bài tập cơ sở lý thuyết tập hợp và logic toán

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA SƯ PHẠM TỰ NHIÊN

BÀI GIẢNG
CỞ SỞ LÝ THUYẾT TẬP HỢP VÀ LÔGIC
TOÁN
NGÀNH GIÁO DỤC TIỂU HỌC
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

NĂM 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA SƯ PHẠM TỰ NHIÊN

BÀI GIẢNG
CỞ SỞ LÝ THUYẾT TẬP HỢP VÀ LÔGIC
TOÁN
NGÀNH GIÁO DỤC TIỂU HỌC
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

Giảng viên: Phạm Huy Thông

NĂM 2013

1

LỜI NÓI ĐẦU
“Cơ sở lý thuyết tập hợp và lôgic toán” là một học phần trong chương trình
khung đào tạo giáo viên tiểu học trình độ cao đẳng, ban hành theo Quyết định số
17/2004/QĐ – BGD & ĐT ngày 16/6/2004 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo.
Hiện nay, chưa có giáo trình nào biên soạn cho học phần này, chủ yếu là các tài
liệu tham khảo hay tài liệu biên soạn cho Dự án phát triển giáo viên tiểu học của Bộ
Giáo dục và Đào tạo.
Việc biên soạn bài giảng “Cơ sở lý thuyết tập hợp và lôgic toán”, giúp cho sinh
viên ngành giáo dục tiểu học có thêm một tài liệu để học tập và nghiên cứu khi học
tập học phần này và các học phần tiếp theo.
Học phần “Cơ sở lý thuyết tập hợp và lôgic toán” có thời lượng bằng 2 đơn vị tín
chỉ gồm hai chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết tập hợp.
Chương 2: Cơ sở lôgic toán.
Đây là lần đầu tiên chúng tôi biên soạn bài giảng này, chắc chắn sẽ không tránh
khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong những ý kiến đóng góp của các thầy cô
giáo và sinh viên trong nhà trường.
Xin chân thành cảm ơn.
TÁC GIẢ

2

Chương 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẬP HỢP
Mục tiêu
Kiến thức: Người học
− Hiểu các khái niệm về tập hợp, quan hệ, ánh xạ và biết xây dựng các ví dụ
minh hoạ cho mỗi khái niệm đó.
− Nắm được định nghĩa của các phép toán trên tập hợp và ánh xạ. Phát biểu và
chứng minh các tính chất của chúng.
Kỹ năng :
Hình thành và rèn cho người học các kĩ năng:
− Thiết lập các phép toán trên tập hợp và ánh xạ;
− Vậndụng các kiến thức về tập hợp và ánh xạ trong toán học;
− Các quan hệ tương đương và thứ tự.
Thái độ:
− Chủ động tìm tòi, phát hiện và khám phá các ứng dụng của lí tập hợp trong dạy
và học toán.

3

1.1. TẬP HỢP
1.1.1. Khái niệm tập hợp
1.1.1.1. Khái niệm
Tập hợp là một trong các khái niệm cơ bản của Toán học. Khái niệm tập hợp
không được định nghĩa mà chỉ được mô tả qua các ví dụ: Tập hợp các học sinh của
một lớp học, tập hợp các cầu thủ của một đội bóng, tập hợp các cuốn sách trên một
giá sách, tập hợp các số tự nhiên,…
Các đối tượng cấu thành một tập hợp được gọi là các phần tử của tập hợp đó.
Người ta thường kí hiệu các tập hợp bởi các chữ A, B, C, X, Y, Z,… và các phần tử
của tập hợp bởi các chữ a, b c, x, y, z, …
Nếu a là một phần tử của tập hợp A thì ta viết a  A (đọc là a thuộc tập hợp A.
Nếu a không phải là một phần tử của tập hợp A thì ta viết a  A (đọc là a không
thuộc tập hợp A).
1.1.1.2. Các cách xác định tập hợp
– Liệt kê tất cả các phần tử của tập hợp.
Ví dụ : A = B =
– Chỉ ra tính chất đặc trưng của các phần tử của tập hợp.
Ví dụ: C =
1.1.1.3. Chú ý:
– Người ta biểu thị tập hợp A bằng một đường cong khép kín gọi là biểu đồ
ven.
A
.a
. b

– Tập hợp có vô số các phần tử gọi là tập vô hạn
– Tập có hữu hạn phần tử gọi là tập hữu hạn
– Tập hợp không có phần tử nào gọi là tập rỗng, kí hiệu: 
Ví dụ: Nghiệm của phương trình x2 + 2 = 0 là tập rỗng 
1.1.2. Tập con. Các tập hợp bằng nhau
1.1.2.1. Tập hợp con
Tập hợp A được gọi là tập con của tập hợp X nếu mọi phần tử của A đều là phần
tử của X. Kí hiệu: A  X hay X  A
Kí hiệu  gọi là dấu bao hàm. A  X gọi là một bao hàm thức.
Ví dụ : A =  X =
Nếu tập A không là tập con của tập X, ta kí hiệu: A  X
1.1.2.2. Tập hợp bằng nhau

