Skip to main content

Mục lục

Bài 18: KHÔNG GIAN VÉCTƠ ĐỐI NGẪU

18.1. Không gian véctơ đối ngẫu

Giả sử $V$ là một không gian véctơ hữu hạn chiều trên trường $\mathbb{K}$.
$\textbf{Định nghĩa 18.1.}\ $ Không gian $\mathcal{L}(V,\mathbb{K})$ của các ánh xạ tuyến tính từ $V$ vào $\mathbb{K}$ được gọi là không gian véctơ đối ngẫu của $V$ , ký hiệu bởi $V^*$. Mỗi phần tử của $V^*$ được gọi là một dạng tuyến tính trên $V$.

$\textbf{Nhận xét 18.2.} \ $ Từ Hệ quả 16.8, ta có $$\dim(V^*)=\dim(\mathcal{L}(V,\mathbb{K}))=\dim(V)\cdot \dim(\mathbb{K})=\dim(V).$$

$\textbf{Ví dụ 18.3.}\ $ Ánh xạ $f\colon \mathbb{R}^3\rightarrow\mathbb{R}$ cho bởi $f([x,y,z]^T)=x-2y+z$ là một dạng tuyến tính trên $\mathbb{R}^3$.

$\textbf{Ví dụ 18.4.}\ $ Lấy $(\lambda_1,\dots,\lambda_n)\in\mathbb{K}^n$. Khi đó ánh xạ $f\colon\mathbb{K}^n\rightarrow\mathbb{K}$ cho bởi \[ [x_1,\dots,x_n]^T \mapsto \lambda_1 x_1+\dots+\lambda_n x_n \] là một dạng tuyến tính trên $\mathbb{K}^n$.
Tổng quát hơn, ta có
$\textbf{Mệnh đề 18.5.} \ $ Cho $V$ là không gian véctơ $n$-chiều trên trường $\mathbb{K}$ với $S=\{\mathbf{v}_1,\dots,\mathbf{v}_n\}$ là một cơ sở. Khi đó $f$ là một dạng tuyến tính trên $V$ nếu và chỉ nếu tồn tại các vô hướng $\lambda_1,\dots,\lambda_n\in\mathbb{K}$ sao cho \[ f(\mathbf{v})=x_1\lambda_1+\cdots+x_n\lambda_n, \] với $\mathbf{v}=x_1\mathbf{v}_1+\dots+x_n\mathbf{v}_n$.

$\textbf{Chứng minh.} \ $ Giả sử $f$ là một dạng tuyến tính trên $V$. Khi đó đặt $\lambda_i=f(\mathbf{v}_i)$ với $i=1,2\dots,n$, ta có $$ \begin{aligned} f(\mathbf{v})&=f(x_1\mathbf{v}_1+\cdots+x_n\mathbf{v}_n) =x_1f(\mathbf{v}_1)+ \cdots+x_nf(\mathbf{v}_n)\\ &=x_1\lambda_1+\cdots+x_n\lambda_n. \end{aligned} $$ Ngược lại, với $\mathbf{v}=x_1\mathbf{v}_1+\dots+x_n\mathbf{v}_n$, $ \mathbf{v}'=x'_1\mathbf{v}_1+\dots+x'_n\mathbf{v}_n$ là các véctơ trong $V$ và $\alpha, \beta\in \mathbb{K}$ ta có $$\begin{aligned} f(\alpha\mathbf{v}+\beta\mathbf{v}') & =f\left( \sum_{i=1}^n(\alpha x_i +\beta x_i')\mathbf{v}_i\right) =\sum_{i=1}^n(\alpha x_i +\beta x_i')\lambda_i\\ & =\alpha\left( \sum_{i=1}^n \lambda_ix_i\right) + \beta\left( \sum_{i=1}^n \lambda_ix_i'\right) =\alpha f(\mathbf{v})+\beta f(\mathbf{v}') \end{aligned}$$ Vậy ánh xạ $f$ là một dạng tuyến tính.

