集合
集合(或簡稱集)是基本的数学概念,它是集合论的研究对象。最簡單的說法,即是在最原始的集合論─樸素集合論─中的定義,集合就是“一堆東西”。集合裡的“東西”,叫作元素。若然 x 是集合 A 的元素,記作 x ∈ A。
集合是现代数学中一个重要的基本概念。集合论的基本理论直到十九世纪末才被创立,现在已经是数学教育中一个普遍存在的部分,在小学时就开始学习了。这里对被数学家们称为“直观的”或“朴素的”集合论进行一个简短而基本的介绍;更详细的分析可见朴素集合论。对集合进行严格的公理推导可见公理化集合论。
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[编辑] 导言
非正式的,一个集合就是将几个对象适当归类而作为一个整体。集合中的对象称作元素或成员。集合中的元素可以是任何东西:数字,人,字母,别的集合,等等。集合通常表示为大写字母 A, B, C,等等。两个集合 A 和 B 相等,写作 A = B,如果它们有相同的元素。
[编辑] 集合的特点
- 无序性
- 在同一个集合里面的每一个元素的地位都是相同的,所以元素的排列是没有顺序的。
- 互异性
- 在同一个集合里面每一个元素之能出现一次,不能重复出现。
- 确定性
- 定制集合的标准是确定的而不是含糊的,如全国全体较高的男生,这里的较高没有标准是含糊的。
[编辑] 集合的表示
- 集合可以用文字或数学符号描述,称为描述法,比如:
- A = 大于零的前三个自然数
- B = 红色、白色、蓝色和绿色
- 集合的另一种表示方法是在大括号中列出其元素,称为列举法,比如:
- C = {1, 2, 3}
- D = {红色,白色,蓝色,绿色}
尽管两个集合有不同的表示,它们仍可能是相同的。比如:上述集合中,A = C 而 B = D,因为它们正好有相同的元素。
元素列出的顺序不同,或者元素列表中有重复,都没有关系。比如:这三个集合 {2, 4},{4, 2} 和 {2, 2, 4, 2} 是相同的,同样因为它们有相同的元素。
- 集合在不严格的意义下也可以通过草图来表示,更多信息,请见文氏图。
[编辑] 集合的元素个数
上述每一个集合都有确定的元素个数;比如:集合 A 有三个元素,而集合 B 有四个。
集合可以没有元素。这样的集合叫做空集,用符号
表示。比如:在2004年,集合 A 是所有住在月球上的人,它没有元素,则 A =
。就像数字零,看上去微不足道,而在数学上,空集非常重要。更多信息请看空集。
如果集合含有有限个元素,那么这个集合可以称为有限集。
集合也可以有无穷多个元素。比如:自然数的集合是无穷大的。关于无穷大和集合的大小的更多信息请见集合的势。
[编辑] 子集
如果集合 A 的所有元素同时都是集合 B 的元素,则 A 称作是 B 的子集,写作 A ⊆ B。若 A 是 B 的子集,且 A 不等于 B,则 A 称作是 B 的真子集,写作 A ⊂ B。
举例:
-
- 所有男人的集合是所有人的集合的真子集。
- 所有自然数的集合是所有整数的集合的真子集。
- {1, 3} ⊂ {1, 2, 3, 4}
- {1, 2, 3, 4} ⊆ {1, 2, 3, 4}
空集是所有集合的子集,而所有集合都是其本身的子集:
-
⊆ A- A ⊆ A
更多信息,请见子集。
[编辑] 并集
有多种方法通过现有集合来构造新的集合。
两个集合可以相"加"。A 和 B 的并集(聯集),写作 A ∪ B,是或属于 A 的、或属于 B 的所有元素组成的集合。
举例:
-
- {1, 2} ∪ {红色, 白色} = {1, 2, 红色, 白色}
- {1, 2, 绿色} ∪ {红色, 白色, 绿色} = {1, 2, 红色, 白色, 绿色}
- {1, 2} ∪ {1, 2} = {1, 2}
并集的一些基本性质
-
- A ∪ B = B ∪ A
- A ⊆ A ∪ B
- A ∪ A = A
- A ∪
= A
更多信息,请见并集.
[编辑] 交集
一个新的集合也可以通过两个集合"共"有的元素来构造。A 和 B 的交集,写作 A ∩ B,是既属于 A 的、又属于 B 的所有元素组成的集合。
若 A ∩ B =
,则 A 和 B 称作不相交。
举例:
-
- {1, 2} ∩ {红色, 白色} =

- {1, 2, 绿色} ∩ {红色, 白色, 绿色} = {绿色}
- {1, 2} ∩ {1, 2} = {1, 2}
- {1, 2} ∩ {红色, 白色} =
交集的一些基本性质
-
- A ∩ B = B ∩ A
- A ∩ B ⊆ A
- A ∩ A = A
- A ∩
= 
更多信息,请见交集。
[编辑] 补集
两个集合也可以相"减"。A 在 B 中的相对补集,写作 B − A,是属于 B 的、但不属于 A 的所有元素组成的集合。
在特定情况下,所讨论的所有集合是一个给定的全集 U 的子集。这样, U − A 称作 A 的绝对补集,或简称补集(餘集),写作 A′。
补集可以看作两个集合相减,有时也称作差集。
举例:
-
- {1, 2} − {红色, 白色} = {1, 2}
- {1, 2, 绿色} − {红色, 白色, 绿色} = {1, 2}
- {1, 2} − {1, 2} =

- 若 U 是整数集,则奇数的补集是偶数
补集的基本性质:
-
- A ∪ A′ = U
- A ∩ A′ =

- (A′)′ = A
- A − B = A ∩ B′
更多信息,请见补集。
[编辑] 對稱差
見對稱差。
[编辑] 集合的其它名稱
在數學交流當中為了方便,集合會有一些別名。比如:
- 族、系 通常指它的元素也是一些集合。
[编辑] 公理集合論
把集合看作“一堆東西”會得出所謂罗素悖论。为解决罗素悖论,數學家提出公理化集合论。在公理集合论中,集合是一个不加定义的概念。
[编辑] 類
在更深層的公理化数学中,集合仅仅是一种特殊的类,是“良性类”,是能够成为其它类的元素的类。
类区分为两种:一种是可以顺利进行类运算的“良性类”,我们把这种“良性类”称为集合;另一种是要限制运算的“本性类”,对于本性类,类运算是并不都能进行的。
定义 类A如果满足条件“
”,则称类A为一个集合(简称为集),记为Set(A)。否则称为本性类。
这说明,一个集合可以作为其它类的元素,但一个本性类却不能成为其它类的元素。因此可以理解为“本性类是最高层次的类”。


