集合
数学、逻辑学、计算机科学中的基本概念,集合论的主要研究对象。确定的,可区分的对象(或事物)搜集在一起作为一个整体看待,就叫作集合,简称集,其中各事物叫作集合的元素或简称元。如①张三、李四、王五三个人可以组成一集合,张三、李四、王五都是这一集合的元素;②全体英文大写字母,可以组成一集合,A、B等都是这一集合的元素;③《阿Q正传》中出现的不同汉字,可以组成一集合;④全体自然数也可以组成一集合;⑤直线上所有的点可以组成一集合。但甲班高个子的学生就不算集合,因为不满足确定与可区别的条件。事物m是集合S的元素有时也说成m属于S或S含有m,记为m∈S。如果集合只含有有穷个元素,便称为有穷集合,否则称为无穷集合。在上面的例中,前三个是有穷集合,后两个是无穷集合。
集合是不能严格定义的,人们只能给出一种描述性的说明。集合论的创始人G.康托尔曾把上述描述性的说明当作集合的定义,结果引出了若干悖论。集合是由它的元素决定的,当一个集合的所有元素都已知时,这个集合就确定了。这时如果它是有穷集,便可将其元素全部列出,置于括弧内来表示(什么顺序都无关系)。比如:①{张三,李四,王五},②{A,B,…,Z},对于③虽有许多麻烦,但原则上是办得到的。但是,如果我们考察无穷集合,那么,上面的方法就有困难了。这时人们常用能够刻划集合的任一元素的某一条件P(x)来加以概括了。比如④中的集合可以表示为:{x|x是一自然数},⑤可以表示为:{x|x为直线上一点}。这种表示法也适用于有穷集合。一集合可以没有任何元素,这种集合只有一个,叫做空集合,记作符号Φ。任给两个集合A与B,如果B的元素都是A的元素,就称B为A的子集合,或叫A包含B,并记作BA。例如,令D为全体偶数所组成的集合,N为全体自然数所组成的集合,R为全体实数所组成的集合,显然有:
空集合Φ是任何一集合的子集合;任一集合A都是它自己的一子集合,亦即有:
当集合B是集合A的一子集合,亦即BA时,并且B又不同于A,即A中至少有一元素不在B中,这时就称B为A的一真子集合,或A真包含B,并记做B
A或B
A。当B、C二集合的元素完全相同时,就说B=C.也就是说,B=C,当且仅当B
C且C
B。
包含(即)是一种关系,并且具有自反性,即A
A,这里A是任一集合。它还具有传递性,反对称性,亦即对于任意的集合A,B,C,都有:
若AB,B
C,则A
C(传递性)
若AB,B
A,则A=B(反对称性)。
需要注意的是:属于关系∈与包含关系是不同的。前者是元素与集合的关系。一般说,它不具备自反性,如Φ∈Φ是不成立的,也不具备传递性和反对称性;后者是集合与集合之间的关系。在集合论中,属于关系∈通常是基本关系,而其它关系包括上述包含关系都是借助于基本关系∈经定义而引进的。