বাস্তব বা চিন্তা জগতের বস্তুর যেকোনো সুনির্ধারিত সংগ্রহকে সেট বলা হয়। যেমন S = {1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100} তালিকাটি 10 থেকে বড় নয় এমন স্বাভাবিক সংখ্যার বর্গের সেট। সেটকে এভাবে তালিকার সাহায্যে বর্ণনা করাকে তালিকা পদ্ধতি বলা হয়। যে সকল বস্তু নিয়ে সেট গঠিত এদের প্রত্যেককে ঐ সেটের উপাদান বলা হয়।x,A সেটের উপাদান হলে লেখা হয় x∈A এবং x,A সেটের উপাদান না হলে লেখা হয়x∉A। উপরোক্ত সেট S কে লেখা যায় S = {x : x, 100 থেকে বড় নয় এমন পূর্ণবর্গ সংখ্যা}। এই পদ্ধতিকে সেট গঠন পদ্ধতি বলা হয়।
মনে করি
S= {x : x ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা এবং 5x ≤ 16}
T={x : x ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা এবং x2<20}
P={x : x ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা এবং √x≤2}
এই সেট তিনটির উপাদানসমূহ U ={x : x ধনাত্মক পূর্ণ সংখ্যা} সেটটির উপাদান নিয়ে গঠিত। U কে S, T, P সেটের জন্য সার্বিক সেট বিবেচনা করা যায়।
সেট সংক্রান্ত কোনো আলোচনায় একটি নির্দিষ্ট সেটকে সার্বিক সেট বলা হয়, যদি আলোচনাধীন সকল সেটের উপাদানসমূহ ঐ নির্দিষ্ট সেটের অন্তর্ভুক্ত হয়।
N = {1, 2, 3, · · · } অর্থাৎ সকল স্বাভাবিক সংখ্যা বা ধনাত্মক পূর্ণ সংখ্যার সেট।
Z = {· · · · −2, −1, 0, 1, 2, 3,....... } অর্থাৎ সকল পূর্ণ সংখ্যার সেট।
Q = {x:x=pq, যেখানে p যেকোনো পূর্ণ সংখ্যা এবং q যেকোনো ধনাত্মক পূর্ণ সংখ্যা} অর্থাৎ q সকল মূলদ সংখ্যার সেট।
R = {x : x বাস্তব সংখ্যা} অর্থাৎ সকল বাস্তব সংখ্যার সেট।
A ও B সেট হলে A কে B এর উপসেট বলা হয় যদি ও কেবল যদি A এর প্রত্যেক উপাদান B এর উপাদান হয় এবং একে A⊆B লিখে প্রকাশ করা হয়। যেমন A {2, 3}, B = {2, 3, 5, 7} এর উপসেট। A, B এর উপসেট না হলে A⊈B লেখা হয়। যেমন A = {1,3}, B = {2, 3, 5, 7} এর উপসেট নয়।
উদাহরণ ১. যদি A = {x:x ধনাত্মক পূর্ণ সংখ্যা}, B = {0} এবং X = {x:x পূর্ণ সংখ্যা} হয়, তবে A, B এবং X এর মধ্যে সম্পর্ক কী?
