К содержимому

Включение множеств

Как в учебнике

Множество $A$ является подмножеством $B$, если каждый элемент $A$ принадлежит $B$. Нестрогое включение обозначается $\subseteq$:

$$A\subseteq B\quad\Longleftrightarrow\quad\forall x\,(x\in A\Rightarrow x\in B).$$

Равенство разрешено: $A\subseteq A$. Если дополнительно $A\ne B$, включение собственное, и обозначается $A\subsetneq B$. Знак $\subset$ у разных авторов используют по-разному; здесь он не нужен.

Чтобы опровергнуть включение, достаточно одного элемента $x\in A$, для которого $x\notin B$. Пустое множество включено в любое множество: в нём нет элемента, способного нарушить условие. Если $A\subseteq B$ и $B\subseteq C$, то $A\subseteq C$: произвольный элемент $A$ последовательно принадлежит $B$ и $C$.

Включение направлено от множества, чьи элементы проверяются, к множеству, в котором они должны находиться. Дополнительные элементы справа не нарушают условие. Дополнительный элемент слева требует новой проверки. Поэтому из $A\subseteq B$ не следует обратное включение. Если оно всё же выполнено, множества равны. Для конечных множеств включение даёт $|A|\le|B|$, но одно сравнение мощностей не восстанавливает включения: меньший набор может состоять из совершенно других объектов.

Связанные понятия: Принадлежность множеству.

На пальцах

Включение означает, что каждая вещь из одной описи найдётся в другой; дополнительные вещи во второй описи не мешают проверке. Один потерянный носок опровергает перенос всего содержимого, даже если новый шкаф гораздо больше. Принадлежность проверяет одну вещь, включение — целое множество: $2\in\{1,2,3\}$, тогда как $\{2\}\subseteq\{1,2,3\}$. Шкафы здесь обозначают описи, а не вместимость: дополнительные полки сами по себе наличия вещей не доказывают.

Пример

В учебном примере $B=\{1,2,3\}$. Первая проверка касается $A=\{1,2\}$, затем число 4 добавляется в проверяемое множество.

Включение множеств

Первый элемент

Элемент 1 из A найден в B.

Шаг 1 из 3: Первый элемент

Все шаги текстом
  1. Первый элемент

    Элемент 1 из A найден в B.

    A
    1текущий2
    B
    1включён23
  2. Все элементы проверены

    Элемент 2 тоже найден. В B остаётся лишний элемент 3, но это допустимо.

    A
    1включён2включён
    B
    1включён2включён3
  3. Контрпример

    У множества {1,2,4} есть элемент 4, которого нет в B. Одного нарушения достаточно.

    Проверяемое множество
    1включён2включён4исключён
    B
    1включён2включён3

На первых двух шагах проверены все элементы $\{1,2\}$, поэтому здесь полный конечный перебор действительно доказывает включение. Непроверенная тройка справа безвредна: она показывает, что включение собственное. Когда слева появляется четвёрка, достаточно проверить её отсутствие справа, и новое утверждение опровергнуто. Типичная ошибка — искать справа все элементы, которых нет слева, и считать их нарушением. Такой поиск проверяет уже обратное направление, которого исходное утверждение не требовало.

Авторский текст этой бесплатной статьи опубликован по лицензии CC BY-NC-ND 4.0.

Предыдущая / следующая

Предыдущая
Равенство множеств
Следующая
Мощность конечного множества: число элементов
  • Принадлежность множеству

    Что утверждает запись элемента в множестве, почему порядок и повторы не важны и чем пустое множество отличается от множества с пустым элементом.

    Читать статью
    Теория множеств
  • Равенство множеств

    Как доказать равенство множеств через элементы или два включения и почему одинакового размера недостаточно.

    Читать статью
    Теория множеств
  • Мощность конечного множества: число элементов

    Число различных элементов без повторов и различие между двумя видами пустоты.

    Читать статью
    Теория множеств