วันพุธที่ 11 มกราคม พ.ศ. 2555

เซต (sets)


เซต (Sets) หมายถึง กลุ่มสิ่งของต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น คน สัตว์ สิ่งของ
หรือนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ ซึ่งสามารถระบุสมาชิกในกลุ่มได้ และเรียก
สมาชิกในกลุ่มว่า "สมาชิกของเซต"


• การเขียนเซต
การเขียนเซตนิยมใช้อักษรตัวใหญ่เขียนแทนชื่อเซต และสามารถเขียนได้ 2แบบ
1. แบบแจกแจงสมาชิกของเซต
ตัวอย่างเช่นA = {1, 2, 3, 4, 5}
B = { a, e, i, o, u}
C = {...,-2,-1,0,1,2,...}
2. แบบบอกเงื่อนไขของสมาชิกในเซต
ตัวอย่างเช่นA = { x | x เป็นจำนวนเต็มบวกที่มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5}
B = { x | x เป็นสระในภาษาอังกฤษ}
C = {x | x เป็นจำนวนเต็ม}
สัญลักษณ์ที่ใช้แทนเซตของจำนวนต่างๆมีดังนี้
I- แทนเซตของจำนวนเต็มลบQ- แทนเซตของจำนวนตรรกยะที่เป็นลบ
I+ แทนเซตของจำนวนเต็มบวกQ+ แทนเซตของจำนวนตรรกยะที่เป็นบวก
I แทนเซตของจำนวนเต็มQ แทนเซตของจำนวนตรรกยะ
N แทนเซตของจำนวนนับR แทนเซตของจำนวนจริง
• เซตจำกัด
บทนิยามเซตจำกัด คือ เซตที่สามารถระบุจำนวนสมาชิกในเซตได้
ตัวอย่างเช่นA = {1, 2, 3, 4, 5}มีสมาชิก 5 สมาชิก
B = { a, e, i, o, u}มีสมาชิก 5 สมาชิก
• เซตอนันต์
เซตอนันต์ คือ เซตที่ไม่ใช่เซตจำกัด หรือเซตที่มีจำนวนสมาชิกมากมายนับไม่ถ้วน
ตัวอย่างเช่่น C = {...,-2,-1,0,1,2,...}
• เซตที่เท่ากัน
เซต A และเซต B จะเป็น เซตที่เท่ากัน ก็ต่อเมื่อ สมาชิกทุกตัวของเซต A เป็นสมาชิกของเซต B และสมาชิกทุกตัวของเซต B เป็นสมาชิกทุกตัวของเซต A สามารถเขียนแทนได้ด้วยสัญลักษณ์ A= B
ตัวอย่างเช่่นA = {1, 2, 3, 4, 5}
B = { x | x เป็นจำนวนนับที่มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5}
∴A = B
• เซตว่าง
เซตว่าง คือ เซตที่ไม่มีสมาชิก หรือมีจำนวนสมาชิกในเซตเป็นศูนย์ สามารถเขียนแทนได้ด้วยสัญลักษณ์ {} หรือ Ø
ตัวอย่างเช่่นA = {x | x เป็นจำนวนเต็ม และ 1 < x < 2}∴ A = Ø
B = { x | x เป็นจำนวนเต็มบวก และ x + 1 = 0 }∴ ฺB = Ø
เนื่องจากเราสามารถบอกจำนวนสมาชิกของเซตว่างได้ ดังนั้น เซตว่างเป็นเซตจำกัด
• เอกภพสัมพัทธ์
เอกภพสัมพัทธ์ คือ เซตที่ประกอบด้วยสมาชิกทั้งหมดของสิ่งที่เราต้องการจะศึกษา สามารถเขียนแทนได้ด้วยสัญลักษณ์ u
ตัวอย่างเช่่นถ้าเราจะศึกษาเกี่ยวกับจำนวนเต็ม
U = {...,-2,-1,0,1,2,...}
หรือU = {x | x เป็นจำนวนเต็ม.}


ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/math04/07/2/BasicMathForM4/set_mea.html

ค่าสัมบูรณ์



บทนิยาม กำหนดให้ a เป็นจำนวนจริง
                       
นั่นคือ ค่าสัมบูรณ์ของจำนวนจริงใดๆ ต้องมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับศูนย์เสมอ
• สมบัติของค่าสัมบูรณ์
1. |x| = |-x|
2. |xy| = |x||y|
3.=
4. | x - y | = | y - x |
5. |x|2 = x2
6. | x + y | ≤ |x| +|y|
7. เมื่อ a เป็นจำนวนจริงบวก
    |x| < a หมายถึง -a < x < a
    |x| ≤ a หมายถึง -a ≤ x ≤ a
8. เมื่อ a เป็นจำนวนจริงบวก
    |x| > a หมายถึง x < -a หรือ x > a
    |x| ≥ a หมายถึง x ≤ -a หรือ x ≥ a
-------------------------------------------------------------------

สัจพจน์ของความบริบูรณ์


 สัจพจน์ความบริบูรณ์ หรือสัจพจน์การมีค่าขอบเขตบนน้อยสุด (Least upper bound axiom)
บทนิยามถ้า S เป็นสับเซตของ R
 S จะมีขอบเขตบนก็ต่อเมื่อ มีจำนวนจริง a ที่ทำให้ x ≤ a
 สำหรับจำนวนจริง x ทุกตัวใน S เรียกจำนวนจริง a นี้ว่า "ขอบเขตบนของ S"
  
บทนิยามถ้า S เป็นสับเซตของ R
 a จะเป็นขอบเขตบนน้อยสุดของ S ก็ต่อเมื่อ
 1. a เป็นขอบเขตบนของ S
 2. ถ้า b เป็นขอบเขตบนของ S แล้วจะได้ว่า a ≤ b
  
• สัจพจน์การมีค่าขอบเขตบนน้อยสุด
       ถ้า S เป็นสับเซตของ R โดยที่ S ≠ Ø และ S มีขอบเขตบนแล้ว S จะมีค่าขอบเขตบนน้อยสุด
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 1ให้ S เท่ากับช่วงปิด [1, 6]
 จะได้ว่า 6 และจำนวนจริงทุกตัวที่มากกว่า 6 เป็นขอบเขตบนของ S และขอบเขตบนน้อยสุดคือ 6
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 2ให้ S เท่ากับช่วงเปิด (2, 7)
 จะได้ว่า 7 และจำนวนจริงทุกตัวที่มากกว่า 7 เป็นขอบเขตบนของ S และขอบเขตบนน้อยสุดคือ 7
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 3ให้ S = {1, 0, 3, 5, 4}
 จะได้ว่า 5 และจำนวนจริงทุกตัวที่มากกว่า 5 เป็นขอบเขตบนของ S และขอบเขตบนน้อยสุดคือ 5
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 4ให้ S = [-2, ∞]
 จะได้ว่า S ไม่มีขอบเขตบน
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 5ให้ S ≠ Ø
 จะได้ว่า จำนวนจริงทุกจำนวนเป็นค่าขอบเขตบนของ S ดังนั้นเซตว่างจึงไม่มีขอบเขตบนน้อยสุด

ที่มา :
 http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/math04/07/2/BasicMathForM4/real_tau.html 

ทฤษฎีจำนวนเบื้องต้น


• การหารลงตัว
บทนิยาม
กำหนด a, b เป็นจำนวนเต็มใดๆ โดยที่ b ≠ 0
b หาร a ลงตัว ก็ต่อเมื่อ มีจำนวนเต็ม n ที่ทำให้ a = bn
และเขียนแทน “b หาร a ลงตัว” ได้ด้วยสัญลักษณ์ b | a
       จากบทนิยาม ถ้า b หาร a ไม่ลงตัว แสดงว่าไม่มีจำนวนเต็ม n ที่ทำให้ a = bn และ เขียนแทน
 “b หาร a ไม่ลงตัว” ได้ด้วยสัญลักษณ์ b † a
ตัวอย่างเช่น3 | 9 เพราะมี n = 3 ที่ทำให้  9 = 3n
-5 | 10 เพราะมี n = -2 ที่ทำให้ 10 = +5n
6 | 0 เพราะมี n = 0 ที่ทำให้ 0 = 6n

สมบัติการหารลงตัว
ทฤษฎีบทที่ 1กำหนด a, b, c เป็นจำนวนเต็มใดๆ
ถ้า a | b และ b | c แล้วจะได้ a | c
ทฤษฎีบทที่ 2กำหนด a, b เป็นจำนวนเต็มบวก
ถ้า a | b แล้วจะได้ a ≤ b
ทฤษฎีบทที่ 3กำหนด a, b, c เป็นจำนวนเต็มใดๆ
ถ้า a | b และ b | c แล้วจะได้ a | bx + cy
เมื่อ x, y เป็นจำนวนเต็มใดๆ

การจำแนกจำนวนเต็มบวกโดยใช้สมบัติการหารลงตัว

1.จำนวนเฉพาะ (Prime Numbers)
บทนิยามจำนวนเต็ม  p จะเป็นจำนวนเฉพาะ ก็ต่อเมื่อ p ≠ 0, p ≠ 1, p ≠ -1 และถ้ามีจำนวนเต็มที่หาร p ลงตัว จำนวนเต็มนั้นต้องเป็นสมาชิกของ {-1, 1, p, -p}

2.จำนวนประกอบ (Composite Numbers)
บทนิยามจำนวนเต็ม c เป็นจำนวนเต็มบวกที่มากกว่า 1 จะเป็นจำนวนประกอบ ก็ต่อเมื่อ c ไม่ใช่จำนวนเฉพาะ
       นั่นคือสำหรับจำนวนเต็มบวก c ใดๆ c จะเป็นจำนวนประกอบ ก็ต่อเมื่อ มีจำนวนเต็ม m และ n ที่ต่างจาก 
c ที่ทำให้ c = mn
ตัวอย่างเช่น
       จำนวนที่หาร 2 ลงตัว ได้แก่ {-1, 1, 2, -2} ∴ 2 เป็นจำนวนเฉพาะ
       จำนวนที่หาร 3 ลงตัว ได้แก่ {-1, 1, 3, -3} ∴ 3 เป็นจำนวนเฉพาะ
       จำนวนที่หาร 4 ลงตัว ได้แก่ {-4, -2, -1, 1, 2, 4} ∴ 4 ไม่เป็นจำนวนเฉพาะ
• ขั้นตอนวิธีการหาร
ถ้า a และ b เป็นจำนวนเต็ม โดยที่ b ≠ 0 แล้วจะมี q และ r ซึ่งเป็นจำนวนเต็มที่ทำให้
                     a = bq + r เมื่อ 0 r |b|
นั่นคือ a เป็นตัวตั้งหารด้วย b ได้ผลหารคือ q และเศษ r
ตัวอย่างที่ 1กำหนด a = 48, b = 7 จงหา q และ r
เขียนให้อยู่ในรูปa = bq + r
48 = 7 × 6 +6
∴
q = 6 และ r = 6
• ตัวหารร่วม
ตัวหารร่วม

     กำหนด a และ b เป็นจำนวนเต็มที่ไม่เป็นศูนย์ เรียกจำนวนเต็ม c
     ซึ่ง c | a และ c | b ว่าเป็น “ตัวหารร่วม” ของ a และ b
ตัวหารร่วมมาก

