Bài 2. Tập hợp
I. Lý thuyết
1. Tập hợp
- Tập hợp là một khái niệm cơ bản của toán học, không định nghĩa.
- Cách xác định tập hợp:
- Liệt kê các phần tử: viết các phần tử của tập hợp trong hai dấu móc
{...}
. - Chỉ ra tính chất đặc trưng cho các phần tử của tập hợp.
- Liệt kê các phần tử: viết các phần tử của tập hợp trong hai dấu móc
- Tập rỗng: là tập hợp không chứa phần tử nào, kí hiệu $\emptyset$.
2. Tập hợp con – Tập hợp bằng nhau
- $A \subset B \Leftrightarrow (\forall x \in A \Rightarrow x \in B)$
- Tính chất:
- $A \subset A, \forall A$
- $\emptyset \subset A, \forall A$
- $A \subset B, B \subset C \Rightarrow A \subset C$
- Hai tập hợp bằng nhau: $A = B \Leftrightarrow (A \subset B \text{ và } B \subset A)$
3. Một số tập con của tập hợp số thực
- $N^* \subset N \subset Z \subset Q \subset R$
- Khoảng:
- $(a,b) = \{x \in R | a < x < b\}$
- $(a, +\infty) = \{x \in R | a < x\}$
- $(-\infty, b) = \{x \in R | b > x\}$
- Đoạn:
- $[a,b] = \{x \in R | a \le x \le b\}$
- Nửa khoảng:
- $[a,b) = \{x \in R | a \le x < b\}$
- $(a,b] = \{x \in R | a < x \le b\}$
- $[a, +\infty) = \{x \in R | a \le x\}$
- $(-\infty, b] = \{x \in R | x \le b\}$
4. Các phép toán tập hợp
- Giao của hai tập hợp: $A \cap B = \{x | x \in A \text{ và } x \in B\}$
- Hợp của hai tập hợp: $A \cup B = \{x | x \in A \text{ hoặc } x \in B\}$
- Hiệu của hai tập hợp: $A \setminus B = \{x | x \in A \text{ và } x \notin B\}$
- Phần bù: Cho $B \subset A$ thì $C_A B = A \setminus B$.
II. Bài tập
Bài 1. Viết tập hợp bằng cách liệt kê
Viết mỗi tập hợp sau bằng cách liệt kê các phần tử của nó:
- $A = \{x \in R | (2x^2 - 5x + 3)(x^2 - 4x + 3) = 0\}$
- $B = \{x \in R | (x^2 - 10x + 21)(x^3 - x) = 0\}$
- $C = \{x \in R | (6x^2 - 7x + 1)(x^2 - 5x + 6) = 0\}$
- $D = \{x \in Z | 2x^2 - 5x + 3 = 0\}$
- $E = \{x \in N | x + 3 < 4 + 2x \text{ và } 5x - 3 < 4x - 1\}$
- $F = \{x \in Z | |x+2| \le 1\}$
- $G = \{x \in N | x < 5\}$
- $H = \{x \in R | x^2 + x + 3 = 0\}$
Bài 2. Viết tập hợp bằng tính chất đặc trưng
Viết mỗi tập hợp sau bằng cách chỉ rõ tính chất đặc trưng cho các phần tử của nó:
- $A = \{0; 1; 2; 3; 4\}$
- $B = \{0; 4; 8; 12; 16\}$
- $C = \{-3; 9; -27; 81\}$
- $D = \{9; 36; 81; 144\}$
- $E = \{2, 3, 5, 7, 11\}$
- $F = \{3, 6, 9, 12, 15\}$
- $G =$ Tập tất cả các điểm thuộc đường trung trực của đoạn thẳng AB.
- $H =$ Tập tất cả các điểm thuộc đường tròn tâm I cho trước và có bán kính bằng 5.
Bài 3. Tập rỗng
Trong các tập hợp sau đây, tập nào là tập rỗng:
- $A = \{x \in Z | |x| < 1\}$
- $B = \{x \in R | x^2 - x + 1 = 0\}$
- $C = \{x \in Q | x^2 - 4x + 2 = 0\}$
- $D = \{x \in Q | x^2 - 2 = 0\}$
- $E = \{x \in N | x^2 + 7x + 12 = 0\}$
- $F = \{x \in R | x^2 - 4x + 2 = 0\}$
Bài 4. Tập con
Tìm tất cả các tập con, các tập con gồm hai phần tử của các tập hợp sau:
- $A = \{1, 2\}$
- $B = \{1, 2, 3\}$
- $C = \{a, b, c, d\}$
- $D = \{x \in R | 2x^2 - 5x + 2 = 0\}$
- $E = \{x \in Q | x^2 - 4x + 2 = 0\}$
Bài 5. Tập con (tiếp)
Trong các tập hợp sau, tập nào là tập con của tập nào?
