問題は、集合AとBが全体集合Uの部分集合であるとき、和集合と補集合の要素の個数に関する公式と、いくつかの集合の領域を図示する問題です。具体的には、$n(A \cup B)$, $n(\overline{A})$, $A \cup B$, $A \cap B$, $\overline{A} \cup B$, $\overline{A} \cap B$, $A \cap \overline{B}$ に対応する領域をベン図に斜線で示す問題です。また、100以下の自然数のうち、7の倍数、7の倍数でない数、5の倍数かつ7の倍数の個数を求める問題も含まれます。

離散数学集合ベン図集合の演算和集合補集合倍数
2025/4/22

1. 問題の内容

問題は、集合AとBが全体集合Uの部分集合であるとき、和集合と補集合の要素の個数に関する公式と、いくつかの集合の領域を図示する問題です。具体的には、n(AB)n(A \cup B), n(A)n(\overline{A}), ABA \cup B, ABA \cap B, AB\overline{A} \cup B, AB\overline{A} \cap B, ABA \cap \overline{B} に対応する領域をベン図に斜線で示す問題です。また、100以下の自然数のうち、7の倍数、7の倍数でない数、5の倍数かつ7の倍数の個数を求める問題も含まれます。

2. 解き方の手順

(1) 和集合と補集合の要素の個数
* n(AB)n(A \cup B) について: 和集合の要素の個数は、各集合の要素の個数の和から、共通部分の要素の個数を引いたものです。しかし、画像ではベン図が与えられているので、単純にn(A)+n(B)n(AB)n(A)+n(B)-n(A \cap B) を計算するのではなく、ベン図を見ながらn(U)n(U) に近い値(もし全集合Uに等しいなら、n(U)となる)を考える必要があります。画像では、斜線で示された領域はUU全体であるため、n(AB)=n(U)n(A \cup B)=n(U) となります。
* n(A)n(\overline{A}) について: 補集合の要素の個数は、全体集合の要素の個数から、その集合の要素の個数を引いたものです。つまり、n(A)=n(U)n(A)n(\overline{A}) = n(U) - n(A) です。この場合はUUからAAの領域を引いた部分なので、n(A)n(\overline{A}) となります。
(2) 集合の図示
* ABA \cup B: AとBの和集合なので、AまたはBに属する要素の領域に斜線を引きます。
* ABA \cap B: AとBの共通部分なので、AかつBに属する要素の領域に斜線を引きます。
* AB\overline{A} \cup B: Aの補集合とBの和集合なので、Aに属さない要素、またはBに属する要素の領域に斜線を引きます。
* AB\overline{A} \cap B: Aの補集合とBの共通部分なので、Aに属さず、かつBに属する要素の領域に斜線を引きます。
* ABA \cap \overline{B}: AとBの補集合の共通部分なので、Aに属し、かつBに属さない要素の領域に斜線を引きます。
(3) 100以下の自然数
* 7の倍数の個数: 100 ÷ 7 = 14.28... なので、14個です。
* 7の倍数でない数: 100 - 14 = 86個です。
* 5の倍数かつ7の倍数: 5と7の最小公倍数は35なので、35の倍数の個数を求めます。100 ÷ 35 = 2.85... なので、2個です。

3. 最終的な答え

* n(AB)=n(U)n(A \cup B) = n(U)
* n(A)=n(U)n(A)n(\overline{A}) = n(U) - n(A) (もしくは、ベン図の斜線部分の面積に対応する個数)
* ベン図の斜線部分は、既に画像に描かれている通り。
* 7の倍数の個数: 14
* 7の倍数でない数: 86
* 5の倍数かつ7の倍数: 2

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