1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

Hasonló dokumentumok
Halmaz: alapfogalom, bizonyos elemek (matematikai objektumok) Egy halmaz akkor adott, ha minden objektumról eldönthető, hogy

Halmazelmélet. 1. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Halmazelmélet p. 1/1

Itt és a továbbiakban a számhalmazokra az alábbi jelöléseket használjuk:

Diszkrét matematika HALMAZALGEBRA. Halmazalgebra

A valós számok halmaza

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Diszkrét matematika 1. középszint

A relációelmélet alapjai

Halmazelméleti alapfogalmak

Diszkrét matematika I.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

Diszkrét matematika I.

Az R halmazt a valós számok halmazának nevezzük, ha teljesíti az alábbi 3 axiómacsoport axiómáit.

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

1. tétel Halmazok és halmazok számossága. Halmazműveletek és logikai műveletek kapcsolata.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Dr. Vincze Szilvia;

Diszkrét matematika I.

HALMAZELMÉLET feladatsor 1.

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

A valós számok halmaza 5. I. rész MATEMATIKAI ANALÍZIS

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 28.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

SZÁMÍTÁSTUDOMÁNY ALAPJAI

Analízis I. beugró vizsgakérdések

4. Fuzzy relációk. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

Matematikai logika és halmazelmélet

HALMAZOK. A racionális számok halmazát olyan számok alkotják, amelyek felírhatók b. jele:. A racionális számok halmazának végtelen sok eleme van.

Diszkrét matematika I.

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

BOOLE ALGEBRA Logika: A konjunkció és diszjunkció tulajdonságai

2011. szeptember 14. Dr. Vincze Szilvia;

A fontosabb definíciók

Analízis I. Vizsgatételsor

Készítette: Ernyei Kitti. Halmazok

A matematika nyelvér l bevezetés

1. Mondjon legalább három példát predikátumra. 4. Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében?

1. Részcsoportok (1) C + R + Q + Z +. (2) C R Q. (3) Q nem részcsoportja C + -nak, mert más a művelet!

Analízis elo adások. Vajda István szeptember 10. Neumann János Informatika Kar Óbudai Egyetem. Vajda István (Óbudai Egyetem)

DISZKRÉT MATEMATIKA: STRUKTÚRÁK Előadáson mutatott példa: Bércesné Novák Ágnes

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

8. előadás. normálformák. Többértékű függés, kapcsolásfüggés, 4NF, 5NF. Adatbázisrendszerek előadás november 10.

17. előadás: Vektorok a térben

Matematika III. 2. Eseményalgebra Prof. Dr. Závoti, József

Bevezetés a matematikába (2009. ősz) 1. röpdolgozat

Diszkrét matematika 2. estis képzés

KISLEXIKON : HALMAZOK, SZÁMHALMAZOK, PONTHALMAZOK. Tárgymutató: I.

1.1 Halmazelméleti fogalmak, jelölések

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Halmazok; a matematikai logika elemei 1.1. A halmaz fogalma; jelölések

Diszkrét matematika I.

1. Halmazok, halmazműveletek. Nevezetes ponthalmazok a síkban és a térben. (x eleme az A halmaznak, x az A halmazhoz tartozik),

Diszkrét Matematika I.

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

A lineáris algebrában központi szerepet betöltı vektortér fogalmát értelmezzük most, s megvizsgáljuk e struktúra legfontosabb egyszerő tulajdonságait.

4. Fogyasztói preferenciák elmélete

1. Algebrai alapok: Melyek műveletek az alábbiak közül?

R c AxB R = {(x,y ~x E A 1\Y EB 1\x+ y < 7}vagy rövidenxry. A={O,2, 5} ésb = {l, 3, 6,

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. 3. Rövid leírás. 4. Oktatási módszer. Biró Zsolt. 1.

Diszkrét matematika gyakorlat 1. ZH október 10. α csoport

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Matematika alapjai; Feladatok

n =

Halmazok-előadás vázlat

Diszkrét matematika I.