     กำหนด a และ b เป็นจำนวนเต็มที่ไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน เรียกจำนวนเต็มบวก d ที่มีค่ามากที่สุด ซึ่ง d | a และ d | b ว่าเป็น “ตัวหารร่วมมาก” (ห.ร.ม.) ของ a และ b เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ (a, b)
ตัวอย่างเช่นจงหา ห.ร.ม. ของ 36 และ 48
วิธีทำตัวหารร่วมของ 36 ได้แก่ ±1, ±2, ±3, ±4, ±6, ±9, ±12, ±18, ±36
ตัวหารร่วมของ 48 ได้แก่ ±1, ±2, ±3, ±4, ±6, ±8, ±12, ±16, ±24, ±48
∴
ตัวหารร่วมที่เป็นบวกของ 36 และ 48 ได้แก่ 1, 2, 3, 4, 6, 12

∴
ตัวหารร่วมที่เป็นบวกของ 36 และ 48 ที่มีค่ามากที่สุด คือ12
นั่นคือ ห.ร.ม. ของ 36 และ 48 คือ 12
การหาตัวหารร่วมมากโดยใช้ขั้นตอนวิธีของยุคลิด
ตัวอย่างเช่นจงหา ห.ร.ม. ของ 36 และ 48
วิธีทำ
     ในที่นี้ rk = 12
     
ดังนั้น ห.ร.ม. ของ 36 และ 48 คือ 12
จำนวนเฉพาะสัมพัทธ์
บทนิยาม
  จำนวนเต็ม a และ b จะเป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์กันก็ต่อเมื่อ (a, b) = 1
• ตัวคูณร่วมน้อย
ตัวคูณร่วมน้อย
  กำหนด a และ b เป็นจำนวนเต็มที่ไม่เป็นศูนย์ เรียกจำนวนเต็มบวก c ที่มีค่าน้อยที่สุด ซึ่ง a | c และ b | c ว่าเป็น "ตัวคูณร่วมน้อย" (ค.ร.น.) ของ a และ b เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ [a, b]
ตัวอย่างเช่นจงหา ค.ร.น. ของ 36 และ 24
วิธีทำพหุคูณที่เป็นบวกของ 36 ได้แก่ 36, 72, 108, 144, ...
∴
พหุคูณที่เป็นบวกของ 24 ได้แก่ 24, 48, 72, 96, 120, 144, ...
∴
พหุคูณร่วมที่เป็นบวกของ 36 และ 24 ได้แก่ 72, 144, ...
พหุคูณร่วมที่เป็นบวกของ 36 และ 24 ที่มีค่าน้อยที่สุด คือ 72



ที่มา : 
นั่นคือ ค.ร.น. ของ 36 และ 24 คือ 

http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/math04/07/2/BasicMathForM4/real_the.html

สมบัติการไม่เท่ากัน


บทนิยามa < b     หมายถึง    a น้อยกว่า b
 a > b     หมายถึง    a มากกว่า b
   
• สมบัติของการไม่เท่ากัน
 กำหนดให้ a, b, c เป็นจำนวนจริงใดๆ
 1.สมบัติการถ่ายทอด     ถ้า a > b และ b > c แล้ว a > c
 2.สมบัติการบวกด้วยจำนวนที่เท่ากัน ถ้า a > b แล้ว a + c > b+ c
 3.จำนวนจริงบวกและจำนวนจริงลบ
  a เป็นจำนวนจริงบวก ก็ต่อเมื่อ a > 0
  a เป็นจำนวนจริงลบ ก็ต่อเมื่อ a < 0
 4.สมบัติการคูณด้วยจำนวนเท่ากันที่ไม่เท่ากับศูนย์
  ถ้า a > b และ c > 0 แล้ว ac > bc
  ถ้า a > b และ c < 0 แล้ว ac < bc
 5.สมบัติการตัดออกสำหรับการบวก ถ้า a + c > b + c แล้ว a > b
 6.สมบัติการตัดออกสำหรับการคูณ
  ถ้า ac > bc และ c > 0 แล้ว a > b
  ถ้า ac > bc และ c < 0 แล้ว a < b
   
