Toán Học Tập Hợp: Sự tụ tập của một số hữu hạn hay vô hạn các đối tượng nào đó

Trong toán học, một tập hợp (Tiếng Anh: set) là một bộ các phần tử.

Các phần tử tạo nên một tập hợp có thể là bất kỳ loại đối tượng toán học nào: số, ký hiệu, điểm trong không gian, đường thẳng, các hình dạng hình học khác, các biến hoặc thậm chí các tập hợp khác. Tập hợp không có phần tử nào là tập hợp rỗng; một tập hợp với một phần tử duy nhất là một đơn điểm. Một tập hợp có thể có một số phần tử hữu hạn hoặc là một tập hợp vô hạn. Hai tập hợp bằng nhau khi và chỉ khi chúng có chính xác các phần tử giống nhau.

Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng
Một tập hợp hình đa giác trong một biểu đồ Euler
Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng
Tập hợp các số thực (R), bao gồm các số hữu tỷ (Q), các số nguyên (Z), các số tự nhiên (N). Các số thực cũng bao gồm các số vô tỷ (R \ Q).

Tập hợp có mặt khắp nơi trong toán học hiện đại. Thật vậy, lý thuyết tập hợp, cụ thể hơn là lý thuyết tập hợp Zermelo-Fraenkel, đã là phương pháp tiêu chuẩn để cung cấp nền tảng chặt chẽ cho tất cả các phân nhánh của toán học kể từ nửa đầu thế kỷ 20.

Nguồn gốc Toán Học Tập Hợp

Khái niệm tập hợp xuất hiện trong toán học vào cuối thế kỷ 19. Từ tập hợp trong tiếng Đức, Menge, được Bernard Bolzano đặt ra trong tác phẩm Paradoxes of the Infinite.

Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
Đoạn văn có bản dịch từ định nghĩa gốc của Georg Cantor. Từ tiếng Đức Menge cho tập hợp được dịch với nghĩa aggregate ở đây.

Georg Cantor, một trong những người sáng lập ra lý thuyết tập hợp, đã đưa ra định nghĩa sau đây ở đầu cuốn sách Beiträge zur Begründung der transfiniten Mengenlehre:

Tập hợp là sự gộp lại với nhau thành một tổng thể các đối tượng xác định, riêng biệt của nhận thức hoặc suy nghĩ của chúng ta — được gọi là các phần tử của tập hợp.

Bertrand Russell gọi một tập hợp là một lớp: "Khi các nhà toán học xử lý những gì họ gọi là đa tạp, tổng hợp, Menge, tổ hợp hoặc một số tên tương đương, thì điều đó là phổ biến, đặc biệt là khi số lượng các thuật ngữ liên quan là hữu hạn, coi đối tượng được đề cập. (thực tế là một lớp) được xác định bằng cách liệt kê các thuật ngữ của nó, và có thể bao gồm một thuật ngữ duy nhất, trong trường hợp đó lớp."

Lý thuyết tập hợp ngây thơ

Thuộc tính quan trọng nhất của một tập hợp là nó có thể có các phần tử. Hai tập hợp bằng nhau khi chúng có các phần tử giống nhau. Chính xác hơn, tập AB là bằng nhau nếu mọi phần tử của A là phần tử của B, và mọi phần tử của B là một phần tử của A ; thuộc tính này được gọi là tính mở rộng của các tập hợp.

Khái niệm đơn giản về một tập hợp đã tỏ ra vô cùng hữu ích trong toán học, nhưng nghịch lý lại nảy sinh nếu không có giới hạn nào được đặt ra về cách các tập hợp có thể được xây dựng:

  • Nghịch lý Russell cho thấy rằng "tập hợp của tất cả các tập hợp không chứa chính chúng", tức là, {x|x là một tập hợp và xx} , không thể tồn tại.
  • Nghịch lý Cantor cho thấy “tập hợp của tất cả các tập hợp” không thể tồn tại.

Lý thuyết tập hợp ngây thơ định nghĩa một tập hợp là bất kỳ tập hợp được xác định rõ ràng của các phần tử riêng biệt, nhưng các vấn đề nảy sinh từ sự mơ hồ của thuật ngữ được xác định rõ ràng.

