Mulțimi ordonate

Fie \( A \) o mulțime. \( A \) se numește mulțime finită dacă \( \exists n \in \mathbb{N} \) astfel încât \( A \) să aibă exact \( n \) elemente. Numărul \( n \) se numește cardinalul mulțimii \( A \) și se notează \( |A| \) sau \( \mathrm{card}\,A \).

Dacă \( A \) este mulțimea vidă, atunci \( \mathrm{card}\,A = 0 \).

Dacă \( A \) și \( B \) sunt două mulțimi finite, atunci:

\[ \bullet \quad \mathrm{card}(A \cup B)=\mathrm{card}\,A+\mathrm{card}\,B-\mathrm{card}(A \cap B); \] \[ \bullet \quad \mathrm{card}(A \cap B)=\mathrm{card}\,A+\mathrm{card}\,B-\mathrm{card}(A \cup B); \] \[ \bullet \quad \mathrm{card}(A \times B)=\mathrm{card}\,A \cdot \mathrm{card}\,B \]
Fie \( A \) și \( B \) două mulțimi nevide și \( \mathrm{card}\,A = m \), \( \mathrm{card}\,B = n \). Numărul funcțiilor definite de la \( A \) la \( B \) este egal cu \( n^m \).

O mulțime cu \( n \) elemente are \( 2^n \) submulțimi.

\[ \mathrm{card}(A^n) = (\mathrm{card}\,A)^n \]

Exerciții rezolvate

Exemplu 1: Mihai a cumpărat 3 trandafiri și 5 crini. El dorește să îi dea în dar Corinei o floare. În câte moduri poate face acest lucru?

Rezolvare:

Are la dispoziție: \[ 3 \text{ trandafiri} \quad \text{și} \quad 5 \text{ crini} \] Numărul total de posibilități este: \[ 3 + 5 = 8 \] Rezultă că Mihai poate alege floarea în 8 moduri.
Exemplu 2: Într-o clasă sunt 18 elevi care joacă fotbal, 15 elevi care joacă baschet și 7 elevi care joacă ambele sporturi. Câți elevi joacă cel puțin un sport?

Rezolvare: Notăm:
\( A \) – mulțimea elevilor care joacă fotbal, \( \mathrm{card}(A)=18 \)
\( B \) – mulțimea elevilor care joacă baschet, \( \mathrm{card}(B)=15 \)
\( A \cap B \) – elevii care joacă ambele sporturi, \( \mathrm{card}(A \cap B)=7 \)

Aplicăm formula:

\[ \mathrm{card}(A \cup B) = \mathrm{card}(A) + \mathrm{card}(B) – \mathrm{card}(A \cap B) \] \[ \mathrm{card}(A \cup B) = 18 + 15 – 7 = 26 \]
Rezultă că 26 de elevi joacă cel puțin un sport.


Exemplu 3: Se consideră primele 100 de numere naturale.

 

i) Câte numere dintre acestea se divid la 2?

ii) Câte numere dintre acestea se divid la 5?

iii) Câte numere dintre acestea se divid și la 2 și la 5?

iv) Câte numere dintre acestea se divid la 2 sau la 5?

 

Rezolvare:

 

i) Se divid la 2 un număr de
\[
\left\lfloor \frac{100}{2} \right\rfloor = 50
\]

ii) Se divid la 5 un număr de
\[
\left\lfloor \frac{100}{5} \right\rfloor = 20
\]

iii) Se divid și la 2 și la 5 (adică la 10) un număr de
\[
\left\lfloor \frac{100}{10} \right\rfloor = 10
\]

iv) Aplicăm formula:
\[
\mathrm{card}(A \cup B) = \mathrm{card}(A) + \mathrm{card}(B) – \mathrm{card}(A \cap B)
\]
unde:
\[
\mathrm{card}(A)=50,\quad \mathrm{card}(B)=20,\quad \mathrm{card}(A \cap B)=10
\]

\[
\mathrm{card}(A \cup B)=50+20-10=60
\]

Rezultă că 60 de numere se divid la 2 sau la 5.

Exemplu 4: Câte numere divizibile cu 2 sau 3 sunt de la 1 la 123?

\( A \) – mulțimea numerelor divizibile cu 2
\( B \) – mulțimea numerelor divizibile cu 3

\[ \mathrm{card}(A \cup B)=\mathrm{card}(A)+\mathrm{card}(B)-\mathrm{card}(A \cap B) \]
Obs: Numărul numerelor divizibile cu \( p \), pe \( \mathbb{N} \), de la
\( 1 \) la \( n \) este \( \left\lfloor \frac{n}{p} \right\rfloor \)
\( 0 \) la \( n \) este \( \left\lfloor \frac{n}{p} \right\rfloor + 1 \)

\[ \mathrm{card}(A)=\left\lfloor \frac{123}{2} \right\rfloor = 61 \] \[ \mathrm{card}(B)=\left\lfloor \frac{123}{3} \right\rfloor = 41 \]
\[ (2,3)=1 \Rightarrow A \cap B \text{ este mulțimea elementelor divizibile cu } 6 \] \[ \mathrm{card}(A \cap B)=\left\lfloor \frac{123}{6} \right\rfloor = 20 \]
\[ \mathrm{card}(A \cup B)=61+41-20=102-20=82 \]