离散数学集合的基本概念和运算
离散知识点公式总结
离散知识点公式总结1. 集合论集合是离散数学中的基本概念，它是由一些确定的对象所组成的一个整体。
集合之间的运算包括并集、交集、差集、补集等。
其相关公式如下：- 并集：对于集合A和B，它们的并集定义为包含A和B中所有元素的集合，记作A∪B。
公式：A∪B={x|x∈A或x∈B}- 交集：对于集合A和B，它们的交集定义为同时属于A和B的所有元素的集合，记作A∩B。
公式：A∩B={x|x∈A且x∈B}- 差集：对于集合A和B，A与B的差集定义为属于A但不属于B的元素所组成的集合，记作A-B。
公式：A-B={x|x∈A且x∉B}- 补集：对于集合A，相对于全集合U而言，A的补集定义为全集合中不属于A的元素所组成的集合，记作A'。
公式：A'={x|x∈U且x∉A}2. 关系和函数关系是一种描述元素之间的对应关系的数学工具，而函数则是一种特殊的关系。
在离散数学中，关系和函数的定义和性质是非常重要的内容。
其相关公式如下：- 关系R：对于集合A和B，关系R定义为A和B的笛卡尔积中的元素对所组成的集合。
公式：R={(a,b)|a∈A且b∈B}- 函数f：对于集合A和B，如果f是从A到B的一个映射，那么对于任意元素a∈A，都有唯一的元素b∈B与之对应。
公式：f:A→B3. 图论图论是离散数学中的一个重要分支，它研究的是由顶点和边组成的数学结构。
图论的基本概念包括图的类型、路径和回路、连通性、树等。
其相关公式如下：- 有向图：对于图G=(V,E)，如果E中的边是有方向的，则称G为有向图。
公式：G=(V,E)，E={(u,v)|u,v∈V，u→v}- 无向图：对于图G=(V,E)，如果E中的边是无方向的，则称G为无向图。
公式：G=(V,E)，E={{u,v}|u,v∈V，u≠v}- 路径：在图G中，顶点v1,v2,...,vn的一个路径是图G中的一个顶点序列，其中相邻的顶点用一条边连接。
公式：v1,v2, (v)- 回路：在图G中，如果一条路径的起点和终点是同一个顶点，则称其为回路。
离散数学的基础知识
离散数学的基础知识离散数学是计算机科学、数学和信息科学的一门重要学科，它研究的是离散结构，即不连续的数学对象，例如集合、图、函数和关系等。
离散数学的基础知识对于我们理解和应用计算机科学中的算法、数据结构、逻辑和推理等方面都至关重要。
本文将介绍离散数学的一些基本概念和应用。
一、集合论在离散数学中，集合是一个重要的概念。
集合是由确定的对象组成的整体，这些对象被称为集合的元素。
集合的运算有并、交、补、差等。
集合还可以用列表、描述法、泛函法等方式表示。
在计算机科学中，集合常用于表示数据的存储和操作。
二、逻辑与命题逻辑是离散数学中的另一个基础知识，它研究的是推理和论证的规律。
逻辑主要包含命题逻辑和谓词逻辑两个方面。
命题逻辑研究的是命题的真假和推理的方法，谓词逻辑则扩展了命题逻辑，研究的是谓词和量词的运算。
命题是一个陈述句，它要么为真，要么为假。
命题可以用真值表、逻辑公式等方式表示。
逻辑运算包括非、与、或、蕴含和等价等。
命题逻辑的推理方法有代入法、消解法、假设法等。
三、图论图论是离散数学中的一个重要分支，它研究的是图的性质和图的应用。
图是由节点和边组成的数学模型，用来表示事物之间的关系。
图论主要研究顶点的度、路径的搜索、连通性、环的存在性等问题。
图可以分为有向图和无向图，有向图的边有方向，无向图的边没有方向。
在图中，节点之间的连接关系称为边，边可以有权重。
图的表示方法有邻接矩阵、邻接表等。
图的应用包括网络分析、城市规划、路线规划等。
四、组合数学组合数学是离散数学中的一个分支，它研究的是集合的选择和排列方式。
组合数学在计算机科学中有重要的应用，例如密码学、编码理论和算法设计等方面。
组合数学的基本概念包括排列、组合、二项式系数等。
排列是从一组元素中选取特定顺序的方式，组合是从一组元素中选取特定组合的方式。
二项式系数是计算排列和组合数量的重要方法。
组合数学的应用有很多，包括选择算法、排列算法、图的着色等。
五、数论数论是离散数学中研究整数性质的一个分支，它研究的是整数之间的关系和性质。
《离散数学》集合的基本概念和运算
（2）若AB,BC,则AC
解 错误。举反例如下：设A={a}，
B={{a},b}，C={{a},b,{c}}，显然AB， BC，但A不是C的子集。因为aA，但aC。
定义3.7 A、B是任意集合，由属于A或属于B的
