กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

สัญกรณ์การสร้างเซต

{ n ∣ ∃ เค ∈ ซ , n = 2 เค } {\displaystyle \{n\mid \exists k\in \mathbb {Z} ,n=2k\}}

สัญกรณ์การสร้างเซต

— เซตของจำนวนเต็มคู่ ทั้งหมด ซึ่งเขียนในรูปแบบสัญกรณ์เซต

ในทางคณิตศาสตร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในทฤษฎีเซต สัญกร ณ์การสร้างเซตเป็นสัญกรณ์สำหรับการระบุเซตโดยใช้คุณสมบัติที่บ่งบอกลักษณะของสมาชิก[ 1 ]

การระบุเซตโดยใช้คุณสมบัติของสมาชิกนั้นได้รับอนุญาตตามแบบแผนสัจพจน์ของการกำหนดเซตซึ่งเรียกอีกอย่างว่า การ สร้าง เซตโดยอาศัยความเข้าใจ (set comprehension)และการสร้างเซตโดยอาศัยนามธรรม (set abstraction )

เซตที่กำหนดโดย述语

สัญกรณ์การสร้างเซตสามารถใช้เพื่ออธิบายเซตที่กำหนดโดยภาคแสดงนั่นคือสูตรตรรกะที่ประเมินค่าเป็นจริงสำหรับองค์ประกอบของเซต และเป็นเท็จในกรณีอื่น[ 2 ]ในรูปแบบนี้ สัญกรณ์การสร้างเซตมีสามส่วน ได้แก่ ตัวแปร ตัวคั่นโคลอนหรือเส้นแนวตั้งและภาคแสดง ดังนั้นจึงมีตัวแปรอยู่ทางซ้ายของตัวคั่น และกฎอยู่ทางขวาของตัวคั่น ทั้งสามส่วนนี้บรรจุอยู่ในวงเล็บปีกกา:

หรือ

เครื่องหมายขีดแนวตั้ง (หรือโคลอน) เป็นตัวคั่นที่สามารถอ่านได้ว่า " เช่นนั้น " "สำหรับซึ่ง" หรือ "ด้วยคุณสมบัติที่ว่า" สูตรΦ( x )เรียกว่ากฎหรือตัวบ่งชี้ค่าทั้งหมดของxที่ตัวบ่งชี้เป็นจริง (ถูกต้อง) อยู่ในเซตที่กำลังกำหนด ค่าทั้งหมดของxที่ตัวบ่งชี้ไม่เป็นจริงไม่ได้อยู่ในเซต ดังนั้น จึงเป็นเซตของค่าทั้งหมดของxที่สอดคล้องกับสูตรΦ [ 3 ]อาจเป็นเซตว่างหากไม่มีค่าใดของx ที่สอดคล้อง กับสูตร

การระบุโดเมน

โดเมนEสามารถปรากฏทางด้านซ้ายของแถบแนวตั้งได้: [ 4 ]

หรือโดยการนำไปต่อท้ายภาคแสดง:

สัญลักษณ์ ∈ ในที่นี้หมายถึงการเป็นสมาชิกของเซตในขณะที่สัญลักษณ์ <binary data, 4 bytes> หมายถึงตัวดำเนินการทางตรรกะ "และ" หรือที่เรียกว่าการเชื่อมโยงทางตรรกะสัญลักษณ์นี้แสดงถึงเซตของค่าทั้งหมดของxที่เป็นสมาชิกของเซตE ที่กำหนดให้ ซึ่งเงื่อนไขเป็นจริง (ดู " สัจพจน์การมีอยู่ของเซต " ด้านล่าง) ถ้า <binary data, 4 bytes> เป็นการเชื่อมโยงทาง ตรรกะ บางครั้งจะเขียนว่า <binary data, 4 bytes > โดยใช้เครื่องหมายจุลภาคแทนสัญลักษณ์ <binary data, 4 bytes>

โดยทั่วไป ไม่ควรพิจารณาเซตโดยไม่กำหนดโดเมนของการสนทนาเพราะจะหมายถึงเซตย่อยของสิ่งที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่อาจมีอยู่ซึ่งเงื่อนไขเป็นจริง ซึ่งอาจนำไปสู่ความขัดแย้งและปรากฏการณ์ที่ขัดแย้งกันได้ง่าย ตัวอย่างเช่นปรากฏการณ์ที่ขัดแย้งกันของรัสเซลล์แสดงให้เห็นว่านิพจน์ ดัง กล่าวแม้จะดูเหมือนถูกต้องในฐานะนิพจน์การสร้างเซต แต่ก็ไม่สามารถกำหนดเซตได้โดยไม่ก่อให้เกิดความขัดแย้ง[ 5 ]