সমাধান: এখানে A⊆X, B⊆X, B⊆A
অনেক সময় এরূপ সেট বিবেচনা করতে হয় যাতে কোনো উপাদান থাকে না। এরূপ সেটকে ফাঁকা সেট বলা হয় এবং Ø অথবা {} লিখে প্রকাশ করা হয়।
উদাহরণ ২. {x:x বাস্তব সংখ্যা এবং x2<0} একটি ফাঁকা সেট, কেননা কোনো বাস্তব সংখ্যার বর্গ ঋণাত্মক নয়।
উদাহরণ ৩. F = {x:x, ২০১৪ সাল পর্যন্ত ফুটবলের বিশ্বকাপ বিজয়ী আফ্রিকার দেশ} একটি ফাঁকা সেট, কেননা আফ্রিকার কোনো দেশই ২০১৪ সাল পর্যন্ত ফুটবলের বিশ্বকাপ জয় করতে পারেনি।
A ও B সেট যদি এমন হয় যে এদের উপাদানগুলো একই তবে A ও B একই সেট এবং তা A = B লিখে প্রকাশ করা হয়। যেমন A = {1, 2, 3, 4}, B = {1, 2, 2, 3, 4, 4, 4}। লক্ষ কর কোনো সেটে একই উপাদান বার বার থাকলেও সেটা একবার থাকার মতই বিবেচনা করা হচ্ছে। A = B হয় যদি ও কেবল যদি A⊆Bএবং B⊆A হয়। সেট সমতা প্রমাণে এই তথ্য খুবই প্রয়োজনীয়।
A কে B এর প্রকৃত উপসেট বলা হয় যদি ও কেবল যদি A⊆B এবং A≠V। অর্থাৎ A এর প্রত্যেক উপাদান B এরও উপাদান এবং B তে অন্তত একটি উপাদান আছে যা A তে নেই। যেমন A = {1, 2}, B = {1, 2, 3} । A, B এর প্রকৃত উপসেট বুঝাতে A⊂B লেখা হয়।
ক) যেকোনো সেট A এর জন্য A⊆A। এর কারণ x ∈ A ⇒ x ∈ A
খ) যেকোনো সেট A এর জন্য ∅⊆A। এর কারণ ∅⊆A না হলে ∅ তে একটি উপাদান আছে যা A তে নাই। কিন্তু ইহা কখনই সত্য নয় কারণ Ø ফাঁকা সেট। অতএব ∅⊆A| উল্লেখ্য ফাঁকা সেট বা যেকোনো সেটের প্রকৃত উপসেট।
A ও B সেট হলে A \ B সেটটি হচ্ছে {x : x ∈ A এবং x ∉ B }
A \ B কে A বাদ B সেট বলা হয় এবং A এর যে সকল উপাদান B তে আছে সেগুলো A থেকে বর্জন করে A\ B গঠন করা হয়।A\B⊆A
উদাহরণ ৪. A = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} এবং B = {0, 2, 4, 6, 8, 10} হলে A \ B = {1, 3, 5, 7, 9} ।
সার্বিক সেট U এবংA⊆U হলে A এর পূরক সেট হচ্ছে U \ A
অর্থাৎ U \ A = {x:x∈U এবং x∉A} ।
সার্বিক সেট থেকে A সেটের উপাদানগুলো বর্জন করলেই A এর পূরক সেট পাওয়া যায় এবং তাকে A' বা Ac লিখে প্রকাশ করা হয়।
উদাহরণ ৫. যদি সার্বিক সেট U সকল পূর্ণসংখ্যার সেট হয় এবং A সকল ঋণাত্মক পূর্ণ সংখ্যার সেট হয়, তবে (U সাপেক্ষে) A এর পূরক সেট A'বা Ac = {0, 1, 2, 3, ... }
