מהי מערכת החשמל

שאלה אחת ב תורת הקבוצות האם ערכה היא תת קבוצה של קבוצה אחרת. קבוצת משנה של א היא קבוצה שנוצרת על ידי שימוש בכמה מהאלמנטים מהסט א. על מנת ש ב להיות תת קבוצה של א, כל אלמנט של ב חייב להיות גם מרכיב של א.

לכל סט יש כמה קבוצות משנה. לפעמים רצוי להכיר את כל קבוצות המשנה האפשריות. מבנה המכונה מערכת הכוח מסייע במאמץ זה. מערכת הכוח של הסט א הוא סט עם אלמנטים שהם גם סטים. מערך כוח זה נוצר על ידי הכללת כל קבוצות המשנה של סט נתון א.

נשקול שתי דוגמאות למערכות כוח. לראשונה, אם נתחיל עם הסט א = {1, 2, 3}, אז מהי ערכת הכוח? אנו ממשיכים לרשום את כל קבוצות המשנה של א.

• ה סט ריק היא תת קבוצה של א. אכן סט ריק הוא תת-קבוצה של כל קבוצה. זו תת המשנה היחידה שאין בה אלמנטים של א.
• הסטים {1}, {2}, {3} הם קבוצות המשנה היחידות של א עם אלמנט אחד.
• הסטים {1, 2}, {1, 3}, {2, 3} הם קבוצות המשנה היחידות של א עם שני אלמנטים.
• כל קבוצה היא תת קבוצה של עצמה. לכן א = {1, 2, 3} היא תת-קבוצה של א. זו תת המשנה היחידה עם שלושה אלמנטים.

לדוגמא השנייה, נשקול את מערך הכוח של ב ={1, 2, 3, 4}. הרבה ממה שאמרנו לעיל דומה כעת, אם לא זהה:

• הסט הריק ו ב שתי קבוצות המשנה.
• מכיוון שיש ארבעה אלמנטים של ב, יש ארבע קבוצות משנה עם אלמנט אחד: {1}, {2}, {3}, {4}.
• מכיוון שכל תת-קבוצה של שלושה אלמנטים יכולה להיווצר על ידי ביטול אלמנט אחד מ ב ויש ארבעה אלמנטים, יש ארבע קבוצות משנה כאלה: {1, 2, 3}, {1, 2, 4}, {1, 3, 4}, {2, 3, 4}.
• נותר לקבוע את קבוצות המשנה עם שני אלמנטים. אנו יוצרים קבוצת משנה של שני אלמנטים שנבחרו מתוך קבוצה של 4. זה שילוב ויש ג (4, 2) = 6 מהצירופים הללו. קבוצות המשנה הן: {1, 2}, {1, 3}, {1, 4}, {2, 3}, {2, 4}, {3, 4}.

ישנן שתי דרכים שערכת הכוח של סט א מסומן. אחת הדרכים לציין זאת היא להשתמש בסמל ע( א), שם לפעמים המכתב הזה ע כתוב עם תסריט מסוגנן. סימון נוסף למערכת הכוח של א הוא 2^א. סימון זה משמש לחיבור ערכת החשמל למספר האלמנטים בערכת החשמל.

נבחן סימון זה בהמשך. אם א הוא סט מוגדר עם n אלמנטים, ואז מערכת הכוח שלה P (א ) יהיו 2ⁿ אלמנטים. אם אנו עובדים עם מערכת אינסופית, לא מועיל לחשוב על 2ⁿ אלמנטים. עם זאת, משפט של קנטור אומר לנו שהקרדינליות של הסט וערכת הכוח שלו לא יכולה להיות זהה.

זו הייתה שאלה פתוחה במתמטיקה האם הקרדינליות של מערך הכוח של סט אינסופי באינספור תואמת את הקרדינליות של הממשיות. הפיתרון של שאלה זו הוא טכני למדי, אך אומר כי אנו עשויים לבחור לבצע זיהוי זה של קרדינליות או לא. שתיהן מובילות לתיאוריה מתמטית עקבית.

נושא ההסתברות מבוסס על תורת הקבוצות. במקום להתייחס לסטים ותתי קבוצות אוניברסליים, אנו מדברים עליהם מדגם חללים ו אירועים. לפעמים בעבודה עם מרחב מדגם אנו רוצים לקבוע את האירועים של אותו שטח מדגם. מערך הכוח של שטח המדגם שיש לנו ייתן לכולנו אירועים אפשריים.