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Diszkrét matematika 1. estis képzés

Diszkrét matematika 2.C szakirány

5. A kiterjesztési elv, nyelvi változók

Bevezetés. 1. fejezet. Algebrai feladatok. Feladatok

Formális nyelvek - 9.

A matematika nyelvéről bevezetés

DiMat II Végtelen halmazok

Hatványozás. A hatványozás azonosságai

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

3. Fuzzy aritmetika. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika 1/36

Relációk. 1. Descartes-szorzat. 2. Relációk

Általános algebra. 1. Algebrai struktúra, izomorfizmus. 3. Kongruencia, faktoralgebra március Homomorfizmus, homomorfiatétel

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Számelmélet I.

Gráfelmélet. I. Előadás jegyzet (2010.szeptember 9.) 1.A gráf fogalma

Kongruenciák. Waldhauser Tamás

2. Logika gyakorlat Függvények és a teljes indukció

MATEMATIKA I. JEGYZET 1. RÉSZ

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Intergrált Intenzív Matematika Érettségi

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

1. tétel. Valószínűségszámítás vizsga Frissült: január 19. Valószínűségi mező, véletlen tömegjelenség.

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Bevezetés az algebrába az egész számok 2

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Átírás:

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes indukció Szabó Szilárd

Halmazok Halmaz: alapfogalom, bizonyos elemek (matematikai objektumok) összessége. Egy halmaz akkor adott, ha minden objektumról eldönthető, hogy hozzátartozik-e, továbbá ha bármely két elemről eldönthető, hogy azonosak-e. Tartalmazás: az A halmaz részhalmaza a B halmaznak, ha A minden eleme egyúttal eleme B-nek is. Az A és B halmazok egyenlők, ha A részhalmaza B-nek és B is részhalmaza A-nak (azaz, pontosan ugyanazok az elemeik). A szigorú részhalmaza B-nek, ha A részhalmaza B-nek de A nem egyenő B-vel. Üres halmaz: az a halmaz, amelynek egyetlen szóba jöhető objektum sem eleme. A és B diszjunkt, ha nincs közös elemük.

Halmazokkal kapcsolatos jelölések Halmazok: A, B, X,...; elemek: c, d,...; c hozzátartozik A-hoz: c A; c nem tartozik hozzá A-hoz: c / A; A részhalmaza B-nek: A B; A nem részhalmaza B-nek: A B; A egyenlő B-vel: A = B; A nem egyenlő B-vel: A B; A szigorú részhalmaza B-nek: A B; A nem szigorú részhalmaza B-nek: A B.

Halmazok megadási módja Rögzítsünk egy olyan U halmazt (univerzum), amely tartalmazza az összes vizsgálható objektumot. Legyen továbbá F valamely egyértelműen eldönthető logikai feltétel U elemein. Ekkor F -hez hozzárendelhető egy halmaz a következő módon: A = {a U a teljesíti F -et}. Példa U = Z az összes egész szám halmaza, F : egy adott egész szám osztható 2-vel. Ekkor a megfelelő A halmaz: A = {n Z n osztható 2-vel} a páros egész számok halmaza.

Műveletek halamzokkal A és B egyesítése (uniója): azon A B halmaz, amelynek valamely c objektum akkor és csak akkor eleme, ha c A vagy pedig c B teljesül. A és B metszete: azon A B halmaz, amelynek valamely c objektum akkor és csak akkor eleme, ha c A és egyúttal c B is teljesül. A és B diszjunkt, ha A B =. Az egyesítés és metszet-képzés általánosítható halmazok tetszőleges I halmazzal indexezett {A i } i I családjára is, jelölés: i I A i, i I A i. A és B különbsége: azon A \ B halmaz, amelynek valamely c objektum akkor és csak akkor eleme, ha c A de ugyanakkor c / B. A komplementere (U-ra nézve): Ā = U \ A.

de Morgan-azonosságok Az alábbi tulajdonságok bármely A és B halmazok esetén fennállnak: Ā = A; Ā B = A B; Ā B = A B. Általánosabban, minden I halmazzal indexezett {A i } i I családra i I A i = i I A i ; i I A i = i I A i.

