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定義(餘集):設A、B為集合。選取公式φ(x):xB,這公式只含有一個變元x。由內涵公理,得知存在一個集合{xA
| xB }或者{
x | xA
xB }。這是A的一個子集,稱為B在A中的餘集(補集),有時也稱為A和B的差,常為A
\ B 或 A - B。由定義出發,得知:xA
\ B (xA) (
xB )。
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例子:A={1, 2, 3},B={1, 2, 4}。則A \B ={ 3},而B\ A={4}。
一般地,A \B ≠B\ A。
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(課外練習題)
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證明 :“A \ B=B \ A”不一定成立。並決定集合A\B、B\A皆是個空集的充要條件。
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證明:A \ B=B \ A當且僅當A=B。
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重溫上一課
定義(有序對):設a、b為集合,利用無序對公理,分別存在集兩個合{a,
a}={a}、{a, b}。再一次利用無序義公理,存在集合{ {a}, {a , b} }稱為a、b的有序對,記作(a
, b)。對於有序對,有以下的重要定理:
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定理:(a, b) = (c, d)當且僅當a=c
b=d。
證:假設a=c及 b=d:則有集合{a}={c}及{a,
b} ={c, d}相等。
{ {a}, {a,b} }={ {c}, {c, d} },即(a, b) = (c, d)。
相反地,假設(a, b) = (c, d),則{ {a}, {a, b} }={ {c}, {c, d} },有兩個可能:
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假設a≠b:則{c}≠{a, b}(否則的話有a=b=c,這與假設矛盾)。
應用外延公理於{c}{
{c}, {c, d} }={ {a}, {a, b} }及由於{c}≠{a, b},得{a}={c},再由外延公理得a=c。
接著將c用a代換後,並應用外延公理於{a , b}{
{a}, {a, b} }={ {a}, {a, d} }及由於{a}≠{a, b},得{a, b}={a, d}。再用外延公理d{a,
b}及a≠b,得知d=b。
所以有a=c及時b=d。
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假設a=b,這時{ {c}, {c, d} }={ {a}, {a, b} }={ {a}, {a, a} }={ {a} }。
由延外公理,得知{c}={c, d} ={a}。再由外延公理,得知a=c=d。
由此,得知a=c及b=d。
總結地,有a=c b=d。
註:有序對是個非常有用的概念,以上的定理將第一個集合(元素)和第二個集合(元素)分開。例如:(1
, 2) ≠(2, 1)。
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引入新的公理:
併集公理:Sxy(
xyya→
xS )。
對已知集合a,存在著集合s,凡是a的元素的元素都是s的成員。
記S=∪a,稱為a的併集。
時常記A∪B=∪{ A , B } 及A1∪A2∪ ....∪An={A1,
A2, ...., An}。
xA∪B(
xA)(
xB ),
x∪ay
( yaxy)
特別地對於A1∪A2∪ ....∪An,利用滿足結合律,有以下的劃刻方法:
xA1∪A2∪
....∪An( xA1)(
xA2 ) ....(
xAn)。
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例:∪{ {a , b}, {c} }={a , b , c}。∪{a}=a。
∪(a, b)=∪{ {a}, {a , b} }={a,
b}。
堂上練習: