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集合是数学中的基本概念。集合由一些确定的、互不相同的对象构成,这些对象称为集合的元素。集合通常用大写字母表示,如A、B等。我们可以用列举法将元素写在大括号内,也可以用描述法来表示集合。
现在我们来学习子集和真子集的概念。如果集合A的任意一个元素都是集合B的元素,那么称A是B的子集。如果A是B的子集,且B中至少有一个元素不属于A,那么称A是B的真子集。在图中,集合A包含元素1和2,集合B包含元素1、2、3,所以A是B的真子集。
接下来学习交集和并集。交集是由属于集合A且属于集合B的所有元素组成的集合,记作A交B。并集是由属于集合A或属于集合B的所有元素组成的集合,记作A并B。在韦恩图中,两个圆的重叠部分表示交集,整个被覆盖的区域表示并集。例如A等于1、2、3,B等于2、3、4,那么A交B等于2、3,A并B等于1、2、3、4。
现在学习差集和对称差。差集是由属于集合A但不属于集合B的所有元素组成的集合,记作A减B。对称差是由属于A或属于B,但不属于它们交集的所有元素组成的集合,记作A三角B。在韦恩图中,差集A减B表示只属于A的部分,对称差表示两个集合的非重叠部分。例如A等于1、2、3,B等于2、3、4,那么A减B等于1,A三角B等于1、4。
最后我们学习容斥原理。容斥原理是计算有限集合并集大小的重要方法。对于两个集合A和B,并集的元素个数等于A的元素个数加上B的元素个数,再减去交集的元素个数。这是因为直接相加会重复计算交集中的元素,所以需要减去一次。例如A有3个元素,B有3个元素,交集有2个元素,那么并集就有3加3减2等于4个元素。容斥原理在概率论和组合数学中有广泛应用。