ม.ปลาย · 30 นาที

แผนภาพเวนน์กับการดำเนินการของเซต

เรียนยูเนียน (∪) อินเตอร์เซกชัน (∩) คอมพลีเมนต์ (′) และผลต่างของเซต (−) ด้วยแผนภาพเวนน์ 1 ถึง 3 เซต พร้อมห้องทดลอง 3 โหมด คือสำรวจนิพจน์เองและใส่สมาชิกจริง ฝึกทำโจทย์แรเงาที่ตรวจคำตอบอัตโนมัติ และสร้างข้อสอบพร้อมเฉลยสำหรับครู พิมพ์เป็นกระดาษคำถามหรือคัดลอกเป็นข้อความได้

ภาพปกบทเรียนแผนภาพเวนน์กับการดำเนินการของเซต มีกรอบเอกภพสัมพัทธ์ U และวงกลม A กับ B ซ้อนกันโดยแรเงาส่วนซ้อน สัญลักษณ์ ∪ และ ∩ และครูผู้หญิงผายมือไปที่แผนภาพ

เซต เอกภพสัมพัทธ์ และแผนภาพเวนน์

เซตคือกลุ่มของสิ่งที่กำหนดได้ชัดเจนว่าอะไรเป็นสมาชิกและอะไรไม่เป็น แผนภาพเวนน์วาดเซตเป็นวงกลม และวาดเอกภพสัมพัทธ์ U เป็นกรอบสี่เหลี่ยมที่ล้อมทุกเซตไว้ แต่ละบริเวณในแผนภาพบอกว่าสมาชิกอยู่ในเซตใดบ้าง เช่น บริเวณซ้อนกันของวงกลม A กับ B คือสมาชิกที่อยู่ทั้งสองเซต และบริเวณนอกวงกลมทั้งหมดคือสมาชิกของ U ที่ไม่อยู่ในเซตใดเลย ในห้องทดลองเปิดตัวเลือก “เลขบริเวณ” เพื่อให้แต่ละบริเวณมีหมายเลขกำกับ

ตัวอย่าง

ให้ U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} A = {1, 2, 3, 4} B = {3, 4, 5, 6} สมาชิก 3 และ 4 อยู่ในบริเวณซ้อนกันของ A กับ B สมาชิก 1 และ 2 อยู่เฉพาะ A สมาชิก 5 และ 6 อยู่เฉพาะ B และสมาชิก 7 กับ 8 อยู่นอกวงกลมทั้งสอง

แผนภาพเวนน์ของ U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6} โดย 1 และ 2 อยู่เฉพาะ A, 3 และ 4 อยู่ทั้ง A และ B, 5 และ 6 อยู่เฉพาะ B, 7 และ 8 อยู่นอกทั้งสองเซต พร้อมคำอธิบายเซต เอกภพสัมพัทธ์ และบริเวณซ้อน
แต่ละสมาชิกในตัวอย่างอยู่ในบริเวณเดียว 3 และ 4 อยู่ส่วนซ้อน ส่วน 7 และ 8 อยู่นอกวงกลมแต่ยังอยู่ใน U

ยูเนียน A ∪ B: รวมกัน

A ∪ B คือเซตของสมาชิกที่อยู่ใน A หรืออยู่ใน B หรืออยู่ทั้งสองเซต ในแผนภาพจึงแรเงาทั้งวงกลม A และวงกลม B รวมกัน เมื่อนับสมาชิก สมาชิกที่อยู่ทั้งสองเซตต้องนับเพียงครั้งเดียว จึงได้ n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B)

ตัวอย่าง

จาก A = {1, 2, 3, 4} และ B = {3, 4, 5, 6} ได้ A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5, 6} มี 6 ตัว ตรวจด้วยสูตร 4 + 4 − 2 = 6 เพราะ 3 กับ 4 ถูกนับซ้ำสองครั้งจึงต้องหักออกหนึ่งครั้ง

