background image

Logika i teoria mnogości – Wykład 2 

Teoria mnogo

ści 

Teoria mnogości to dział matematyki zajmujący się badaniem ogólnych 

własności zbiorów niezależnie od natury elementów, z których się składają. 

Twórcą tej teorii był matematyk niemiecki Georg Cantor (1845 – 1918). 

Pojęcia pierwotne tej teorii to zbiór oraz przynależność do zbioru.  

Definiujemy następujące podstawowe pojęcia: 

 

 - zbiór pusty (nie ma żadnego elementu, 

x

x

  Relacja inkluzji (zawierania) - 

)

(

B

x

A

x

B

A

  

  Równość zbiorów - 

)

(

)

(

A

B

B

A

B

x

A

x

x

B

A

=

 

Uwaga: Zbiór pusty jest tylko jeden i jest on podzbiorem dowolnego zbioru. 

Działania na zbiorach: 

  Suma - 

}

:

{

B

x

A

x

x

B

A

=

  Iloczyn - 

}

:

{

B

x

A

x

x

B

A

=

  Różnica - 

}

:

{

}

:

{

\

B

x

A

x

B

x

A

x

x

B

A

=

=

  Dopełnienie – oznaczenia A’ = -A X\A  (

)

'

A

x

A

x

Uwaga: Elementy zbiorów mogą też być zbiorami.  

Sposoby określania zbiorów 

•  Wypisanie elementów zbioru, np. {a

1

, a

2

, …,a

n

}; 

•  Określenie zbioru przy pomocy funkcji zdaniowej – gromadzenie 

elementów mających wspólną cechę opisaną pewną funkcją zdaniową. 

Ogół elementów x, które mają własność W(x) oznaczamy 

)}

(

:

{

x

W

x

Uwaga: Może się zdarzyć, że opisana w taki sposób klasa obiektów nie 

jest zbiorem (przykład – antynomia Russela). Aby uniknąć takiej 

sytuacji wybieramy elementy spełniające określoną własność spośród 

ustalonego wcześniej zbioru X. Tworzymy nowy zbiór 

)}

(

:

{

x

W

X

x

•  Określenie zbioru jako obraz zbioru wyznaczony przez funkcję -  

}

:

)

(

{

)

(

A

a

a

f

x

A

f

=

=

.  

background image

Logika i teoria mnogości – Wykład 2 

W

łasności działań i relacji na zbiorach 

Niech X – ustalony zbiór - przestrzeń (tzn. rozważamy tylko elementy i 

podzbiory tego zbioru) oraz ABC 

 X

•  Własności relacji inkluzji 

1.  A 

 A   

 

 

zwrotność 

2.  A 

 B  B  C  A  C  przechodniość  

3.  A 

 B  B  A  A = B 

antysymetryczność 

•  Własności działań 

1.   

A

B

B

A

A

B

B

A

=

=

     

 

 

przemienność 

2.   

C

B

A

C

B

A

C

B

A

C

B

A

=

=

)

(

)

(

)

(

)

(

   

 

łączność 

3.   

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

C

A

B

A

C

B

A

C

A

B

A

C

B

A

=

=

 

rozdzielność 

4.   

)

\

(

)

\

(

)

(

\

)

\

(

)

\

(

)

(

\

B

C

A

C

B

A

C

B

C

A

C

B

A

C

=

=

, stąd       

'

'

)'

(

'

'

)'

(

B

A

B

A

B

A

B

A

=

=

       prawa de Morgana 

5.   

;

'

,

\

,

,

,

)'

'

(

,

'

,

\

,

,

=

=

=

=

=

=

=

=

=

A

A

A

A

A

A

A

A

A

X

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

 

6.   Monotoniczność sumy i iloczynu:     

1

1

1

1

1

1

B

A

B

A

B

A

B

A

B

B

A

A

 

7.   

'

'

\

\

A

B

A

C

B

C

B

A

 

8.    

B

A

A

B

A

 

9.    Następujące warunki są równoważne: 

      

=

=

=

B

A

A

B

A

B

B

A

B

A

\

Zbiór pot

ęgowy 

Def. 1. Niech A będzie dowolnym zbiorem. Zbiorem potęgowym zbioru A 

nazywamy zbiór wszystkich jego podzbiorów. Stosujemy oznaczenia: 

}

:

{

:

)

(

2

A

B

B

A

A

=

=

Uwaga: Zawsze  

).

(

,

A

A

                        

Fakt.    

).

(

)

(

B

A

B

A

 

background image

Logika i teoria mnogości – Wykład 2 

Iloczyn kartezja

ński 

Def. 2. Parę uporządkowaną elementów a i b oznaczamy <a,b> lub (a,b),  

a - pierwsza współrzędna , b - druga współrzędna. Para uporządkowana ma 

własność:   (a,b) = (c,d

  a = c  b = d. 

