Erklärungen zur Differenzmenge (Youtube-Video der KhanAcademyDeutsch )
Mit Hilfe der Differenz kannst du alle Elemente einer Menge
A
{\displaystyle A}
bestimmen, die außerdem nicht in einer zweiten Menge
B
{\displaystyle B}
liegen. Ein Objekt
x
{\displaystyle x}
liegt genau dann in der Differenz von
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
, wenn
x
{\displaystyle x}
ein Element von
A
{\displaystyle A}
aber kein Element von
B
{\displaystyle B}
ist:
Differenz zweier Mengen
Für die Differenz von
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
schreibt man
A
∖
B
{\displaystyle A\setminus B}
(ausgesprochen: „
A
{\displaystyle A}
ohne
B
{\displaystyle B}
“). Seltener wird in der Literatur ein Minuszeichen verwendet:
A
−
B
{\displaystyle A-B}
.
Beispiel (Differenz)
{
2
,
4
,
5
,
9
}
∖
{
1
,
3
,
5
,
7
,
12
}
=
{
2
,
4
,
9
}
{\displaystyle \{2,4,5,9\}\setminus \{1,3,5,7,12\}=\{2,4,9\}}
{
3
,
12
,
18
}
∖
{
1
,
5
,
7
}
=
{
3
,
12
,
18
}
{\displaystyle \{3,12,18\}\setminus \{1,5,7\}=\{3,12,18\}}
{
x
∈
N
|
x
gerade
}
∖
{
x
∈
N
|
x
ungerade
}
=
{
x
∈
N
|
x
gerade
}
{\displaystyle \{x\in \mathbb {N} |\,x{\text{ gerade}}\}\setminus \{x\in \mathbb {N} |\,x{\text{ ungerade}}\}=\{x\in \mathbb {N} |\,x{\text{ gerade}}\}}
symmetrische Differenz zweier Mengen
Beispiel für die symmetrische Differenz von zwei Mengen
Die Symmetrische Differenz zweier Mengen
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
ist die Menge aller Objekte, die in genau einer der Mengen
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
enthalten sind. Ist also
x
{\displaystyle x}
ein Element aus der symmetrischen Differenz von
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
, so ist entweder
x
∈
A
{\displaystyle x\in A}
oder
x
∈
B
{\displaystyle x\in B}
und
x
{\displaystyle x}
kein gemeinsames Element der Mengen
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
. Ihre Schreibweise ist
A
△
B
{\displaystyle A\,\triangle \,B}
(ausgesprochen: „symmetrische Differenz von
A
{\displaystyle A}
und
B
{\displaystyle B}
“).
Verständnisfrage: Bilde die symmetrische Differenz folgender Mengen
{
1
,
2
,
3
}
△
{
2
,
3
,
4
}
=
?
{\displaystyle \{1,2,3\}\,\triangle \,\{2,3,4\}=?}
{
1
,
2
,
3
}
△
{
1
,
2
,
3
}
=
?
{\displaystyle \{1,2,3\}\,\triangle \,\{1,2,3\}=?}
{
1
,
2
,
3
}
△
{
4
,
5
,
6
}
=
?
{\displaystyle \{1,2,3\}\,\triangle \,\{4,5,6\}=?}
Z
△
R
=
?
{\displaystyle \mathbb {Z} \,\triangle \,\mathbb {R} =?}
N
△
∅
=
?
{\displaystyle \mathbb {N} \,\triangle \,\varnothing =?}
Antwort:
{
1
,
2
,
3
}
△
{
2
,
3
,
4
}
=
{
1
,
4
}
{\displaystyle \{1,2,3\}\,\triangle \,\{2,3,4\}=\{1,4\}}
{
1
,
2
,
3
}
△
{
1
,
2
,
3
}
=
∅
{\displaystyle \{1,2,3\}\,\triangle \,\{1,2,3\}=\emptyset }
{
1
,
2
,
3
}
△
{
4
,
5
,
6
}
=
{
1
,
2
,
3
,
4
,
5
,
6
}
{\displaystyle \{1,2,3\}\,\triangle \,\{4,5,6\}=\{1,2,3,4,5,6\}}
Z
△
R
=
R
∖
Z
=
{
x
∈
R
|
x
ist keine ganze Zahl.