Halmazok direkt szorzata Tetszőleges két x, y elemből alkotott (x, y) párt, ahol a sorrendjük számít, rendezett elempárnak nevezünk. Tetszőleges A, B halmazok esetén azon (a, b) rendezett elempárok halmazát, amelyre a A és b B, A és B direkt (Descartes-)szorzatának hívjuk: A B = {(a, b) a A és b B}. Példa {0, 1} {1, 2} = {(0, 1), (0, 2), (1, 1), (1, 2)}. Amennyiben B = A, akkor A B = A A-t A második direkt hatványának nevezzük. Hasonlóan értelmezzük a harmadik, negyedik, s. í. t. magasabb direkt hatványokat.

Relációk, ekvivalencia-relációk Legyen A egy halmaz. Egy két-változós reláció A-n egy tetszőleges R részhalmaza A A-nak. Egy R két-változós relációról azt mondjuk, hogy reflexív, ha minden a A esetén (a, a) R; szimmetrikus, ha valahányszor (a, b) R, mindannyiszor (b, a) R is teljesül; tranzitív, ha valahányszor (a, b) R és (b, c) R, mindannyiszor (a, c) R is teljesül. Egy ekvivalencia-reláció A-n egy olyan R két-változós reláció A-n, amely reflexív, szimmetrikus és tranzitív. Jelölés Ha R egy ekvivalencia-reláció, akkor (a, b) R-et gyakran így jelöljük: a R b, vagy ha nem okozhat tévedést, akkor egyszerűbben: a b.

Ekvivalencia-relációk és osztályfelbontások Példa A legszűkebb ekvivalencia-reláció A-n az egyenlőségi reláció: a b akkor és csak akkor, ha a = b. A legbővebb ekvivalencia-reláció A-n a triviális reláció: minden a, b A esetén a b. További példák megértéséhez hasznos a következő: Álĺıtás Egy adott A halmazon adott ekvivalencia-relációhoz hozzárendelhető A egy A = i I A i felbontása valamely A i A egymással páronként diszjunkt részhalmazainak egyesítésére. Továbbá, minden fenti alakú felbontáshoz található egy ekvivalencia-reláció A-n, és e két eljárás egymás inverzei.

Ekvivalencia-relációk és osztályfelbontások, bizonyítás Ha R egy ekvivalencia-reláció, akkor minden a A elemhez hozzárendelhetjük A-nak az A a = {b A a b} részhalmazát. Ekkor a reflexivitás miatt a A a, a szimmetria miatt ha b A a akkor a A b, végül pedig a tranzitivitás miatt ha b A a és c A b akkor c A a. Ezekből az következik, hogy két A a illetve A b részhalmaz vagy egyenlő, vagy egymástól diszjunkt, harmadik eset nem lehetséges. Kiválasztva minden ilyen A a halmazból egyetlen i A a elemet, megkapjuk a kívánt felbontást. Az ellenkező irányú eljárás hasonló módon működik: egy A = i I A i felbontáshoz rendeljük hozzá azt a relációt, amelyre a b akkor és csak akkor teljesül, ha A a = A b. Könnyen belátható, hogy ez az eljárás az előző inverze.

Természetes számok Axiomatikus felépítés: Giuseppe Peano (1858 1932). Természetes számok axiómái: N halmaz ellátva egy 0 N elemmel és egy r : N N rákövetkezési függvénnyel (r(n) = n + 1), amelyek teljesítik a következőket: 1. r injektív; 2. 0 / R r ; 3. ha V N olyan, hogy 0 V továbbá minden n V -re r(n) V is teljesül, akkor V = N. Természetes számok egy modellje: 0 = ; 1 = r(0) legyen a {0} = { } halmaz; 2 = r(1) legyen a {0, 1} = {, { }} halmaz; általánosan, minden már megszerkesztett n N elemre legyen r(n) = n {n}.

