Означення 2.5. Множина називається підмножиною множини , якщо кожен елемент є елементом .
Для позначення цього факту вводиться знак «» – символ включення (або «»); іншими словами, .
Якщо необхідно підкреслити, що множина містить також інші елементи, крім елементів множини В, то використовують символ строгого включення: . Зв’язок між символами і задається виразом . Загалом будемо використовувати символ «».
Говорять, що множина є істинною (або власною, від слова «власне») підмножиною , якщо і на відміну від неістинних (або невласних) підмножин Æ та будь-якої множини .
Приклад 2.8. Стосовно вищенаведеного приклада підмножинами множини U співробітників деякої фірми є множини , , , , , , , , . Крім того можна розглядати, що
– множина співробітників фірми, яким за віком більш 40 років, є підмножиною множини співробітників за віком більш 30 років.
, – множина співробітників фірми за віком не більш 30 років, які мають стаж роботи не більш 5 років, є підмножиною множини співробітників фірми, яким за віком не більш 30, й одночасно є підмножиною множини співробітників фірми, які мають стаж роботи не більш 5 років.
Підкреслимо, що всі наведені приклади підмножин є прикладами істинних підмножин.
Порожня множина не містить елементів. Отже, додаючи до множини порожню множину, ми фактично нічого не додаємо. Тому завжди можна вважати, що будь-яка множина містить порожню множину як підмножину.
Приклад 2.9. Нехай – людська істота} і – людська істота жіночої статі}; тоді зрозуміло, що , а – істинна підмножина .
Треба бути уважним, щоб розрізняти елементи множини та підмножини цієї множини. Наприклад, коли пишуть це означає, що елемент є членом множини, що складається з трьох елементів: , і . Коли ж пишуть , це означає, що множина, що складається з одного елемента , є підмножиною множини, яка складається з трьох елементів: , , .
Таким чином, якщо Розов А.Ю. є студентом групи 1ЕК, то це означає, що цей студент є елементом множини студентів групи 1ЕК. Якщо це єдиний студент цієї групи, який склав зимову сесію на “відмінно”, то студент Розов А.Ю., є єдиним елементом множини студентів-відмінників групи 1ЕК за результатами зимової сесії, при чому .
Означення 2.6. Дві множини рівні, якщо вони складаються з одних і тих самих елементів:
.
Наприклад, .
Справджується таке твердження:
Тоді і тільки тоді, коли.
Можна довести таке твердження: включення множин транзитивне, тобто справджується така рівність:
якщо , то .
Множина підмножин
Слід розуміти, що елементи множини самі можуть бути деякими множинами. Наприклад, книга з множини книг у шафі може розглядатися як множина сторінок. Потрібно звернути увагу на те, що йдеться про елементи множини, а не про підмножини (ніяка сукупність сторінок не може розглядатися як підмножина множини книг).
Множина груп факультету складається із груп, тобто елементом множини є група, як неподільне ціле, в той самий час кожна група є множиною студентів, але окремий студент не є елементом множини груп факультету.
Означення 2.7. Множину, елементами якої є всі підмножини множини , називають множиною підмножин (множиною-степенем) множини і позначають .
Приклад 2.10. Для триелементної множини маємо
.
У разі кінцевої множини , що складається з n елементів, множина підмножин містить елементів. Слід підкреслити відмінності між відношенням належності () і відношенням включення (). Як уже зазначалося, множина може бути своєю підмножиною (), але вона не може входити до складу своїх елементів (). Навіть у разі одноелементних підмножин потрібно відрізняти множину та її єдиний елемент а (дивись приклад). Відношення включення має властивість транзитивності, відношення належності цієї властивості не має. Тобто, із того, що не витікає, що , як здається на перший погляд.
Приклад 2.11. Розглянемо такі множини , . Дійсно , але .
Алгебра множин
Закони алгебри множин
Операції над множинами, як і операції над логічними змінними, мають деякі властивості. Останні виражаються сукупністю тотожностей незалежно від конкретного вмісту множин, що входять у них, і є підмножинами деякого універсуму . Ми вже знаємо, що множина об’єктів разом з операціями утворюють алгебру. Множина всіх множин разом з операціями об’єднання, перерізу і абсолютного доповнення утворюють алгебру, яка називається алгеброю множин. Її основні властивості або закони алгебри множин наведені нижче.
Комутативні закони
а) ; | б) . |
Асоціативні закони
а) ; | б) . |
Дистрибутивні закони
а) ; | б) . |
Властивості Æ та
4 а) ; | 4 б) . |
5 а) ; | 5 б) . |
6 а) ; | 6 б) . |
7 а) ; | 7 б) . |
Закон ідемпотентності (самопоглинання)
8 а) ; | 8 б) . |
Закон поглинання
9 а) ; | 9 б) . |
Теорема де Моргана
10 а) ; | 10 б) . |