12. 12
แต่ทว่าในช่วงที่มีชีวิตอยู่ Cantor ถูกนักคณิตศาสตร์อาวุโสหลายคนต่อต้าน และโจมตีเพราะคิดว่า
Cantor ชอบเสนอแนวคิดเกี่ยวกับทฤษฎีเซ็ตและเรื่องอนันต์ (infinity) ที่ผิด แม้ชีวิตของ Cantor
ต้องลาบากเพราะประสบอุปสรรคมากมาย แต่โลกทุกวันนี้ก็ยังระลึกถึง เขาผู้ให้กาเนิดวิชา
คณิตศาสตร์แขนงใหม่ คือ ทฤษฎีเซต
ความเป็นมาของเซต
เซตเป็นคาที่ใช้บ่งบอกถึงกลุ่มของสิ่งต่าง ๆซึ่งถ้าจะเปรียบเทียบกับคาในภาษาไทยแล้วก็
เปรียบเสมือนกับคาที่เป็นลักษณนาม ในทางคณิตศาสตร์เราจะใช้คาว่า “เซต” แทนคาที่บ่งบอกถึง
ลักษณนาม เช่น “ช้างหนึ่งเซต” “สุนัขหนึ่งเซต” “ กล้วยหนึ่งเซต” และเรียกสิ่งที่อยู่ในเซตว่า
สมาชิก (elements) ของเซต ดังนั้นสมาชิกของเซตเซตหนึ่งจึงสามารถเป็นอะไรก็ได้เช่น ตัวเลข
ผู้คน ตัวอักษร หรือเป็นเซตของเซตอื่น เป็นต้น เซตต้องเขียนแทนด้วยอักษรตัวใหญ่ เช่น A, B, C
ฯลฯ ตามธรรมเนียมปฏิบัติ ในประโยคที่ว่า เซต A และ B เท่ากัน หมายความว่า ทั้งเซต A และเซต
B มีสมาชิกทั้งหมดเหมือนกัน (ตัวอย่างเช่น สมาชิกทุกตัวที่อยู่ในเซต A ก็ต้องเป็นสมาชิกของเซต
B ด้วย เขียนแทนด้วย A = B และในทางกลับกันก็เป็นเช่นเดียวกัน เขียนแทนด้วย B = A)
สมาชิกทุกตัวของเซตเซตหนึ่งต้องไม่ซ้ากัน และจะไม่มีสมาชิกสองตัวใดในเซตเดียวกันที่
เหมือนกันทุกประการ ซึ่งไม่เหมือนกับมัลทิเซต (multiset) ที่อาจมีสมาชิกซ้ากันก็ได้การดาเนินการ
ของเซตทั้งหมดยังรักษาคุณสมบัติที่ว่าสมาชิกแต่ละตัวของเซตต้องไม่ซ้ากัน ส่วนการเรียงลาดับ
ของสมาชิกของเซตนั้นไม่มีความสาคัญ ซึ่งต่างจากลาดับอนุกรมหรือคู่อันดับถึงอย่างเราก็ตามเซต
ถือว่าเป็นอนิยามไม่มีนิยามที่ชัดเจนและครอบคลุม
เนื้อหาเรื่องเซต
การเขียนเซต
การเขียนเซตอาจเขียนได้ 2 แบบดังนี้
1. แบบแจกแจงสมาชิก เขียนสมาชิกทุกตัวของเซตลงในเครื่องหมายวงเล็บปีกกา “{ }” และใช้
เครื่องหมายจุลภาค ( , ) คั่นระหว่างสมาชิกแต่ละตัว เช่น
เซตของจานวนเซตที่น้อยกว่า 5 เขียนแทนด้วย { 1, 2, 3, 4 }
โดยทั่วไปจะแทนเซตด้วยตัวอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ เช่น A, B, C และแทน
สมาชิกของเซตด้วยตัวพิมพ์เล็ก เช่น a, b และ c เช่น
A = { a, b, c } จะแทนเซต A ซึ่งมีสมาชิก 3 ตัวได้แก่ a, b และ c
ในการเขียนเซตแบบแจกแจงสมาชิกนั้นจะใช้จุดสามจุด “…” เพื่อแสดงว่ามีสมาชิกตัว
อื่นๆ ซึ่งเป็นที่เข้าใจกันทั่วไปว่ามีอะไรบ้างอยู่ในเซตนั้น ตัวอย่างเช่น { 1, 2, 3, … , 9} สัญลักษณ์ ...
