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集合论 · 从 ∈ 到映射与量词

集合(set)是由若干互不相同、无先后次序的对象组成的整体,几乎所有数学结构都建立在它之上。本系列不谈公理化细节,只把常用的那套符号与运算逐个呈现在可交互的 Venn 图与列表上:一个元素属于还是不属于一个集合、两个集合相等 / 包含 / 不相交、如何并 / 交 / 差 / 补出新集合、集合有多、怎样用旧集合构造新集合,以及映射逻辑量词如何把集合串成整张网。

每页都可直接输入集合、挑选运算或谓词,即时看到 Venn 分区着色、结果外延 {}\{\dots\} 与基数 |\cdot| 随之变化。

关系与运算 · 元素、包含与四则

先分清两种「属于」——元素 \in 集合、集合 \subseteq 集合;再在同一张 Venn 图上做       \cup \; \cap \; - \; \triangle 与补集,看清每种运算对应哪一块分区。

规模与构造 · 有多大、怎样造新集合

用基数 A|A| 度量集合大小(含可数 / 不可数无限),再用笛卡尔积、幂集、划分与商集从已有集合搭出新集合。

映射与逻辑 · 集合之间、集合与命题

映射 f:ABf:A \to B 把一个集合的元素送到另一个集合;集合推导 {xP(x)}\{x \mid P(x)\} 与量词 /\forall / \exists 则把集合与逻辑命题接通。

哪几页是高中范围,哪几页是扩展

人教 A 版必修一「集合与常用逻辑用语」一章要求的是元素与集合的关系、子集与集合相等、并交补三种运算,以及命题、充分必要条件与两个量词——对应本系列的元素与集合、相等与子集、集合运算、命题、充分必要条件五页;映射一页则是函数概念的前置,学函数之前须先过。其余四页是扩展:基数一页要谈可数与不可数,笛卡尔积、幂集与商集一页是把集合当作构造材料,枚举全部子集与枚举全部划分两页则已经是算法。这四页不构成任何后续系列的前置。

它对应到代码里的什么

Set 容器\inhas()//\cup / \cap / - 是集合的并交差,A|A|sizefilter:集合推导 {xUP(x)}\{x \in U \mid P(x)\} 就是 U.filter(P),谓词 P 决定去留。 map:映射 f:ABf:A \to B 对应 A.map(f),像 f(A)f(A) 是去重后的结果集(值域)。 some / every:量词 \exists / \forall 分别是 arr.some(P) / arr.every(P)GROUP BY / 等价类:数据库分组、并查集的连通分量,都是把集合按等价关系切成划分、取商集 A/RA/R

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