Дискретная математика без формул - [2]

Кроме понятия множества есть еще лишь одно исходное базовое понятие – и все. Остальное в этой теории производно. Так вот, второе базовое понятие – это ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ (или «отношение принадлежности»). То есть «элемент принадлежит множеству». Тут, тем более, нечего определять, имея в виду что слово «принадлежит» в обыденной речи можно заменять, с учетом контекста, многими синонимами, вроде:

– Та березка «находится» в этом лесу,

– Сидоров «числится» в студентах,

– Мистер Х «входит» в число ваших бедных американских родственников.

Примечание. Чтобы избежать синонимов, которые могут нас запутать, можно бы было ввести специальный маленький значок, напоминающий греческую букву эпсилон. Но мы этого делать не будем, поскольку от этого значка до формул уже рукой подать…

Важное предостережение. Вопросы, вроде: «Принадлежит ли студент Сидоров множеству лысеющих людей?» уводят нас в сторону от теории множеств и мы такие вопросы будем просто игнорировать, справедливо считая, что классическая теория множеств лысеющими просто не занимается, коль скоро нет об'ективных оценок лысости. А значит вопрос принадлежности – непринадлежности можно утрясти неформально, например за вознаграждение. Выход здесь очень простой. Сначала определиться четко с лысиной где-то в другом официальном месте, а потом привлекать теорию множеств.

То есть предполагается, что мы всегда четко знаем, что принадлежит данному множеству, а что нет! Остальное считаем несуществующим вообще!!!

Далее, если мы хотим сказать, что все березки (березка, не то что лысеющий человек – она и в Африке березка), находящиеся в данном лесу, принадлежат и всему лесному богатству нашей страны, а все студенты, которые числятся в университете, числятся и студентами России, то для сокращения фраз используются термины ПОДМНОЖЕСТВО или ВКЛЮЧЕНО.

Здесь тоже могут быть очевидные синонимы. Но чтобы в них не запутаться и попросту не перепутать с «принадлежит», нужно помнить одну простую вещь: «принадлежит» относится к случаю, когда "ЭЛЕМЕНТ принадлежит МНОЖЕСТВУ", а «включено» – когда "МНОЖЕСТВО включено в МНОЖЕСТВО". Потому-то второй вариант для обозначения «включено» – «подмножество» – то есть какая-то часть множества.

Множество студентов университета «включено» в множество студентов страны. То есть множество студентов университета «есть подмножество» множества студентов страны.

Тем, кто не сломал при этом язык, ясно, что множество студентов страны «включено» во всемирное множество студентов.

Можно продолжить эту цепочку включений, прихватив галактику. Но тогда следует, что множество студентов университета есть подмножество множества студентов галактики.

Это свойство цепочек просто и строго(!) доказывается прямо на основании того, как мы определили отношение включения.

У отношения включения есть ряд любопытных свойств. Не нами придуманных. Они могут быть обнаружены любым исследователем, если он «поиграет» с этим отношением.

Например, можно сказать, что множество студентов группы ух-001 включено в множество студентов университета, поскольку такая группа в университете числится. То, что из группы отчислены все студенты, для математики никакой роли не играет. Поскольку, НЕТ ни одного студента, числящегося в этой группе, который бы не числился в университете. Такого рода рассуждения совершенно корректно можно применить к любым пустым множества и сделать обобщающий вывод, что пустое множество включено в любое множество, в том числе и в себя.

Оцените математическую красоту фразы:

Любой элемент, принадлежащий множеству, не содержащему ни одного элемента, принадлежит и любому другому множеству, которое не содержит ни одного элемента.

Чуть менее красива фраза:

Любое множество является собственным подмножеством.

Или то же самое, но более жестоко:

Любое множество включено само в себя.

Действительно, группа ух-002 (в которой, вполне возможно, есть студенты) включена в группу ух-002, поскольку все студенты, которые в ней числятся по-прежнему числятся в ней, даже если ее название ух-002 упоминается несколько раз.

Из последнего примера можно сделать важный вывод. Если два множества (возможно на первый взгляд различные, вроде множества чиновников и множества слуг народа) включены друг в друга, то эти множества равны – то есть состоят из одних и тех же элементов.

Можно сказать чуть иначе: Если два множества являются подмножествами друг друга, то они состоят из одних и тех же элементов.

А как же иначе?!…

Правда, есть математики-диссиденты, которые это не признают. Но это скорее уже вопрос веры… другой математической конфессии…

А теперь следует признать, что математики сродни той категории больных людей, которых называют «правдоискателями». Как правило искатели (социальной) правды правы. Но их правота или бессмысленна, или нереальна, а главное, никому кроме них не нужна… Так вот и в теории множеств часто можно найти правду, которая для посторонних людей может выглядеть, мягко выражаясь, странной и вредной.

Например, студент Хведоров не может быть подмножеством студентов университета, поскольку он сам не множество, а элемент. Поэтому он, как элемент, может быть лишь элементом множества студентов университета. А вот группа ух-003, как множество студентов, есть полноправное подмножество множества студентов университета. Но группа ух-003 состоит всего лишь из одного неотчисленного студента. Того самого Хведорова! Вот и получается, что сам Хведоров не может быть подмножеством, но группа, состоящая из него одного, может.