Back to MATH1081返回MATH1081

MATH1081 - Final Review Notes (Local)MATH1081 Final 复习笔记(本地版)

与站点现有 UI 风格保持一致。内容来源于 Notion 复习页并做结构化整理。

1. 集合与区间并交

∈、⊆、并/交、空集与基数,连续整数区间

2. 函数计数

从大小 m 到大小 n:函数/单射/满射

3. 英文句式 → 逻辑式

P only if Q、Q if P、否定、核心等价

4. 对称差命题分析

X=A∩B, Y=A∪C, Z=A⊕B 的恒真与反例

5. 解题策略

简化、分组、举例验证与反例构造

6. 30题 Final 测验

17/10/3 难度分布,含解析与统计

1. 集合与区间并交

符号: $x\in A$ (属于)、$A\subseteq B$ (子集)、$A\cup B$ (并)、$A\cap B$ (交)、$\varnothing$ (空集)、$|A|$ (基数)。

连续整数的基数: $|\{a,a+1,\dots,b\}| = (b-a)+1$。

核心技巧:区分“集合的集合”与“元素的集合”

当集合 $A=\{S_1, S_2, \dots, S_{16}\}$ 时,$A$ 的元素是**集合** $S_n$ 本身,所以 $|A|=16$。而 $B=\bigcup S_n$ 是把所有 $S_n$ 的**元素**合并,计算的是元素的总数。

例题:一串相互重叠的整数区间 $S_n = \{x \in \mathbb{Z} \mid 1000-n \le x \le 1326+n\}$,其中 $n \in \{0, 1, \dots, 15\}$。

  • $A=\{S_0,\dots,S_{15}\}$,所以 $|A|=16$。
  • $B=\bigcup_{n=0}^{15} S_n$:最小下界是 $1000-15=985$,最大上界是 $1326+15=1341$。故 $|B| = (1341-985)+1=357$。(*注:数值已根据更合理的区间定义调整*)
  • $D=\bigcap_{n=0}^{15} S_n$:最大下界是 $1000-0=1000$,最小上界是 $1326+0=1326$。故 $|D| = (1326-1000)+1=327$。
  • $E$ 是“所有子集”中的空集,故 $E=\varnothing,\ |E|=0$。

2. 函数计数(从大小 m 到大小 n)

设定义域 $A$,$|A|=m$;陪域 $B$,$|B|=n$。

  • 所有函数 $f: A \to B$: $n^m$。
  • 单射 (Injective / one-to-one): 条件 m <= n,计数 $P(n,m)=\dfrac{n!}{(n-m)!}$。
  • 满射 (Surjective / onto): 条件 m >= n。若不满足,计数为 0。若满足,用容斥原理计数。
  • 双射 (Bijective): 条件 m = n,计数 m!。

例题:从 $A=\{1,2,3\}$ ($m=3$) 到 $B=\{a,b,c,d\}$ ($n=4$) 的函数。

  • 所有函数: $4^3=64$。每个 $A$ 中元素可映到 $B$ 中4个不同元素。
  • 单射: $m=3 \le n=4$,存在。$P(4,3) = \frac{4!}{1!} = 24$。
  • 满射: $m=3 < n=4$,不存在,计数为0。
  • 双射: $m\ne n$,不存在,计数为0。

3. 英文句式 → 逻辑式

核心等价: $A\to B \equiv \neg A\lor B$。这是所有逻辑翻译的基石。

否定 (Negation): $\neg(A\to B) \equiv A \land \neg B$ (箭头变AND,后面取反)。

分组与推导:

英文句式逻辑式推导
if P, then Q
P only if Q
Q if P
$P\to Q$标准蕴含
if Q, then P
P or not Q
$Q\to P$$Q\to P \equiv \neg Q \lor P$
if not Q, then P
P or Q
$P\lor Q$$\neg Q\to P \equiv \neg(\neg Q)\lor P \equiv Q\lor P$
P and not Q$P\land\neg Q$直接翻译,是 $P\to Q$ 的否定

4. 对称差命题分析

定义: $X = A \cap B$, $Y = A \cup C$, $Z = A \oplus B = (A\cup B)\setminus(A\cap B)$。

恒真命题证明:

  • 证明 $X\subseteq Y$: 对任意 $x\in X$,由定义 $x\in A\cap B$,故 $x\in A$。因为 $Y=A\cup C$,所以 $x\in Y$。证毕。
  • 证明 $X\cap Z=\varnothing$: $X$ 的元素必须同时在 $A$ 和 $B$ 中。$Z$ 的元素必须在 $A$ 或 $B$ 但不同时在。这两个条件互斥,所以交集为空。

常见陷阱与反例:

命题 $Y\subseteq X\cup Z$ 不总为真。反例:$A=\{1\},B=\{2\},C=\{3\}$。此时 $Y=\{1,3\}$,而 $X=\varnothing, Z=\{1,2\}$,故 $X\cup Z=\{1,2\}$。显然 $\{1,3\} \not\subseteq \{1,2\}$。

5. 解题策略

两大核心策略:

  • 举例验证法 (Proof by Example):
    • 何时用:快速排除错误选项,建立直觉。
    • 方法:取最小最简单的集合,如 $A=\{1\}, B=\{2\}, C=\{3\}$。
    • 注意:举例成功不等于恒真,可能只是特例。
  • 形式化证明/反例法 (Formal Proof/Counterexample):
    • 何时用:需要 100% 确定命题恒真或恒假时。
    • 方法:用集合定义和运算法则推导,或构造一个使其不成立的反例。
    • 技巧:如果形式化证明走不通,很可能命题是假的,应立刻转向构造反例。
进入 Final 30 题测验