真子集

真子集

数学学科术语
如果集合A是集合B的子集,并且集合B不是集合A的子集,那么集合A叫做集合B的真子集(proper subset)。如果A包含于B,且A不等于B,就说集合A是集合B的真子集。集合的子集与真子集的考试题型较多,主要分为三类:判断集合间的关系;求一个集合的子集与真子集的个数;利用两个集合间的关系求参数的值或取值范围。[1]
    中文名:真子集 外文名:proper subset 适用领域:集合 别称:真包含 表达式:A⊊B 应用学科:数学

定义

子集

一般地,对于两个集合A、B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,我们就说这两个集合有包含关系,称集合A为集合B的子集(subset)。记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)。

即,对于集合A与B,∀x∈A有x∈B,则A⊆B。可知任一集合A是自身的子集,空集是任一集合的子集。

真子集

如果集合A⊆B,存在元素x∈B,且元素x不属于集合A,我们称集合A与集合B有真包含关系,集合A是集合B的真子集(propersubset)。记作A⊊B(或B⊋A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)。

即:对于集合A与B,∀x∈A有x∈B,且∃x∈B且x∉A,则A⊊B。空集是任何非空集合的真子集。

非空真子集:如果集合A⊊B,且集合A≠∅,集合A是集合B的非空真子集(nonvoidpropersubset)。

真子集与子集的区别;

子集就是一个集合中的全部/部分元素是另一个集合中的元素,有可能与另一个集合相等;

真子集就是一个集合中的元素全部是另一个集合中的元素,但不存在相等。

举例

所有亚洲国家组成的集合是地球上所有国家组成的集合的真子集;所有自然数的集合是所有整数的集合的真子集(即N⫋Z);{1,3}⫋{1,2,3,4},{1,2,3}⫋{1,2,3,4};∅⫋{∅}。但不能说{1,2,3}⫋{1,2,3}。

设全集I为{1,2,3},则它的子集可以是{1}、{2}、{3}、{1,2}、{1,3}、{2,3}、{1,2,3}、∅;而它的真子集只能为{1}、{2}、{3}、{1,2}、{1,3}、{2,3}、∅。它的非空真子集只能为{1}、{2}、{3}、{1,2}、{1,3}、{2,3}。

有关命题

命题1:若集合A有n个元素,则集合A的子集个数为2n,且有2n-1个真子集,2n-2个非空真子集。

证明:设元素编号为1,2,n,每个子集对应一个长度为n的二进制数(规定数的第i位为1表示元素i在集合中,0表示元素i不在集合中。如全集U={e1,e2,e3,e4,e5},则{e1,e2,e3,e4,e5}↔11111,{e2,e3,e4}↔01110,{e4}↔00010)。即其子集为00,0(n个0)、11,1(n个1)。易知一共有2n个数,因此对应2n个子集。去掉11,1(即表示原来的集合A)则有2n-1个真子集,再去掉00,0(表示空集)则有2n-2个非空真子集。

命题2:空集是任意集合的子集。

证明:给定任意集合A,要证明∅是A的子集。这要求给出所有∅的元素是A的元素;但是∅没有元素。

对有经验的数学家们来说,推论“∅没有元素,所以∅的所有元素是A的元素”是显然的;但对初学者来说,有些麻烦。换一种思维将有所帮助,为了证明∅不是A的子集,必须找到一个元素,属于∅,但不属于A。因为∅没有元素,所以这是不可能的。因此∅一定是A的子集。

这个命题说明:包含是一种偏序关系。

命题3:若A,B,C是集合,则:

自反性:A⊆A,反对称性:A⊆B且B⊆A,当且仅当A=B,传递性:若A⊆B且B⊆C则A⊆C。这个命题说明:对任意集合S,S的幂集按包含排序是一个有界格,与上述命题相结合,则它是一个布尔代数。

命题4:若A,B,C是集合S的子集,则:

存在一个最小元和一个最大元:∅⊆A⊆S(∅⊆A由命题2给出)。存在并运算:A⊆A∪B若A⊆C且B⊆C则A∪B⊆C存在交运算:A∩B⊆A若C⊆A且C⊆B则C⊆A∩B。这个命题说明:表述"A⊆B"和其他使用并集,交集和补集的表述是等价的,即包含关系在公理体系中是多余的。

命题5:对任意两个集合A和B,下列表述等价:A⊆BA∩B=AA∪B=BA−B=B′⊆A′。

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