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slide 15: 势 Cardinality(有限集)

对于有限集,其势就是集合当中的元素个数,也成为集合的大小(size),分别可以用 $\# S$ 和 $|S|$ 表示。

势的一些性质

  • 若 $A \subseteq B$,则 $\# A \leq \# B$。特别的,$\#(A \cap B) \leq \# A$ 且 $\#(A \cap B) \leq \# B$。
  • $\#(A \cup B)=\# A+\# B-\#(A \cap B)$,这条性质有点类似容斥原理的感觉
  • $\#(A \backslash B)=\# A-\#(A \cap B)$,$A \backslash B$ 的意思是 $B$ 在全集 $A$ 当中的补集
  • $\#(A \times B)=\# A * \# B$,笛卡尔积

势和函数

假设 $f$ 是一个优先函数,定义域是 $A$,到达域是 $B$。

  • 若 $f$ 是一个偏函数,则 $\# f < \# A$
  • 若 $f$ 是一个全函数,则 $\# f = \# A$
  • 若 $f$ 是一个单射函数,则 $\# f \leq \# B$
  • 若 $f$ 是一个满射函数,则 $\# f \geq \# B$
  • 若 $f$ 是一个双射函数,则 $\# f = \# B$
  • 若 $f$ 既是全函数又是单射函数,则 $\# f = \# A \leq \# B$
  • 若 $f$ 既是全函数又是双射函数,则 $\# f = \# A = \# B$

若一个全函数的定义域是 $A$,到达域是 $B$,则这个全函数,有 $(\# b)^{(\# A)}$ 种不同的可能。因此,有时候,我们把所有的从 $A$ 到 $B$ 的函数的集合,记作 $B^A$。

幂集 power set

如果 $S$ 是一个集合,那么 $S$ 的所有的子集构成的集合,就叫做 $S$ 的幂集(power set),写作 $\mathbb{P}(S)$。当然,幂集当中是包含空集 $\emptyset$ 的,共有 $2^{(\# S)}$ 个元素。

因此,如果一个集合 $A$ 是 $S$ 的子集,那么 $A$ 就是 $S$ 的幂集的元素,即 $A \subseteq S \Longleftrightarrow A \in \mathbb{P}(s)$。