A সেটের সকল উপসেটের সেটকে A এর শক্তি সেট বলা হয় এবং P(A) দ্বারা নির্দেশ করা হয়। উল্লেখ্য যে
Ø ⊆ A। কাজেই Ø, P(A) এরও উপাদান।
A সেট | P(A) শক্তি সেট |
A=∅ | P(A)={∅} |
A={a} | P(A)={∅,A} |
A={a,b} | P(A)={∅,{a},{b},A} |
A={a,b,c} | P(A)={∅,{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c},A} |
উদাহরণ ৬. A = {a, b} এবং B = {b, c} হলে দেখাও যে, P(A)∪P(B)⊆P(A∪B)
সমাধান: এখানে
P(A)={∅,{a},{b},{c},{a,b}}, P(B)={∅,{b},{c},{b,c}}∴P(A)∪P(B)={∅,{a},{b},{c},{a,b},{b,c}}A∪B={a,b,c}, P(A∪B)={∅,{a},{b},{c},{a,b},{a,c},{b,c},{a,b,c}}
সুতরাং, P(A)∪P(B)⊆P(A∪B)
সেট সংক্রান্ত তথ্যাদি অনেক সময় চিত্রে প্রকাশ করা সুবিধাজনক। উদ্ভাবক John Venn (১৮৩৪ - ১৯২৩) এর নামানুসারে এরূপ চিত্রকে ভেনচিত্র বলা হয়। গণিত বইতে এ সম্পর্কে বিশদ আলোচনা করা হয়েছে।
উদাহরণ ৭. সার্বিক সেট U এর সাপেক্ষে A সেট এর পূরক সেট A' এর চিত্ররূপ:
A ও B সেট হলে এদের সংযোগ সেট হচ্ছে A∪B={x:x∈A অথবা x∈B}। অর্থাৎ A ও B উভয় সেটের সকল উপাদান নিয়ে গঠিত সেটই A∪B|
A ও B সেট হলে এদের ছেদ সেট হচ্ছে A∪B={x:x∈A এবং x∈B}।
অর্থাৎ A ও B সেটের সকল সাধারণ উপাদান নিয়ে গঠিত সেটই An B
উদাহরণ ৮. সার্বিক সেট U={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} এর দুইটি উপসেট A = {x : x মৌলিক সংখ্যা} এবং B = {x : x বিজোড় সংখ্যা}।
তাহলে A = {2, 3, 5, 7} এবং B = {1, 3, 5, 7, 9}।
সুতরাং A∪B = {1, 2, 3, 5, 7, 9}, A∩B = {3, 5, 7},
A'= {0, 1, 4, 6, 8, 9}, B' = {0, 2, 4, 6, 8},
A'∪B' = {0, 1, 2, 4, 6, 8, 9}, A'∩B' = {0, 4, 6, 8},
(A∩B)'= {0, 1, 2, 4, 6, 8, 9}, (A∪B)' = {0, 4, 6, 8} ।
যদি A ও B সেট এমন হয় যে A∩B = Ø, তবে A ও B কে নিশ্ছেদ সেট বলা হয়।
উদাহরণ ৯. A {x : x ধনাত্মক পূর্ণ সংখ্যা} এবং B {x : x ঋণাত্মক পূর্ণ সংখ্যা} হলে A ও B সেটদ্বয় নিশ্ছেদ, কেননা A∩B=∅
উদাহরণ ১০.A = {x:x∈R এবং 0≤x≤2} এবং B = {x:x∈N এবং 0≤x≤2} হলে B⊆A, A∪B=A, A∩B=B={1,2} ।
দুইটি সেট A এবং B এর কার্তেসীয় গুণজ A×B = {(x,y):x∈Aএবংy∈B}।
উদাহরণ ১১. A = {1, 2}, B = {a, b, c} দুইটি সেট। সুতরাং এই দুইটি সেটের কার্তেসীয় গুণজ সেট A×B={(1,a),(1,b),(1,c),(2,a),(2,b),(2,c)} |
