Grundlegende Operationen von Mengen: Durchschnitt, Vereinigung und Komplement – Serlo „Mathe für Nicht-Freaks“

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Dieser Artikel enthält die grundlegenden und abgeleiteten Definitionen der Operationen auf Mengen sowie verschiedene Übungen zu diesen Operationen und ihren Eigenschaften.

Die Grundlegende Operationen von Mengen und die logischen Operationen stehen in engem Zusammenhang und werden in der Mathematik oft gemeinsam verwendet. Die grundlegenden Operationen von Mengen, Vereinigung, Durchschnitt und Komplement, entsprechen den grundlegenden Operationen in der mathematischen Logik: OR, AND und NOT.

Durchschnitt von Mengen

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Hauptartikel: Durchschnitt von Mengen

Definition (Durchschnitt)

Der Durchschnitt ist die Menge aller Objekte, die sowohl Elemente von als auch von sind:

Im Mengendiagramm ist die Vereinigung der gesamte Flächeninhalt beider Mengen:

Vereinigungsmenge zweier Mengen
Vereinigungsmenge zweier Mengen

Satz (Eigenschaften der Schnittmenge)

  1. (Kommutativgesetz)
  2. (Assoziativgesetz)
  3. (Idempotenz)
  4. (Neutralität der Allklasse)

Vereinigung von Mengen

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Hauptartikel: Vereinigung von Mengen

Definition (Vereinigung)

Die Vereinigung zweier Mengen und ist definiert durch:

Satz (Eigenschaften der Vereinigungsmenge)

  1. (Kommutativgesetz)
  2. (Assoziativgesetz)
  3. (Idempotenz)
  4. (Neutralität der leeren Menge)

Definition (disjunkte Vereinigung)

Vereinigung zweier Polygonmengen

Die Schreibweise ist eine Abkürzung für

wird dabei disjunkte Vereinigung genannt.

Definition (Große Vereinigung)

Die Vereinigung über der Menge ist die Menge aller Objekte, die Element in einem Element von sind:

Für weitere Details können Sie den folgenden Artikel einsehen:

Differenz

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Differenz von Mengen

Definition (Differenz)

Differenz zweier Mengen
Differenz zweier Mengen

Die Differenz zweier Mengen und ist definiert durch:

Definition (symmetrische Differenz)

symmetrische Differenz zweier Mengen

Die symmetrische Differenz ist die Menge aller Objekte, die Elemente genau einer der Mengen und sind:

Für weitere Details können Sie den folgenden Artikel einsehen:

Komplement

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Komplement einer Menge

Definition (Komplement)

Das Komplement der Menge ist die Menge aller Objekte, die nicht in enthalten sind:

das Komplement einer Menge


Satz (Eigenschaften des Komplements)

  1. (Doppeltes Komplement)
  2. (De Morgansche Regel)

Für weitere Details können Sie den folgenden Artikel einsehen:

Aufgaben

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Aufgabe (Eigenschaften der Operationen von Mengen)

Zeige:

Lösung (Eigenschaften der Operationen von Mengen)

Lösung Teilaufgabe 1:

Lösung Teilaufgabe 2:

Lösung Teilaufgabe 3:

Lösung Teilaufgabe 4:

Lösung Teilaufgabe 5:

Lösung Teilaufgabe 6:

Aufgabe (Große unendliche Vereinigung und Durchschnitt)

Seien die Mengen für . Findet die Vereinigung .

Wie kommt man auf den Beweis? (Große unendliche Vereinigung und Durchschnitt)

Beachte, dass jeder Wert eine Menge bestimmt. Z.B. für ist , für ist , und für ist und so weiter. Nach Definition von die große Vereinigung gilt .

Lösung (Große unendliche Vereinigung und Durchschnitt)

.

Aufgabe (Eigenschaften der symmetrischen Differenz)

Zeige:

Lösung (Eigenschaften der symmetrischen Differenz)

Lösung Teilaufgabe 1:

Lösung Teilaufgabe 2:

Lösung Teilaufgabe 3:

Lösung Teilaufgabe 4:

Verständnisfrage

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Verständnisfrage: Seien die Mengen für . Was sind die unendliche Vereinigung , und Durchschnitt ?

Beachte, dass jeder Wert eine Menge bestimmt. Z.B. für ist , für ist , und für ist und so weiter. Nach Definition von die große Vereinigung gilt . Um die Elemente des Durchschnitts zu finden, müssen wir die gemeinsamen Elemente in den Mengen ermitteln. Nach Definition von die große Durchschnitt gilt .

Dann die unendliche Vereinigung und Durchschnitt in der Reihenfolge sind:, und