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Operações com dois conjuntos Vagner Luis Zanin Introdução As operações envolvendo conjuntos aparecem de modo natural, a partir do momento em que definimos as relações entre elemento e conjunto, ou mesmo entre dois conjuntos. Elas aparecem frequentemente em aplicações diversas no âmbito da Matemática e em outras áreas como ferra- menta para a descrição de modelos. Os conceitos estudados por nós são quase que basicamente aplicados a conjuntos numéri- cos, mas é possível estender essas propriedades para conjuntos que sejam formados por outros elementos, como animais e plantas. Vale destacar que quando falamos em relação entre conjuntos, estudamos seu comportamento e seus elementos, quando relacionados com outros conjuntos. Apesar de, às vezes, termos a impres- são de que estamos trabalhando com ideias primárias ou básicas, o significado que deve ser aplicado à palavra “básico”, neste caso, é o de mais importante, essencial, primordial e não o de mais simples. Objetivos de aprendizagem Ao final desta aula, você será capaz de: • Compreender as diferentes operações com conjuntos: união, intersecção e diferença entre dois conjuntos. 1 Como representar um conjunto? Para representar um conjunto, utilizamos letras maiúsculas do alfabeto. Já seus elementos são identificados pelas letras minúsculas. Nesse sentido, destacamos três formas de representa- ção de um conjunto: • listagem dos elementos - todos os elementos são apresentados em forma de lista, entre chaves e separados por vírgula ou ponto e vírgula. Ex: A = {0, 2, 4, 6, 8}. • por propriedades - quando não for conveniente escrever todos os elementos que for- mam o conjunto, pela grande quantidade, ele deve ser representado por uma proprie- dade comum a todos os seus elementos. Ex: C = {x ⏐ x é uma vogal do nosso alfabeto}. • diagrama de Venn – criado pelo matemático inglês John Venn, é uma representação gráfica do conjunto através de uma figura plana fechada, com o objetivo de facilitar as relações de união e intersecção entre conjuntos. F C G H E D I Figura 1 – Diagrama de Venn Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. SaIba maIS! O matemático inglês John Venn (1834 – 1923) foi um profundo conhecedor de lógica e da teoria das probabilidades. Ele contribuiu com o desenvolvimento da álgebra booleana através da representação das uniões e interseções de conjuntos via diagramas. Leia mais em: <http://w3.ufsm.br/ppgf/wp-content/uploads/2011/10/ dissertacao-mendonca.pdf>. Nos próximos tópicos estudaremos a relação de pertinência, inclusão e igualdade entre conjuntos. 2 Pertinência na teoria de conjuntos É a relação entre elemento e conjunto, que indica se um determinado elemento pertence ou não a um dado conjunto. Exemplo: Considerando A = {1, 2, 5, 7, 9} 7 ∈ A, ou seja, o elemento 7 pertence ao conjunto A. 3 ∉ A, ou seja, o elemento 3 não pertence ao conjunto A. É importante observar que a relação de pertinência apenas nos dá a relação específica entre elemento e conjunto, mostrando se um elemento pertence ou não pertence ao conjunto dado. 3 Inclusão na teoria de conjuntos Neste tópico, teremos a noção de subconjunto de um conjunto. Para tal, considere os conjun- tos A e B, onde A é subconjunto de B se, e somente se, todo elemento de A for elemento de B. Esta é a relação de inclusão, sendo denotada por A ⊂ B (lemos A está contido em B). Contrariamente, se existir pelo menos um elemento de A que não é elemento de B, teremos A ⊄ B e, neste caso, A não é um subconjunto de B, isto é, A não está contido em B. Pertinência Inclusão No caso em que A ∈ B, o diagrama de Venn fica: B C G H E D IA No caso em que A ⊂ B, o diagrama de Venn fica: B C G H E D I A Quadro 1 – Pertinência e inclusão Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. 4 Igualdade entre conjuntos Essa relação ocorre quando dois ou mais conjuntos são iguais, ou seja, quando apresentam os mesmos elementos, independentemente da ordem. Se temos os conjuntos A= {1; 2; 3}, B = {3; 2;1} e C= {1; 1; 2; 2; 3; 3; 3}, verificamos que A = B, logo: A = B ↔ A ⊂ B e B ⊂ A, e também verificamos que B = C, logo: B ⟷ C ⊂ B ⊂ C e C ⊂ B. 5 Operações com dois conjuntos As operações entre conjuntos são de extrema importância, pois suas ideias são utilizadas em áreas como a lógica e a matemática básica. O seu estudo consiste em analisar o comporta- mento dos conjuntos, dos elementos e das interações entre eles. A seguir, conheceremos melhor operações como: união, interseção, subtração e complementar. Vale destacar que o seu estudo não termina por aqui, mas a partir desse conteúdo é possível ter uma base consistente para que se possa aprofundar cada vez mais o conhecimento sobre os conjuntos. 