4

Hai tập hợp A và B được gọi là bằng nhau nếu mỗi phần tử của A là một phần tử
của B và mỗi phần tử của B là một phần tử của A. Kí hiệu: A = B.
Ví dụ: Tập các nghiệm thực của phương trình x2 – 1 = 0 bằng tập hợp gồm hai số
1 và – 1.
1.1.2.3. Tính chất
Với các tập bất kì A, B, C ta có:
(i)   A
(ii) A  A
(iii) Nếu A  B và B  C thì A  C
(iv) Nếu A  B và B  A thì A = B
(v) Nếu A  B thì A  B hoặc B  A
1.1.3. Tập hợp những tập hợp
Ví dụ: Trường trung học phổ thông Nguyễn Trãi có 5 lớp 10: 10A, 10B, 10C,
10D và 10E.
Ta xem lớp 10A, kí hiệu bởi A, là một tập hợp học sinh. Các phần tử của tập hợp
này là những học sinh. Ta viết: A = .
Ta cũng có thể nói đến tập hợp E các lớp khối 10 của trường. Các phần tử của tập
hợp này là các lớp khối 10 của trường.
E = .
Tập hợp các lớp khối 10 của trường là một tập hợp những tập hợp.
1.1.4. Số tập con của một tập hợp hữu hạn
Ví dụ: A = , kể cả tập con là  .
Tập hợp tất cả các tập con của A là:
P () = ; ; ; ; ; ; ;  }.
Vậy tập hợp A = có cả thảy 8 tập con.
Cho tập A có n phần tử, khi đó số các tập con của A sẽ là 2 n phần tử. Kí hiệu
P(A) là tập các tập con của A.

1.2. CÁC PHÉP TOÁN TRÊN CÁC TẬP HỢP
1.2.1. Giao của các tập hợp
1.2.1.1. Định nghĩa
Giao của hai tập hợp A và B kí hiệu A  B là tập hợp gồm các phần tử vừa
thuộc A vừa thuộc B
x  A  B  x  A và x  B
Từ định nghĩa ta suy ra: x ∈ A∩ B khi và chỉ khi x ∈ A và x ∈ B. Ta viết:
x∈ A∩ B ⇔ x∈ A và x∈ B.
1.2.1.2. Ví dụ:
(i) A = , B =
thì A  B =

5

(ii) Cho tập hợp A = .
Tìm A ∩ N (N là tập hợp các số tự nhiên).
Ta có: A =
2

Do đó: A ∩ N = .
1.2.1.3. Tính chất
Với các tập hợp bất kì A, B, C, ta có
(i) A  B = B  A
(ii) (A  B)  C = A  ( B  C)
(iii)   A = 
( iv) A  A = A
1.2.2. Hợp của các tập hợp
1.2.2.1. Định nghĩa
Hợp của hai tập hợp A và B, kí hiệu A  B là tập hợp gồm các phần tử thuộc ít
nhất một trong hai tập hợp đó.
x  A  B  x  A hoặc x  B
Từ định nghĩa hợp hai tập hợp ta suy ra: x  A  B  x  A và x  B
1.2.2.2. Ví dụ:
(i) Nếu A = B =
thì A  B =
(ii) Hợp của tập hợp các số hữu tỉ và tập hợp các số vô tỉ là tập hợp các số thực.
1.2.2.3. Tính chất:
Với các tập bất kì A, B, C
(i) A  B = B  A
(ii) (A  B )  C = A  ( B  C )
(iii)   A = A
(iv) A  A = A
1.2.3. Hiệu của hai tập hợp
1.2.3.1. Định nghĩa
Hiệu của hai tập hợp A và B, kí hiệu AB là tập hợp gồm các phần tử thuộc A mà
không thuộc B.
Từ định nghĩa của A B suy ra: x  AB  x  A và x  B
1.2.3.2. Ví dụ:
A = , B =
ta có AB =
1.2.3.3. Tính chất
Với các tập bất kì A, B, C, ta có
( i) A B  A
(ii) Nếu A  B và C  D thì A D  B C
(iii) Nếu C  D thì A D  A C

6

(iv) A  B  AB = 
1.2.4. Không gian. Phần bù của một tập hợp
1.2.4.1.Trong lý thuyết tập hợp, các tập hợp được xét thường là con của một tập X
cho trước. Khi đó ta gọi tập X là một không gian.
1.2.4.2. Giả sử X là một không gian và A  X. Tập hợp X A được gọi là phần bù
của A kí hiệu: CA hay CXA
x  CA  x  A
1.2.4.3.Tính chất
(i) X  A = A
(ii) X  A = X
(iii) CX = 
(iv) C  = X
(v) C(CA) = A
(vi) A  B  CB  CA

1.3. QUAN HỆ
1.3.1. Tích đềcác của các tập hợp
1.3.1.1. Cặp thứ tự
Dãy gồm hai đối tượng a và b, được sắp theo thứ tự a đứng trước, b đứng sau gọi
là một cặp thứ tự, kí hiệu là (a, b); a gọi là phần tử đứng trước, b là phần tử đứng
sau.
Nếu a  b thì (a, b) và (b, a) là hai cặp thứ tự khác nhau.
Hai cặp thứ tự (a, b) và (c, d) là bằng nhau khi và chỉ khi a = b và c = d.
Ví dụ:
Mỗi số phức là một cặp thứ tự (a, b) của hai số thực. Ta biết rằng hai số thực a và
b khác nhau thì (a, b) và (b, a) là hai số phức khác nhau; Hai số phức (a, b) và (c, d)
bằng nhau khi và chỉ khi chúng có phần thực bằng nhau và phần ảo bằng nhau, tức
là a = c và b = d.
1.3.1.2. Tích đềcác của hai tập hợp
Cho hai tập hợp X và Y . Tập hợp tất cả các cặp số thứ tự (a, b) với a X, b Y
gọi là tích đêcác của hai tập hợp. Kí hiệu: X  Y =
Nếu Y = X thì tập hợp X x X còn được kí hiệu là X2 .
Như vậy, X2 = .
Ví dụ: Cho X = Y =
Ta có: X  Y =
1.3.1.3. Mở rộng định nghĩa tích Đêcác cho một số hữu hạn tập hợp.

