集合の問題:A∪Bバーの個数をベン図で解く方法

高校数学

集合AとBの問題では、ベン図を使って集合の演算を視覚的に理解することが重要です。この記事では、集合AとBの定義を基に、A∪Bバー(AとBの補集合の和集合)の個数を求める方法を解説します。特にベン図を使った解法に焦点を当てて、わかりやすくステップを追っていきます。

集合AとBの定義

まず、問題の集合AとBを定義します。集合Aは「xは4で割り切れない数」、集合Bは「xは6で割り切れない数」です。Uは1000以下の自然数の集合です。つまり、集合Aは4で割り切れない数の集合、Bは6で割り切れない数の集合です。

これらの集合AとBに関して、A∪Bバー(AとBの補集合の和集合)の個数を求める問題です。ベン図を使ってこの問題を解いていきます。

ベン図を使った解法

ベン図を使うことで、集合の交差部分や補集合、和集合などの関係を視覚的に理解することができます。ベン図において、A∪BバーはAとBの両方に含まれない部分、つまりUの中でAまたはBに属さない数の集合です。

ベン図におけるA∪Bバーは、まず集合UからAとBの和集合を引いた部分に対応します。このため、まずAとBの和集合を求め、その後でUからその部分を引いていきます。

和集合と補集合の計算

集合AとBの和集合A∪Bは、次の式を使って計算できます。

A∪B = |A| + |B| – |A∩B|

ここで、|A|は4で割り切れない数の個数、|B|は6で割り切れない数の個数、|A∩B|は4と6の公倍数(つまり12)で割り切れない数の個数です。それぞれを計算するために、1000以下の自然数の中で、4で割り切れない数、6で割り切れない数、そして4と6の最小公倍数12で割り切れない数の個数を求めます。

A∪Bバーの個数を求める

A∪Bバーの個数は、次のように求めます。

A∪Bバー = |U| – |A∪B|

ここで、|U|は1000以下の自然数の個数です(つまり1000個)。A∪Bの個数は前述の計算で求めた和集合の個数です。これにより、A∪Bバーの個数を計算することができます。

まとめ

集合AとBに関する問題は、ベン図を使って視覚的に解くと理解しやすくなります。A∪Bバーの個数を求めるためには、まずAとBの和集合を計算し、それを全体集合Uから引くことで答えを求めます。ベン図を使ったアプローチは、集合の関係を直感的に理解できるため、特に集合の演算に不安がある方におすすめです。

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