สมาชิกและสับเซต

ใช้ ∈ เมื่อตรวจว่าสิ่งหนึ่งเป็นสมาชิก และใช้ ⊆ เมื่อนำทั้งเซตมาเปรียบเทียบ การแยกสองคำถามนี้ช่วยไม่ให้สลับชนิดของสิ่งที่กำลังตรวจ

พื้นฐานที่ใช้: วงเล็บปีกกา { } ใช้ล้อมสมาชิกของเซต และสมาชิกที่ซ้ำหรือลำดับการเขียนไม่ทำให้เซตเปลี่ยน

เข้าใจเนื้อหาและเงื่อนไข

1. เซตสนใจสมาชิก ไม่สนลำดับหรือการเขียนซ้ำ

  • เซตคือกลุ่มของสิ่งที่ระบุสมาชิกได้แน่นอน สามารถแสดงเซตได้สองลักษณะหลักโดยไม่ขึ้นกับลำดับการเขียน:
  • รูปแบบการเขียนเซต:
    • การแจกแจงสมาชิก: เขียนสมาชิกแต่ละตัวในวงเล็บปีกกา เช่น A={1,2,3}A=\{1,2,3\}
    • การบอกเงื่อนไขของสมาชิก: ระบุเงื่อนไขและโดเมนชัดเจน เช่น A={x∈Z∣1≤x≤3}A=\{x\in\mathbb Z\mid 1\le x\le 3\} โดยทั้งสองแบบหมายถึงเซตเดียวกัน
  • สมบัติพื้นฐานของสมาชิก:
    • การเขียนซ้ำและลำดับ: การเขียนสมาชิกซ้ำไม่เพิ่มจำนวนสมาชิก และการสลับลำดับไม่ทำให้เซตเปลี่ยน เช่น {1,2,2,3}={3,1,2}\{1,2,2,3\}=\{3,1,2\}
    • ข้อสังเกต: ต้องพิจารณาให้ชัดเจนก่อนเสมอว่าองค์ประกอบแต่ละตัวคืออะไร โดยเฉพาะเมื่อสมาชิกของเซตเป็นเซตอีกชั้นหนึ่ง

2. สมาชิกกับสับเซตตอบคนละคำถาม

  • การตรวจความเป็นสมาชิกกับการเปรียบเทียบเซตตอบคำถามคนละระดับและมีเงื่อนไขต่างกัน:
  • การแยกแยะระหว่าง ∈\in กับ ⊆\subseteq:
    • ความเป็นสมาชิก (x∈Ax\in A): ถามว่า “วัตถุ xx เป็นสมาชิกของ AA หรือไม่”
    • ความเป็นสับเซต (B⊆AB\subseteq A): ถามว่า “สมาชิกทุกตัวของเซต BB อยู่ใน AA หรือไม่”
    • ความสัมพันธ์เชื่อมโยง: ถ้า x∈Ax\in A จะเขียนได้เสมอว่า {x}⊆A\{x\}\subseteq A
    • ข้อควรระวัง: โดยทั่วไป {x}⊆A\{x\}\subseteq A ไม่ได้หมายความว่า {x}∈A\{x\}\in A เว้นแต่เซต AA จะมีเซต {x}\{x\} เป็นสมาชิกอยู่จริง ๆ
แผนภาพแสดง A={1,2,3} โดยไฮไลต์เลข 2 สำหรับ 2 ∈ A และแสดงเซต {2} ที่มีเลข 2 เชื่อมถึงเลข 2 ใน A สำหรับ {2} ⊆ A; แถบล่างระบุ {2} ∉ A เพราะ A มีสมาชิกเป็นตัวเลข
เปรียบเทียบ 2 ∈ A กับ {2} ⊆ A ใน A={1,2,3}: เครื่องหมายแรกถามว่าวัตถุ 2 อยู่ใน A หรือไม่ ส่วนเครื่องหมายที่สองตรวจว่าสมาชิกของ {2} ทุกตัวอยู่ใน A
  • จุดสังเกตสำคัญในภาพ:
    • ภาพรวม: กำหนด A={1,2,3}A=\{1,2,3\} เปรียบเทียบระหว่างเลข 22 กับเซต {2}\{2\}
    • ความสัมพันธ์: ได้ว่า 2∈A2\in A และ {2}⊆A\{2\}\subseteq A
    • ข้อจำกัดและข้อควรระวัง: {2}∉A\{2\}\notin A เพราะสมาชิกที่ระบุไว้ของ AA เป็นตัวเลข ไม่ใช่เซต {2}\{2\}

