- •Міністерство освіти і науки україни
- •Розділ 1 Основи теорії множин
- •§ 1.1. Основні поняття
- •§ 1.2. Операції із множинами
- •§ 1.3. Приклади розв'язування задач
- •Питання для самоконтролю
- •Задачі для самостійного розв'язування
- •Розділ 2 елементи теорії графів
- •§ 2.1. Основні поняття теорії графів
- •§ 2.2. Задача про найкоротший шлях у графі
- •Алгоритм пошуку найкоротшого шляху (алгоритм Дейкстри)
- •§ 2.3. Задача побудови мінімального кістякового дерева
- •§ 2.4. Задача про максимальний потік у графі
- •2.4.1. Алгоритм пошуку збільшувального ланцюга
- •2.4.2. Алгоритм пошуку максимального потоку (Форда й Фалкерсона)
- •Питання для самоконтролю
- •Задачі для самостійного розв'язування
- •Розділ 3 елементи математичної логіки й теорії автоматів
- •§ 3.1. Основні поняття
- •§ 3.2. Мінімізація логічних функцій
- •3.2.1. Метод Квайна
- •3.2.2. Метод Квайна – Мак-Класкі
- •3.2.3. Метод Вейча – Карно
- •§ 3.3. Мінімізація частково визначених двійкових функцій
- •§ 3.4. Пошук мінімальних кнф
- •§ 3.5. Синтез логічних (комбінаційних) схем
- •§ 3.6. Синтез скінченних автоматів
- •Питання для самоконтролю
- •Задачі для самостійного розв'язування
- •Основні позначення
- •Предметний покажчик
- •Список літератури
- •Дискретна математика у прикладах і задачах
- •49027, М. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса,19.
Розділ 1 Основи теорії множин
У розділі висвітлено зміст основних понять теорії множин і показано їх практичне застосування при виконанні операцій над множинами.
§ 1.1. Основні поняття
Засновник теорії множин Г. Кантор дав таке визначення її базового поняття: множина – це сукупність елементів, що розглядаються як єдине ціле. Задати множину можна або простим переліком її елементів, або назвавши ознаку, яка властива всім її елементам. Наприклад:
,
.
Тут множину Х задано переліком елементів, а множину Y – зазначенням властивості елементів.
Запис
означає,
що елемент
належить множині
.
Символом
позначаєтьсяпорожня
множина,
яка не містить жодного елемента.
Будь-який
набір елементів, кожний з яких належить
множині
називаєтьсяпідмножиною
множини
![]()
Наприклад,
нехай
![]()
,
тоді
множина
А
являє
собою підмножину
множини
.
Запис:
означає,
що підмножина
А
міститься
в множині Х.
За визначенням кожна множина є підмножиною
самої себе, тобто
.
Крім того,
.
Таким чином, кожна підмножина має
принаймні дві підмножини: порожню
множину і саму себе.
Якщо
множина Х
складається з
елементів, то завжди існує 2n
її підмножин. Наприклад, коли
множина
,
тобто
,
то існує така кількість її підмножин:
23
=
8, а саме:
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
.
Множина,
яка містить усі елементи, розглянуті
в дискретній математиці, називається
універсальною
множиною
.
Очевидно, що будь-яка множина являє
собою підмножину універсальної множини
, тобто
.
Для наочного зображення співвідношень між множинами використовуються діаграми Ейлера. Вони зображують універсальну множину у вигляді прямокутника, усередині якого розміщуються інші множини, їх зображують у вигляді кіл (див. рис. 1.1).
S
Рис. 1.1. Приклад діаграми Ейлера
Нагадаємо загальноприйняті позначення числових множин, які відіграють важливу роль у теорії множин:
–множина
натуральних чисел;
–
множина цілих чисел;
–множина
раціональних чисел;
–
множина дійсних чисел відрізка
,
часто
;
.
Очевидно,
що
.
Множина, що містить скінченну кількість елементів, називається скінченною. Множина, що не є скінченною, називається нескінченною.
Будь-яка
множина
має
важливу універсальну характеристику
– потужність
множини
(кардинальне число).
Вона позначається таким чином:
.
Потужність
скінченних множин дорівнює кількості
елементів множини. Наприклад: множина
,
тоді
.
Кардинальні
числа мають місце також і для нескінченних
множин. Так, Г. Кантор запропонував
позначити потужність множини натуральних
чисел символом
(читається якалеф-нуль),
тобто
.
Г. Кантор
сформулював також принцип порівняння
потужностей двох множин: якщо
між елементами двох множин можна
встановити взаємно однозначну
відповідність, то ці множини рівнопотужні.
Наприклад,
нехай
дано множини:
та
.
Взаємно однозначну відповідність між
ними встановлено таким чином:

Зрозуміло,
що
,
тобто ці множини рівнопотужні.
Сформульований принцип можна також застосовувати для порівняння потужностей нескінченних множин.
Наприклад:
,
це множина парних натуральних чисел.
Очевидно, що
,
однак, ми можемо встановити відповідність
між цими множинами таким чином:
а
це означає, що
.
Аналогічно
можна показати, що
.
Усі
множини, які рівнопотужні множині
натуральних чисел
N,
називаються лічильними
й мають потужність
.
Існують нескінченні множини, які не можна поставити у відповідність натуральному ряду чисел, наприклад, множина дійсних чисел R. Такі множини обумовлені поняттям «неперервність» і мають потужність континууму (позначається c) й називаються континуальними.