7

Cho m tập hợp X1, X2, …, Xm. Khi đó tích đềcác của m tập hợp X1, X2, …, Xm,
kí hiệu: X1  X2  …  Xm =
Nếu X1 = X2 = … = Xm= X thì tập hợp X1 x X2 x… x Xm được kí hiệu là Xm.
Như vậy X là tập hợp các dãy m phần tử (x1 , x2 , …, xm), trong đó x1, …, xm ∈ X.
1.3.2. Định nghĩa quan hệ hai ngôi
1.3.2.1. Định nghĩa:
Cho hai tập hợp X và Y. Tập con R của tích đềcác X  Y gọi là một quan hệ hai
ngôi trên X  Y.
Nếu R là tập con của X  X thì ta nói R là một quan hệ hai ngôi trên X.
Nếu R là một quan hệ hai ngôi trên X  Y và (x, y)  X  Y thì ta viết xRy
Nếu (x, y)  R thì ta nói x không có quan hệ R với y. Quan hệ hai ngôi thường
được gọi tắt là quan hệ.
1.3.2.2. Các ví dụ
(i) Cho X =, A = , B = Y = . Gọi R là
quan hệ “phần tử thuộc tập hợp” trên X  Y.
Theo định nghĩa ta có R =
(ii) Cho tập hợp X = . Hãy tìm quan hệ chia hết R trên X.
Ta hiểu R là quan hệ hai ngôi trên X x X.
Theo định nghĩa quan hệ hai ngôi, ta có:
R = .
1.3.3. Một số tính chất thường gặp của quan hệ hai ngôi
1.3.3.1.Tính chất phản xạ
Quan hệ hai ngôi R trên X gọi là phản xạ nếu  x X, ta có xRx
Ví dụ1: Quan hệ chia hết trên tập hợp số nguyên dương N* là phản xạ vì với mọi
số nguyên dương x, x chia hết x.
Ví dụ 2: Quan hệ ≤ (nhỏ hơn hoặc bằng) trên tập hợp các số thực R là phản xạ vì
với mọi x ∈ R, x ≤ x.
1.3.3.2.Tính chất đối xứng
Quan hệ hai ngôi R trên X gọi là đối xứng nếu  x, y X, xRy  yRx
Ví dụ1: Giả sử X là một tập hợp khác rỗng. Tập hợp: R = ⊂ X2
gọi là quan hệ đồng nhất trên X.
Như vậy, với mọi x, y ∈ X, x R y ⇔ x = y.
Dễ thấy quan hệ đồng nhất trên X là đối xứng.
Ví dụ 2: Quan hệ “vuông góc với” trên tập hợp các đường thẳng của một mặt
phẳng là đối xứng.
1.3.3.3.Tính phản đối xứng
Quan hệ hai ngôi R trên X gọi là có tính chất đối xứng nếu  x, y, z X, ta có
xRy và yRx  x = y.
Ví dụ1: Quan hệ “  ” trên tập các số thực R có tính chất phản đối xứng vì  x, y
R, x  y và

