集合和基础。
集合
Set
A含义
一组不同的对象,它们被视为单个数学对象。
使用场景
使用集合来指定集合、域、解空间、事件以及数学结构的底层对象。
计算示例
集合 A={2,4,6} 包含三个偶数。数学参考
学习集合、运算、关系、函数、无限基数、公理基础以及实际应用,包括符号和例题。
并集包含任一集合,而交集仅保留共享区域。
箭头显示输入是否保持不同,以及是否到达每个陪域元素。
99 个术语
集合和基础。
Set
A一组不同的对象,它们被视为单个数学对象。
使用集合来指定集合、域、解空间、事件以及数学结构的底层对象。
集合 A={2,4,6} 包含三个偶数。集合和基础。
Set element
x包含在集合中的单个对象。
在对集合的成员进行陈述时,使用元素。
数字 4 是集合 A={2,4,6} 的一个元素。集合和基础。
Membership
x∈A声明一个对象是集合的元素的那个关系。
使用成员符号来区分元素和子集。
4∈{2,4,6}.集合和基础。
Non-membership
x∉A声明一个对象不是集合元素的那个关系。
用于从域、事件或解集中排除值。
5∉{2,4,6}.集合和基础。
Roster notation
A={a,b,c}一种通过在花括号内列出其元素的来定义集合的记号。
用于可以清晰列出的有限集合。
元音集合可以写成 V={a,e,i,o,u}。集合和基础。
Set-builder notation
{x∈U:P(x)}一种定义集合的记号,该记号通过其元素的必须满足的属性来定义集合。
当列出每个元素时,如果列出每个元素在实践中是不可能或是不切实际的。
偶数是 {n∈ℤ:n=2k for some k∈ℤ}。集合和基础。
Empty set
∅包含零个元素的唯一集合。
用于不可能的事件、不一致的解集或空交集的情况。
空集是每个集合的子集,但它不一定是每个集合的元素。
x²+1=0 的实数解集是 ∅。集合和基础。
Singleton set
{x}包含正好一个元素的集合。
当集合有一个可能的值或解是唯一的时使用。
方程 x-3=0 的解集是 {3}。集合和基础。
Universal set
U当前正在考虑的所有对象的集合。
在使用补集或对固定宇宙进行量化之前,请说明这一点。
普适集合取决于上下文;它不是所有元素的绝对集合。
如果 U=ℤ,那么偶数的补集是奇数。集合和基础。
Set equality
A=B两个集合相等当且仅当它们包含完全相同的元素。
使用扩展相等,而不考虑书写列表中的元素顺序或重复。
集合 {1,2,2,3} 和 {3,2,1} 是相等的。集合和基础。
Subset
A⊆B如果 A 中的每个元素也是 B 中的元素,则集合 A 是集合 B 的子集。
用于表达包含关系,并通过双重包含证明集合相等。
{1,3}⊆{1,2,3}.集合和基础。
Proper subset
A⊊B一个不等于包含集合的子集。
当包含关系是严格的时使用。
有些书籍使用 ⊂ 表示真子集,而另一些书籍使用它表示任何子集;请定义约定。
{1,3}⊊{1,2,3}.集合和基础。
Superset
B⊇A包含另一个集合中所有元素的集合。
将其用作子集关系的逆形式。
{1,2,3}⊇{1,3}.集合和基础。
Cardinality
|A|集合中元素的数量的度量。
用于比较有限大小,以及通过双射,比较无穷集合的大小。
如果 A={a,b,c}, 那么 |A|=3.集合和基础。
Finite set
集合中的每个元素都可以与 {1,...,n} 建立双射,其中 n 是一个非负整数。
当集合具有明确的整数大小时使用。
星期几构成一个基数为 7 的有限集合。集合和基础。
Infinite set
一个无限集合。
用于无界集合,例如整数、序列和直线上的点。
整数集 ℤ 是无穷集。集合和基础。
Power set
𝒫(A)包含 A 的所有子集的集合。
用于描述所有可能的选择、事件和二进制特征组合。
如果 A={a,b}, 那么 𝒫(A)={∅,{a},{b},{a,b}}.集合和基础。
