วันอาทิตย์ที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2556

เซต 

เซต (อังกฤษ : set) ในทางคณิตศาสตร์นั้น อาจมองได้ว่าเป็นการรวบรวมกลุ่มวัตถุต่างๆ ไว้รวมกันทั้งชุด แม้ว่าความคิดนี้จะดูง่ายๆ แต่เซตเป็นแนวคิดที่เป็นรากฐานสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของคณิตศาสตร์สมัยใหม่ การศึกษาโครงสร้างเซตที่เป็นไปได้ ทฤษฎีเซตมีความสำคัญและได้รับความสนใจอย่างมากและกำลังดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง มันถูกสร้างขึ้นมาตอนปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ตอนนี้ทฤษฎีเซตเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ในการศึกษาคณิตศาสตร์ และถูกจัดไว้ในระบบการศึกษาตั้งแต่ระดับประถมศึกษาในหลายประเทศ ทฤษฎีเซตเป็นรากฐานของคณิตศาสตร์เกือบทุกแขนงซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้

นิยาม
ตอนเริ่มแรกของ Beiträge zur Begründung der transfiniten Mengenlehre โดย เกออร์ก คันทอร์ (Georg Cantor) ผู้สร้างทฤษฎีเซตคนสำคัญ ให้นิยามของเซตเซตหนึ่งดังต่อไปนี้
โดย "เซต" เซตหนึ่ง เราหมายถึงการสะสมรวบรวมใดๆ ที่ให้ชื่อว่า M เข้าเป็นหน่วยเดียวกันทั้งหมด ของวัตถุที่ให้ชื่อว่า m ที่แตกต่างกัน (ซึ่งเรียกว่า "สมาชิก" ของ M) ตามความเข้าใจของเรา หรือตามความคิดของเรา
ดังนั้นสมาชิกของเซตเซตหนึ่งจึงสามารถเป็นอะไรก็ได้ เช่น ตัวเลข ผู้คน ตัวอักษร หรือเป็นเซตของเซตอื่น เป็นต้น เซตนิยมเขียนแทนด้วยอักษรตัวใหญ่ เช่น A, B, C ฯลฯ ตามธรรมเนียมปฏิบัติ ในประโยคที่ว่า เซต A และ B เท่ากัน หมายความว่า ทั้งเซต A และเซต B มีสมาชิกทั้งหมดเหมือนกัน (ตัวอย่างเช่น สมาชิกทุกตัวที่อยู่ในเซต A ก็ต้องเป็นสมาชิกของเซต B ด้วย เขียนแทนด้วย A = B และในทางกลับกันก็เป็นเช่นเดียวกัน เขียนแทนด้วย B = A)
สมาชิกทุกตัวของเซตเซตหนึ่งต้องไม่ซ้ำกัน และจะไม่มีสมาชิกสองตัวใดในเซตเดียวกันที่เหมือนกันทุกประการ ซึ่งไม่เหมือนกับมัลทิเซต (multiset) ที่อาจมีสมาชิกซ้ำกันก็ได้ การดำเนินการของเซตทั้งหมดยังรักษาคุณสมบัติที่ว่าสมาชิกแต่ละตัวของเซตต้องไม่ซ้ำกัน ส่วนการเรียงลำดับของสมาชิกของเซตนั้นไม่มีความสำคัญ ซึ่งต่างจากลำดับอนุกรมหรือคู่อันดับ
ถึงอย่างไรก็ตามเซตถือว่าเป็น อนิยาม ไม่มีนิยามที่ชัดเจนและครอบคลุม

คำศัพท์และสัญลักษณ์ของเซต

1.            เราอาจจะคิดว่าเซต คือ กลุ่มของสิ่งต่างๆซึ่งมีกฎเกณฑ์ชัดเจนว่าสิ่งใดอยู่ในเซตและสิ่งใดไม่ได้อยู่ในเซต สิ่งที่อยู่ในเซตเรียกว่าสมาชิกของเซต โดยทั่วไปจะแทนเซตด้วยตัวอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ เช่น A,B,C และแทนสมาชิกของเซตซึ่งยังไม่เจาะจงว่าคือตัวอะไรด้วยอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์เล็ก เช่น a,b,c
2.            วิธีเขียนเซต มีอยู่ 3 แบบ
·         แบบข้อความ อธิบายเซตด้วยถ้อยคำ
·         แบบแจกแจงสมาชิก เขียนสมาชิกทั้งหมดภายใต้ปีกกา {} และใช้จุลภาคคั่งระหว่างคู่
·         แบบบอกเงื่อนไขของสมาชิก เขียนเซตในรูปแบบ {x | เงื่อนไขของ x}
3.            สมาชิกของเซตเป็นจำนวนหรือสิ่งใดก็ได้ เป็นเซตก็ได้
4.            เซตที่เท่ากัน เซตจะแตกต่างกันหรือไม่ขึ้นอยู่กับว่าสมาชิกต่างกันหรือไม่ โดยเซตสองเซตจะเท่ากันเมื่อมีสมาชิกเหมือนกัน
5.            เซตจำกัดและเซตอนันต์ เซตจำกัดคือเซตที่เราสามารถระบุได้ว่ามีสมาชิกกี่ตัว เซตอนันต์คือเซตที่ไม่ใช่เซตจำกัด
6.            เซตว่างคือเซตที่ไม่มีสมาชิกเลย
7.            เอกภพสัมพันธ์ คือเซตที่ใช้กำหนดขอบเขตของสิ่งที่กำลังพิจารณา แทนด้วย U
8.            เซตของจำนวนบางชนิด เช่น N = เซตของจำนวนนับ, I = เซตของจำนวนเต็ม, Q = เซตของจำนวนตรรกยะ, R = เซตของจำนวนจริง, C = เซตของจำนวนเชิงซ้อน
9.            สับเซต A เป็นสับเซตของ B หมายความว่าสมาชิกทุกตัวของ A เป็นสมาชิกของ B
10.    เพาเวอร์เซต ของ A คือเซตที่ประกอบด้วยสับเซตทั้งหมดของ A เขียนแทนโดย P(A)

