互いに素な集合と対角集合の関係
互いに素な集合と対角集合の関係
集合\(X\)の部分集合\(A,B\subseteq X\)に対し、以下が成り立つ。
\[
A\cap B=\emptyset\Leftrightarrow\left(A\times B\right)\cap\Delta_{X}=\emptyset
\]
-
\(\Delta_{X}\)は\(X\)の対角集合
\(\Rightarrow\)
\(A\cap B=\emptyset\)のとき、
\begin{align*}
\left(A\times B\right)\cap\Delta_{X} & =\left(A\times B\right)\cap\left\{ \left(x,y\right)\in X\times X;x=y\right\} \\
& \subseteq\left\{ \left(x,y\right)\in A\times B;x\ne y\right\} \cap\left\{ \left(x,y\right)\in X\times X;x=y\right\} \\
& =\emptyset
\end{align*}
となるので、\(\left(A\times B\right)\cap\Delta_{x}=\emptyset\)となる。
従って\(\Rightarrow\)が成り立つ。
\(\Leftarrow\)
対偶で示す。
\(A\cap B\ne\emptyset\)のとき、\(\left(A\times B\right)\cap\Delta_{X}\ne\emptyset\)を示せばいい。
\(A\cap B\ne\emptyset\)なのである元\(a\in X\)が存在し\(a\in A\land a\in B\)となる。
このとき、\(\left(a,a\right)\in A\times B\)となり、対角集合の定義より、\(\left(a,a\right)\in\Delta_{X}\)なので、\(\left(a,a\right)\in\left(A\times B\right)\cap\Delta_{X}\ne\emptyset\)となる。
故に対偶が示されたので\(\Leftarrow\)が成り立つ。
-
これより\(\Rightarrow\)と\(\Leftarrow\)が成り立つので\(\Leftrightarrow\)が成り立つ。
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タイトル | 互いに素な集合と対角集合の関係 |
URL | https://www.nomuramath.com/xi8h5cg6/ |
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