5.1 União entre conjuntos A união ocorre quando juntamos os elementos de vários conjuntos, formando um novo con- junto. Ou seja, pegamos os elementos dos conjuntos envolvidos na operação e reunimos em um único conjunto, não importando a ordem e nem a quantidade dos elementos. A ideia se aplica quando trabalhamos com conjuntos que possuem ou não elementos em comum. A B Figura 2 – Representação da união entre conjuntos Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. ExEmPlO Dados os conjuntos A = {0, 1} e B = {1, 2, 4, 5, 6}, o conjunto união será C = {0,1,2,4,5,6} e é indicado por C = A∪B. A B 0 1 2 4 5 6 2 4 5 6 2 4 5 6 0 1 C Figura 3 – C = A ∪ B Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. Assim, a união consiste em agrupar todos os elementos existentes em dois ou mais conjun- tos. Vale ressaltar que os elementos iguais serão considerados apenas uma vez. 5.2 Interseção de conjuntos A interseção entre A e B é o conjunto formado pelos elementos que estão simultaneamente nos dois conjuntos. Considere A e B e imagine que estes conjuntos possuem elementos em comum (ou elemen- tos que são descritos em ambos conjuntos): à reunião destes elementos damos o nome de interseção. A B Figura 4 – A ∩ B Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. ExEmPlO Se A = {0, 1} e B = {1, 2, 4, 5, 6}, o conjunto interseção de A e B será C = A ∩ B. Logo, C = {1}. A B 0 1 2 4 5 6 2 4 5 6 Figura 5 – A ∩ B Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. FIqUE atEntO! Se na interseção de dois conjuntos quaisquer A e B forem o conjunto vazio, pode- mos dizer que os conjuntos A e B são disjuntos. Assim, a interseção consiste em agrupar em um único conjunto todos os elementos comuns ou que ocorrem ao mesmo tempo entre os conjuntos. Aqui também vale a informação de que, caso existam elementos iguais, estes serão considerados apenas uma vez. 5.3 Subtração de conjuntos A operação representa a retirada dos elementos do conjunto A que também aparecem em B. Dessa forma, temos: A – B = {x ∈ A tal que x ∉ B}. Podemos imaginar a seguinte situação, em dois momentos distintos: o primeiro é quando somente parte dos elementos de A está na interseção com conjunto, por exemplo. Neste caso, aplica-se a definição sem problemas. O segundo caso ocorre quando temos todo o conjunto A contido no B. Para esta situação, veremos a ideia de complementar, ainda nesta aula. A B Figura 6 – Diferença de conjuntos Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. Acompanhe: considerando os conjuntos A= {0, 1, 2} e B = {1, 2, 4, 5, 6}, devemos retirar do conjunto B todos os elementos que também aparecem no conjunto A. A B 0 4 5 6 4 5 6 C 1 2 Figura 7 – B – A Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. Como podemos observar na Figura 8, temos C = B – A = {4, 5, 6}. 5.4 Complemento de um conjunto A partir da diferença entre A e B, podemos defi nir o complemento de um conjunto. Se tiver- mos, por exemplo, B ⊂ A, chamamos complementar de B em relação a A o conjunto diferença, representado por A – B. Dessa forma, temos por CA B = A – B. FIqUE atEntO! O conceito de complementar de um conjunto está inteiramente associado com o conceito de subtração, já que o complementar consiste na subtração do conjunto menor em relação ao maior. É importante destacar que esta operação só é válida quando estamos trabalhandocom conjuntos contidos em outro conjunto. Nesse caso, se A = {g, e, h, j, d, f, i, a, k} e B = {a, f, k, i}: g h i j k f a d e A B Figura 8 – Conjunto A e B Fonte: Elaborado pelo autor, 2016. Considerando o conjunto A e retirando os elementos que também ocorrem no conjunto B, teremos, como solução, CA B = A – B = {f, a, k, i}. FIqUE atEntO! Quando trabalhamos as operações entre conjuntos, manipulamos basicamente os elementos de que compõem cada conjunto. Ou seja, sempre que trabalhamos com conjuntos, o nosso interesse principal é interação dos elementos com os conjuntos envolvidos em uma determinada operação. É importante ressaltar que o foco na operação complementar são os elementos pertencen- tes ao conjunto maior e não ao que está contido nele. Esse conceito aplica-se somente quando trabalhamos com a subtração de um conjunto que está contido em outro conjunto, onde retiramos do maior os elementos do menor. Fechamento Nesta aula, você compreendeu conceitos e propriedades importantes sobre operações com dois conjuntos. Você teve a oportunidade de ver: • As formas possíveis de representação de um conjunto; • Os conceitos básicos sobre as operações entre conjuntos, como por exemplo, pertinên- cia, inclusão, união, interseção, subtração e complementar. Referências BEZERRA, M. J. Matemática para o ensino médio. São Paulo: Scipione, 2001. IEZZI, Gelson; MURAKAMI, Carlos. Fundamentos de matemática elementar: Conjuntos e funções. V.1. São Paulo: Atual, 1998. MENDONÇA, Bruno Ramos. Conhecimento simbólico em John Venn. 2013. 88 folhas. Disserta- ção de Mestrado. Pós-Graduação em Filosofia, Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do Sul, 2013. UAEC/UFCG Universidade Federal de Campina Grande. John Venn. Disponível em: <http://www. dec.ufcg.edu.br/biografias/JohnVenn.html>. Acesso em: 15 ago. 2016. ZÖLD, Harold H. N.; CORREA, Sérgio. Matemática. São Paulo: Círculo do Livro, 1996.
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