คณิตศาสตร์เรื่องเซตม.4
บทที่ 1 เซต
1.1 เซต
1.2 การดำเนินการระหว่างเซต
1.3 การแก้ปัญหาโดยใช้เซต
เซต คือเรื่องพื้นฐานทางคณิตศาสตร์เรื่องนึงที่มีความสำคัญ เป็นลักษณะของการรวบรวมจัดหมวดหมู่ การประกอบชุดข้อมูล เป็นหนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดในคณิตศาสตร์สมัยใหม่
เซต (set) คือ
เหตุการณ์ที่สนใจศึกษา
เช่น A = {1,2,3} –> 1,2,3 เป็นสมาชิกในเซต A
รูปแบบเซต
- แจกแจงสมาชิก เช่น A = {1,2,3}
- แบบบอกเงื่อนไข เช่น { Xl X>3 และ X < 10 }
สิ่งที่ควรรู้
- เซตว่าง = ∅ ( เซตที่ไม่มีสมาชิก )
- เซตจำกัด – > {1,2,7}
- เซตอนันต์ – > {1,2,…} มีสมาชิกแบบไม่สิ้นสุด
- สับเซต คือ เซตย่อยของสิ่งนั้น ๆ แทนด้วย ⊂
- สับเซตแท้
- สับเซตไม่แท้
- n(A) = จำนวนสมาชิกในเซต A (การนับจำนวนสมาชิกจะไม่นับตัวซ้ำ)
เช่น A = {1,5,8,8,8,9,{9}}
n(A) = 5 - พาวเวอร์เซต P(A) = เซตของสับเซตทั้งหมด
*เซตว่าง ∅ เป็นสับเซตของทุกเซต
เช่น B = {1,7}
P(B) = {{1},{7},{1,7},∅} - เอกภพสัมพัทธ์ (U) = เซตที่กำหนดเพื่อกล่าวถึงสิ่งที่เป็นสมาชิกของเซตนี้เท่านั้น
เช่น U = {1,2,3}
A = {Xl X > 2}
-
แผนภาพเวนน์ – ออยเลอร์
- อินเตอร์เซค
- ยูเนียน
- คอมพลีเมนต์
- ผลต่างระหว่างเซต.
การเขียนเซต
การเขียนเซตอาจเขียนได้ 2 แบบ
1 การเขียนเซตแบบแจกแจงสมาชิก เขียนสมาชิกทุกตัวลงในเครื่องหมายวงเล็บปีก กา { } และใช้เครื่องหมายจุลภาค ( , ) คั่นระหว่างสมาชิกแต่ละตัว เช่น
เซตของจำนวนนับที่น้อยกว่า 7 เขียนแทนด้วย {1,2,3,4,5,6,}
เซตของพยัญชนะไทย 5 ตัวแรก เขียนแทนด้วย { ก,ข,ฃ,ค,ฅ }
2.เขียนเซตแบบบอกเงื่อนไข ใช้ตัวแปรเขียนแทนสมาชิกของเซต แล้วบรรยายสมบัติของสมาชิกที่อยู่รูปของตัวแปร เช่น
{x| x เป็นสระในภาษาอังกฤษ } อ่านว่า เซตของ x โดยที่ x เป็นสระในภาษาอังกฤษ
{x| x เป็นเดือนแรกและเดือนสุดท้ายของปี } อ่านว่า เซตของ xโดยที่ x เป็นเดือนแรกและเดือนสุดท้ายของปี เครื่องหมาย “ | ” แทนคำว่า โดยที่
ในการเขียนเซตแบบแจกแจงสมาชิกนั้นจะใช้จุด ( … ) เพื่อแสดงว่ามีสมาชิกอื่นๆ ซึ่งเป็นที่เข้าใจกันทั่วไปว่ามีอะไรบ้างที่อยู่ในเซต เช่น
{ 1,2,3,4,5…,10 } สัญลักษณ์ … แสดงว่ามี 4,5,6,7,8 และ9 เป็นสมาชิกของเซต
{ วันจันทร์, อังคาร, พุธ,…, อาทิตย์ } สัญลักษณ์ … แสดงว่ามีวันพฤหัสบดี วันศุกร์ และวันเสาร์ เป็นสมาชิกของเซต
1. เซตว่างเป็นเซตจำกัด
2. การเขียนเซตแบบแจกแจงสมาชิกเขียนสมาชิกแต่ละตัวเพียงครั้งเดียวเท่านั้น เช่น เซตของเลขโดดที่อยู่ในจำนวน 232 คือ {2,3}
3. เซตของจำนวนที่มักจะกล่าวถึงเสมอและใช้กันทั่วไป มีดังนี้
I เป็นเซตของจำนวนเต็ม หรือ I = {…,-2,-1,0,1,2,…}
I เป็นเซตของจำนวนต็มบวก หรือ I = {1,2,3,…}
I เป็นเซตของจำนวนต็มลบ หรือ I = {-1,-2,-3,…}
