การเขียนเซต
นอกจากจะเขียนวงกลมหรือวงรีล้อมรอบสมาชิกทั้งหมดของเซตแล้ว
เรายังมีวิธีเขียนเซตได้อีก 2 วิธี ดังนี้
1) วิธีแจกแจงสมาชิก (Tubular
form) มีหลักการเขียน
ดังนี้
- เขียนสมาชิกทั้งหมดในวงเล็บปีกกา
- สมาชิกแต่ละตัวคั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค
(,)
- สมาชิกที่ซ้ำกันให้เขียนเพียงตัวเดียว
- ในกรณีที่จำนวนสมาชิกมาก
ๆ ให้เขียนสมาชิกอย่างน้อย 3
ตัวแรก แล้วใช้จุด 3 จุด
(Tripple dot) แล้วจึงเขียนสมาชิกตัวสุดท้าย
2) วิธีบอกเงื่อนไขของสมาชิก
(Set builder form) หลักการเขียนมีดังนี้
1. เขียนเซตด้วยวงเล็บปีกกา
2.กำหนดตัวแปรแทนสมาชิกทั้งหมดตามด้วยเครื่องหมาย | (| อ่านว่า "โดยที")่
แล้วตามด้วยเงื่อนไขของตัวแปรนั้น ดังรูปแบบ {x | เงื่อนไขของ x}
เซต
|
แบบแจกแจงสมาชิก
|
แบบบอกเงื่อนไข
|
A
เป็นเซตของจำนวนเต็มบวกที่มีค่าน้อยกว่า
5
|
A = {1, 2, 3, 4}
|
A = {x | x เป็นจำนวนเต็มบวกที่มีค่าน้อยกว่า 5}
|
B
เซตของวันในหนึ่งสัปดาห์
|
B = {วันอาทิตย์, วันจันทร์, วันอังคาร, วันพุธ, วันพฤหัสบดี, วันศุกร์, วันเสาร์}
|
B = {x | x เป็นชื่อวันในหนึ่งสัปดาห์}
|
C
เป็นเซตของตัวอักษรในภาษาอังกฤษ
|
C = {a, b, c, ... ,z}
|
C = {y | y เป็นตัวอักษรในภาษาอังกฤษ}
|
เอกสารประกอบการเรียนรู้
เรื่อง เซต
(Set)
คณิตศาสตร์ (สาระพื้นฐาน)
บทนำ
ในการศึกษาวิชาคณิตศาสตร์
จะเริ่มต้นด้วยการเรียนรู้คำใหม่ๆ โดยกำหนดบทนิยามของคำเหล่านั้น โดยบอกความหมายไว้ชัดเจนและรัดกุม
แต่ในคำบางคำก็ไม่จำเป็นต้องให้บทนิยาม เราเรียกคำที่ไม่ต้องนิยามว่า “อนิยาม” นักคณิตศาสตร์ เริ่มเห็นความสำคัญของอนิยามเมื่อประมาณร้อยปีมานี้ ในการให้บทนิยามคำใดก็ตามต้องอาศัยคำพื้นฐานบางคำ
ถ้าให้บทนิยามพื้นฐานเหล่านี้อีก ก็จะมีคำที่ต้องบทนิยามเพิ่มขึ้น ในที่สุดก็จะกลับมาคำเก่า
วนเวียนไปมาเช่นนี้ จึงต้องใช้คำบางคำโดยไม่ต้องบทนิยาม แต่เมื่อกล่าวถึงคำๆ นั้น เราจะทราบความหมายของคำๆ
นั้น เช่น คำว่า จุด , เส้น
, ระนาบ เป็นต้น
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเซตและสมาชิกของเซต
คำว่า เซต และ สมาชิกของเซต
เป็น อนิยาม เราไม่พูดว่าเซตคืออะไร หรือ ไม่พูดว่า สมาชิกของเซตคืออะไร แต่มีหลักในการพิจารณาว่า
ถ้ากำหนดเซตหนึ่งและสิ่งใดสิ่งหนึ่งมาให้แล้ว เราสามารถบอกได้ว่า สิ่งที่กำหนดให้นั้นเป็นสมาชิกของเซตที่กล่าวถึงหรือไม่
ในวิชาคณิตศาสตร์ เราใช้เซตในความหมายของคำว่ากลุ่มของสิ่งต่างๆ
โดยที่เมื่อกล่าวถึงกลุ่มใดแล้ว สามารถทราบได้แน่ชัดว่า สิ่งของที่อยู่ในกลุ่มนั้นมีอะไรบ้าง
