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集合論

788 バイト追加, 2021年1月6日 (水) 19:45
編集の要約なし
==集合==
'''集合'''(set)とは「ものの集まり」を意味している。この集められる対象となる「もの」を集合の要素あるいは単に元とは「ものの集まり」を意味している。この集められる対象となる「もの」を集合の要素あるいは単に'''元'''(element)という。(以下、元で統一する。)
また、元が1つもないような集合のことを空集合といい、また、元が1つもないような集合のことを'''空集合'''(empty set)といい、$$\emptyset$$と表現する。
このとき、集合を$$X$$、$$X$$の元を$$x$$としたとき、$$x$$ が集合 $$X$$の元であることを、$$x \in X$$ 、あるいは$$x$$が集合$$X$$の元でないことを、$$x \notin X$$と表し、こうした集合の元と、元が含まれる集合との関係を帰属関係という。
集合$$X$$の全ての元 の全ての$$x$$が別の集合$$Y$$の元であるような関係( $$x \in X, x \in Y$$)を、$$X \subset Y$$, あるいは$$X \subseteq Y$$と表現し、このような集合同士の関係を包含関係と言い、この関係における集合$$X$$は、集合$$Y$$の部分集合の'''部分集合'''(subset) $$X$$という。また$$x \in X$$であり$$ X \neq Y$$となるような包含関係を真部分集合という。となるような包含関係を'''真部分集合'''(proper subset)という。
全体集合を$$U$$, $$U$$の元を$$x$$、部分集合を$$A, B$$とする。
このとき、$$x$$が$$A, B$$の元のいずれかであるような集合を和集合といい、次のように表す。の元のいずれかであるような集合を'''和集合'''といい、次のように表す。
$$A \cup B \equiv \{ x \in U | x \in A$$ または $$ x \in B\}$$
また $$x$$ が$$A$$と$$B$$の共通の元であるような集合を共通集合といい、次のように表す。の共通の元であるような集合を'''共通集合'''いい、次のように表す。
$$A \cap B \equiv \{ x \in U | x \in A$$ かつ $$x \in B\}$$
このような、和集合$$A \cup B$$は、AとBの「結び」と呼び、共通集合は、AとBの「'''結び'''」(join)と呼び、共通集合$$A \cap B$$は、AとBの「交わり」と呼ぶ。は、AとBの「'''交わり'''」(meet)と呼ぶ。
$$A \cap B = \emptyset$$のとき、AとBは互いに素である。このときののとき、AとBは'''互いに素'''である。このときの$$A \cup B$$を$$A + B$$と表すことができ、これを$$A$$と$$B$$の直和という。の'''直和'''という。
$$x$$が2つの部分集合が2つの$$A, B$$に対して、$$A$$のみの元であるような集合を差集合、またこのときの集合のみの元であるような集合を'''差集合'''、またこのときの$$B$$を集合$$A$$に関する補集合に関する'''補集合'''$$B^\complement$$と言い、以下のように表すことができる。
$$B^\complement = A \setminus B \equiv \{x \in X U | x \in A, x \notin B\}$$
また差集合は$$A-B$$と表すこともできる。
補集合に関する公式としてド・モルガンの法則がある。補集合に関する公式として'''ド・モルガンの法則'''がある。
$$
(A\cap B)^\complement = A^\complement \cup B^\complement
$$
 
==写像==
集合を$$A, B,C$$、$$A, B,C$$の元をそれぞれ$$a, b,c$$とする。
 
$$A$$の各元に$$B$$の1つの元を対応させるような規則 $$f$$を$$A$$から$$B$$への'''写像'''(map)といい、$$f: A \rightarrow B$$と表す。
 
このとき$$A$$を 始集合または$$f$$の定義域、$$B$$を終集合、または $$f$$の値域という。
 
写像 $$f$$によって$$a \in A$$に対応する$$B$$の元を、$$a$$の$$f$$による'''像'''といい、$$f(a)$$と表す。
 
 
2つの写像$$f: A \rightarrow B, g: B \rightarrow C$$に対して、$$f$$と$$g$$の'''合成'''$$f \circ g$$は$$A$$から$$C$$への写像を意味している。
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