۱. تعریفها و نمادگذاری مجموعه
مجموعه به معنی یک گردآوردهٔ منظم از عناصر متمایز است. معمولاً با حروف بزرگ مانند A، B، C نامگذاری میشود و عناصر آن در داخل آکولاد {} نوشته میشوند:
A = {1, 2, 3, 4} # مجموعهای شامل چهار عدد
شیوههای نمایش مجموعه:
۲. انواع مجموعهها
- مجموعه تهی (∅): هیچ عنصری ندارد: C = {} یا C = ∅
- مجموعههای متناهی و نامتناهی: متناهی: شمارشپذیر؛ نامتناهی: مانند مجموعه اعداد طبیعی N = {1, 2, 3, ...}
- مجموعه جهانی (U): مجموعهای که شامل تمام عناصر مورد بحث است
- متمم مجموعه (Aᶜ): عناصر موجود در U که در A نیستند
A = {2, 4, 6}, U = {1, 2, 3, 4, 5, 6} → Aᶜ = {1, 3, 5}
۳. عملیاتهای مجموعهای
- اجتماع (A ∪ B): ترکیب همهٔ عناصر از هر دو مجموعه
A = {1, 2, 3}, B = {3, 4, 5} → A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5}
- اشتراک (A ∩ B): عناصر مشترک در هر دو مجموعه
A ∩ B = {3}
- تفاضل (A − B): عناصر در A که در B نیستند
A − B = {1, 2} ، B − A = {4, 5}
- متمم (Aᶜ): عناصر خارج از A در مجموعهٔ جهانی
U = {1, 2, 3, 4, 5} ، A = {1, 2} → Aᶜ = {3, 4, 5}
- ضرب دکارتی (A × B): جفتسازی هر عنصر A با هر عنصر B
A = {x, y}, B = {1, 2} → A × B = {(x,1), (x,2), (y,1), (y,2)}
۴. فرمولهای مهم نظریه مجموعهها
- قانون توزیع اشتراک بر اجتماع:
A ∩ (B ∪ C) = (A ∩ B) ∪ (A ∩ C)
- فرمول تعداد عناصر در اجتماع:
|A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|
- ضرب دکارتی چند مجموعه:
|A₁ × A₂ × ... × Aₙ| = |A₁| × |A₂| × ... × |Aₙ|
۵. کاربردهای مجموعه در ریاضیات و علوم
- نظریهٔ اعداد: سازماندهی و تفکیک اعداد طبیعی، صحیح و حقیقی
- جبر و احتمال: تعریف فضاهای نمونه و رویدادهای تصادفی
- علوم کامپیوتر: مدیریت داده، جستجو، منطق پایگاههای داده
- منطق ریاضی: نمایش گزارهها و مقادیر درستنما
- نظریهٔ گراف و شبکهها: مدلسازی ارتباطات و گرهها با مجموعهها