แผนภาพเวนน์แรเงาวงกลม A และ B ทั้งหมดสำหรับ A ∪ B โดย A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6} ได้ A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5, 6} และ n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B) = 4 + 4 − 2 = 6 ส่วน 7 และ 8 อยู่นอกวงกลม
แรเงาทั้งสองวง และนับ 3 กับ 4 เพียงครั้งเดียว จึงได้ 4 + 4 − 2 = 6

อินเตอร์เซกชัน A ∩ B: ส่วนร่วม

A ∩ B คือเซตของสมาชิกที่อยู่ทั้งใน A และใน B พร้อมกัน ในแผนภาพแรเงาเฉพาะบริเวณที่วงกลมสองวงซ้อนกัน ถ้าสองเซตไม่มีสมาชิกร่วมกันจะได้ A ∩ B = ∅ ในห้องทดลองเลือกความสัมพันธ์ “ไม่ทับกัน” แล้วดูว่าบริเวณนี้หายไปจากแผนภาพ

ตัวอย่าง

จาก A = {1, 2, 3, 4} และ B = {3, 4, 5, 6} ได้ A ∩ B = {3, 4} ถ้า B = {5, 6} แทน จะได้ A ∩ B = ∅ และแผนภาพของสองเซตที่ไม่ทับกันจะไม่มีบริเวณซ้อน

แผนภาพเวนน์สองแบบ ซ้ายเป็น A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6} แรเงาเฉพาะส่วนซ้อนที่มี 3 และ 4 ได้ A ∩ B = {3, 4} ขวาเป็นเมื่อ B = {5, 6} วงกลม A กับ B แยกจากกัน ได้ A ∩ B = ∅
เมื่อสองเซตมีสมาชิกร่วม ส่วนซ้อนคือ {3, 4} แต่เมื่อ B = {5, 6} วงกลมไม่ทับกันและได้เซตว่าง

คอมพลีเมนต์ A′ และผลต่าง A − B

A′ คือสมาชิกของ U ที่ไม่อยู่ใน A ในแผนภาพคือทุกบริเวณนอกวงกลม A ส่วนผลต่าง A − B คือสมาชิกที่อยู่ใน A แต่ไม่อยู่ใน B ซึ่งเท่ากับ A ∩ B′ เสมอ จึงแรเงาเฉพาะส่วนของ A ที่ไม่ซ้อนกับ B ผลต่างไม่สลับที่ได้ A − B กับ B − A คือคนละบริเวณ

ตัวอย่าง

ให้ U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} A = {1, 2, 3, 4} B = {3, 4, 5, 6} จะได้ A′ = {5, 6, 7, 8} และ A − B = {1, 2} ส่วน B − A = {5, 6} ซึ่งไม่เท่ากับ A − B และ A ∩ B′ = {1, 2} เท่ากับ A − B

แผนภาพเวนน์สามภาพจาก U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6} ภาพแรกแรเงานอกวงกลม A ได้ A′ = {5, 6, 7, 8} ภาพที่สองแรเงาส่วนของ A ที่ไม่ซ้อน B ได้ A − B = {1, 2} ภาพที่สามแรเงาส่วนของ B ที่ไม่ซ้อน A ได้ B − A = {5, 6} พร้อมกล่อง A − B = A ∩ B′ และ A − B ≠ B − A
A − B กับ B − A แรเงาคนละบริเวณ ได้ {1, 2} และ {5, 6} ตามตัวอย่าง

สามเซต วงเล็บ และกฎเดอมอร์แกน

เมื่อมีสามเซต แผนภาพมี 8 บริเวณ ลำดับการคำนวณคือ คอมพลีเมนต์ก่อน แล้ว ∩ แล้ว ∪ และ − จากซ้ายไปขวา วงเล็บเปลี่ยนผลลัพธ์ได้ จึงต้องอ่านให้ถูก ห้องทดลองจะแสดง “อ่านเป็น” เป็นนิพจน์ที่ใส่วงเล็บครบทุกชั้น และแสดงแผนภาพทีละขั้นของแต่ละส่วนย่อยตั้งแต่ในวงเล็บ กฎเดอมอร์แกนบอกว่า (A ∪ B)′ = A′ ∩ B′ และ (A ∩ B)′ = A′ ∪ B′ ลองพิมพ์ทั้งสองข้างในช่อง “เทียบกับนิพจน์อื่น” แล้วดูว่าแรเงาบริเวณเดียวกัน

