集合和基礎。
集合
Set
A意思
一組不同的對象,這些對象被視為單個的數學對象。
使用時機
使用集合來指定集合、域、解空間、事件以及數學結構的底層對象。
計算範例
集合 A={2,4,6} 包含三個偶數。數學參考
學習集合、運算、關係、函數、無限基數、公理基礎以及實際應用,包含符號和範例。
並集包含任何一個集合,而交集只保留共享的區域。
箭頭顯示輸入是否保持不同,以及是否達到每個陪域元素。
99 個術語
集合和基礎。
Set
A一組不同的對象,這些對象被視為單個的數學對象。
使用集合來指定集合、域、解空間、事件以及數學結構的底層對象。
集合 A={2,4,6} 包含三個偶數。集合和基礎。
Set element
x包含在集合中的一個個體對象。
在對集合的成員做出陳述時,使用元素。
數字 4 是集合 A={2,4,6} 的元素。集合和基礎。
Membership
x∈A聲明一個對象是集合的元素的關係。
使用成員符號來區分元素和子集。
4∈{2,4,6}.集合和基礎。
Non-membership
x∉A聲明一個對象不是集合的元素的關係。
用於從域、事件或解集中排除值。
5∉{2,4,6}.集合和基礎。
Roster notation
A={a,b,c}一種定義符號,它通過在花括號內列出元素的集合。
用於可以清晰列出的有限集合。
元音集合可以寫成 V={a,e,i,o,u}。集合和基礎。
Set-builder notation
{x∈U:P(x)}一種定義符號,它通過元素的必須滿足的屬性來定義一個集合。
當列出每個元素時不切實際或不可能。
偶數整數是 {n∈ℤ:n=2k for some k∈ℤ}。集合和基礎。
Empty set
∅包含零個元素的唯一集合。
用於不可能的事件、不一致的解集或空交集。
空集是每個集合的子集,但它不一定是每個集合的元素。
x²+1=0 的實數解集是 ∅。集合和基礎。
Singleton set
{x}一個包含正好一個元素的集合。
當集合具有一個可能的值或解是唯一的時。
方程式 x-3=0 的解集是 {3}。集合和基礎。
Universal set
U目前正在考慮的所有對象的集合。
在使用補集或對固定宇宙進行量化之前,先說明原因。
通用集合取決於上下文;它不是所有事物的絕對集合。
如果 U=ℤ,那麼偶數的補集是奇數。集合和基礎。
Set equality
A=B兩個集合相等當且僅當它們包含完全相同的元素。
使用擴展等價性,而不考慮書寫列表中的元素順序或重複。
集合 {1,2,2,3} 和 {3,2,1} 是相等的。集合和基礎。
Subset
A⊆B如果 A 中的每個元素也是 B 中的元素,則集合 A 是集合 B 的子集。
用於表達包含關係,並通過雙重包含證明集合相等。
{1,3}⊆{1,2,3}.集合和基礎。
Proper subset
A⊊B一個不是包含集合的子集。
當包含關係是嚴格的時。
有些書籍使用 ⊂ 表示真子集,而其他書籍使用它表示任何子集;請定義慣例。
{1,3}⊊{1,2,3}.集合和基礎。
Superset
B⊇A一個包含另一個集合中所有元素的集合。
將其用作子集關係的反向形式。
{1,2,3}⊇{1,3}.集合和基礎。
Cardinality
|A|集合中元素的數量的一個度量。
用於比較有限的大小,以及通過雙射,比較無限集合的大小。
如果 A={a,b,c},那麼 |A|=3。集合和基礎。
Finite set
一個可以將其每個元素與 {1,...,n} 建立雙射的集合,其中 n 是非負整數。
當集合具有明確的整數大小時。
一週的幾天構成一個基數為 7 的有限集合。集合和基礎。
Infinite set
一個非有限的集合。
用於無界集合,例如整數、序列和直線上的點。
整數集合 ℤ 是無限集合。集合和基礎。
Power set
𝒫(A)包含 A 的所有子集的集合。
用於描述所有可能的選擇、事件以及二元特徵組合。
如果 A={a,b},那麼 𝒫(A)={∅,{a},{b},{a,b}}。集合和基礎。