}
{\displaystyle \mathbb {Z} \,\triangle \,\mathbb {R} =\mathbb {R} \setminus \mathbb {Z} =\left\{x\in \mathbb {R} \,|\,x{\text{ ist keine ganze Zahl.}}\right\}}
N
△
∅
=
N
{\displaystyle \mathbb {N} \,\triangle \,\varnothing =\mathbb {N} }
das Komplement einer Menge
Erklärungen zur Grundmenge und dem absoluten Komplement (Youtube-Video der KhanAcademyDeutsch )
Das Komplement einer Menge
A
{\displaystyle A}
ist die Menge aller Objekte der Grundmenge, die keine Elemente von
A
{\displaystyle A}
sind. Ist in einem Text keine Grundmenge angegeben, so ergibt sich diese aus dem Kontext. So wird bei einem Text über die reelle Analysis die Grundmenge meistens die Menge der reellen Zahlen
R
{\displaystyle \mathbb {R} }
sein. Da wir hier über Mengen reden, verwenden wir die Allklasse
V
{\displaystyle {\mathcal {V}}}
anstelle der Grundmenge. Die Schreibweise für das Komplement von
A
{\displaystyle A}
ist
A
∁
{\displaystyle A^{\complement }}
oder
∁
A
{\displaystyle \complement A}
oder
A
¯
{\displaystyle {\overline {A}}}
(ausgesprochen: „Komplement von
A
{\displaystyle A}
“).
Antwort:
{
0
,
1
,
2
,
3
}
∁
=
N
≥
4
{\displaystyle \{0,1,2,3\}^{\complement }=\mathbb {N} _{\geq 4}}
{
x
∈
N
0
|
x
ist gerade
}
∁
=
{
x
∈
N
0
|
x
ist ungerade
}
{\displaystyle \left\{x\in \mathbb {N} _{0}\,|\,x{\text{ ist gerade}}\right\}^{\complement }=\left\{x\in \mathbb {N} _{0}\,|\,x{\text{ ist ungerade}}\right\}}
N
0
∁
=
∅
{\displaystyle \mathbb {N} _{0}^{\complement }=\varnothing }
∅
∁
=
N
0
{\displaystyle \varnothing ^{\complement }=\mathbb {N} _{0}}
Dieses Eigenschaften lassen sich auf die Definitionen und die entsprechenden Gesetze der Logik zurückführen.
Beweis (Eigenschaften des Komplements)
Es ist
(
A
∁
)
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
y
|
y
∉
A
}
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∉
{
y
|
y
∉
A
}
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
{
y
|
y
∉
A
}
=
{
x
|
x
∈
A
}
↕
E
x
t
e
n
s
i
o
n
a
l
i
t
a
¨
t
s
p
r
i
n
z
i
p
=
A
{\displaystyle {\begin{aligned}&(A^{\complement })^{\complement }\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{y\,|\,y\notin A\}^{\complement }\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\,|\,x\notin \{y\,|\,y\notin A\}\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin \{y\,|\,y\notin A\}}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\,|\,x\in A\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Extensionalit{\ddot {a}}tsprinzip}}\right.}\\[0.3em]=\;&A\end{aligned}}}
Es ist
A
∩
A
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
A
∩
{
y
|
y
∉
A
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∩
=
{
x
|
x
∈
A
∧
x
∈
{
y
|
y
∉
A
}
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
{
y
|
y
∉
A
}
=
{
x
|
x
∈
A
∧
x
∉
A
}
↕
d
i
e
K
o
n
j
u
n
k
t
i
o
n
i
s
t
i
m
m
e
r
f
a
l
s
c
h
=
{
x
|
x
≠
x
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∅
=
∅
{\displaystyle {\begin{aligned}&A\cap A^{\complement }\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&A\cap \{y|\,y\notin A\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\cap }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in A\land x\in \{y|\,y\notin A\}\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin \{y\,|\,y\notin A\}}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in A\land x\notin A\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {die\;Konjunktion\;ist\;immer\;falsch}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\neq x\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\varnothing }}\right.}\\[0.3em]=\;&\varnothing \end{aligned}}}
Siehe Aufgabe 1
Es ist
(
A
∩
B
)
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∉
A
∩
B
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∩
=
{
x
|
x
∉
{
y
|
y
∈
A
∧
y
∈
B
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
{
y
|
y
∈
A
∧
y
∈
B
}
=
{
x
|
¬
(
x
∈
A
∧
x
∈
B
)
}
↕
d
e
M
o
r
g
a
n
s
c
h
e
R
e
g
e
l
f
u
¨
r
¬
u
n
d
∧
=
{
x
|
x
∉
A
∨
x
∉
B
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
A
u
n
d
x
∉
B
=
{
x
|
x
∈
{
y
|
y
∉
A
}
∨
x
∈
{
z
|
z
∉
B
}
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∈
A
∁
∨
x
∈
B
∁
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∩
=
A
∁
∪
B
∁
{\displaystyle {\begin{aligned}&(A\cap B)^{\complement }\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\notin A\cap B\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\cap }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\notin \{y\;|\;y\in A\land y\in B\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin \{y\,|\,y\in A\land y\in B\}}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;\neg \,(x\in A\land x\in B)\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {de\;Morgansche\;Regel\;f{\ddot {u}}r\;\neg \;und\;\land }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\notin A\lor x\notin B\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin A\;und\;x\notin B}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in \{y\,|y\notin A\}\lor x\in \{z\,|\,z\notin B\}\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in A^{\complement }\lor x\in B^{\complement }\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\cap }}\right.}\\[0.3em]=\;&A^{\complement }\cup B^{\complement }\end{aligned}}}
