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数学 · 集合的运算

读懂并集、交集和补集

符号背过了,一组合起来就分不清谁是谁的补集。

∪ 表示“或”,∩ 表示“且”,A′ 表示“不属于 A”。要读对这些符号,最稳妥的办法是先写全集,再把结果的元素一个个列出来。

这一课是 集合的运算 单元的第一课,后面的文氏图题都用这里的符号。

三个符号的意思

符号 读作 意思
A ∪ B A 并 B 属于 A 或属于 B(或两者都属于)的元素
A ∩ B A 交 B 同时属于 A 和 B 的元素
A′ A 的补集 全集 ξ 中不属于 A 的元素

补集永远相对于全集。全集不同,同一个集合的补集也不同。

例题:五个结果

令 ξ = {1, 2, 3, …, 15},A = {3, 6, 9, 12, 15}(3 的倍数),B = {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15}(奇数)。

要求 怎样想 结果
A ∪ B 两个集合的元素合并,重复的写一次 {1, 3, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 15}
A ∩ B 两边都有的 {3, 9, 15}
A′ 全集中去掉 A {1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14}
A′ ∩ B 不在 A 里,又在 B 里 {1, 5, 7, 11, 13}
(A ∪ B)′ 先做并集,再取补集 {2, 4, 8, 10, 14}

个数核对:n(A ∪ B) = 5 + 8 − 3 = 10,而 n(ξ) = 15,所以 n((A ∪ B)′) = 15 − 10 = 5,与上面的 5 个元素一致。

最常见的错误:把补集“分配”下去

有同学以为 (A ∪ B)′ 等于 A′ ∪ B′。用上面的例子对照就知道不对。

A′ ∪ B′ 是 A′ 和 B′ 合并,也就是全集去掉 A ∩ B = {3, 9, 15},剩下 12 个元素。而 (A ∪ B)′ 只有 5 个元素。

错误想法 正确想法
(A ∪ B)′ 等于 A′ ∪ B′ 等于 A′ ∩ B′
元素个数 12 个 5 个
读法 不在 A,或不在 B 既不在 A,也不在 B

补集遇到 ∪ 要变成 ∩,遇到 ∩ 要变成 ∪。用元素对照一次,比背规则更牢。

自测题

令 ξ = {1, 2, 3, …, 12},P = {2, 3, 5, 7, 11}(质数),Q = {2, 4, 6, 8, 10, 12}(偶数)。求 P ∩ Q、P′ ∩ Q 和 (P ∪ Q)′。

答案

P ∩ Q:两边都有的只有 2,所以是 {2}。

P′ ∩ Q:不是质数又是偶数,把 Q 里的 2 去掉,得 {4, 6, 8, 10, 12}。

P ∪ Q = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12},共 10 个元素,补集是 {1, 9}。核对:12 − 10 = 2。

接下来学什么?

符号读熟之后,就可以用文氏图解题了。继续学 解两个集合的文氏图题,再用 练习题 检验。

想让老师检查你列出的元素,可以看 一对一线上数学补习。

常见问题

A ∪ B 和 A ∩ B 怎样区分?

∪ 像杯子,把两个集合的元素都装进去,是“或”。∩ 像帽子,只取两边共有的部分,是“且”。列元素时,∪ 的结果一般更长,∩ 的结果更短。

A′ 包括哪些元素?

A′ 是全集 ξ 中不属于 A 的所有元素。如果不知道全集,就无法写出补集,所以做题时先把 ξ 的元素写出来。

∪ 的结果里,重复的元素要写两次吗?

不用。集合里每个元素只写一次。例如 3 同时属于 A 和 B,在 A ∪ B 里只出现一次。

∅ 是什么?

∅ 是空集,表示没有任何元素的集合。如果两个集合没有共同元素,它们的交集就是 ∅。

如果你会背符号却常常列错元素,一对一数学课可以让老师用你的集合题,逐步练习“先写全集,再一个一个检查”。

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