ตัวอย่าง

ให้ A = {1, 2, 3, 4} B = {3, 4, 5, 6} C = {4, 6, 7, 8} (A ∪ B) ∩ C = {1, 2, 3, 4, 5, 6} ∩ C = {4, 6} แต่ A ∪ (B ∩ C) = {1, 2, 3, 4} ∪ {4, 6} = {1, 2, 3, 4, 6} ผลต่างกันเพราะวงเล็บ ส่วนเดอมอร์แกน เมื่อ U = {1, ..., 10} (A ∪ B)′ = {7, 8, 9, 10} และ A′ ∩ B′ = {5, 6, 7, 8, 9, 10} ∩ {1, 2, 7, 8, 9, 10} = {7, 8, 9, 10}

อินโฟกราฟิกสามเซตและกฎเดอมอร์แกน A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6}, C = {4, 6, 7, 8} ได้ (A ∪ B) ∩ C = {4, 6} แต่ A ∪ (B ∩ C) = {1, 2, 3, 4, 6} และแผนภาพเวนน์สองภาพ (A ∪ B)′ = A′ ∩ B′ แรเงาเฉพาะนอกทั้งสองวง กับ (A ∩ B)′ = A′ ∪ B′ แรเงาทุกส่วนยกเว้นส่วนซ้อน พร้อมกติกา ′ ก่อน แล้ว ∩ แล้ว ∪ และ − จากซ้ายไปขวา
ย้ายวงเล็บแล้วผลเปลี่ยนจาก {4, 6} เป็น {1, 2, 3, 4, 6} และกฎเดอมอร์แกนให้สองข้างแรเงาบริเวณเดียวกัน

นับจำนวนสมาชิกด้วยแผนภาพ

การเขียนจำนวนสมาชิกลงในแต่ละบริเวณแล้วบวกบริเวณที่เกี่ยวข้อง ช่วยตรวจคำตอบได้ดี สำหรับสองเซต n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B) และสำหรับสามเซต n(A ∪ B ∪ C) = n(A) + n(B) + n(C) − n(A ∩ B) − n(A ∩ C) − n(B ∩ C) + n(A ∩ B ∩ C) ในห้องทดลองเปิด “ใส่สมาชิกจริงของเซต” แล้วดูสมการนี้พร้อมค่าตัวเลขและการตรวจสอบกับการนับจากแผนภาพ

ตัวอย่าง

จาก A = {1, 2, 3, 4} B = {3, 4, 5, 6} C = {4, 6, 7, 8} มี n(A) = n(B) = n(C) = 4, n(A ∩ B) = 2, n(A ∩ C) = 1, n(B ∩ C) = 2, n(A ∩ B ∩ C) = 1 จึงได้ n(A ∪ B ∪ C) = 4 + 4 + 4 − 2 − 1 − 2 + 1 = 8 ตรงกับ A ∪ B ∪ C = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

แผนภาพเวนน์สามเซตของ A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6}, C = {4, 6, 7, 8} เขียนจำนวนสมาชิกในแต่ละบริเวณ เฉพาะ A 2 เฉพาะ B 1 เฉพาะ C 2 A กับ B เท่านั้น 1 B กับ C เท่านั้น 1 A กับ C เท่านั้น 0 ทั้งสามเซต 1 นอกทุกเซต 0 พร้อม n(A) = n(B) = n(C) = 4, n(A ∩ B) = 2, n(A ∩ C) = 1, n(B ∩ C) = 2, n(A ∩ B ∩ C) = 1 และ 4 + 4 + 4 − 2 − 1 − 2 + 1 = 8
จำนวนในทุกบริเวณรวมกันได้ 8 ตรงกับผลจากหลักการบวกลบ 4 + 4 + 4 − 2 − 1 − 2 + 1 = 8