การดำเนินการของเซต

1.            ยูเนียน ของ A และ B คือเซตที่เกิดจากการรวบรวมสมาชิกของ A และ B เข้าไว้ด้วยกัน
2.            อินเตอร์เซกชัน ของ A และ B คือเซตที่ประกอบด้วยสมาชิกที่เหมือนกันของ A และ B
3.            ผลต่าง A – B คือเซตที่ประกอบด้วยสมาชิกของ A ที่ไม่ใช่สมาชิกของ B
4.            คอมพลีเมนต์ ของ A เขียนแทนด้วย A’ คือสับเซตของ U ที่ประกอบด้วยสมาชิกที่ไม่อยู่ ใน A

การนับจำนวนสมาชิกของเซต

1.            ถ้า A เป็นเซตจำกัด เราใช้สัญลักษณ์ n(A) หรือ |A| แทนจำนวนสมาชิกของ A
2.            การนับจำนวนสมาชิกของ U ที่ไม่อยู่ใน A อาจใช้สูตร n(A’) = n(U)-n(A)

เซต

ใช้แทนกลุ่มของคน,สัตว์,สิ่งของ หรือสิ่งที่เราสนใจ เราใช้เครื่องหมายปีกกา“{ } ”
แสดงความเป็นเซต และสิ่งที่อยู่ภายในปีกกา  เราเรียกสมาชิกของเซต


เซตที่เท่ากัน 

เซต 2 เซตจะเท่ากันก็ต่อเมื่อจำนวนสมาชิกและสมาชิกของทั้ง 2 เซต เหมือนกันทุกตัว
เช่น A={1,2,3}          B={1,2,3}     จะได้ A=B


เซตที่เทียบเท่ากัน 

เซต 2 เซตจะเทียบเท่ากันก็ต่อเมื่อ จำนวนสมาชิกของทั้ง 2 เซต เท่ากัน
เช่น  A={a,b,c}   ,     B={1,2,3}
จำนวนสมาชิกของ A= จำนวนสมาชิกของ B= 3 ตัว
n( A ) = n ( B ) = 3
ดังนั้น เทียบเท่ากับเซต B


เซตจำกัด 
เซตใดๆเป็นเซตจำกัดก็ต่อเมื่อ เรารู้จำนวนสมาชิกของเซตนั้นแน่นอน
เช่น  A={1,2,3,…,100}  จะได้ n(A)=100        A เป็นเซตจำกัด

เซตอนันต์ 
เซตใดๆ จะเป็นเซตอนันต์ ก็ต่อเมื่อ จำนวนสมาชิกของเซตนั้นมากจนหาค่าไม่ได้
เช่น A={1,2,3,…}   จะได้ A เป็นเซตอนันต์

เซตว่าง 
เซตว่าง คือ เซตที่ไม่มีสมาชิกอยู่เลย เช่น { } = 0
ใช้    R     แทนจำนวนจริง
Q    แทนจำนวนตรรกยะ
I    แทนจำนวนเต็ม

สัญลักษณ์ที่ใช้แทนเซตจำนวน 

วิธีการเขียนเซต
  • ใช้การแจกแจง     X=1,2,3   A ={1,2,3}  โดย  X A
  • เขียนแบบบอกเงื่อนไขการเขียนเซตแบบกำหนดเงื่อนไขมีวิธีการเขียนดังนี้
1.เขียนวงเล็บปีกกา
2.เขียนตัวแปร
3.เขียนสัญลักษณ์ “ | ” ตามหลังตัวแปร สัญลักษณ์ตัวนี้อ่านว่า โดยที่
4.เขียนข้อความบรรยายเงื่อนไขตัวแปร ซึ่งเป็นเงื่อนไขของการเป็นสมาชิกของเซตนั้น
5.เขียนวงเล็บปีกกาปิด
ตัวอย่างเช่น
A = {X | X เป็นจำนวนคู่บวกที่น้อยกว่า 10}
เมื่อเขียน A ในแบบแจกแจงสมาชิกจะได้ดังนี้
A ={2,4,6,8}