Indexed family of sets
{Aᵢ}ᵢ∈I一组由索引集合中的元素标记的集合。
用于集合序列以及在任意索引集合上的并集或交集。
集合 {Aₙ}ₙ∈ℕ 可以定义为 Aₙ={1,...,n}。集合运算。
Union
A∪B属于 A、B 或两者都的元素的集合。
用于组合备选项、事件、类别或结果集。
如果 A={1,2} 且 B={2,3}, 那么 A∪B={1,2,3}.集合运算。
Intersection
A∩B属于 A 和 B 的元素的集合。
用于应用同时条件或查找公共成员。
如果 A={1,2} 且 B={2,3}, 那么 A∩B={2}.集合运算。
Set difference
A∖B属于 A 但不属于 B 的元素的集合。
用于删除排除项或比较剩余的、对一个集合独特的元素。
如果 A={1,2,3} 且 B={2,4}, 那么 A∖B={1,3}.集合运算。
Complement
Aᶜ属于全集但不在 A 中的元素的集合。
用于否定条件和互补概率事件。
如果 U={1,2,3,4} 且 A={1,3}, 那么 Aᶜ={2,4}.集合运算。
Symmetric difference
A△B属于 A 和 B 中 *正好* 一个的元素的集合。
用于测量集合之间的不一致性或切换成员关系。
如果 A={1,2} 且 B={2,3}, 那么 A△B={1,3}.集合运算。
Disjoint sets
A∩B=∅没有共同元素的集合。
用于互斥事件和不重叠的分区。
偶数和奇数是不相交的。集合运算。
Partition of a set
一组非空、两两不相交的子集,其并集是原始集合。
用于将每个元素分组到恰好一个类中。
同余类模 3 将 ℤ 分割。集合运算。
Cartesian product
A×B所有第一个分量在 A 中,第二个分量在 B 中的有序对的集合。
用于构建坐标、关系、表格和积空间。
如果 A={1,2} 且 B={x,y}, 那么 A×B={(1,x),(1,y),(2,x),(2,y)}.集合运算。
Ordered pair
(a,b)一对,其中每个分量的位置都重要。
用于坐标以及笛卡尔积或关系的基本元素。
一个有序对通常在它的组成部分交换时会发生变化,因此 (1,2)≠(2,1)。集合运算。
De Morgan's laws for sets
(A∪B)ᶜ=Aᶜ∩Bᶜ交换并集和交集的规则,用于取补集。
用于简化否定集合条件和概率事件。
第二定律是 (A∩B)ᶜ=Aᶜ∪Bᶜ。集合运算。
Distributive laws for sets
A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)描述并集和交集相互分布的规则。
用于重写集合表达式并证明恒等式。
此外,A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C) 成立。集合运算。
Absorption laws
A∪(A∩B)=A恒等式,其中将集合与包含的交集或并集结合,返回原始集合。
用于删除集合表达式的冗余部分。
对偶定律是 A∩(A∪B)=A。集合运算。
Generalized union and intersection
⋃ᵢAᵢ, ⋂ᵢAᵢ对一组索引集合进行并集或交集运算。
用于无限个集合或变量条件的集合。
对于 Aₙ={n,n+1,...}, 交叉集 ⋂ₙ∈ℕAₙ 是空集。关系和序。
Binary relation
R⊆A×B一组有序对,它指定 A 中的哪些元素与 B 中的哪些元素相关。
用于建模比较、连接、数据库链接和函数图。
由 x≤y 定义的关系 xRy 是 ℤ×ℤ 的一个子集。关系和序。
Domain and range of a relation
dom(R), ran(R)定义域包含关系中的第一个元素,而值域包含关系中的第二个元素。
用于确定哪些输入和输出实际上参与关系。
