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离散与逻辑conceptfoundations

集合与文氏图

并集就是'先加起来,再把重叠部分减去一次'。

公式

n(A∪B) = n(A) + n(B) − n(A∩B)

怎么读: 并集的大小是把两个集合的大小相加,再减去被重复计入一次的重叠部分

A∪B
并集——A 或 B 中的每一个元素
A∩B
交集——同时属于 A 和 B 的元素
n(A)
集合 A 中元素的个数

引子

把 A 和 B 一起计数时,不能直接相加——那样会把重叠部分算了两次。

通俗地说

并集的大小是两个集合的大小相加,再把重叠部分(交集)恰好减去一次。

直觉

想象两个相交圆圈组成的文氏图。如果直接把两个圆相加,中间重叠的部分就被数了两次。减去一次,才能得到真正的'合计'数量。

如何构建

用 n(A) 数 A、用 n(B) 数 B,交集从两边各被数了一次——一共两次。要让它只留一次,就要减去 n(A∩B)。

示例

一个班里,18 人喜欢足球,12 人喜欢篮球,5 人两者都喜欢,所以至少喜欢一项的人数是 18+12−5 = 25。

常见误区

很容易漏掉或重复计算'两者都'的那部分。重叠部分被加了两次,所以必须减去一次。

用在哪里

统计调查结果、数据分类、概率中的加法法则、搜索过滤(且/或)——任何需要对重叠群体计数的地方都用得到。

从何而来

19 世纪,康托尔把'集合'确立为数学的基础语言,而约翰·文恩则让用圆圈画出重叠部分的方式广为流传。

小测验

若 n(A)=10,n(B)=7,n(A∩B)=3,那么 n(A∪B) 是多少?

  • 14
  • 17
  • 20
  • 3

练习

若 n(A)=8,n(B)=6,n(A∩B)=2,求 n(A∪B)。

答案: 12

解答:
  1. 公式:n(A∪B)=n(A)+n(B)−n(A∩B)
  2. 8+6−2 = 12

要点: 不要忘记把重叠部分(交集)减去一次。

在 30 人的班级中,14 人养狗,10 人养猫,4 人两者都养。养狗或养猫的一共有多少人?

答案: 20

解答:
  1. '养狗或养猫'就是并集
  2. 14+10−4 = 20

要点: '或'意味着并集——把'两者都'的重叠部分减去一次。

若 n(A)=9,n(B)=5,n(A∪B)=11,求交集 n(A∩B)。

答案: 3

解答:
  1. 变形公式:n(A∩B)=n(A)+n(B)−n(A∪B)
  2. 9+5−11 = 3

要点: 把同一个公式反过来用,也能求出交集。

40 人中,22 人喜欢数学,18 人喜欢英语,8 人两者都喜欢。在草稿纸上算出两者都不喜欢的有多少人。

答案: undefined

解答:
  1. 至少喜欢一项的人数(并集)= 22+18−8 = 32
  2. 两者都不喜欢 = 总数 − 并集 = 40 − 32 = 8

要点: 总数减去并集,就是两个圆圈之外'都不喜欢'的区域。

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