Indexed family of sets
{Aᵢ}ᵢ∈I一組由索引集合中的元素標記的集合。
用於集合序列以及在任意索引集合上的並集或交集。
集合 {Aₙ}ₙ∈ℕ 可以定義為 Aₙ={1,...,n}。集合運算。
Union
A∪B屬於 A、B 或兩者的元素的集合。
用於組合替代方案、事件、類別或結果集。
如果 A={1,2} 且 B={2,3},那麼 A∪B={1,2,3}。集合運算。
Intersection
A∩B屬於 A 和 B 的元素的集合。
用於應用同時條件或查找公共成員。
如果 A={1,2} 且 B={2,3},那麼 A∩B={2}。集合運算。
Set difference
A∖B屬於 A 但不屬於 B 的元素的集合。
用於移除排除條件或比較在一個集合中獨特的元素。
如果 A={1,2,3} 且 B={2,4},那麼 A∖B={1,3}。集合運算。
Complement
Aᶜ屬於通用集合但不屬於 A 的元素的集合。
用於否定條件和互補概率事件。
如果 U={1,2,3,4} 且 A={1,3},那麼 Aᶜ={2,4}。集合運算。
Symmetric difference
A△B屬於 A 和 B 中 *恰好* 一個的元素的集合。
用於測量集合之間的 disagreement 或切換成員關係。
如果 A={1,2} 且 B={2,3},那麼 A△B={1,3}。集合運算。
Disjoint sets
A∩B=∅沒有共同元素的集合。
用於互斥事件和不重疊的分區。
偶數和奇數整數是不相交的。集合運算。
Partition of a set
一組非空、兩兩不相交的子集,其並集是原始集合。
用於將每個元素放入恰好一個類中。
同餘類將 ℤ 分割。集合運算。
Cartesian product
A×B所有第一個分量在 A 中,第二個分量在 B 中的有序對的集合。
用於構建坐標、關係、表格以及乘積空間。
如果 A={1,2} 且 B={x,y},那麼 A×B={(1,x),(1,y),(2,x),(2,y)}。集合運算。
Ordered pair
(a,b)一對,其中每個組件的位置都重要。
用於坐標,以及笛卡爾積或關係的基本元素。
一個有序對通常在它的組成部分交換時會發生變化,因此 (1,2) ≠ (2,1)。集合運算。
De Morgan's laws for sets
(A∪B)ᶜ=Aᶜ∩Bᶜ在取補集時,交換並集和交集的規則。
用於簡化否定集合條件和概率事件。
第二定律是 (A∩B)ᶜ=Aᶜ∪Bᶜ。集合運算。
Distributive laws for sets
A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)描述並集和交集如何相互分佈的規則。
用於重寫集合表達式並證明恆等式。
此外,A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C)。集合運算。
Absorption laws
A∪(A∩B)=A恆等式,其中將一個集合與其包含的交集或並集結合,會返回原始集合。
用於移除集合表達式的冗餘部分。
對偶定律是 A∩(A∪B)=A。集合運算。
Generalized union and intersection
⋃ᵢAᵢ, ⋂ᵢAᵢ對於集合的索引家族,取並集或交集。
用於無限多個集合或變數集合的條件。
對於 Aₙ={n,n+1,...}, ⋂ₙ∈ℕAₙ 的交集是空集。關係和序。
Binary relation
R⊆A×B一組有序對,它指定 A 中的哪些元素與 B 中的哪些元素相關。
用於建模比較、連接、數據庫鏈接以及函數圖。
由 x≤y 定義的關係 xRy 是 ℤ×ℤ 的子集。關係和序。
Domain and range of a relation
dom(R), ran(R)定義域包含關係中的第一個元素,而定義域包含關係中的第二個元素。
用於確定哪些輸入和輸出實際上參與關係。
如果 R={(1,a),(2,a),(2,b)},那麼 dom(R)={1,2} 且 ran(R)={a,b}。關係和序。