如果 R={(1,a),(2,a),(2,b)}, 那么 dom(R)={1,2} 且 ran(R)={a,b}.关系和序。
Inverse relation
R⁻¹通过反转 R 中每个有序对得到的关系。
用于反转方向关系。
如果 R={(1,a),(2,b)}, 那么 R⁻¹={(a,1),(b,2)}.关系和序。
Reflexive relation
xRxA 上的一个关系,其中每个元素都与自身相关。
当自比较必须始终成立时,例如在相等和非严格顺序中。
关系 ≤ 是自反的,因为对于每个实数 x,都有 x≤x。关系和序。
Irreflexive relation
A 上的一个关系,其中没有元素与自身相关。
用于严格比较,例如小于。
关系 < 是不可自反的,因为 x<x 总是错误的。关系和序。
Symmetric relation
xRy⇒yRx一种可以反转其方向的,对于每对相关元素都成立的关系。
用于平等或共享属性等相互关系。
在 ℤ 上,具有相同奇偶性的关系是对称的。关系和序。
Antisymmetric relation
xRy∧yRx⇒x=y一种两个不同的元素之间不可能存在双向相关性的关系。
将其用作偏序的公理。
反对称并不意味着关系缺乏对称对;相等的元素可能以两种方式相关。
子集关系 ⊆ 是反对称的。关系和序。
Asymmetric relation
xRy⇒¬(yRx)一种相关对永远不能以相反方向出现的关系。
用于严格的定向比较。
严格的序关系 < 是非对称的。关系和序。
Transitive relation
xRy∧yRz⇒xRz一种通过中间相关元素传递的关系。
用于排序、等价关系、可达性和蕴含链。
可除性具有传递性:如果 a 能整除 b,并且 b 能整除 c,那么 a 能整除 c。关系和序。
Equivalence relation
∼一种自反的、对称的和传递的关系。
用于将应根据所选标准视为相同的对象分组。
同余模 n 是 ℤ 上的等价关系。关系和序。
Equivalence class
[x]包含所有与给定元素等价的元素的集合。
将其用作由等价关系诱导的分区的块之一。
对于模 3 同余,1 的等价类是 [1]={...,−5,−2,1,4,7,...}。关系和序。
Quotient set
A/∼A 在某个等价关系下的所有等价类的集合。
用于将等效元素替换为单个抽象类。
集合 ℤ/3ℤ 有三个类:[0]、[1] 和 [2]。关系和序。
Partial order
≼一种自反的、反对称的和传递的关系。
当某些元素可以比较,而其他元素可能无法比较时使用。
子集包含关系部分地对幂集进行排序。关系和序。
Partially ordered set
(P,≼)集合及其指定的偏序。
将其用作序理论和依赖性分析研究的对象。
12 的因子构成一个在可除性下的偏序集。关系和序。
Total order
≤一种偏序,其中每对元素都是可比的。
用于排序和线性排名。
常用序 ≤ 是 ℝ 上的一个全序。关系和序。
Hasse diagram
一个有限偏序集合的简化图,它显示了覆盖关系,并省略了传递边。
用于可视化层次结构、可除性、子集包含和依赖关系。
对于数字 6 的约数,哈斯图显示 1 在 2 和 3 的下方,而 6 在 2 和 3 的上方。关系和序。
Well-order
一种完全序,其中每个非空子集都有一个最小元素。
用于归纳、递归定义和序数理论。
ℕ 上的常用序是一种良序。关系和序。
Minimal and maximal elements
偏序集中,没有严格小于或严格大于的比较元素。
当部分序可能具有多个局部边界元素时使用。
一个有限的偏序集合可以有多个极大元素。关系和序。
Least and greatest elements
⊥, ⊤偏序集中,每个元素之上的或之下的元素。
用于全局边界和晶格端点。
最小值并不总是指最小,最大值也不总是指最大。
如果存在最小元素,则该元素是唯一的。关系和序。
Upper and lower bounds
位于排序集合中,在所选子集中,高于或低于每个元素的元素。
