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數學參考

集合論術語和基礎

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。

威恩圖中的並集和交集

並集包含任何一個集合,而交集只保留共享的區域。

單射和全射映射

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。

集合

Set

符號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。

集合和基礎。

集合元素

Set element

符號x

意思

包含在集合中的一個個體對象。

使用時機

在對集合的成員做出陳述時,使用元素。

計算範例

數字 4 是集合 A={2,4,6} 的元素。

集合和基礎。

集合成員關係。

Membership

符號x∈A

意思

聲明一個對象是集合的元素的關係。

使用時機

使用成員符號來區分元素和子集。

計算範例

4∈{2,4,6}.

集合和基礎。

非成員關係。

Non-membership

符號x∉A

意思

聲明一個對象不是集合的元素的關係。

使用時機

用於從域、事件或解集中排除值。

計算範例

5∉{2,4,6}.

集合和基礎。

羅斯特符號。

Roster notation

符號A={a,b,c}

意思

一種定義符號,它通過在花括號內列出元素的集合。

使用時機

用於可以清晰列出的有限集合。

計算範例

元音集合可以寫成 V={a,e,i,o,u}。

集合和基礎。

集合生成符號。

Set-builder notation

符號{x∈U:P(x)}

意思

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。

使用時機

當列出每個元素時不切實際或不可能。

計算範例

偶數整數是 {n∈ℤ:n=2k for some k∈ℤ}。

集合和基礎。

空集

Empty set

符號

意思

包含零個元素的唯一集合。

使用時機

用於不可能的事件、不一致的解集或空交集。

注意

空集是每個集合的子集,但它不一定是每個集合的元素。

計算範例

x²+1=0 的實數解集是 ∅。

集合和基礎。

單元素集合。

Singleton set

符號{x}

意思

一個包含正好一個元素的集合。

使用時機

當集合具有一個可能的值或解是唯一的時。

計算範例

方程式 x-3=0 的解集是 {3}。

集合和基礎。

通用集合

Universal set

符號U

意思

目前正在考慮的所有對象的集合。

使用時機

在使用補集或對固定宇宙進行量化之前,先說明原因。

注意

通用集合取決於上下文;它不是所有事物的絕對集合。

計算範例

如果 U=ℤ,那麼偶數的補集是奇數。

集合和基礎。

集合相等。

Set equality

符號A=B

意思

兩個集合相等當且僅當它們包含完全相同的元素。

使用時機

使用擴展等價性,而不考慮書寫列表中的元素順序或重複。

計算範例

集合 {1,2,2,3} 和 {3,2,1} 是相等的。

集合和基礎。

子集。

Subset

符號A⊆B

意思

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。

使用時機

用於表達包含關係,並通過雙重包含證明集合相等。

計算範例

{1,3}⊆{1,2,3}.

集合和基礎。

專屬子集

Proper subset

符號A⊊B

意思

一個不是包含集合的子集。

使用時機

當包含關係是嚴格的時。

注意

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。

計算範例

{1,3}⊊{1,2,3}.

集合和基礎。

超集。

Superset

符號B⊇A

意思

一個包含另一個集合中所有元素的集合。

使用時機

將其用作子集關係的反向形式。

計算範例

{1,2,3}⊇{1,3}.

集合和基礎。

基數

Cardinality

符號|A|

意思

集合中元素的數量的一個度量。

使用時機

用於比較有限的大小,以及通過雙射,比較無限集合的大小。

計算範例

如果 A={a,b,c},那麼 |A|=3。

集合和基礎。

有限集

Finite set

意思

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。

使用時機

當集合具有明確的整數大小時。

計算範例

一週的幾天構成一個基數為 7 的有限集合。

集合和基礎。

無限集

Infinite set

意思

一個非有限的集合。

使用時機

用於無界集合,例如整數、序列和直線上的點。

計算範例

整數集合 ℤ 是無限集合。

集合和基礎。

冪集。

Power set

符號𝒫(A)

