К содержимому

Пересечение множеств

Как в учебнике

Пересечение $A$ и $B$ состоит из элементов, принадлежащих одновременно обоим множествам:

$$A\cap B=\{x\mid x\in A\land x\in B\}.$$

Логическое «и» требует выполнения обоих условий. Поэтому $A\cap B\subseteq A$ и $A\cap B\subseteq B$. Порядок множеств не важен; $A\cap A=A$, а $A\cap\varnothing=\varnothing$.

Заданы универсум $U$ и семейство подмножеств $A_i\subseteq U$ с индексами $i\in I$. Символ $\forall$ означает «для всех»:

$$\bigcap_{i\in I}A_i=\{x\in U\mid\forall i\in I:\ x\in A_i\}.$$

Если хотя бы одно множество не содержит $x$, элемент исключается. При пустом $I$ условие не нарушается ни одним индексом, и относительное пересечение равно $U$. Поэтому для пустого семейства универсум нужно назвать явно.

Пересечение является наибольшим по включению множеством, содержащимся одновременно в $A$ и $B$. Действительно, если $D\subseteq A$ и $D\subseteq B$, каждый элемент $D$ удовлетворяет обоим условиям и принадлежит $A\cap B$. В частности, при $A\subseteq B$ пересечение равно $A$. Добавление очередного множества к непустому семейству требований может только сохранить или сократить результат: прошедший все проверки обязан пройти и каждую прежнюю проверку.

Связанные понятия: Принадлежность множеству.

На пальцах

Пересечение похоже на выбор вечера, свободного во всех календарях друзей. Свободный вторник в одном календаре и свободная среда в другом встречу не спасают: совпасть должен один и тот же вечер. Каждый новый календарь добавляет требование, поэтому подходящих дат больше не становится. Одно внезапное совещание способно опустошить результат; изменившееся расписание требует нового сравнения.

Пример

Заданы учебные $A=\{1,2,3\}$, $B=\{3,4\}$ и $C=\{2,3,5\}$. Элементы, которые не проходят очередное требование, исключаются.

Пересечение множеств

Кандидаты из A

Исходные кандидаты — элементы первого множества.

Шаг 1 из 3: Кандидаты из A

Все шаги текстом
  1. Кандидаты из A

    Исходные кандидаты — элементы первого множества.

    Кандидаты
    1текущий2текущий3текущий
  2. Принадлежность B

    Из кандидатов только 3 принадлежит B. Число 4 не попадает в результат, потому что его не было в A.

    A
    1исключён2исключён3включён
    B
    3включён4
  3. Принадлежность C

    Число 3 присутствует и в C, поэтому выдерживает все три условия.

    C
    23включён5
    Результат
    3включён

После второго шага остаётся только 3, поэтому проверка третьего множества применяется к этой оставшейся кандидатуре. Число 2 есть в $A$ и $C$, но отсутствует в $B$, и возвращать его на последнем шаге нельзя. Одного успешного позднего сравнения недостаточно, чтобы отменить прежний провал. Итоговая тройка принадлежит всем трём исходным множествам; каждый исключённый кандидат нарушил хотя бы одно условие.

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

Предыдущая / следующая

Предыдущая
Объединение множеств
Следующая
Разность множеств
  • 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
  • Включение множеств

    Как проверить, что одно множество целиком содержится в другом, и зачем отличать включение от принадлежности.

    Читать статью
    Теория множеств