Inverse relation
R⁻¹將 R 中的每個有序對反轉後得到的關係。
用於反轉方向關係。
如果 R={(1,a),(2,b)},那麼 R⁻¹={(a,1),(b,2)}。關係和序。
Reflexive relation
xRx一個在 A 上的關係,其中每個元素都與其自身相關。
當自我比較必須始終成立,例如在相等和非嚴格順序中。
關係 ≤ 是反身關係,因為對於任何實數 x,都有 x≤x。關係和序。
Irreflexive relation
一個在 A 上的關係,其中沒有元素與其自身相關。
用於嚴格比較,例如小於。
關係 < 是不可反身關係,因為 x<x 總是錯誤的。關係和序。
Symmetric relation
xRy⇒yRx一個關係,其方向可以反轉給定的每對相關元素。
用於平等或共享屬性等相互關係。
在 ℤ 上,具有相同奇偶性的關係是對稱的。關係和序。
Antisymmetric relation
xRy∧yRx⇒x=y一個關係,其中兩個不同的元素之間不可能存在雙向的關係。
將其用作偏序的公理。
反對稱並不意味著關係缺乏對稱對;相等的元素可能雙向相關。
子集關係 ⊆ 是反對稱的。關係和序。
Asymmetric relation
xRy⇒¬(yRx)一個關係,其中相關的對永遠不會以相反的方向出現。
用於嚴格的有向比較。
嚴格的順序 < 是非對稱的。關係和序。
Transitive relation
xRy∧yRz⇒xRz一個通過中間相關元素傳遞的關係。
用於排序、等價關係、可達性以及蘊含鏈。
可除性具有傳遞性:如果 a 能整除 b,且 b 能整除 c,那麼 a 能整除 c。關係和序。
Equivalence relation
∼一個自反的、對稱的和可傳遞的關係。
用於將應被視為相同對象分組,基於所選標準。
同餘模 n 是一個在 ℤ 上的等價關係。關係和序。
Equivalence class
[x]包含所有與給定元素等價的元素的集合。
將其用作由等價關係誘導的分區的一個塊。
對於模 3 同餘,1 的等價類是 [1]={...,−5,−2,1,4,7,...}。關係和序。
Quotient set
A/∼A 在一個等價關係下的所有等價類的集合。
用於將等效元素替換為單一的抽象類。
ℤ/3ℤ 的商集有三個類:[0]、[1] 和 [2]。關係和序。
Partial order
≼一個自反的、反對稱的和可傳遞的關係。
當某些元素是可比較的,而其他元素可能不可比較時。
子集包含關係部分地對冪集進行排序。關係和序。
Partially ordered set
(P,≼)一個集合以及一個指定的偏序。
將其用作序理論和依賴分析研究的對象。
12 的因數在可除性下構成一個偏序集。關係和序。
Total order
≤一個偏序,其中每對元素都是可比較的。
用於排序和線性排名。
常用順序 ≤ 是 ℝ 上的全序。關係和序。
Hasse diagram
一個有限偏序集的簡化圖,它顯示了覆蓋關係,並省略了可傳遞的邊。
用於可視化層次結構、可除性、子集包含以及依賴關係。
6 的除數的哈斯圖,1 在 2 和 3 的下方,6 在 2 和 3 的上方。關係和序。
Well-order
一個全序,其中每個非空子集都有最小元素。
用於歸納、遞迴定義和序數理論。
ℕ 上的常用順序是一個良序。關係和序。
Minimal and maximal elements
存在沒有嚴格較小或嚴格較大的可比元素的偏序集合中的元素。
當部分序可能有多個局部邊界元素時。
一個有限的偏序集可以有多個最大元素。關係和序。
Least and greatest elements
⊥, ⊤每個偏序集合中,每個元素都存在一個位於其上方或下方的元素。
用於全局界限和晶格端點。
最小值並不總是表示最小,最大也不總是表示最大。
如果存在最小元素,則該元素是唯一的。關係和序。
Upper and lower bounds
存在一個位於所選子集中,且位於每個元素上方或下方的元素。
