2. prednáška. Teória množín I. množina operácie nad množinami množinová algebra mohutnosť a enumerácia karteziánsky súčin

Σχετικά έγγραφα
Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Lineárna algebra I - pole skalárov, lineárny priestor, lineárna závislosť, dimenzia, podpriestor, suma podpriestorov, izomorfizmus

Ekvačná a kvantifikačná logika

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Tomáš Madaras Prvočísla

Matematika 2. časť: Analytická geometria

9. kapitola. Viachodnotové logiky trojhodnotová Łukasiewiczova logika a Zadehova fuzzy logika. priesvitka

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

7. Dokážte, že z každej nekonečnej množiny môžeme vydeliť spočítateľnú podmnožinu.

Obvod a obsah štvoruholníka

Vektorový priestor V : Množina prvkov (vektory), na ktorej je definované ich sčítanie a ich

9. kapitola Boolove funkcie a logické obvody

Gramatická indukcia a jej využitie

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

x x x2 n

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

3. prednáška. Komplexné čísla

4. Výrokové funkcie (formy), ich definičný obor a obor pravdivosti

Matematika 2. časť: Funkcia viac premenných Letný semester 2013/2014

XVIII. ročník BRKOS 2011/2012. Pomocný text. Kde by bola matematika bez čísel? Čísla predstavujú jednu z prvých abstrakcií, ktorú

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

1. písomná práca z matematiky Skupina A

3. kapitola. Axiomatická formulácia modálnej logiky Vzťah medzi syntaxou a sémantikou. priesvitka 1

Prirodzené čísla. Kardinálne čísla

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

Obsah. 1.1 Reálne čísla a ich základné vlastnosti Komplexné čísla... 8

1 Úvod Predhovor Sylaby a literatúra Základné označenia... 3

2-UMA-115 Teória množín. Martin Sleziak

Kompilátory. Cvičenie 6: LLVM. Peter Kostolányi. 21. novembra 2017

VLASTNÉ ČÍSLA A JORDANOV KANONICKÝ TVAR. Michal Zajac. 3 T b 1 = T b 2 = = = 2b

4 Reálna funkcia reálnej premennej a jej vlastnosti

Súčtové vzorce. cos (α + β) = cos α.cos β sin α.sin β cos (α β) = cos α.cos β + sin α.sin β. tg (α β) = cotg (α β) =.

Funkcie - základné pojmy

1-MAT-220 Algebra februára 2012

MIDTERM (A) riešenia a bodovanie

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Deliteľnosť a znaky deliteľnosti

Ján Buša Štefan Schrötter

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Prednáška 1. Logika, usudzovanie a teória dôkazu

zlomok poznatel nej časti skutočnosti. Robí tak prostredníctvom svojich pojmov (tento proces môžeme nazvat formalizácia), jej hlavnou úlohou je potom

Goniometrické substitúcie

FUNKCIE N REÁLNYCH PREMENNÝCH

Reálna funkcia reálnej premennej

1 Polynómy a racionálne funkcie Základy Polynómy Cvičenia Racionálne funkcie... 17

1.1 Zobrazenia a funkcie

PREHĽAD ZÁKLADNÝCH VZORCOV A VZŤAHOV ZO STREDOŠKOLSKEJ MATEMATIKY. Pomôcka pre prípravný kurz

MATEMATICKÁ ANALÝZA 1

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

Vybrané partie z logiky

1. POLIA A VEKTOROVÉ PRIESTORY. V tejto kapitole zavedieme dva druhy algebraických štruktúr, ktoré budú hrať v celom

1. Komplexné čísla. Doteraz ste pracovali s číslami, ktoré pochádzali z nasledovných množín:

Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej x. Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej y. Ak existuje limita.

