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集合的证明及相关习题

时间:2015-12-02 09:13:22      阅读:330      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

1、吸收律证明(A∪(A∩B) = A )

文氏图:

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注:三角形区域为 (A∩B)

证明:
∵A = A∩E                        //E为全集
∴A∪(A∩B) = (A∩E)∪(A∩B)
根据分配律倒推可知:
(A∩E)∪(A∩B) = A∩(B∪E)
∵B∪E = E
∴A∩(B∪E) = A∩E = A

点评:证明过程引入全集E,利用恒等律 A = A∩E,A∪E = E 的性质来增加或消去元素,从而拼凑成对应的定律

2、习题1(刘叙华—离散数学)
证明:A∪(B-A) = A∪B

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证明:
∵B-A = B∩~A
∴A∪(B-A) = A∪(B∩~A)
根据分配律:
A∪(B∩~A) = (A∪B)∩(A∪~A)
               = (A∪B)∩E
               = A∪B   
点评:证明过程引入全集E,利用 A∪~A = E 的性质来消去元素

3、习题2(刘叙华—离散数学)
证明:如 A∪B = A∪C,A∩B = A∩C
      则 B = C
      即 如果任意一个集合 X 和同一个集合 A 的交集和并集都相等,则该集合 X 是同一个集合

证明:
∵B = B∩(A∪B)
∵A∪B = A∪C
∴B = B∩(A∪C)
根据分配律:
B∩(A∪C) = (B∩A)∪(B∩C)
∵A∩B = A∩C
∴(B∩A)∪(B∩C) = (A∩C)∪(B∩C)
                    = C∩(A∪B)
∵A∪B = A∪C
∴C∩(A∪B) = C∩(A∪C)
根据吸收率倒推:
C∩(A∪C) = C
∴B = C
点评:证明过程充分运用给出的已知条件,将B从扩展式中消除

4、习题3(刘叙华—离散数学)
证明:A∩(B-C) = (A∩B)-(A∩C)
      即在此形势下(也仅在此情况下),减法也符合分配律

文氏图:

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注:图1中三角形区域为 (B-C),草绿色区域为 A,三角形和草绿色底色重叠区域即为他们的交集

     图2中三角形区域为 (A∩C),草绿色区域为 (A∩B),草绿色区域中扣除三角形区域后剩下的部分即为 (A∩B)-(A∩C)

证明:
(A∩B)-(A∩C) = (A∩B)∩~(A∩C)
根据De.Morgan定律:
~(A∩C) = ~A∪~C
∴(A∩B)∩~(A∩C) = (A∩B)∩(~A∪~C)
根据交换律:
(A∩B)∩(~A∪~C) = A∩B∩(~A∪~C)
                        = B∩A∩(~A∪~C)
                        = B∩(A∩(~A∪~C))
                        = B∩((A∩~A)∪(A∩~C))
∵(A∩~A) = Φ
∴B∩((A∩~A)∪(A∩~C)) = B∩(Φ∪(A∩~C))
                                = B∩(A∩~C)
根据交换律:
B∩(A∩~C) = B∩A∩~C
               = A∩B∩~C
               = A∩(B∩~C)
               = A∩(B-C)

点评:此题的证明过程主要是要充分运用交换律,将相关的元素交换到一起后进行运算,同时此题正向推导困难(因为消除比增加容易,长式子缩短容易),故在正向推导受阻的情况下,可以尝试反向推导

5、习题3(刘叙华—离散数学)
证明:(A∪B)-(A∩B) = (B-A)∪(A-B)
      即2个集合的并集减去其交集 = 2个集合互减的并集

文氏图:

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注:图1中三角形区域为 (A∩B),草绿色区域为 (A∪B),草绿色区域中扣除三角形区域后剩下的部分即为 (A∪B)-(A∩B)

     图2中三角形区域为 (B-A),草绿色区域为 (A-B),草绿色区域和三角形区域即为 (B-A)∪(A-B)

证明:
(A∪B)-(A∩B) = (A∪B)∩~(A∩B)
根据De.Morgan定律:
~(A∩B) = ~A∪~B
∴(A∪B)∩~(A∩B) = (A∪B)∩(~A∪~B)
将(A∪B)当作一个整体,利用分配律可知:
(A∪B)∩(~A∪~B) = ((A∪B)∩~A)∪((A∪B)∩~B)
再次利用分配律:
((A∪B)∩~A)∪((A∪B)∩~B) = ((A∩~A)∪(B∩~A))∪((A∩~B)∪(B∩~B))
                                    = (Φ∪(B∩~A))∪((A∩~B)∪(Φ))
                                    = (Φ∪(B∩~A))∪((A∩~B)∪(Φ))
                                    = (B∩~A)∪(A∩~B)
                                    = (B-A)∪(A-B)

点评:此题的证明过程利用了将分式 A∪B 当作整体代入对应公式进行运算,然后利用 A∩~A= Φ 做消除运算

集合的证明及相关习题

原文:http://www.cnblogs.com/organic/p/5011925.html

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