用于定义上确界、下确界、有界集合和优化限制。
数字 10 是 {1,4,7} 的上界。关系和序。
Supremum and infimum
sup(S), inf(S)子集的上确界和下确界,如果它们存在。
用于分析、优化和完备晶格理论。
对于 S=(0,1), sup(S)=1 且 inf(S)=0,即使两者都不属于 S。函数和映射
Function
f:A→B一种将 A 中的每个元素映射到 B 中的恰好一个元素的二元关系。
使用函数来建模确定性映射、变换和计算。
规则 f(n)=n² 定义了一个从 ℤ 到 ℕ 的函数。函数和映射
Domain of a function
dom(f)函数的允许输入值的集合。
说明这一点,因为相同的公式可以定义在不同定义域上不同的函数。
对于 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,定义域是 ℝ。函数和映射
Codomain
B函数 f:A→B 的目标集合。
用于定义满射,并区分预期的输出和实际达到的输出。
对于 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,陪域是 ℝ。函数和映射
Range of a function
f(A)函数实际达到的输出值的集合。
用于测试满射,并确定可行输出。
值域可能小于陪域。
对于 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,值域是 [0,∞)。函数和映射
Image of a subset
f(S)从域的子集 S 的元素获得的函数值的集合。
用于跟踪映射如何转换选定的区域或集合。
对于 f(x)=x² 且 S={−2,1,3}, f(S)={1,4,9}.函数和映射
Preimage of a subset
f⁻¹(T)函数值位于所选目标子集 T 中的域元素的集合。
用于将条件和事件反向传递到函数中。
对于 f(x)=x²,{4} 的原像是 {−2,2}。函数和映射
Injective function
f(x₁)=f(x₂)⇒x₁=x₂一个永不将两个不同的输入映射到相同输出的函数。
当输入必须在映射后保持可区分时使用。
定义为 f(n)=2n 的函数 f:ℤ→ℤ 是单射的。函数和映射
Surjective function
f(A)=B一个其值域等于其陪域的函数。
当每个声明的目标必须至少由一个输入到达时使用。
定义为 f(x)=x² 的函数 f:ℝ→[0,∞) 是全射的。函数和映射
Bijective function
A↔B既是单射又是满射的函数。
用于按元素对两个集合进行配对、比较基数和定义反函数。
定义为 f(n)=n+1 的函数 f:ℤ→ℤ 是双射的。函数和映射
Inverse function
f⁻¹:B→A一个通过将每个输出映射回其唯一输入来反转双射的函数。
用于撤销可逆映射。
对于子集,即使不存在反函数,也可以定义逆像记号 f⁻¹(T)。
如果 f(x)=2x+1 on ℝ,那么 f⁻¹(y)=(y−1)/2.函数和映射
Function composition
g∘f通过首先应用 f,然后应用 g 形成的函数。
用于从更简单的步骤构建复杂的转换。
如果 f(x)=x+1 且 g(x)=2x,那么 (g∘f)(x)=2x+2.函数和映射
Identity function
id_A将集合中的每个元素映射到自身的函数。
将其用作函数复合的零元。
对于每个函数 f:A→B, f∘id_A=f 且 id_B∘f=f。函数和映射
Restriction of a function
f|_S通过将 f 的定义域限制到子集 S 而获得的函数。
用于研究局部行为或使函数在较小的域上成为单射。
将平方函数限制到 [0,∞) 上的函数是单射的。函数和映射
Indicator function
1_A(x)一个将 A 中的元素映射到 1,将 A 之外的元素映射到 0 的函数。