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

ALGEBRA. Číselné množiny a operácie s nimi. Úprava algebrických výrazov

VLADIMÍR KVASNIČKA JIŘÍ POSPÍCHAL. Matematická logika

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

16. Základne rovinné útvary kružnica a kruh

Vybrané partie z logiky

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

24. Základné spôsoby zobrazovania priestoru do roviny

UNIVERZITA MATEJA BELA V BANSKEJ BYSTRICI FAKULTA PRÍRODNÝCH VIED. Pavol Hanzel, Pavel Klenovčan ČÍSLA A POČÍTANIE

23. Zhodné zobrazenia

5. kapitola Predikátová logika I Úvod do predikátovej logiky

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

Motivácia pojmu derivácia

Lineárne kódy. Ján Karabáš. Kódovanie ZS 13/14 KM FPV UMB. J. Karabáš (FPV UMB) Lineárne kódy Kodo ZS 13/14 1 / 19

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

Planárne a rovinné grafy

Výroky, hypotézy, axiómy, definície a matematické vety

Goniometrické funkcie

množiny F G = {t1, t2,, tn} T a pre ľubovoľný valec C so základňou B1, B2,, Bn v bodoch t1, t2,, tn, takou, že pre t G - F je Bt = E, platí PF(C) = PG

Riešenie cvičení z 5. kapitoly

Logické systémy. doc. RNDr. Jana Galanová, PhD. RNDr. Peter Kaprálik, PhD. Mgr. Marcel Polakovič, PhD.

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH STROJNÍCKA FAKULTA MATEMATIKA 1. Funkcia jednej premennej a jej diferenciálny počet

Matematická logika. Emília Draženská Helena Myšková

Funkcie komplexnej premennej

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

MATEMATIKA PRE FARMACEUTOV

Symbolická logika. Stanislav Krajči. Prírodovedecká fakulta

Mini minimaliz acia an BUˇ Koˇ sice 2011

Analytická geometria

Úvod 2 Predhovor... 2 Sylaby a literatúra... 2 Označenia... 2

2 Základy vektorového počtu

Maturitné úlohy. Matematiky. Pre gymnázium

Príklady na precvičovanie Fourierove rady

Technická univerzita v Košiciach. Zbierka riešených a neriešených úloh. z matematiky. pre uchádzačov o štúdium na TU v Košiciach

BANACHOVE A HILBERTOVE PRIESTORY

ZÁPISKY Z MATEMATICKEJ ANALÝZY 1

Integrovanie racionálnych funkcií

Cvičenie 1.1. Aké pravidlo usudzovania bolo použité pri dôkaze záverov?

Obyčajné diferenciálne rovnice

Riešenia. Základy matematiky. 1. a) A = { 4; 3; 2; 1; 0; 1; 2; 3}, b) B = {4; 9; 16}, c) C = {2; 3; 5},

ELEKTRICKÉ POLE. Elektrický náboj je základná vlastnosť častíc, je viazaný na častice látky a vyjadruje stav elektricky nabitých telies.

Algebra a diskrétna matematika

Transcript:

2. prednáška Teória množín I množina operácie nad množinami množinová algebra mohutnosť a enumerácia karteziánsky súčin Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 1

Definícia množiny Koncepcia množiny patrí medzi základné formálne prostriedky matematiky. Umožňuje formulovať prehľadným a jednotným spôsobom všetky oblasti matematiky prostredníctvom elementárnej štruktúry množiny a operáciami nad ňou. Teória množín vznikla koncom 19. storočia hlavne zásluhou nemeckého matematika Georga Cantora (1845 1918). Elementárnym pojmom teórie množín je element, pod ktorým budeme rozumieť nejaký reálny alebo abstraktný objekt, pričom postulujeme, že objekty medzi sebou sú dobre odlíšiteľné. Definícia. Množina je neusporiadaný súbor elementov. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 2

Poznámky k definícii: k sa nejaké dva elementy nachádzajú v tej istej množine, potom musia byť od seba odlíšiteľné, v množine sa neopakuje výskyt dvoch rovnakých (neodlíšiteľných) elementov v definícii množiny bol použitý elementárny pojem súbor, ktorý nebudeme bližšie špecifikovať Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 3