8

y  x thì x = y
Ví dụ 2: Quan hệ hai ngôi “vuông góc với” trên tập hợp các đường thẳng của một
mặt phẳng không phải là một quan hệ phản đối xứng.
1.3.3.4.Tính chất bắc cầu
Quan hệ hai ngôi R trên X gọi là có tính chất bắc cầu nếu  x, y, z X, ta có
xRy, yRz  xRz
Ví dụ 1: Quan hệ hai ngôi chia hết trên tập N có tính chất bắc cầu.
Ví dụ 2:Quan hệ hai ngôi “<” trên tập hợp số thực R là bắc cầu. Ví dụ 3: Quan hệ hai ngôi “vuông góc với” trên tập hợp các đường thẳng của một mặt phẳng không phải là một quan hệ bắc cầu. 1.4. QUAN HỆ TƯƠNG ĐƯƠNG 1.4.1. Định nghĩa và ví dụ 1.4.1.1. Định nghĩa: Quan hệ hai ngôi R trên tập hợp X gọi là quan hệ tương đương trên X nếu nó là phản xạ, đối xứng và bắc cầu, tức là: a) Với mọi x ∈ X, x R x, b) Với mọi x, y ∈ X, x R y ⇒ y R x, c) Với mọi x, y, z ∈ X, x R y và y R z ⇒ x R z. Quan hệ tương đương thường được kí hiệu là ~. Khi đó x R y được kí hiệu là x ~ y đọc là x tương đương với y. 1.4.1.2. Ví dụ (i) Gọi ~ là quan hệ hai ngôi trên tập số thực R xác định bởi x ~ y  x− y ∈ Z. Trong đó Z là tập hợp các số nguyên. Quan hệ ~ là quan hệ tương đương trên R. Thật vậy, với mọi x ∈ R, ta có x− x = 0 ∈ Z; do đó ~ là phản xạ. Với mọi x, y ∈ R, nếu x ~ y thì x− y ∈ Z; do đó y− x = −(x− y) ∈ Z; Vậy ~ là đối xứng. Cuối cùng, với mọi x, y, z ∈ R, nếu x ~ y và y ~ z, tức là x− y ∈ Z và y− z ∈ Z thì x− z = (x− y) +(y− z) ∈ Z; do đó ~ là bắc cầu. (ii) Chia một số tự nhiên bất kì cho 3, số dư của phép chia là 0 hoặc 1 hoặc 2. Quan hệ “có cùng số dư với... trong phép chia cho 3” trên tập số tự nhiên N hiển nhiên là phản xạ, đối xứng và bắc cầu. Do đó nó là một quan hệ tương đương trên N. 1.4.3. Các lớp tương đương và tập thương 1.4.3.1. Tập thương: Giả sử X   và ~ là một quan hệ tương đương trên X. Với mỗi x  X, kí hiệu: x = Tập x gọi là lớp tương đương của quan hệ ~ trên X có phần tử đại diện là x. Tập hợp các lớp tương đương của quan hệ ~ trên X, kí hiệu X/~ gọi là tập thương. Vậy X/~ = 9 1.4.3.2. Tính chất của lớp tương đương Định lý: Giả sử ~ là một quan hệ tương đương trên X khác rỗng. Khi đó: (i)  x X, x  x (ii)  x1, x2  X, x1 = x 2  x1 ~ x2 (iii)  x1, x2 X, x1  x 2 thì x1  x 2 =  1.4.3.3. Ví dụ: (i) Gọi ~ là quan hệ hai ngôi trên tập số thực R xác định bởi x~y  x – y ∈ Z Ta có quan hệ ~ trên R chia tập Rthành các lớp tương đương. Ta thấy tất cả các số nguyên đều thuộc cùng một lớp tương đương. (ii) Trong Ví dụ quan hệ “có cùng số dư với... trong phép chia cho 3” chia tập hợp N thành ba lớp tương đương: Mọi số tự nhiên chia hết cho 3 đều thuộc lớp. Mọi số tự nhiên có số dư là 1 trong phép chia cho 3 đều thuộc lớp. Mọi số tự nhiên có số dư là 2 trong phép chia cho 3 đều thuộc lớp . 1.5. QUAN HỆ THỨ TỰ 1.5.1. Định nghĩa Quan hệ hai ngôi R trên tập hợp X được gọi là quan hệ thứ tự nếu nó là phản xạ, bắc cầu và phản đối xứng, tức là nếu R thoả mãn các điều kiện sau: a) Với mọi x ∈ X, x R x, b) Với mọi x, y, z ∈ X, (x R y và y R z) ⇒ x R z, c) Với mọi x, y ∈ X, (x R y và y R x) ⇒ x = y. Người ta thường kí hiệu quan hệ thứ tự là “≤”. Như vậy x R y được viết là x ≤ y, đọc là x nhỏ hơn hoặc bằng y, hay y lớn hơn hoặc bằng x. Nếu ≤ là một quan hệ thứ tự trên tập hợp X thì cặp (X, ≤) gọi là một tập hợp sắp thứ tự. Người ta cũng gọi X là một tập hợp sắp thứ tự khi chỉ nói tới một quan hệ thứ tự nào đó trên X. 1.5.2. Ví dụ (i) Quan hệ “chia hết” trên tập số tự nhiên N* là một quan hệ thứ tự trên N*. vì: Với mọi số nguyên dương n, ta có n / n (n chia hết n), Với mọi m, n, k ∈ N*, (m / n và n / k) ⇒ m / k, Với mọi m, n ∈ N*, (m / n và n / m) ⇒ m = n, (ii) Cho tập hợp X≠ ϕ và tập hợp Q những tập con của X (Q⊂ P(X)), Q ≠ ϕ. Quan hệ hai ngôi “chứa trong” trên Q là một quan hệ thứ tự vì: Với mọi A∈ Q, A⊂ A, Với mọi A, B, C ∈ Q, (A ⊂ B và B⊂ C) ⇒ A ⊂ C, Với mọi A, B ∈ Q, (A ⊂ B và B ⊂ A) ⇒ A = B. 1.5.3. Quan hệ thứ tự nghiêm ngặt 10 1.5.3.1. Định nghĩa: Quan hệ hai ngôi R trên X gọi là quan hệ thứ tự nghiêm ngặt nó thỏa mãn các điều kiện: (i)  x  X, không có xRx, tức là (x, x) ∉ R (ii)  x, y, z  X, xRy, yRz ⇒ xRz. Quan hệ thứ tự nghiêm ngặt thường được kí hiệu “<” 1.5.3.2.Ví dụ: Dễ dàng thấy rằng quan hệ hai ngôi “lớn hơn” (theo nghĩa thông thường) (>) trên
tập hợp số thực R là một quan hệ thứ tự nghiêm ngặt.
1.5.3.3. Định lí 1
Nếu ≤ là một quan hệ thứ tự trên tập hợp X thì quan hệ hai ngôi < trên X xác định bởi x < y khi và chỉ khi x ≤ y và x ≠ y, là một quan hệ thứ tự nghiêm ngặt trên X. 1.5.3.4. Định lí 2 Nếu < là một quan hệ thứ tự nghiêm ngặt trên tập hợp X thì quan hệ hai ngôi ≤ trên X xác định bởi: x ≤ y khi và chỉ khi x < y hoặc x = y, là một quan hệ thứ tự trên X. 1.5.4. Quan hệ thứ tự toàn phần và quan hệ thứ tự bộ phận. 1.5.4.1. Quan hệ thứ tự ≤ trên tập hợp X gọi là toàn phần nếu với hai phần tử bất kì x, y của X, ta có x ≤ y hoặc y ≤ x. Nếu tồn tại ít nhất hai phần tử x, y của X sao cho cả hai điều kiện x ≤ y và y ≤ x đều không xảy ra thì ≤ gọi là quan hệ thứ tự bộ phận. 1.5.4.2. Ví dụ (i) Quan hệ thứ tự “≤” (theo nghĩa thông thường) trên tập hợp số thực R là toàn phần. Quan hệ “chia hết” trên tập hợp số tự nhiên N* là quan hệ thứ tự bộ phận vì chẳng hạn số nguyên 3 và 7 là không so sánh được”. Ta không có 3 / 7, cũng không có 7 / 3. Quan hệ thứ tự nghiêm ngặt < trên tập hợp X được gọi là toàn phần nếu với hai phần tử khác nhau bất kì x, y của X, ta có x < y hoặc y < x. 1.5.5. Các phần tử tối đại, tối tiểu 1.5.5.1. Giả sử (X, ≤) là một tập hợp sắp thứ tự. Phần tử x0  X được gọi là tối đại nếu với mọi x  X, nếu x0 ≤x thì x = x0. Ví dụ1 : Gọi X là tập hợp các số nguyên lớn hơn 1 và là quan hệ ≤ trên X xác định như sau: Với mọi m, n  X, m ≤ n khi và chỉ khi m chia hết cho n. Dễ dàng thấy rằng ≤ là một quan hệ thứ tự trên X. Ta chứng minh rằng mỗi số nguyên tố đều là một phần tử tối đại. Thật vậy, nếu p là một số nguyên tố và n  X, p ≤ n thì n = p. Do đó p là một phần tử tối đại. Như vậy tập hợp sắp thứ tự X có vô số phần tử tối đại. Ví dụ 2: Kí hiệu ≤ là quan hệ “chia hết” trên tập hợp số tự nhiên N* là “ /” 11 Với m, n nguyên dương, m ≤ n ⇔ m / n. Tập hợp sắp thứ tự N* không có phần tử tối đại vì với mọi n ≤ N*, ta có n / 2n và 2n ≠ n, tức là n ≤ 2n và 2n ≠ n. 1.5.5.2. Giả sử (X, ≤) là một tập hợp sắp thứ tự. Phần tử x0  X gọi là tối tiểu nếu không có một phần tử nào của X đứng trước nó, tức là không tồn tại x  X, x ≠ x0 sao cho x ≤ x0 hay  x  X x ≤ x0 thì x = x0. Ví dụ 1 : Giả sử X là tập hợp các số nguyên lớn hơn 1. Ta biét rằng (X, /) là một tập hợp sắp thứ tự (kí hiệu / chỉ quan hệ “chia hết” trên X). Nếu p là một số nguyên tố thì với mọi n  X, mà n / p, ta có n = p. Do đó p là một phần tử tối tiểu của tập hợp sắp thứ tự X. Như vậy, X có vô số phần tử tối tiểu, đó là tất cả các số nguyên tố. Ví dụ 2 : Gọi X là tập hợp các số nguyên lớn hơn 1 và ≤ là quan hệ “chia hết cho” trên X.
Đang xem: Bài tập cơ sở lý thuyết tập hợp và logic toán