Lý thuyết tập hợp tiên đề

Trong những nỗ lực tiếp theo để giải quyết những nghịch lý này kể từ thời điểm hình thành lý thuyết tập hợp sơ khai ban đầu, các tính chất của tập hợp đã được xác định bởi các tiên đề. Thuyết tập hợp tiên đề lấy khái niệm tập hợp làm khái niệm sơ khai. Mục đích của tiên đề là cung cấp một khuôn khổ cơ bản để từ đó suy ra tính đúng hay sai của các mệnh đề toán học cụ thể (phát biểu) về tập hợp, sử dụng logic bậc nhất. Tuy nhiên, theo các định lý về tính không đầy đủ của Gödel, không thể sử dụng logic bậc nhất để chứng minh bất kỳ lý thuyết tập tiên đề cụ thể nào mà không có nghịch lý.

Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu Toán Học Tập Hợp

Các sách báo toán học thường biểu thị tập hợp bằng chữ in hoa in nghiêng, chẳng hạn như A, B, C Một tập hợp cũng có thể được gọi là tập hợp hoặc họ, đặc biệt là khi bản thân các phần tử của nó lại là các tập hợp.

Ký hiệu danh sách

hiệu danh sách hoặc bảng liệt kê xác định một tập hợp bằng cách liệt kê các phần tử của nó giữa các dấu ngoặc nhọn, được phân tách bằng dấu phẩy:

A = {4, 2, 1, 3}

Trong một tập hợp, tất cả những gì quan trọng là liệu mỗi phần tử có nằm trong đó hay không, vì vậy thứ tự của các phần tử trong ký hiệu danh sách là không liên quan (ngược lại, trong một chuỗi, một bộ hoặc một hoán vị của một tập hợp, thứ tự của các phần tử là quan trọng).

Đối với những tập hợp có nhiều phần tử, đặc biệt là những tập hợp theo một mẫu không tường minh, danh sách các phần tử có thể được viết tắt bằng cách sử dụng dấu chấm lửng ''. Ví dụ: tập hợp 1000 số nguyên dương đầu tiên có thể được chỉ định trong bảng liệt kê như

{1, 2, 3, …, 1000}

Tập hợp vô hạn trong ký hiệu danh sách

Tập hợp vô hạn là tập hợp có danh sách vô tận các phần tử. Để mô tả một tập hợp vô hạn trong ký hiệu danh sách, một dấu chấm lửng được đặt ở cuối danh sách hoặc ở cả hai đầu, để chỉ ra rằng danh sách tiếp tục mãi mãi. Ví dụ: tập hợp các số nguyên không âm là

{0, 1, 2, 3, 4, …},

và tập hợp tất cả các số nguyên là

{…, −3, −2, −1, 0, 1, 2, 3, …}.

Định nghĩa ngữ nghĩa

Một cách khác để xác định một tập hợp là sử dụng quy tắc để xác định các phần tử là gì:

Định nghĩa như vậy được gọi là mô tả ngữ nghĩa.

Ký hiệu cách tạo tập hợp

Ký hiệu cách tạo tập hợp chỉ định một tập hợp là một lựa chọn từ một tập hợp lớn hơn, được xác định bởi một điều kiện trên các phần tử. Ví dụ, một tập F có thể được định nghĩa như sau:

FToán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 

Trong ký hiệu này, thanh dọc "|" có nghĩa là "sao cho", và mô tả có thể được hiểu là " F là tập hợp tất cả các số n sao cho n là một số nguyên trong phạm vi từ 0 đến 19". Một số tác giả sử dụng dấu hai chấm ":" thay cho thanh dọc.

Tập hợp có thể xác định bằng đệ quy. Chẳng hạn tập các số tự nhiên lẻ L có thể cho như sau:

  1. Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  2. Nếu Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  thì Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 

Tập hợp rỗng Toán Học Tập Hợp

Tập hợp rỗng là tập hợp duy nhất không có phần tử nào. Nó được ký hiệu là hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  hoặc { } hoặc ϕ (hoặc ϕ).

Tập hợp đơn điểm Toán Học Tập Hợp

Tập hợp đơn điểm là tập hợp có chính xác một phần tử; một tập hợp như vậy cũng có thể được gọi là một tập hợp đơn vị. Bất kỳ tập hợp nào như vậy có thể được viết dưới dạng {x} , trong đó x là phần tử. Tập hợp {x} và phần tử x có nghĩa khác nhau; Halmos chỉ ra một phép tương tự rằng một chiếc hộp đựng một chiếc mũ không giống với chiếc mũ.

