不交并

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不交并(disjoint union)是对两个或多个集合,将这些集合的元素复制为不同元素,并再次构成的新的集合。

在新的集合中,这些元素互不相同,一般用某种来源集合的下标表示。 由于下标本身有一定任意性,单独使用不交并的结果本身往往不具有意义,通常会和其他运算一同出现, 概念上作为一种保持各自集合内部结构、并忽略集合之间关系的并集使用。

定义

不相交并集
运算名称 不相交并集
运算符号 [math]\displaystyle{ \sqcup }[/math],[math]\displaystyle{ \coprod }[/math]
Latex
\sqcup
,
\coprod
运算对象 集合
运算元数 2
运算结果 集合


对集合 [math]\displaystyle{ A }[/math][math]\displaystyle{ B }[/math] ,定义集合 [math]\displaystyle{ (A \times \{0\}) \cup (B \times \{1\}) }[/math] ,叫做集合 [math]\displaystyle{ A }[/math] 与集合 [math]\displaystyle{ B }[/math]不相交并集(disjoint union),简称不交并,记作 [math]\displaystyle{ A \sqcup B }[/math]

也有人使用 [math]\displaystyle{ A \uplus B }[/math][math]\displaystyle{ A ⊍ B }[/math] 等符号. 特别地,在范畴论中,不交并对应余积,因此在对应领域里也常用余积的符号 [math]\displaystyle{ A \coprod B }[/math]

注意:这个表示不唯一,重点是把原来的元素复制成不同的。比如 [math]\displaystyle{ (\{0\} \times A) \cup (\{1\} \times B) }[/math] 以及 [math]\displaystyle{ (A \times \{1\}) \cup (B \times \{2\}) }[/math] 之类的也有人会使用。

在表达上,通常不区分 [math]\displaystyle{ A }[/math] (或 [math]\displaystyle{ B }[/math] )中的元素和 [math]\displaystyle{ A\sqcup B }[/math] 中的元素,尽管增加了额外的标记,也仍然认为集合间存在包含映射;但是仍要认为 [math]\displaystyle{ A\sqcup B }[/math] 中对应元素互不相同,一个被标记了是 [math]\displaystyle{ A }[/math] 的元素,另一个被标记了 [math]\displaystyle{ B }[/math] 的元素。

字符
Unicode码位 U+2294 Square Cup
Latex命令序列
\sqcup
字符
Unicode码位 U+228E Multiset Union
Latex命令序列
\uplus
字符
Unicode码位 U+228D Multiset Multiplication
字符
Unicode码位 U+2210 N-ary Coproduct
Latex命令序列
\coprod


多元不相交并集

对集合 [math]\displaystyle{ A_1, A_2, \dots , A_n }[/math] ,定义集合 [math]\displaystyle{ (A_1 \times \{1\}) \cup (A_2 \times \{2\}) \cup \dots \cup (A_n \times \{n\}) }[/math] ,叫做这些集合的不相交并集(disjoint union),记作 [math]\displaystyle{ A_1 \sqcup A_2 \sqcup \dots \sqcup A_n }[/math] 。也记作 [math]\displaystyle{ \bigsqcup_{i=1}^n A_i }[/math]

对应地也被记作 [math]\displaystyle{ \biguplus_{i=1}^n A_i }[/math][math]\displaystyle{ \coprod_{i=1}^n A_i }[/math] 等。

在此基础上,1个集合的并集定义为集合自身,0个集合的并集定义为空集。

多个集合的并集与依次并集相同,所以不需要做区分。

指标集上的不相交并集

对指标集形式的集族 [math]\displaystyle{ A = \{A_i\}_{i\in I} }[/math] ,定义集合 [math]\displaystyle{ \bigcup_{i\in I} (A_i \times \{i\}) }[/math] ,叫做集族中全体集合的不相交并集(disjoint union),记作 [math]\displaystyle{ \bigsqcup_{i\in I} A_i = \bigsqcup \{A_i\}_{i \in I} }[/math]

对应地也记作 [math]\displaystyle{ \biguplus_{i\in I} A_i = \biguplus \{A_i\}_{i \in I} }[/math][math]\displaystyle{ \coprod_{i\in I} A_i = \coprod \{A_i\}_{i \in I} }[/math] 等。


集合
特殊集合 空集 [math]\displaystyle{ \varnothing }[/math]全集
关系 成员关系/属于 [math]\displaystyle{ \in }[/math]
包含关系/子集/超集 [math]\displaystyle{ \subseteq }[/math]、真包含关系/真子集/真超集 [math]\displaystyle{ \subset }[/math]相等关系 [math]\displaystyle{ = }[/math]
运算 基础运算 交集 [math]\displaystyle{ \cap }[/math]并集 [math]\displaystyle{ \cup }[/math]补集 [math]\displaystyle{ \bullet^\complement }[/math]差集 [math]\displaystyle{ \setminus }[/math]
复合运算 对称差集 [math]\displaystyle{ \triangle }[/math]
笛卡尔积运算 笛卡尔积 [math]\displaystyle{ \times }[/math]、笛卡尔幂 [math]\displaystyle{ \bullet^n }[/math]幂集 [math]\displaystyle{ \mathcal{P}(\bullet) }[/math]/[math]\displaystyle{ 2^\bullet }[/math]映射的集合 [math]\displaystyle{ \bullet^\bullet }[/math]
不交并运算 不交并 [math]\displaystyle{ \sqcup }[/math]
商运算 商集 [math]\displaystyle{ \bullet/\sim }[/math]