用于在概率、积分和数据处理中,通过代数方式编码成员关系。
对于 A={2,4}, 1_A(2)=1 且 1_A(3)=0.无限集合和基数
Equinumerous sets
|A|=|B|通过双射连接的集合,意味着它们具有相同的基数。
使用双射来比较大小,尤其是在处理无限集合时,而无需直接计数。
自然数 ℕ 和偶自然数通过 f(n)=2n 是等基数的。无限集合和基数
Countable set
一个有限集合或一个可以注入到自然数集合中的集合。
用于可以按序列列出的集合,可能包含间隙。
ℕ 的任何子集都是可数的。无限集合和基数
Countably infinite set
|A|=ℵ₀一个可以与自然数建立双射的无限集合。
用于区分序列大小的无穷大和更大的基数。
整数集 ℤ 和有理数集 ℚ 是可数无穷集。无限集合和基数
Uncountable set
无法与自然数集合的任何子集建立双射的集合。
用于更大的无穷,例如实数和函数空间。
区间 [0,1] 是不可数的。无限集合和基数
Aleph-null
ℵ₀自然数的基数以及每个可数无穷集的基数。
将其用作最小的无限基数。
|ℕ|=|ℤ|=|ℚ|=ℵ₀.无限集合和基数
Cardinality of the continuum
𝔠实数的基数,等于 ℕ 的幂集的基数。
用于区间大小、实值序列和连续几何集合。
|ℝ|=|𝒫(ℕ)|=𝔠=2^ℵ₀.无限集合和基数
Cantor's diagonal argument
一种构造对象的方法,该对象在它的第 n 个分量上与第 n 个列出的对象不同。
用于证明提出的列表是不完整的,尤其是在实数或无限序列的情况下。
对角线论证证明二进制序列不能由 ℕ 列出。无限集合和基数
Cantor's theorem
|A|<|𝒫(A)|任何集合的幂集的基数严格大于原始集合的基数。
用于证明不存在最大的基数,并生成更大的无穷大。
任何从集合 A 到其幂集 𝒫(A) 的函数都不能是全射。无限集合和基数
Cardinal arithmetic
κ+λ, κλ, κ^λ通过不相交并集、笛卡尔积和函数集合在基数上定义的算术运算。
用于比较组合的无穷集合的大小。
对于无限可数集合,ℵ₀+ℵ₀=ℵ₀ 且 ℵ₀·ℵ₀=ℵ₀。无限集合和基数
Dedekind-infinite set
与其自身的真子集具有相同基数的集合。
在标准集合论中,将其用作无穷大的结构特征。
n↦n+1 是从 ℕ 到真子集 ℕ∖{0} 的双射。公理和基础
Naive set theory
一种将集合视为由可理解属性描述的任意集合的非正式方法。
用于普通数学,当基本悖论不涉及时。
无限制的按属性进行收集会导致悖论,因此形式化的基础使用公理。
基本的并集和交集计算通常只需要朴素集合论。公理和基础
Russell's paradox
R={x:x∉x}通过询问“所有不是自身成员的集合的集合是否是自身成员”而产生的矛盾。
用于理解为什么无限制的集合公理无效。
如果 R∈R,则 R∉R;如果 R∉R,则 R∈R。公理和基础
Axiomatic set theory
一种形式理论,它只允许通过指定的公理来定义集合和构造。
用于为数学提供一个一致的基础,并避免已知的悖论。
ZF 和 ZFC 是集合论的标准公理系统。公理和基础
Axiom of extensionality
两个集合相等当且仅当它们具有相同的元素。
用于使成员关系完全确定集合的身份。
要证明 A=B,只需证明对于每个 x,如果 x∈A 并且 x∈B 即可。公理和基础
Axiom of pairing
对于任何对象 a 和 b,存在一个集合 {a,b}。
用于构造对和单元素集合。
如果 a=b,则得到单元素集合 {a}。公理和基础
Axiom of union
⋃A对于任何集合的集合 A,存在一个包含其成员集合的元素的集合。
用于扁平化嵌套集合的一层,并构造并集。
对于集合 A={{1,2},{2,3}},应用并集公理得到 ⋃A={1,2,3}。公理和基础
Axiom of power set