Tập hợp con Toán Học Tập Hợp

Nếu mọi phần tử của tập A cũng có mặt trong B, thì A được mô tả là một tập con của B, hoặc được chứa trong B, được viết AB, hoặc BA. Kí hiệu thứ hai có thể được đọc là B chứa A, hoặc B bao gồm A. Các mối quan hệ giữa các tập hợp lập ra bởi ⊆ được gọi bao gồm hay chứa đựng. Hai tập hợp bằng nhau nếu chúng chứa nhau: ABBA tương đương với A = B.

Nếu A là tập con của BA không bằng B thì A được gọi là tập con thực sự của B. Điều này có thể được viết AB. Tương tự như vậy, BA có nghĩa là B là một tập hợp chứa thực sự của A, tức là B chứa A, và không bằng A.

Cặp toán tử thứ ba ⊂ và ⊃ được các tác giả khác nhau sử dụng khác nhau: một số tác giả sử dụng ABBA có nghĩa là A là bất kỳ tập con nào của B (và không nhất thiết phải là tập hợp con thực sự), trong khi những người khác chỉ viết ABBA khi mà A là một tập hợp con thực sự của B.

Sơ đồ Euler và sơ đồ Venn Toán Học Tập Hợp

Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
A là một tập hợp con của B

Sơ đồ Euler là một biểu diễn đồ họa của một tập hợp các tập hợp; mỗi tập hợp được mô tả như một vùng phẳng được một vòng tròn bao quanh, với các phần tử của nó bên trong. Nếu A là một tập con của B, thì vùng đại diện cho A nằm hoàn toàn bên trong vùng đại diện cho B. Nếu hai tập hợp không có phần tử nào chung thì các vùng không giao nhau.

Ngược lại, một sơ đồ Venn là một biểu diễn đồ họa của n tập hợp, trong đó n vòng chia mặt phẳng thành 2n vùng sao cho mỗi cách chọn một số trong n tập hợp (có thể là tất cả hoặc không), có một vùng cho các phần tử thuộc về tất cả các tập hợp đã chọn và không thuộc về các tập hợp khác. Ví dụ, nếu các tập hợp là A, BC, thì phải có một vùng cho các phần tử bên trong AC và bên ngoài B (ngay cả khi các phần tử đó không tồn tại).

Các tập hợp số đặc biệt Toán Học Tập Hợp

Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
Tập hợp các số tự nhiên ℕ được chứa trong tập số nguyên ℤ, ℤ được chứa trong tập số hữu tỷ ℚ, ℚ được chứa trong tập số thực ℝ, ℝ được chứa trong tập số phức

Có những tập hợp có tầm quan trọng toán học, mà các nhà toán học đề cập đến thường xuyên, đến nỗi chúng có được những cái tên đặc biệt và các quy ước ký hiệu để xác định chúng.

Nhiều tập hợp quan trọng này được biểu diễn trong các văn bản toán học sử dụng chữ in đậm (ví dụ: Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng ) hoặc chữ viền đậm (ví dụ: Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng ). Chúng bao gồm

  • Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , tập hợp tất cả các số tự nhiên: Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng (thông thường các tác giả loại trừ 0 ra khỏi tập Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng );
  • Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , tập hợp tất cả các số nguyên (cho dù là số dương, số âm hay số 0): Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng ;
  • Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , tập hợp tất cả các số hữu tỉ (nghĩa là tập hợp tất cả các phân số): Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng . Ví dụ, 7/4Q
  • Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , tập hợp tất cả các số thực bao gồm tất cả các số hữu tỉ và tất cả các số vô tỉ (bao gồm các số đại số chẳng hạn như Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  mà không thể viết dưới dạng phân số, cũng như các số siêu việt như πe);
  • Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , tập hợp của tất cả các số phức: C = {a + bi | a, bR}, ví dụ 1 + 2iC.

Mỗi tập hợp số trên có vô số phần tử. Mỗi tập hợp là một tập hợp con của các tập hợp được liệt kê bên dưới nó.

Tập hợp các số dương hoặc âm đôi khi được biểu thị bằng dấu cộng và dấu trừ tương ứng. Ví dụ, Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  biểu thị tập hợp các số hữu tỉ dương.

