集合的證明及相關習題


1、吸收律證明(A∪(A∩B) = A )

文氏圖:

image

注:三角形區域為 (A∩B)

證明:
∵A = A∩E                        //E為全集
∴A∪(A∩B) = (A∩E)∪(A∩B)
根據分配律倒推可知:
(A∩E)∪(A∩B) = A∩(B∪E)
∵B∪E = E
∴A∩(B∪E) = A∩E = A

點評:證明過程引入全集E,利用恆等律 A = A∩E,A∪E = E 的性質來增加或消去元素,從而拼湊成對應的定律

2、習題1(劉敘華—離散數學)
證明:A∪(B-A) = A∪B

文氏圖:

image

證明:
∵B-A = B∩~A
∴A∪(B-A) = A∪(B∩~A)
根據分配律:
A∪(B∩~A) = (A∪B)∩(A∪~A)
               = (A∪B)∩E
               = A∪B   
點評:證明過程引入全集E,利用 A∪~A = E 的性質來消去元素

3、習題2(劉敘華—離散數學)
證明:如 A∪B = A∪C,A∩B = A∩C
      則 B = C
      即 如果任意一個集合 X 和同一個集合 A 的交集和並集都相等,則該集合 X 是同一個集合

證明:
∵B = B∩(A∪B)
∵A∪B = A∪C
∴B = B∩(A∪C)
根據分配律:
B∩(A∪C) = (B∩A)∪(B∩C)
∵A∩B = A∩C
∴(B∩A)∪(B∩C) = (A∩C)∪(B∩C)
                    = C∩(A∪B)
∵A∪B = A∪C
∴C∩(A∪B) = C∩(A∪C)
根據吸收率倒推:
C∩(A∪C) = C
∴B = C
點評:證明過程充分運用給出的已知條件,將B從擴展式中消除

4、習題3(劉敘華—離散數學)
證明:A∩(B-C) = (A∩B)-(A∩C)
      即在此形勢下(也僅在此情況下),減法也符合分配律

文氏圖:

image

注:圖1中三角形區域為 (B-C),草綠色區域為 A,三角形和草綠色底色重疊區域即為他們的交集

     圖2中三角形區域為 (A∩C),草綠色區域為 (A∩B),草綠色區域中扣除三角形區域后剩下的部分即為 (A∩B)-(A∩C)

證明:
(A∩B)-(A∩C) = (A∩B)∩~(A∩C)
根據De.Morgan定律:
~(A∩C) = ~A∪~C
∴(A∩B)∩~(A∩C) = (A∩B)∩(~A∪~C)
根據交換律:
(A∩B)∩(~A∪~C) = A∩B∩(~A∪~C)
                        = B∩A∩(~A∪~C)
                        = B∩(A∩(~A∪~C))
                        = B∩((A∩~A)∪(A∩~C))
∵(A∩~A) = Φ
∴B∩((A∩~A)∪(A∩~C)) = B∩(Φ∪(A∩~C))
                                = B∩(A∩~C)
根據交換律:
B∩(A∩~C) = B∩A∩~C
               = A∩B∩~C
               = A∩(B∩~C)
               = A∩(B-C)

點評:此題的證明過程主要是要充分運用交換律,將相關的元素交換到一起后進行運算,同時此題正向推導困難(因為消除比增加容易,長式子縮短容易),故在正向推導受阻的情況下,可以嘗試反向推導

5、習題3(劉敘華—離散數學)
證明:(A∪B)-(A∩B) = (B-A)∪(A-B)
      即2個集合的並集減去其交集 = 2個集合互減的並集

文氏圖:

image

注:圖1中三角形區域為 (A∩B),草綠色區域為 (A∪B),草綠色區域中扣除三角形區域后剩下的部分即為 (A∪B)-(A∩B)

     圖2中三角形區域為 (B-A),草綠色區域為 (A-B),草綠色區域和三角形區域即為 (B-A)∪(A-B)

證明:
(A∪B)-(A∩B) = (A∪B)∩~(A∩B)
根據De.Morgan定律:
~(A∩B) = ~A∪~B
∴(A∪B)∩~(A∩B) = (A∪B)∩(~A∪~B)
將(A∪B)當作一個整體,利用分配律可知:
(A∪B)∩(~A∪~B) = ((A∪B)∩~A)∪((A∪B)∩~B)
再次利用分配律:
((A∪B)∩~A)∪((A∪B)∩~B) = ((A∩~A)∪(B∩~A))∪((A∩~B)∪(B∩~B))
                                    = (Φ∪(B∩~A))∪((A∩~B)∪(Φ))
                                    = (Φ∪(B∩~A))∪((A∩~B)∪(Φ))
                                    = (B∩~A)∪(A∩~B)
                                    = (B-A)∪(A-B)

點評:此題的證明過程利用了將分式 A∪B 當作整體代入對應公式進行運算,然后利用 A∩~A= Φ 做消除運算


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM