集合论—集合中元素的计数

简介: 集合论—集合中元素的计数

正文


集合A = { 1 , 2 , . . . , n } 它含有n 个元素,可以说这个集合的基数是n ,记做

1.png

所谓基数,是表示集合中所含元素多少的量。如果A 的基数是n ,也可以记做∣ A ∣ = n,显然空集的基数是0 ,即∣ ∅ ∣ = 0


文氏图

设AA为集合,若存在自然数n ,使得2.png则称A 为又穷集,否则称A为无穷集

例如,{ a , b , c 为又穷集,而N , Z , Q ,为无穷集。其中有穷集的计数问题可以使用文氏图很方便地解决。


容斥定理(包含排斥定理)

设S 是有穷集,p 1 , p 2分别代表两种性质,对于S 中的任何一个元素s ,只能处于以下4种情况之一:

只具有性质p 1

只具有性质p 2

同时具有性质p 1 , p 2

不具有性质p 1 , p 2 中的任何一种

令P 1 , P 2 分别表示S中具有性质p 1 , p 2  的元素的集合,可以得到:

3.png

这便是容斥定理的一种简单形式

如果涉及三条性质,则包含排斥原理的公式变为:

4.png5.png

以此类推,可以得到容斥定理的一般形式:

6.png

容斥定理表示S中不具有性质p 1 , p 2 , . . . , p m 的元素数量为7.png

因此,与之对应的,在S 中至少具有p 1 , p 2 , . . . , p m 其中一条性质的元素数量为:


8.png

即:

9.png

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