N เป็นเซตของจำนวนนับ หรือ N = {1, 2, 3,…}
P เป็นเชตของจำนวนเฉพาะ หรื P = { 2, 3 , 5 , 7,…}
เซตที่เท่ากัน
เซต A = B หมายถึง สมาชิกทุกตัวของเซต A เป็นสมาชิก ของเซต A เป็นสมาชิกของเซต B เป็นสมาชิกของเซต A เท่ากับเซต B เขียนแทนด้วย A = B
และเซตA ไม่เท่ากับเซต B หมายความว่า มีสมาชิกอย่างน้อยหนึ่งตัวของเซต A ที่ไม่ใช้สมาชิกของเซต B หรือมีสมาชิกอย่างน้อยของเซต B ที่ไม่ใช่สมาชิกของเซต A เขียนแทนด้วย AB
ตัวอย่างที่ 1 A = {0,1,2 } และ B = {2,0,1}
ดั้งนั้น เซต A เท่ากันกับเซต B เขียนแทนด้วย A = B
ตัวอย่างที่ 2 กำหนด A= {1,1,2,4,5,6} , B ={2,1,2,4,5,6}, C = {1,2,4,5,5,6,7,8}
จงหาว่ามีเซตใดบ้างที่เท่ากัน
วิธีทำ A = {1,1,2,4,5,6}, B ={2,1,2,4,5,6}
จะได้ A=B เพราะมีสมาชิกเหมือนกันทุกตัว
แต่ AC , BC เพราะว่า7 €A และ 7 € B
สัญลักษณ์แทนเซต
ในการเขียนเซตโดยที่ทั่วไปจะแทนเซตด้วยอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ เช่น A,B,C และแทนสมาชิกของเซตด้วยตัวพิมพ์เล็ก เช่น a,b,c เช่น
A = {1,4,9,16,25,36} หมายถึง A เป็นเซตของกำลังสองของจำนวนนับหกจำนวนแรก }
สมาชิกของเซต
จะใช้สัญลักษณ์ “ € ” แทนคำว่าเป็นสมาชิกหรืออยู่ใน เช่น
A = {1,2,3,4}
จะได้ว่า 1 เป็นสมาชิกของ A หรืออยู่ใน A เขียนแทนด้วย 1 €A
3 เป็นสมาชิกของ A หรืออยู่ใน A เขียนแทนด้วย 3€ A
คำว่า “ไม่เป็นสมาชิก” หรือ “ไม่อยู่ใน” เขียนด้วยสัญลักษณ์ “ € ” เช่น
5 ไม่เป็นสมาชิกของ A หรือไม่อยู่ใน A เขียนแทน 5€A
7 ไม่เป็นสมชิกชอง A หรือไม่อยู่ใน A เขียนแทนด้วย 7€A
สำหรับเซต A ซึ่งมีสมาชิก 4 ตัว เราจะใช้ n(A) เพื่อบอกจำนวนสมาชิกของเซต A นั่นคือ n(A) = 4
ตัวอย่างที่ 1 จงเขียนเซตต่อไปนี้แบบแจกแจงสมาชิก
1.เซตของจังหวัดในประเทศไทยที่ลงท้ายด้วยบุรี
2.ซตของจำนวนเมลบ
3.เซตของพยัญชนะในภาษาไทย
วิธีทำ 1.ให้ A เป็นเซตของจังหวัดในประเทศไทยที่ลงท้ายด้วยบุรี
A = { สุพรรณบุรี, ปราจีนบุรี, สิงห์บุรี,…, ลพบุรี }
2. ให้ B เป็นเซตของจำนวนต็มลบ
B = {-1,-2,-3,…}
3. ให้C เป็นเซตของพยัญชนะในภาษาไทย
C = {ก,ข,ค,…,ฮ}
ตัวอย่างที่ 2 จงเขียนเซตต่อไปนี้แบบบอกเงื่อนไข
1. A = {2,4,6,8,10}
2. B = {1,3,5,7}
วิธีทำ 1.A = {x| x เป็นจำนวนคู่บวกที่น้อยกว่า 12 }
2.B = {x| x เป็นจำนวนคี่บวกที่น้อยกว่า 9 }
1.4 เอกภพสัมพัทธ์
ในการเขียนเซตบอกเงื่อนไขของสมาชิก จะต้องกำหนดเซตของ เอกภพสัมพัทธ์ เขียนแทนด้วย U โดยมีข้อตกลงว่า เมื่อกล่าวถึงสมาชิกของเซต จะไม่กล่าวถึงสิ่งอื่นนอกเหนือจากสมาชิกในเอกภพสัมพัทธ์
ตัวอย่างที่ 1 U = {x| x เป็นพยัญชนะในภาษาไทย } และ {x| x เป็นพยัญชนะในภาษาไทย 3 ตัวแรก }
จงเขียนเซต A แบบแจกแจงสมาชิก
วิธีทำ U = {ก,ข,ค,…,ฮ}