18.2. Cơ sở đối ngẫu

Bây giờ, cho $S=\{\mathbf{v}_1,\dots,\mathbf{v}_n\}$ là một cơ sở của $V$. Mục đích của ta là tìm một cơ sở cho $V^*$ từ $S$. Theo định lý cơ bản về xác định ánh xạ tuyến tính, với mỗi $1\leq i\leq n$, tồn tại duy nhất các dạng tuyến tính $\varphi_{i}$ trên $V$ sao cho \begin{equation} \tag{18.1} \varphi_{i}(\mathbf{v}_j)=\delta_{ij}= \begin{cases} 1\qquad\text{nếu}\quad i=j\\ 0\qquad\text{nếu}\quad i\not=j. \end{cases} \end{equation}
$\textbf{Mệnh đề 18.6.} \ $ Tập các dạng tuyến tính $S^*=\{\varphi_1,\dots,\varphi_n\}$ xác định ở 18.1 là một cơ sở của $V^*$. Hơn nữa, mọi $f\in V^*$ có biểu diễn \begin{equation}\tag{18.2} f = f(\mathbf{v}_1)\varphi_1 +\cdots + f(\mathbf{v}_n)\varphi_n \end{equation}

$\textbf{Chứng minh.} \ $ Theo Hệ quả 16.8, ta có $$ \dim(V^*)=\dim(V)\times \dim(\mathbb{K})=\dim(V)=n $$ và tập $S^*$ có đúng $n$ phần tử, ta chỉ cần kiểm tra rằng $S^*$ là một tập độc lập tuyến tính. Thật vậy, xét một quan hệ tuyến tính $\lambda_1\varphi_1+\cdots+\lambda_n\varphi_n=\mathbf{0}$. Với mỗi $i=1,\dots,n$, ta có $$ \lambda_i= (\lambda_1\varphi_1+\cdots+\lambda_n\varphi_n)(\mathbf{v}_i)=\mathbf{0}(\mathbf{v}_i)=0. $$ Vậy tập $S^*$ là độc lập tuyến tính, và do đó nó là một cơ sở của $V^*$. Tiếp theo, ta chứng minh công thức biểu diễn 18.2 của $f\in V^*$. Đặt $g := \sum_{j=1}^{n}f(\mathbf{v}_j)\varphi_j\in V^*$. Với $1\le i\le n$, ta có $$ g(\mathbf{v}_i) = \Bigl(\sum_{j=1}^{n}f(\mathbf{v}_j)\varphi_j\Bigr) (\mathbf{v}_i) = \sum_{j=1}^{n}f(\mathbf{v}_j)\varphi_j(\mathbf{v}_i) = \sum_{j=1}^{n}f(\mathbf{v}_j)\delta_{ji} = f(\mathbf{v}_i). $$ Do vậy, ta có $f=g$ theo Định lý 15.11.

Từ kết quả này, ta đi đến định nghĩa sau.
$\textbf{Định nghĩa 18.7.}\ $ Cơ sở $S^*$ của $V^*$ xác định như ở (18.1) được gọi là cơ sở đối ngẫu của cơ sở $S$.