Teljes indukció elve A 3. axióma másnéven a teljes indukció bizonyítási módszere: ha bebizonyítjuk, hogy valamely álĺıtás 1. igaz n = 0-ra 2. és ha igaz n-re akkor igaz (n + 1)-re is, akkor az adott álĺıtást beláttuk minden n N-re.

Példa teljes indukciós bizonyításra Bebizonyítjuk, hogy minden n N-re 1 + 2 + + n = n(n + 1). 2 1. n = 0-ra mindkét oldal 0, 2. ha n-re igaz, akkor n(n + 1) 1 + 2 + + n + (n + 1) = + (n + 1) 2 ( n ) = (n + 1) 2 + 1 tehát (n + 1)-re is igaz. = (n + 1) n + 2 2 (n + 1)(n + 2) =, 2

Természetes számok tulajdonságai Rendezési reláció egy A halmazon: olyan < reláció, amelyre a < a semelyik a A esetén sem teljesül; minden a 1 a 2 A esetén a 1 < a 2 és a 2 < a 1 közül pontosan az egyik teljesül; < tranzitív. N-en létezik egy rendezés: n < m akkor és csak akkor, ha m = r(r( r(n) )) valahány r alkalmazásával. N-en létezik egy kétváltozós összeadás művelet: N N N (n, m) n + m.

Egész számok bevezetése A természetes számok körében nem végezhető el a kivonás egész számok. Tekintsük az N N halmazt, és vezessük be rajta a következő ekvivalencia-relációt: (a, b) (c, d) a + d = b + c. Az egész számok Z halmaza: az N N halmazon a -re vett ekvivalencia-osztályok halmaza. Rendezés Z-n: (a, b) < (c, d) a + d < b + c. Egy n természetes szám ellentettje: (0, n) ekvivalencia-osztálya; jelölés: n. (0, 0) osztálya: 0.

Műveletek egész számokkal Összeadás Z-n: (a, b) + (c, d) = (a + b, c + d) Minden egész számnak létezik vagy (n, 0) vagy (0, n) alakú reprezentánsa, ahol n N. Ebből a szokásos módon származik a szorzás művelete: (n, 0) (m, 0) = (nm, 0) (n, 0) (0, m) = (0, nm) (0, n) (m, 0) = (0, nm) (0, n) (0, m) = (nm, 0).

Racionális számok bevezetése Az egész számok körében nem végezhető el az osztás racionális számok. A Z Z \ {0} halmazon vezessük be a következő ekvivalencia-relációt: (p, q) (t, u) pu = qt. Racionális számok: Q halmaz, amelynek elemei az ekvivalencia-osztályok. Jelölés (p, q) = p q ; (0, q) osztálya: 0; (q, q) osztálya: 1.

Műveletek racionális számokkal Q-n létezik egy rendezés: (p, q) < (t, u) pu < qt. Továbbá, Q = Q + {0} Q, ahol Q + (illetve Q ) azon elemek halmaza, amelyek > 0 (illetve < 0). Q-n értelmes az összeadás, kivonás, szorzás. Osztás: ha (t, u) 0, azaz t 0, akkor (p, q) : (t, u) = (p, q) (u, t) = (pu, qt).

Valós számok A racionális számoknak létezik (lényegében) egyértelmű tizedes-tört alakjuk, amely periodikus. Hozzávéve Q-hoz a nem-periodikus tizedes-törteket is, kapjuk a valós számok R halmazát. R-ben értelmezett: összeadás kivonás szorzás osztás 0-tól különböző számmal. Ezek a műveletek teljesítik a szokásos azonosságokat, pl.: a + b = b + a ab = ba (a + b)c = ac + bc.