Element a patrí do množiny označíme výrazom a. Tento výraz chápeme ako výrok, ktorý je pravdivý (nepravdivý), ak element a patrí (nepatrí, čo vyjadríme a ) do množiny. a 1 = 0 ( element a patrí do ) ( element a nepatrí do ) a 1 = 0 ( element a nepatrí do ) ( element a patrí do ) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 4

Špecifikácia množiny Prvý spôsob špecifikácie množiny je založený na vymenovaní všetkých elementov, ktoré do nej patria = { a,b,...,u} Tento spôsob je vhodný len na špecifikácie množín, ktoré obsahujú konečný počet elementov. = Michal,Jana,Eva Príklad. je množina mojich detí, { } Druhý spôsob špecifikácie množiny využíva predikát P(x), ktorý ak je pravdivý (nepravdivý), potom element x patrí (nepatrí) do množiny = x;p x { ( )} Príklad. Množina obsahujúca párne celé čísla = n;n N P n { ( )} Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 5

Charakteristické funkcie Druhý spôsob špecifikácie množiny je pretransformovaný na koncepciu charakteristických funkcií. V tomto prístupe predikát P(x) je určený takto P x = µ x = 1 alebo ( ) ( ) ( ) 1 µ ( x) = 0 ( x ) ( x ) Uvažujme univerzum U, nad ktorou sú definované všetky ostatné množiny. Definícia. Množina (vzhľadom k univerzu U) je pomocou charakteristickej funkcie vyjadrená takto = x U ; µ x = 1 { ( ) } Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 6

Príklad Vyjadrite množinu = (0, 1] pomocou charakteristickej funkcie. Univerzum U je totožné s množinou reálnych čísel R. Charakteristická funkcia ( x ) µ je definovaná takto ( x) ( x ) ( ) 1 pre0< 1 µ = 0 ináč µ () x 1 1 x Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 7

Operácie nad množinami { ; 1} Definícia. Hovoríme, že množina x ( x) x; ( x) 1 { } = µ = sa rovná množine = µ =, =, vtedy a len vtedy, ak charakteristické funkcie oboch množín sú rovnaké ( ) ( = ) = ( x U) µ ( x) =µ ( x) def lternatívna definícia vzťahu rovnosti medzi množinami a je ( ) ( ) ( = ) = def ( x U) ( x ) ( x ) = ( x U) ( x x ) ( x x ) def Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 8

{ ; 1} Definícia. Hovoríme, že množina x ( x) x; ( x) 1 { } = µ = je podmnožinou množiny = µ =,, vtedy a len vtedy, ak každý element z množiny patrí aj do množiny = x U µ x = 1 µ x = 1 ( ) ( ) ( ) ( ( ) ) ( ) def lternatívna definícia podmnožiny je = x U x x def ( ) ( ) ( ) ( ) V prípade, že, potom formula sa prepíše do tvaru. Hovoríme, že je vlastnou podmnožinou, ak a. Rovnosť medzi množinami. = platí vtedy a len vtedy, ak ( ) ( ) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 9

Definícia. Hovoríme, že množina je zjednotenie množín a, vtedy a len vtedy, ak = x; x x = x; µ x = 1 { ( ) ( )} ( ) ( x) max ( x ), ( x) { } { } def µ = µ µ Definícia. Hovoríme, že množina je prienik množín a, vtedy a len vtedy, ak = x; x x = x; µ x = 1 { ( ) ( )} ( ) ( x) min ( x ), ( x) { } { } def µ = µ µ Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 10

Definícia. Hovoríme, že množina je doplnok množiny (vzhľadom k univerzu U), vtedy a len vtedy, ak = x;x = x; µ x = 1 def { } { } ( ) µ ( ) = µ ( ) 1 x x Definícia. Hovoríme, že množina (alebo \ ) je rozdiel množín (relatívny doplnok množín) a, vtedy a len vtedy, ak = x; x x = x; µ x = 1 def { ( ) ( )} ( ) ( x) min ( x ), 1 ( x) µ = µ µ { } { } Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 11