ในกรณีที่เซตEชัดเจนจากบริบทแล้ว อาจไม่จำเป็นต้องระบุอย่างชัดเจน เป็นเรื่องปกติในเอกสารทางวิชาการที่ผู้เขียนจะระบุโดเมนไว้ล่วงหน้า แล้วไม่ระบุในสัญลักษณ์การสร้างเซต ตัวอย่างเช่น ผู้เขียนอาจกล่าวว่า "เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ตัวแปรจะถือว่าเป็นจำนวนธรรมชาติ" อย่างไรก็ตาม ในบริบทที่ไม่เป็นทางการมากนักซึ่งสามารถสันนิษฐานโดเมนได้ การระบุเป็นลายลักษณ์อักษรจึงมักไม่จำเป็น

ตัวอย่าง

ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงเซตเฉพาะที่กำหนดโดยสัญกรณ์การสร้างเซตผ่านทาง述语 (predicate) ในแต่ละกรณี โดเมนจะระบุไว้ทางด้านซ้ายของเส้นแบ่งแนวตั้ง ในขณะที่กฎจะระบุไว้ทางด้านขวา

  • คือเซตของจำนวนจริง บวกอย่าง เคร่งครัด ทั้งหมด ซึ่งสามารถเขียนในรูปแบบช่วงได้เป็น
  • คือเซตเซตนี้สามารถนิยามได้อีกแบบว่า; ดูตัวอย่างประโยคเงื่อนไขที่เทียบเท่ากันซึ่งให้ผลลัพธ์เป็นเซตที่เท่ากันด้านล่าง
  • สำหรับจำนวนเต็มm แต่ละตัว เราสามารถกำหนดได้ดังนี้และเป็นต้น
  • ผลคูณคาร์ที เซียน คือเซตของคู่จำนวนจริง โดยที่yมากกว่า 0 และน้อยกว่าf ( x )สำหรับฟังก์ชันf ที่กำหนดให้ ในที่นี้ผลคูณคาร์ทีเซียน หมายถึงเซตของคู่ลำดับของจำนวนจริง
  • คือเซตของจำนวนธรรมชาติคู่ ทั้งหมด เครื่องหมาย∃ หมายถึง "และ" ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมโยงเชิงตรรกะเครื่องหมาย ∃ หมายถึง "มีอยู่" ซึ่งเรียกว่าการระบุปริมาณเชิงมี อยู่ ดังนั้น ตัวอย่างเช่น √(x) = √(x) อ่านว่า "มีx อยู่จริง ที่ทำให้P ( x ) = √(x ) "
  • เป็นสัญลักษณ์อีกรูปแบบหนึ่งสำหรับเซตของจำนวนธรรมชาติคู่ชุดเดียวกัน ไม่จำเป็นต้องระบุว่าnเป็นจำนวนธรรมชาติ เนื่องจากสูตรทางด้านขวามือบ่งบอกอยู่แล้ว
  • คือเซตของจำนวนตรรกยะ กล่าวคือ จำนวนจริงที่สามารถเขียนได้ในรูปอัตราส่วนของจำนวนเต็ม สอง จำนวน

นิพจน์ที่ซับซ้อนกว่าจะอยู่ทางด้านซ้ายของสัญลักษณ์

การขยายสัญกรณ์การสร้างเซตจะแทนที่ตัวแปรเดี่ยวxด้วยนิพจน์ดังนั้นแทนที่จะเป็น เราอาจมีซึ่งควรอ่านว่า

.