意思

包含 A 的所有子集的集合。

使用時機

用於描述所有可能的選擇、事件以及二元特徵組合。

計算範例

如果 A={a,b},那麼 𝒫(A)={∅,{a},{b},{a,b}}。

集合和基礎。

集合的索引族

Indexed family of sets

符號{Aᵢ}ᵢ∈I

意思

一組由索引集合中的元素標記的集合。

使用時機

用於集合序列以及在任意索引集合上的並集或交集。

計算範例

集合 {Aₙ}ₙ∈ℕ 可以定義為 Aₙ={1,...,n}。

集合運算。

聯集

Union

符號A∪B

意思

屬於 A、B 或兩者的元素的集合。

使用時機

用於組合替代方案、事件、類別或結果集。

計算範例

如果 A={1,2} 且 B={2,3},那麼 A∪B={1,2,3}。

集合運算。

交集

Intersection

符號A∩B

意思

屬於 A 和 B 的元素的集合。

使用時機

用於應用同時條件或查找公共成員。

計算範例

如果 A={1,2} 且 B={2,3},那麼 A∩B={2}。

集合運算。

集合差。

Set difference

符號A∖B

意思

屬於 A 但不屬於 B 的元素的集合。

使用時機

用於移除排除條件或比較在一個集合中獨特的元素。

計算範例

如果 A={1,2,3} 且 B={2,4},那麼 A∖B={1,3}。

集合運算。

補集

Complement

符號Aᶜ

意思

屬於通用集合但不屬於 A 的元素的集合。

使用時機

用於否定條件和互補概率事件。

計算範例

如果 U={1,2,3,4} 且 A={1,3},那麼 Aᶜ={2,4}。

集合運算。

對稱差。

Symmetric difference

符號A△B

意思

屬於 A 和 B 中 *恰好* 一個的元素的集合。

使用時機

用於測量集合之間的 disagreement 或切換成員關係。

計算範例

如果 A={1,2} 且 B={2,3},那麼 A△B={1,3}。

集合運算。

不相交集合

Disjoint sets

符號A∩B=∅

意思

沒有共同元素的集合。

使用時機

用於互斥事件和不重疊的分區。

計算範例

偶數和奇數整數是不相交的。

集合運算。

集合的劃分。

Partition of a set

意思

一組非空、兩兩不相交的子集,其並集是原始集合。

使用時機

用於將每個元素放入恰好一個類中。

計算範例

同餘類將 ℤ 分割。

集合運算。

笛卡爾積

Cartesian product

符號A×B

意思

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。

使用時機

用於構建坐標、關係、表格以及乘積空間。

計算範例

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。

有序對。

Ordered pair

符號(a,b)

意思

一對,其中每個組件的位置都重要。

使用時機

用於坐標,以及笛卡爾積或關係的基本元素。

計算範例

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。

集合的德摩根定律

De Morgan's laws for sets

符號(A∪B)ᶜ=Aᶜ∩Bᶜ

意思

在取補集時,交換並集和交集的規則。

使用時機

用於簡化否定集合條件和概率事件。

計算範例

第二定律是 (A∩B)ᶜ=Aᶜ∪Bᶜ。

集合運算。

集合的分配律

Distributive laws for sets

符號A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)

意思

描述並集和交集如何相互分佈的規則。

使用時機

用於重寫集合表達式並證明恆等式。

計算範例

此外,A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C)。

集合運算。

吸收定律

Absorption laws

符號A∪(A∩B)=A

意思

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。

使用時機

用於移除集合表達式的冗餘部分。

計算範例

對偶定律是 A∩(A∪B)=A。

集合運算。

廣義並集和交集

Generalized union and intersection

符號⋃ᵢAᵢ, ⋂ᵢAᵢ

意思

對於集合的索引家族,取並集或交集。

使用時機

用於無限多個集合或變數集合的條件。

計算範例

對於 Aₙ={n,n+1,...}, ⋂ₙ∈ℕAₙ 的交集是空集。

關係和序。

二元關係

Binary relation

符號R⊆A×B

意思

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。

使用時機

用於建模比較、連接、數據庫鏈接以及函數圖。

計算範例

由 x≤y 定義的關係 xRy 是 ℤ×ℤ 的子集。

關係和序。

關係的定義域和值域

Domain and range of a relation

符號dom(R), ran(R)