Vennove diagramy C D E Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 12

lgebra teórie množín vlastnosť formula teórie množín komutatívnosť =, = asociatívnosť ( C) = ( ) C, ( C) = ( ) C distributívnosť ( C) ( ) ( C) C = C De Morganove vzťahy =, = idempotentnosť =, = identita U =, = absorpcia =, U = U involúcia =, zákon vylúčenia tretieho = U zákon sporu = rozdiel množín = distributívne zákony pre ( C) = ( ) ( C), ( C) = ( ) ( C) rozdiel =, ( ) ( ) ( ) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 13

Verifikácia korektnosti formuly ( C) = ( ) ( C) ( ) ( C) C C C ( C ) C C C C C Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 14

Tabuľková metóda pre verifikáciu formúl teórie množín 1 2 3 5 6 7 8 C 4 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 15

( C) = ( ) ( C) oblasť C C C C C 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 1 1 0 1 1 3 1 1 0 1 1 0 1 1 4 0 1 0 1 0 0 0 0 5 1 0 1 1 1 0 1 1 6 1 1 1 1 1 1 1 1 7 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 0 1 0 1 0 0 0 ( ) ( ) ( ) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 16

oblasť C ( C) = ( ) ( C) C C ( C) ( ) ( C) 1 0 0 0 0 0 1 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0 3 1 1 0 1 1 0 1 1 4 0 1 0 1 0 1 0 0 5 1 0 1 0 0 1 0 0 6 1 1 1 0 1 1 0 0 7 0 1 1 0 0 1 0 0 8 0 0 1 0 0 1 0 0 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 17

( ) = a ( ) =. 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 18

Použitie charakteristických funkcií k dôkazu formúl v teórii množín Dôkaz De Morganovej formuly ( ) = { } { } ( ) 1 ( ) 1 ( ) ( ) µ ( ) = 1 µ ( ) 1 µ ( ) µ x = µ x = max µ x, µ x x min x, x Použitím algebraickej identity 1 max{ a,b} = min{ 1 a, 1 b} dokážeme, že formule sú totožné pre ľubovolné charakteristické funkcie, čiže platí x U µ x =µ x ( ) ( ) ( ) ( ) Tým sme dokázali, že množiny ( ) a sa navzájom rovnajú. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 19

Dôkaz distributívneho zákona ( C) = ( ) ( C) { C } ( ) { ( ) C( )} ( )( ) ( ) ( ) { } µ x = max µ x, µ x = max µ x,min µ x, µ x C { } { ( ) ( )} { ( ) C( )} ( ) ( ) min ( x ), C C( x ) µ = µ µ { } = min max µ x, µ x,max µ x, µ x Použitím algebraickej identity { { }} = min max{ a,b },max{ a,c} max a,min b,c { } dostaneme, že vyššie uvedené charakteristické funkcie sa rovnajú ( ) ( x U) ( )( x C ) ( ) ( C) µ =µ Tým sme dokázali, že množiny ( C) a ( ) ( C) sa rovnajú Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 20

Definícia. k množina je konečná (obsahuje konečný počet elementov), potom jej mohutnosť (kardinalita), označená, je počet elementov, ktoré obsahuje. k množina obsahuje nekonečný počet elementov, potom jej mohutnosť je nekonečná, =. Príklad (a) { x;x je celé číslo ohraničené 18 x 17 2} = < <, = 8, (b) { x; x je celé číslo } { 014916,,,,,...} = =, =, = = = =, = 4, (c) { x;x 2 1alebo2x 2 1} { 1, 11, 2, 1 2} { } (d) = a, { a,b },{ a,b,c}, = 3, (e) = { a, { a },{{ a} }}, = 3. (f) = { 123456,,,,, }, { 2, 1012,,, } =, = 4. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 21