Hàm số Toán Học Tập Hợp

Một hàm số (hoặc ánh xạ) từ tập hợp A đến tập hợp B là một quy tắc gán cho mỗi phần tử "đầu vào" của A một "đầu ra" là phần tử của B ; chính thức hơn, một hàm là một loại quan hệ đặc biệt, một quan hệ liên quan mỗi phần tử của A với chính xác một phần tử của B. Một hàm được gọi là

  • đơn ánh nếu nó ánh xạ bất kỳ hai phần tử khác nhau của A với các phần tử khác nhau của B ,
  • toàn ánh nếu với mọi phần tử của B, có ít nhất một phần tử của A ánh xạ tới nó, và
  • song ánh nếu hàm vừa là đơn ánh vừa là toàn ánh - trong trường hợp này, mỗi phần tử của A được nối với một phần tử duy nhất của B và mỗi phần tử của B được nối với một phần tử duy nhất của A, và không có phần tử chưa được ghép nối.

Các phép toán cơ bản Toán Học Tập Hợp

Các định nghĩa

Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  • Hợp (Union): Hợp của A và B là tập hợp gồm tất cả các phần tử thuộc ít nhất một trong hai tập hợp A và B, ký hiệu A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B
    Ta có A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B = {x: x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A hoặc x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B}
Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  • Giao (Intersection): Giao của hai tập hợp A và B là tập hợp tất cả các phần tử vừa thuộc A, vừa thuộc B, ký hiệu A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B
    Ta có A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B = {x: x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A và x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B}
  • Hiệu (Difference): Hiệu của tập hợp A với tập hợp B là tập hợp tất cả các phần tử thuộc A nhưng không thuộc B, ký hiệu Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
    Ta có: A \ B = {x: x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A và x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B}
    Lưu ý, A \ B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B \ A
Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
Phần bù của A trong B
  • Phần bù (Complement): là hiệu của tập hợp con. Nếu AToán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng B thì B \ A được gọi là phần bù của A trong B, ký hiệu CAB (hay CB A)
  • Trong nhiều trường hợp, khi tất cả các tập hợp đang xét đều là tập con của một tập hợp U (được gọi là tập vũ trụ-đôi khi có nghĩa như trường hay không gian - trong vật lý; hay cũng gọi là tập phổ dụng, giống như trong đại số phổ dụng), người ta thường xét phần bù của mỗi tập A, B, C,... đang xét trong tập U, khi đó ký hiệu phần bù không cần chỉ rõ U mà ký hiệu đơn giản là CA,CB,... hoặc Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng ...

Các tính chất cơ bản

Các phép toán trên tập hợp có các tính chất sau:

    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A = A
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A = A

Phát biểu: giao hoặc hợp của một tập hợp với chính nó cho kết quả là chính nó. Mặt khác, hợp của một tập với phần bù của nó cũng là chính nó nhưng giao của một tập với phần bù của nó lại là một tập rỗng.

  • Luật hấp thụ (còn gọi là luật bao hàm):
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B) = A
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B) = A
    Luật hấp thụ còn được viết dưới dạng khác như sau:
    Nếu A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B thì A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B = B và A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B = A
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B = B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B = B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C) = (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B) Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C) = (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B) Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C) = (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B) Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C)
    A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (B Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C) = (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  B) Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  (A Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  C)
    Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng = Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
    Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng = Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 

Tích Descartes

Một tập hợp mới có thể được xây dựng bằng cách liên kết mọi phần tử của một tập hợp với mọi phần tử của một tập hợp khác. Tích Descartes của hai tập AB, ký hiệu là A × B, là tập hợp của tất cả các cặp có thứ tự (a, b) sao cho a là phần tử của Ab là phần tử của B.

Ví dụ:

  • {1, 2} × {red, white, green} = {(1, red), (1, white), (1, green), (2, red), (2, white), (2, green)}.
  • {1, 2} × {1, 2} = {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2)}.
  • {a, b, c} × {d, e, f} = {(a, d), (a, e), (a, f), (b, d), (b, e), (b, f), (c, d), (c, e), (c, f)}.

Một số tính chất cơ bản của tích Descartes:

  • A × = ∅.
  • A × (BC) = (A × B) ∪ (A × C).
  • (AB) × C = (A × C) ∪ (B × C).

Cho AB là các tập hữu hạn; thì lực lượng của tích Descartes là tích của các lực lượng:

| A × B | = | B × A | = | A | × | B |.

Lực lượng Toán Học Tập Hợp

Khái quát hoá khái niệm số lượng phần tử của các tập hợp hữu hạn là khái niệm lực lượng của tập hợp (Cardinality).

Hai tập hợp được gọi là có cùng lực lượng nếu có một song ánh giữa chúng. Các tập hợp hữu hạn có cùng lực lượng khi và chỉ khi chúng có cùng số phần tử theo nghĩa thông thường.

Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
Tập hợp A và tập hợp B có cùng lực lượng

Khác biệt cơ bản của các tập hữu hạn với các tập vô hạn là mọi tập hữu hạn không có cùng lực lượng với một tập con thực sự của nó. Đối với các tập hợp vô hạn thì không phải như vậy. Sau đây là một vài ví dụ đơn giản:

  • Tập con Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  là tập con thực sự của Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng , tuy nhiên ta có thể kiểm tra ánh xạ sau là song ánh hay không:
        Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
          Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 

Nghĩa là chúng có cùng lực lượng.

Georg Cantor đã chứng minh rằng không thể có một song ánh giữa tập các số tự nhiên và tập hợp các số thực, vì thế lực lượng của tập hợp số tự nhiên là "nhỏ hơn" lực lượng của tập số thực. Các tập có cùng lực lượng với tập số tự nhiên được gọi là các tập đếm được, các tập hợp có cùng lực lượng với tập số thực được gọi là tập có lực lượng continuum.

      Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
    Nếu ký hiệu Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  ("aleph-null") và Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng ,thì ta có:
        Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng < Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng .

Phân hoạch Toán Học Tập Hợp

B(E) là tập các bộ phận của tập E.
Khi đó, P gọi là 1 phân hoạch của E ( Une Partition d'ensemble E ) nếu:

  • P là một bộ phận của B(E).
  • Với mọi tập Ai củaToán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  P, AiToán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  • Với mọi phần tử Ai ≠ Aj Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  P, Ai Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  Aj = Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  • Với mọi phần tử x Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  E, luôn tìm thấy phần tử A của P sao cho x là phần tử củaToán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  A. (Nói cách khác hợp tất cả các phần tử Ai của P ta được E)

Ví dụ: E = {a,b,c}.
P={{a},{b,c}} là 1 phân hoạch của E. Vì:

  • P là một bộ phận của B(E) (Hiển nhiên).
  • Xét tất cả các phần tử của P: A1 = {a} ≠ Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  và A2 = {b,c} ≠ Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  • {a} Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng  {b,c} = Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 
  • {a} U {b,c} = E

Ứng dụng Toán Học Tập Hợp

Tập hợp có mặt khắp nơi trong toán học hiện đại. Ví dụ, các cấu trúc trong đại số trừu tượng, chẳng hạn như nhóm, trường và vòng, là các tập hợp được đóng dưới một hoặc nhiều phép toán.

Một trong những ứng dụng chính của lý thuyết tập hợp ngây thơ là trong việc xây dựng các quan hệ. Một mối quan hệ từ một tập xác định A đến một tập hợp đích B là một tập hợp con của tích Descartes A × B. Ví dụ, xem xét tập hợp S = {đấm, giấy, kéo} của các hình trong trò chơi oẳn tù tì, quan hệ “thắng” từ S đến S là tập hợp B = {(kéo,giấy), (giấy,đấm), (đấm,kéo)} ; do đó x thắng y trong trò chơi oẳn tù tì nếu cặp (x,y) là phần tử của B. Một ví dụ khác là tập F của tất cả các cặp (x, x2), trong đó x là số thực. Quan hệ này là một tập con của R × R, bởi vì tập hợp tất cả các bình phương là tập hợp con của tập hợp tất cả các số thực. Vì với mọi x trong R, một và chỉ một cặp (x,...) được tìm thấy trong F, nó được gọi là một hàm số. Trong ký hiệu hàm số, quan hệ này có thể được viết dưới dạng F(x) = x2.

Giả thuyết Continuum Toán Học Tập Hợp

Ta đã thấy là lực lượng đếm được nhỏ hơn lực lượng Continuum. Tuy nhiên, có hay không một tập hợp có lực lượng lớn hơn lực lượng đếm được và nhỏ hơn lực lượng continuum lại là một vấn đề khác, Cantor giả thiết rằng không có điều đó (giả thiết continuum - tiếng Anh: continuum hypothesis).

        Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 

Điều này tương đương với:

        Toán Học Tập Hợp: Nguồn gốc, Cách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu, Tập hợp rỗng 

Cantor phát biểu giả thuyết Continuum năm 1878, và năm 1900 nó là bài toán đầu tiên trong 23 bài toán Hilbert đưa ra. Kết luận cuối cùng là giả thuyết này độc lập với ZFC, tức là ta có thể khẳng định hay phủ định giả thuyết Continuum, và thêm nó vào như một tiên đề độc lập với ZFC, theo nghĩa nếu ZFC nhất quán thì lý thuyết mới cũng nhất quán. Sự độc lập này được chứng minh năm 1963 bởi Paul Cohen, dựa trên những công trình năm 1940 của Kurt Gödel. Cohen được trao giải thưởng Fields năm 1966 cho chứng minh này.