- $A = \{1, 2, 3\}$, $B = \{x \in N | x < 4\}$, $C = (0; +\infty)$, $D = \{x \in R | 2x^2 - 7x + 3 = 0\}$
- $A =$ Tập các ước số tự nhiên của 6; $B =$ Tập các ước số tự nhiên của 12.
- $A =$ Tập các hình bình hành; $B =$ Tập các hình chữ nhật; $C =$ Tập các hình thoi; $D =$ Tập các hình vuông.
- $A =$ Tập các tam giác cân; $B =$ Tập các tam giác đều; $C =$ Tập các tam giác vuông; $D =$ Tập các tam giác vuông cân.
Bài 6. Phép toán giữa các tập hợp
Tìm $A \cap B, A \cup B, A \setminus B, B \setminus A$ với:
- $A = \{2, 4, 7, 8, 9, 12\}$, $B = \{2, 8, 9, 12\}$
- $A = \{2, 4, 6, 9\}$, $B = \{1, 2, 3, 4\}$
- $A = \{x \in R | 2x^2 - 3x + 1 = 0\}$, $B = \{x \in R | |2x - 1| = 1\}$
- $A = \text{Tập các ước số của 12}$, $B = \text{Tập các ước số của 18}$.
- $A = \{x \in R | (x+1)(x-2)(x^2 - 8x + 15) = 0\}$, $B = \text{Tập các số nguyên tố có một chữ số}$.
- $A = \{x \in Z | x^2 < 4\}$, $B = \{x \in Z | (5x - 3x^2)(x^2 - 2x - 3) = 0\}$.
- $A = \{x \in N | (x^2 - 9)(x^2 - 5x - 6) = 0\}$, $B = \{x \in N | x \text{ là số nguyên tố, } x \le 5\}$.
Bài 7. Tìm tập hợp
Tìm tất cả các tập hợp X sao cho:
- $\{1, 2\} \subset X \subset \{1, 2, 3, 4, 5\}$.
- $\{1, 2\} \cup X = \{1, 2, 3, 4\}$.
- $X \subset \{1, 2, 3, 4\}$ và $X \subset \{0, 2, 4, 6, 8\}$.
Bài 8. Tìm tập hợp
Tìm các tập hợp A, B sao cho:
- $A \cap B = \{0; 1; 2; 3; 4\}$, $A \setminus B = \{-3; -2\}$, $B \setminus A = \{6; 9; 10\}$.
- $A \cap B = \{1; 2; 3\}$, $A \setminus B = \{4; 5\}$, $B \setminus A = \{6; 9\}$.
Bài 9. Phép toán giữa các tập hợp là các tập con của R
Tìm $A \cap B, A \cup B, A \setminus B, B \setminus A$ với:
- $A = [-4; 4]$, $B = [1; 7]$
- $A = [-4; -2]$, $B = (3; 7]$
- $A = [-4; -2]$, $B = (3; 7)$
- $A = (-\infty; -2]$, $B = [3; +\infty)$
- $A = [3; +\infty)$, $B = (0; 4)$
- $A = (1; 4)$, $B = (2; 6)$
Bài 10. Phép toán giữa các tập hợp là các tập con của R
Tìm $A \cup B \cup C, A \cap B \cap C$ với:
- $A = [1; 4]$, $B = (2; 6)$, $C = (1; 2)$
- $A = (-\infty; -2]$, $B = [3; +\infty)$, $C = (0; 4)$
- $A = [0; 4]$, $B = (1; 5)$, $C = (-3; 1]$
- $A = (-\infty; 2]$, $B = [2; +\infty)$, $C = (0; 3)$
- $A = (-5; 1]$, $B = [3; +\infty)$, $C = (-\infty; -2)$
Bài 11. Chứng minh rằng:
- Nếu $A \subset B$ thì $A \cap B = A$.
- Nếu $A \subset C$ và $B \subset C$ thì $(A \cup B) \subset C$.
- Nếu $A \cup B = A \cap B$ thì $A = B$.
- Nếu $A \subset B$ và $A \subset C$ thì $A \subset (B \cap C)$.