แสดงว่ามี 4, 5, 6, 7 และ 8 เป็นสมาชิกของเซตนั้นด้วย
13. 13
การเขียนเซตแบบแจกแจงสมาชิก นิยมเขียนสมาชิกแต่ละตัวเพียงครั้งเดียวเท่านั้น
ตัวอย่างเช่น
ให้ D เป็นเซตของเลขโดดที่อยู่ในจานวน 121 เขียนเซต D แบบแจกแจงสมาชิกได้ดังนี้
D = { 1, 2 }
2. แบบบอกเงื่อนไขของสมาชิก ใช้ตัวแปรเขียนแทนสมาชิกแล้วบรรยายสมบัติของสมาชิกที่อยู่
ในรูปของตัวแปร เช่น
A = { x | x เป็นชื่อวันในสัปดาห์ }
อ่านว่า A เป็นเซตซึ่งประกอบด้วยสมาชิก x โดยที่ x เป็นชื่อวันในหนึ่งสัปดาห์
เครื่องหมาย “ | ” แทนคาว่า โดยที่
กาหนดให้ A = { 2, 1/2 } จะเห็นว่า 2 และ 1/2 ต่างก็เป็นสมาชิกของเซต A คาว่า “เป็น
สมาชิกของ” หรือ “อยู่ใน” เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ “ ∈ ” เช่น
2 เป็นสมาชิกของเซต A หรือ 2 อยู่ในเซต A เขียนแทนด้วย 2 ∈ A
คาว่า “ไม่เป็นสมาชิกของ” เขียนแทนด้วย “∉” เช่น
1/3 ไม่เป็นสมาชิกของเซต A หรือ 1/3 ไม่อยู่ในเซต A เขียนแทนด้วย 1/3 ∉ A
ถ้าให้ I เป็นเซตของจานวนเต็ม จะได้ 2 ∈ I แต่ 1/2 ∉ I
เซตที่ไม่มีสมาชิก เรียกว่า เซตว่าง ( empty set หรือ noll set )
เซตว่างเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ “{ }” หรือ “∅” ( ∅ เป็นอักษรกรีกตรงกับคา
ภาษาอังกฤษว่า phi ) ตัวอย่างเช่น
ให้ B = { x | x เป็นจานวนจริง และ x + 1 = x }จะได้ว่า B = ∅
เซตจากัดและเซตอนันต์ ( Finite and infinite set )
เซตที่มีจานวนสมาชิกเท่ากับจานวนเต็มบวกใดๆ หรือศูนย์เรียกว่า เซตจากัด
ตัวอย่างของเซตจากัด เช่น
{ 1, 2, 3, … , 20 }
เซตของชื่อจังหวัดในประเทศไทยที่มีคาว่า “นคร”
เซตที่ไม่ใช่เซตจากัดเรียกว่า เซตอนันต์
ตัวอย่างของเซตอนันต์ เช่น
{ 1, 2, 3, … }
14. 14
{ 1, 1/2 , 1/4 , 1/8 , …}
ข้อตกลงเกี่ยวกับเซต
1) เซตว่างเป็นเซตจากัด
2) เซตของจานวนที่มักจะกล่าวถึงเสมอ และใช้กันทั่วๆ ไป มีดังนี้
I+
เป็นเซตของจานวนเต็มบวก หรือ I+
= { 1, 2, 3,… }
I–
เป็นเซตของจานวนเต็มลบ หรือ I–
= { -1, -2, -3, … }
I เป็นเซตของจานวนเต็ม หรือ I = { 0, -1, 1, -2, 2, … }
N เป็นเซตของจานวนนับ หรือ N = { 1, 2, 3, … }
เซตที่เท่ากัน ( equal set or identical sets )
กาหนดให้ A = { 0, 1, 2, 3 } และ B = { 1, 0, 3, 2 } เซตทั้งสองนี้มีสมาชิกเหมือนกันทุกตัว
แม้ลาดับของสมาชิกจะต่างกันก็ถือว่าเซตทั้งสองคือเซตเดียวกัน หรือกล่าวได้ว่า เซต A เท่ากับ เซต
