集合の書き方には、要素を列挙する外延的記法
A={1,2,3}
と、条件で指定する内包的記法
E={2n∣n∈Z}
があります。後者は「整数 n を使って 2n と書ける数全体」、つまり偶数全体です。
有限個の要素を持つ集合を有限集合、そうでない集合を無限集合といいます。要素を一つも持たない集合は空集合で、∅ と書きます。考えている対象すべてを含む集合を全体集合といいます。
どの集合 A に対しても
∅⊆A,A⊆A
です。空集合には反例となる要素がなく、集合自身の要素は当然すべて自身に属するからです。
このサイトでは
N={0,1,2,…},Z={…,−1,0,1,…},
を使います。Q は有理数全体、R は実数全体です。自然数に0を含めない流儀もあるため、他の文献では定義を確認してください。
実数の区間は、端を含むとき角括弧、含まないとき丸括弧で表します。
[a,b]={x∈R∣a≤x≤b},(a,b)={x∈R∣a<x<b}.
[a,b) のように片側だけ含むこともあります。
Q記号を判定する★☆☆
A={1,2,{3}} について、3∈A、{3}∈A、{1,2}⊆A の真偽を答えてください。
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数3と、3だけを要素に持つ集合は別の対象です。
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3∈A は偽、{3}∈A は真です。1と2はどちらも A の要素なので {1,2}⊆A は真です。
Qべき集合★★☆
B={0,1,2} のべき集合をすべて書き、要素数を確認してください。
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要素数0、1、2、3の部分集合に分けます。
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P(B)={∅,{0},{1},{2},{0,1},{0,2},{1,2},{0,1,2}}.全部で 8=23 個です。
Q包含関係を等式で特徴づける★★★
集合 A,B について、A⊆B と A∩B=A が同値であることを、要素を使って示してください。
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それぞれの向きで、
x∈A または
x∈A∩B から何が言えるかを調べます。
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A⊆B なら、x∈A は x∈B も満たすので x∈A∩B です。逆の包含 A∩B⊆A は定義から成り立つため、A∩B=A です。逆に A∩B=A なら、x∈A に対して x∈A∩B なので x∈B です。よって A⊆B です。