用於定義上確界、下確界、有界集合以及優化極限。
數字 10 是 {1,4,7} 的上界。關係和序。
Supremum and infimum
sup(S), inf(S)集合子集存在的上確界和下確界。
用於分析、優化和完整晶格理論。
對於 S=(0,1), sup(S)=1 且 inf(S)=0,即使它們都不屬於 S。函數和映射
Function
f:A→B一個將 A 中的每個元素映射到 B 中的確切一個元素的關係。
使用函數來建模確定性映射、轉換和計算。
f(n)=n² 的規則定義了一個從 ℤ 到 ℕ 的函數。函數和映射
Domain of a function
dom(f)函數的允許輸入值的集合。
說明原因,因為相同的公式可以用於在不同的定義域上定義不同的函數。
對於 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,定義域是 ℝ。函數和映射
Codomain
B函數 f:A→B 的目標集合。
用於定義映射性,並區分預期的輸出和實際達到的輸出。
對於 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,陪域是 ℝ。函數和映射
Range of a function
f(A)函數實際達到的輸出值的集合。
用於測試映射性以及確定可行的輸出。
值域可能小於定義域。
對於 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,值域是 [0,∞)。函數和映射
Image of a subset
f(S)從定義域的一個子集 S 的元素獲得的函數值的集合。
用於追蹤映射如何轉換選定的區域或集合。
對於 f(x)=x² 且 S={−2,1,3}, f(S)={1,4,9}.函數和映射
Preimage of a subset
f⁻¹(T)函數值位於所選目標子集 T 中的定義域元素的集合。
用於將條件和事件通過函數反饋。
對於 f(x)=x²,{4} 的原像是 {−2,2}。函數和映射
Injective function
f(x₁)=f(x₂)⇒x₁=x₂一個從不將兩個不同的輸入映射到相同輸出的函數。
當輸入必須在映射後保持可區分時。
由 f(n)=2n 定義的函數 f:ℤ→ℤ 是單射函數。函數和映射
Surjective function
f(A)=B一個其值域等於其陪域的函數。
當每個聲明的目標都必須通過至少一個輸入到達時。
由 f(x)=x² 定義的函數 f:ℝ→[0,∞) 是全域函數。函數和映射
Bijective function
A↔B一個既是單射又是滿射的函數。
用於將兩個集合按元素配對、比較基數以及定義反函數。
由 f(n)=n+1 定義的函數 f:ℤ→ℤ 是雙射函數。函數和映射
Inverse function
f⁻¹:B→A一個通過將每個輸出映射回其唯一的輸入,從而反轉一個雙射的函數。
用於撤銷可逆映射。
反像符號 f⁻¹(T) 對於子集是定義的,即使不存在反函數。
如果 f(x)=2x+1 在 ℝ 上,那麼 f⁻¹(y)=(y−1)/2。函數和映射
Function composition
g∘f一個通過先應用 f 再應用 g 形成的函數。
用於構建複雜的轉換,從更簡單的步驟開始。
如果 f(x)=x+1 且 g(x)=2x,那麼 (g∘f)(x)=2x+2。函數和映射
Identity function
id_A將集合中的每個元素映射到自身的函數。
將其用作函數組成的中性元素。
對於每個函數 f:A→B, f∘id_A=f 且 id_B∘f=f。函數和映射
Restriction of a function
f|_S一個通過將 f 的定義域限制到子集 S 而得到的函數。
用於研究局部行為或使函數在較小的域上單調。
將平方函數限制到 [0,∞) 是一個單射函數。函數和映射
Indicator function
1_A(x)一個將 A 中的元素映射到 1,將 A 之外的元素映射到 0 的函數。