意思

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。

使用時機

用於確定哪些輸入和輸出實際上參與關係。

計算範例

如果 R={(1,a),(2,a),(2,b)},那麼 dom(R)={1,2} 且 ran(R)={a,b}。

關係和序。

反關係

Inverse relation

符號R⁻¹

意思

將 R 中的每個有序對反轉後得到的關係。

使用時機

用於反轉方向關係。

計算範例

如果 R={(1,a),(2,b)},那麼 R⁻¹={(a,1),(b,2)}。

關係和序。

自反關係。

Reflexive relation

符號xRx

意思

一個在 A 上的關係,其中每個元素都與其自身相關。

使用時機

當自我比較必須始終成立,例如在相等和非嚴格順序中。

計算範例

關係 ≤ 是反身關係,因為對於任何實數 x,都有 x≤x。

關係和序。

反自反關係

Irreflexive relation

意思

一個在 A 上的關係,其中沒有元素與其自身相關。

使用時機

用於嚴格比較,例如小於。

計算範例

關係 < 是不可反身關係,因為 x<x 總是錯誤的。

關係和序。

對稱關係。

Symmetric relation

符號xRy⇒yRx

意思

一個關係,其方向可以反轉給定的每對相關元素。

使用時機

用於平等或共享屬性等相互關係。

計算範例

在 ℤ 上,具有相同奇偶性的關係是對稱的。

關係和序。

反對稱關係

Antisymmetric relation

符號xRy∧yRx⇒x=y

意思

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。

使用時機

將其用作偏序的公理。

注意

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。

計算範例

子集關係 ⊆ 是反對稱的。

關係和序。

非對稱關係

Asymmetric relation

符號xRy⇒¬(yRx)

意思

一個關係,其中相關的對永遠不會以相反的方向出現。

使用時機

用於嚴格的有向比較。

計算範例

嚴格的順序 < 是非對稱的。

關係和序。

遞迴關係

Transitive relation

符號xRy∧yRz⇒xRz

意思

一個通過中間相關元素傳遞的關係。

使用時機

用於排序、等價關係、可達性以及蘊含鏈。

計算範例

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。

等價關係

Equivalence relation

符號

意思

一個自反的、對稱的和可傳遞的關係。

使用時機

用於將應被視為相同對象分組,基於所選標準。

計算範例

同餘模 n 是一個在 ℤ 上的等價關係。

關係和序。

等價類

Equivalence class

符號[x]

意思

包含所有與給定元素等價的元素的集合。

使用時機

將其用作由等價關係誘導的分區的一個塊。

計算範例

對於模 3 同餘,1 的等價類是 [1]={...,−5,−2,1,4,7,...}。

關係和序。

商集。

Quotient set

符號A/∼

意思

A 在一個等價關係下的所有等價類的集合。

使用時機

用於將等效元素替換為單一的抽象類。

計算範例

ℤ/3ℤ 的商集有三個類:[0]、[1] 和 [2]。

關係和序。

部分序。

Partial order

符號

意思

一個自反的、反對稱的和可傳遞的關係。

使用時機

當某些元素是可比較的,而其他元素可能不可比較時。

計算範例

子集包含關係部分地對冪集進行排序。

關係和序。

部分排序集合。

Partially ordered set

符號(P,≼)