วิธีใช้ห้องทดลองสามโหมด

โหมดสำรวจ เลือกจำนวนเซตและความสัมพันธ์ของเซต เลือกหรือพิมพ์นิพจน์เอง แล้วดูบริเวณที่แรเงา ขั้นตอนทีละขั้น และใส่สมาชิกจริงได้ โหมดฝึกทำ ระบบสุ่มโจทย์ให้แรเงาหรือเลือกนิพจน์ ตรวจคำตอบทันที มีคำใบ้หลังตอบผิดครั้งแรก และเฉลยทีละขั้นหลังตอบผิดสองครั้ง โหมดสร้างข้อสอบ ครูตั้งชื่อชุด จำนวนข้อ ระดับ และชนิดข้อ เพิ่มข้อของตัวเองจากนิพจน์ที่ต้องการ เรียงลำดับหรือสุ่มข้อใหม่ แล้วพิมพ์เป็นกระดาษข้อสอบพร้อมเฉลย หรือคัดลอกเป็นข้อความ

ตัวอย่าง

ลองสร้างข้อสอบ 6 ข้อ ระดับผสม เลือกครบทั้งสามชนิดข้อ กด “แสดงเฉลยในกระดาษ” แล้วเลือก “พิมพ์ / บันทึกเป็น PDF” ได้ทั้งกระดาษคำถามและกระดาษเฉลย

อินโฟกราฟิกวิธีใช้ห้องทดลองสามโหมด โหมดสำรวจเลือกจำนวนเซตและความสัมพันธ์ เลือกหรือพิมพ์นิพจน์ ใส่สมาชิกจริง ดูการแรเงาและขั้นตอน โหมดฝึกทำแรเงาหรือเลือกนิพจน์ ตรวจคำตอบทันที ตอบผิด 1 ครั้งได้คำใบ้ ตอบผิด 2 ครั้งได้เฉลยทีละขั้น โหมดสร้างข้อสอบตั้งชื่อชุด จำนวนข้อ ระดับ และชนิดข้อ แล้วพิมพ์เป็น PDF พร้อมแถบตัวอย่าง 6 ข้อ ระดับผสม เลือกครบ 3 ชนิดข้อ แสดงเฉลยในกระดาษ พิมพ์หรือบันทึกเป็น PDF
ขั้นตอนตามแถบล่างของภาพ คือสร้างข้อสอบ 6 ข้อ ระดับผสม ครบ 3 ชนิดข้อ แสดงเฉลย แล้วพิมพ์หรือบันทึกเป็น PDF

ห้องทดลองแผนภาพเวนน์

การดำเนินการของเซต · ∪ ∩ ′ −

เลือกหรือพิมพ์การดำเนินการของเซตเองได้ทุกแบบ แล้วดูบริเวณที่แรเงา ขั้นตอนทีละขั้น และลองใส่สมาชิกจริงของเซต

1 เลือกจำนวนเซต

ความสัมพันธ์ของ A กับ B

2 เลือกหรือพิมพ์การดำเนินการ

อ่านเป็น: A ∪ B

ลำดับ: ′ ก่อน แล้ว ∩ แล้วค่อย ∪ และ − จากซ้ายไปขวา · พิมพ์ U แทน ∪, & แทน ∩, ' แทน ′ ได้

3 ใส่สมาชิกจริงของเซต (ไม่บังคับ)

A ∪ B

UAB4132

บริเวณที่แรเงา:1 เฉพาะ A3 เฉพาะ B2 A ∩ B

ขั้นตอนทีละขั้น (3 ขั้น)
  1. UAB
    1 A
  2. UAB
    2 B
  3. UAB
    3 A ∪ B
เทียบกับนิพจน์อื่น (เช่น กฎเดอมอร์แกน)

✗ ไม่เท่ากัน: แรเงาคนละบริเวณ

ลองคิดด้วยตัวเอง

เช็กความเข้าใจ

ให้ U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} A = {1, 2, 3, 4, 5} B = {4, 5, 6, 7} แล้ว n(A′ ∩ B) เท่ากับเท่าใด
← กลับไปเลือกบทเรียน