一个数学系统必须从一些不可定义或无需定义的概念开始,集合就是这样一个概念。明确的能够相互区别的个体事物的全体称为集合,组成集合的个体事物称为元素,这是对集合的一个直观的描述性的说明。常用大写字母A, B, C, D表示某集合,用小写字母a, b, c或x, y, z代表元素。元素a如果是集合A中的某个元素,则称a属于A,记作a ∈A;反之,称a不属于A,记作a ∉A。集合有两种表示方法。
(1)列举法:列出集合中的全体元素,元素之间用逗号分开,然后用花括号括起来,如{a,b,c,d}和{0,1,2…}。需要说明的是,集合中的元素是没有次序的,因此{a,b,c,d}和{d,c,b,a}是同一个集合。
(2)描述法:用集合中元素的共有性质描述集合。比如A={x|x是三年级同学}表示三年级全体同学构成的集合;再如B={x|x是自然数}。
与集合有关的另外一些概念如下:
(1)没有任何元素的集合称为空集,用符号∅表示,因此空集的元素个数为 0。∅在集合论中扮演着代数中 0 的角色。
(2)如果集合A的所有元素同时也是集合B的元素,则称A是B的子集,记作A ⊆ B,读作A包含于B,或B包含A;如果A是B的子集,且B中存在着不属于A的元素,即∃ x ∈ B, x∉ A,则称A是B的真子集,记作A ⊂ B。规定空集∅是任何集合的子集。
(3)讨论某具体问题时,需要选定一个“最大的”集合,使该问题涉及的其他所有集合都成为其子集,称这个“最大的”集合为全集,用符号Ω表示。
(4)以集合作为元素的集合称为集合类。因此,集合类可看做是“集合的集合”。
(5)以集合为自变量的函数称为集合函数,简称集函数。因此,集合函数的定义域应该是集合类。