B เขียนแทนด้วย A = B
เซต A ไม่เท่ากับ เซต B หมายความว่า มีสมาชิกอย่างน้อยหนึ่งตัวของเซต A สมาชิกของ
เซต B หรือมีสมาชิกอย่างน้อยหนึ่งตัวของเซต B ที่ไม่ใช่สมาชิกของเซต A เขียนแทนด้วย
A ≠ B เช่น
A = { 1, 2, 3 } และ B = { 1, 2 }
จะเห็นว่า 3 ∈ A แต่ 3 ∉ B
ดังนั้น A ≠ B
เอกภพสัมพัทธ์ ( Relative Universe )
ในการเขียนเซตแบบบอกเงื่อนไขของสมาชิก จะต้องกาหนดเซตขึ้นมาหนึ่งเซตเรียกว่าเอก
ภพสัมพัทธ์ เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ U โดยมีข้อตกลงว่าเมื่อกล่าวถึงสมาชิกของเซตใดๆ จะไม่
กล่าวถึงสิ่งอื่นที่นอกเหนือจากสมาชิกในเออกภพสัมพัทธ์
กาหนดให้ U คือ เซตของจานวนจริง
และ A = { x|x2
= 4 }
B = { x|x3
= -1}
จะได้ A = { -2, 2 }
เซต A เท่ากับ เซต B หมายถึง สมาชิกทุกตัวของเซต A เป็นสมาชิก
ของเซต B และ สมาชิกทุกตัวของเซต B เป็นสมาชิกของเซต A
15. 15
และ B = { -1 }
แต่ถ้ากาหนดให้ U คือ เซตของจานวนเต็มบวก
จะได้ A = {2}
และ B = { }
หมายเหตุ ถ้ากล่าวถึงเซตของจานวน และไม่ได้กาหนดว่าเซตใดเป็นเอกภพสัมพัทธ์
ในระดับชั้นนี้ให้ถือว่าเอกภพสัมพัทธ์ คือ เซตของจานวนจริง
สับเซต ( Sunsets ) และพาวเวอร์เซต ( Power set )
สับเซต
กาหนดให้ A = { 7, 8 } และ B = { 1, 3, 5, 7, 8} สมาชิกทั้งหมดของเซต A คือ 7 และ 8
ต่างก็เป็นสมาชิกของเซต B ในกรณีเช่นนี้เรียก เซต A ว่า เป็นสมาชิกของเซต B
เซต A เป็นสับเซตของเซต B ก็ต่อเมื่อ สมาชิกทุกตัวของเซต A เป็นสมาชิกของเซต B
เขียนแทนด้วย A ⊂ B
เซต A ไม่เป็นสับเซตของเซต B ก็ต่อเมื่อ มีสมาชิกอย่างน้อยหนึ่งตัวของเซต A ที่ไม่เป็น
สมาชิกของเซต B เขียนแทนด้วย A ⊄ B
จากเซต A และเซต B ในตัวอย่างข้างต้น สรุปได้ว่า A ⊂ B แต่ A ⊄ B
จากการสังเกต ถ้า A ⊂ B แล้วสมาชิกทุกตัวของเซต A เป็นสมาชิกของเซต B และถ้า B
⊂ A แล้วสมาชิกทุกตัวของเซต B เป็นสมาชิกของเซต A เมื่อพิจารณาเซต A และเซต B แล้ว
พบว่า A ⊂ B ในขณะเดียวกัน B ⊂ A จะได้ว่า A = B นั่นคือ
ถ้า A ⊂ B และ B ⊂ A แล้ว A = B
ในทางตรงกันข้าม เมื่อพิจารณาเซต A และเซต B เมื่อ A = B จะได้ว่าสมาชิกทุกตัวของเซต A
เป็นสมาชิกของเซต B นั่นคือ A ⊂ B และสมาชิกทุกตัวของเซต B เป็นสมาชิกของเซต A นั่น
คือ B ⊂ A ทาให้ได้ว่า
ถ้า A = B แล้ว A ⊂ B และ B ⊂ A
ดังนั้นจึงได้ข้อสรุปว่า
A ⊂ B และ B ⊂ A ก็ต่อเมื่อ A = B
ข้อสังเกต
