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Matemáticas Discretas · 1.º Teoría de conjuntos y cardinalidad

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Portada de Teoría de conjuntos y cardinalidad

Teoría de conjuntos y cardinalidad

✦ Un conjunto es una colección sin repeticiones · Matemáticas Discretas · Matemáticas · en menos de 5 minutos

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Opera con conjuntos (unión, intersección, complemento, diferencia) y compara tamaños de conjuntos finitos e infinitos numerables mediante biyecciones.

5 min 18–30 años
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Teoría de conjuntos y cardinalidad

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Teoría de conjuntos y cardinalidad

Diagrama de matematicas discretas: grafo con nodos conectados, puertas logicas y diagramas de Venn.
Temas centrales de matematicas discretas: logica, conjuntos, grafos y conteo.

Mapa conceptual

  • Matematicas Discretas
    • Logica
      • Proposicional
      • Cuantificadores
      • Demostracion
    • Conjuntos
      • Operaciones
      • Cardinalidad
      • Relaciones
    • Conteo
      • Permutaciones
      • Combinaciones
      • Recurrencias
    • Grafos
      • Nodos aristas
      • BFS DFS
      • Arboles
    • Modular
      • Congruencias
      • Criptografia
      • Euclides

Un conjunto no ordena y no repite: 1, 2, 3 = 3, 1, 2 y 1, 1, 2 es simplemente 1, 2. Dados A y B, la unión A ∪ B lleva los que están en cualquiera; la intersección A ∩ B, los que están en ambos; la diferencia A B, los de A que no están en B; y el complemento Ā, los que no están en A dentro del universo considerado.

Estas operaciones son las mismas que AND/OR/NOT de la lógica, aplicadas a colecciones.
OperaciónSímboloContiene los x tales que
UniónA ∪ Bx ∈ A o x ∈ B
IntersecciónA ∩ Bx ∈ A y x ∈ B
DiferenciaA Bx ∈ A y x ∉ B
ComplementoĀx ∉ A (en el universo)
Conjunto potenciaP(A)cada subconjunto de A es un elemento

Cardinalidad finita y el principio de inclusión-exclusión

Para conjuntos finitos, A ∪ B = A + B − A ∩ B: al sumar ambos tamaños has contado dos veces la intersección, así que la restas una. El conjunto potencia P(A) de un conjunto de n elementos tiene 2ⁿ elementos: cada elemento puede estar o no en cada subconjunto.

Infinitos que se emparejan

Los pares 2, 4, 6, … son «mitad» de los naturales, pero tienen la misma cardinalidad: empareja n con 2n y no sobra nadie. Este tipo de contra-intuición es exactamente lo que hace la correspondencia uno-a-uno con conjuntos infinitos: una parte puede ser tan grande como el todo.

Si A = 1,2,3,4 y B = 3,4,5, ¿cuánto vale A ∪ B?

Existen infinitos de distinto tamaño: los reales son «más» que los naturales.

Clasifica cada conjunto por su cardinalidad.

Arrastra cada ficha a su categoría (o tócala y luego toca la categoría). También puedes usar el teclado.

Errores con conjuntos

  • Confundir ∈ (elemento de) con ⊆ (subconjunto de): 1 es elemento de 1,2, pero 1 es subconjunto de 1,2; y el vacío ∅ es subconjunto de todo conjunto.
  • Creer que ∅ = ∅: el primero es el conjunto vacío; el segundo tiene UN elemento (el vacío).
  • Olvidar que P(A) = 2ⁿ y no 2·n: para n = 3 son 8 subconjuntos, no 6.

Ejemplo resuelto

  1. En un curso, 30 estudian Python, 25 estudian R y 10 ambas. ¿Cuántos estudian al menos una?
  2. Aplica inclusión-exclusión: P ∪ R = P + R − P ∩ R.
  3. Sustituye: 30 + 25 − 10.
  4. Resultado: 45 estudiantes estudian al menos uno de los dos lenguajes.
  5. Comprueba que 45 no excede el total: si el curso tuviera 50, 5 no estudian ninguno.

La teoría de conjuntos es el corazón de las operaciones de base de datos: un JOIN es una intersección sobre claves, un UNION es una unión y un WHERE es un complemento o una intersección con el predicado. Contar sin repetir —como en inclusión-exclusión— es contar bien las filas de una consulta.

Álgebra de conjuntos

A ∪ B
o (en alguno)
A ∩ B
y (en ambos)
A B
en A, no en B
Ā
complemento
A∪B
A+B−A∩B
P(A)
2ⁿ subconjuntos
ℤ,ℚ
numerables
ℝ
no numerable

Toca una tarjeta para ver la respuesta.

Video complementario
Recurso audiovisual para reforzar los conceptos.

Da una biyección explícita que muestre que el conjunto de los enteros positivos y el de los enteros (positivos, negativos y cero) tienen la misma cardinalidad. Explica por qué esto choca con la intuición de que «los enteros son el doble».

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