Свойства операций
Для любых множеств A,B,C выполняются следующие тождества:
- A B = B A, A B = B A
(коммутативность объединения и пересечения);
- A ( B C ) = ( A B ) C, A ( B C ) = ( A B ) C
(ассоциативность объединения и пересечения);
- A ( B C ) = ( A B ) ( AC ),
A ( B C ) = ( A B ) ( AC )
(дистрибутивность;
- A A = A, A A = A
(идемпотентность;
- A U = U, A U = A, A = A, A = ,
- A A = U, A A =
(свойства универсального и пустого множеств);
(закон двойного дополнения);
(законы де Моргана).
Посмотрим, как доказываются свойства операций над множествами. Прежде всего отметим, что, согласно определению, для доказательства равенства двух множеств E = F необходимо установить справедливость двух вложений E F и F E.
Теперь приведем доказательства, например, третьего и седьмого свойств.
Доказательство равенства: A ( B C ) = ( A B ) ( A C ).
Покажем сначала, что A ( B C ) ( A B ) ( A C ). Пусть x A( B C ). Это означает, что x A и x B C, поэтому x A и x принадлежит хотя бы одному из двух множеств B или C.
Если мы предположим, что x В, то x A B и, следовательно, x ( A B ) ( AC ). Если же предположить, что x C, то x A C и поэтому x ( A B ) ( A C ). Таким образом, вложение A ( B C ) ( AB ) ( A C ) доказано.
Докажем справедливость обратного вложения:
Пусть x ( A B ) ( A C ), это означает, что x принадлежит хотя бы одному из двух множеств A B или A C. Если x A B, то x A и x B. Следовательно, x A и x B C, т.е. x A ( B C ).
Если же x A C, то x A и x C, и тогда x A и x C B, т.е. x A ( C B ) = A (B C ).
Наряду с объединением и пересечением двух множеств можно рассматривать объединение и пересечение любого конечного (или бесконечного) числа множеств. Пример. X = { 1,2,3 }, Y = { 1,2}, Z = { 1,2,3,{ 1,2 } }. Определить, какие из приведенных ниже утверждений справедливы, а какие - нет:
а) 1 X, b) 1 X, c) Y X, d) Y X, e) Y Z, f) Y Z.
Утверждение а) справедливо, так как 1 является элементом множества X;
b) неверно, так как 1 не является подмножеством множества X;
c) несправедливо, так как множество Y не является элементом множества X, и поэтому Y не принадлежит множеству X;
d) справедливо, так как множество Y является подмножеством множества X;
e) справедливо, так как множество Y является элементом множества Z;
f) справедливо, так как множество Y является подмножеством множества Z.