真子集

真子集

如果集合A是集合B的子集,並且集合B中至少有一個元素不屬於A,那么集合A叫做集合B的真子集(proper subset)。如果集合A中任意一個元素都是集合B中的元素,我們就說這兩個集合有包含關係,稱集合A為集合B的子集(subset)。可知任一集合A是自身的子集,空集是任一集合的子集。真子集就是一個集合中的元素全部是另一個集合中的元素,但不存在相等。所有亞洲國家組成的集合是地球上所有國家組成的集合的真子集;所有自然數的集合是所有整數的集合的真子集。

基本信息

定義

真子集真子集
一般地,對於兩個集合A、B,如果集合A中任意一個元素都是集合B中的元素,我們就說這兩個集合有包含關係,稱集合A為集合B的子集(subset)。記作A⊆B(或B⊇A),讀作“A包含於B”(或“B包含A”)。即,對於集合A與B,∀x∈A有x∈B,則A⊆B。可知任一集合A是自身的子集,空集是任一集合的子集。

真子集

如果集合A⊆B,存在元素x∈B,且元素x不屬於集合A,我們稱集合A與集合B有真包含關係,集合A是集合B的真子集(propersubset)。記作A⊊B(或B⊋A),讀作“A包含於B”(或“B包含A”)。

即:對於集合A與B,∀x∈A有x∈B,且∃x∈B且x∉A,則A⊊B。空集是任何非空集合的真子集。

非空真子集:如果集合A⊊B,且集合B≠∅,集合A是集合B的非空真子集(nonvoidpropersubset)。

真子集與子集的區別;

子集就是一個集合中的全部/部分元素是另一個集合中的元素,有可能與另一個集合相等;

真子集就是一個集合中的元素全部是另一個集合中的元素,但不存在相等。

舉例

所有亞洲國家組成的集合是地球上所有國家組成的集合的真子集;所有自然數的集合是所有整數的集合的真子集(即N⊊Z);{1,3}⊊{1,2,3,4},{1,2,3}⊊{1,2,3,4};∅⊊{∅}。但不能說{1,2,3}⊊{1,2,3}。

設全集I為{1,2,3},則它的子集可以是{1}、{2}、{3}、{1,2}、{1,3}、{2,3}、{1,2,3}、∅;而它的真子集只能為{1}、{2}、{3}、{1,2}、{1,3}、{2,3}、∅。它的非空真子集只能為{1}、{2}、{3}、{1,2}、{1,3}、{2,3}。

有關命題

真子集真子集
證明:設元素編號為1,2,n,每個子集對應一個長度為n的二進制數(規定數的第i位為1表示元素i在集合中,0表示元素i不在集合中。如全集U={e1,e2,e3,e4,e5},則{e1,e2,e3,e4,e5}↔11111,{e2,e3,e4}↔01110,{e4}↔00010)。即其子集為00,0(n個0)、11,1(n個1)。易知一共有2n個數,因此對應2n個子集。去掉11,1(即表示原來的集合A)則有2n-1個真子集,再去掉00,0(表示空集)則有2n-2個非空真子集。

命題2:空集是任意集合的子集。

證明:給定任意集合A,要證明∅是A的子集。這要求給出所有∅的元素是A的元素;但是∅沒有元素。

對有經驗的數學家們來說,推論“∅沒有元素,所以∅的所有元素是A的元素”是顯然的;但對初學者來說,有些麻煩。換一種思維將有所幫助,為了證明∅不是A的子集,必須找到一個元素,屬於∅,但不屬於A。因為∅沒有元素,所以這是不可能的。因此∅一定是A的子集。

這個命題說明:包含是一種偏序關係。

命題3:若A,B,C是集合,則:

自反性:A⊆A,反對稱性:A⊆B且B⊆A,若且唯若A=B,傳遞性:若A⊆B且B⊆C則A⊆C。這個命題說明:對任意集合S,S的冪集按包含排序是一個有界格,與上述命題相結合,則它是一個布爾代數。

命題4:若A,B,C是集合S的子集,則:

存在一個最小元和一個最大元:∅⊆A⊆S(∅⊆A由命題2給出)。存在並運算:A⊆A∪B若A⊆C且B⊆C則A∪B⊆C存在交運算:A∩B⊆A若C⊆A且C⊆B則C⊆A∩B。這個命題說明:表述"A⊆B"和其他使用並集,交集和補集的表述是等價的,即包含關係在公理體系中是多餘的。

命題5:對任意兩個集合A和B,下列表述等價:A⊆BA∩B=AA∪B=BA−B=B′⊆A′。

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