Enumerácia elementov v množinách Jednoduchý príklad. Nech a sú disjunktné množiny ( = ), potom mohutnosť ich zjednotenia je určená súčtom mohutností jednotlivých množín = +... = + +... + 1 2 n 1 2 n Veta. Mohutnosť množiny je určená formulou = + Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 22

= + + Mohutnosť samotných množín a je určená takto = + = + 1 2 n n n... = + +... n i i j i j k i= 1 i,j= 1 i,j,k= 1 ( 1) n+ 1 ( i< j) ( i< j< k)... 1 2 n Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 23

Príklad Dokážte formulu indukciou C = + + C C C + C ( ) ( ) C = + C C ( ) ( ) ( ) = + + C C C ( ) ( ) ( ) = + + C + C C = + + C C C + C Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 24

Dokážte formulu Príklad 1 2 = 1 1 2 1 2 1 2 Dokážte formulu 1 2 = N 2 + 1 2 ( ) ( ) 1 2 = 1 + 2 1 2 = 1 + N 2 1 U 2 1 1 2 ( ) 1 2 1 1 2 1 2 1 1 2 2 1 2 = N + = N + = N + Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 25

Príklad Každý zo 100 študentov Fakulty informatiky UGM študuje aspoň jeden z týchto odborov: matematika, informatika a ekonómia. Nech U je množina všetkých študentov FI UGM, M je množina študentov matematiky, I je množina študentov informatiky a E je množina študentov ekonómie. Počty študentov sú určené tabuľkou: študenti symbol počet všetci U 100 matematika M 65 informatika I 45 ekonómia E 42 matematika a informatika M I 20 matematika a ekonómia M E 25 informatika a ekonómia I E 15 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 26

(i) Prvou úlohou je zistiť, koľko študentov súčasne študuje tri odbory, M I E =? U = M I E = M + I + E M I M E I E + M I E Táto formulu nám špecifikuje počet študentov, ktorí súčasne študujú matematiku, informatiku a ekonómiu 100 = 65 + 45 + 42 20 25 15 + M I E potom M I E = 8. (ii) Druhou úlohou je zistiť, koľko študentov matematiku a informatiku, ale nie ekonómiu, M I E =? Mohutnosť množiny M I môžeme vyjadriť takto M I = M I E + M I E M I E = M I E + M I Použitím predchádzajúcich výsledkov dostaneme M I E = M I E + M I = 20 8 = 12 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 27

(iii) Poslednou treťou úlohou je zistiť, koľko študentov študuje len informatiku, ale nie matematiku a ekonómia, M I E =? Množinu I rozložíme na štyri disjunktné podmnožiny I = I M M E E = ( ) ( ) I M E + I M E + I M E + I M E Platia tieto identity I M E = I E I M E I M E = I M I M E Dosadením týchto výsledkov do predošlého vzťahu dostaneme I = I M E + I E + I M + I M E alebo I M E = I + I M E I E I M = 45 + 8 15 20 = 18 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 28

Upozornenie Pojem množina môže byť zovšeobecnený tak, že elementy množiny môžu byť taktiež množiny. k pristúpime na túto terminológiu, potom je korektný výrok množina, ktorá obsahuje všetky možné množiny Russell poukázala na skutočnosť, že takto formulované výroky sú vnútorne rozporné (pokúste sa rozhodnúť, či táto množina obsahuje samu seba) Russell navrhol prekonať túto vnútornú kontradikčnosť intuitívnej teórie množín tak, že pojem množina sa môže používať len na prvej úrovni, t. j. keď elementami tejto množiny sú elementy, ktoré nemajú svoju štruktúru. Na druhej úrovni používal termín rodina množín, jej elementy sú množiny z prvej úrovni. Na ďalšej tretej úrovni môžeme hovoriť o triede množín, jej elementy sú rodiny množín z predchádzajúcej druhej úrovne. Výrok množina, ktorá obsahuje všetky možné množiny je nekorektný, jeho správna forma je rodina všetkých možných množín. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 29

