全体集合 $U$ の部分集合 $A, B$ が与えられたとき、和集合と補集合の要素の個数に関する次の2つの式を完成させる問題です。 - $n(A \cup B) = n(U) - (\overline{A} \cap \overline{B})$ - $n(\overline{A}) = n(U) - n(A)$

離散数学集合集合の要素和集合補集合ド・モルガンの法則
2025/4/22

1. 問題の内容

全体集合 UU の部分集合 A,BA, B が与えられたとき、和集合と補集合の要素の個数に関する次の2つの式を完成させる問題です。
- n(AB)=n(U)(AB)n(A \cup B) = n(U) - (\overline{A} \cap \overline{B})
- n(A)=n(U)n(A)n(\overline{A}) = n(U) - n(A)

2. 解き方の手順

これらの式は集合の要素の個数に関する公式です。問題文の画像にある通り、以下のようになります。
最初の式について:
n(AB)=n(U)n(AB)n(A \cup B) = n(U) - n(\overline{A} \cap \overline{B})
ド・モルガンの法則より、AB=AB\overline{A \cup B} = \overline{A} \cap \overline{B} なので、
n(AB)=n(U)n(AB)n(A \cup B) = n(U) - n(\overline{A \cup B})
これは、和集合ABA \cup Bに含まれる要素の個数は、全体集合UUの要素の個数から、ABA \cup Bに含まれない要素(つまりAB\overline{A \cup B}に含まれる要素)の個数を引いたものと等しいことを意味します。
次の式について:
n(A)=n(U)n(A)n(\overline{A}) = n(U) - n(A)
これは、集合AAの補集合A\overline{A}に含まれる要素の個数は、全体集合UUの要素の個数から、集合AAに含まれる要素の個数を引いたものと等しいことを意味します。

3. 最終的な答え

完成した式は次のとおりです。
- n(AB)=n(U)n(AB)n(A \cup B) = n(U) - n(\overline{A} \cap \overline{B})
- n(A)=n(U)n(A)n(\overline{A}) = n(U) - n(A)

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