意思

一個集合以及一個指定的偏序。

使用時機

將其用作序理論和依賴分析研究的對象。

計算範例

12 的因數在可除性下構成一個偏序集。

關係和序。

全序

Total order

符號

意思

一個偏序,其中每對元素都是可比較的。

使用時機

用於排序和線性排名。

計算範例

常用順序 ≤ 是 ℝ 上的全序。

關係和序。

哈斯圖

Hasse diagram

意思

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。

使用時機

用於可視化層次結構、可除性、子集包含以及依賴關係。

計算範例

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。

良序

Well-order

意思

一個全序,其中每個非空子集都有最小元素。

使用時機

用於歸納、遞迴定義和序數理論。

計算範例

ℕ 上的常用順序是一個良序。

關係和序。

最小值和最大值。

Minimal and maximal elements

意思

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。

使用時機

當部分序可能有多個局部邊界元素時。

計算範例

一個有限的偏序集可以有多個最大元素。

關係和序。

最小元素和最大元素。

Least and greatest elements

符號⊥, ⊤

意思

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。

使用時機

用於全局界限和晶格端點。

注意

最小值並不總是表示最小,最大也不總是表示最大。

計算範例

如果存在最小元素,則該元素是唯一的。

關係和序。

上限和下限

Upper and lower bounds

意思

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。

使用時機

用於定義上確界、下確界、有界集合以及優化極限。

計算範例

數字 10 是 {1,4,7} 的上界。

關係和序。

上確界和下確界。

Supremum and infimum

符號sup(S), inf(S)

意思

集合子集存在的上確界和下確界。

使用時機

用於分析、優化和完整晶格理論。

計算範例

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

函數

Function

符號f:A→B

意思

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。

使用時機

使用函數來建模確定性映射、轉換和計算。

計算範例

f(n)=n² 的規則定義了一個從 ℤ 到 ℕ 的函數。

函數和映射

函數的定義域

Domain of a function

符號dom(f)

意思

函數的允許輸入值的集合。

使用時機

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。

計算範例

對於 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,定義域是 ℝ。

函數和映射

陪域

Codomain

符號B

意思

函數 f:A→B 的目標集合。

使用時機

用於定義映射性,並區分預期的輸出和實際達到的輸出。

計算範例

對於 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,陪域是 ℝ。

函數和映射

函數的定義域。

Range of a function

符號f(A)

意思

函數實際達到的輸出值的集合。

使用時機

用於測試映射性以及確定可行的輸出。

注意

值域可能小於定義域。

計算範例

對於 f:ℝ→ℝ 且 f(x)=x²,值域是 [0,∞)。

函數和映射

子集的像

Image of a subset

符號f(S)

意思

從定義域的一個子集 S 的元素獲得的函數值的集合。

使用時機

用於追蹤映射如何轉換選定的區域或集合。

計算範例

對於 f(x)=x² 且 S={−2,1,3}, f(S)={1,4,9}.

函數和映射

集合子集的先像。

Preimage of a subset

符號f⁻¹(T)

