逻辑、集合与证明的语言
集合
集合是若干对象的汇集,这些对象称为它的元素或成员,并被看作一个单一的整体。关于集合唯一要紧的是哪些对象属于它:次序无关紧要,重复也毫无意义,所以 {1, 2, 3}、{3, 1, 2} 与 {1, 1, 2, 3} 都表示同一个集合。我们用 x ∈ A 表示“x 是 A 的元素”,用 x ∉ A 表示“不是”。
集合的给定方式或是列举,{2, 4, 6},或是用一个定义性质,{x ∈ R : x > 0},读作“满足 x > 0 的实数 x 的集合”。两个集合相等,恰当它们有相同的元素——这一外延原则是集合证明的基础:要证 A = B,就证彼此互为子集。空集,记作 ∅,根本没有元素,且是每个集合的子集。
集合是现代分析的通用语言:定义域、值域、区间、邻域、开集与闭集、以及 sigma-代数都是集合,而并、交、补等运算让我们把它们组合起来。一个真实的告诫:朴素的“满足 P 的一切集合所成之集”这类构造可能不自洽(罗素悖论),这正是严格数学奠基于公理集合论的原因;不过对寻常的分析而言,朴素图景并不会带来麻烦。
开区间 (0, 1) = {x ∈ R : 0 < x < 1} 是有无穷多元素却既无最小也无最大元素的集合。集合 {n ∈ N : n^2 < 10} = {0, 1, 2, 3} 是有限的。且 ∅ ⊆ (0, 1)。
用定义性质和用列举给出的集合;区间也是集合。
另见