用於在概率、積分和數據處理中,通過代數方式編碼成員關係。
對於 A={2,4}, 1_A(2)=1 且 1_A(3)=0.無限集合和基數
Equinumerous sets
|A|=|B|由雙射連接的集合,表示它們具有相同的基數。
使用雙射來比較大小,尤其是在處理無限集合時,而無需直接計數。
自然數 ℕ 和偶數自然數是等基數的,通過 f(n)=2n。無限集合和基數
Countable set
一個有限集合或可以注入到自然數的集合。
用於可以按序列列出的集合,可能帶有間隙。
ℕ 的每個子集都是可數的。無限集合和基數
Countably infinite set
|A|=ℵ₀一個可以與自然數建立雙射的無限集合。
用於區分序列大小的無窮與更大的基數。
整數集合 ℤ 和有理數集合 ℚ 是可數無限集合。無限集合和基數
Uncountable set
一個不能與自然數的任何子集建立雙射的集合。
用於更大的無窮,例如實數和函數空間。
區間 [0,1] 是不可數集合。無限集合和基數
Aleph-null
ℵ₀自然數的基數以及每個可數無限集合的基數。
將其用作最小的無限基數。
|ℕ|=|ℤ|=|ℚ|=ℵ₀.無限集合和基數
Cardinality of the continuum
𝔠實數的基數,等於 ℕ 的冪集的基數。
用於區間的大小、實數序列以及連續幾何集合。
|ℝ|=|𝒫(ℕ)|=𝔠=2^ℵ₀.無限集合和基數
Cantor's diagonal argument
一種構造方法,它構建一個與列表中第 n 個對象在第 n 個組件上不同的對象。
用於證明提出的列表是不完整的,尤其是在實數或無限序列的情況下。
對角線論證證明了二元序列無法被 ℕ 列出。無限集合和基數
Cantor's theorem
|A|<|𝒫(A)|任何集合的冪集的大小嚴格大於原始集合。
用於證明不存在最大的基數,以及生成更大的無窮。
從集合 A 到其冪集 𝒫(A) 的任何函數都不能是全射。無限集合和基數
Cardinal arithmetic
κ+λ, κλ, κ^λ基數運算,通過不相交並集、笛卡爾積和函數集在基數上定義。
用於比較組合的無限集合的大小。
對於無限可數集合,ℵ₀+ℵ₀=ℵ₀ 且 ℵ₀·ℵ₀=ℵ₀。無限集合和基數
Dedekind-infinite set
一個與其自身的真子集具有相同基數的集合。
將其用作標準集合論中對無窮的結構描述。
n↦n+1 是一個從 ℕ 到真子集 ℕ∖{0} 的雙射。公理和基礎
Naive set theory
一種非正式的方法,它將集合視為通過易於理解的屬性描述的任意集合。
用於普通數學,當基本悖論不涉及時。
無限制的收集通過屬性可能導致悖論,因此正式的基礎使用公理。
基本的並集和交集計算通常只需要樸素集合論。公理和基礎
Russell's paradox
R={x:x∉x}由詢問「所有不是自身成員的集合的集合是否是自身成員」而產生的矛盾。
用於理解為什麼無限制的集合公理是無效的。
如果 R∈R,則 R∉R;如果 R∉R,則 R∈R。公理和基礎
Axiomatic set theory
一個形式理論,它只允許通過指定的公理來定義集合和構造。
用於為數學提供穩定的基礎,並避免已知的悖論。
ZF 和 ZFC 是集合論的標準公理系統。公理和基礎
Axiom of extensionality
兩個集合相等當且僅當它們具有相同的元素。
用於使成員關係完全決定集合的身份。
要證明 A=B,只需證明對於每個 x,如果 x∈A 則 x∈B。公理和基礎
Axiom of pairing
對於任何物件 a 和 b,存在一個集合 {a,b}。
用於構建對和單元素集合。
將 a=b 視為,得到單元素集合 {a}。公理和基礎
Axiom of union
⋃A對於任何集合的集合 A,存在一個包含其成員集合的所有元素的集合。
用於扁平化嵌套集合的一層,並構建並集。
對於集合 A={{1,2},{2,3}},應用並集公理得到 ⋃A={1,2,3}。公理和基礎
Axiom of power set
