Math 224
Foundations of Mathematics
Dr. McLoughlin
Handout 9
§ 3.3 Algebra of Sets & Laws to Memorise After You Have Proven
Them
Let U designate a well defined universe and A, B, and C sets within the universe. We shall denote the complement of the set A as AC or as A¢
Law of the double complement (AC)C = A
Note: recall from logic: (Ø (Ø
P) º P ). The student should verify these laws
have corresponding laws of logic.
Lemma E: "
set A Í U , ( Æ Í A )
Contrapositive form of subset A Í B º B' Í A' º A' Ê B'
De Morgan Law
(1)
A' Ç
B' º (A È B)'
De Morgan Law (2)
A' È
B' Û (A Ç B)'
Law of the Excluded Middle
(1) x Î A Ç
AC º
always false
Law of the Excluded Middle
(2) x Î A È
AC º
always true
Law of the Excluded Middle
(3) A Ç AC = Æ
Law of the Excluded Middle
(4) A È AC = U
Commutative Law of "or"
(1) A
È B =
B È A
Commutative Law of "and"
(2) A
Ç B = B Ç A
Associative Law of "or"
(1) A È (B È C) =
(A È B) È C =
A È B È C
Associative Law of "and"
(2) (A Ç B) Ç C = (A Ç B) Ç C = (A Ç B) Ç C
Distributive Law of "and over or"
(1) A Ç
(B È C) = (A Ç B) È
(A Ç C)
Distributive Law of "or over and"
(2) A È
(B Ç C) = (A È B) Ç
(A È C)
Idempotent Law
(1)
A È A = A
Idempotent Law
(2)
A Ç A = A
Identity Law
(1) A
È U = U
Identity Law (2)
A Ç Æ = Æ
Identity Law
(3) A
Ç U = A
Identity Law
(4) A
È Æ
= A
Complement Law
(1)
UC = Æ
Complement Law
(2)
ÆC = U
The Illustration of the Laws of Logic Applied to Set Theory:
Law of Addition x Î A Þ x Î (A È B)
Law of Simplification x Î A Ç B Þ x Î A
Modus
Ponens
x Î A Ù A Í B Þ x Î B
Modus Tollens x Ï B Ù A Í B Þ x Ï A
Disjunctive Syllogism (x Î (A È B) ) Ù ( x Ï B) Þ x Î A
Hypothetical
Syllogism
A Í B Ù B Í C Þ
A Í C
(Transitivity)
Statement:
It’s Negation:
" x Î U , (x Î A Þ x Î B) $ x Î U , (x Î A Ù x Ï B)
$ x Î U , (x Î
A Þ x Î
B) " x Î U , (x Î A Ù x Ï B)
A Í
B A
B (NOT A Ë B
which is too strong)
Page 100 of Barnier and Feldman: S14 and S15 are wrong! Please correct them.
© 1995 - 2011. M. P. M. M. McLoughlin.