$\textbf{Ví dụ 18.8.}\ $ Cho $S=\set{\mathbf{v}_1=[2,1]^T, \mathbf{v}_2=[3,1]^T}$ là một cơ sở của $\mathbb{R}^2$. Gọi $S^*=\set{\varphi_1,\varphi_2}$ là cơ sở đối ngẫu của $S$. Bây giờ, ta sẽ xác định công thức của $\varphi_1$ và $\varphi_2$. Cho $\mathcal{E}=\set{\mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2}$ là cơ sở chính tắc của $\mathbb{R}^2$. Ta có \begin{align*} 1 = \varphi_1(\mathbf{v}_1) = \varphi_1(2\mathbf{e}_1+\mathbf{e}_2) = 2\varphi_1(\mathbf{e}_1)+\varphi(\mathbf{e}_2),\\ 0 = \varphi_1(\mathbf{v}_2) = \varphi_1(3\mathbf{e}_1+\mathbf{e}_2) = 3\varphi_1(\mathbf{e}_1)+\varphi(\mathbf{e}_2). \end{align*} Từ các đẳng thức trên, ta tìm được $\varphi_1(\mathbf{e}_1)=-1$ và $\varphi_1(\mathbf{e}_2)=3$. Vì vậy, ta có công thức $\varphi_1([x, y]^T)=-x+3y$. Hoàn toàn tương tự, ta có $\varphi_2([x, y]^T)=x-2y$.
Mỗi dạng tuyến tính tác động lên mỗi véctơ trên $V$ và cho ra một vô hướng. Bây giờ, ta muốn tìm cách để mỗi véctơ trên $V$ tác động vào các phần tử thuộc $V^*$. Muốn vậy, ta nhúng $V$ vào không gian $V^{**}:=(V^*)^*$ theo cách sau. Xét $\Phi\colon V\rightarrow V^{**}$ cho bởi $\Phi(\mathbf{v})(\varphi)=\varphi(\mathbf{v})$ với mọi $\mathbf{v}\in V$, với mọi $\varphi\in V^*$. Khi đó ta có
$\textbf{Định lý 18.9.} \ $ Nếu $V$ là một không gian véctơ hữu hạn chiều, thì ánh xạ $\Phi\colon V\rightarrow V^{**}$ xác định như trên là một đẳng cấu.
$\textbf{Chứng minh.} \ $ Trước hết ta chứng minh $\Phi$ là một ánh xạ tuyến tính. Thực vậy, với mọi $\mathbf{v}_1,\mathbf{v}_2\in V$, với mọi $\lambda_1,\lambda_2\in\mathbb{K}$, với mọi $\varphi\in V^*$, ta có $$ \begin{aligned} \Phi(\lambda_1\mathbf{v}_1+\lambda_2\mathbf{v}_2)(\varphi) &= \varphi(\lambda_1\mathbf{v}_1+\lambda_2\mathbf{v}_2) \stackrel{(\ast)}{=} \lambda_1\varphi(\mathbf{v}_1) + \lambda_2\varphi(\mathbf{v}_2)\\ &= \lambda_1\Phi(\mathbf{v}_1)(\varphi) + \lambda_2\Phi(\mathbf{v}_2)(\varphi)= [\lambda_1\Phi(\mathbf{v}_1)+\lambda_2\Phi(\mathbf{v}_2)](\varphi). \end{aligned} $$ Đẳng thức $(\ast)$ xảy ra do $\varphi$ là ánh xạ tuyến tính. Vậy $\Phi$ là ánh xạ tuyến tính.
Do $V$ là không gian véctơ hữu hạn chiều nên ta có $\dim(V)=\dim(V^*)=\dim (V^{**})$. Do vậy ta chỉ cần kiểm tra $\Phi$ là đơn cấu. Cố định một cơ sở $S=\{\mathbf{v}_1,\dots,\mathbf{v}_n\}$ của $V$, khi đó $\{\mathbf{v}_1^*,\dots,\mathbf{v}_n^*\}$ là cơ sở của $V^*$. Mỗi véctơ $\mathbf{v}\in\text{Ker}(\Phi)$ có thể viết dưới dạng $\mathbf{v}=\lambda_1\mathbf{v}_1+\cdots+\lambda_n\mathbf{v}_n$, với $\lambda_1,\dots,\lambda_n\in\mathbb{K}$. Với mỗi $1\leq i\leq n$, ta có $$ 0=\Phi(\mathbf{v})(\mathbf{v}_i^*) =\mathbf{v}_i^*(\lambda_1\mathbf{v}_1+\cdots+\lambda_n\mathbf{v}_n) =\lambda_i. $$ Vậy $\mathbf{v}=\mathbf{0}$, hay $\Phi$ là đơn cấu.

$\textbf{Nhận xét 18.10.} \ $ Các khẳng định trên chỉ đúng trong trường hợp $V$ là không gian véctơ hữu hạn chiều. Trong trường hợp $V$ là không gian vô hạn chiều, ta chỉ chứng minh được $\Phi$ là đơn cấu.

18.2. Đối ngẫu của ánh xạ tuyến tính

Bây giờ, giả sử $f\colon U\rightarrow V$ là một ánh xạ tuyến tính. Ta định nghĩa ánh xạ $f^*\colon V^*\rightarrow U^*$ bởi $f^*(\varphi)=\varphi\circ f$, tức là \begin{equation}\tag{18.3} f^*(\varphi)(\mathbf{v}):=\varphi(f(\mathbf{v})), \ \forall\, \varphi\in V^*, \forall\, \mathbf{v}\in U \end{equation} Khi đó, $f^*$ có tính chất sau.
$\textbf{Mệnh đề 18.11.} \ $ Ánh xạ $f^*$ định nghĩa như trên là một ánh xạ tuyến tính.