หรือทราบได้ว่า สิ่งใดจะอยู่ในกลุ่ม และสิ่งใดไม่อยู่ในกลุ่มนี้โดยไม่กำกวม
ลองพิจารณากลุ่มที่เราสนใจต่อไปนี้ว่าเกิดเซตหรือไม่
1. วันในหนึ่งสัปดาห์
2. เดือนในหนึ่งปี
3. จังหวัดในประเทศไทยที่ขึ้นต้นด้วยพยัญชนะ “ป”
4. สระภาษาอังกฤษ
5. จำนวนเต็มบวกซึ่งหารด้วย 5 ลงตัว
ที่กล่าวมาเป็นเพียงตัวอย่างส่วนหนึ่งของกลุ่มของสิ่งของที่ถือว่าเป็น
เซต
ลองพิจารณากลุ่มที่เราสนใจต่อไปนี้ว่าเป็นเซตหรือไม่
1. นักเรียนเก่า
2. คนสวยในประเทศไทย 5 คน
3. ผลไม้ที่อร่อยที่สุดในโลก 5 ชนิด
4. คนที่น่ารักที่สุดในประเทศไทย
5. คนที่ร่ำรวยในประเทศไทย
กลุ่มของสิ่งของลักษณะนี้ไม่เกิดเซต
เราไม่ทราบได้แน่ชัดว่ามีสิ่งใดอยู่ในกลุ่มนี้บ้าง เพราะมาตรฐานที่ใช้บอกความอร่อย , ความสวย , ความน่ารัก
, ความเก่ง ฯลฯ ของแต่ละคนไม่เหมือนกันซึ่งกำกวม
ตามที่กล่าวมาแล้ว ถ้ากล่าวถึงเซต
เราจะทราบได้แน่ขัดว่ามีสิ่งใดบ้างอยู่ในเซตนี้ เราเรียกสิ่งที่อยู่ในเซตว่า “สมาชิกของเซต”
ข้อตกลงเกี่ยวกับสัญลักษณ์ของเซต
1. ใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ เป็นชื่อย่อของเซต
เช่น A
, B , C , D , … , Z
2. ใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์เล็กแทนสมาชิกของเซต เช่น
a ,
b , c , d , … , z
3. ใช้วงเล็บปีกกาแทน เซต เช่น A = { b , o , y
} B = { x/x2
= 16 }
4. ใช้สัญลักษณ์ “∈ ” แทนคำว่า “เป็นสมาชิกของ”
และ “ ∉
” แทนคำว่า “ไม่ เป็นสมาชิกของ”
เช่น A
= { 2 , 3 , 5 }
จะเห็นว่า 2 เป็นสมาชิกของเซต
A
เราเขียนแทนด้วย 2∈A
7 ไม่เป็นสมาชิกของเซต A เราเขียนแทนด้วย 7∉A
5. ใช้สัญลักษณ์ n (A) แทนจำนวนสมาชิกของเซต A
เช่น A
= { a , e , i , o , u } n(A) = 5
6. ถ้าสมาชิกในเซตเดียวกันซ้ำกัน ให้ถือว่า เซตนั้นมีสมาชิกดังกล่าวเพียงตัวเดียว
เช่น {
1 , 2 , 2 , 3 , 3 } จะเท่ากับ { 1 , 2 , 3 }
การเขียนเซต
การกล่าวถึงเซตใดเซตหนึ่ง นอกเหนือจากบรรยายลักษณะของสมาชิกในเซตนั้นแล้ว เรามีวิธีการเขียนเซต
ในรูปแบบสัญลักษณ์ ซึ่งมีวิธีเขียนได้ 2 แบบ คือ
1. แบบแจกแจงสมาชิก
วิธีนี้เขียนสมาชิกทุกตัวในวงเล็บปีกกา และใช้เครื่องหมายจุลภาค “ , ” คั่นระหว่างสมาชิกแต่ละตัว
1.1 ถ้าสมาชิกของเซตมีน้อย ให้เขียนให้ครบ
เช่น เซตของจำนวนนับที่น้อยกว่า 10
A = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9
, 10 }
1.2 ถ้าสมาชิกของเซตนั้นมีมากและเป็นระเบียบ สามารถทราบสมาชิดตัวต่อๆ ไปได้เรารู้สมาชิกตัวแรกและตัวสุดท้าย
เราสามารถละ สมาชิกช่วงกลางๆ ได้โดยใช้จุด 3 จุด “ … ” แทน
เช่น เซตของจำนวนเต็มบวกที่มีค่าไม่เกิน 100 A
= { 1 , 2 , 3 , … , 100 }