এখানে প্রত্যেক ক্ষেত্রে U সার্বিক সেট এবং A,B,C সেটগুলো U এর উপসেট।
ক) বিনিময় বিধি
(১) A∪B=B∪A (২) A∩B=B∩A
খ) সংযোগ বিধি
(১) (A∪B)∪C=A∪(B∪C) (২) (A∩B)∩C=A∩(B∩C)
গ) বন্টন বিধি
(১) A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C) (২) An (BUC) = (AB) U (ANC)
ঘ) ডি মরগ্যানের সূত্র
(১) (A∪B)'=A'∩B' (২) (A∩B)'=A'∪B'
ঙ) অন্যান্য সূত্র
(১) A∪A=A, A∩A=A (২) A∪∅=A, A∩∅=∅
(৩) A∪U=U, A∩U=A (৪) A⊆B⇒B'⊆A'
(৫) A⊆B⇒A∪B=B (৬) A⊆B⇒A∩B=A
(৭) A⊆A∪B (৮) A∩B⊆A
(৯)A\B=A∩B'
নিচের বামের চিত্রে গাঢ় অংশটুকু A∪B এবং B∪A উভয় সেটই নির্দেশ করে। সুতরাং এক্ষেত্রে দেখা যাচ্ছে A∪B=B∪A। নিচের ডানের চিত্রে গাঢ় অংশটুকু A∩B এবং B∩A উভয় সেটই নির্দেশ করে। সুতরাং এক্ষেত্রে দেখা যাচ্ছে A∩B=B∩A|
উপরে ভেনচিত্রের সাহায্যে যাচাই করা হয়েছে। এবার সুনির্দিষ্ট উদাহরণ দিয়ে দেখা যাক।
মনে করি A = {1,2,4} এবং B = {2, 3, 5} দুইটি সেট।
তাহলে, ।
আবার, ।
সুতরাং এক্ষেত্রে A∪B=B∪A
অন্য দিকে, এবং ।
সুতরাং এক্ষেত্রে A∩B=B∩A
নিচের বামের চিত্রে গাঢ় অংশটুকু A∪(B∪C) এবং (A∪B)∪C উভয় সেটই নির্দেশ করে। সুতরাং এক্ষেত্রে A∪(B∪C)=(A∪B)∪C। নিচের ডানের চিত্রে গাঢ় অংশটুকু A∩(B∩C) এবং (A∩B)∩C উভয় সেটই নির্দেশ করে। সুতরাং এক্ষেত্রে (A∩B)∩C=A∩(B∩C)।
উপরে ভেনচিত্রের সাহায্যে যাচাই করা হয়েছে। এবার সুনির্দিষ্ট উদাহরণ দিয়ে দেখা যাক।
মনে করি এবং ।
তাহলে,
এবং A∪(B∪C)={a,b,c,d} ∪ {b,c,d,f,g}={a,b,c,d,f,g}।
আবার, A∪B={a,b,c,d} ∪ {b,c,f}={a,b,c,d,f}
এবং (A∪B)∪C={a,b,c,d,f} ∪ {c,d,g}={a,b,c,d,f,g}।
সুতরাং এক্ষেত্রে (A∪B)∪C=A∪(B∪C)।
আবার, B∩C={b,c,f} ∩ {c,d,g}={c}
এবংA∩(B∩C)={a,b,c,d} ∩ {c}={c} ।
আবার,A∩B={a,b,c,d} ∩ {b,c,f}={b,c}
এবং(A∩B)∩C={b,c} ∩ {c,d,g}={c}।
সুতরাং এক্ষেত্রে A∩(B∩C)=(A∩B)∩C
দ্রষ্টব্য: সেটের সংযোগ ও ছেদ প্রক্রিয়া দুইটির প্রতিটি অপরটির প্রেক্ষিতে বন্টন নিয়ম মেনে চলে।
প্রতিজ্ঞা ১ (ডি মরগ্যানের সূত্র): সার্বিক সেট U এর যেকোনো উপসেট A ও B এর জন্য
ক) (A∪B)'=A'∩B' খ) (A∩B)'=A'∪B'
প্রমাণ: ( কেবল প্রথমটির প্রমাণ নিচে দেখানো হয়েছে। পরেরটির প্রমাণ নিজে কর।)
ক) মনে করি,x∈(A∪B)'। তাহলে, x∉A∪B|