所有元素组成的集合称为A与B的并集，记
3.2 作 A B 。即
集
A B u | u A或u B
推论 空集是惟一的. 证 假设存在1和2，则12 且12，因此
1=2 全集 在一个具体问题中，如果所涉及的集合都是某个
集合的子集，则称这个集合为全集，记作E
全集具有相对性
在给定问题中，全集包含任何集合，即A (AE )
三、幂集（PowerSet）
定义1.2.2 给定集合A，以A的所有子集为元素
- 命题演算法 - 包含传递法
的
- 等价条件法
基
- 反证法
(A B) A B
算 对偶原理：把一个等式中的中的∪，∩，E和
的分别代以∩，∪，和E后得到另一等式
二、对称差运算的性质：
① AA= ②A =A ③ A E= A
3.2 ④A B＝B A
集 ⑤(A B) C A (B C)
合 ⑥A I (B C) (A I B) (A I C)
一、集合运算的十条定律
3.2
对于全集合E的任意子集A、B、C，有：
集 交换律 AB B A AB B A
合 的 结合律 A(B C) (A B) C
基
A(B C) (A B) C
本 分配律 A(B C) (A B) (AC)
运 算
A(B C) (A B) (AC)
概 念
(5)A ( )
离散数学(chapter3集合的基本概念和运算)
以上运算律的证明思路：欲证P=Q，即证 x P x Q。
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20
Байду номын сангаас
三、集合算律
证明分配律：A∪(B∩C) = (A∪B)∩(A∪C) 对x， x A∪(B ∩C) (x A ) (x B∩C )
(x A) (x B x C )
Z: 整数集合
Q: 有理数集合
R: 实数集合 C: 复数集合
: 空集(不含任何元素) E: 全集 （在某一问题中，含有所涉及的全部集合的集合。）
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三、集合的表示方法
列出集合的所有元素，元素之间用逗号 1、列举法： 隔开。如A = { a, b, c } ， B = { 1,2,4,6,7,9 } 用谓词概括该集合中元素的属性。 2、描述法： 如：A = { x | xZ 3 < x 6 } A = { x | P (x) }，其中P (x)表示x满足的性质。 即A是由所有使P (x)为真的全体x构成。
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§3.1 集合的基本概念
内容：集合，元素，子集，幂集等。 重点：(1) 掌握集合的概念及两种表示法， (2) 常见的集合N , Z, Q, R, C 和特殊集合 ,E， (3) 掌握子集及两集合相等的概念， (4) 掌握幂集的概念及求法。
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四、集合之间的关系
3、真子集： B A。
B A B A B A
BABA B=A
4、幂 集：集合A的全体子集构成的集合，记作P (A)。 符号化为 P (A) = { x | x A} n 元集A的幂集P (A)含有2n个元素。
离散数学 第1章 集合的基本概念和运算
B A ( x) ( x B x A)
例：设A={1,2,3,4,5,6,}, B={2,4,5,}及C={1，2，3，4，5} 定义3.1.2（外延性原理）设A，B为集合，如果B⊆A且A⊆B， 则称A与B相等，记作A=B。相等的符号化表示为
x 则 x A B或x A C ， A且x B或x A且x C ，即 x A且x B C, 于是x A ( B C ) 所以 ( A B) ( A C ) A ( B C ) 因此 ( A B) ( A C ) A ( B C )
离散数学
第一章 集合的基本集合的基本概念和运算
1.1 1.2 1.3 1.4 集合的基本概念 集合的基本运算 集合中元素的计数 笛卡尔乘积
1.1 集合的基本概念