意思

函數值位於所選目標子集 T 中的定義域元素的集合。

使用時機

用於將條件和事件通過函數反饋。

計算範例

對於 f(x)=x²,{4} 的原像是 {−2,2}。

函數和映射

單射函數

Injective function

符號f(x₁)=f(x₂)⇒x₁=x₂

意思

一個從不將兩個不同的輸入映射到相同輸出的函數。

使用時機

當輸入必須在映射後保持可區分時。

計算範例

由 f(n)=2n 定義的函數 f:ℤ→ℤ 是單射函數。

函數和映射

全域函數。

Surjective function

符號f(A)=B

意思

一個其值域等於其陪域的函數。

使用時機

當每個聲明的目標都必須通過至少一個輸入到達時。

計算範例

由 f(x)=x² 定義的函數 f:ℝ→[0,∞) 是全域函數。

函數和映射

雙射函數

Bijective function

符號A↔B

意思

一個既是單射又是滿射的函數。

使用時機

用於將兩個集合按元素配對、比較基數以及定義反函數。

計算範例

由 f(n)=n+1 定義的函數 f:ℤ→ℤ 是雙射函數。

函數和映射

反函數

Inverse function

符號f⁻¹:B→A

意思

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。

使用時機

用於撤銷可逆映射。

注意

反像符號 f⁻¹(T) 對於子集是定義的,即使不存在反函數。

計算範例

如果 f(x)=2x+1 在 ℝ 上,那麼 f⁻¹(y)=(y−1)/2。

函數和映射

函數合成

Function composition

符號g∘f

意思

一個通過先應用 f 再應用 g 形成的函數。

使用時機

用於構建複雜的轉換,從更簡單的步驟開始。

計算範例

如果 f(x)=x+1 且 g(x)=2x,那麼 (g∘f)(x)=2x+2。

函數和映射

恆等函數

Identity function

符號id_A

意思

將集合中的每個元素映射到自身的函數。

使用時機

將其用作函數組成的中性元素。

計算範例

對於每個函數 f:A→B, f∘id_A=f 且 id_B∘f=f。

函數和映射

函數的限制。

Restriction of a function

符號f|_S

意思

一個通過將 f 的定義域限制到子集 S 而得到的函數。

使用時機

用於研究局部行為或使函數在較小的域上單調。

計算範例

將平方函數限制到 [0,∞) 是一個單射函數。

函數和映射

指示函數

Indicator function

符號1_A(x)

意思

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。

使用時機

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。

計算範例

對於 A={2,4}, 1_A(2)=1 且 1_A(3)=0.

無限集合和基數

基數相同的集合

Equinumerous sets

符號|A|=|B|

意思

由雙射連接的集合,表示它們具有相同的基數。

使用時機

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。

計算範例

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

可數集

Countable set

意思

一個有限集合或可以注入到自然數的集合。

使用時機

用於可以按序列列出的集合,可能帶有間隙。

計算範例

ℕ 的每個子集都是可數的。

無限集合和基數

無限可數集

Countably infinite set

符號|A|=ℵ₀

意思

一個可以與自然數建立雙射的無限集合。

使用時機

用於區分序列大小的無窮與更大的基數。

計算範例

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

無限集合

Uncountable set

意思

一個不能與自然數的任何子集建立雙射的集合。

使用時機

用於更大的無窮,例如實數和函數空間。

計算範例

區間 [0,1] 是不可數集合。

無限集合和基數

無限

Aleph-null

符號ℵ₀

意思

自然數的基數以及每個可數無限集合的基數。

使用時機

將其用作最小的無限基數。

計算範例

|ℕ|=|ℤ|=|ℚ|=ℵ₀.

無限集合和基數

連續體的基數

Cardinality of the continuum

符號𝔠

意思

實數的基數,等於 ℕ 的冪集的基數。

使用時機

用於區間的大小、實數序列以及連續幾何集合。

計算範例

|ℝ|=|𝒫(ℕ)|=𝔠=2^ℵ₀.