Siehe Aufgabe 2
Es ist
V
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∉
V
}
↕
x
∉
V
i
s
t
i
m
m
e
r
f
a
l
s
c
h
=
{
x
|
x
≠
x
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∅
=
∅
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\mathcal {V}}^{\complement }\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\,|\,x\notin {\mathcal {V}}\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ x\notin {\mathcal {V}}\;{\mathsf {ist\;immer\;falsch}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\,|\,x\neq x\}\\[0.3em]&{\color {OliveGreen}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\varnothing }}\right.}\\[0.3em]=\;&\varnothing \end{aligned}}}
Siehe Aufgabe 3
Aufgabe (Aufgabe 1)
Zeige:
A
∪
A
∁
=
V
{\displaystyle A\cup A^{\complement }={\mathcal {V}}}
Lösung (Aufgabe 1)
A
∪
A
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
A
∪
{
y
|
y
∉
A
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∪
=
{
x
|
x
∈
A
∨
x
∈
{
y
|
y
∉
A
}
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
{
y
|
y
∉
A
}
=
{
x
|
x
∈
A
∨
x
∉
A
}
↕
d
i
e
D
i
s
j
u
n
k
t
i
o
n
i
s
t
i
m
m
e
r
w
a
h
r
=
{
x
|
x
=
x
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
V
=
V
{\displaystyle {\begin{aligned}&A\cup A^{\complement }\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&A\cup \{y|\,y\notin A\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\cup }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in A\lor x\in \{y|\,y\notin A\}\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin \{y\,|\,y\notin A\}}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in A\lor x\notin A\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {die\;Disjunktion\;ist\;immer\;wahr}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x=x\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;{\mathcal {V}}}}\right.}\\[0.3em]=\;&{\mathcal {V}}\end{aligned}}}
Aufgabe (Aufgabe 2)
Zeige:
(
A
∪
B
)
∁
=
A
∁
∩
B
∁
{\displaystyle (A\cup B)^{\complement }=A^{\complement }\cap B^{\complement }}
Lösung (Aufgabe 2)
(
A
∪
B
)
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∉
A
∪
B
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∪
=
{
x
|
x
∉
{
y
|
y
∈
A
∨
y
∈
B
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
{
y
|
y
∈
A
∨
y
∈
B
}
=
{
x
|
¬
(
x
∈
A
∨
x
∈
B
)
}
↕
d
e
M
o
r
g
a
n
s
c
h
e
R
e
g
e
l
f
u
¨
r
¬
u
n
d
∨
=
{
x
|
x
∉
A
∧
x
∉
B
}
↕
A
b
s
t
r
a
k
t
i
o
n
s
p
r
i
n
z
i
p
f
u
¨
r
x
∉
A
u
n
d
x
∉
B
=
{
x
|
x
∈
{
y
|
y
∉
A
}
∧
x
∈
{
z
|
z
∉
B
}
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∈
A
∁
∧
x
∈
B
∁
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∩
=
A
∁
∩
B
∁
{\displaystyle {\begin{aligned}&(A\cup B)^{\complement }\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\notin A\cup B\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\cup }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\notin \{y\;|\;y\in A\lor y\in B\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin \{y\,|\,y\in A\lor y\in B\}}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;\neg \,(x\in A\lor x\in B)\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {de\;Morgansche\;Regel\;f{\ddot {u}}r\;\neg \;und\;\lor }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\notin A\land x\notin B\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Abstraktionsprinzip\;f{\ddot {u}}r\;x\notin A\;und\;x\notin B}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in \{y\,|y\notin A\}\land x\in \{z\,|\,z\notin B\}\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\;|\;x\in A^{\complement }\land x\in B^{\complement }\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\cap }}\right.}\\[0.3em]=\;&A^{\complement }\cap B^{\complement }\end{aligned}}}
Aufgabe 3: Zeige:
∅
∁
=
V
{\displaystyle \varnothing ^{\complement }={\mathcal {V}}}
∅
∁
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
∁
=
{
x
|
x
∉
∅
}
↕
x
∉
∅
i
s
t
i
m
m
e
r
w
a
h
r
=
{
x
|
x
=
x
}
↕
D
e
f
i
n
i
t
i
o
n
v
o
n
V
=
V
{\displaystyle {\begin{aligned}&\varnothing ^{\complement }\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;\complement }}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\,|\,x\notin \varnothing \}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ x\notin \varnothing \;{\mathsf {ist\;immer\;wahr}}\right.}\\[0.3em]=\;&\{x\,|\,x=x\}\\[0.3em]&{\color {NavyBlue}\left\updownarrow \ {\mathsf {Definition\;von\;{\mathcal {V}}}}\right.}\\[0.3em]=\;&{\mathcal {V}}\end{aligned}}}