集合是不能精确定义的基本的数学概念，直观地讲，集合是 由某些可以相互区别的事物汇集在一起所组成的整体。对于给定 的集合和事物，应该可以断定这个特定的事物是否属于这个集合。 如果属于，就称它为这个集合的元素。 集合通常用大写的英文字母来表示。 集合有两种表示方法：枚举法和谓词表示法。前一种方法是 将集合中的所有元素罗列出来，元素之间用逗号隔开，并把它们 用花括号括起来。例如 A {a, b, c} ， {1, 2, 3, ...}， {春， 秋， }，都是合法的表示。 C 夏， 冬 B 谓词表示法是用谓词来概括集合中元素的属性，例如 2 } F D {x | x是学生 ， {x | x是整数 ， {x | x R x 1 0} } E 一般的 A={x︱R(x)} R(x)表示x具有性质R，表示任何谓词 集合的元素是彼此不同的，如果同一个元素在集合中多次出现 应该认为是一个元素。集合的元素也是无序的，元素的排列顺序 对集合没有影响。
离散数学教程——集合的基本概念
集。记为P(A)。
例 1.1（已知A，求幂集）
定理 1.3 | P(A) |=2|A|
证明方法：组合的方法
求幂集 —— 代数法
P13 习题1.13 设A={a, {a}}，问： (1) {a}P(A)? {a}P(A)? (2) {{a}}P(A)? {{a}}P(A)? (3) 又设A={a, {b}}，重复(1)、(2)。 解: (1, 2)首先求P(A)，代数法：
反证法的思想 / 思维过程
“结论不成立”与“结论成立”必有一 个正确。
“结论不成立”会导致出现错误，推理 过程、已知条件、公理和已知定理没有错 误，惟一有错误的是一开始接假定的“结 论不成立”，所以“结论不可能不成立”， 即“结论成立”。
1.2 集合的子集
六 定义1.5（幂集）：
A的所有子集组成的集合称为A的幂
离散数学教程
——集合的基本概念
1.1 集合的表示 1.2 集合的子集 1.3 笛卡尔积 1.4 集合的运算 1.5 罗素悖论
引言：什么是集合？
一些自行车 在计算机系车棚内的自行车
一些自行车 不是集合，无法确定范围和性质
在计算机系车棚内的自行车 是集合，可以确定范围和性质
1.1 集合的表示
(1) 分配律
B(A1A2…An)=(BA1) (BA2) … (BAn) B(A1 A2… An)= (BA1) (BA2)…(BAn) (2) 狄•摩根律
n i 1
Ai
n i 1
Ai
n i 1
Ai
n i 1
Ai
1.4 集合的运算
六、广义并、广义交 1. 定义（广义并）
设Ǽ为一个集合族，称由Ǽ中全体元素的元 素组成的集合成为的Ǽ广义并集，记作Ǽ ，
离散数学的基础知识
离散数学的基础知识离散数学作为现代数学的一门重要分支，在计算机科学、通信工程、信息技术等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍离散数学的基础知识，共分为三个部分：集合论、逻辑和图论。
一、集合论集合是离散数学中的基本概念，它是一个由元素组成的整体。
例如，{1，2，3}就是一个集合，其中1、2、3是元素。
集合的描述通常采用列举法或描述法。
列举法即列举集合中的元素。
例如，{1，2，3}、{a，b，c，d}等都是集合。
描述法则是通过一些规则来描述集合中的元素。
例如，{x | x是正整数且小于10}表示由所有小于10的正整数组成的集合。
集合之间有一些常见的运算：并集：将两个集合中的元素合并起来，形成一个新的集合。
例如，{1，2，3}和{3，4，5}的并集为{1，2，3，4，5}。
交集：取两个集合中相同的元素组合成一个新的集合。
例如，{1，2，3}和{3，4，5}的交集为{3}。
补集：设A为一个集合，A'为其补集，则A'包含所有不在A 中的元素。
除此之外，集合中还有子集、空集、全集等重要概念。
子集指的是一个集合中的所有元素为另一个集合的元素，则前者是后者的子集。
空集指的是一个不包含任何元素的集合，全集则是该领域的所有元素的集合。
二、逻辑逻辑是进行推理和论证的基础。
在离散数学中，布尔代数是逻辑的一种基础形式。
它是一种将推理和论证过程化为运算的数学体系。
常见的布尔运算有与（AND）、或（OR）、非（NOT）。
与运算表示只有两个值同时为真，结果才为真。
例如，1 AND 1 为真，1 AND 0 为假。
或运算表示两个值中至少一个值为真，结果才为真。
例如，1 OR 0 为真，0 OR 0 为假。
非运算表示取反，将真变为假，将假变为真。
例如，NOT 1 为假，NOT 0 为真。
布尔代数的一个重要应用是逻辑电路的设计。
逻辑电路是指由逻辑门和连线构成的电路，其中逻辑门实现着不同的布尔运算。
三、图论图论是离散数学中的重要分支。