1) เซตทุกเซตเป็นสับเซตของตัวเอง นั่นคือ ถ้าเซต A เป็นเซตใดๆ แล้ว A ⊂ A
2) เซว่างเป็นสับเซตของเซตทุกเซต นั่นคือ ถ้าเซต A เป็นเซตใดๆ แล้ว ∅ ⊂ B
เพาเวอร์เซต
16. 16
เซตของสับเซตทั้งหมดของเซต A เรียกว่า เพาเวอร์เซตของเซต A เขียนแทนด้วน
สัญลักษณ์ P ( A )
ให้ A = { 1, 2, 3 }
เซตของสับเซตทั้งหมดของเซต A หรือเพาเวอร์เซตของเซต A คือ
P ( A ) = { {1}, {2}, {3}, {1, 2}, {1, 3}, {2, 3}, {1, 2, 3 }, ∅ }
แผนภาพของเวนน์ – ออยเลอร์ ( Venn – Euler Diagram )
การเขียนแผนภาพแทนเซตจะช่วยให้ความคิดเกี่ยวกับเซตนั้นชัดเจนขึ้น แผนภาพที่ใช้
เขียนแทนเซตนี้เรียกว่า แผนภาพของ เวนน์ – ออยเลอร์ ชื่อของแผนภาพมาจากชื่อของนัก
คณิตศาสตร์สองท่านคือเวนน์และออยเลอร์ ซึ่งจะเรียกแผนภาพเวนน์ – ออยเลอร์เพียงสั้นๆ ว่า
แผนภาพ การเขียนแผนภาพมักจะแทน U ด้วยรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือรูปปิดใดๆ ส่วนเซตอื่นๆ ซึ่ง
เป็นสับเซตของ U นั้น อาจเขียนแทนด้วยวงกลม วงรี หรือรูปที่มีพื้นที่จากัดใดๆ ดังรูป
รูป ก รูป ข
รูป ก และรูป ข แสดงว่า เซต A เซต B และเซต C ต่างก็เป็นสับเซตของ U
รูป ก แสดงว่า B ⊂ A และเซต A กับเซต C มีสมาชิกบางส่วนร่วมกัน
รูป ข แสดงว่า เซต A เซต B และเซต C ไม่มีสมาชิกร่วมกันเลย
เซตที่ไม่มีสมาชิกร่วมกันเลยเรียกว่า เซตไม่มีส่วนร่วม ( disjoint sets )
ยูเนียน อินเตอร์เซกชันและคอมพลีเมนต์ของเซต
เราสามารถสร้างเซตใหม่จากเซตที่กาหนดให้ ซึ่งมีเอกภพสัมพัทธ์เดียวกันได้ดังนี้
จานวนสมาชิกของเพาเวอร์เซตของเซตจากัด = 2n
เมื่อ n เป็นจานวนสมาชิกของเซตนั้น
17. 17
1) ยูเนียน ( Union ) ให้ A = { 2, 3, 4 } และ B = { 3, 4, 8, 9 } สร้างเซต C ซึ่งเป็นเซต
ใหม่โดยที่สมาชิกของเซต C เป็นสมาชิกของเซต A หรือเซต B หรือของทั้งสองเซตได้ดังนี้
C = { 2, 3, 4, 8, 9 } จะเห็นว่า เซต C ประกอบด้วยสมาชิกดังนี้
2 เป็นสมาชิกที่อยู่ในเซต A เท่านั้น
8, 9 เป็นสมาชิกที่อยู่ในเซต B เท่านั้น
3, 4 เป็นสมาชิกที่อยู่ในเซต A และเซต B
เรียกเซต C ว่า ยูเนียนของเซต A และเซต B เขียนแทนด้วย A ∪ B
2) อินเตอร์เซกชัน ( Intersection ) เมื่อกาหนด A = { 1, 2, 3, 4 } และ B = { 2, 4, 6, 8}
สร้างเซต C ที่มีสมาชิกเป็นสมาชิกของทั้งเซต A และเซต B ได้ดังนี้
C = { 2, 4 }
จะเห็นว่า สมาชิกแต่ละตัวของเซต C เป็นสมาชิกของทั้งเซต A และเซต B เรียกเซต C
ว่า อินเตอร์เซกชันของเซต A และเซต B เขียนแทนด้วย A ∩ B