对于任何集合 A,存在一个包含 A 的所有子集的集合。
用于构造函数空间、拓扑和更大的基数。
该公理保证了 𝒫(A) 的存在。公理和基础
Axiom of infinity
一个公理,它断言存在一个具有归纳性的集合,该集合支持自然数的构造。
用于确保集合论至少包含一个无穷集合。
自然数可以在一个归纳集合中构造。公理和基础
Axiom schema of separation
一种允许从已存在的集合中选择满足特定属性的元素的模式。
用于定义子集,但不允许对所有满足某个属性的元素进行无限制的集合。
给定 A 和属性 P,分离形成 {x∈A:P(x)}。公理和基础
Axiom schema of replacement
一种声明,在可定义函数规则的作用下,集合的像也是一个集合的模式。
用于无穷构造和由大序数索引的图像。
一个可定义的规则 F 将一个集合 A 映射到集合 {F(x): x∈A}。公理和基础
Axiom of foundation
任何非空集合都包含一个与该集合不相交的元素,从而防止无限下降的成员链。
用于排除普通集合,例如 x∈x 和循环成员链。
公理体系排除具有 a∈b 和 b∈a 的双集合循环。公理和基础
Axiom of choice
对于每个非空集合的集合,存在一个函数,该函数从每个集合中选择一个元素。
用于诸如良序定理、佐恩引理和向量空间基的存在性等结果。
该公理提供了一种选择函数,即使在没有明确的选择规则的情况下。公理和基础
ZF set theory
ZF不包含选择公理的策梅洛-弗兰克尔集合论。
在选择公理的状态与否分开的情况下,将其用作标准的正式基础。
ZF 包含扩张性、配对、并集、幂集、无穷性、分离、替换和基础性。公理和基础
ZFC set theory
ZFCZF 集合论以及选择公理。
将其用作主流数学最常见的框架。
大多数普通的数学结果都可以用 ZFC 进行形式化。公理和基础
Transitive set
集合中的每个元素也是该集合的子集。
用于序理论、集合层次结构和集合论模型。
集合 {∅,{∅}} 是传递的。公理和基础
Ordinal number
α,β,ω表示一个良序集合的序类型的规范集合。
用于描述位置、无穷递推和超越有限序的阶段。
第一个无限序数是 ω,它排在所有有限序数之后。公理和基础
Cardinal number
κ,λ具有相同基数的集合的规范代表。
用于比较集合大小,而不考虑顺序或内部结构。
有限基数 3 表示每个包含三个元素的集合。应用程序
Sample space and event
Ω, E⊆Ω在概率中,样本空间是所有可能结果的集合,而事件是其子集之一。
使用集合运算来组合事件和补集,以表达失败。
对于一个骰子,Ω={1,2,3,4,5,6},偶数事件是 E={2,4,6}。应用程序
Solution set
满足方程、不等式或约束条件的集合。
用于统一地表达零、一、几个或无限多个解。
x²=4 的实数解集是 {−2,2}。应用程序
Carrier set
定义代数或逻辑结构的底层元素的集合。
用于将原始元素与添加到其中的操作和关系分开。
一个群 (G,*) 具有载集 G 和运算 *。应用程序
Database set operations
诸如 UNION、INTERSECT 和 EXCEPT 的操作,它们使用集合语义组合兼容的查询结果。
用于合并、比较或减去结果行。
数据库表可以包含重复值和空值,因此 SQL 语义与纯集合论不完全相同。
UNION 会删除重复的行,除非使用 UNION ALL。应用程序
Set data structure
一种编程集合,它存储唯一值,并且通常支持快速成员测试。
用于去重、跟踪已访问状态和成员查找。
集合可以将列表 [3,1,3,2] 简化为唯一的元素 {1,2,3}。应用程序
Type interpreted as a set
一种将类型视为允许值的集合的观点。
用于推理验证、并集、交集、子类型和穷尽情况。
布尔类型可以由集合 {true, false} 来建模。