$\textbf{Chứng minh.} \ $ Với mọi dạng tuyến tính $\varphi_1$ và $\varphi_2$ trong $V^*$, với mọi $\lambda_1, \lambda_2\in \mathbb{K},$ và với mọi $\mathbf{v}\in U$ ta có $$ \begin{aligned} f^*(\lambda_1\varphi_1+\lambda_2\varphi_2)(\mathbf{v}) &= (\lambda_1\varphi_1+\lambda_2\varphi_2)(f(\mathbf{v}))\\ &=(\lambda_1\varphi_1)(f(\mathbf{v})) + (\lambda_2\varphi_2)(f(\mathbf{v}))\\ &= \lambda_1(\varphi_1)(f(\mathbf{v})) + \lambda_2(\varphi_2)(f(\mathbf{v}))\\ &=(\lambda_1f^*(\varphi_1) + \lambda_2f^*(\varphi_2))(\mathbf{v}). \end{aligned} $$ Vậy ta nhận được $f^*(\lambda_1\varphi_1+\lambda_2\varphi_2) =\lambda_1f^*(\varphi_1)+\lambda_2f^*(\varphi_2)$, do đó $f^*$ là một ánh xạ tuyến tính từ $V^*$ vào $U^*$.

$\textbf{Định nghĩa 18.12.}\ $ Ta nói ánh xạ $f^*\colon V^*\rightarrow U^*$ xác định ở (18.3) là ánh xạ tuyến tính đối ngẫu của ánh xạ tuyến tính $f\colon U\rightarrow V$.
Các tính chất đại số sau đây của ánh xạ tuyến tính đối ngẫu có thể suy ra trực tiếp từ định nghĩa.
$\textbf{Mệnh đề 18.13.} \ $ Cho $U,V,W$ là các không gian véctơ. Khi đó
  1. $(f_1+f_2)^*=f_1^*+f_2^*$ với mọi $f_1,f_2\in\mathcal{L}(U,V)$;
  2. $(\lambda f)^*=\lambda f^*$ với mọi $f\in\mathcal{L}(U,V)$, với mọi $\lambda\in\mathbb{K}$;
  3. $(g\circ f)^*=f^*\circ g^*$ với mọi $f\in \mathcal{L}(U,V)$ và $g\in\mathcal{L}(V,W)$.
Ta kết thúc phần lý thuyết của mục này với tính chất sau của ánh xạ tuyến tính đối ngẫu.
$\textbf{Mệnh đề 18.14.} \ $ Cho $U$ và $V$ là các không gian véctơ hữu hạn chiều trên $\mathbb{K}$ với cơ sở lần lượt là $S,T$, và cho $f\in \mathcal{L}(U,V)$. Khi đó ma trận của $f^*$ trong cặp cơ sở đối ngẫu $(T^*,S^*)$ là $$ M^*_{(T^*,S^*)}(f^*) = (M_{S,T}(f))^T. $$

$\textbf{Chứng minh.} \ $ Giả sử $m=\dim(U)$, $n=\dim(V)$, $S=\set{\mathbf{u}_1,\dots,\mathbf{u}_m}$ và $T=\set{\mathbf{v}_1,\dots,\mathbf{v}_n}$, và $A =(a_{kl})= M_{S,T}(f)\in \mathrm{Mat}_{n, m}(\mathbb{K})$. Gọi $S^*=\set{\varphi_1,\dots,\varphi_m}$ và $T^*=\set{\psi_1,\dots,\psi_n}$ là các cơ sở đối ngẫu tương ứng của $S$ và $T$. Từ Mệnh đề 18.6, ta có $$ f^*(\psi_i) = \psi_i\circ f = \sum_{j=1}^{m}(\psi_i\circ f)(\mathbf{u}_j)\cdot\varphi_j \in U^*, $$ do đó $$ M^*_{(T^*,S^*)}(f^*) = \begin{bmatrix}(\psi_i\circ f)(\mathbf{u}_j)\end{bmatrix}_{ \begin{subarray}{l} j=1,\dots,m\\ i=1,\dots,n \end{subarray}} \in \mathrm{Mat}_{m, n}(\mathbb{K}). $$ Hơn nữa, phần tử dòng thứ $k$ và cột thứ $l$ của $M^*_{(T^*,S^*)}(f^*)$ là $$ (\psi_l\circ f)(\mathbf{u}_k) = \psi_l(f(\mathbf{u}_k)) = \psi_l\left( \sum_{i=1}^{n}a_{ik}\mathbf{v}_i\right) = \sum_{i=1}^{n}a_{ik}\psi_l(\mathbf{v}_i) = \sum_{i=1}^{n}a_{ik}\delta_{li}=a_{lk}. $$ Vì vậy $M^*_{(T^*,S^*)}(f^*) =A^T$.