3) คอมพลีเมนต์ ( Complement ) เมื่อกาหนดเซต A ที่มี U เป็นเอกภพสัมพัทธ์ เรียก
เซตซึ่งประกอบด้วยสมาชิกที่เป็นสมาชิกของ U แต่ไม่ใช่สมาชิกของเซต A ว่า คอมพลีเมนต์
ของเซต A เมื่อเทียบกับ U หรือคอมพลีเมนต์ของเซต A เขียนแทนด้วย A'
ถ้าเซต A และเซต B ต่างก็เป็นสับเซตของเอกภพสัมพัทธ์เดียวกัน จะหาตอมพลีเมนต์
ของเซตหนึ่งเทียบกับอีกเซตหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า ผลต่างระหว่างเซต ( relative complement or
difference of sets ) ได้ดังนี้
1) ผลต่างระหว่างเซต A และเซต B หมายถึง เซตที่มีสมาชิกอยู่ในเซต A แต่ไม่อยู่ใน
เซต B เขียนแทนด้วย A – B เรียกว่า คอมพลีเมนต์ของเซต B เมื่อเทียบกับเซต A
2) ผลต่างระหว่างเซต B และเซต A หมายถึง เซตที่มีสมาชิกอยู่ในเซต B แต่ไม่อยู่ใน
เซต A เขียนแทนด้วย B – A เรียกว่า คอมพลีเมนต์ของเซต A เมื่อเทียบกับเซต B
A ∪ B = { x|x ∈ A หรือ x ∈ B หรือ x เป็นสมาชิกของทั้งสองเซต }
A ∩ B = { x|x ∈ A และ x ∈ B}
A'
= { x|x ∈ U และ x ∉ A}
A – B = { x|x ∈ A และ x ∉
B}
B – A = { x|x ∈ B และ x ∉
A}
18. 18
ยูเนียน อินเตอร์เซกชัน คอมพลีเมนต์ และผลต่างของเซตที่กล่าวมาข้างต้น อาจเขียน
แสดงได้ด้วยแผนภาพ ดังนี้
ส่วนที่แรเงาคือ A ∪ B ส่วนที่แรเงาคือ A ∩ B
( 1 ) ( 2 )
ส่วนที่แรเงาคือ A'
ส่วนที่แรเงาคือ A - B
( 3 ) ( 4 )
จานวนสมาชิกของเซตจากัด
จานวนสมาชิกของเซตจากัด A ใดๆ จะเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ n(A)
พิจารณาเซตจากัดต่อไปนี้
A = { 2, 3, 4, 5, 6 } , n(A) = 5
19. 19
B = { 1, 3, 5, 7 } , n(B) = 4
A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 } , n( A ∪ B ) = 7
A ∩ B = { 3, 5 } , n( A ∩ B ) = 2
นอกจากจะหาจานวนสมาชิกของเซตได้โดยการนับแล้ว ในการหาจานวนสมาชิกของเซต
A ∪ B ยังสามารถทาได้โดยใช้หลักเกณฑ์ต่อไปนี้
ถ้าเซต A และเซต B เป็นเซตจากัด จานวนสมาชิกของเซต A ∪ B หรือ n( A ∪ B )
หาได้จาก
และในกรณีที่เซต A และเซต B เป็นเซตที่ไม่มีสมาชิกร่วมกันเลย จะได้ว่า
n( A ∩ B ) = 0
และ n(A ∪ B ) = n(A) + n(B)
ถ้าเซต A เซต B และเซต C เป็นเซตจากัดจานวนสมาชิกของเซต A ∪ B ∪ C หรือ
n(A ∪ B ∪ C ) หาได้จาก
n(A ∪ B ) = n(A) + n(B) – n(A ∩ B )
n(A ∪ B ∪ C ) = n(A) + n(B) + n(C) – n( A ∩ B ) - n( A ∩ C ) - n( B ∩ C ) - n( A ∩ B ∩ C )