1.4 Mengjaaðgerðir með tveimur mengjum – Stærðfræði í daglegu lífi (IS) | Námsgögn
11 Mengi
1.4 Mengjaaðgerðir með tveimur mengjum
1.4 Mengjaaðgerðir með tveimur mengjum
Mynd 1.18. Stór fjölskylda með mörgum kynslóðum sýnir bæði sniðmengi og sammengi mengja. (mynd: „Family Photo Shoot Bani Syakur“ eftir Mainur Risyada/Flickr, CC BY 2.0)
Námsmarkmið
Að þessum hluta loknum átt þú að geta:
ákvarðað sniðmengi tveggja mengja;
ákvarðað sammengi tveggja mengja;
ákvarðað fjöldatölu sammengis tveggja mengja;
beitt hugtökunum OG og EÐA í mengjaaðgerðum;
dregið ályktanir af Venn-myndum með tveimur mengjum.
Kvikmyndin Yours, Mine, and Ours kom fyrst út árið 1968 og Lucille Ball og Henry Fonda fóru með aðalhlutverkin. Myndin byggist lauslega á sannri sögu og fjallar um hjónaband Helen, ekkju með átta börn, og Franks, ekkils með tíu börn, sem síðan eignast barn saman. Gamanmyndin leikur sér að þeim samskipta- og skipulagsvanda sem fylgir því að fæða, baða og klæða tuttugu manns á einu heimili.
Ef við skoðum mengi barna Helen og mengi barna Franks er sameiginlega barnið þeirra í sniðmengi þessara tveggja mengja, en öll börn þeirra saman mynda sammengi mengjanna. Í þessum hluta könnum við sammengi og sniðmengi tveggja mengja.
Sniðmengi tveggja mengja
Sameiginleg stök tveggja mengja mynda sniðmengi þeirra. Stak er í sniðmenginu ef það tilheyrir báðum mengjunum. Sniðmengi samsvarar því rökfræðilegri OG-yrðingu. Sniðmengi og er táknað . Með skilyrðisrithætti má rita sniðmengi og sem .
Skoðum börn Helen og Franks úr kvikmyndinni Yours, Mine, and Ours. Börn Helen mynda mengið og börn Franks mengið . Sniðmengi mengjanna og inniheldur barnið sem þau eiga saman: , því Joseph er bæði í og .
Dæmi 1.23
Sniðmengi fundið: og
Mengi OG Finndu ∩
Lausn
Sniðmengi og inniheldur þau stök sem eru bæði í og : 3, 5 og 7. Því er
Athugaðu að ef mengin og eru sundurlæg eiga þau ekkert stak sameiginlegt og sniðmengi þeirra, ∩ , er tómamengið, eins og Venn-myndin hér á eftir sýnir.
Mynd 1.19. Mengin A og B eru sundurlæg innan grunnmengisins U.
Dæmi 1.24
Sniðmengi sundurlægra mengja ákvarðað
Mengi og mengið Finndu
Lausn
Þar sem mengin og eru sundurlæg eiga þau ekkert stak sameiginlegt. Sniðmengi mengjanna og er því tómamengið.
Athugaðu að ef mengið er hlutmengi í menginu er sniðmengið ∩ jafnt menginu , eins og Venn-myndin hér á eftir sýnir.
Mynd 1.20. Mengið A er hlutmengi í B og sniðmengi þeirra er A.
Dæmi 1.25
Sniðmengi mengis og hlutmengis fundið
Mengi og mengið Finndu
Lausn
Þar sem er hlutmengi í er sniðmengi og jafnt . Því er mengi oddatalna meðal náttúrlegra talna.
Sammengi tveggja mengja
Rétt eins og tvær fjölskyldur sameinast við hjónaband inniheldur sammengi tveggja mengja öll stök beggja mengjanna. Stak er í sammenginu ef það er í fyrra menginu, því síðara eða báðum. Sammengi samsvarar því rökfræðilegu „og/eða“. Sammengi og er táknað Sammengi og má rita með skilyrðisrithætti sem
Skoðum aftur mengi barna Helen og Franks úr Yours, Mine, and Ours. Börn Helen mynda mengið og börn Franks mengið . Sammengið inniheldur öll nítján börnin: Joseph er bæði í og en er aðeins skráður einu sinni í sammenginu.