Uwaga: Istotne jest rozróżnienie kolejności elementów. Można wprowadzić 

inną definicję (Kuratowskiego):   (a,b)= {{a},{a,b}} 

Podobnie można zdefiniować n-ki uporządkowane (a

1

a

2

, …,a

n

) jako obiekty 

rozróżniające swoje kolejne współrzędne. 

Def. 3. Iloczynem kartezjańskim zbiorów A i B (produktem) nazywamy zbiór 

=

=

=

×

B

A

gdy

B

A

gdy

B

b

A

a

b

a

B

A

}

:

)

,

{(

              

Fakt: Jeżeli X i Y są zbiorami skończonymi, X ma m elementów, a Y ma n 

elementów, to X

Y jest skończony i ma mn elementów. 

Własności produktu 

• 

X

Y

Y

X

×

×

 

• 

)

(

)

(

Z

Y

X

Z

Y

X

×

×

=

×

×

 

• 

×

×

=

×

),

(

)

(

)

(

Z

X

Y

X

Z

Y

X

- oznacza działanie 

,

 lub \. 

Dzia

łania nieskończone – uogólnione sumy i iloczyny zbiorów 

Niech 

X

 - dowolna przestrzeń, 

T

 - dowolny zbiór (zbiór indeksów). 

Def. 4. Indeksowaną rodziną podzbiorów X  nazywamy każdą funkcję  

,

:

,

2

:

t

X

A

t

f

T

f

a

   gdzie 

X

A

T

t

t

,

Oznaczenie rodziny indeksowanej:   

}

:

{

)

(

:

)

(

}

{

T

t

A

T

f

A

A

t

T

t

t

T

t

t

=

=

=

 

Def. 5. Uogólnioną sumą rodziny zbiorów  

}

:

{

T

t

A

t

 nazywamy zbiór: 

}

:

{

:

t

T

t

t

A

x

T

t

X

x

A

=

U

Uogólnionym iloczynem rodziny zbiorów  

}

:

{

T

t

A

t

 nazywamy zbiór: 

}

:

{

:

t

T

t

t

A

x

T

t

X

x

A

=

I

Uwaga:    

t

T

t

t

A

x

T

t

A

x

U

,      zaś   

t

T

t

t

A

x

T

t

A

x

I

background image

Logika i teoria mnogości – Wykład 2 

Własności działań nieskończonych 

Tw.  Jeżeli 

T

t

t

T

t

t

B

A

)

(

,

)

(

 są indeksowanymi rodzinami podzbiorów zbioru X 

 X, to prawdziwe są zależności: 

     1.    

,

)

(

A

A

A

A

T

t

T

t

t

t

U

 

     2.    

,

)

(

I

T

t

t

t

A

A

A

A

T

t

 

     3.     

,

)

(

U

U

U

T

t

t

T

t

t

T

t

t

t

B

A

B

A

=

 

4.    

I

I

I

T

t

t

T

t

t

T

t

t

t

B

A

B

A

=

)

(

5.    

,

)

(

|

U

U

T

t

t

T

t

t

A

A

A

A

=

 

6.    

,

)

(

I

I

T

t

t

T

t

t

A

A

A

A

=

 

     7.    

I

U

T

t

t

T

t

t

A

A

A

A

=

)

\

(

\

     oraz    

U

I

T

t

t

T

t

t

A

A

A

A

=

)

\

(

\

,    

            stąd     

I

U

T

t

t

T

t

t

A

A

=

'

'

)

(

    oraz    

,'

'

)

(

U

I

T

t

t

T

t

t

A

A

=

 

     8.    

I

I

U

U

T

t

t

S

t

t

T

t

t

S

t

t

A

A

A

A

T

S

9.    

t

t

B

A

T

t

I

I

U

U

T

t

t

T

t

t

T

t

t

T

t

t

B

A

B

A

Pusta rodzina zbiorów gdy T = 

,  

}

:

{

t

A

t

, wtedy: 

=

U

t

t

A

oraz 

X

A

t

t

=

I

Rodziny podwójnie indeksowane 

Jeśli T = I×J, to rodzinę 

)

,

(

)

(

j

i

A

T

f

=

 oznaczamy A

i,j

.  

Możemy zdefiniować działania uogólnione po dwóch indeksach, np.: 

Na początku wyznaczamy  

}

:

{

:

,

,

j

i

J

j

j

i

i

A

x

J

j

x

A

B

I

i

=

=

I

Następnie otrzymujemy zbiór   

U

UI

I

i

i

I

i

J

j

j

i

B

A

∈ ∈

=

,

Mamy więc   

j

i

I

i

J

j

j

i

A

x

J

j

I

i

A

x

,

,

)

(

)

(

∈ ∈

UI

Analogicznie definiujemy inne podwójne działania uogólnione.