Nech I { 12,,...,n} Rodina množín = je množina indexov, ktorá obsahuje prvých n kladných celých čísel. Predpokladajme, že pre každý index i I má definovanú množinu i, potom rodina množín je definovaná takto { ;i I} {,,..., } = = i 1 2 n Pre rodinu množín môžeme definovať operáciu prieniku a zjednotenie jej množín i I { ( )} =... = x; i x i I i 1 2 n i { ( )} =... = x; i x i 1 2 n i Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 30

Príklad i = {množina obsahuje binárne reťazce, ktorých dĺžka nie je väčšia ako i} i I i 1 = {0,1} 2 = {0,1,00,01,10,11}... =... = i I 1 2 n 1 =... = i 1 2 n n Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 31

Potenčná množina Definícia. Množina P() sa nazýva potenčná množina vzhľadom k množine vtedy a len vtedy, ak obsahuje všetky možné podmnožiny množiny P = ; ( ) { } P ( ) a P ( ) Veta. Potenčná množina P() spĺňa tieto vlastnosti ( ) ( ) P( ) P ( ) P( ) P( ) P ( ) P( ) P( ) = P ( ) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 32

Príklad = P ( ) = { } = {a} P ( ) = {,a { }} = {a,b} P ( ) = {,a,b,a,b { } { } { }} = {a,b,c} P ( ) =,a,b,c,a,b,b,c,a,c,a,b,c { } { } { } { } { } { } { } { } Poznámka. Pri práci s potenčnými množinami musíme veľmi starostlivo rozlišovať medzi symbolmi a. k a a a P. { } Študujme množinu 12,,{ 1} P, potom { } alebo { } ( ) =, potom potenčná množina P() je ( ) = { } { } { } { } { } { { }} { { }} { { }} { 1 2 1 12 1 1 2 1 12 1 },,,,,,,,,,,, Pripomíname, že elementy 1, {1} {{1}} sú rôzne. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 33

Veta. Mohutnosť potenčnej množiny P() je určená jednoduchým vzťahom P ( ) = 2 Nech množina obsahuje n elementov, { a,a,...,a } = 1 2 n, každá podmnožina môže byť určená pomocou binárneho vektora dĺžky n, ak v i-tej polohe tohto vektora je 1 (0), potom a i ( a i ). Každá podmnožina z potenčnej množiny P ( ) je jednoznačne špecifikovaná binárnym vektorom dĺžky n. Pretože celkový počet rôznych binárnych vektorov dĺžky n je 2 n, toto číslo špecifikuje aj P =, kde = n. Tento jednoduchý mohutnosť potenčnej množiny, ( ) 2 n výsledok viedol niektorých autorov k tomu, že potenčnú množinu označili symbolom 2, jej mohutnosť sa rovná 2. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 34

Karteziánsky súčin množín V mnohých matematických disciplínách alebo v ich aplikáciách vystupujú usporiadané dvojice elementov. Napríklad, komplexné číslo môže byť charakterizované, ako usporiadaná dvojica reálnych čísel, z = (x,y), kde x (y) je reálna (komplexná) časť. Základná relácia pre usporiadané dvojice je rovnosť: (x,y) = (x,y ), ktorá platí vtedy a len vtedy, ak sú si rovné ich prvé a druhé časti, x = x a y = y. Táto podmienka rovnosti platí aj pre komplexné čísla, ktoré sú si rovné vtedy a len vtedy, ak sa rovnajú ich reálne a imaginárne časti. Definícia. Množina X vtedy a len vtedy, ak Y sa nazýva kartézianský súčin dvoch množín X a Y {( ) } X Y = x,y ;x X ay Y Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 35