สับเซต
ถ้าสมาชิกทุกตัวของ A เป็นสมาชิกของ B แล้ว จะเรียกว่า A เป็นสับเซตของ B จะเขียนว่า
เซต A เป็นสับเซตของเซต B แทนด้วย A
เซต A เป็นสับเซตของเซต B แทนด้วย  B
เซต A ไม่เป็นสับเซตของเซต B แทนด้วย  B
หมายเหตุ 
1. เซตทุกเซตเป็นสับเซตของตัวมันเอง ( A)
2. เซตว่าง เป็นสับเซตของทุก ๆ เซต (ø
2. เซตว่าง เป็นสับเซตของทุก ๆ เซต (ø  A)
3. ถ้า A
3. ถ้า  ø แล้ว A = ø
4. ถ้า A
4. ถ้า  B และ  C แล้ว  C
5. A = B ก็ต่อเมื่อ A
5. A = B ก็ต่อเมื่อ  B และ  A


ถ้าสมาชิกบางตัวของ A ไม่เป็นสมาชิกของ B จะเรียกว่า A ไม่เป็นสับเซตของ B

เพาเวอร์เซต 
คำว่า เพาเวอร์เซต เป็นคำศัพท์เฉพาะ ซึ่งใช้เป็นชื่อเรียกเซตเซตหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับเรื่องสับเซต
เพาเวอร์เซตของ A  เขียนแทนด้วย  P(A)
P(A) คือเซตที่มีสับเซตทั้งหมดของ  A เป็นสมาชิก

การดำเนินการบนเซต
ทำได้4วิธี
1.ยูเนียน (union)
2.อินเตอร์เซคชัน (intersection)
3.คอมพลีเมนท์ (complement)
4.ผลต่าง (difference)

1 ยูเนียน A B = {x|x เป็นสมาชิกของ A หรือ x เป็นสมาชิกของ B}

2 อินเตอร์เซคชัน  A B ={x| x เป็นสมาชิกของ A และ xเป็นสมาชิกของ B}
3 คอมพลีเมนท์  A´ ={x| x เป็นสมาชิกของ U แต่ x ไม่เป็นสมาชิกของ A}
4 ผลต่าง  A-B = {x| x เป็นสมาชิกของ A แต่ไม่เป็นสมาชิกของ B }
ข้อควรรู้
  • ø´ = U                 U´ = ø
  • A – ø = A             ø – A = A
  •  
การพิสูจน์การเท่ากันของเซต
ทำได้ 2 วิธี
1.ใช้แผนภาพเวนน์-ออยเลอร์
2.ใช้สมบัติการดำเนินการบนเซต
สมบัติการดำเนินการบนเซต
สมบัติพื้นฐาน
  • A∪∅ = A  ,   AU = U
A = ø ,   AU = U
  • ABC = (AB)C = A(BC) = (AC)B
ABC = (AB)C = A(BC) = (AC)B
  • A(BC)  = (AB)(AC)
A(BC)   = (A B)(AC)
  • (A´)´ = A    (AB)´ = A´
(AB) ´ = A´
  • A-B = A

เพิ่มเติม
A B   แล้ว     1.  A – B = ø
2.  A
B = A
3. A
B = B
การหาจำนวนเซตแบบประยุกต์
1) กำหนด  n(A) = n ,  n(B) = m  โดยที่ A
B
จำนวนเซต X ซึ่ง A
  X   B = 2 n(B) – n(A) = 2 m – n เซต
2) กำหนด  n(A) = n ,  n(B) = m  โดยที่ A
B
จำนวนเซต X ซึ่ง A Ë X แต่ X
B = 2 n(B) – 2 n(B) – n(A) =2 m- 2 m – n เซต
การหาจำนวนสมาชิกของเซตจำกัด
1)  2 เซต
- n (A
B) = n(A) + n(B) –n(AB)
- n [(A-B)
(B-A)] = n(A) + n(B) –2[n(AB)]
2) 3 เซต
- n (A
BC) = n(A) + n(B) +n(C)-n(AB) – n(AC) – n(BC) + n(ABC)
การดำเนินการของเซต

เซตเซตหนึ่งจึงสามารถเป็นอะไรก็ได้ เช่น ตัวเลข ผู้คน ตัวอักษร หรือเป็นเซตของเซตอื่น เป็นต้น เซตนิยมเขียนแทนด้วยอักษรตัวใหญ่ เช่น A, B, C ฯลฯ ตามธรรมเนียมปฏิบัติ ในประโยคที่ว่า เซต A และ B เท่ากัน หมายความว่า ทั้งเซต A และเซต B มีสมาชิกทั้งหมดเหมือนกัน (ตัวอย่างเช่น สมาชิกทุกตัวที่อยู่ในเซต A ก็ต้องเป็นสมาชิกของเซต B ด้วย เขียนแทนด้วย A = B และในทางกลับกันก็เป็นเช่นเดียวกัน เขียนแทนด้วย B = A)


แบบฝึกหัดเรื่องเซต







เฉลยแบบฝึกหัด






ที่มา
วันที่ 23/9/2556

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น