Sử dụng Maple

Xét cơ sở $S =\set{\mathbf{v}_1=[1,1,1]^T,\mathbf{v}_2=[1,1,0]^T, \mathbf{v}_3=[1,0,0]^T}$ của $\mathbb{R}^3$ với cơ sở đối ngẫu tương ứng là $S^*=\set{\varphi_1,\varphi_2,\varphi_3}$. Ta sẽ tìm công thức biểu diễn của các phần tử trong $S^*$. Với mỗi $i=1,2,3$, ta thấy $\varphi_i([a_1,a_2,a_3]^T) = a_1\varphi_i(\mathbf{e}_1) +a_2\varphi_i(\mathbf{e}_2)+a_3\varphi_i(\mathbf{e}_3)$, trong đó $\set{\mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3}$ là cơ sở chính tắc của $\mathbb{R}^3$. Vì vậy, ta cần tính các giá trị $\varphi_i(\mathbf{e}_j)$ với $j=1,2,3$. Từ tính chất $\varphi_i(\mathbf{v}_j)=\delta_{ij}$ với mọi $i,j=1,2,3$, ta có $$ \mathbf{e}_i = \begin{bmatrix}\mathbf{v}_1^T\\ \mathbf{v}_2^T\\ \mathbf{v}_3^T\end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix}\varphi_i(\mathbf{e}_1)\\ \varphi_i(\mathbf{e}_2)\\ \varphi_i(\mathbf{e}_3)\end{bmatrix} \;\Leftrightarrow\; \begin{bmatrix}\varphi_i(\mathbf{e}_1)\\ \varphi_i(\mathbf{e}_2)\\ \varphi_i(\mathbf{e}_3)\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}\mathbf{v}_1^T\\ \mathbf{v}_2^T\\ \mathbf{v}_3^T\end{bmatrix}^{-1} \cdot \mathbf{e}_i. $$ Từ đây, bằng tính toán với $\texttt{Maple},$ ta xác định $\varphi_i(\mathbf{e}_j)$ như sau
$\texttt{> with(LinearAlgebra):}$
$\texttt{> e1 := < 1,0,0>: e2 := < 0,1,0>: e3 := < 0,0,1>:}$
$\texttt{> v1 := <1,1,1>: v2 := < 1,1,0>: v3 := < 1,0,0>:}$
$\texttt{> Vmat := (< v1 | v2 | v3>)^%T:}$
$\texttt{> Vmat1 := MatrixInverse(Vmat):}$
$\texttt{> phi1 := Vmat1*<e1>; #các giá trị phi_1(e_j), j=1,2,3}$
$\texttt{> phi2 := Vmat1*<e2>; #các giá trị phi_2(e_j), j=1,2,3}$
$\texttt{> phi3 := Vmat1*<e3>; #các giá trị phi_3(e_j), j=1,2,3}$
và kết quả là $$ \begin{bmatrix}\varphi_1(\mathbf{e}_1)\\ \varphi_1(\mathbf{e}_2)\\ \varphi_1(\mathbf{e}_3)\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}0\\ 0\\ 1\end{bmatrix},\quad \begin{bmatrix}\varphi_2(\mathbf{e}_1)\\ \varphi_2(\mathbf{e}_2)\\ \varphi_2(\mathbf{e}_3)\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}0\\ 1\\ -1\end{bmatrix},\quad \begin{bmatrix}\varphi_3(\mathbf{e}_1)\\ \varphi_3(\mathbf{e}_2)\\ \varphi_3(\mathbf{e}_3)\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}1\\ -1\\ 0\end{bmatrix}. $$ Vậy $\varphi_1([a_1,a_2,a_3]^T)=a_3$, $\varphi_2([a_1,a_2,a_3]^T) =a_2-a_3$ và $\varphi_3([a_1,a_2,a_3]^T)=a_1-a_2$.