เซตของพยัญชนะภาษาไทย B = { ก , ข , ฃ ,
... , ฮ }
1.3 ถ้าสมาชิกของเซตมีมากจนไม่สิ้นสุด และเป็นระเบียบสามารถทราบสมาชิกตัวต่อๆ ไปได้
เราก็เขียนเฉพาะตัวแรกๆ สามารถละสมาชิกช่วงหลังๆ ได้โดยใช้จุด 3 จุด “
… ”
เช่น - เซตของจำนวนเต็มลบที่
10 หารลงตัว A = { -10 , -20 , -30 , … }
- เซตของจำนวนนับ B
= { 1 , 2 , 3 , … }
เอกภพสัมพัทธ์ ( Universal Set )
บทนิยาม
เอกภพสัมพัทธ์ ( Universal Set )
คือเซตที่กำหนดขึ้นโดยมีข้อตกลงว่า จะไม่กล่าวถึงสิ่งใดนอกเหนือไปจากสมาชิกของเซตที่กำหนดขึ้นนี้
ข้อตกลง นิยมใช้ U แทนเอกภพสัมพัทธ์
2. แบบบอกเงื่อนไข
การเขียนแบบบอกเงื่อนไขของสมาชิกของเซต
เริ่มต้นด้วยการกำหนดเอกภพสัมพัทธ์ ( Universal ) วิธีนี้จะใช้ตัวแปรแทนสมาชิกของเซต พร้อมทั้งอธิบายคุณสมบัติของสมาชิกที่อยู่ในเซตนั้น
ระหว่างตัวแปรกับคำอธิบายคั่นด้วยเครื่องหมาย “ / ” ( อ่านว่า โดยที่ ) แล้วเขียนวงเล็บปีกกาคร่อม
เช่น U = { 0 , 1 , 2
, 3 , 4 , 5 , 6 }
A
= { x∈U / x เป็นจำนวนคี่ }
อ่านว่า A เป็นเซตที่ประกอบด้วย x ซึ่งเป็นสมาชิกของ U โดยที่ x เป็นจำนวนคี่ หรือ อาจเขียน
A
= { x / x∈U และ x
เป็นจำนวนคี่ } ถ้าจะเขียน A แบบแจกแจงสมาชิกจะได้ A = { 1 , 3 , 5 }
ในการสร้างเซตแบบบอกเงื่อนไขแต่ละครั้ง
ถ้าเรากำหนดเอกภพสัมพัทธ์ไว้ก่อนแล้วการเขียนเซตไม่จำเป็นต้องเขียนเอกภพสัมพัทธ์กำกับไว้ภายในเซตนั้นก็ได้
แต่จะต้องพึงระวัง ระลึกไว้เสมอว่า สมาชิกของทุกเซตที่จะกล่าวต่อไป จะต้องเป็นสมาชิกของเอกภพสัมพัทธ์ที่กำหนดให้
ดังเช่น กำหนดเอกภพสัมพัทธ์
U
= { 1 , 2 , 3 , … , 25 }
A
= { x / x มี 5 เป็นตัวประกอบ }
จะได้ A = { 5 , 10 ,
15 , 20 , 25 }
B
= { x /x เป็นจำนวนเฉพาะ }
จะได้ B = { 2 , 3 , 5
, 7 , 11 , 13 , 17 , 19 , 23 }
- หมายเหตุ ในการกล่าวถึงเซตซึ่งมีสมาชิกเป็นจำนวน
มีข้อตกลงว่า ถ้ามิได้กำหนดเอกภพสัมพัทธ์มาให้ ให้ถือว่าเอกภพสัมพัทธ์ คือ เซตของจำนวนจริง
- สัญลักษณ์แทนเซตของจำนวนต่างๆ
จำนวนนับ แทนด้วย N โดยที่ N = { 1 , 2 , 3 , … }
จำนวนเต็ม แทนด้วย I โดยที่ I = { … , -3 , -2 , -1 , 0 , 1 , 2 , 3 ,
…}
จำนวนเต็มลบ แทนด้วย I - โดยที่ I - = { -1 , -2 , -3 , … }
จำนวนเต็มศูนย์ แทนด้วย I 0 โดยที่ I 0 = { 0 }
จำนวนเต็มบวก แทนด้วย I + โดยที่ I + = { 1 , 2 , 3 , … }
จำนวนตรรกยะ แทนด้วย โดยที่
Q
เป็นจำนวนที่เขียนแทนด้วยเศษส่วนได้
Q
จำนวนอตรรกยะ แทนด้วย Q โดยที่ Q′′ เป็นจำนวนที่ไม่ใช่จำนวนตรรกยะ
จำนวนจริง แทนด้วย R ประกอบไปด้วยจำนวนตรรกยะและอตรรกยะ
ชนิดของเซต
เซตว่าง [ Empty set or
Null set ]
