í Е и CЕ = Е \ A.
A E
Для множеств А, В и С справедливы следующие соотношения:
A \ B Í A; A \ A = Æ; A \ (A \ B) = A Ç B;
A D B = B D A; A D B = (A È B) \ (A Ç B);
A \ (B È C) = (A \ B) Ç (A \ C); A \ (B Ç C) = (A \ B) È (A \ C);
(A È B) \ C = (A \ C) È (B \ C); (A Ç B) \ C = (A \ C) Ç (B \ C);
A \ (B \ C) = (A \ B) È (A Ç C); (A \ B) \ C = A \ (B È C);
(A D B) D C = A D (B D C); A Ç (B D C) = (A Ç B) D (A Ç C);
A È CEA = E; A Ç CEA = Æ; CEE = Æ; CEÆ = E; CECEA = A;
CE(A È B) = CEA Ç CEB; CE(A Ç B) = CEA È CEB;
Пример. Исходя из определения равенства множеств и операций над множествами, доказать тождество и проверить его с помощью диаграммы Эйлера - Вейна.
Из записанных выше соотношений видно, что
Æ 
= A \ В
Что и требовалось доказать.
Для иллюстрации полученного результата построим диаграммы Эйлера – Вейна
А В А В
AÇB
Пример. Исходя из определения равенства множеств и операций над множествами, доказать тождество.
A \ (B È C) = (A \ B) Ç (A \ C)
Если некоторый элемент х Î А \ (В È С), то это означает, что этот элемент принадлежит множеству А, но не принадлежит множествам В и С.
Множество А \ В представляет собой множество элементов множества А, не принадлежащих множеству В.
Множество А \ С представляет собой множество элементов множества А, не принадлежащих множеству С.
Множество (A \ B) Ç (A \ C) представляет собой множество элементов, которые принадлежат множеству А, но не принадлежат ни множеству В, ни множеству С.
Таким образом, тождество можно считать доказанным.
Отношения и функции.
Определение. Упорядоченной парой (a, b) двух элементов a и b называется множество {{ a },{a, b}}.
Для любых элементов a, b, c, d справедливо соотношение:
Определение. Декартовым произведением множеств А и В называется множество всех упорядоченных пар (a, b), где а ÎА, b ÎB.
Декартово произведение п равных множеств А будет называться п – й декартовой степенью множества А и обозначаться Аn.
Определение. n – мерным отношением R на непустом множестве А называется подмножество Аn. Если R – n – мерное отношение на множестве А и (а1,а2,…аn) ÎR, то говорят, что отношение R выполняется для элементов а1,а2,…аn и записывают R а1а2…аn. Если n = 2, то такое отношение называется бинарным.
Для бинарного отношения вместо общей записи R a1a2 применяют запись а1Ra2.