⇒x∉Aএবং x∉B ⇒x∈A' এবং x∈B' ⇒x∈A'∩B'
∴(A∪B)'⊆A'∩B'
আবার মনে করি,x∈A'∩B'। তাহলে, x∈A' এবং x∈B'
⇒x∉Aএবংx∉B⇒x∉A∪B⇒x∈(A∪B)'
∴A'∩B'=(A∪B)'
সুতরাং (A∪B)'=A'∩B'।
প্রতিজ্ঞা ২. সার্বিক সেট U এর যেকোনো উপসেট A ও B এর জন্য A\B=A∩B'
প্রমাণ: মনে করি, x∈A\B। তাহলে, x∈A এবং x∈B।
⇒x∈A এবং x∈B' ⇒x∈A∩B'
∴A\B⊆A∩B'।
আবার মনে করি, x∈A∩B'। তাহলে, x∈A এবং x∈B'।
⇒x∈Aএবং x∉B ⇒x∈A\B
∴A∩B'⊆A\B
সুতরাং, A\B=A∩B'
প্ৰতিজ্ঞা ৩. যেকোনো সেট A,B,C এর জন্য
ক) A×(B∩C)=(A×B)∩(A×C)
খ)A×(B∪C)=(A×B)∪(A×C)
প্রমাণ:(কেবল প্রথমটির প্রমাণ নিচে দেখানো হয়েছে। পরেরটির প্রমাণ নিজে কর।)
ক) সংজ্ঞানুসারে, A×(B∩C)
={(x,y): x∈A, x∈B এবং y∈C}
={(x,y): (x,y)∈A×B এবং (x,y)∈A×C}
∴A×(B∩C)⊆(A×B)∩(A×C)
আবার, (A×B)∩(A×C)
={(x,y):(x,y)∈A×B এবং (x,y)∈A×C}
={(x,y): x∈A, y∈B এবং x∈A, y∈C}
∴(A×B)∩(A×C)⊆A×(B∩C)
সুতরাং, A×(B∩C)=(A×B)∩(A×C)।
সেট প্রক্রিয়া সংক্রান্ত আরো কতিপয় প্রতিজ্ঞা
ক) A যেকোনো সেট হলে A⊆A।
খ) ফাঁকা সেট ∅ যেকোনো সেট A এর উপসেট।
গ) A ও B যেকোনো সেট হলে A=B হবে যদি ও কেবল যদি A⊆B এবং B⊆A হয়।
ঘ) যদি A⊆∅ হয়, তবে A=∅।
ঙ) যদি A⊆B এবং B⊆C তবে, A⊆C।
চ) A ও B যেকোনো সেট হলে, A∩B⊆A এবং A∩B⊆B।
ছ) A ও B যেকোনো সেট হলে, A⊆A∪B এবং B⊆A∪B।
প্রমাণ: কেবল দুইটি প্রতিজ্ঞার প্রমাণ দেওয়া হয়েছে। অন্যগুলো নিজে কর।
ঘ) দেওয়া আছে, A⊆∅, আবার আমরা জানি, ∅⊆A। সুতরাং A=∅ ।
ছ) সেট সংযোগের সংজ্ঞানুযায়ী, A সেটের সকল উপাদান A∪B সেটে থাকে। সুতরাং উপসেটের সংজ্ঞানুযায়ী A⊆A∪B। একই যুক্তিতে B⊆A∪B।
মনে করি, A= {a,b,c} তিনজন লোকের সেট এবং B= {30, 40, 50} ঐ তিনজন লোকের বয়সের সেট। অধিকন্তু মনে করি, a এর
বয়স 30 বছর, b এর বয়স 40 বছর এবং c এর বয়স 50 বছর। বলা যায় যে, A সেটের সাথে B সেটের এক-এক মিল আছে।
সংজ্ঞা ১ (এক-এক মিল). যদি A সেটের প্রতিটি উপাদানের সাথে B সেটের একটি ও কেবল একটি উপাদান এবং B সেটের প্রতিটি
উপাদানের সাথে A সেটের একটি ও কেবল একটি উপাদানের মিল স্থাপন করা যায়, তবে তাকে A ও B এর মধ্যে এক-এক মিল বলা
হয়। A ও B এর মধ্যে এক-এক মিলকে সাধারণত A↔B লিখে প্রকাশ করা হয় এবং A সেটের কোনো সদস্য x এর সঙ্গে B