บทนิยาม
a ≤ bหมายถึงa น้อยกว่าหรือเท่ากับ b
a ≥ bหมายถึงa มากกว่าหรือเท่ากับ b
a < b < cหมายถึงa < b และ b < c
a ≤ b ≤ cหมายถึงa ≤ b และ b ≤ c

การแก้สมการตัวแปรเดียว


บทนิยาม    







สมการพหุนามตัวแปรเดียว คือ สมการที่อยู่ในรูป
anxn + an-1xn-1 + an-2xn-2 + … + a1x + a0 = 0
เมื่อ n เป็นจำนวนเต็มบวก และ an, an-1, an-2 ,..., a1, a0 เป็นจำนวนจริง ที่เป็นสัมประสิทธิ์ของพหุนาม
โดยที่ an ≠ 0 เรียกสมการนี้ว่า "สมการพหุนามกำลัง n"
ตัวอย่างเช่น




x3 - 2x2 + 3x -4 = 0
4x2 + 4x +1 = 0
2x4 -5x3 -x2 +3x -1 = 0
• การแก้สมการพหุนามเมื่อ n > 2
                      สมการพหุนามกำลัง n ซึ่งอยู่ในรูป anxn + an-1xn-1 + an-2xn-2 + … + a1x + a0 = 0
                 เมื่อ n > 2 และ an, an-1, an-2 ,..., a1, a0 เป็นจำนวนจริง โดยที่ an ≠ 0 จะสามารถ
                 หาคำตอบของสมการพหุนามกำลัง n นี้ได้โดยใช้ทฤษฎีบทเศษเหลือช่วยในการแยกตัวประกอบ
ทฤษฎีบทเศษเหลือ
เมื่อ f(x) = anxn + an-1xn-1 + an-2xn-2 + … + a1x + a0
โดย n > 2 และ an, an-1, an-2 ,..., a1, a0 เป็นจำนวนจริง และ an ≠ 0
ถ้าหารพหุนาม f(x) ด้วยพหุนาม x - c เมื่อ c เป็นค่าคงตัวใดๆแล้ว เศษของ
การหารจะมีค่าเท่ากับ f(c)
นั่นคือ เศษของคือ f(c)
ทฤษฎีบทตัวประกอบ
เมื่อ f(x) = anxn + an-1xn-1 + an-2xn-2 + … + a1x + a0
โดย n > 2 และ an, an-1, an-2 ,..., a1, a0 เป็นจำนวนจริง และ an ≠ 0
พหุนาม f(x) นี้จะมี x - c เป็นตัวประกอบ ก็ต่อเมื่อ f(c) = 0
ถ้า f(c) = 0 แล้วเศษของคือ 0
แสดงว่า x - c หาร f(c) ได้ลงตัว
นั่นคือ x - c เป็นตัวประกอบของ f(x)
ทฤษฎีบทตัวประกอบจำนวนตรรกยะ
เมื่อ f(x) = anxn + an-1xn-1 + an-2xn-2 + … + a1x + a0
โดย n > 2 และ an, an-1, an-2 ,..., a1, a0 เป็นจำนวนจริง และ an ≠ 0
ถ้า x -เป็นตัวประกอบของพหุนามของ f(x) โดยที่ m และ k เป็นจำนวนเต็ม
ซึ่ง m ≠ 0 และ ห.ร.ม. ของ m และ k เท่ากับ 1 แล้ว
(1) m จะเป็นตัวประกอบของ an
(2) k จะเป็นตัวประกอบของ a0
ขั้นตอนการหาคำตอบของสมการโดยใช้ทฤษฎีบทเศษเหลือ มีดังนี้
      1. ถ้า an = 1 ให้หาตัวประกอบ c ของ a0 และตัวประกอบ m ของ an ที่ทำให้
f() = 0 ตามทฤษฎีบทตัวประกอบจำนวนตรรกยะ
      2. นำ x - c หรือ x -ที่หาได้ในข้อ 1. ไปหาร f(x) ผลหาร
จะเป็นพหุนามที่มีดีกรีต่ำกว่าดีกรีของ f(x) อยู่ 1
      3. ถ้าผลหารในข้อ 2. ยังมีดีกรีสูงกว่า 2 ให้แยกตัวประกอบต่อไปอีก โดยใช้วิธีตามข้อ 1. และ 2.
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 1จงหาเซตคำตอบของสมการ x3 - 2x2 - x + 2= 0