Dæmi 1.26
Sammengi mengjanna og þegar og skarast
Mengi og mengið . Finndu ∪ .
Lausn
∪ inniheldur öll ólík stök í , eða báðum mengjunum og : Fyrstu fimm stökin eru ólíku stökin í . Þótt 3, 5 og 7 séu einnig í eru þau aðeins skráð einu sinni. Mengið inniheldur auk þess stakið 2, sem er því einnig í sammengi og .
Þegar sammengi mengjanna og er skoðað sést að bæði mengið og mengið eru hlutmengi í ∪ . Myndrænt má sýna ∪ á mismunandi vegu eftir því hvaða stök mengin eiga sameiginleg. Ef og eru sundurlæg er ∪ sýnt með tveimur sundurlægum hringjum innan grunnmengisins, eins og á Venn-myndinni hér á eftir.
Mynd 1.21.
Ef mengin og eiga sum stök sameiginleg, en ekki öll, er Venn-myndin teiknuð sem tveir hringir sem skarast.
Mynd 1.22. Mengin A og B skarast; sammengið nær yfir bæði mengin.
Ef hvert stak í menginu er einnig stak í menginu er hlutmengi í menginu og ∪ jafnt menginu . Á Venn-myndinni á hringurinn sem táknar mengið að liggja allur innan hringsins sem táknar mengið .
Mynd 1.23. Mengið A er hlutmengi í B og sammengi þeirra er B.
Dæmi 1.27
Sammengi mengjanna og þegar og eru sundurlæg
Mengi og mengið Finndu
Lausn
Þar sem og eru sundurlæg inniheldur sammengið öll stök í og :
Dæmi 1.28
Sammengi mengjanna og þegar annað er hlutmengi hins
Mengi og mengið Finndu
Lausn
Þar sem er hlutmengi í er ∪ jafnt :
Fjöldatala tveggja mengja ákvörðuð
Fjöldatala sammengis tveggja mengja er heildarfjöldi staka í sammenginu. Fjöldatala ∪ er táknuð . Ef tvö mengi og eru sundurlæg er fjöldatala ∪ summa fjöldatalna mengisins og mengisins . Ef mengin skarast er ∩ hlutmengi bæði í menginu og í menginu . Þegar fjöldatölur mengjanna og eru lagðar saman hafa stökin í ∩ verið talin tvisvar. Því verður að draga fjölda þeirra einu sinni frá, eins og næsta formúla sýnir.
Dæmi 1.29
Fjöldatala sammengis tveggja mengja ákvörðuð
Fjöldi staka í menginu er 10, fjöldi staka í menginu er 20 og fjöldi staka í ∩ er 4. Finndu fjölda staka í ∪ .
Lausn
Með formúlunni fyrir fjöldatölu sammengis fæst
Dæmi 1.30
Fjöldatala sammengis tveggja sundurlægra mengja ákvörðuð
Ef og eru sundurlæg mengi, fjöldatala mengisins er 37 og fjöldatala mengisins er 43, finndu þá fjöldatölu ∪ .
Lausn
Til að finna fjöldatölu ∪ notum við formúluna Þar sem mengin og eru sundurlæg er tómamengið og því og
Hugtökunum „OG“ og „EÐA“ beitt í mengjaaðgerðum
Til að fá ökuleyfi þarf að standast einhvers konar skriflegt próf og aksturspróf, auk ýmissa annarra krafna eftir aldri. Til einföldunar skulum við einbeita okkur að þessum tveimur prófum. Ef þú stenst skriflega prófið en fellur á akstursprófinu færðu ekki ökuleyfi. Ef þú fellur á skriflega prófinu færðu ekki að taka akstursprófið og færð því ekki ökuleyfi. Til að fá ökuleyfi þarftu að standast bæði skriflega prófið OG akstursprófið. Til að „OG“-yrðing sé sönn verða bæði skilyrði hennar að vera sönn. Á sama hátt inniheldur sniðmengi tveggja mengja og þau stök sem eru bæði í menginu og í menginu . Til að vera stak í ∩ verður stak að vera bæði í menginu og í menginu . Sniðmengi tveggja mengja samsvarar rökfræðilegri „OG“-yrðingu.
