设 A,B,C 为三个事件,指出下列各等式成立的条件.(1) ABC = A(2) A cup B cup C = A(3) A cup B = AB(4) A cup B - A = B
设 $A$,$B$,$C$ 为三个事件,指出下列各等式成立的条件. (1) $ABC = A$ (2) $A \cup B \cup C = A$ (3) $A \cup B = AB$ (4) $A \cup B - A = B$
题目解答
答案
我们来逐个分析这四个等式,给出它们成立的条件,并用中文详细说明解题过程。
(1) $ ABC = A $
分析:
- $ ABC $ 表示事件 $ A $、$ B $、$ C $ 同时发生,即 $ A \cap B \cap C $。
- 等式 $ ABC = A $ 意味着:只要 $ A $ 发生,那么 $ B $ 和 $ C $ 也一定发生。
换句话说,$ A $ 的发生蕴含 $ B $ 和 $ C $ 的发生。
数学表达:
- $ A \subseteq B \cap C $
- 因为 $ ABC = A \cap B \cap C $,所以 $ A \cap B \cap C = A $ 成立当且仅当 $ A \subseteq B \cap C $
结论:
> 等式 $ ABC = A $ 成立的条件是:事件 $ A $ 是事件 $ B $ 与 $ C $ 的子集,即 $ A \subseteq B $ 且 $ A \subseteq C $。
(2) $ A \cup B \cup C = A $
分析:
- $ A \cup B \cup C $ 是三个事件中至少有一个发生的集合。
- 等式 $ A \cup B \cup C = A $ 表示:无论 $ B $ 或 $ C $ 是否发生,整个并集都不超出 $ A $。
这意味着 $ B $ 和 $ C $ 的发生都不能带来比 $ A $ 更多的结果。
数学含义:
- $ B \subseteq A $ 且 $ C \subseteq A $
- 因为 $ A \subseteq A \cup B \cup C $ 恒成立,所以要使并集等于 $ A $,必须有 $ B \cup C \subseteq A $
结论:
> 等式 $ A \cup B \cup C = A $ 成立的条件是:事件 $ B $ 和 $ C $ 都是 $ A $ 的子集,即 $ B \subseteq A $ 且 $ C \subseteq A $。
(3) $ A \cup B = AB $
分析:
- $ A \cup B $:$ A $ 或 $ B $ 发生
- $ AB $:$ A $ 与 $ B $ 同时发生,即 $ A \cap B $
等式 $ A \cup B = A \cap B $ 意味着:“至少一个发生” 等于 “两个同时发生”
这只有在 $ A $ 和 $ B $ 完全相等,并且它们的并集等于交集时才可能。
我们知道恒有:
- $ A \cap B \subseteq A \cup B $
要使两者相等,必须有:
- $ A \cup B \subseteq A \cap B $
但这只有在 $ A = B $ 且这个集合非常“小”的情况下才可能。
进一步分析:
设 $ A \cup B = A \cap B $
令 $ x \in A $,则 $ x \in A \cup B = A \cap B $,所以 $ x \in B $
同理,若 $ x \in B $,则 $ x \in A \cup B = A \cap B $,所以 $ x \in A $
因此 $ A \subseteq B $ 且 $ B \subseteq A $,即 $ A = B $
但这还不够。因为若 $ A = B $,则:
- $ A \cup B = A $
- $ A \cap B = A $
- 所以 $ A \cup B = A \cap B = A $
所以当 $ A = B $ 时等式成立。
反过来,若 $ A \cup B = A \cap B $,上面已推出 $ A = B $
结论:
> 等式 $ A \cup B = AB $ 成立的条件是:事件 $ A $ 与事件 $ B $ 相等,即 $ A = B $。
(4) $ A \cup B - A = B $
分析:
- $ A \cup B - A $:表示在 $ A \cup B $ 中但不在 $ A $ 中的元素,即 $ (A \cup B) \setminus A $
- 根据集合运算,有恒等式:
$(A \cup B) \setminus A = B \setminus A$
因为 $ A \cup B $ 中去掉 $ A $,剩下的就是 $ B $ 中不属于 $ A $ 的部分。
所以原式变为:
$B \setminus A = B$
这意味着:$ B $ 中没有任何元素属于 $ A $,即 $ B \cap A = \varnothing $
换句话说,$ B \subseteq A^c $,即 $ B $ 与 $ A $ 互不相交。
验证:
若 $ A \cap B = \varnothing $,则:
- $ B \setminus A = B $
- 所以 $ (A \cup B) \setminus A = B $
- 等式成立
反之,若 $ (A \cup B) \setminus A = B $,则 $ B \setminus A = B $,说明 $ B \cap A = \varnothing $
结论:
> 等式 $ A \cup B - A = B $ 成立的条件是:事件 $ B $ 与事件 $ A $ 互不相交,即 $ A \cap B = \varnothing $
最终答案总结:
-
$ ABC = A $ 成立的条件是:$\boxed{A \subseteq B \text{ 且 } A \subseteq C}$
-
$ A \cup B \cup C = A $ 成立的条件是:$\boxed{B \subseteq A \text{ 且 } C \subseteq A}$
-
$ A \cup B = AB $ 成立的条件是:$\boxed{A = B}$
-
$ A \cup B - A = B $ 成立的条件是:$\boxed{A \cap B = \varnothing}$
解析
本题主要考察事件之间的集合关系,通过分析集合运算等式成立的条件,判断事件间的包含、相等或互斥关系。
(1) $ABC = A$
$ABC$ 表示 $A$、$B$、$C$ 同时发生(即 $A \cap B \cap C$)。等式 $ABC = A$ 意味着:若 $A$ 发生,则 $B$ 和 $C$ 必同时发生。
数学逻辑:$A \cap B \cap C = A$ 等价于 $A \subseteq B \cap C$($A$ 是 $B$ 与 $C$ 的交集的子集),即 $A \subseteq B$ 且 $A \subseteq C$。
结论:$A$ 是 $B$ 和 $C$ 的子集。
(2) $A \cup B \cup C = A$
$A \cup B \cup C$ 表示 $A$、$B$、$C$ 至少一个发生。等式 $A \cup B \cup C = A$ 意味着:$B$ 或 $C$ 的发生不会超出 $A$ 的范围。
数学逻辑:$A \cup B \cup C = A$ 等价于 $B \cup C \subseteq A$($B$ 和 $C$ 的并集是 $A$ 的子集),即 $B \subseteq A$ 且 $C \subseteq A$。
结论:$B$ 和 $C$ 都是 $A$ 的子集。
(3) $A \cup B = AB$
$A \cup B$ 表示 $A$ 或 $B$ 发生,$AB$ 表示 $A$ 和 $B$ 同时发生(即 $A \cap B$)。等式 $A \cup B = A \cap B$ 意味着:“至少一个发生”等于“两个同时发生”。
数学逻辑:恒有 $A \cap B \subseteq A \cup B$,要使等式成立,需 $A \cup B \subseteq A \cap B$。这仅当 $A = B$ 时成立(若 $A = B$,则 $A \cup B = A = A \cap B$)。
结论:$A$ 与 $B$ 相等。
(4) $A \cup B - A = B$
$A \cup B - A$ 表示在 $A \cup B$ 中去掉 $A$ 的部分,即 $B \setminus A$($B$ 中不属于 $A$ 的元素)。等式 $B \setminus A = B$ 意味着:$B$ 中没有元素属于 $A$。
数学逻辑:$B \setminus A = B$ 等价于 $A \cap B = \varnothing$($A$ 与 $B$ 无交集)。
结论:$A$ 与 $B$ 互斥。