在集合论和数学的其他分支中,一组集合的并集[1],是这些集合的所有元素构成的集合,而不包含其他元素。
基本定义
若和是集合,则和并集是有所有的元素和所有的元素,而没有其他元素的集合。和的并集通常写作""。形式上:
- 是的元素,当且仅当
- 是的元素,或
- 是的元素。
举例:
集合和的并集是。数不属于素数集合和偶数集合的并集,因为既不是素数,也不是偶数。
更通常的,多个集合的并集可以这样定义:
例如,和的并集含有所有的元素,所有的元素和所有的元素,而没有其他元素。形式上:
- 是的元素,当且仅当属于或属于或属于。
代数性质
二元并集(两个集合的并集)是一种结合运算,即
- 。事实上,也等于这两个集合,因此圆括号在仅进行并集运算的时候可以省略。
相似的,并集运算满足交换律,即集合的顺序任意。
空集是并集运算的单位元。即,对任意集合。可以将空集当作零个集合的并集。
结合交集和补集运算,并集运算使任意幂集成为布尔代数。例如,并集和交集相互满足分配律,而且这三种运算满足德·摩根律。若将并集运算换成对称差运算,可以获得相应的布尔环。
无限并集
最普遍的概念是:任意集合的并集。若 M 是一个集合的集合,当且仅当存在的元素满足是的元素时, 是的并集的元素。即:
- 。
可以称作集合的搜集(collection of sets)或者集合空间(system of sets)[2], 的并集是一个集合,这就是公理集合论中的并集公理。
例如:是集合的并集。同时,若 是空集, 的并集也是空集。有限并集的概念可以推广到无限并集。
上述概念有多种表示方法:
集合论者简单地写
- ,
而大多数人会这样写
- 。
后一种写法可以推广为
- ,
表示集合的并集。这里是一个集合,是一个属于的集合。
在索引集是自然数集合的情况下,上述表示和求和类似:
- 。
同样,也可以写作"".
(这是一个可数的集合的并集的例子,在数学分析中非常普遍;参见 -代数)。最后,要注意的是,当符号""放在其他符号之前,而不是之间的时候,要写的大一些。
交集在无限并集中满足分配律,即
- 。
结合无限并集和无限交集的概念,可得
- 。
参考
参考文献
- ↑ 程极泰. 集合论. 应用数学丛书 第一版. 国防工业出版社. 1985: 14. 15034.2766.
- ↑ Karel Hrbacek, Thomas Jech. Introduction to Set Theory 3rd. Marcel Dekker, Inc. 1999: 9. ISBN 0-8247-7915-0.