對於每個集合 A,存在一個包含 A 的所有子集的集合。
用於構建函數空間、拓撲以及更大的基數。
這個公理保證了 𝒫(A) 的存在。公理和基礎
Axiom of infinity
一個公理,它斷言存在一個誘導集,該集合支持自然數的構建。
用於確保集合論至少包含一個無限集合。
自然數可以在一個誘導集合中構造。公理和基礎
Axiom schema of separation
一個模式,允許從現有的集合中選擇滿足特定屬性的元素。
用於定義子集,但不允許任意滿足某個屬性的集合。
給定 A 和屬性 P,分離形成 {x∈A:P(x)}。公理和基礎
Axiom schema of replacement
一個聲明,該聲明指出,在可定義的函數規則下,一個集合的像也是一個集合。
用於無窮構造以及由大序數索引的圖像。
一個可定義的規則 F 將一個集合 A 映射到集合 {F(x): x∈A}。公理和基礎
Axiom of foundation
每個非空集合都包含一個與該集合不相交的元素,這可以防止無限遞減的集合成員鏈。
用於排除普通集合,例如 x∈x 以及循環成員關係。
集合論公理排除了一個包含 a∈b 且 b∈a 的雙集合循環。公理和基礎
Axiom of choice
對於每個非空集合的集合,存在一個函數,該函數從每個集合中選擇一個元素。
用於結果,例如良序定理、佐恩引理以及向量空間的基的存在性。
這個公理提供了一個選擇函數,即使沒有明確的選擇規則。公理和基礎
ZF set theory
ZF不包含選擇公理的策梅洛-弗蘭克爾集合論。
在選擇的狀態與其他狀態分離時,將其用作標準的正式基礎。
ZF 包含外延性、配對、並集、冪集、無窮性、分離、替換和基礎。公理和基礎
ZFC set theory
ZFCZF 集合論以及選擇公理。
將其用作主流數學中最常見的基礎框架。
絕大多數的普通數學結果都可以用 ZFC 形式化。公理和基礎
Transitive set
一個其每個元素也是該集合的子集的集合。
用於序理論、集合層次結構以及集合論的模型。
集合 {∅,{∅}} 是遞迴的。公理和基礎
Ordinal number
α,β,ω表示良序集合的序类型的標準集合。
用於描述位置、無窮遞迴以及超越有限順序的階段。
第一個無限序數是 ω,它在所有有限序數之後。公理和基礎
Cardinal number
κ,λ具有相同基數的集合的標準代表。
用於比較集合的大小,而不考慮順序或內部結構。
有限基數 3 表示每個包含三個元素的集合。應用
Sample space and event
Ω, E⊆Ω在概率中,樣本空間是所有可能結果的集合,而事件是其子集之一。
使用集合操作來組合事件和互補,以表達失敗。
對於一個骰子,Ω={1,2,3,4,5,6} 且偶數事件是 E={2,4,6}。應用
Solution set
滿足方程、不等式或約束系統的所有值的集合。
用於表達零、一、幾個或無限多個解,並且表達方式一致。
x²=4 的實數解集是 {−2,2}。應用
Carrier set
劃分代數或邏輯結構的基礎集合。
用於將原始元素與添加到它們的操作和關係分開。
一個群 (G,*) 具有載集 G 和操作 *。應用
Database set operations
像 UNION、INTERSECT 和 EXCEPT 這樣的運算,它們使用集合語義來組合相容的查詢結果。
用於合併、比較或減去結果行。
資料庫表格可以包含重複值和空值,因此 SQL 的語義與純粹的集合論不完全相同。
UNION 會移除重複的行,除非使用 UNION ALL。應用
Set data structure
一個程式集合,它存儲唯一值,並且通常支持快速成員測試。
用於去重、跟踪已訪問狀態和成員查找。
一個集合可以將列表 [3,1,3,2] 簡化為唯一的數值 {1,2,3}。應用
Type interpreted as a set
一種視角,其中將類型視為允許該類型的值的集合。
用於推理驗證、並集、交集、子類型以及詳盡情況。
布林類型可以由集合 {true, false} 建模。