หมายถึงเซตที่ไม่มีสมาชิกอยู่เลย
หรือเซตที่มีจำนวนสมาชิกเท่ากับศูนย์
ข้อตกลง เราใช้สัญลักษณ์
φ หรือ { } แทนเซตว่าง
ตัวอย่างเซตที่เป็นเซตว่างคือ 1. เซตของนายกรัฐมนตรีของประเทศไทยที่เป็นผู้หญิง
2. { x / x2 = -4}
3. { x / x เป็นสระในคำว่า “มรกต” }
เซตจำกัด [ Finite set ]
หมายถึงเซตที่มีจำนวนสมาชิกเป็นจำนวนเต็มบวกหรือศูนย์
จำนวนสมาชิกของเซตจำกัด A เขียนด้วย n(A) ดังนั้น n(A) จะหาค่าได้ และเป็นจำนวนเต็มบวกหรือศูนย์ ก็ต่อเมื่อ Aเป็นเซตจำกัด
เซตอนันต์ [ Infinite set ]
หมายถึงเซตที่ไม่ใช่เซตจำกัด
มีสมาชิกมากมายนับไม่ถ้วน
ตัวอย่างเซตที่เป็นเซตอนันต์
1. A = { 1 , 2 , 3 , … }
2. B = { x / x เป็นจำนวนคี่ }
3. C = { x / x เป็นจำนวนเฉพาะ }
เซตที่เท่ากัน
เซต A เท่ากับ เซต B ก็ต่อเมื่อ เซตทั้งสองมีสมาชิกเหมือนกัน
สัญลักษณ์ ถ้า A และ B เป็นเซตที่เท่ากัน เราจะเขียนแทนด้วย A=B
ถ้า A และ B เป็นเซตที่ไม่เท่ากัน เราจะเขียนแทนด้วย A≠B
ตัวอย่างการเท่ากันของเซต
1. กำหนดให้ A = { x / x เป็นพยัญชนะในคำว่า set }
A
= { s , e , t }
B
= { x / x เป็นพยัญชนะในคำว่า test }
B
= { t , e , s }
A=B
2.
กำหนดให้ A = { x / x∈N
และ x < 6 }
A
= { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 } B = { 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 }
AB
≠
3. กำหนดให้ U = เซตของพยัญชนะภาษาไทย
A
= เซตของพยัญชนะในคำว่า “สามัคคี”
B
= เซตของพยัญชนะในคำว่า “สมาคม”
C
= เซตของพยัญชนะในคำว่า “คำสมาส”
D
= เซตของพยัญชนะในคำว่า “ดอกไม้”
E
= เซตของพยัญชนะในคำว่า “มอดกัดไม้”
จะได้ A=B=C และ D=E
สับเซต [ Subset ]
บทนิยาม เซต A เป็นสับเซตของเซต B ก็ต่อเมื่อ สมาชิกทุกตัวของเซต A เป็นสมาชิกของเซต B
ข้อตกลง A เป็นสับเซตของ B เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ AB ⊂
สิ่งที่ควรทราบ เซต A ไม่เป็นสับเซตของเซต B ก็ต่อเมื่อ ถ้ามีสมาชิกอย่างน้อยหนึ่งตัวของ A ไม่เป็นสมาชิกของเซต B
ข้อตกลง A ไม่เป็นสับเซตของ B เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ A⊄B
ตัวอย่าง 1. กำหนดให้ A = { 1 ,2 ,3 ,4
}
B
= {x∈N / 2x < 9 } B = { 1 ,2 ,3 ,4 }
A⊂B
2. กำหนดให้ A = {x / x + x =
12 } A = { 6 }
B
= {x / x2 =
36 } B = { -6,6 }
A⊂B
3. กำหนดให้ A = {x∈I
/ 2 ≤ x < 7 } A = { 2 ,3 ,4 ,5 ,6 }
B
= { x∈N / x≤ 5 } B = { 1 ,2 ,3 ,4 ,5 }
A⊄B
เพราะ 6∈A
แต่ 6∉B
คุณสมบัติของสับเซตบางประการที่น่าสนใจ
1. เซตทุกเซตเป็นสับเซตของตัวมันเอง
กล่าวคือ ถ้า A เป็นเซตใดๆ แล้ว A⊂A
2. เซตว่างเป็นสับเซตของเซตทุกเซต