ตัวอย่างเช่น:

  • โดยที่คือเซตของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด และ คือเซตของจำนวนธรรมชาติคู่ทั้งหมด
  • โดยที่คือเซตของจำนวนเต็มทั้งหมด และ คือเซตของจำนวนตรรกยะทั้งหมด
  • คือเซตของจำนวนเต็มคี่
  • สร้างชุดคู่ โดยแต่ละคู่จะจับคู่จำนวนเต็มกับจำนวนคี่

เมื่อสามารถระบุฟังก์ชันผกผันได้อย่างชัดเจน นิพจน์ทางด้านซ้ายสามารถกำจัดได้โดยการแทนที่อย่างง่าย พิจารณาเซตตัวอย่างทำการแทนที่ซึ่งก็คือ จากนั้นแทนที่tในสัญกรณ์การสร้างเซตเพื่อหา

述語ที่เทียบเท่ากันจะให้ผลลัพธ์เป็นเซตที่เท่ากัน

เซตสองเซตจะเท่ากันก็ต่อเมื่อมีสมาชิกเหมือนกัน เซตที่กำหนดโดยสัญกรณ์การสร้างเซตจะเท่ากันก็ต่อเมื่อกฎการสร้างเซตของเซตเหล่านั้น รวมถึงตัวระบุโดเมน มีความเทียบเท่ากัน นั่นคือ

ก็ต่อเมื่อ

.

ดังนั้น เพื่อพิสูจน์ความเท่าเทียมกันของเซตสองเซตที่กำหนดโดยสัญกรณ์การสร้างเซต จึงเพียงพอที่จะพิสูจน์ความเท่าเทียมกันของ述語 (predicate) ของเซตทั้งสอง รวมถึงตัวกำหนดขอบเขต (domain qualifier) ​​ด้วย

ตัวอย่างเช่น,

เนื่องจากเงื่อนไขกฎทั้งสองนั้นสมมูลกันในเชิงตรรกะ:

ความสมมูลนี้เป็นจริงเพราะสำหรับจำนวนจริงx ใดๆ เราจะได้ก็ต่อเมื่อxเป็นจำนวนตรรกยะที่มีโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซตทั้งสองเท่ากับเซต

สัจพจน์การมีอยู่ของเซต

ในทฤษฎีเซตเชิงรูปธรรมหลายทฤษฎี เช่นทฤษฎีเซตของ Zermelo–Fraenkelสัญกรณ์การสร้างเซตไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของไวยากรณ์เชิงรูปธรรมของทฤษฎี แต่จะมีโครงร่างสัจพจน์การมีอยู่ของเซตซึ่งระบุว่า ถ้าEเป็นเซต และΦ( x )เป็นสูตรในภาษาของทฤษฎีเซตแล้ว จะมีเซตYที่มีสมาชิกเป็นองค์ประกอบของEที่สอดคล้องกับΦ อย่าง แน่นอน

เซตYที่ได้จากสัจพจน์นี้คือเซตที่อธิบายไว้ในสัญกรณ์การสร้างเซตว่า Y = Y อย่างแท้จริง

ในภาษาโปรแกรม

สัญกรณ์ที่คล้ายกันซึ่งมีอยู่ใน ภาษาโปรแกรมหลายภาษา(โดยเฉพาะPythonและHaskell ) คือlist comprehensionซึ่งเป็นการรวม การดำเนินการ mapและfilter เข้าด้วยกันบน ลิสต์หนึ่งรายการขึ้นไป

ในภาษา Python วงเล็บปีกกาของตัวสร้างเซตจะถูกแทนที่ด้วยวงเล็บเหลี่ยม วงเล็บ หรือวงเล็บปีกกา ซึ่งจะสร้างอ็อบเจ็กต์ลิสต์ เจเนอเรเตอร์และเซต ตามลำดับ Python ใช้ไวยากรณ์ที่อิงตามภาษาอังกฤษ ส่วน Haskell จะแทนที่วงเล็บปีกกาของตัวสร้างเซตด้วยวงเล็บเหลี่ยมและใช้สัญลักษณ์ต่างๆ รวมถึงเครื่องหมายขีดแนวตั้งมาตรฐานของตัวสร้างเซต

สามารถทำเช่นเดียวกันได้ในScalaโดยใช้ Sequence Comprehensions โดยที่คีย์เวิร์ด "for" จะส่งคืนรายการของตัวแปรที่ส่งออกโดยใช้คีย์เวิร์ด "yield" [ 6 ]

ลองพิจารณาตัวอย่างสัญลักษณ์การสร้างเซตในภาษาโปรแกรมบางภาษาดังต่อไปนี้:

ตัวอย่างที่ 1ตัวอย่างที่ 2
ผู้สร้างฉาก
ไพธอน
{ l สำหรับl ในL }
{( k , x ) สำหรับk ในK สำหรับx ในX ถ้าP ( x )}
ฮัสเคลล์
[ l | l <- ls ]
[( k , x ) | k <- ks , x <- xs , p x ]
สกาล่า
สำหรับ( l <- L ) ให้ผลลัพธ์เป็นl
สำหรับ( k ​​<- K ; x <- X ถ้าP ( x )) ให้ผลลัพธ์เป็น( k , x )
ซี#
จากl ในL เลือกl
จากk ในK จากx ในX ที่P ( x ) เลือก( k , x )
คำสั่ง SQL
เลือกl จากL_set
SELECT k , x FROM K_set , X_set WHERE P ( x )
บทนำ
setof ( L , member ( L , Ls ), Result )
setof (( K , X ),( member ( K , Ks ), member ( X , Xs ), call ( P , X )), Result )
เออร์ลัง
[ L || L <- Ls ]
[{ K , X } || K <- Ks , X <- Xs , p ( X )]
จูเลีย
[ l สำหรับl L ]
[( k , x ) สำหรับk K สำหรับx X ถ้าP ( x )]
มาเทมาติกา
( l |-> l ) /@ L
กรณี[ ทูเปิล[{ K , X }], { k_ , x_ } /; P [ x ]]ทูเปิล[{ K , เลือก[ X , P ]}]

สัญกรณ์การสร้างเซตและสัญกรณ์การเข้าใจรายการต่างก็เป็นตัวอย่างของสัญกรณ์ทั่วไปที่เรียกว่าการเข้าใจโมนาดซึ่งอนุญาตให้ดำเนินการแบบ map/filter กับโมนาด ใดๆ ที่มีองค์ประกอบเป็นศูนย์ได้

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ Rosen, Kenneth (2007). คณิตศาสตร์เชิงดิสครีตและการประยุกต์ใช้ (ฉบับที่ 6). นิวยอร์ก, NY: McGraw-Hill. หน้า  111–112 . ISBN 978-0-07-288008-3.
  2. ^ Michael J Cullinan, 2012,การเปลี่ยนผ่านสู่คณิตศาสตร์ด้วยการพิสูจน์ , Jones & Bartlett, หน้า 44 เป็นต้นไป
  3. ^ Weisstein, Eric W. "Set" . mathworld.wolfram.com . สืบค้นเมื่อ20 สิงหาคม 2020 .
  4. ^ "สัญกรณ์การสร้างเซต" mathsisfun.com สืบค้นเมื่อ20 สิงหาคม 2020
  5. ^ Irvine, Andrew David; Deutsch, Harry (9 ตุลาคม 2016) [1995]. "Russell's Paradox" . Stanford Encyclopedia of Philosophy . สืบค้นเมื่อ6 สิงหาคม 2017 .
  6. ^ "การทำความเข้าใจลำดับ" . Scala . สืบค้นเมื่อ6 สิงหาคม 2017 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Set-builder_notation&oldid=1348089440 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สัญกรณ์การสร้างเซต

{ n ∣ ∃ เค ∈ ซ , n = 2 เค } {\displaystyle \{n\mid \exists k\in \mathbb {Z} ,n=2k\}}

เซตที่กำหนดโดย述语

สัญกรณ์การสร้างเซตสามารถใช้เพื่ออธิบายเซตที่กำหนดโดย ภาคแสดง นั่นคือสูตรตรรกะที่ประเมินค่าเป็น จริง สำหรับองค์ประกอบของเซต และ เป็นเท็จ ในกรณีอื่น [ 2 ] ในรูปแบบนี้ สัญกรณ์การสร้างเซตมีสามส่วน ได้แก่ ตัวแปร ตัวคั่น โคลอน หรือ เส้นแนวตั้ง และภาคแสดง...

การระบุโดเมน

โดเมน E สามารถปรากฏทางด้านซ้ายของแถบแนวตั้งได้: [ 4 ]

ตัวอย่าง

ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงเซตเฉพาะที่กำหนดโดยสัญกรณ์การสร้างเซตผ่านทาง述语 (predicate) ในแต่ละกรณี โดเมนจะระบุไว้ทางด้านซ้ายของเส้นแบ่งแนวตั้ง ในขณะที่กฎจะระบุไว้ทางด้านขวา