সেটের যেসদস্য y এর মিল করা হয়েছে তা x↔Y লিখে বর্ণনা করা হয়।
ধরি, A = {1,2,3} এবং B = {a, b, c} দুইটি সেট। নিচের চিত্রে A ও B সেটদ্বয়ের মধ্যে একটি এক-এক মিল স্থাপন করে দেখানো হলো:
সংজ্ঞা ২ (সমতুল সেট). যেকোনো সেট A ও B এর মধ্যে যদি একটি এক-এক মিল A↔B বর্ণনা করা যায়, তবে A ও B কে সমতুল সেট বলা হয়। A ও B কে সমতুল বোঝাতে A~B লেখা হয়। A~B হলে, এদের যেকোনো একটিকে অপরটির সাথে সমতুল বলা হয়। লক্ষণীয় যে, যেকোনো সেট A, B ও C এর জন্য
ক) A~A
খ) A~B হলে B~A
গ) A~B এবং B~C হলে A~C
উদাহরণ ১২. দেখাও যে, A={1, 2, 3, · · ·, n} এবং B={1, 3, 5, · · ·, 2n – 1} সেটদ্বয় সমতুল, যেখানে n একটি স্বাভাবিক সংখ্যা।
সমাধান: A ও B সমতুল, কারণ সেট দুইটির মধ্যে নিচের মতো একটি এক-এক মিল রয়েছে।
মন্তব্য: উপরে চিত্রিত এক-এক মিলটিকে A↔B:k↔2k-1, k∈A দ্বারা বর্ণনা করা যায়।
উদাহরণ ১৪. দেখাও যে, স্বাভাবিক সংখ্যার সেট N এবং জোড় সংখ্যার সেট A = {2, 4, 6, 2n, · } সমতুল।
সমাধান: N = {1, 2, 3, , n, . . . } ও A সমতুল সেট, কারণ N এবং A এর মধ্যে নিচের চিত্রের মতো একটি এক-এক মিল রয়েছে।
মন্তব্য: উপরে চিত্রিত এক-এক মিলটিকে N↔A:n↔2n,n∈N দ্বারা বর্ণনা করা যায়।
দ্রষ্টব্য: ফাঁকা সেট কে নিজের সমতুল ধরা হয়। অর্থাৎ, ~
প্রতিজ্ঞা 8. প্রত্যেক সেট A তার নিজের সমতুল। অর্থাৎ, A~A
প্রমাণ: A=∅ হলে, A~A ধরা হয়। আর A≠∅ হলে প্রত্যেক সদস্য এর সঙ্গে তার নিজেকে মিল করে এক-এক মিল A↔A:x↔x,x∈A স্থাপিত হয়। সুতরাং A~A।
প্রতিজ্ঞা ৫. A ও B সমতুল সেট এবং B ও C সমতুল সেট হলে A ও C সমতুল সেট।
প্রমাণ: যেহেতু A~B, সুতরাং A এর প্রত্যেক সদস্য x এর সঙ্গে B এর একটি অনন্য সদস্য এর মিল করা যায়। আবার যেহেতু B~C, সুতরাং B এর এই সদস্য y এর সঙ্গে C এর একটি অনন্য সদস্য z এর মিল করা যায়। এখন A এর সদস্য x এর সঙ্গে C এর সদস্য z এর মিল করা হলে, A ও C সেটের মধ্যে একটি এক-এক মিল স্থাপিত হয়। অর্থাৎ, A~C হয়।
a ও b বাস্তব সংখ্যা এবং a < b হলে
ক) (a,b)={x∈R:a<x<b} কে খোলা ব্যবধি (open interval) বলে।
খ) [a,b]={x∈R:a≤x≤b} কে বদ্ধ ব্যবধি (closed interval) বলে।
গ) (a,b]={x∈R:a<x≤b} এবং [a,b)={x∈R: a≤x<b} কে যথাক্রমে খোলা-বদ্ধ ও বদ্ধ-খোলা ব্যবধি বলে।
Read more