Poznámky V prípade, že X = Y, potom X X X 2 =. k aspoň jedna z množín X alebo Y je prázdna množina, potom aj karteziánsky súčin X Y je prázdny. k množiny X a Y sú obe neprázdne, potom X Y = Y X vtedy a len vtedy, ak X = Y Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 36

Znázornenie kartézianského súčinu pomocou Vennových diagramov Nech X = { 12, } a Y { a,b,c} =, potom {( 1 ) ( 1 ) { 1 } ( 2 ) ( 2 ) ( 2 )} X Y =,a,,b,,c,,a,,b,,c reprezentácia tohto súčinu pomocou Vennovho diagramu je znázornená a (1, a) (2, a) Y b (1, b) (2, b) X Y c (1, c) (2, c) X 1 2 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 37

Nech X = [ 01, ] a Y [ 11, ] Príklad = sú uzavreté intervaly reálnych čísel, karteziánsky súčin týchto dvoch intervalov poskytuje obdĺžníkovú oblasť reálnych čísel 1 Y X Y -1 X 0 1 Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 38

Nech { 2 2 X ( x,y );x y 1} súradnicového systému a Y [ 01, ] Príklad = + = je kružnica o polomere 1 so stredom v centre = je jednotková úsečka, karteziánsky súčin týchto dvoch oblastí produkuje povrch valca dĺžky 1 a s polomerom 1 Y 1 0 X Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 39

Koncepcia usporiadanej dvojice môže byť zovšeobecnená na usporiadanú n-ticu, pomocou karteziánskeho súčinu n množín. (( x 1,x 2,...,xn) = ( x 1,x 2,...,x n) ) i( xi = x i) Definícia. Množina X1 X 2... Xn sa nazýva karteziánsky súčin n množín X 1, X 2,..., X n vtedy a len vtedy, ak X X... X = x,x,...,x ; x X, x X,..., x X {( ) } 1 2 n 1 n 1 1 2 2 n n k všetky množiny z karteziánskeho súčiny sa rovnajú množine X, potom výraz X1 X 2... Xn je zjednodušený na X n. Kartézianský súčin môžeme taktiež vyjadriť symbolicky takto n 1 2 n =X i= 1 X X... X X i Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 40

Nech = { 12, }, = { a,b} a C {, } Príklad = αβ, potom karteziánsky súčin týchto množín má tvar C = 1,a, α, 1,a, β, 1,b, α, 1,b, β, 2,a, α, 2,a, β, 2,b, α, 2,b, β {( ) ( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( )} Príklad Nech X1 = X 2 =... = Xn = R, kde R je množina reálnych čísel. Potom R n je množina obsahujúca n-tice reálnych čísel {( 1 2 n) 1 2 n } n R = x,x,...,x ; x,x,...,x R a môže byť interperetovaná ako n-rozmerný lineárny priestor. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 41

Veta. Mohutnosť karteziánskeho súčinu X Y dvoch množín X a Y s konečnou mohutnosťou, X = m a Y = n, sa rovná súčinu mohutností jej zložiek X Y = X Y = m n X X... X = X X... X = m m... m 1 2 n 1 2 n `1 2 n Veta. Karteziánsky súčin množiny s prienikom alebo zjednotením dvoch množín X a Y vyhovuje podmienkam distributívnosti ( X Y) = ( X) ( Y) ( X Y) = ( X ) ( Y ) ( X Y) = ( X) ( Y) X Y = X Y ( ) ( ) ( ) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 42

Dôkaz vlastnosti ( X Y) = ( X) ( Y) Nech ( a,x) ( X Y), potom a a x ( X Y). Z posledného výrazu vyplýva, že x sa súčasne vyskytuje v X a taktiež aj v Y. Potom ( a,x) X a taktiež aj ( a,x) Y, čiže ( a,x) ( X ) ( Y), čo bolo potrebné dokázať. Nech = { a,b}, X = { x,y} a Y { y,z} =. Príklad ( ) { } { } { } ( ) ({ } { }) {( a,x ),( a,y ),b,x ( ),b,y ( )} {( a,y ),a,z ( ),b,y ( ),b,z ( )} {( a,y ),( b,y) } ( ) { } { } { } = ( a,y ),( b,y) X Y = a,b x,y y,z = a,b y ( ) ( ) { } { } X Y = a,b x,y a,b y,z = = Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 43

