Понятие множества в математике — одно из фундаментальных понятий. Без его хотя бы поверхностного изучения не стоит начинать и изучение более сложных разделов математики. Теорию множеств на доступном уровне преподают уже в средней школе. Предлагаю Вам их еще раз пройти вместе со мной.
Что такое множество?
Строго говоря, дать определение «множества» нельзя. С точки зрения науки логики такие определения в любом случае противоречивы. Подойдем с другой стороны и будем считать, что мы УЖЕ работаем с множеством произвольной природы, обозначим его X, которое состоит из элементов x (буквы не принципиальны).
x — элемент множества X
В данном случае нам неинтересна природа множеств, нам важен только вопрос включения/не включения отдельного элемента в это множество, т.е. максимально абстрактное представление. Попытаться определить, что такое множество можно следующим образом. Пусть X — известное нам множество, тогда мы можем определить множество Y, состоящее из таких элементов x, принадлежащих X, которые удовлетворяют некоторому свойству.
Да, получается, что мы не можем дать определение множеству, если до этого не согласимся, что имеем с ним дело в другом месте. Классический парадокс Мюнхгаузена.
Приведем простой пример. Я думаю не подвергается сомнению, что существуют натуральные числа: 1,2,3 и т.д., другими словами, имеется множество натуральных чисел (обозначают N). Выделим из него, например, четные числа, обозначим их N2, N4 и т.д.. Теперь мы можем утверждать, что множество четных чисел S (буква не принципиальна) состоит из чиселN2, N4 и т.д, удовлетворяющих свойству четности и принадлежащих N.
n mod 2 — операция, вычисляющая остаток от деления на 2. Например, 5 mod 2 = 1, 4 mod 2 = 0.
Таким образом, мы только что задали множество четных чисел, выделив его из множества натуральных чисел. В теории множеств говорят, что мы выделили подмножество (часть) S в множестве N. Обозначается вот так:
Читается так: S является подмножеством N, что эквивалентно тому, что для любого элемента s его принадлежность множеству S определяет принадлежность к множеству N (или принадлежность к множеству N следует из принадлежности к множеству S).
Знак включения между S и N строгий. Он означает, что множества N и S не равны. Действительно в нашем примере во множестве N есть еще и множество нечетных чисел. Нестрогий знак обозначается так:
Здесь мы определили. что множество S является подмножеством самого себя и содержит те же элементы. Такое свойство называется рефлексивностью.
Понятие пустого множества
На самом деле пустое множество — множество, не содержащее ни одного элемента — одно из самых важных понятий всей теории. Обозначается оно следующим образом:
Чем же примечательно пустое множество? Во-первых, это единственное множество которое является подмножествами любых множеств. Во-вторых, пустое множество является подмножеством себя, но не является своим элементом (вспомните определение). В-третьих, в топологии пустое множество одновременно является открытым и замкнутым (крючок на будущее, пока без пояснения).
Парочка небольших примеров на закрепление:
На этом закончим. В этой статье мы рассмотрели как определяется множество, что такое подмножество и пустое множество, каковы их свойства (но пока не все). Рассмотрели несколько примеров для понимания.
В следующем материале мы рассмотрим основные операции над множествами.
P.S. Отвечая на возможную критику из разряда: «зачем столько букв, написал бы, что есть множество, в нём есть элементы, пустое множество есть везде. Лучше бы сразу написал про операции, а не растягивал … и т.д». С изучением математики выработалось четкое понимание, что математика — не социология и не биология (не в обиду), здесь необходимы предельно простые понятия в самом начале изучения. Предельно простые настолько, что бытовое представление о них настолько явно, что, казалось бы, не требует отдельного объяснения.