Sau đó, giả thuyết Continuum vẫn tiếp tục được nghiên cứu trên những khía cạnh khác.

Tiên đề chọn, định lý bất toàn Godel và giả thuyết Continuum là vài trong số những khẳng định đầu tiên được chứng minh là độc lập với ZF. Sau này, nhiều khẳng định khác trong giải tích, tô-pô và lý thuyết độ đo cũng được chứng minh là độc lập với ZF.

Xem thêm

Chú thích

Thư mục Toán Học Tập Hợp

  • Hoàng Xuân Sính, 1972, Đại số đại cương (tái bản lần thứ tám), Nhà xuất bản giáo dục

Liên kết ngoài

Các chủ đề chính trong toán học
Nền tảng toán học | Đại số | Giải tích | Hình học | Lý thuyết số | Toán học rời rạc | Toán học ứng dụng |
Toán học giải trí | Toán học tô pô | Xác suất thống kê

Tags:

Nguồn gốc Toán Học Tập HợpCách các tập hợp được xác định và thiết lập ký hiệu Toán Học Tập HợpTập hợp rỗng Toán Học Tập HợpTập hợp đơn điểm Toán Học Tập HợpTập hợp con Toán Học Tập HợpSơ đồ Euler và sơ đồ Venn Toán Học Tập HợpCác tập hợp số đặc biệt Toán Học Tập HợpHàm số Toán Học Tập HợpCác phép toán cơ bản Toán Học Tập HợpLực lượng Toán Học Tập HợpPhân hoạch Toán Học Tập HợpỨng dụng Toán Học Tập HợpGiả thuyết Continuum Toán Học Tập HợpThư mục Toán Học Tập HợpToán Học Tập HợpPhần tử (toán học)Tiếng AnhToán họcTương đương logicTập hợp rỗngTập hợp vô hạnĐơn điểm (toán học)Đối tượng toán học

🔥 Trending searches on Wiki Tiếng Việt:

El NiñoChiến tranh Nguyên Mông – Đại ViệtNhà HánĐinh La ThăngCuộc đua xe đạp toàn quốc tranh Cúp truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh 2024Đông Nam BộMinh MạngThuốc thử TollensKinh tế ÚcGiải vô địch bóng đá châu Âu 2024SingaporeChelsea F.C.Đài LoanEADS CASA C-295Lăng Chủ tịch Hồ Chí MinhLý Thường KiệtNghệ AnMẹ vắng nhà (phim 1979)Chân Hoàn truyệnMinh Thành TổVăn miếu Trấn BiênThụy SĩKakáQuân chủng Phòng không – Không quân, Quân đội nhân dân Việt NamVõ Thị SáuBộ Tổng tham mưu Quân đội nhân dân Việt NamRừng mưa AmazonBáo động khẩn, tình yêu hạ cánhĐền HùngQuốc kỳ Việt NamĐảng Cộng sản Việt NamNguyễn BínhVăn hóaHình thoiNgườiDân số thế giớiChiến dịch Điện Biên PhủĐồng (đơn vị tiền tệ)Danh sách Chủ tịch nước Việt NamBig Hit MusicHoàng thành Thăng LongNgười Buôn GióCampuchiaGiờ Trái ĐấtH'MôngĐào, phở và pianoChủ tịch nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt NamHùng VươngNguyễn Thị ĐịnhKaijuu 8-gouPhilippe TroussierĐiện Biên PhủCúp bóng đá U-23 châu Á 2024Đồng bằng sông Cửu LongBóng đá tại Thế vận hội Mùa hè 2024 – Vòng loại NamDanh sách nhân vật trong Tây Du KýNguyễn Ngọc KýWashington, D.C.Phạm Nhật VượngSự kiện Thiên An MônTikTokKinh tế Trung QuốcHoàng Anh Tuấn (huấn luyện viên bóng đá)UzbekistanGiải bóng đá vô địch quốc gia ĐứcLưu huỳnh dioxideĐêm đầy saoĐỗ Hùng ViệtTriệu Lộ TưNguyễn Chí VịnhDanh sách vườn quốc gia tại Việt NamVụ án cầu Chương DươngTrung du và miền núi phía BắcTrần Đăng Khoa (nhà thơ)Số nguyênGia LongCúp FA🡆 More