Xem thêm: Sử Dụng Phần Mềm Tính Diện Tích Đất Ở, Top 5 Ứng Dụng Đo Diện Tích Đất Tốt Nhất Hiện Nay

Xem thêm: 【4/2021】Top #10 Khóa Học Kế Toán Tiếng Nhật Vjcc ? Khóa Học Kế Toán Tiếng Nhật

Tập hợp sắp thứ tự (X, ≤) không có phần tử tối tiểu vì với mọi n  X, ta có 2n chia
hết cho n và 2n ≠ n, tức là 2n ≤ n và 2n ≠ n.
1.5.6. Các phần tử lớn nhất, nhỏ nhất
1.5.6.1. Phần tử lớn nhất
Giả sử (X, ≤) là một tập hợp sắp thứ tự. Phần tử x0  X gọi là lớn nhất nếu:
x ≤ x0 với mọi x  X.
Định lí 1: Tập hợp sắp thứ tự (X, ≤) có nhiều nhất là một phần tử lớn nhất. Phần
tử lớn nhất là tối đại.
Ví dụ
(i) Trong tập hợp sắp thứ tự (P,  ) (P = P (X) là tập hợp tất cả các tập con của
hợp X ≠ ϕ), tập hợp X là phần tử lớn nhất.
(ii) Tập hợp sắp thứ tự (N*, /) không có phần tử tối đại. Do đó, theo Định lí1, tập
hợp N* không có phần tử lớn nhất.
1.5.6.2. Phần tử nhỏ nhất
Giả sử (X, ≤) là một tập hợp sắp thứ tự. Phần tử x0  X gọi là nhỏ nhất nếu x0 ≤
x với mọi x  X.
Tương tự như trong Định lí1, dễ dàng chứng minh được rằng.
Định lý 2: Tập hợp sắp thứ tự (X, ≤) có nhiều nhất là một phần tử nhỏ nhất. Phần
tử nhỏ nhất là tối tiểu.
Ví dụ:
Trong tập hợp sắp thứ tự (P,  ), trong đó P là tập hợp tất cả các tập con của tập
hợp X ≠ ϕ , ϕ là phần tử nhỏ nhất duy nhất.

1.6. ÁNH XẠ
1.6.1. Định nghĩa ánh xạ và ví dụ
1.6.1.1. Định nghĩa

12

Giả sử X và Y là hai tập hợp. Quan hệ hai ngôi f trên X x Y gọi là một ánh xạ từ
X vào Y nếu với mỗi phần tử x  X, tồn tại một phần tử duy nhất y  Y sao cho
x f y.
Ánh xạ f từ tập X vào tập Y được kí hiệu là: f : X → Y.
Nếu x là một phần tử của tập hợp X thì phần tử y của tập hợp Y sao cho x f y
được gọi là ảnh của x qua ánh xạ f và được kí hiệu là f (x).
Hiển nhiên ánh xạ f được xác định nếu ảnh f (x) của mỗi phần tử x  X đều được
f
xác định. Vì vậy người ta còn dùng kí hiệu x
f (x), x  X hoặc x 
 y, x  X
để chỉ ánh xạ f.
Giả sử f : X→ Y là một ánh xạ từ tập hợp X vào tập hợp Y. Khi đó, X được gọi
là tập xác định của ánh xạ f. Tập hợp các ảnh f (x) của tất cả các phần tử x của tập
hợp X được gọi là ảnh của ánh xạ f, kí hiệu là f(X).
Như vậy, với mọi y ∈ Y, f(X) = .
1.6.1.2. Ví dụ
(i) Cho tập hợp X = và ánh xạ f: X → N xác định bởi bảng sau:
x
f(x)