無限集合和基數

康托爾對角線論證

Cantor's diagonal argument

意思

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。

使用時機

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。

計算範例

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

康托集合論

Cantor's theorem

符號|A|<|𝒫(A)|

意思

任何集合的冪集的大小嚴格大於原始集合。

使用時機

用於證明不存在最大的基數,以及生成更大的無窮。

計算範例

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

基數算術

Cardinal arithmetic

符號κ+λ, κλ, κ^λ

意思

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。

使用時機

用於比較組合的無限集合的大小。

計算範例

對於無限可數集合,ℵ₀+ℵ₀=ℵ₀ 且 ℵ₀·ℵ₀=ℵ₀。

無限集合和基數

無窮基數集合

Dedekind-infinite set

意思

一個與其自身的真子集具有相同基數的集合。

使用時機

將其用作標準集合論中對無窮的結構描述。

計算範例

n↦n+1 是一個從 ℕ 到真子集 ℕ∖{0} 的雙射。

公理和基礎

樸素集合論。

Naive set theory

意思

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。

使用時機

用於普通數學,當基本悖論不涉及時。

注意

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。

計算範例

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

羅素悖論。

Russell's paradox

符號R={x:x∉x}

意思

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。

使用時機

用於理解為什麼無限制的集合公理是無效的。

計算範例

如果 R∈R,則 R∉R;如果 R∉R,則 R∈R。

公理和基礎

公理集合論

Axiomatic set theory

意思

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。

使用時機

用於為數學提供穩定的基礎,並避免已知的悖論。

計算範例

ZF 和 ZFC 是集合論的標準公理系統。

公理和基礎

擴展性公理

Axiom of extensionality

意思

兩個集合相等當且僅當它們具有相同的元素。

使用時機

用於使成員關係完全決定集合的身份。

計算範例

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

數對公理

Axiom of pairing

意思

對於任何物件 a 和 b,存在一個集合 {a,b}。

使用時機

用於構建對和單元素集合。

計算範例

將 a=b 視為,得到單元素集合 {a}。

公理和基礎

集合論公理

Axiom of union

符號⋃A

意思

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。

使用時機

用於扁平化嵌套集合的一層,並構建並集。

計算範例

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

冪集公理

Axiom of power set

意思

對於每個集合 A,存在一個包含 A 的所有子集的集合。

使用時機

用於構建函數空間、拓撲以及更大的基數。

計算範例

這個公理保證了 𝒫(A) 的存在。

公理和基礎

無窮公理

Axiom of infinity

意思

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。

使用時機

用於確保集合論至少包含一個無限集合。

計算範例

自然數可以在一個誘導集合中構造。

公理和基礎

分離公理模式

Axiom schema of separation

意思

一個模式,允許從現有的集合中選擇滿足特定屬性的元素。

使用時機

用於定義子集,但不允許任意滿足某個屬性的集合。

計算範例

給定 A 和屬性 P,分離形成 {x∈A:P(x)}。

公理和基礎

替換公理模式

Axiom schema of replacement

意思

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。

使用時機

用於無窮構造以及由大序數索引的圖像。

計算範例

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

基礎公理

Axiom of foundation

意思

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。

使用時機

用於排除普通集合,例如 x∈x 以及循環成員關係。

計算範例

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

選擇公理

Axiom of choice

意思

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。

使用時機

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。

計算範例

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 集合論

ZF set theory

符號ZF

意思

不包含選擇公理的策梅洛-弗蘭克爾集合論。

使用時機

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。

計算範例

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 集合論

ZFC set theory

符號ZFC

意思

ZF 集合論以及選擇公理。

使用時機

將其用作主流數學中最常見的基礎框架。

計算範例

絕大多數的普通數學結果都可以用 ZFC 形式化。

公理和基礎

遞迴集合

Transitive set

意思

一個其每個元素也是該集合的子集的集合。

使用時機

用於序理論、集合層次結構以及集合論的模型。

計算範例

集合 {∅,{∅}} 是遞迴的。

公理和基礎

序數。

Ordinal number

符號α,β,ω

意思

表示良序集合的序类型的標準集合。

使用時機

用於描述位置、無窮遞迴以及超越有限順序的階段。

計算範例

第一個無限序數是 ω,它在所有有限序數之後。

公理和基礎

基數

Cardinal number

符號κ,λ

意思

具有相同基數的集合的標準代表。

使用時機

用於比較集合的大小,而不考慮順序或內部結構。

計算範例

有限基數 3 表示每個包含三個元素的集合。

應用

樣本空間和事件。

Sample space and event

符號Ω, E⊆Ω

意思

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。

使用時機

使用集合操作來組合事件和互補,以表達失敗。

計算範例

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

解集。

Solution set

意思

滿足方程、不等式或約束系統的所有值的集合。

使用時機

用於表達零、一、幾個或無限多個解,並且表達方式一致。

計算範例

x²=4 的實數解集是 {−2,2}。

應用

載集

Carrier set

意思

劃分代數或邏輯結構的基礎集合。

使用時機

用於將原始元素與添加到它們的操作和關係分開。

計算範例

一個群 (G,*) 具有載集 G 和操作 *。

應用

資料庫集合操作

Database set operations

意思

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。

使用時機

用於合併、比較或減去結果行。

注意

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。

計算範例

UNION 會移除重複的行,除非使用 UNION ALL。

應用

集合資料結構。

Set data structure

意思

一個程式集合,它存儲唯一值,並且通常支持快速成員測試。

使用時機

用於去重、跟踪已訪問狀態和成員查找。

計算範例

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

將類型解釋為一個集合

Type interpreted as a set

意思

一種視角,其中將類型視為允許該類型的值的集合。

使用時機

用於推理驗證、並集、交集、子類型以及詳盡情況。

計算範例

布林類型可以由集合 {true, false} 建模。