Comments

Popular posts from this blog

Bài 8: CÁC PHÉP TOÁN TRÊN MA TRẬN

Trong các mục trước, ma trận là một công cụ hữu hiệu dùng để giải hệ phương trình tuyến tính. Thật ra, chính bản thân nội tại của ma trận cũng có nhiều tính chất thú vị. Các phép toán được giới thiệu sau đây cho thấy sự hữu ích của nó về cả lý thuyết và thực hành trong các chương tiếp theo. Chẳng hạn, nếu xem ma trận là một ngôn ngữ để diễn tả khái niệm trừu tượng ánh xạ tuyến tính trong Chương 4, thì các phép toán này là vốn từ vựng cần thiết. 8.1. Cộng hai ma trận, nhân ma trận với một số Hai phép toán đầu tiên được giới thiệu ở đây là phép cộng hai ma trận và nhân ma trận với một số. Cho $\mathbb{K}$ là trường số ($\mathbb{Q}$, $\mathbb{R}$ hay $\mathbb{C}$), $m,n$ là hai số nguyên dương, và cho hai ma trận $A=(a_{ij})_{m\times n}$, $B=(b_{ij})_{m\times n} \in\mathrm{Mat}_{m,n}(\mathbb{K})$ và $\lambda\in \mathbb{K}$. $\textbf{Định nghĩa 8.1.}\ $ $\textbf{Tổng}$ của hai ma trận $A$ và $B$, ký hiệu là $A+B$, là một ma trận cấp $m\times n$ trên trường $\mathbb{K}$ xác định bởi...

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU Chương I: KIẾN THỨC CHUẨN BỊ    1 TẬP HỢP  2 ÁNH XẠ  3 VÀNH VÀ TRƯỜNG SỐ  Chương II: MA TRẬN VÀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH   4 GIỚI THIỆU VỀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH  5 MA TRẬN   6 PHƯƠNG PHÁP KHỬ GAUSS-JORDAN   7 BIỆN LUẬN HỆ PHƯƠNG TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG  8 CÁC PHÉP TOÁN TRÊN MA TRẬN  9 MA TRẬN KHẢ NGHỊCH VÀ CÁC TÍNH CHẤT  Chương III: KHÔNG GIAN VÉCTƠ  10 KHÁI NIỆM VỀ KHÔNG GIAN VÉCTƠ  11 HỆ VÉCTƠ ĐỘC LẬP TUYẾN TÍNH 12 CƠ SỞ VÀ CHIỀU CỦA KHÔNG GIAN VÉCTƠ 13 TỌA ĐỘ VÀ MA TRẬN CHUYỂN CƠ SỞ  14 TỔNG VÀ TỔNG TRỰC TIẾP Chương  IV: ÁNH XẠ TUYẾN TÍNH   15 ÁNH XẠ TUYẾN TÍNH  16 MA TRẬN CỦA ÁNH XẠ TUYẾN TÍNH  17 ẢNH VÀ HẠT NHÂN CỦA ĐỒNG CẤU  18 KHÔNG GIAN VÉCTƠ ĐỐI NGẪU Chương V: ĐỊNH THỨC VÀ ỨNG DỤNG   19 ĐỊNH THỨC CỦA MA TRẬN   20 KHAI TRIỂN ĐỊNH THỨC.  21 CÁC ỨNG DỤNG CỦA ĐỊNH THỨC   Chương VI: GIÁ TRỊ RIÊNG V...

Bài 1: TẬP HỢP

1.1. Khái niệm tập hợp Đối tượng của toán học gồm nhiều loại khác nhau, trong đó chúng ta đã quen thuộc với các đối tượng như các số, điểm, đường thẳng, mặt phẳng, tam giác, đường tròn, phương trình, vv. Thông thường các đối tượng có cùng một tính chất chung được gom thành các tập hợp, và chúng có thể là hữu hạn hoặc vô hạn. Tập hợp là một khái niệm cơ bản và thâm nhập vào toàn bộ cách nghĩ trong toán học ngày nay. Tập hợp là một khái niệm không được định nghĩa mà được hiểu một cách trực giác như sau. Tất cả những đối tượng được xác định theo một quy tắc nào đó được xem là $\textbf{một tập hợp}$. Những đối tượng này được gọi là các $\textbf{phần tử}$ của tập hợp đó. (Để ngắn gọn, đôi khi ta nói $\textbf{tập}$ thay cho tập hợp.) Một tập hợp có thể không có một phần tử nào cả, một tập như vậy được gọi là $\textbf{tập rỗng}$, ký hiệu là $\varnothing$. $\textbf{Định nghĩa 1.1.}$ Cho $A$ là một tập hợp khác rỗng. Nếu $a$ là một phần tử của của $A$, thì người ta nói rằng ``$\te...