กล่าวคือ ถ้า A เป็นเซตใดๆ แล้ว ⊂φA
3. สับเซตมีคุณสมบัติการถ่ายทอด
กล่าวคือ ถ้า AB และ B⊂C แล้ว AC ⊂⊂
ตัวอย่าง 1. กำหนดให้ A = { 3 } จงเขียนสับเซตทั้งหมดของ A
สับเซตทั้งหมดของ A มี 2 เซตคือ
1. φ
2. { 3 }
2. กำหนดให้ A = { 1,2 } จงเขียนสับเซตทั้งหมดของ A
สับเซตทั้งหมดของ A มี 4 เซตคือ
1. φ
2. { 1 }
3. { 2 }
4. { 1 ,2 }
3. กำหนดให้ A = { a ,b ,c } จงเขียนสับเซตทั้งหมดของ A
สับเซตทั้งหมดของ A มี 8 เซตคือ
1. φ
2. { a }
3. { b }
4. { c }
5. { a ,b }
6. { a ,c }
7. { b ,c }
8. { a ,b ,c }
สับเซตแท้ [ Proper Subset
]
A
เป็นสับเซตแท้ของ B ก็ต่อเมื่อ A⊂B และ A≠B
กำหนดให้ A = { -1 ,3 } จงหาสับเซตแท้ทั้งหมดของ A
สับเซตแท้ทั้งหมดของ A มี 3 เซตคือ
1. φ
2. { -1 }
3. { 3 }
กำหนดให้ A = { a ,b ,c } จงหาสับเซตแท้ทั้งหมดของ A
สับเซตแท้ทั้งหมดของ A มี 7 เซตคือ
1. φ
2.
{ a
}
3. { b }
4. { c }
5. { a ,b }
6. { a ,c }
7. { b ,c }
จำง่ายๆ ก็คือ สับเซตแท้ของ A คือ สับเซตของ A ทุกตัวยกเว้นเซต A เอง
ข้อสังเกต 1. ในกรณีที่ A เป็นเซตจำกัด จำนวนสับเซตทั้งหมดของ A และจำนวนสมาชิกของ A
มีความสัมพันธ์กันดังนี้
ถ้า n(A) = k แล้ว จำนวนสับเซตทั้งหมดของ A = 2k เซต
ดังนั้น จำนวนสับเซตแท้ทั้งหมดของ
A =
2k -
1 เซต
2. ถ้า A =φ แล้ว จะไม่มีสับเซตแท้ของ A ทั้งนี้เพราะสับเซตของ A มีเพียงเซตเดียวคือ φ
เท่ากับ A ดังนั้น เซตว่างไม่มีสับเซตแท้
แผนภาพของเวนน์ – ออยเลอร์ [ Venn – Euler Diagram ]
การศึกษาเกี่ยวกับเรื่องเซต
ในบางครั้งการเขียนแผนภาพจะช่วยให้เราสามารถเข้าใจและทำให้คิดโจทย์ได้เร็วและชัดเจนมากขึ้น
เรียกการเขียนแผนภาพแทนเซตนี้ว่า “แผนภาพของเวนน์ –
ออยเลอร์”
ในการเขียนแผนภาพของเวนน์
– ออยเลอร์ เริ่มด้วยการใช้รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า หรือรูปปิดใดๆ
แทนเอกภพสัมพัทธ์ ( U ) และใช้รูปวงกลมหรือวงรี หรือรูปปิดใดๆ แทนเซตต่างๆ
ที่เป็นสับเซตของเอกภพสัมพัทธ์
U
แผนภาพแสดงเอกภพสัมพัทธ์
U
U
แผนภาพแสดงเซต A ซึ่งเป็นสับเซตของ U
A
A
U
แผนภาพแสดงเซต A และ B ซึ่งเป็นสับเซตของ
B
และเซต A กับเซต B ไม่มีสมาชิกร่วมกัน [ disjoint set ]
U
แผนภาพแสดงเซต A และ B ซึ่งเป็นสับเซตของ U
A
B และเซต A กับเซต B มีสมาชิกบางตัวร่วมกัน ซ้ำกัน [ joint set ]
A,B U แผนภาพแสดงเซต A และ B
ซึ่งเป็นสับเซตของ U
และ A = B [ AB และ BA ] ⊂⊂
B
U แผนภาพแสดงเซต A และ B ซึ่งเป็นสับเซตของ U
A
และ A เป็นสับเซตแท้ของ B [ AB ] ⊂
A
U แผนภาพแสดงเซต A และ B ซึ่งเป็นสับเซตของ U
B
และ B เป็นสับเซตแท้ของ A [ B⊂A
]