数理统计有时需要使用集合论。德摩根定律是描述各种集合论运算之间相互作用的两种表述。法律规定,对于任意两组A和B:
在解释了这些语句的含义之后,我们将看一个使用这些语句的示例。
为了理解德摩根定律,我们必须回顾集合论运算的一些定义。具体地说,我们必须知道两个集合的并和交以及一个集合的补。
德摩根定律涉及到联合、交叉和互补的相互作用。回顾:
现在我们已经回顾了这些基本操作,我们将看到德摩根定律的陈述。对于每对集合A和集合B,我们有:
这两种说法可以用维恩图来说明。如下图所示,我们可以使用一个示例进行演示。为了证明这些陈述是正确的,我们必须使用集合论运算的定义来证明它们。
例如,考虑从0到5的实数集。我们用区间表示法[0,5]来表示。在这个集合中,我们有A=[1,3]和B=[2,4]。此外,在应用我们的基本操作后,我们有:
我们首先计算联合AC U BC。我们看到[0,1)U(3,5]与[0,2)U(4,5]的并是[0,2)U(3,5]∩ B是[2,3]。我们看到这个集合[2,3]的补码也是[0,2)U(3,5]。这样我们就证明了AC U BC=(A∩ B) C。
现在我们看到[0,1)U(3,5]与[0,2)U(4,5]的交集是[0,1)U(4,5]。我们还看到[1,4]的补码也是[0,1)U(4,5]。在这里我们证明AC∩ BC=(A U B)C。
纵观逻辑学史,亚里士多德和奥克姆的威廉等人都做出了与德·摩根定律相当的陈述。
德摩根定律是以奥古斯都·德摩根(Augustus De Morgan)的名字命名的,他生活在1806-1871年间。虽然他没有发现这些定律,但他是第一个使用命题逻辑中的数学公式正式介绍这些陈述的人。
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