分类:集合的思想

来自Big Physics


定义和含义

集合的思想,指的是,将研究对象根据某种规则或性质归纳、分类为一个整体然后来帮助你思考的思维方式。也就是,用集合中所讨论的关系,去思考更多的数学乃至超越数学学科的问题。

层次标注

在这里,它属于第三层知识,即学科大图景。

辅助理解的解释

从日常生活到科学研究,只要你留心观察,你会发现,我们无时无刻不在使用集合的思想。当我们将物品按类别放入不同的箱子中,或者将问题按一定的方式进行归类和分类时,我们都在使用集合的思想。

另外,当你把对象都分类好以后,你按照更大的集合来考虑它们的之间的关系的时候,你会发现,它们之间的关系会明显很多,下面我们来看看一些演绎推理的例子。

集合的思想用于演绎推理

任何一个对象,都可以依照它所讨论的范围,看作是一个集合。

演绎推理中的包含关系

(图片来源于《小学数学这样学》[1])

例如,逻辑学中的三段论,举个很有名的例子:

[math]\displaystyle{ \because \quad }[/math] 所有人都会死
[math]\displaystyle{ \because \quad }[/math] 苏格拉底是人
[math]\displaystyle{ \therefore \quad }[/math] 苏格拉底会死

这里,如果借助集合的思想来看待逻辑推理,就会简单很多。所有人是一个大集合A,而苏格拉底B是这个大集合中的一个元素,所以B属于A。所以,A集合具备的性质,B也具备。因为A集合(所有人)的性质是都会死,所以B元素(苏格拉底)也具有,也就是苏格拉底也会死。论证完毕。

我们可以画个图来辅助你思考:

这里面,如果你把a那个点看作是一个A集合中的一个元素,也就是"元素a"属于"集合A",记作"[math]\displaystyle{ a(a \in A) }[/math]"。

我们用把A染成蓝色来表示A具有某种性质。于是,我们很自然的有,A的一个元素[math]\displaystyle{ a(a \in A) }[/math]也是蓝色的,也就是也具有这个性质[1]

我们再来看一个长方形和正方形的例子[1]。 如果,你已经知道了长方形和正方形,那么就很简单了。如果你还不了解,也没关系,我们正好来试试集合的思想的威力。

这里,我们给出长方形和正方形的定义:长方形是由四条边首尾相连构成的图形,其中四个角都是直角(如果你不明白什么是直角,不用担心,我们这里用不到这个知识)。正方形是四条边首尾相连构成的图形,四个角都是直角,同时四条边的长度还相等。

这个时候用集合的思想思考一下,不难发现,正方形是特殊的长方形,也就是正方形包含于长方形,这时候就可以得到一个结论:长方形的性质正方形都具备,而长方形的性质正方形不一定具备。

请自行总结一下用集合的思想来思考问题的其他例子。

另外,鼓励你用集合的思想思考一下公约数,体会集合的思想对于解释关系的威力。


  1. 1.0 1.1 1.2 吴金闪,《小数数学这样学》,浙江人民出版社,2023, http://www.systemsci.org/jinshanw/books

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