Sammengi tveggja mengja samsvarar rökfræðilegri „EÐA“-yrðingu í innifalinni merkingu. Segjum að þú sért í afmælisveislu og gestgjafinn bjóði Leah, Lenny, Maya og þér köku eða ís í eftirrétt. Leah biður um köku, Lenny þiggur bæði köku og ís, Maya afþakkar hvort tveggja og þú velur aðeins ís. Leah, Lenny og þú fáið öll eftirrétt. „EÐA“-yrðingin er sönn ef að minnsta kosti annar liður hennar er sannur. Maya er sú eina sem fékk hvorki köku né ís; hún fékk því engan eftirrétt og „EÐA“-yrðingin er ósönn. Til að vera stak í sammengi tveggja mengja og þarf stak að vera í menginu , í menginu eða í báðum mengjunum og .
Dæmi 1.31
„OG“- eða „EÐA“-aðgerðinni beitt
OG
Finndu mengið sem inniheldur stök í:
Lausn
því aðeins stökin 0 og 12 eru bæði í og .
því sammengið inniheldur öll stök í eða eða í báðum mengjunum og .
því sammengið inniheldur öll stök í eða eða í báðum mengjunum og .
Reiknum fyrst innan sviga: því 8 er eina sameiginlega stakið í mengjunum og . Þá þarf að finna EÐA samsvarar sammengi, svo dæmið verður sem er
Dæmi 1.32
Réttar mengjaaðgerðir valdar og notaðar til að leysa dæmi
Don Woods býður upp á köku og ís á Juneteenth-hátíð sinni. Alls eru 54 gestir í veislunni. Gerum ráð fyrir að 30 gestir hafi beðið um köku, 20 um ís og 12 hafi hvorki fengið köku né ís.
Hve margir gestir fengu köku eða ís?
Hve margir gestir fengu bæði köku og ís?
Lausn
Alls eru 54 gestir í veislunni og 12 fengu hvorki köku né ís. Rifjum upp að fjöldi staka í grunnmenginu er summa fjölda staka í hlutmengi og fyllimengi þess, Því er , eða með jafngildum hætti: Alls fengu 42 gestir köku eða ís.
Til að finna fjölda þeirra sem fengu bæði köku og ís þurfum við sniðmengi mengis þeirra sem fengu köku og mengis þeirra sem fengu ís. Úr spurningu 1 vitum við að 42 fengu köku eða ís; það er fjöldatala sammengisins. Formúlan fyrir sammengi tveggja mengja er Settu þekktu gildin úr dæminu inn í formúluna og leystu hana fyrir fjölda staka í sniðmenginu: Þegar 30 og 20 eru lögð saman einfaldast jafnan í Því fæst
Ályktanir dregnar af Venn-mynd með tveimur mengjum
Allar Venn-myndir sýna vensl mengjanna, svo sem hlutmengjavensl, skörun eða sundurlægni. Auk venslanna geta þær einkum sýnt tvennt: einstök stök mengjanna eða fjöldatölu hvers sundurlægs svæðis grunnmengisins.
Venn-mynd með tveimur hlutmengjum skiptir grunnmenginu í þrjú eða fjögur svæði eftir því hvort mengin eru sundurlæg eða skarast. Rifjum upp að fyllimengi mengisins , táknað er mengi allra staka í grunnmenginu sem eru ekki í menginu
Mynd 1.25. Venn-myndir með sundurlægum mengjum og mengjum sem skarast, hlið við hlið.
