数学联邦政治世界观
超小超大

集合论语言 (3-1)

参考书籍:Folland,《Real Analysis, Modern Techniques and Their Applications》(Second Edition)

首先我们规定一些数集的符号,对抽象代数有一定了解的同志都会知道其中有些构成域(field),而有些只是环(ring),说的是谁,数集们自己心里有数.

定义1.1——数系

ℕ:自然数集;ℤ:整数集;ℚ:有理数集;ℝ:实数集;ℂ:复数集.

现代数学符号体系一般是认为自然数集包括0的,但是本书规定不包括0.

关于归谬法,逆否命题的逻辑等价性,我们默认读者在中学已经熟知了. 下面介绍一些集合的基础概念.

首先,我们要知道集合是需要明确其定义的,不是你说它是集合就是集合的,比如所有的集合是否构成一个集合?当然不是了,这个问题史称Cantor假设.我们会在1.3解决这个问题.

事实上,读者只需要默认集合是一些特定对象构成的总体即可.多的咱也不说,读者其实在中学就接触过集合了.这个问题我们会在后面解决它.

我们规定空集(emptyset)的记号是∅,实际上百分之九十的数学书都是用这个记号,不过也有例外,比如Conway所著的复分析一书空集的记号是▢,这很令人难受.幸亏笔者仁慈,不打算令读者难受.

规定集合的所有子集(subset)构成的集合记为P(X),称之为幂集(power set):P(X)=E:E ⊂ X

ε=Eα:α ∈ A=Eαα∈ᴀ

是一族集合,我们定义这族集合的并和交:

∪E={x:x ∈ E for some E ∈ ε}=∪Eα

E∈ε α∈A

∩E={x:x ∈ E for αll E ∈ ε}=∩Eα

E∈ε α∈A

读者当然学过微积分,(如果没学过当我撤回了),微积分里我们有函数的上下极限,同样集合也是有的哦:

lim supEₙ=x:x ∈ Eₙ for in finitely mαny

∞ ∞

n=∩∪Eₙ

ₖ₌₁ ₙ₌ₖ

lim infEₙ=x:x ∈ Eₙ for αll but finitely mαny

∞ ∞

n=∩∪Eₙ

ₖ₌₁ ₙ₌ₖ

接着介绍集合的差,设E和F是两个记号,我们记

E\F={x:x ∈ E αnd x ∉ F}

称为集合E和F的差,有时候也记为E – F;相应有对称差的概念(读者不妨画个图):

EΔF=(E\F)∪(F\E)

我们有时候讨论问题局限在一个"全空间"之中,比如讨论实数轴上的数列时候,全空间就是ℝ,那么其与子集的差就可以简称为这个子集的补集;更一般地,设X是一个全空间,其子集E在X中的补集Eᶜ就是:Eᶜ=X – E

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