【高校数学】全体集合・補集合・°モルガンの法則【集合と論理(第6回)】

集合と理論

ここでは、ある集合Aに対して、Aに属さないものの全体を考えます。

例えば、\(A=\{1,2\}\)とすると1、2以外のものを集めたものを考えないわけです。

しかし1、2以外のものとはなんでしょうか?3は1,2以外のものでしょう。

では、”みかん”はどうでしょうか?なぜ、いきなり、”みかん”がでてきたかはさておき、”みかん”は1、2ではありません。したがって、条件を満たすことになります。どうみても意味のないことに思えます。なぜこのようなことが起きるかというと、1、2以外のものを考えるのに、考えている範囲を全く考えていなかったためです。

例えば、1、2以外のものを集めると言っても

自然数の範囲で1、2以外のものを集めるのと

実数の範囲で1、2以外のものを集めたのでは

違うものになります。

全体集合・補集合


全体集合:

全体集合とは、あらかじめ考えている範囲を集合として考えたものである。

例えば,


補集合:

補集合とは、全体集合の部分集合Aに対して、Aに属さない要素を全て集めてできた集合をAの補集合といい(\overline{A})で表す。つまり、[\overline{A}={x\in U かつx\notin A}]のことである。全体集合は、考えている範囲が明らかな場合、明示されないことが多い。

補集合の性質

補集合に関して、次の性質がある。[A\cap\overline{A}=\emptyset\ ,][A\cup\overline{A}=U\ ,][\overline{(\overline{A})}=A]

\(\overline{\overline{A}} \)は\(\overline{A} \)の補集合です.


問:\( A \subset B\ \)ならば\(\overline{A}\subseq \overline{B} \)であることをしたの図を使って確かめなさい.

ド・モルガンの法則

\(A\cap B \)や\( \A \cup B\)の補集合について,次のド・モルガンの法則が成り立つ.


ド・モルガンの法則

2つの集合\(A,\ B\)に対して,次のド・モルガンの法則が成立する. \begin{align*} \overline{A\cup B} =\overline{A}\cap \overline{B},\ \ \ \overline{A\cap B} =\overline{A}\cup \overline{B} \end{align*}

ド・モルガンの法則(3個の場合)

ド・モルガンの法則は一般には、無限個の場合でも成立しますが、高校数学の範囲を超えますので、3この場合のド・モルガンの法則を解説していきたいと思います.


ド・モルガンの法則

2つの集合\(A,\ B,\ C\)に対して,次のド・モルガンの法則が成立する. \begin{align*} \overline{A\cup B\cup C} =\overline{A}\cap \overline{B}\cap \overline{C},\ \ \ \overline{A\cap B\cap C} =\overline{A}\cup \overline{B} \cup \overline{C}\end{align*}

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