a
1

b
3

c
5

Tìm ảnh của f.
Ảnh của ánh xạ f là : f (X) = .
(ii) Ánh xạ f : R→ R xác định bởi công thức x↦ f(x) = sinx là một ánh xạ từ tập
hợp các số thực R vào R.
Tập xác định của hàm số f là R. Tập đến của f cũng là R. Ảnh của ánh xạ là tập
hợp: f (R) = .
1.6.2. Ảnh và tạo ảnh qua một ánh xạ
1.6.2.1. Ảnh của một tập hợp qua một ánh xạ
a. Định nghĩa:
Giả sử f : X→ Y là một ánh xạ và A là một tập con của X. Tập hợp các ảnh của
tất cả các phần tử của A qua ánh xạ f gọi là ảnh của tập hợp A qua ánh xạ f, kí hiệu
là f(A).
Như vậy, với mọi y ∈ Y, y ∈ f(A) khi và chỉ khi tồn tại x ∈ A sao cho y = f(x).
Do đó: f(A) =
Khi đó f(A) =
(ii) Cho hai tập hợp X = , Y = và ánh xạ
f : X→Y xác định bởi bảng sau:
x
a
b
c
d
e
f(x)
1
3
2
5
1

13

Cho hai tập con A và B của X : A = ; B = . ảnh của A và B qua
ánh xạ f là: f(A) = ; f (B) = .
c) Định lí
Cho ánh xạ f : X→ Y và các tập con A, B của X. Khi đó:
(i) Nếu A⊂ B thì f(A) ⊂ f(B),
(ii) f (A∪ B) = f (A)∪ f(B),
(iii) f (A∩ B) = f(A)∩ f(B).
1.6.2.2.Tạo ảnh của một tập hợp qua một ánh xạ
a. Định nghĩa:
Giả sử f : X→ Y là một ánh xạ và C là một tập con của Y.
Tập hợp tất cả các phần tử x ∈ X sao cho f(x) ∈ C gọi là tạo ảnh của tập hợp C
qua ánh xạ f. Kí hiệu là f-1(C).
Như vậy , với mọi x∈ X, x∈ f-1(C) khi và chỉ khi f(x)∈ C.
f-1 (C) = .
b.Ví dụ:
Cho ánh xạ f: R  R xác định bởi x
f(x) = 2x + 1 và C =(0, 1)  R.
1
2

Khi đó: f-1(C) = = C }= =
c. Định lí
Giả sử f: X → Y là một ánh xạ, C và D là những tập con của Y. Khi đó:
(i)Nếu C ⊂ D thì f-1 (C) ⊂ f-1 (D),
(ii) f−1 (C∪ D) = f-1 (C)∪ f-1 (D),
(iii) f−1 (C∪ D) = f-1 (C)∪ f-1 (D),
(iv) f−1 (CD) = f-1 (C) f-1 D).
1.6.3. Ánh xạ bằng nhau
Giả sử X và Y là hai tập hợp, f và g là hai ánh xạ từ X vào Y. Ta nói rằng hai ánh
xạ f và g là bằng nhau, và viết f = g, nếu f (x) = g (x) với mọi x  X.
Ví dụ: ánh xạ

f:R→R
x
f (x) = x3 − 1

và ánh xạ g: R → R
x
g (x) = (x − 1) (x2 + x + 1)
là hai ánh xạ bằng nhau.
1.6.4. Hợp của các ánh xạ
1.6.4.1. Cho hai ánh xạ f : X → Y và g : Y → Z. ánh xạ h : X → Z xác định bởi
x
h(x) = g gọi là ánh xạ hợp của hai ánh xạ f và g, kí hiệu là g f.
Như vậy, gof: X → Z là ánh xạ xác định bởi: (gof) (x) = g, x  X.
1.6.4.2.Ví dụ
Cho hai ánh xạ. f: R → R
x

f (x) = 2 x −


3

14

và g : R → R xác định bởi x
f (x) = sin x. (R là tập số thực)
Khi đó, ánh xạ hợp của f và g là: gof : R → R
x

(gof) (x) = sin (2x −


).
3

1.6.4.3. Chú ý:
Theo định nghĩa ánh xạ hợp của hai ánh xạ f : X  Y và g : Y  Z thì g f chỉ
tồn tại khi f(X)  Y.
1.6.4.4. Định lí
Với mọi ánh xạ f : X → Y, g : Y → Z và h : Z → V, ta có ho (gof) = (hog) of.

1.7. ĐƠN ÁNH, TOÀN ÁNH, SONG ÁNH VÀ ÁNH XẠ NGƯỢC
1.7.1. Đơn ánh
1.7.1.1. Định nghĩa: Ánh xạ f: X → Y gọi là một đơn ánh nếu với mọi x1, x2  X,
x1 ≠ x2  f(x1) ≠ f(x2)
Hiển nhiên, điều kiện trên tương đương với điều kiện sau:
Với mọi x1, x2  X, f(x1) = f(x2)  x1 = x2.
1.7.1.2.Ví dụ:
(i) Ánh xạ f : R → R xác định bởi f(x) = x2 không phải là một đơn ánh vì:
chẳng hạn, f(−1) = f(1) = 1.
(ii) Ánh xạ g : N* → Q xác định bởi g(n) = 1/n là một đơn ánh vì với hai số
nguyên dương m, n bất kì, nếu m ≠ n thì f(n) ≠f(m).
(iii) Ánh xạ f : R → R xác định bởi f(x) = sinx không phải là một đơn ánh vì:
chẳng hạn, f(0) = f (π) = 0.
1.7.2. Toàn ánh
1.7.2.1. Định nghĩa: Ánh xạ f: X → Y được gọi là một toàn ánh nếu : f(X) = Y.
Từ định nghĩa của toàn ánh suy ra rằng: f : X → Y là một toàn ánh khi và chỉ khi
với mọi y  Y, tồn tại ít nhất một phần tử x  X sao cho f(x) = y.
1.7.2.2.Ví dụ:
(i) Cho hai tập hợp X = và Y = .
Xét ánh xạ  : X→ Y cho bởi bảng sau:
x
a
b
c
d
e
f
N
M
Q
P
Q
N
 (x)
Ta có ảnh của là  (X) = = Y. Vậy  là toàn ánh.

