為什麼規定空集是任何集合的子集,這樣在數學上有什麼意義?
考慮子集的定義,若 ,有 成立,那麼 ;把它轉化為逆否命題,等價形式為:若 ,應 ,使得 。
那麼對於空集來說,根本不存在 ,那麼後面的 成立就是無法反駁的,因為你找不到不屬於 的 。這個有點像什麼呢?有點像邏輯裡面的「若 則 」,設這個命題是 ,如果 為假,那麼命題 總為真。
解釋到這兒應該就能接受了。但依然有人反駁「雖然我找不到不屬於 的 ,但我也找不到屬於 的 ,憑什麼說它成立」。那麼解釋一下這樣的好處:首先集合 要麼含於 ,要麼不含於 。如果認為 不含於其他集合,那麼 是否含於 呢?如果 ,那麼當然也可以用上面的理由反駁;如果 ,那就難辦了:集合相等的定義就是 且 ,那 ,難道 嗎?這種定義會帶來種種特例甚至矛盾,不是好的定義。
實際上我認為空集是任何集合的子集這一點,不是規定來的,是子集定義很自然的產物。不過可能為了明確,還需要規定一下。
就舉個最直觀的,倘若空集也是 的子集,而 的基數為 n ,那麼 的子集的數量才恰好的可以表達為
準確的說,我們並不是規定了空集是任何集合的子集。
我們規定的只是「包含於」的定義。
A 包含於 B 當且僅當 任意a∈A,都有a∈B
根據這個定義我們可以證明,空集包含於任何集合。所以我們才說空集是任何集合的子集。
這件事並不是規定的,而是自然成立的。
設 是集合, 表示空集。
「 」等價於「若 則 」等價於「若 則 」,這當然是成立的,因為空集不包含任何元素。
當然是大家都覺得這樣規定很合理呀,難道你不覺得嗎?
這樣的一個好處是可以使 A是B的子集 等價於 B補是A補的子集
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