3. สับเซตแท้ต้องไม่เท่ากับเซตเดิม

  • การตัดสินสับเซตแท้และกรณีเซตว่างต้องตรวจเงื่อนไขความเท่ากันของเซตเสมอ:
  • เงื่อนไขสับเซตและสับเซตแท้:
    • สับเซต (B⊆AB\subseteq A): สมาชิกทุกตัวของ BB อยู่ใน AA โดยยอมให้ B=AB=A ได้ เช่น {1,2,3}⊆{1,2,3}\{1,2,3\}\subseteq\{1,2,3\}
    • สับเซตแท้ (B⊊AB\subsetneq A): สมาชิกทุกตัวของ BB อยู่ใน AA และ B≠AB\ne A เช่น {1,2}⊊{1,2,3}\{1,2\}\subsetneq\{1,2,3\}
  • สมบัติของเซตว่าง:
    • เซตว่างเป็นสับเซตของทุกเซต: ∅⊆A\varnothing\subseteq A เสมอ เพราะไม่มีสมาชิกใดใน ∅\varnothing ที่จะขัดแย้งกับเงื่อนไขสับเซต
    • ข้อควรระวัง: ∅⊆A\varnothing\subseteq A ไม่ได้แปลว่า ∅∈A\varnothing\in A เครื่องหมาย ⊆\subseteq ระบุชัดเจนว่าอนุญาตกรณีเซตเท่ากัน

ความรู้นี้ใช้กับโจทย์แบบไหน?

ตัดสินความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุกับเซต

สังเกตจากโจทย์: โจทย์ใช้คำว่า “เป็นสมาชิก” หรือให้รายการสมาชิก

เลือกวิธีคิด: เทียบวัตถุทั้งก้อนกับสมาชิกที่เขียนไว้ แล้วใช้ ∈\in หรือ ∉\notin

ตรวจว่าเซตหนึ่งอยู่ภายในอีกเซตหรือไม่

สังเกตจากโจทย์: โจทย์ถาม “ทุกสมาชิกของ B อยู่ใน A หรือไม่” หรือใช้คำว่าสับเซต

เลือกวิธีคิด: ตรวจสมาชิกของเซตย่อยทีละตัว; ถ้าพบตัวเดียวที่ไม่อยู่ในเซตใหญ่ สับเซตไม่จริง

ตัวอย่างโจทย์พร้อมวิธีคิด

ตัวอย่าง 1 · แยกสมาชิกออกจากเซตที่มีสมาชิกนั้น

กำหนด A={1,2,3}A=\{1,2,3\} จงพิจารณา 2∈A2\in A, {2}⊆A\{2\}\subseteq A, {2}∈A\{2\}\in A, {4}⊆A\{4\}\subseteq A และ ∅⊆A\varnothing\subseteq A

  1. รายการสมาชิกของ AA มีตัวเลข 1, 2 และ 3; จึงเทียบวัตถุที่ถามกับรายการนี้ก่อน
  2. เลข 2 เป็นสมาชิก และทุกสมาชิกของ {2}\{2\} อยู่ใน AA แต่ {2}\{2\} เองไม่ใช่สมาชิกที่ระบุไว้ของ AA
  3. เซต {4}\{4\} มีสมาชิก 4 ซึ่งไม่อยู่ใน AA จึงไม่เป็นสับเซต ส่วนเซตว่างเป็นสับเซตของ AA เสมอ

คำตอบ: 2∈A2\in A จริง, {2}⊆A\{2\}\subseteq A จริง, {2}∈A\{2\}\in A เท็จ, {4}⊆A\{4\}\subseteq A เท็จ และ ∅⊆A\varnothing\subseteq A จริง

ตรวจเหตุผล: การตรวจใช้ชนิดของวัตถุให้ตรง: 22 เป็นตัวเลข แต่ {2}\{2\} เป็นเซต ตรวจสมาชิก 4 ที่ขาดเพื่อหักล้างสับเซตได้ทันที

ตัวอย่าง 2 · ลำดับและสมาชิกซ้ำไม่เปลี่ยนเซต

ให้ X={a,b,c}X=\{a,b,c\} และ Y={c,b,a,a}Y=\{c,b,a,a\}. เซต XX กับ YY เท่ากันหรือไม่ และ XX เป็นสับเซตแท้ของ Z={a,b,c,d}Z=\{a,b,c,d\} หรือไม่?

  1. สองเซตเท่ากันเมื่อมีสมาชิกชุดเดียวกัน ไม่ต้องเรียงเหมือนกันและไม่นับตัวที่เขียนซ้ำ
  2. XX และ YY มีสมาชิก a, b, c เหมือนกันทุกตัว จึงเท่ากัน
  3. สมาชิกทุกตัวของ XX อยู่ใน ZZ และ dd อยู่ใน ZZ แต่ไม่อยู่ใน XX จึงไม่เท่ากันและเป็นสับเซตแท้

คำตอบ: X=YX=Y และ X⊊ZX\subsetneq Z

ตรวจเหตุผล: ตรวจกลับสองทางว่า X⊆YX\subseteq Y และ Y⊆XY\subseteq X; สำหรับสับเซตแท้ต้องมีอย่างน้อยหนึ่งสมาชิกในเซตใหญ่ที่ไม่อยู่ในเซตย่อย