2


2

(ii) Đặt A = . Ánh xạ f : A → R xác định bởi f(x) = tgx là
một toàn ánh vì với mọi y  R, tồn tại x  A sao cho f (x) = tgx = y.

15

1.7.3.1. Định nghĩa: Ánh xạ f : X → Y gọi là một song ánh nếu nó vừa là một
đơn ánh vừa là một toàn ánh.
Ta chứng minh được ánh xạ f : X → Y là một song ánh khi và chỉ khi với mỗi
phần tử y  Y, tồn tại một phần tử duy nhất x  X sao cho f(x) = y.
1.7.3.2. Ví dụ:
(i) Ánh xạ g: R * → R xác định bởi g(x) = lnx là một song ánh vì với mỗi số thực
y, tồn tại một số thực dương duy nhất x sao cho lnx = y.
(ii) Ánh xạ h : R → R * xác định bởi h(x) = ex là một song ánh với mỗi số dương
y, tồn tại một số thực duy nh t x sao cho f(x) = ex = y.
1.7.4. Ánh xạ ngược
1.7.4.1. Định nghĩa: Giả sử f : X → Y là một song ánh từ tập hợp X lên tập hợp Y.
Ánh xạ: g : Y → X xác định bởi: y ⟼ g(y) = x, trong đó x là phần tử duy nhất của
X sao cho f(x) = y, gọi là ánh xạ ngược của ánh xạ f. Ánh xạ ngược của song ánh f :
X → Y được kí hiệu là f-1.
1.7.4.2. Định lí 1: Nếu f : X → Y là một song ánh và f-1 : Y → X là ánh xạ ngược
của f thì với mọi x  X, y  Y, f−1(f(x)) = x và f(f−1 (y)) = y,
tức là: f -1 f = Ix và f f−1 = IY, trong đó IX và IY, theo thứ tự, là ánh xạ đồng nhất
trên tập hợp X và tập hợp Y.
1.7.4.3. Định lí 2. Giả sử hai ánh xạ f : X→ Y và g : Y→ X thoả mãn các hệ thức
sau: g(f(x)) = x với mọi x∈ X và f (g(y)) = y với mọi y∈ Y
Khi đó
(i) f và g là những song ánh.
(ii) g là ánh xạ ngược của f.
1.7.4.4.Ví dụ:
(i) Ánh xạ f: R  R và
x

2x + 3

g:R  R
x 3
x
2

là hai ánh xạ ngược của nhau.
(ii) Ánh xạ
g:R R
f :R R
và
trong đó a > 0 a  1 là hai ánh xạ ngược của
x log ax
x ax
nhau.

16

BÀI TẬP CHƯƠNG 1
1.1. TẬP HỢP
1. Hãy liệt kê các phần tử của các tập hợp sau:
a) A là tập hợp các bội tự nhiên của 3 lớn hơn 20 và nhỏ hơn 40;
b) B là tập hợp các số nguyên tố lớn hơn 30 và nhỏ hơn 50;
c) C là tập hợp các ước tự nhiên của 36.
2. Hãy liệt kê các phần tử của các tập hợp sau:
a) A = ;
b) B = ;
c) C = .
3. Cho các tập hợp
A = ;
B = ;
Hãy nêu một tính chất đặc trưng của các phần tử của mỗi tập hợp đã cho(tức là
tính chất, nhờ đó nhận biết được một đối tượng là phần tử hay khôngphải là phần tử
của tập hợp đã cho).
4. Cho các tập hợp:
A = ;
B = ;
C = ;
D = .
Chứng minh rằng:
A ⊂ B và C ⊂ D.
5. Bằng phương pháp quy nạp, hãy chứng minh rằng nếu tập hợp A có n phần tử thì
nó có cả thảy 2n tập con.
1.2. CÁC PHÉP TOÁN TRÊN TẬP HỢP
1. Gọi A là tập hợp các số lẻ giữa 10 và 40 (lớn hơn 10 và nhỏ hơn 40) và B là tập
hợp các số nguyên tố giữa 10 và 40.
a) Tìm các tập hợp A∪ B, A∩ B, A B và B A.
b) Lập lược đồ Ven đối với hai tập hợp A và B.
2. Gọi A là tập hợp các số tự nhiên chia hết cho 2 và B là tập hợp các số tự nhiên
chia hết cho 5.
a) Tìm các tập hợp A∪ B, A∩ B, A B và B A.
b) Lập sơ đồ Ven đối với A và B.
3. Cho hai tập hợp A = và B =
Tìm các tập hợp A∩ B, A∪ B, A B và B A.
4. Chứng minh rằng với các tập hợp bất kì A, B, ta có:

17

a) A B = A (A ∩ B) ;
b) A = (A ∩ B) ∪ (A B);
c) A (A B) = A ∩ B.
5. Với một tập hợp hữu hạn A bất kì, kí hiệu N(A) chỉ số phần tử của A.
Chứng minh rằng với hai tập hợp hữu hạn A, B bất kì, ta có:
N (A∪ B) = N (A) + N (B)− N (A ∩ B).
6. Cho ba tập hợp hữu hạn A, B, C. Chứng minh rằng:
N (A∪ B∪ C) = N (A) + N (B) + N (C) + N (A∩ B∩ C)− N (A∩ B)− N (A∩ C)−
N (B∩ C).
7. Trong một lớp học ngoại ngữ, tập hợp A các học viên nữ có 4 phần tử, tập hợp B
các học viên từ 20 tuổi trở lên có 5 phần tử. Có 3 học viên nữ từ 20 tuổi trở lên. Tìm
số phần tử của tập hợp A∪ B.
8. Trên một bãi để xe, có 42 xe gồm taxi và xe buýt. Có 14 xe màu vàng và 37 xe
buýt hoặc xe không có màu vàng. Hỏi trên bãi để xe có bao nhiêu xe buýt vàng?
9. Một lớp học có 40 học sinh, trong đó có 15 em học khá môn Toán, 16em học khá
môn Văn và 17 em học khá môn Tiếng Anh. Có 5 em học khá cả hai môn Văn và
Anh, và 2 em học khá cả ba môn.
Hỏi có bao nhiêu học sinh chỉ học khá môn Toán? Chỉ học khá môn Văn? Chỉ học
khá môn Anh? Không học khá môn nào?
1.3. QUAN HỆ
1. Cho hai tập hợp A = và B = .
Tìm quan hệ “chia hết” R trên A x B và biểu diễn quan hệ R bằng lược đồ hình tên.
2. Cho tập hợp X = . Tìm quan hệ “chia hết” R trên X và biểu hiện quan
hệ R bằng lược đồ hình tên.
3. Cho tập hợp X = . Tìm quan hệ “chia hết cho” R trên X và biểu diễn
R bằng lược đồ hình tên.
4. Tìm quan hệ “chia hết cho” R trên tập hợp các số nguyên dương N* và biểu hiện
R bằng lược đồ hình tên.
5. Cho các tập hợp X = , A = , B = , C = và
Y = . Tìm quan hệ R “phần tử thuộc tập hợp” trên X x Y. Biểu diễn quan
hệ này bằng lược đồ hình tên.
6. Cho các tập hợp A = , B = , C = và X = .
Tìm quan hệ bao hàm “chứa trong” R trên X.
(Quan hệ bao hàm “chứa trong” R được cho bởi AR B khi và chỉ khi A⊂ B).
7. Cho tập hợp X = . Tìm quan hệ “nhỏ hơn” (<) trên X (quan hệ “nhỏ hơn” được hiểu theo nghĩa thông thường). 18 1.4. QUAN HỆ TƯƠNG ĐƯƠNG 1. Gọi R là quan hệ hai ngôi “có cùng số dư với... trong phép chia cho 4” trên tập hợp số tự nhiên N. a) Chứng minh rằng R là một quan hệ tương đương trên tập hợp N. b) Quan hệ tương đương R trên N chia tập hợp N thành mấy lớp tương đương? Hãy vẽ sơ đồ Ven biểu diễn các lớp tương đương của quan hệ R. 2. Cho tập hợp X = và P = P(X) là tập hợp các tập con của X. Gọi ~ là quan hệ hai ngôi trên P xác định bởi: A ~ B khi và chỉ khi N (A) = N (B) Trong đó N (C) là số phần tử của tập hợp C ⊂ X. a) Chứng minh rằng ~ là một quan hệ tương đương trên P. b) Tìm lớp tương đương của quan hệ ~ trên P, có đại diện là phần tử của P. 3. Gọi X = R2 là tập hợp các điểm của mặt phẳng và ~ là quan hệ hai ngôi trên tập hợp R2 xác định bởi: (x1, y1) ~ (x2, y2) khi và chỉ khi x12  y12  x 22  y22 a) Chứng minh rằng ~ là một quan hệ tương đương trên R2 . b) Tìm tập thương R / ~. 4. Cho một tập hợp X ≠  và một phần tử a ∈ X. Gọi P = P (X) là tập hợp các tập con của X và ~ là quan hệ hai ngôi trên P xác định như sau: Với mọi A, B ∈ P, A ~ B khi và chỉ khi A = B hoặc a ∉ A∪ B. a) Chứng minh rằng ~ là một quan hệ tương đương trên tập hợp P. b) Tìm tập thương P/~. 5. Ký hiệu C* chỉ tập hợp các số phức có phần thực khác 0. Gọi R là quan hệ hai ngôi trên C* xác định bởi (a + bi) R (c + di) khi và chỉ khi ac > 0.
a) Chứng minh rằng R là một quan hệ tương đương trên C*
b) Minh hoạ hình học các lớp tương đương của quan hệ R.
1.5. QUAN HỆ THỨ TỰ
1. Cho tập hợp X = . Gọi ≤ là quan hệ “chia hết” trên X.
a) Chứng minh ≤ là một quan hệ thứ tự trên X.
b) Quan hệ thứ tự ≤ trên X có phải là toàn phần không?
2. Cho tập hợp A = . Quan hệ “chia hết cho” trên A có phải là một
quan hệ thứ tự không? Nếu có, nó có phải là một quan hệ toàn phần không?
3. Cho R là quan hệ hai ngôi trên tập hợp C các số phức xác định như sau:
Với mọi a + bi, c + di ∈ C, (a + bi) R (c + di) khi và chỉ khi a ≤ c và b ≤ d.
a) Chứng minh rằng R là một quan hệ thứ tự trên C.
b) R có phải là toàn phần không?
4. Cho tập hợp X = và quan hệ hai ngôi R xác định trên X như
sau: Với mọi x, y ∈ X, x R y khi và chỉ khi x ≤ y và 2 / (x− y).
a) Chứng minh rằng R là một quan hệ thứ tự trên X.
b) R có phải là toàn phần không?
c) Biểu diễn quan hệ R bằng lược đồ hình tên.

19