# 离散数学

离散数学是研究离散量的结构及其相互关系的数学学科,是计算机科学的理论基础。

# 集合论

集合论是数学的一个基本的分支学科,研究对象是一般集合的性质、结构、关系、运算等

# 集合

定义:集合是指具有某种特定性质的对象组成的集体,构成集合的对象则称为该集合的元素。

# 元素和集合的关系

集合中的元素有三个性质:

  • 确定性:集合中的元素必须是明确的,即对于任何一个对象,都能判断它是否属于该集合。例如,集合 {1, 2, 3} 中的元素是明确的,1 属于该集合,而 4 不属于。
  • 互异性:集合中的元素是互不相同的,不允许出现重复的元素。例如,集合 {1, 2, 3} 和 {1, 1, 2, 3} 是相同的。
  • 无序性:集合中的元素没有固定的顺序。例如,集合 {1, 2, 3} 和 {3, 2, 1} 是相同的。

元素与集合之间的关系用“属于”(∈)或“不属于”(∉)表示。例如:

  • 如果 x 是集合 A 的元素,则记作 x∈A。
  • 如果 x 不是集合 A 的元素,则记作 x∉A。

集合本身也可以作为元素,例如 { {1, 2}, {3, 4} } ,这两个集合是整个大集合的元素

# 空集

定义:不含任何元素的集合称作空集,记作 ∅

  • 空集是任何集合的子集:对于任意集合 A,都有 ∅⊆A
  • 空集与任何集合的交集仍为空集:A∩∅=∅
  • 空集与任何集合的并集为该集合本身:A∪∅=A
  • 空集的幂集(即由空集的所有子集构成的集合)为 ∅,这是一个只包含空集的集合

# 集合的基本运算

运算规则 符号 说明 示例
并集 ∪ A∪B 表示 A 和 B 中的所有元素组成的集合 若 A = {1, 2, 3} 和 B = {2, 3, 4},则 A∪B = {1, 2, 3, 4}
交集 ∩ A∩B 表示同时属于 A 和 B 的元素组成的集合 若 A = {1, 2, 3} 和 B = {2, 3, 4},则 A∩B = {2, 3}
差集 − A−B 表示属于 A 但不属于 B 的元素组成的集合 若 A = {1, 2, 3} 和 B = {2, 3, 4},则 A−B = {1}
补集 ∼ ∼A 表示属于全集 E 但不属于 A 的元素组成的集合 若 E = {1, 2, 3, 4, 5} 和 A = {1, 2, 3},则 ∼A = {4, 5}
对称差集 ⊕ A⊕B 表示所有属于 A 和 B 但不属于 A 和 B 交集的元素组成的集合 若 A = {1, 2, 3} 和 B = {2, 3, 4},则 A⊕B = {1, 4}
笛卡尔积 × A×B 表示所有可能的有序对 (a,b) 组成的集合,其中 a∈A 且 b∈B 若 A = {1, 2} 和 B = {a, b},则 A×B = {(1, a), (1, b), (2, a), (2, b)}

A⊕B=(A−B)∪(B−A)=(A∪B)−(A∩B)

∼A=E−A(E为全集,A∈E)

# 集合的运算性质

  • 幂等律:A∪A=A;A∩A=A
  • 交换律:A∪B=B∪A;A∩B=B∩A
  • 结合律:(A∪B)∪C=A∪(B∪C);(A∩B)∩C=A∩(B∩C)
  • 零律:A∪E=E;A∩∅=∅
  • 同一律:A∪∅=A;A∩E=A
  • 分配律:A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C);A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)
  • 吸收律:A∪(A∩B)=A;A∩(A∪B)=A
  • 对合率:∼(∼A)=A
  • 排中率:A∪(∼A)=E
  • 矛盾率:A∪(∼A)=∅
  • 德摩根定律:∼(A∪B)=(∼A)∩(∼B);∼(A∩B)=(∼A)∪(∼B)

# 关系及其性质