Veta. Pre ľubovolné tri množiny, a X platí implikácia X X ( ) ( ) ( ) ( ) k X je neprázdna množina, potom X X (( ) ( )) ( ) X X X Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 44

Množina ako dátová štruktúra v informatike V mnohých aplikáciách množinová dátová štruktúra podstatne uľahčuje implementáciu algoritmov, ktoré sú založené na formalizme teórie množín. ko príklad takýchto algoritmov môže slúžiť teória grafov, ktorej jednoduchá a súčasne aj elegantná teória je založená na množinách. Základný prístup k implementácii dátovej štruktúry množiny je jej charakteristická binárna funkcia, ktorá môže byť reprezentovaná binárnym vektorom. Maximálna dĺžka tohto vektora (napr. 2 8 = 256) špecifikuje maximálnu mohutnosť implementovanej množiny. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 45

Uvažujme binárne vektory dĺžky 2 3 = 8, ktoré určujú množiny v rámci univerzálnej množiny U={1,2,3,4,5,6,7,8}. inárny vektor (11001100)špecifikuje množinu ={1,2,5,6}. k binárny vektor obsahuje len nuly, potom množina = ; ak binárny vektor obsahuje len jednotky, potom = U. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 46

Operácia zjednotenia množín a, C =, ktoré sú reprezentované binárnymi vektormi µ = ( a 1,a 2,...,an ), µ = ( b 1,b 2,...,bn ) je realizovaná pomocou binárnej operácie disjunkcie µ = ( c 1,c 2,...,cn) = ( a 1,a 2,...,an) ( b 1,b 2,...,bn) kde c = max a,b { } i i i Operácia prieniku množín a, C =, je realizovaná pomocou binárnej operácie konjunkcie µ = ( c 1,c 2,...,cn) = ( a 1,a 2,...,an) ( b 1,b 2,...,bn) kde c = min a,b { } i i i Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 47

Operácia rozdielu množín a, C =, je realizovaná pomocou binárnej operácie rozdielu µ = ( c 1,c 2,...,cn) = ( a 1,a 2,...,an) ( b 1,b 2,...,bn) kde c = min a, 1 b { } i i i Operácia komplementu množiny, C =, je realizovaná pomocou binárnej operácie komplementu µ = ( ) = ( 1 1 1 ) c 1,c 2,...,c n a 1, a 2,..., an Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 48

Príklad Definujme dva binárne vektory dĺžky 8 (t. j. univerzum U={1,2,3,4,5,6,7,8}) µ =(11001111) ={1,2,5,6,7,8} µ =(00011001) ={4,5,8} Zjednotenie je určené pomocou binárnej operácie disjunkcie (11001111) (00011001)=(11011111) Výsledný vektor špecifikuje množinu C = {1,2,4,5,6,7,8}. Prienik je určený pomocou binárnej operácie konjunkcie (11001111) (00011001)=(00001011) Výsledný vektor špecifikuje množinu C = {5,7,8}. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 49

Rozdiel je určené pomocou binárnej operácie rozdiel (11001111) (00011001)=(11000110) Výsledný vektor špecifikuje množinu C = {1,2,6,7}. Komplementy a sú vykonané pomocou operácie negácie pre binárne vektory µ = (11001111)=(00110000) µ = (00011001)=(11100110) Výsledné vektory reprezentujú množiny C = = { 34, } a C { 12367,,,, } = =. Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 50

The End Jos de Mey (1927-2007) Verzia: 27. 9. 2009 Priesvtika: 51