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和集合・共通部分・補集合の要素の個数|公式と求め方をわかりやすく解説

妖練習 連立方程式 文章題 スーパードリル 700

妖練習 連立方程式 文章題 スーパードリル 700

クマシロ
クマシロ

よう、消しゴムの妖精のクマシロだ。柿は、3つまでな

 

集合の問題では、

  • 集合Aには何個の要素があるか
  • AとBを合わせると何個になるか
  • A以外には何個あるか

を求めることがある。

そこで使うのが、

$$
n(A)
$$

という記号だ。

これは、

集合Aの要素の個数

を表しているんだ。

 

たとえば、

$$
A=\{1,2,3,4\}
$$

なら、

要素は4個だから、

$$
\boxed{
n(A)=4
}
$$

となるぞ。

 

和集合A∪Bの要素の個数

集合Aと集合Bを、

どちらも合わせた集合を、

和集合

とったことを思い出してくれ。

記号では、

$$
A\cup B
$$

と表すんだったな。

 

それじゃあ、

その要素の個数はどう求めるのだろうか。

その公式は、

$$
\boxed{
n(A\cup B)
=
n(A)+n(B)-n(A\cap B)
}
$$

だ。

 

和集合 共通部分 補集合 要素の個数

 

たとえば、

$$
n(A)=6
$$

$$
n(B)=5
$$

だったとする。

単純に足すと、

$$
6+5=11
$$

になる。

でも、

AとBの両方に入っている要素が2個あったとする。

その2個は、

Aを数えるときに1回、

Bを数えるときにも1回、

合計2回数えてしまっている。

だから、

その重複分を1回引く。

$$
6+5-2=9
$$

つまり、

$$
\boxed{
n(A\cup B)
=
n(A)+n(B)-n(A\cap B)
}
$$

となる。

 

クマシロ
クマシロ

共通部分は2回数えちゃう。だから最後に1回引くんだ。

 

和集合の要素の個数を実際に求めてみよう

たとえば、

$$
n(A)=23
$$

$$
n(B)=15
$$

$$
n(A\cap B)=3
$$

とする。

すると、

$$
n(A\cup B)
=
n(A)+n(B)-n(A\cap B)
$$

だから、

$$
=23+15-3
$$

$$
=35
$$

よって、

$$
\boxed{
n(A\cup B)=35
}
$$

となる。

 

補集合の要素の個数の公式

次は、

補集合

を考えよう。

 

 

全体集合を、

$$
U
$$

とする。

その中で、

Aに入っていない要素を集めた集合を、

Aの補集合

という。

記号では、

$$
\overline{A}
$$

と表す。

 

全体集合Uは、

Aと、

Aではない部分、

つまり、

$$
\overline{A}
$$

に分けられる。

したがって、

$$
n(U)
=
n(A)+n(\overline{A})
$$

となる。

よって、

$$
\boxed{
n(\overline{A})
=
n(U)-n(A)
}
$$

である。

 

和集合 共通部分 補集合 要素の個数

 

補集合の要素の個数を求めてみよう

たとえば、

$$
n(U)=40
$$

$$
n(A)=23
$$

とする。

すると、

$$
n(\overline{A})
=
n(U)-n(A)
$$

だから、

$$
=40-23
$$

$$
=17
$$

よって、

$$
\boxed{
n(\overline{A})=17
}
$$

となる。

 

まとめ

今回は、

和集合・共通部分・補集合の要素の個数

を確認した。

和集合では、

$$
\boxed{
n(A\cup B)
=
n(A)+n(B)-n(A\cap B)
}
$$

となる。

これは、

AとBをそのまま足すと、

共通部分を2回数えてしまうからだ。

また、

補集合では、

$$
\boxed{
n(\overline{A})
=
n(U)-n(A)
}
$$

となる。

これは、

全体集合Uから、

Aの要素を取り除いた残りが、

Aの補集合だからである。

覚え方は、

和集合は「足して重複を引く」

補集合は「全体から引く」

これで十分だ。

 

それじゃあな。

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妖精

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