ดังนั้น A = {ก,ข,ค}
ตัวอย่างที่ 2 U = {1,2,3,…} , B {x| x เป็นจำนวนนับที่น้อยกว่า 5 } จงเขียน B แบบแจกแจงสมาชิก
วิธีทำ U = {1,2,3,…}
ดังนั้น B = {1,2,3,4}
1.5 สับเซตและเพาเวอร์เซต
สับเซต (subset) ถ้าแปลตรงตัวก็คือ เซตย่อย ที่ย่อยออกมากจากอีกเซต เช่น ถ้าบอกว่า A เป็นสับเซตของ B นั้นหมายความว่า เซต B จะต้องใหญ่กว่าหรือเท่ากันกับเซต A และเนื่องจากเซต A ย่อยออกมาจากเซต B สมาชิกทุกตัวใน A จะต้องอยู่ในเซต B ด้วย
สับเซต ใช้สัญลักษณ์ ⊂
เซต A เป็นสับเซตของเซต B ใช้สัญลักษณ์ A⊂B และสมาชิกทุกตัวในเซต A อยู่ในเซต B
ไม่เป็นสับเซต ใช้สัญลักษณ์ ⊄
เซต A ไม่เป็นสับเซตของเซต C ใช้สัญลักษณ์ A⊄C ซึ่งจะต้องมีสมาชิกตัวใดตัวหนึ่งใน A ที่ไม่เป็นสมาชิกของ C
เซตว่างเป็นสับเซตของทุกเซต
∅⊂Xตัวอย่างการเป็นสับเซตและไม่เป็นสับเซตกัน
กำหนดให้ A={1,2,3,4,5},B={2,3,5} และ C={2,4}
จะเห็นว่าสมาชิกทุกตัวของ B คือ 2,3 และ 5 เป็นสมาชิกของ A ด้วย ดังนั้น B⊂A
และสมาชิกของ C คือ 2 และ 4 ก็เป็นสมาชิกของ A ด้วยเช่นกัน ดังนั้น C⊂A
แต่ในขณะที่สมาชิกของ C ตัวหนึ่ง คือ 4 ไม่เป็นสมาชิกของ B ดังนั้น C⊄B
ยูเนียน (Union) : ยูเนียนของเซต A และเซต B จะได้เซตใหม่ ซึ่งมีสมาชิกของเซต A หรือเซต B หรือทั้งสองเซต “ ยูเนียนของเซตA และเซต B เขียนแทนด้วย A B ”A B = {x| x A หรือ x เ ป็นสมาชิกของทั้งสองเซต} เช่น A = {1,3,5} และ B = {3,6,9}
จะได้ A B ={1,3,5,6,9}
– อินเตอร์เซกชัน (Intersection): อินเตอร์เซกชันของเซต A และเซต B จะได้เซตใหม่ ซึ่งสมาชิกเป็นสมาชิกของเซตทั้งเซต A และเซต B
“ อินเตอร์เซกชันของเซตA และเซต B เขียนแทนด้วย A B ”
A B = {x| x A และ x B} เช่น A = {1,2,3,4,} , B = {2,4,6} และ C = {0,1}
จะได้ A B = {2,4}
A C = {1}
B C = {}
– คอมพลีเมนต์ (Complement) : คอมพลีเมนต์ของเซต A คือ เซต A ที่ประกอบด้วยสมาชิกที่เป็นสมาชิกของ U แต่ไม่ใช่สมาชิกของเซต A
“คอมพลีเมนต์ของเซต A เขียนแทนด้วย A ”
A = {x| x € U และ x € A } เช่น U ={0,1,2,3} , A ={0,2,4} และ B = {1,3}
จะได้ A = {1,3}
B = {0,2}
– ผลต่างระหว่างเซต (Difference of Sets ) : ผลต่างระหว่างเซต A และเซต B คือสมาชิกอยู่ในเซต B
“ผลต่างระหว่างเซต A และเซต B เขียนแทนด้วย A – B ”
A-B ={x| x € A และ x € B} เช่น A = {0,1,2,3,4} และ B = {1,3,5,7,9}
จะได้ A-B = {0,2,4}
B-A = {5,7,9}
จำนวนของสมาชิกของเซตจำกัด
จำนวนของสมาชิกจำกัดของเซต A ใดๆ เขียนแทนด้วย n(A)
การหาจำนวนสมาชิกของเซตจำกัด ทำได้โดย
– การนับแผนภาพของเวนน์–ออยเลอร์
– การใช้หลักเกณฑ์ ต่อไปนี้
ถ้าเซต A เซต B และเซต C เป็นเซตจำกัด
– n(A B) = n(A) +n(B) – n(A B)
– n(A B) = n(A) +n(B)+ n(C)-n(A B)-n(A C)-n(B C)+n(A B C)