离散数学知识点
离散数学知识点摘要：离散数学是计算机科学和数学的一个分支，它专注于非连续结构的研究。
本文旨在概述离散数学的核心知识点，包括集合论、逻辑、关系、函数、图论、组合数学和递归等。
1. 集合论- 集合的基本概念：集合是离散数学的基础，它是一组明确的、无重复的对象的集合。
- 集合运算：包括并集、交集、差集、补集等。
- 幂集：一个集合所有子集的集合。
- 笛卡尔积：两个集合所有可能的有序对的集合。
2. 逻辑- 命题逻辑：研究命题（声明的真值）和它们之间的关系，如合取、析取、否定等。
- 谓词逻辑：使用量词（如全称量词和存在量词）来表达更复杂的逻辑关系。
- 逻辑推理：包括直接证明、间接证明和归谬法等。
3. 关系- 关系的定义：一个集合到另一个集合的有序对的集合。
- 关系的类型：自反性、对称性和传递性等。
- 关系的闭包：在给定关系下，集合的最小闭包。
4. 函数- 函数的定义：一个集合到另一个集合的映射，每个元素有唯一的像。
- 函数的类型：单射、满射和双射。
- 复合函数：两个函数可以组合成一个新的函数。
5. 图论- 图的基本概念：由顶点（节点）和边组成的结构。
- 图的类型：无向图、有向图、连通图、树等。
- 图的算法：如最短路径、最小生成树、图的着色等。
6. 组合数学- 排列和组合：从n个不同元素中取出r个元素的不同排列和组合的数量。
- 二项式定理：描述了二项式的幂展开的系数。
- 生成函数：一种编码序列的方法，用于解决复杂的计数问题。
7. 递归- 递归定义：一个对象通过引用比自己更小的版本来定义。
- 递归函数：在计算机程序中，一个函数调用自身来解决问题。
结论：离散数学为理解和设计计算机系统提供了基础工具和理论。
它的知识点广泛应用于算法设计、数据结构、编程语言理论和数据库等领域。
掌握离散数学对于任何希望在计算机科学领域取得进展的人来说都是至关重要的。
本文提供了一个简洁的离散数学知识点概述，每个部分都直接针对一个主题，避免了不必要的背景信息和解释。
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| P(A) |? Cn0 ? Cn1 ? Cn2 ?
?
Cn?1 n
?
Cnn
?
2n
?
2A
3.1 集
练习1 设b}} 列论断是否正确？
合 (1)a ? A ( ? )
的 (2){a} ? A ( ? )
基 (3){a} ? A ( ? )
本 (4)?? A ( ? )
概 念
(5)?? A ( ? )
的
所组成，也就是说a∈A 当且仅当 a 满
基
足性质 P。
本
概
念
练习
3.1 1. 用列举法表示下列集合
集 合
（1）A ={a|a∈P 且 a<20}
{2,3,5,7,11,13,17,19}
的
（2）B={a|| a|<4 且a为奇数 }
{-3,-1,1,3}
基
本
概 2. 用描述法表示下列集合
念
(1) A={0,2,4,…,200}
三、幂集（ PowerSet ）
定义1.2.2 给定集合A，以A的所有子集为元素
3.1
的集合称为 A的幂集，记作 P(A)。
集 例3 A=? ，B={? ，a，{a}}
合
P（A）＝?
的
P（B）＝｛? ，｛? ｝，｛a｝，{{a}}，{?
基
，a}，｛? ，｛a｝｝，｛a，｛a｝｝，｛?
本
，a，｛a｝｝｝
不包含
A ? B ? ? x (x? A ? x? B)
相等
A=B? A? B? B? A
不相等
A?B
真包含
A? B? A? B?A?B
不真包含
A? B
思考： ? 和 ? 的定义
注意 ? 和 ? 是不同层次的问题
例1 A={a, b, c, d}, B={a, e, x, y, z}, C={a, x} 则 C ? B，C ? A，B ? A， A ? B
定理 空集是任何集合的子集
?? A ? ? x (x??? x? A) ? T
推论 空集是惟一的. 证 假设存在? 1和? 2，则? 1?? 2 且? 1?? 2，因此
? 1=? 2 全集 在一个具体问题中，如果所涉及的集合都是某个
集合的子集，则称这个集合为全集，记作E
全集具有相对性
在给定问题中，全集包含任何集合，即? A (A? E )
{2x|x∈Z且x≤100}
(2) B={2,4,8,…,1024}
{2n |n ∈N且n≤10}
集合与元素
元素与集合的关系：隶属关系 属于? ，不属于 ?