วิธีทำให้ f(x) = x3 - 2x2 - x + 2
∴ f(1) = 1 - 2 -1 + 2 = 0
∴ x - 1 เป็นตัวประกอบของ f(x)
∴= x2 - x - 2
          x3 - 2x2 - x + 2 = (x-1)(x2 - x - 2)
                                   = (x-1)(x-2)(x+1)
x3 - 2x2 - x + 2 = 0
(x-1)(x-2)(x+1) = 0
                       x = 1, 2, -1
∴เซตคำตอบของสมการนี้คือ {-1, 1, 2}
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 2จงหาเซตคำตอบของสมการ x3 - 10x2 + 27x -18 = 0
วิธีทำให้ f(x) = x3 - 10x2 + 27x -18
∴ f(1) = 1 - 10 + 27 -18 = 0
∴ x - 1 เป็นตัวประกอบของ f(x)
∴ x3 - 10x2 + 27x -18 = (x-1)(x2 - 9x + 18)
                                    = (x-1)(x-3)(x-6)
x3 - 10x2 + 27x -18 = 0
(x - 1) (x - 3) (x - 6) = 0
                       x = 1, 3, 6
∴เซตคำตอบของสมการนี้คือ {1, 3, 6}
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 3จงหาเซตคำตอบของสมการ x3 - x2 - 5x -3 = 0
วิธีทำให้ f(x) = x3 - x2 - 5x -3
∴ f(3) = 33 -32 -5(3) - 3= 0
           = 27 - 9 - 15 - 3
           = 0
∴ x - 3 เป็นตัวประกอบของ f(x)
∴ x3 - x2 - 5x -3 = (x-3)(x2 + 2x + 1)
                           = (x-3)(x+1)(x+1)
x3 - x2 - 5x - 3 = 0
(x-3)(x+1)(x+1) = 0
                        x = 3, -1
∴เซตคำตอบของสมการนี้คือ {-1, 3}
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 4จงหาเซตคำตอบของสมการ 2x3 - 3x2 - 17x +30 = 0
วิธีทำให้ f(x) = 2x3 - 3x2 - 17x +30
∴ f(2) = 2(2)3 -3(2)2 -17(2) +30 = 0
           = 16 - 12 - 34 +30
           = 0
∴ x - 2 เป็นตัวประกอบของ f(x)
∴ 2x3 - 3x2 - 17x +30 = (x-2)(2x2 + x - 15)
                                     = (x-2)(2x - 5)(x+3)
2x3 - 3x2 - 17x + 30 = 0
(x - 2)(2x - 5)(x + 3) = 0
x =2,
, -3
∴เซตคำตอบของสมการนี้คือ {-3, 2,}
-------------------------------------------------------------------
ตัวอย่างที่ 5จงหาเซตคำตอบของสมการ 6x3 + 11x2 - 4x - 4 = 0
วิธีทำให้ f(x) = 6x3 + 11x2 - 4x - 4
 ∴ f(-2) = 6(-2)3 -11(-2)2 -4(-2) - 4= 0
           = -48 + 44 + 8 - 4
           = 0
∴ x + 2 เป็นตัวประกอบของ f(x)
∴ 6x3 + 11x2 - 4x - 4 = (x+2)(6x2 - x - 2)
                                    = (x+2)(3x-2)(2x+1)
6x3 + 11x2 - 4x - 4= 0
(x +- 2)(3x - 2)(2x + 1) = 0
x = -2,
,


ที่มา :
∴เซตคำตอบของสมการนี้คือ {-2,,}
http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/math04/07/2/BasicMathForM4/real_sol.html