Dæmi 1.33
Venn-mynd notuð til að draga ályktanir um aðild að mengi
Mynd 1.26. Sundurlægu mengin A = {1, 3, 5, 7} og B = {2, 4, 6, 8} innan grunnmengisins U.
Finndu
Finndu
Finndu .
Finndu
Lausn
því sammengið inniheldur öll stök í eða eða í báðum mengjunum og .
Þar sem og eru sundurlæg er ekkert stak bæði í og . Því er ∩ tómamengið,
Fyllimengi er mengi allra staka í grunnmenginu sem eru ekki í :
Fjöldatala mengisins
Dæmi 1.34
Venn-mynd notuð til að draga ályktanir um fjöldatölu mengis
Mynd 1.27. Venn-mynd með tveimur mengjum sem skarast og fjölda staka á hverju svæði.
Finndu
Finndu
Finndu
Lausn
Fjöldi staka í EÐA er fjöldi staka í ∪ :
Fjöldi staka sem eru bæði í og er fjöldi staka í ∩ :
Fjöldi staka í er summa talnanna innan hringsins sem táknar :
Kannaðu skilning þinn
___________ tveggja mengja og er mengi allra staka sem þau eiga sameiginleg.
____________ tveggja mengja og er safn allra staka sem eru í menginu , í menginu eða í báðum mengjunum og .
Sammengi tveggja mengja og er táknað sem __________.
Sniðmengi tveggja mengja og er táknað ___________.
Ef mengið er hlutmengi í menginu er ∩ jafnt menginu ___________.
Ef mengið er hlutmengi í menginu er ∪ jafnt menginu ___________.
Ef mengin og eru sundurlæg er ∩ ___________.
Fjöldatala ∪ , , fæst með formúlunni ___________.
Æfingar úr hluta 1.4
Í eftirfarandi æfingum skaltu ákvarða sammengi eða sniðmengi eins og tilgreint er.
, , , OG .
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Í eftirfarandi æfingum skaltu nota gefnu mengin og beita „OG“- eða „EÐA“-aðgerðinni eins og tilgreint er.
, , , , , OG .
13.
Finndu mengi staka sem eru í og .
14.
Finndu mengi staka sem eru í eða .
15.
Finndu mengi staka sem eru í eða .
16.
Finndu mengi staka sem eru í og .
17.
Finndu mengi staka sem eru í og .
18.
Finndu mengi staka sem eru í eða .
19.
Finndu mengi staka sem eru í eða eða .
20.
Finndu mengi staka sem eru í eða eða .
21.
Finndu mengi staka sem eru í ( eða ) og .
22.
Finndu mengi staka sem eru í eða ( og ).
23.
Finndu mengi staka sem eru í eða ( og ).
24.
Finndu mengi staka sem eru í ( eða ) og .
Notaðu gefnu Venn-myndina í eftirfarandi æfingum til að svara spurningunum um mengin.
25.
Finndu .
26.
Finndu .
27.
Finndu .
28.
Finndu .
29.
Finndu .
30.
Finndu .
Notaðu gefnu Venn-myndina í eftirfarandi æfingum til að svara spurningunum um mengin.
31.
Finndu .
32.
Finndu .
33.
Finndu .
34.
Finndu .
35.
Finndu .
36.
Finndu .
Notaðu gefnu Venn-myndina í eftirfarandi æfingum til að svara spurningunum um mengin.
37.
Finndu .
38.
Finndu .
39.
Finndu .
40.
Finndu .
41.
Finndu .
42.
Finndu .
Í eftirfarandi æfingum skaltu ákvarða fjöldatölu sammengis mengisins
𝐴
A
og mengisins
𝐵
B
.
43.
Ef mengið og mengið , finndu .
44.
Ef og , finndu fjölda staka í EÐA .
45.
Ef og , finndu fjölda staka í EÐA .
46.
Ef mengið og mengið , finndu .
Notaðu Venn-myndina í eftirfarandi æfingum til að ákvarða fjöldatölu