实例 A={ x | x ? R? x2-1=0 }, 1 ? A, 2? A
A={-1,1}
注意：对于任何集合 A和元素x(可以是集合 )，
练习2 列出集合A={1,{2}}的全部子集。
典
解 因为? 是任何集合的子集，所以?
型 习 题
是A的子集。由A中任意一个元素所组成的 集合是A的子集，所以{1}和{{2}}是A的子 集。由A中任意两个元素所组成的集合是A 的子集，所以{1,{2}}是A的子集。因为A中
概
据结构、操作系统、数据库、知识库、编译原
念
理、形式语言、程序设计、人工智能、信息检
与
索、CAD 等。
运
算
一、什么是集合 ？
-只能给予直观的描述。所谓集合（ Set），
3.1
就是把人们直观的或想象中的某些确定的能 够区分的对象汇合在一起组成的一个整体。
集
-组成集合的各个对象，称为这个集合的元素
合
（Element）或成员（ Member）。
念
注：设A是有限集，则
P( A)
?
2Hale Waihona Puke A.证明 设A= {a1, a2 , … , an},从n个元素中选
3.1 集
取m个元素的方法有 Cnm种，所以A的子集
合 个数为
的 基
Cn0 : ?
本
Cn1 :{a1 a2} ,…{an}
概 念
C…n2 :{a1, a2 a1, a3} …
Cnn :{a1, a2 , … , an}
集合的包含关系具有如下几条性质：
3.1
⑴对任意集合A，?? A；
集
⑵自反性：A? A
合 的
⑶反对称性：若 A? B且B? A，则A＝B
基 ⑷传递性：若 A? B且B? C，则A ? C
本 概
⑸若|A|＝n，则A有2n个子集
念
空集与全集
空集 ? 不含任何元素的集合
实例 {x | x2+1=0? x? R} 就是空集
第3章 集合的概念
集合的概念
集合是数学中最重要的概念，集合理论是
数学中最重要的理论。
第
十九世纪七十年代，威尔斯特拉斯、戴德
3
金、康托尔等人深入研究实数理论，建立起极
章
限论的基本定理，不仅为微积分建立起严格的
集
理论基础，也导致了集合论的诞生。
合
集合论分朴素集合论和公理化集合论。
的
集合论被广泛应用在计算机科学中，如数
的
?①通常，用大写字母 A，B，C，…表示集
基
合，用小写字母 a，b，c，…表示元素。
本
?②集合与元素之间的关系－“属于”关系
概
- a? A a? B
念
二、集合的表示
⑴列举法
3.1
- 将集合中的元素一一列举出来，或者列出
集
足够多的元素以反映集合中成员的特征，
合
并用花括号将元素括起来，其表示形如：
的
(6)b ? A ( ? )
(7){b} ? A ( ? )
，试指出下
(8){b} ? A
( ?)
(9){a,b} ? A ( ? )
(10){a,b} ? A ( ? )
(11)c ? A
( ?)
(12){c} ? A
( ?)
(13){c} ? A
( ?)
(14){a,b,c} ? A ( ? )
x? A和 x? A 两者成立其一，且仅成立其 一.
隶属关系的层次结构
例 3.1 A={ a, {b,c}, d, {{d}} } {b,c}? A b? A {{d}}? A {d}? A d? A
一、集合之间的关系
包含（子集） A ? B ? ? x (x? A ? x? B)
3.1 集 合 的 基 本 概 念
概
念
集合的基数
设A 为任一集合，用 |A|(或#A)表示A中不
3.1
同元素的个数，称为集合 A的基数，有：
集
?若|A|=0，则称A 为空集合（ Empty
合
Set），记为? ；
的
?若|A|为某自然数，则称 A 为有限集合
基
（Finite Set ）；
本
?若|A|为无穷，则称 A 为无限集合（
概
Infinite Set ）
?A={a1 ，a2，…，an}
基
?A={a1，a2，a3, …}
本 概 念
- 列举法必须把元素的全体尽列出来，不能 遗漏任何一个，并且集合中的元素没有顺 序之分且不重复。
⑵谓词表示法
- 用一个谓词来描述集合中元素具有的共同
3.
性质。
1
?表示形式如 A={x|P(x)}
集
?意义是：
合
?集合A 由且仅由满足性质 P 的那些对象